„Internet der Dinge“ beweist seine Praxistauglichkeit
Von Andreas Trautmann, Geschäftsführer, LinogistiX GmbH
In der Intralogistik ist mit dem Begriff „Internet der Dinge“ gemeint, dass logistische Objekte, vor allem Paletten, Behälter aber auch fahrerlose Transportsysteme oder Gabelstapler, ein Stück weit intelligenter werden. Im Gegensatz zu den heute hierarchisch angeordneten Steuerungssystemen können sich diese in den logistischen Prozessen selber steuern. Dass das „Internet der Dinge“ funktioniert, zeigen erfolgreich abgeschlossene Projekte, die auf dem Produkt THINGtelligence - einer Entwicklung der Unternehmen Lanfer Automation und Linogistix - basieren. Dieses Produkt erhielt auf der Logimat 2010 die Auszeichnung „Bestes Produkt“.
Der Begriff „Internet der Dinge“ entstand in Analogie zum Internet, da auch dort eine große und komplexe Struktur durch viele kleine dezentrale Einheiten gebildet wird, die zusammenwirken. Im Internet finden die Daten im Netz ihren Weg von einem Router zum nächsten; Im Internet der Dinge finden die Behälter auf einer Fördertechnik ihren Weg in ähnlicher Weise von einer Weiche zur nächsten. Die physischen Entitäten beinhalten eingebettete Programme – Software-Agenten, die miteinander kommunizieren, um Wege zu finden, Aufträge auszuhandeln oder Klärungsfälle zu behandeln.
Höhere Datenmengen erfordern komplexe Strukturen
Seit einigen Jahren vollzieht sich in der Intralogistik die Entwicklung, dass immer kleinere logistische Einheiten gehandhabt werden. Dies führt zu neuen Systemkonzepten für die Intralogistik, sowohl im Bereich der manuellen Handhabung als auch in der Automatisierung. Ihnen gemeinsam ist, dass mehr Daten in kürzerer Zeit ausgewertet werden müssen und die Steuerungsalgorithmen somit komplexer werden. Im Bereich der Intralogistik etwa dann, wenn in Distributionszentren kleinere Einheiten auf Behälterebene immer stärker verzweigt und parallel sortiert werden. Hierzu sind neue Technologien und Ansätze nötig. Dass das „Internet der Dinge“ ein erfolgversprechender Ansatz ist, zeigen mehrere Beispielsysteme und Simulationsergebnisse, die im Rahmen des BMBF Projektes „Internet der Dinge - Wandelbare Echtzeit-Logistiksysteme auf Basis Intelligenter Agenten für den produktionsnahen Bereich“ entwickelt wurden. Dazu seien an dieser Stelle drei Beispiele genannt.
Produktentwicklung Thingtelligence
Gemeinsam mit dem mittelständischen Partnerunternehmen Lanfer Automation hat die Linogistix eine Produktentwicklung iniitiert, an deren Ende die Lösung THINGtelligence als Ergebnis stand. Gegenstand der Untersuchung war, wie bei Lanfer ein Behälterfördersystem steuerungstechnisch und in Echtzeit mit dezentralen Software-SPSen und eingebetteten Systemen implementiert werden kann. Die Software steuerte Linogsitix bei, Lanfer beteiligte sich mit der Hardwaretechnischen Ansteuerung und der Realisierung der Soft-SPS. Gemeinsam wurde eine Anlage gebaut, die sich bidirektional schalten lässt. Jedes der Kreisförderelemente kann sich unabhängig von den anderen in jede Richtung bewegen, was zu einer hohen Komplexität führt.
Es hat sich gezeigt, dass die Mitarbeiter, die solche Anlagen in Zukunft programmieren, mehr Kompetenzen benötigen als es aktuell der Fall ist. Während bislang unterschiedliche Mitarbeiter beschäftigt wurden, von denen einige die Software-Agenten in den Hochsprachen Java oder C und andere für die SPS Anweisungslisten oder Schrittketten programmiert haben, sollen diese Aufgaben zukünftig von denselben Personen ausgeführt werden.
Im Anschluss an das Projekt mit Lanfer hat Linogistix die Software-spezifischen Werkzeuge zum Debuggen und Deployment solcher dezentral gesteuerten Systeme verfeinert. Das Projekt hat gezeigt, welche Vorteile sich damit für die Unternehmen ergeben: So müssen bei einer Änderung im System nicht mehr alle Computer einzeln umprogrammiert werden. Aus wirtschaftlicher Sicht lässt sich sagen, dass mithilfe des „Internet der Dinge“ die Inbetriebnahme verkürzt wird. Ein Einsparpotenzial ist klar gegeben. Es existiert kein zentraler Materialflussrechner mehr. Die Behälter und Paletten sind diejenigen, die den Materialfluss steuern.
Effizienz-Anlage am IML
Nach dem gemeinsamen Projekt fand eine weitere Realisierung am Fraunhofer IML statt. Dort wurden unter realen Bedingungen Energiemessungen vorgenommen. Zum Einsatz kam ein UHF-RFID-System. Im Mittelpunkt stand die Fragestellung, inwieweit die UHF-Antennen angeordnet werden müssen, um bewegte Ladeeinheiten zu erfassen.
Erfolgreicher Proof-Of-Concept
Ein weiteres, im Dezember 2010 erfolgreich abgeschlossenes Projekt stellt ein Testanlage bei einem Dortmunder Unternehmen dar. Dort kommen Gabelstapler zum Einsatz, die über im Boden eingebrachte LF-Transponder und eine Antenne unter dem Fahrzeug die Position des Staplers sowie über weitere Sensorik die Information übermitteln, ob etwas aufgenommen oder abgesetzt wurde. Dank der Software- Agenten Technologie konnte die gesamte Logik eines Staplerleitsystems und eines Lagerverwaltungssystems direkt auf dem Terminal des Gabelstaplers untergebracht werden. Ein zentrales System, das die gesamte Materialflussbewegung abbildet und anzeigt, an welcher Stelle sich die Paletten befinden, ist nicht mehr notwendig.
Die Funktion Software-basierter Agenten
Im Bereich der Fördertechnik läuft ein Programm, welches pro Behälter aus dem Kreislauf einmal instanziiert wird. Beim Aufsetzen des Behälters wird jeder neue Ladungsträger erkannt, ausgelesen, und eine Instanz eines Behälter-Agenten erzeugt. Dieses Programm sorgt dafür, dass das Behältnis zum Identifikationspunkt gebracht wird. Ab diesem Zeitpunkt weiß der Software-Agent, zu welchem Behälter er gehört und bildet mit diesem eine logische Einheit. Pro Weiche in der Förderanlage wird nach dem Baukastenprinzip ein Softwareagent hinzugefügt, der die Information in sich trägt, wie viele Ein- und Ausgänge das Förderelement besitzt und welche anderen Förderelemente direkt an ihn angeschlossen sind. Diese Informationen sind ausreichend, um den Behälter bekannt zu machen und mit einem Transportauftrag zu versehen, der von einem weiteren Agenten entgegen genommen wird. Der Wunsch des Softwareagenten eilt vor dem Behälter durch das Netzwerk und teilt die entsprechende gefundene Route dem Weichenagenten mit. Dieser erkennt den Agenten, sobald er in seinen Anforderungsbereich gelangt, schaltet die Weiche in die richtige Richtung und kennt den richtigen Weg. In der Zwischenzeit kommunizieren die dezentral verteilten Softwareprogramme miteinander und tauschen Informationen über ihr Ziel und die vorgesehene Route aus.
Einblick in AutoID/RFID: LinogistiX GmbH
Die RFID-Technologie ist ausgereift. Standards für die gängigen Systeme sind verfügbar. Und für alle Anwendungen unterschiedlichst...
