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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines
Betriebs eines automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs
für wenigstens ein autonom fahrbares Fahrzeug.
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Auf
einem automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
werden täglich mehrere Fahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen
be- und entladen. Oftmals ist ein solcher automatisierter Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhof mit verschiedenen anzufahrenden Stationen,
wie z. B. einer Werkstatt, einer Tankstelle, einer Entladestation
und einer Beladestation, ausgestattet. Üblicherweise verfügt
ein automatisierter Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
nur über eine begrenzt zur Verfügung stehenden
Fläche, wodurch die Fahrzeuge permanent rangiert werden
müssen.
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Aus
der
DE 103 22 765
A1 ist ein autonomer Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
für autonom fahrbare Verkehrsmittel bekannt. Der autonome Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhof umfasst wenigstens:
- – eine Abgabestation, die zur Übergabe eines
von einem Fahrzeugführer manuell zur Abgabestation überführten
Verkehrsmittels an den Speditionshof dient und von der aus Fahrzeugdaten
an einen Kontrollrechner des Speditionshofs übermittelt werden,
- – eine Entladestation, bei welcher das dahin überführte
Verkehrsmittel in Abhängigkeit seiner Fahrzeugdaten entladen
wird,
- – eine Wartungsstation zur Wartung des dahin überführten
Verkehrsmittels in Abhängigkeit seiner Fahrzeugdaten,
- – eine Beladestation zum Beladen des dahin überführten
Verkehrsmittels in Abhängigkeit der Fahrzeugdaten und
- – eine Abholstation, die zur Übergabe des
dahin überführten Verkehrsmittels an den Fahrzeugführer
in Abhängigkeit der Fahrzeugdaten dient.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung
und/oder Steuerung eines autonomen Speditions-, Betriebs- und/oder
Logistikhofs für autonom fahrbare Fahrzeuge anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines
Betriebs eines automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs
für wenigstens ein autonom fahrbares Fahrzeug, wobei als
ein Auftrag anzufahrende Stationen für ein auf dem automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof ankommendes oder fahrendes Fahrzeug
mittels einer Auftragsverwaltung erfasst werden, eine Anfahrtszeit
an den anzufahrenden Stationen mittels einer Terminplanung koordiniert wird,
eine optimale Route in Abhängigkeit der anzufahrenden Stationen
des Fahrzeugs anhand einer Routenplanung ermittelt wird, ein Raum-Zeit-Plan des
Fahrzeugs unter Berücksichtigung weiterer, auf dem automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof fahrender Fahrzeuge
mittels einer Detailplanung erstellt wird, das wenigstens eine Fahrzeug mittels
einer Fahrzeugkontrolle überwacht wird und das wenigstens
eine Fahrzeug sowie weitere, auf dem automatisierten Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhof registrierte Objekte mittels eines
Fahrzeugmanagements verwaltet werden. Dabei werden die einzelnen
Funktionsblöcke besonders bevorzugt einem Planungs- oder
einem Überwachungsmodul einer Leitsteuerung zugeordnet.
Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens können
in vorteilhafter Weise insbesondere betriebsinterne Abläufe,
wie beispielsweise ein Materialfluss, eine Lagerung sowie eine Kontrolle,
optimiert koordiniert und auf Grundlage dessen der Betrieb auf einer
zur Verfügung stehenden Fläche des automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof optimal durchgeführt werden.
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Dabei
wird insbesondere unter autonom fahrbaren Fahrzeugen bzw. unter
autonomen Fahrbetrieb ein Fahrbetrieb verstanden, bei dem im Fahrzeug
kein Fahrzeugführer anwesend sein muss. Für einen
manuellen Fahrbetrieb des Fahrzeugs erforderliche Bedienelemente,
wie z. B. Lenkrad, Gaspedal, Bremspedal und Gangschaltung, werden
bei dem autonomen Fahrbetrieb nicht betätigt. Das Fahrzeug
ist beispielsweise mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang
sowie mit einem Steuerungssystem ausgestattet. Hierbei wird das
Fahrzeug ohne mechanische Kraftübertragung (Drive-by-wire)
bzw. mittels elektrischer, optoelektrischer oder optischer Steuersignale
(x-by-wire) gesteuert. Vorzugsweise kann das Fahrzeug im manuellen
sowie im autonomen Fahrbetrieb bewegt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild zur Steuerung und/oder Regelung eines automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs für wenigstens ein
autonom fahrbares Fahrzeug.
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Einander
entsprechende Teile sind in der Figur mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In
der einzigen Figur ist ein Blockschaltbild zur Steuerung und/oder
Regelung eines Betriebs eines automatisierten Speditions-, Betriebs-
und/oder Logistikhofs für wenigstens ein autonom fahrbares Fahrzeug
dargestellt.
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Der
automatisierte Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof ist beispielsweise
ein Teilbereich eines Betriebsgeländes der insbesondere
eine begrenzte Fläche umfasst. Auf einem automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof sind insbesondere mehrere
beispielsweise mit einem Fahrzeug anfahrbare Stationen, wie z. B.
eine Abgabestation, eine Entladestation, eine Wartungsstation, eine
Tankstation, eine Beladungsstation sowie eine Abholstation angeordnet.
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Unter
autonom fahrbarem Fahrzeug ist insbesondere ein fahrerloses Fahrzeug
zu verstehen. Dabei wird das Fahrzeug beispielsweise über
einen elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang auf dem automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof bewegt. Das Fahrzeug
kann in vorteilhafter Weise sowohl autonom als auch manuell mittels
eines Fahrzeugführers gesteuert bzw. bewegt werden. Im
Weiteren wird der Begriff Fahrzeug verwendet, der einerseits das
autonom fahrbare Fahrzeug als auch das manuell fahrbare Fahrzeug
einschließt.
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Um
den Betrieb eines automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder
Logistikhofs zu steuern, bedarf es einer Leitsteuerung L. Die Leitsteuerung
L setzt sich in vorteilhafter Weise aus einem Planungsmodul PM und
einem Überwachungsmodul ÜM zusammen.
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In
dem Planungsmodul PM wird in Abhängigkeit von vorgegebenen,
durch das Fahrzeug anzufahrenden Stationen ein Plan erstellt. Dabei
werden für die anzufahrenden Stationen alle Pläne
im Voraus erstellt und besonders vorteilhaft mit weiteren Plänen weiterer,
auf dem automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
bewegter Fahrzeuge abgeglichen. Der von dem Planungsmodul PM ermittelte
Plan des Fahrzeugs wird vorzugsweise dem Überwachungsmodul ÜM
zugeführt, welches dafür Sorge trägt,
ermittelte Trajektorien an das jeweilige Fahrzeug zu senden, den
Plan einzuhalten sowie einen gefahrlosen Betrieb des Fahrzeugs sicherzustellen.
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Kommt
ein Fahrzeug beispielsweise an der Abgabestation des automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs an, wird das Fahrzeug z.
B. über dessen Daten D, wie beispielsweise eine Fahrzeugnummer
identifiziert und in einer Auftragsverwaltung 1 ein Auftrag
bzw. ein Plan als anzufahrende Stationen für dieses Fahrzeug
erzeugt. Als Grundlage hierfür dient ein statischer Aufgabenbaum,
welcher alle auf dem automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder
Logistikhof durchführbaren Fahraufgaben bzw. anfahrbare
Stationen beinhaltet. Dabei wird mittels der Auftragsverwaltung 1 eine
spezielle Datenstruktur des Plans generiert, welche an eine Terminplanung 2 übermittelt
wird. In der Terminplanung 2 wird eine Anfahrzeit t der
durch das jeweilige Fahrzeug anzufahrenden Stationen koordiniert, wodurch
das Anfahren zum richtigen Zeitpunkt gestartet werden kann.
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Sind
die anzufahrenden Stationen mit deren Anfahrzeiten t koordiniert,
wird von einer Routenplanung 3 ein zeitlich optimaler Weg
bzw. eine Route R in Abhängigkeit von anzufahrenden Stationen
beispielsweise zwischen der Abgabestation und der Abholstation des
Fahrzeugs ermittelt. Hierzu wird in vorteilhafter Weise zwischen
Komponenten des Planungsmoduls PM, insbesondere der Routenplanung 3 und
einer Detailplanung 4 kommuniziert. Der von der Routenplanung 3 ermittelte
zeitlich optimale Weg bzw. die ermittelte Route R wird in Abhängigkeit
der Anfahrzeiten t an den einzelnen anfahrbaren Stationen mittels
der Detailplanung 4 eingeplant. Kann die von der Routenplanung 3 ermittelte
Route R aufgrund von Überschneidungen nicht eingehalten
werden, wird der Routenplanung 3 eine erneute Anfrage zur
Erstellung einer Route R gestellt.
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Mittels
der Detailplanung 4 werden besonders bevorzugt die Vorgänge
der Terminplanung 2 und der Routenplanung 3 abgeschlossen.
Hierzu werden in der Detailplanung 4 die erzeugten Datenstrukturen
eines jeweiligen Planungsschritts miteinander vereint, woraus besonders
vorteilhaft ein Raum-Zeit-Plan RZP für das Fahrzeug erstellt
wird. Dabei gibt der Raum-Zeit-Plan RZP insbesondere Auskunft darüber,
welche Fläche des automatisierten Speditions-, Betriebs-
und/oder Logistikhofs zu welcher Zeit von welchem Fahrzeug oder
registriertem Objekt belegt ist. Vorzugsweise dient der Raum-Zeit-Plan
RZP einer Kollisionsvermeidung von auf dem automatisierten Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhof bewegten Fahrzeugen und/oder registrierten
Objekten sowie einer Ausnutzung einer zur Verfügung stehenden
Fläche anhand der flächenmäßigen
und zeitlichen Vorausplanung.
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In
regelmäßigen Abständen wird besonders bevorzugt
mittels einer Fahrzeugkontrolle 5 eine Situation auf dem
automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs analysiert,
wodurch die Fahrzeuge kontrolliert werden. Darüber hinaus
wird eine Flächenbelegung verwaltet, wobei bei der Flächenbelegung
vorteilhaft insbesondere zwischen statischen Hindernissen und dynamisch
aktiven, d. h. manuell und/oder autonom fahrbaren Fahrzeugen unterschieden
wird. Die Fahrzeugkontrolle 5 umfasst mehrere Submodule,
die verschiedene Überwachungsfunktionen ausführen.
Hierzu wird anhand einer Kollisionsverhinderung KV eine Fahrgeschwindigkeit
der Fahrzeuge geregelt, um Kollisionen mit Fahrzeugen und/oder statischen
Hindernissen zu vermeiden. Weiterhin ist eine Spurkontrolle SK vorgesehen,
mittels der die dem Fahrzeug vorgegebene Route R überwacht
wird. Ferner sieht das erfindungsgemäße Verfahren
vor, dass anhand einer Raum-Zeit-Überwachung RZÜ die
Einhaltung des Raum-Zeit-Plans RZP kontrolliert und gesteuert wird. Trotz
des Raum-Zeit-Plans RZP können nicht vorhergesehene Blockierungen
und/oder Stockungen auftreten, die vorteilhaft mittels einer Blockiererkennung BE
erfasst werden. Dabei können z. B. Blockierungen und/oder
Stockungen einerseits an anzufahrenden Stationen und andererseits
durch Fahrzeuge und/oder statische Hindernisse auftreten. Um diese Blockierungen
und/oder Stockungen aufzuheben, ist eine Blockierbeseitigung BB
vorgesehen, die beispielsweise für alle an der Blockierung
und/oder Stockung beteiligten Fahrzeuge eine neue Trajektorie ermittelt
und an die entsprechenden Fahrzeuge sendet.
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Dadurch,
dass sich auf dem automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder
Logistikhof nicht nur Fahrzeuge sondern auch registrierte Objekte,
beispielsweise in Form von Wechselbrücken befinden, ist
bevorzugt ein Fahrzeugmanagement 6 vorgesehen, mittels
dem die Fahrzeuge und registrierten Objekte verwaltet werden. Dabei
werden erfasste Daten D der Fahrzeuge und registrierten Objekten
weiteren Funktionsblöcken der Steuerung und/oder Regelung zum
Betrieb des automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs
zur Verfügung gestellt. Erfasste Daten D sind z. B.: Abmessungen,
Fahrzeugtypen, Kinematik, Fahrzeugteile und/oder das Kennzeichen.
Wie oben beschrieben, werden die Fahrzeuge bei Ankunft über
diese Daten D identifiziert und somit auch angemeldet und bei Verlassen des
automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs werden
die Fahrzeuge anhand der Daten D abgemeldet.
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Weiterhin
umfasst das Verfahren zum Betrieb eines automatisierten Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhofs insbesondere für autonom fahrbare
Fahrzeuge ein Simulationsmodul 7, mittels derer der Betrieb
dargestellt werden kann. Im Normalbetrieb der Leitsteuerung L wird
das Simulationsmodul 7 nicht verwendet. Ferner dient das
Simulationsmodul 7 einer Generierung von Daten, die im
Betrieb des automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
auftreten. Zur Simulation der Fahrzeuge werden neben einer Übermittlung
von dynamischen Fahrzeugdaten, wie z. B. Position, Ausrichtung und
Lenkwinkel, auch die im Fahrzeugmanagement verwalteten Daten D,
wie Abmessungen, Fahrzeugtyp und/oder Kennzeichen übertragen. Hierzu
wird von der Leitsteuerung L eine Sollgeschwindigkeit und abzufahrende
Trajektorien an ein simuliertes Fahrzeug übermittelt.
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Für
auf dem automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs
befindliche Entitäten wird eine Prozesssimulation durchgeführt.
Anhand dieser werden Kontrollnachrichten der Entitäten
gesendet und empfangen sowie Vorgänge durch Blockieren
einer Entität für eine vorgebbare Zeit nachgeahmt.
Eine Kommunikation wird hierbei über Schnittstellen, die
auch im Realfall verwendet werden, durchgeführt, wodurch
für die Leitsteuerung L zwischen realem und simuliertem
Fahrzeug kein Unterschied besteht.
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Die
Abläufe können beispielsweise über XML-Dateien
konfiguriert werden, wodurch eine Generierung von Szenarien für
den automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
vereinfacht werden. Dadurch können mit Hilfe des Simulationsmoduls 7 auch
Stresstests durchgeführt werden, anhand derer Probleme
aufgezeigt und durch Anpassung des Planungsmodul PM und/oder des Überwachungsmoduls ÜM
bzw. deren Funktionsblöcken beseitigt werden können.
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Mittels
eines externen Moduls einer Visualisierung wird einem Benutzer eine
dreidimensionale Sicht auf den automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof
geboten und gibt ihm die Möglichkeit, über eine
grafische Schnittstelle Manipulationen, beispielsweise ein Nothalt,
auf dem automatisierten Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhof vorzunehmen.
Die Visualisierung kann im Simulationsmodus 7 als auch
im realen Betrieb verwendet werden, wobei ein aktueller Zustand
der zur Verfügung stehenden Fläche des automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs dargestellt wird.
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Zusätzlich
ist in besonders vorteilhafter Weise ein Auswerte- und Statistikmodul 8 vorgesehen, mittels
dem ein Benutzer Vorgänge auf dem automatisierten Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhofs auswerten kann. Hierzu werden Informationen
der Leitsteuerung L, insbesondere des Planungsmoduls PM und/oder
des Überwachungsmoduls CM, empfangen, und in Abhängigkeit
vorgegebener Definitionen in einer Datenbank gespeichert. Dabei
kann eine Auswertung dieser Daten besonders vorteilhaft sowohl grafisch
als auch tabellarisch vorgenommen werden. Darüber hinaus
ist es möglich, dass eine Auslastung des automatisierten
Speditions-, Betriebs- und/oder Logistikhofs ermittelt werden kann. Weiterhin
ist vorgesehen, dass Informationen über einzelne Fahrzeuge
bzw. dessen Daten D sowie deren Auftrag, insbesondere die anzufahrenden
Stationen abgerufen werden können. Anhand des Auswerte-
und Statistikmoduls 8 ist es möglich, mittels
der erfassten und gespeicherten Daten Schwachstellen hinsichtlich
betrieblicher Abläufe auf dem automatisierten Speditions-,
Betriebs- und/oder Logistikhofs zu erkennen, wodurch die Leitsteuerung
L vorteilhaft optimiert werden kann.
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Bei
dem Simulationsmodul 7 sowie dem Auswerte- und Statistikmodul 8 handelt
es sich insbesondere um Querschnittsfunktionen, die einerseits dem Planungsmodul
PM und andererseits dem Überwachungsmodul CM zugeordnet
werden können, wodurch ein fortlaufender Zugriff auf Daten
der Funktionsblöcke ermöglicht wird.
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- 1
- Auftragsverwaltung
- 2
- Terminplanung
- 3
- Routenplanung
- 4
- Detailplanung
- 5
- Fahrzeugkontrolle
- 6
- Fahrzeugmanagement
- 7
- Simulationsmodul
- 8
- Auswerte-
und Statistikmodul
- L
- Leitsteuerung
- D
- Daten
- R
- Route
- KV
- Kollisionsverhinderung
- SK
- Spurkontrolle
- BE
- Blockiererkennung
- BB
- Blockierbeseitigung
- PM
- Planungsmodul
- ÜM
- Überwachungsmodul
- RZP
- Raum-Zeit-Plan
- RZÜ
- Raum-Zeit-Überwachung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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