-
Die Erfindung betrifft eine Fachanlage mit
- • mindestens einer Lagereinheit zum Lagern von Gütern,
- • mindestens einer Eingabeeinheit zur Eingabe von Daten durch einen Benutzer,
- • mindestens einer Ausgabeeinheit für die Ausgabe von Daten,
- • mindestens einer Entnahmeeinheit zur Bereitstellung mindestens eines der gelagerten Güter für die Entnahme durch einen Benutzer,
- • einem Steuerungsmodul zum Steuern der mindestens einen Lagereinheit, Eingabeeinheit, Ausgabeeinheit und Entnahmeeinheit.
-
Sie betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt für die Steuerung einer Fachanlage.
-
-
Fachanlagen dienen der Verteilung von Gütern in Logistiksystemen. Eine verbreitete Anwendung sind Paketfachanlagen, welche Pakete für Empfänger in einem bestimmten geografischen Gebiet lagern und bei einer entsprechenden Dateneingabe des berechtigten Empfängers die entsprechenden Pakete identifizieren und dem Empfänger zur Entnahme bereitstellen.
-
Eine weitere Anwendung sind Verkaufsautomaten, in denen bestimmte Produkte gelagert werden und entnahmeberechtigten Personen zur Entnahme bereitgestellt werden. Die Entnahmeberechtigung erwirbt eine Person in der Regel durch einen Zahlvorgang.
-
Derartige Fachanlagen verfügen zunächst über mindestens eine Lagereinheit, in der Güter gelagert werden. Die Lagereinheit kann aus einzelnen Fächern bestehen, welche selektiv je nach Berechtigung der Nutzer geöffnet werden. Die Lagereinheit kann alternativ aus einem Paternoster-Lager oder einem anderen regalartigen Lager bestehen, wobei der Lagereinheit eine Transporteinheit zugeordnet ist, welche selektiv Güter zu Entnahmefächern transportiert, damit entnahmeberechtigte Benutzer die Güter entnehmen können.
-
Der Nachweis der Entnahmeberechtigung eines Benutzers erfolgt über die Eingabeeinheit der Fachanlage. Ein Benutzer kann Daten in die Eingabeeinheit eingeben, welche seine Entnahmeberechtigung nachweisen. Dies kann beispielsweise eine Sendungsidentifikationsnummer, gegebenenfalls gekoppelt mit einer Kundenidentifikation und/oder einem Geheimcode sein. Die Eingabeeinheit kann ferner ein Bezahlterminal aufweisen, über das Zahlungsvorgänge abgewickelt werden können und welches bei erfolgter Zahlung ein Datensignal zum Nachweis der Entnahmeberechtigung erzeugt. Im einfachsten Fall ist ein Bezahlterminal ein Bargeld-Einzahlungsautomat, der den Betrag eingegebenen Bargelds (Scheine oder Münzen) erfasst. Die Eingabe des einem bestimmten Produkt zugeordneten Verkaufspreises bestimmt die Entnahmeberechtigung für dieses Produkt. Andere Bezahlterminals nehmen bargeldlose Zahlungsmittel (z. B. Geldkarte, Kreditkarte oder Debitkarte) entgegen. Weitere Eingabeeinheiten können Barcodescanner oder drahtlose Datenschnittstellen zur Übertragung von Daten über mobile Datenverarbeitungsgeräte (Handy, Smartphone etc.) sein. Tastaturen können als Eingabeeinheit mit robusten Tasten ausgestattet oder als Touch-Screen ausgebildet sein. Im letzteren Fall dienen sie gleichzeitig als Ausgabeeinheit für die Ausgabe von Daten, zum Beispiel zur Steuerung der Fachanlage.
-
Neben einem Bildschirm kommen als Ausgabeeinheit auch Drucker oder Datenausgabeschnittstellen zur Übermittlung von Daten an ein mobiles Kommunikationsgerät in Frage. Eine Fachanlage kann auch mehrere Ausgabeeinheiten umfassen, beispielsweise einen Bildschirm für die Steuerung der Fachanlage, einen Bildschirm für die Steuerung des Bezahlterminals und einen Drucker für Belege und Quittungen.
-
Ein Steuerungsmodul ist vorgesehen, welches die verschiedenen Einheiten der Fachanlage steuert.
-
Die Prozesse, welche der Bedienung der Fachanlage betreffen, zum Beispiel die Identifikation eines entnahmeberechtigten Benutzers (gegebenenfalls einschließlich Bezahlvorgang), die Identifikation des jeweiligen Gutes, zu dessen Entnahme ein Benutzer berechtigt ist, sowie der Steuerung der Entnahmeeinheit zur Bereitstellung des betroffenen Produkts zur Entnahme durch den Benutzer, werden im Folgenden Kernprozesse genannt. Neben den Kernprozessen während des Entnahmevorgangs existieren weitere Kernprozesse bei der Befüllung der Fachanlage. Bei der Befüllung von Fachanlagen sind nicht nur die zu entnehmenden Güter in die Lagereinheit einzulegen. Es müssen auch den verschiedenen Gütern zugeordnete Informationen, beispielsweise Daten einer Paketsendung oder Preisinformation sowie weitere Merkmale eines zu verkaufenden Produkts in einen Datenspeicher der Fachanlage eingelesen werden. Zu diesem Zweck verfügt die Fachanlage über Datenschnittstellen, wobei zumindest teilweise die gleichen Datenschnittstellen wie für die Eingabe der Benutzerdaten verwendet werden können.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, bei maximaler Zuverlässigkeit in der Ausführung der Kernprozesse, die Fachanlage ferner zur Ausführung von Zusatzprozessen einzurichten.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fachanlage ein Prozessmodul für die Steuerung von Zusatzprozessen aufweist, welches von dem Steuerungsmodul getrennt ist, und dass sie ein Überwachungsmodul aufweist, welches den Zugriff des Prozessmoduls und des Steuerungsmoduls auf die mindesteins eine Lagereinheit, Eingabeeinheit, Ausgabeeinheit und Entnahmeeinheit überwacht.
-
Mit anderen Worten wird für die Durchführung von Zusatzprozessen unter Verwendung der Hardware der Fachanlage, das heißt der Lagereinheit, der Eingabeeinheit, der Ausgabeeinheit und der Entnahmeeinheit, ein eigenes Modul vorgesehen, welches von dem Steuerungsmodul für die Durchführung der Kernprozesse getrennt ist. Ferner wird ein Überwachungsmodul vorgesehen, welche sowohl das Steuerungsmodul als auch das Prozessmodul überwacht und insbesondere die Gesamtstabilität des Steuerungssystems der Fachanlage (zum Beispiel Speicherverbrauch, Prozessorauslastung) überprüft.
-
Zusatzprozesse können von den Kernprozessen unabhängige Prozesse sein oder auf Daten der Kernprozesse aufsetzen, ohne die Kernfunktion der Fachanlage, nämlich die Bereitstellung bestimmter Güter zur Entnahme, zu betreffen. Durch die Durchführung der Zusatzprozesse auf einem getrennten Prozessmodul wird die Gefahr weitgehend beseitigt, dass durch ein Problem bei einem Zusatzprozess die Kernprozesse behindert werden. Auf diese Weise wird eine umfangreichere und attraktivere Nutzung der Fachanlage möglich.
-
Es können allgemeine Funktionen wie Internetzugriff, Abrufen von E-Mails etc. mittels der Eingabeeinheit und der Ausgabeeinheit der Fachanlage als Zusatzprozess verwirklicht werden. Ferner kann die Fachanlage als Informationssystem oder Kiosksystem eingesetzt werden, wobei ein Nutzer Stadtpläne, Fahrpläne oder andere Informationen, insbesondere in Bezug auf den Standort der Fachanlage, abrufen kann. Ferner ist es möglich, Zusatzprozesse ablaufen zu lassen, die über bestimmte Parameter eines Kernprozesses mit dem Kernprozess verknüpft sind. Bei Abholung einer Warenlieferung eines Versandhändlers kann beispielsweise über die Ausgabeeinheit eine Werbenachricht („Vielen Dank für Ihre Bestellung bei versandhändler.de”) ausgegeben werden. Weitere Werbeinhalte des Versandhändlers können auf der Ausgabeeinheit wiedergegeben werden. Wenn die in der Fachanlage abgespeicherten Daten der Sendung den Inhalt der Sendung identifizieren, können gezielt Angebote über ähnliche oder komplementäre Produkte auf der Ausgabeeinheit der Fachanlage angezeigt werden. Für die angezeigten Produkte kann die Fachanlage als Bestellterminal verwendet werden. Das Logistikunternehmen, welches die Fachanlage betreibt, kann seinem Kunden selbstverständlich derartige Zusatzdienstleistungen in Rechnung stellen.
-
Die Fachanlage kann ferner als Online-Bestellterminal für Eintrittskarten verwendet werden, wenn sie über einen Drucker verfügt. Sie kann auch als Buchungsterminal für Zugreisen, Flugreisen, Hotelzimmer usw. verwendet werden. In Verbindung mit derartigen Buchungsfunktionen oder separat hiervon kann die Fachanlage als Terminal zur Annahme von Gepäck verwendet werden. In diesem Fall kann über einen Zusatzprozess ein Hotel identifiziert werden oder eine Fluglinie und ein bestimmter Flug festgelegt werden, wobei eingegebenes Gepäck zu diesem Hotel oder Flug zu transportieren ist.
-
Dem Inhalt der Zusatzprozesse sind keine Grenzen gesetzt. Wesentlich für die Aufnahme einer derartigen Zusatzfunktion in eine Fachanlage ist für den Betreiber der Fachanlage die Frage, ob der Zusatzprozess den Ablauf eines Kernprozesses stören kann. Der Betreiber einer Fachanlage wird den Ablauf eines Zusatzprozesses nicht tolerieren, wenn eine derartige Störungsgefahr besteht. Die Abarbeitung der Zusatzprozesse zu einem separaten Prozessmodul, welches vom Steuerungsmodul für die Kernprozesse getrennt ist, vermeidet eine derartige Gefahr. Selbstverständlich kann die Fachanlage auch mehrere Prozessmodule oder mehrere Steuerungsmodule aufweisen, falls eine weitere Aufteilung der Kernprozesse und/oder Zusatzprozesse auf unterschiedliche Module erwünscht ist.
-
Die Trennung von Prozessmodul und Steuerungsmodul kann hardwareseitig erfolgen. In der Praxis kann das Steuerungsmodul eine erste Hauptplatine mit mindestens einem ersten Prozessor und mindestens einem ersten Datenspeicher aufweisen, und das Prozessmodul kann eine zweite Hauptplatine mit mindestens einem zweiten Prozessor und mindestens einem zweiten Datenspeicher aufweisen. Die Kernprozesse laufen in diesem Fall physikalisch von den Zusatzprozessen getrennt ab. Die erste Hauptplatine mit ihrem Prozessor oder ihren Prozessoren ist ausschließlich für den Ablauf der Kernprozesse reserviert. Die Kernprozesse werden von dem Betreiber der Fachanlage umfangreich getestet. Das Risiko einer Störung. der ersten Hauptplatine durch die Ausführung der Kernprozesse ist aus diesem Grund äußerst gering. Die zweite Hauptplatine ist für die Zusatzprozesse reserviert. Diese können Zugriff auf ungeprüfte Daten z. B. aus dem Internet umfassen oder weniger intensiv geprüfte Funktionen betreffen. Durch die getrennte Hardware hat eine Störung eines Zusatzprozesses keinen Einfluss auf die erste Hauptplatine, auf der die Kernprozesse ablaufen.
-
In der Praxis ist das Überwachungsmodul dazu eingerichtet, den Zugriff des zweiten Prozessors der zweiten Hauptplatine auf die Hardware-Elemente der Fachanlage (Lagereinheit, Eingabeeinheit, Ausgabeeinheit und Entnahmeeinheit) bei Bedarf zu sperren und diesen Zugriff für den ersten Prozessor der ersten Hauptplatine frei zu schalten. Eine „Notabschaltung” eines Zusatzprozesses zur Durchführung eines Kernprozesses erfolgt beispielsweise, wenn das Überwachungsmodul feststellt, dass der zweite Prozessor bei der Durchführung eines Zusatzprozesses sich in einem instabilen Zustand befindet und der störungsfreie Ablauf gefährdet ist. Es ist aber auch möglich, bei einem ordnungsgemäß ablaufenden Zusatzprozess den Zugriff auf die Hardware-Elemente der Fachanlage zu sperren und auf die Kernprozesse zurückzuschalten, beispielsweise um die Fachanlage für einen kurzen Entnahmevorgang einer Sendung zu nutzen. Bei störungsfrei ablaufendem Zusatzprozess kann das Überwachungsmodul nach Abschluss des Kernprozesses den Zugriff des zweiten Prozessors auf die Hardware-Elemente der Fachanlage wieder freigeben. Der in dem zweiten Prozessor ablaufende Zusatzprozess kann dann fortgeführt und beendet werden.
-
Das Überwachungsmodul umfasst mindestens ein Softwaremodul mit Steuerungsfunktionen, die ihm insbesondere die Sperrung und Freischaltung des Zugriffs auf die Hardware-Elemente der Fachanlage durch den ersten Prozessor und zweiten Prozessor ermöglicht. Das Überwachungsmodul kann in der Praxis gemeinsam mit dem Steuerungsmodul auf dem ersten Prozessor der ersten Hauptplatine ausgeführt werden. In der Praxis kann das Überwachungsmodul alternativ eine dritte Hauptplatine mit mindestens einem dritten Prozessor und einem dritten Datenspeicher aufweisen, sodass das Überwachungsmodul physikalisch von dem Steuerungsmodul und dem Prozessmodul getrennt ist. Diese Architektur ermöglicht eine verbesserte Funktionsprüfung durch das Überwachungsmodul. Das Überwachungsmodul kann bei getrenntem Ablauf auf einer dritten Hauptplatine auch im Falle einer erheblichen Störung der Kernprozesse ausgeführt werden, eine Fehleranalyse durchführen und gegebenenfalls einen Neustart des Systems und insbesondere des ersten Prozessors auf der ersten Hauptplatine veranlassen.
-
Alternativ können das Steuerungsmodul, das Prozessmodul und das Überwachungsmodul als Softwaremodul ausgebildet sein, die auf einem gemeinsamen Computersystem ausgeführt werden. Dieses Computersystem kann eine Hauptplatine mit einem oder mehreren Prozessoren und einem oder mehreren Datenspeichern aufweisen. Es kann aber auch mehrere Hauptplatinen und/oder Prozessoren umfassen, wenn beispielsweise die unterschiedlichen Hardware-Elemente der Fachanlage durch unterschiedliche Prozessoren angesteuert werden.
-
Bei der softwaretechnischen Implementierung der vorliegenden Entwicklung ist das Überwachungsmodul als übergeordnetes Softwaremodul zu programmieren, welches insbesondere dazu eingerichtet ist, die Prozesse des zweiten Softwaremoduls (Prozessmodul zur Durchführung der Zusatzprozesse) zu unterbrechen und dem ersten Softwaremodul Zugriff auf Ressourcen des gemeinsamen Computersystems zu gewähren. Diese Ressourcen betreffen insbesondere die Lagereinheit, Eingabeeinheit, Ausgabeeinheit und Entnahmeeinheit der Fachanlage aber auch andere Hardware-Elemente, mit denen die Fachanlage oder das gemeinsame Computersystem ausgerüstet ist.
-
Wie bei der hardwaretechnischen Implementierung ist das Überwachungsmodul dazu eingerichtet, den Betrieb zumindest des Prozessmoduls, vorzugsweise aber auch des Steuerungsmoduls zu überwachen und instabile Zustände zu erkennen. Die Softwaremodule können frei auf mehrere Prozessoren des gemeinsamen Computersystems aufgeteilt werden. So kann beispielsweise das Überwachungsmodul auf einem separaten Prozessor ablaufen, damit es auch bei einer Störung des Steuerungsmoduls eingreifen und einen Neustart des Systems veranlassen kann.
-
Sowohl bei der hardwaretechnischen als auch bei der softwaretechnischen Implementierung der oben beschriebenen Fachanlage kann diese einen Notschalter aufweisen, bei dessen Betätigung das Überwachungsmodul den Zugriff des Prozessmoduls auf die mindestens eine Lagereinheit, Eingabeeinheit, Ausgabeeinheit und Entnahmeeinheit sperrt und diesen Zugriff für das Steuerungsmodul freigibt. Auf diese Weise wird es dem Benutzer ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt einen auf dem Prozessmodul ablaufenden Zusatzprozess zu unterbrechen oder abzubrechen und das Steuerungsmodul zur Durchführung eines Kernprozesses zu aktivieren.
-
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Computerprogrammprodukt für die Steuerung einer Fachanlage mit dem Steuerungsmodul, dem Prozessmodul und dem Überwachungsmodul. Das Steuerungsmodul, das Prozessmodul und das Überwachungsmodul können auf einem gemeinsamen Computersystem ablaufen oder auf verschiedene untereinander vernetzte Hauptplatinen aufgeteilt werden. Insbesondere ist die hardwaretechnische Trennung durch Auslagerung des Prozessmoduls auf eine andere Hauptplatine sinnvoll. Bei Ablauf auf einem gemeinsamen Computersystem können dem Steuerungsmodul und dem Prozessmodul zwei unterschiedliche Memory-Kontexte zugeordnet sein.
-
Ausführungsformen der oben beschriebenen Fachanlage werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fachanlage.
-
1a zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Bedienterminals der Fachanlage aus 1.
-
2 zeigt den schematischen Aufbau einer hardwaretechnischen Umsetzung der oben beschriebenen Fachanlage.
-
3 zeigt den schematischen Aufbau der softwaretechnischen Umsetzung der oben beschriebenen Fachanlage.
-
4 zeigt die Trennung der Memory-Kontexte der Kernprozesse und Zusatzprozesse.
-
Die in 1 dargestellte Fachanlage 1 ähnelt einer großen Schrankwand. Sie weist große Fächer 2, mittlere Fächer 3 und kleine Fächer 4 zum Speichern von Objekten auf. Die Fachanlage 1 weist für jede Tür eines Speicherfachs 2, 3, 4 eine separat betätigbare Schließvorrichtung auf, sodass bei Nachweis der Entnahmeberechtigung eines Benutzers 5 für ein bestimmtes Objekt jeweils die Tür des Faches geöffnet werden kann, in dem das Objekt liegt. Die Türen der Fächer und die computergesteuerte Schließvorrichtung bilden zusammen die Entnahmeeinheit zur Bereitstellung mindestens eines der gelagerten Objekte für die Entnahme durch einen Benutzer. Andere Fachanlagen, zum Beispiel Verkaufsautomaten können mit anderen Entnahmeeinheiten und Lagereinheiten versehen sein, insbesondere Lagerregalen, aus denen durch computergesteuerte Transportmittel einzelne Güter entnommen werden.
-
Im mittleren Bereich der Fachanlage 1 ist ein Bedienterminal 6 angeordnet, welches Eingabeeinheiten zur Eingabe von Daten durch einen Benutzer 5 sowie Ausgabeeinheiten zur Ausgabe oder Anzeige von Daten für einen Benutzer. Als Eingabeeinheit ist beispielsweise eine Tastatur 7 für Texteingabe vorgesehen. Eine weitere Eingabeeinheit ist ein Tastenfeld 8 zur Zahleneingabe. Das Tastenfeld 8 ist ein Bestandteil eines Bezahlterminals, dessen Elemente in das Bedienterminal 6 integriert sind.
-
Der Tastatur 7 zugeordnet ist ein Bildschirm 9, auf dem eine Bildanzeige erzeugt wird, welche dem Benutzer 5 Informationen vermittelt und ihn zur Bedienung der Fachanlage 1 anleitet. Der Bildschirm 9 ist als Touch-Screen ausgebildet, sodass durch Berührung seiner Oberfläche ebenfalls Eingaben getätigt werden können.
-
Ferner umfasst das Bedienterminal 6 eine kleine Anzeige 10, welche aus einem LCD-Bildschirm besteht und dem Tastenfeld 8 zugeordnet ist. Die kleine Anzeige 10 kann Informationen zur Abwicklung eines Bezahlvorgangs anzeigen. Unterhalb der kleinen Anzeige 10 ist ein Schlitz 11 vorgesehen, in den eine Chipkarte oder Magnetkarte eingesteckt werden kann. Das Bedienterminal 6 umfasst hinter der Gehäusewand mit dem Schlitz 11 eine Lesevorrichtung zum Auslesen der auf der Chipkarte oder Magnetkarte gespeicherten Daten. Auch dieses Kartenlesegerät ist eine Eingabeeinheit zur Eingabe von Daten. Ferner umfasst das Bedienterminal 6 einen Auswurfschlitz 12, durch den bedrucktes Papier ausgeworfen werden kann und hinter dem ein Druckwerk angeordnet ist. Das Tastenfeld 8, die kleine Anzeige 10, der Schlitz 11 für Magnet- oder Chipkarten sowie der Auswurfschlitz 12 für bedrucktes Papier bilden das Bezahlterminal. Über den Auswurfschlitz 12 können beispielsweise Quittungen oder sonstige Belege für erfolgte Zahlvorgänge ausgegeben werden, welche durch das dahinterliegende Druckwerk bedruckt werden.
-
Wie weiter oben erwähnt, kann die Fachanlage weitere Eingabevorrichtungen wie beispielsweise Barcode-Lesegeräte oder drahtlose Datenschnittstellen zur Kommunikation mit mobilen Kommunikationsgeräten aufweisen. Über derartige Schnittstellen können Daten sowohl eingegeben als auch ausgegeben werden.
-
Bei der Abwicklung der Kernprozesse der Fachanlage 1, insbesondere der Ausgabe von in den Fächern 2, 3, 4 der Fachanlage 1 eingelagerten Gütern, identifiziert sich ein Benutzer 5 durch Eingabe von Daten wie Versandnummern, Kundenidentifikationsnummern und Kennwörtern, so dass die Berechtigung zur Entnahme eines in einem Fach eingelagerten Gutes erkennbar ist. Die entsprechenden Kennwörter oder Identifikationsnummern werden über die Tastatur 7 oder das Tastenfeld 8 eingegeben. Anweisungen zur Bedienung der Fachanlage 1 erhält der Benutzer 5 über den Bildschirm 9.
-
Falls eine Zahlung des Benutzers 5 zur Entnahme eines Gutes erforderlich ist, kann der Benutzer 5 mittels einer entsprechenden Zahlkarte (Magnetkarte oder Chipkarte) bezahlen, die durch den Schlitz 11 in das Kartenlesegerät einesteckt wird. Hierbei wird in der Regel eine Identifikationsnummer abgefragt, die über das Tastenfeld 8 eingegeben werden kann.
-
Sobald die Steuerung der Fachanlage 1 die Entnahmeberechtigung des Benutzers 5 festgestellt hat, öffnet sie eines der Fächer 2, 3, 4 automatisch. Das offene Fach wird dem Benutzer 5 auf dem Bildschirm 9 angezeigt. Der Benutzer 5 kann das in diesem Fach eingelagerte Gut entnehmen.
-
Gemäß der obigen Beschreibung ist die Fachanlage 1 dazu eingerichtet, bei vollständiger Betriebssicherheit ihren Funktionsumfang deutlich zu erweitern. Zu diesem Zweck wird dem Steuerungsmodul, welches computerimplementiert ist und die Lagereinheit (Fächer 2–4), die Eingabeeinheiten (Tastatur 7, Tastenfeld 8, Schlitz 11 für Magnet-/Chipkarte), die Ausgabeeinheiten (Bildschirme 9, 10, Drucker) steuert, ein Prozessmodul zugeordnet, welches neben den durch das Steuerungsmodul ausgeführten Kernprozessen die Ausführung von Zusatzprozessen mit den Hardware-Elementen, d. h. der Lagereinheit, den Eingabeeinheiten und Ausgabeeinheiten, der Fachanlage 1 ermöglicht. Das Prozessmodul ist von dem Steuerungsmodul getrennt. Ferner ist ein Überwachungsmodul vorgesehen, welches den Zugriff des Prozessmoduls und des Steuerungsmoduls überwacht und insbesondere dazu eingerichtet ist, dem Prozessmodul den Zugriff auf die Lagereinheiten, Eingabeeinheiten, Ausgabeeinheiten und Entnahmeeinheiten zu entziehen und diesen Zugriff dem Steuerungsmodul zu gewähren, um den ordnungsgemäßen Ablauf der Kernprozesse zu gewährleisten.
-
In 2 ist eine hardwaretechnische Umsetzung der Trennung von Steuerungsmodul und Prozessmodul dargestellt. Diese wird im Wesentlichen durch zwei getrennte Hauptplatinen 13 und 15 realisiert. Auf einer ersten Hauptplatine (auch Mainboard genannt) 13 läuft das Steuerungsmodul ab. Auf einer zweiten Hauptplatine 15 läuft das Prozessmodul ab. Beide Hauptplatinen 13 und 15 weisen jeweils einen Prozessor 14 und 16 und einen Datenspeicher 17 und 18 auf. Natürlich können die Hauptplatinen auch mehrere Prozessoren und weitere Datenspeicher (Cache Memory, RAM) aufweisen oder mit externen Datenspeichern wie Festplatten gekoppelt sein.
-
Die Zusatzprozesse werden in der Folge auch V-Apps genannt und sind kleine Applikationen, die als unabhängige Module in einer abgesicherten Umgebung (”sandboxed” – also ohne die Kernprozesse zu stören) innerhalb der Fachanlage 1 laufen und deren Standardanwendung dynamisch bereichern. Sie können jederzeit ausgetauscht oder hinzugefügt werden. Ein neues ”Deployment”, ein neues Komplettupdate der Software ist nicht erforderlich. Sie können über eine Programmierschnittstelle je nach Zugriffserlaubnis auf Komponenten eines Automaten zugreifen, eine Internetverbindung herstellen oder Grafiken oder Bilder darstellen. V-Apps werden Benutzern entweder immer angezeigt oder auf Basis eines Regelwerks: je nach Standort, Uhrzeit, Wetter oder Informationen einer Drittquelle erscheinen sie oder werden bei bestimmten Prozessschritten in Abhängigkeit von Kernprozessen, wie der Entgegennahme einer Sendung durch einen ein Nutzer, oder je nach Zusteller aufgerufen. Die V-Apps ermöglichen also ein ganz neues und umfangreiches ”Ökosystem” für Kleinstanwendungen innerhalb von Fachanlagen und schaffen dadurch für den Betreiber dieser Anlagen neue Erwerbsmöglichkeiten.
-
Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform laufen Kernprozesse und V-App-Dienste (Zusatzprozesse) auf zwei unterschiedlichen Mainboards (Hauptplatinen), nämlich einer ersten Hauptplatine 13 für das Steuerungsmodul zur Durchführung der Kernprozesse und einer zweiten Hauptplatine 15 für das Prozessmodul zur Durchführung der Zusatzprozesse. Diese mit Zentralprozessor 14 und 16 und Datenspeicher 24 und 25 ausgestatteten Hauptplatinen 13 und 15 sind mit einem Überwachungsmodul 19 verbunden. Das Überwachungsmodul 19 ist ausgestattet mit einem programmierbaren Mikroprozessor, der mit allen Systemkomponenten einer Fachanlage (Touch-Screen 9, Bezahlterminal 24, Fachsteuerung 20, Drucker 21, Netzwerkrouter 22, Hauptplatine des Steuerungsmoduls 13 und Hauptplatine des Prozessmoduls 15) verbunden ist. Über diese Architektur werden die auf dem Steuerungsmodul 13 ablaufenden Kernprozesse von den auf dem Prozessmodul ablaufenden V-Apps getrennt. Somit übernimmt das Überwachungsmodul 19 einerseits das Monitoring der Systemkomponenten wie auch die Koordination der Komponenten untereinander. Das Überwachungsmodul 19 bestimmt, welche Prozesse auf welcher Hauptplatine 13 oder 15 die Ausgabe auf dem Bildschirm 9 präsentieren darf, welche Hauptplatine 13 oder 15 Daten an welche Systemkomponenten schicken darf. Der treibende Prozess befindet sich aber auf der ersten Hauptplatine 13 in den Kernprozessen einer Fachanlage 1. Das Überwachungsmodul schaltet auf Anforderung den Touch-Screen auf die jeweilige Hauptplatine 13 oder 15.
-
Soll also ein Kernprozess um eine V-App erweitert werden, so schickt der Kernprozess von der ersten Hauptplatine 13 eine Anfrage über ein lokales Netzwerk an das Überwachungsmodul und an die V-App auf der zweiten Hauptplatine 15. Das Überwachungsmodul prüft, ob die Prozesse auf der zweiten Hauptplatine 15 gestartet sind und leitet nun die Grafikausgaben der zweiten Hauptplatine 15 an den Touch-Screen. Während der gesamten Ausführungszeit beobachtet das Überwachungsmodul 19 die Funktionsweise der V-Apps und kann in Fehlersituationen oder bei Beendigung der V-App zurück auf die Ausgabe des der ersten Hauptplatine 13 schalten. Gleichzeitig kommuniziert das Überwachungsmodul 19 über den Netzwerkrouter 22 und ein z. B. DSL-basiertes Netzwerk 25 mit einem Überwachungsdienst auf einem entfernten zentralen Server 23 und meldet den Systemstatus der einzelnen Komponenten zur zentralen Erfassung über TCP. Der Überwachungsdienst auf dem zentralen Server 23 erfasst Systemdaten und Prozessmeldungen zur Laufzeit durch ständige Kommunikation mit den Prozessen auf der ersten Hauptplatine 13 und der zweiten Hauptplatine 15 über TCP- und UDP-basierte Protokolle, vorzugsweise für mehrere Fachanlagen eines Betreibers.
-
Im Überwachungsmodul 19 sind Schwellwerte hinterlegt, die bestimmen, ab wann ein Prozess oder auch Hardwarekomponenten als fehlerhaft anzusehen sind. Tritt eine Fehlersituation ein, versucht das Überwachungsmodul durch einen Neustart der betroffenen Komponenten die Stabilität des Gesamtsystems wiederherzustellen. Fällt das Überwachungsmodul aus, kann der Überwachungsdienst über das Netzwerk einen Systemneustart veranlassen.
-
Es ist anzumerken, dass das Überwachungsmodul 19 auch auf einer der zwei Hauptplatinen 13 und 15, vorzugsweise der ersten Hauptplatine 13 gemeinsam mit den Kernprozessen, ausgeführt wird. Ebenfalls ist darauf hinzuweisen, dass das Steuerungsmodul 13, das Prozessmodul 15 und das Überwachungsmodul 19 Softwaremodule sind, denen in der vorangehend beschriebenen Ausführungsform separate Hardwarekomponenten, insbesondere die erste Hauptplatine und die zweite Hauptplatine fest zugeordnet sind.
-
Neben der hardwareunterstützten Trennung der Prozesse kann auch über Software eine entsprechende Lösung realisiert werden. Hierbei sind funktionsidentische Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Grundkomponenten der softwareimplementierten Lösung sind in der 3 dargestellt.
-
Das Überwachungsmodul 19' ist als Softwaremodul realisiert, welches auf dem gleichen Computersystem ausgeführt wird wie das Steuerungsmodul 13' und das Prozessmodul 15', die ebenfalls jeweils Softwaremodule sind.
-
Eine V-App ist eine in sich geschlossene Komponente, die mit der Fachanlage 1 über vorgegebene und definierte Schnittstellen kommuniziert und deren Prozesse dynamisch um weitere Funktionen erweitern kann. Über den Lebenszyklus hinweg wird die Komponente von dem Überwachungsmodul 19' überwacht. Sie sind hierdurch einerseits eingewoben in die Kernprozesse der Fachanlage 1, können aber jederzeit auch durch das Überwachungsmodul 19' wieder gestoppt und aus dem Speicher des Computersystems entfernt werden, wenn die Stabilität und Funktionsweise der Kernprozesse gefährdet sind.
-
Eine V-App wird klassifiziert durch den Umfang der Funktionen, die sie an einer Fachanlage 1 in Anspruch nehmen kann. Dies kann im einfachsten Fall ein Zugriff auf eine Internetverbindung oder ähnliche Kommunikationskanäle sein (z. B. um eine entfernte Anwendung mit zusätzlichen Daten zu versorgen). Es kann aber auch eine Informationsdarstellung auf dem Touch Screen 9 erfolgen oder zugegriffen werden auf Bezahl-, Scan-, Drucker- oder Fachsteuerungskomponenten. Die Kommunikation mit den Kernprozessen erfolgt über eine HTTP-, Webservice- oder ähnliche Schnittstelle. Je nach Zugriffsklasse werden unterschiedlich ”breite” Schnittstellenfunktionen zur Verfügung gestellt.
-
Das Überwachungsmodul 19' verwaltet die V-Apps der jeweiligen Fachanlagen 1. Es prüft, ob und welche V-Apps geladen werden sollen. Jede V-App enthält eine verschlüsselte und signierte Beschreibungsdatei, die aussagt, unter welchen Bedingungen sie geladen werden soll. Auf Grundlage dieser Daten koordiniert das Überwachungsmodul 19' den Lebenszyklus der V-Apps. Es überprüft bei laufenden V-Apps für die Gesamtstabilität notwendige Parameter (Speicherverbrauch, CPU-Auslastung), stellt sicher, dass die V-Apps nur auf die jeweils erlaubten Schnittstellen zugreift und kann bei Fehlverhalten oder Instabilitäten die Ausführung der V-App stoppen, um die Funktion der Kernprozesse sicher zu stellen.
-
Ein Austausch oder eine Erweiterung mit zusätzlichen V-Apps kann durch das Überwachungsmodul 19' während der Laufzeit der Fachanlage erfolgen. Der Aufwand für ein ”Deployment” (ein Aufspielen auf viele Automaten) sinkt. Gleichzeitig können Testphasen auf neue Teilprozesse und V-Apps beschränkt werden. Somit erhöhen sich durch dieses Verfahren die Betriebssicherheit und die Betriebsfähigkeit einer Fachanlage.
-
Die Zusatzprozesse (V-Apps) laufen als jeweils eigenständiger Prozess auf dem Computersystem und sind von den Kernprozessen logisch getrennt. Wie die 4 zeigt, ist den Zusatzprozessen ein anderer Memory-Kontext zugeordnet, als den Kernprozessen.
-
Diese Trennung wird mittels Virtualisierung erreicht. Das das Überwachungsmodul 19' verwaltet die virtuellen Instanzen. Jede virtuelle Instanz ist als eigenes System eingebunden und hat weder direkten Zugriff auf das Computersystem, noch auf andere virtuelle Instanzen, die sich auf dem Computersystem befinden. Bei steigender Anzahl der benötigten V-Apps auf dem Computersystem kann die eindeutige Zuordnung von V-App und virtueller Instanz aufgehoben werden. Dies ist abhängig von den zu Verfügung stehenden Ressourcen des Computersystems. Jede virtuelle Instanz belastet das System höher als ein einzelner Prozess. Trotzdem ist die Stabilität des Computersystems nicht durch die V-App beeinflussbar. Teilen sich mehrere V-Apps eine virtuelle Instanz sind diese als eigenständiger Prozess aufgesetzt, die durch eigene Benutzerrechte auf der virtuellen Instanz zusätzlich getrennt sind. Treten bei einer V-App Probleme auf, betrifft dies primär nur den Prozess der V-App. Ist der Ressourcenverbrauch eines Zusatzprozesses (V-App) ungewöhnlich hoch, dann wird ein einfaches Beenden sichergestellt, da nur dieser Zusatzprozess beendet werden muss. Durch die getrennten Benutzerrechte auf der virtuellen Instanz ist zudem sicher gestellt, dass selbst bei einem Einbruch in die Software kein weiterer Schaden auf der virtuellen Instanz verursacht werden kann. Ein Zugriff auf die Daten oder den Prozess anderer V-Apps ist somit ausgeschlossen. Sollten Probleme auf der gesamten virtuellen Instanz vorliegen, so kann das Hostsystem die gesamte virtuelle Instanz neu starten und die V-App danach erneut anfragen.
-
V-Apps haben eine klare API mit der eine Kommunikation mit der Anwendung auf dem Computersystem möglich ist. Jegliche Kommunikation an dieser API vorbei wird im ersten Schritt geblockt. Dazu wird eine Firewall verwendet, die im einfachsten Fall nur die Kommunikation mit der Anwendung auf dem Computersystem ermöglicht. Jedwede andere Kommunikation mit dem Internet bzw. Intranet ist damit geblockt. Sind V-Apps auf verschiedenen virtuellen Instanzen im Betrieb, kann über das ausgehende Interface eine sehr einfache Trennung der Kommunikation zwischen V-Apps verhindert werden. Befinden sich mehrere V-Apps auf einer virtuellen Instanz muss über eine Paketfilterung sichergestellt sein, damit die jeweiligen Prozesse der V-Apps nicht miteinander kommunizieren können.
-
Über einen Freigabeprozess können zusätzliche Routen von einer V-App freigegeben sein. Hierbei wird die Kommunikation über das das gemeinsame Computersystem weitergegeben. Aus Sicherheitsgründen sollte keine direkte Kommunikation vom Computersystem mit dem Internet möglich sein. Deswegen wird die Kommunikation vom Computersystem über einen Tunnel an einen Server mit Internetanbindung weitergereicht, der die Kommunikation der V-App mit dem Zielsystem ermöglicht. Jedes Zielsystem ist hierbei explizit freizuschalten und wird über seine URI mit Portangabe identifiziert.
-
Die das Überwachungsmodul 19' enthält den zentralen Prozess der den Aufruf der V-App steuert. Dabei wird die V-App nur in den Kontext der Anwendung eingebettet und übernimmt zu keinem Zeitpunkt die volle Kontrolle über die Hardwarekomponenten des Computersystems. Dem Überwachungsmodul ist es somit jederzeit möglich den Zugriff einer V-App auf eine Hardwarekomponente zu unterbinden. Bei normalem Ablauf Wird der Zugriff auf Hardwarekomponenten wie Touch-Screen 9 der V-App übergeben und deren Ausführung gestartet. Die V-App (Zusatzprozess) läuft ab und meldet am Ende dem Überwachungsmodul 19', dass die Anzeige wieder vollständig übernommen werden kann. Das Überwachungsmodul 19' blendet die V-App aus und fährt mit der normalen Ausführung z. B. der Kernprozesse fort.
-
Zusätzlich zum normalen Ablauf hat die V-App ein Zeitfenster in dem die Ausführung möglich ist. Wird dieses Zeitfenster überschritten, findet eine Zwangstrennung der V-App durch das Überwachungsmodul 19' statt. Dieses Zeitfenster ist für jede V-App zu konfigurieren und definiert sowohl die reine Zeitspanne, als auch die Zeitspanne seit der letzten Benutzeraktion mit der V-App. Dies wird genutzt, um bei Inaktivität der V-App die Kernprozesse wieder für neue Benutzer zur Verfügung zu stellen.
-
Daneben kann es im Betrieb zu Fehlersituationen kommen, die eine Ausblendung der V-App bewirken. Diese können z. B. ein Stromausfall sein, bei der ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem für einen kleinen Zeitraum die Stromversorgung übernimmt, aber ein geordnetes Beenden der V-App notwendig macht. Um eine Benutzerinformation anzuzeigen, wird in diesem Fall erst die V-App beendet und auf dem Touch-Screen 9 zur Benutzerinformation eine Fehlermeldung angezeigt, bevor das gesamte System in den Ruhezustand geschaltet wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fachanlage
- 2
- großes Fach, Lagereinheit
- 3
- mittleres Fach, Lagereinheit
- 4
- kleines Fach, Lagereinheit
- 5
- Benutzer
- 6
- Bedienterminal
- 7
- Tastatur, Eingabeeinheit
- 8
- Tastenfeld, Eingabeeinheit
- 9
- Bildschirm, Touch-Screen, Ausgabeeinheit
- 10
- Anzeige, Ausgabeeinheit
- 11
- Schlitz für Magnet-/Chipkarten, Eingabeeinheit
- 12
- Auswurfschlitz, Ausgabeeinheit
- 13
- erste Hauptplatine, Steuerungsmodul
- 13'
- Steuerungsmodul, erstes Softwaremodul
- 14
- erster Prozessor
- 15
- zweite Hauptplatine, Prozessmodul
- 15'
- Prozessmodul, zweites Softwaremodul
- 16
- zweiter Prozessor
- 17
- erster Datenspeicher
- 18
- zweiter Datenspeicher
- 19
- Überwachungsmodul
- 19'
- Überwachungsmodul, drittes Softwaremodul
- 20
- Fachsteuerung
- 21
- Drucker
- 22
- Netzwerkrouter
- 23
- zentraler Server
- 24
- Bezahlterminal
- 25
- Netzwerk
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10238344 A1 [0003]
- EP 1408802 B1 [0003]
