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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Fertigungssystem zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe.
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In einer klassischen Fertigungsanlage sind stationäre Fertigungseinheiten in festgelegter räumlicher Anordnung relativ zueinander und mit festgelegten, den Fertigungseinheiten jeweils zugewiesenen Fertigungsteilaufgaben angeordnet, wobei in einer solchen Fertigungsanlage eine bestimmte Fertigungsaufgabe effizient und schnell durchführbar ist. Die Fertigungsanlage ist allerdings nur schwer – wenn überhaupt – auf eine andere Fertigungsaufgabe umrüstbar. Beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 102 20 085 A1 ist ein sogenanntes Multiagentensystem bekannt, bei welchem topologisch angeordnete Entitäten zur Erreichung eines höheren Zieles kooperieren können. Ein weiteres Beispiel für ein solches Multiagentensystem ist ein sogenanntes Distributed Flight Array (DFA), bei welchem für sich genommen nicht flugfähige Einheiten sich zu einer übergeordneten Struktur zusammenfinden können, wobei diese übergeordnete Struktur dann – durch Kooperation der einzelnen Einheiten – flugfähig ist. Eine Anwendung des Multiagenten-Prinzips auf eine Fertigungsaufgabe ist bisher nicht bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie ein Fertigungssystem zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist, wobei insbesondere eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Flexibilität und Variabilität bereitgestellt werden soll.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Es wird ein Fertigungsplan in einer Steuereinrichtung bereitgestellt. Die Steuereinrichtung kontaktiert wenigstens eine mobile Fertigungseinheit zur Umsetzung des Fertigungsplans, und eine Mehrzahl von mobilen Fertigungseinheiten wird zu einer Fertigungsanlage zusammengestellt, welche zu einer Umsetzung des Fertigungsplans geeignet ist. In flexibler Weise können so abhängig von einer durch den Fertigungsplan repräsentierten Fertigungsaufgabe mobile Fertigungseinheiten spezifisch zusammengestellt werden, wodurch bedarfsgerecht und fallabhängig eine jeweils geeignete Fertigungsanlage geschaffen werden kann. Die mobilen Fertigungseinheiten können im Sinne eines Multiagentensystems als Anlagenmodule flexibel und autonom zusammengestellt werden. Durch den Zusammenschluss der mobilen Fertigungseinheiten entsteht eine neue Einheit, nämlich die Fertigungsanlage, welche neue Fähigkeiten aufweisen, wobei im Sinne einer Emergenz hier das Ganze, also die Fertigungsanlage, mehr ist als die Summe seiner Teile, wobei die Fertigungsanlage insbesondere Fähigkeiten aufweist, welche nicht den einzelnen Fertigungseinheiten inhärent innewohnen. So ist insbesondere keine der mobilen Fertigungseinheiten für sich genommen in der Lage, die Fertigungsaufgabe durchzuführen, während dies erst die zusammengestellte Fertigungsanlage durch Kooperation der Fertigungseinheiten miteinander leisten kann.
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Unter einer Fertigungsaufgabe wird insbesondere ein im Rahmen einer Produktion eines Gutes erforderlicher Schritt oder auch eine Anzahl solcher Schritte verstanden. Es kann sich hierbei insbesondere um ein Herstellen eines Teils, beispielsweise durch Urformen, Umformen, Fügen von Einzelteilen, oder in anderer geeigneter Weise handeln. Die Fertigungsaufgabe kann auch in dem Verändern eines Teils bestehen oder das Verändern von wenigstens einem Teil umfassen. Es ist auch möglich, dass die Fertigungsaufgabe ein Verbinden von Teilen und/oder ein Bearbeiten von einem oder mehreren Teilen umfasst. Ebenso ist es möglich, dass sich die Fertigungsaufgabe auf das Herstellen, Verändern, Bearbeiten oder Verbinden von wenigstens einem Stoff oder einer Mehrzahl von Stoffen bezieht.
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Unter einem Fertigungsplan wird insbesondere eine Vorschrift verstanden, welche einen Weg zur Durchführung der Fertigungsaufgabe aufzeigt. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Liste von Fertigungsschritten – insbesondere einschließlich von deren Reihenfolge –, einer Angabe von wenigstens einem Startobjekt oder Startmaterial, welches zu Beginn der Fertigungsaufgabe bereitgestellt wird, und vorzugsweise der Angabe eines Ziels der Fertigungsaufgabe, insbesondere eines Zielobjekts oder Zielmaterials, welches am Ende der Fertigungsaufgabe als Resultat stehen soll.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, dass der Fertigungsplan in der Steuereinrichtung dadurch bereitgestellt wird, dass er der Steuereinrichtung übermittelt wird. Das Verfahren schließt dann vorzugsweise den Schritt des Übermittelns des Fertigungsplans an die Steuereinrichtung ein. In diesem Fall wird der Fertigungsplan also extern erstellt und an die Steuereinrichtung übermittelt. Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung selbsttätig eine Optimierung des Fertigungsplans durchführt.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, dass der Fertigungsplan durch die Steuereinrichtung selbst erstellt wird. In diesem Fall wird vorzugsweise die Fertigungsaufgabe in übergeordneter Form an die Steuereinrichtung übermittelt, wobei diese dann aus der Fertigungsaufgabe selbsttätig – insbesondere unter Einbeziehung ihres Wissens über zur Verfügung stehende mobile Fertigungseinheiten und deren Fähigkeiten – einen Fertigungsplan erstellt. Insbesondere ist es möglich, dass die Steuereinrichtung eine sogenannte künstliche Intelligenz aufweist, welche in der Lage ist, Arbeitsschritte zu planen. Dabei stellt das Planen solcher Arbeitsschritte eine Methode der künstlichen Intelligenz dar. Auf der Grundlage der in Form der Fertigungsaufgabe vorliegenden Daten und vorzugsweise vorgegebenen Heuristiken wird dann von der Steuereinrichtung ein Fertigungsplan erzeugt, der von den zur Verfügung stehenden Fertigungseinheiten ausgeführt werden kann. Hierzu weiß die Steuereinrichtung vorzugsweise zu jedem Zeitpunkt, welche mobilen Fertigungseinheiten für eine Fertigungsaufgabe gerade zur Verfügung stehen, insbesondere weil sie zum einen überhaupt vorhanden sind und weil sie zum anderen gegenwärtig frei, das heißt nicht in einer anderen Fertigungsaufgabe gebunden, sind, und die Steuereinrichtung kennt darüber hinaus die den einzelnen mobilen Fertigungseinheiten jeweils zugeordneten Fähigkeiten und/oder Eigenschaften.
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Die Steuereinrichtung kann insbesondere als separate, von den mobilen Fertigungseinheiten getrennte Steuereinrichtung vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass eine verteilte Steuereinrichtung angewendet wird, insbesondere indem sich eine Mehrzahl von Steuereinrichtungen die Aufgabe der Steuereinrichtung teilen und zur Erstellung und/oder Durchführung des Fertigungsplans miteinander kooperieren. Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung in wenigstens eine mobile Fertigungseinheit integriert ist. Es ist auch möglich, dass in eine Mehrzahl mobiler Fertigungseinheiten jeweils integrierte Steuereinrichtungen miteinander zur Erstellung und/oder Durchführung des Fertigungsplans kooperieren.
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Unter einer mobilen Fertigungseinheit wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche wenigstens eine Fähigkeit aufweist, die für eine Fertigungsaufgabe genutzt werden kann. Dies kann beispielsweise eine Greiferfunktion oder eine Fügefunktion sein, die beispielsweise in Form einer Schweißzange, einer Klebepistole, einer Löteinrichtung oder in anderer Form verwirklicht sein kann. Insbesondere ist es möglich, dass die mobile Fertigungseinheit als Roboter ausgebildet ist oder einen Roboter aufweist, wobei der Roboter eine entsprechende Funktion aufweisen kann. Es ist auch möglich, dass die mobile Fertigungseinheit eine Transportfunktion aufweist, um im Rahmen einer Fertigungsaufgabe einen Stoff oder ein Material zu befördern. Die Fertigungseinheit ist außerdem mobil, das heißt räumlich verlagerbar. Insbesondere ist die mobile Fertigungseinheit selbsttätig räumlich verlagerbar.
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Die wenigstens eine mobile Fertigungseinheit weist vorzugsweise ein Steuergerät auf, welches eingerichtet ist zur – vorzugsweise autonomen – Steuerung der mobilen Fertigungseinheit, und bevorzugt zur Kommunikation mit der Steuereinrichtung und/oder mit wenigstens einer weiteren mobilen Fertigungseinheit. Das Steuergerät weist bevorzugt Informationen über die Fähigkeiten und/oder Eigenschaften der mobilen Fertigungseinheit auf. Es ist bevorzugt eingerichtet, um diese Informationen an die Steuereinrichtung zu übermitteln.
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Dass die wenigstens eine mobile Fertigungseinheit durch die Steuereinrichtung zur Umsetzung des Fertigungsplans kontaktiert wird, bedeutet insbesondere, dass das Kontaktieren der mobilen Fertigungseinheit durch die Steuereinrichtung nicht zu einem beliebigen anderen Zweck, sondern gerade dazu erfolgt, um den Fertigungsplan umzusetzen. Dabei werden bevorzug zumindest Teilelemente des Fertigungsplans von der Steuereinrichtung an die mobile Fertigungseinheit übermittelt.
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Unter einer Fertigungsanlage wird eine Einrichtung verstanden, die – insbesondere ohne Rückgriff auf von der Fertigungsanlage getrennte Einrichtungen – in der Lage ist, die Fertigungsaufgabe auszuführen. Die Fertigungsanlage weist dabei insbesondere eine Mehrzahl von mobilen Fertigungseinheiten auf, die miteinander zur Durchführung des Fertigungsplans und damit zur Erledigung der Fertigungsaufgabe kooperieren.
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Es ist also insbesondere vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens der Fertigungsplan durch die Fertigungsanlage umgesetzt wird. Insgesamt wird bevorzugt ein Multiagentensystem bereitgestellt, welches in flexibler Weise eine auf die Fertigungsaufgabe angepasste Fertigungsanlage zusammenstellen und damit den Fertigungsplan durchführen kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von mobilen Fertigungseinheiten, welche die Fertigungsanlage bilden, sich nach der Umsetzung des Fertigungsplans, das heißt insbesondere nach Erledigung der Fertigungsaufgabe, voneinander trennen. Dadurch wird die Fertigungsanlage aufgelöst. Es ist möglich, dass die einzelnen mobilen Fertigungseinheiten eine beliebige oder ihnen spezifisch zugeordnete Warteposition einnehmen, oder dass sich die mobilen Fertigungseinheiten an wenigstens einem bestimmten Sammelplatz sammeln. Die mobilen Fertigungseinheiten, die nun nach Auflösung der Fertigungsanlage wieder freigeworden sind, indem sie nicht mehr in einer Fertigungsaufgabe gebunden sind, können nun neu zu einer neuen Fertigungsanlage zusammengestellt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit einer Führungs-Fertigungseinheit kommuniziert, wobei die Führungs-Fertigungseinheit mit wenigstens einer weiteren mobilen Fertigungseinheit kommuniziert. Diese weitere Fertigungseinheit ist vorzugsweise der Führungs-Fertigungseinheit untergeordnet. Es besteht also insoweit eine hierarchische Struktur, als die Führungs-Fertigungseinheit direkt mit der Steuereinrichtung kommuniziert und dann die von dieser erhaltenen Informationen – gegebenenfalls in bearbeiteter Form und gegebenenfalls unvollständig – an weitere, hierarchisch untergeordnete Fertigungseinheiten weitergibt. Insbesondere ist es möglich, dass die Steuereinrichtung ausschließlich mit einer einzigen Führungs-Fertigungseinheit kommuniziert, die dann die weitere Kommunikation mit den weiteren Fertigungseinheiten übernimmt. Insbesondere ist es möglich, dass die Führungs-Fertigungseinheit weitere Fertigungseinheiten zusammenruft, um die Fertigungsanlage aufzustellen.
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Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung mit einer Mehrzahl von Fertigungseinheiten auf einer gemeinsamen Hierarchieebene kommuniziert. Hierbei kann es sich um eine Mehrzahl von Führungs-Fertigungseinheiten handeln, die dann mit weiteren, hierarchisch untergeordneten Fertigungseinheiten kommunizieren. Es ist aber auch möglich, dass die Steuereinrichtung direkt mit allen mobilen Fertigungseinheiten auf einer diesen gemeinsamen Hierarchieebene kommuniziert und diese dann insbesondere ohne Zwischenschaltung einer Führungs-Fertigungseinheit zu der Fertigungsanlage zusammenstellt oder sie sich selbsttätig zusammenstellen lässt, und ihnen die notwendigen Informationen zur Erledigung der Fertigungsaufgabe direkt übermittelt.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung von wenigstens einer mobilen Fertigungseinheit über die Erledigung des Fertigungsplans, also insbesondere über die Erledigung der Fertigungsaufgabe, unterrichtet wird. Es ist möglich, dass dann die Steuereinrichtung die Fertigungsanlage auflöst und die mobilen Fertigungseinheiten trennt. Es ist aber auch möglich, dass die mobilen Fertigungseinheiten sich nach der Erledigung der Fertigungsaufgabe selbsttätig trennen, wobei die Steuereinrichtung hierüber von wenigstens einer mobilen Fertigungseinheit unterrichtet wird. Die Steuereinrichtung weiß dann zum einen, dass der Fertigungsplan abgearbeitet und die Fertigungsaufgabe erfüllt ist, zum anderen weiß sie auch, dass die zuvor in der Fertigungsanlage zusammengeschlossenen und verbundenen Fertigungseinheiten nun wieder frei sind und für eine neue Fertigungsaufgabe zur Verfügung stehen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit der wenigstens einen Fertigungseinheit über eine drahtlose Kommunikationsverbindung kommuniziert. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die mobilen Fertigungseinheiten untereinander über eine drahtlose Kommunikationsverbindung miteinander kommunizieren. Dies stellt eine ebenso einfache wie kostengünstige Ausgestaltung einer Kommunikationsform dar, insbesondere da es keiner komplexen Leitungsführung bedarf. Die drahtlose Kommunikation kann insbesondere in Form von einem drahtlosen Funknetz, insbesondere WLAN, über Infrarotschnittstellen, über Ultraschall, oder in anderer geeigneter Weise ausgestaltet werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mobilen Fertigungseinheiten untereinander über Schritte zur Durchzuführung des Fertigungsplans kommunizieren. Dabei können sie insbesondere untereinander für das Zusammenscharen zur Erreichung der jeweils richtigen Position für die Aufstellung der Fertigungsanlage kommunizieren. Sie können zusätzlich oder alternativ über jeweilige zu erledigende oder gerade erledigte Schritte des Fertigungsplans kommunizieren, um so gemeinsam die Fertigungsaufgabe innerhalb der Fertigungsanlage optimal erfüllen zu können.
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Vorzugsweise kommuniziert die Steuereinrichtung fortlaufend mit wenigstens einer mobilen Fertigungseinheit, und/oder die mobilen Fertigungseinheiten kommunizieren fortlaufend untereinander.
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Wie bereits ausgeführt, wird nach Erledigung der Fertigungsaufgabe die Steuereinrichtung unterrichtet, wonach diese bei Bedarf neue Fertigungsaufgaben ausgeben kann oder ausgeben lässt. Hierbei können nun andere mobile Fertigungseinheiten, insbesondere eine neue Zusammenstellung von mobilen Fertigungseinheiten, zum Einsatz kommen, insbesondere wenn es sich um eine andere Fertigungsaufgabe handelt. Es ist jedoch auch möglich, die gleichen mobilen Fertigungseinheiten oder einen Teil der bisher verwendeten mobilen Fertigungseinheiten zum Einsatz zu bringen, insbesondere wenn diese multifunktionsfähig sind. In diesem Fall schließen sich die mobilen Fertigungseinheiten in anderen Positionen zusammen, docken beispielsweise in anderen Positionen aneinander an, oder fahren in bestimmte, andere Relativpositionen zueinander.
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Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und der wenigstens einen mobilen Fertigungseinheit und/oder zwischen den mobilen Fertigungseinheiten untereinander findet bevorzugt über ein Standardprotokoll statt. Dieses kann beispielsweise ein „ping” sein, was eine Kontaktverbindung aus der Netzwerktechnik darstellt. Das Standardprotokoll ermöglicht insbesondere eine Übertragung von Informationen über die Fähigkeiten, die zur Erfüllung des Fertigungsplans gebraucht werden, beispielsweise einen Robotertyp der mobilen Fertigungseinheiten und montiertes Werkzeug. Haben sich die mobilen Fertigungseinheiten über ausgetauschte Signale gefunden, schließen sie sich zu der Fertigungsanlage zusammen. Dieses Zusammenschließen von mobilen Fertigungseinheiten zu einer Fertigungsanlage geht bevorzugt solange voran, bis die Fertigungsaufgabe, ein Fertigungs-Teilplan oder ein Fertigungs-Gesamtplan, durch den Zusammenschluss der mobilen Fertigungseinheiten erfolgreich durchgeführt werden kann.
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Die mobilen Fertigungseinheiten werden bezüglich ihrer Verlagerung vorzugsweise nicht von der Steuereinrichtung zentral gesteuert, sondern versuchen vielmehr selbsttätig, sich zu finden und in geeigneter Form zusammenzustellen.
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Es ist möglich, dass die Steuereinrichtung den Fertigungsplan an eine Mehrzahl mobiler Fertigungseinheiten quasi als Ausschreibung übermittelt, wobei sich verschiedene mobile Fertigungseinheiten zur Durchführung des Fertigungsplans bei der Steuereinrichtung bewerben können. Die Steuereinrichtung kann dann jeweils Bewerbungen einzelner mobiler Fertigungseinheiten annehmen und diesen die Annahme übermitteln. In einem weiteren Schritt können mobile Fertigungseinheiten, die eine Annahme von der Steuereinrichtung erhalten haben, signalisieren, dass sie die Annahme akzeptieren, wonach sie mit der Durchführung des Fertigungsplans beginnen, oder sie können die Annahme ihrer Bewerbung durch die Steuereinrichtung ablehnen, beispielsweise weil sie zwischenzeitlich in einer anderen Fertigungsaufgabe gebunden wurden. Bei der Entscheidung, welche Bewerbungen mobiler Fertigungseinheiten durch die Steuereinrichtung angenommen und welche abgelehnt werden, berücksichtigt die Steuereinrichtung bevorzugt insbesondere die Eigenschaften und Fähigkeiten der mobilen Fertigungseinheiten sowie bevorzugt auch deren momentane Position, insbesondere deren relative Entfernungen voneinander, um eine möglichst effiziente und schnelle Erledigung der Fertigungsaufgabe zu gewährleisten. Weiterhin berücksichtigt die Steuereinrichtung bevorzugt die ihr zur Verfügung stehenden Informationen darüber, ob die mobilen Fertigungseinheiten momentan in einer Fertigungsaufgabe gebunden oder vielmehr frei sind. Dabei wird aber bevorzugt bereits auf der Ebene der mobilen Fertigungseinheiten vermieden, dass sich eine gebundene mobile Fertigungseinheit zur Erledigung einer gerade anstehenden Fertigungsaufgabe überhaupt bewirbt. Es ist aber möglich, dass eine mobile Fertigungseinheit eine Mehrzahl von Bewerbungen auf verschiedene Fertigungsaufgaben abgibt und dann beispielsweise bei Annahme einer Bewerbung durch die Steuereinrichtung bereits in einer anderen Fertigungsaufgabe gebunden ist, für welche die Bewerbung zuvor bereits – beispielsweise durch eine andere Steuereinrichtung – angenommen wurde. In diesem Fall kann die mobile Fertigungseinheit die Annahme ihrer Bewerbung durch die Steuereinrichtung ablehnen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Fertigungssystem zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe geschaffen wird, welches eine Steuereinrichtung und wenigstens zwei mobile Fertigungseinheiten aufweist. Das Fertigungssystem ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung von einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe. In Zusammenhang mit dem Fertigungssystem ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um mit wenigstens einer mobilen Fertigungseinheit zu kommunizieren. Bevorzugt sind die mobilen Fertigungseinheiten eingerichtet, um mit der Steuereinrichtung und/oder miteinander zu kommunizieren.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine mobile Fertigungseinheit als auf einem fahrerlosen Transportfahrzeug (FTF) angeordneter Roboter oder als fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) mit Roboterfunktion ausgebildet ist. Unter einem fahrerlosen Transportfahrzeug wird dabei insbesondere ein Fahrzeug verstanden, welches selbsttätig, ohne Fahrer, zu einer gesteuerten oder geregelten Fortbewegung möglich ist, insbesondere entlang vorbestimmter Fahrwege und/oder frei, das heißt insbesondere ohne Bindung an vorbestimmte Fahrwege. Ein solches fahrerloses Transportfahrzeug kann auf Rädern, auf Schienen, auf Luftkissen, und/oder in anderer geeigneter Weise verlagerbar sein.
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Unter einer Roboterfunktion wird eine Eigenschaft verstanden, bestimmte Bewegungen und/oder Tätigkeiten durchzuführen, wobei insbesondere eine Roboterhand, welche eine bestimmte Funktionalität aufweist, beispielsweise eine Greif- oder Schweißfunktion, die als Greifer oder Schweißzange realisiert sein kann, an einem Roboterarm in einer Vielzahl möglicher Bewegungen verlagerbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung als zentrale Leitstelle ausgebildet ist. Dabei kann sie beispielsweise separat von den mobilen Fertigungseinheiten vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass sie in eine mobile Führungs-Fertigungseinheit integriert ist.
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Alternativ ist es möglich, dass die Funktionalität der Steuereinrichtung auf eine Mehrzahl von mobilen Fertigungseinheiten aufgeteilt ist. Insbesondere können Steuergeräte mobiler Fertigungseinheiten miteinander kooperieren, um die Funktion der Steuereinrichtung zu übernehmen und so gemeinsam die Steuereinrichtung zu bilden.
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Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und des Fertigungssystems andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale des Fertigungssystems, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Fertigungssystems. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Fertigungssystem beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels des Fertigungssystems bedingt ist. Das Fertigungssystem zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fertigungssystems sowie eine Ausführungsform des Verfahrens zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Fertigungssystems 1 sowie eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Ausführen einer Fertigungsaufgabe 3.
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Das Fertigungssystem 1 weist eine Steuereinrichtung 5 auf, die bei dem hier konkret dargestellten Ausführungsbeispiel als zentrale Leitstelle ausgebildet und separat von einer Mehrzahl von mobilen Fertigungseinheiten 7 vorgesehen ist. Beispielhaft sind hier drei mobile Fertigungseinheiten 7.1, 7.2, 7.3 dargestellt. Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 5 in eine der mobilen Fertigungseinheiten 7, beispielsweise in eine als Führungs-Fertigungseinheit ausgebildete, erste mobile Fertigungseinheit 7.1, integriert ist, oder dass die Funktionalität der Steuereinrichtung 5 auf verschiedene mobile Fertigungseinheiten 7 aufgeteilt verwirklicht ist. Dabei können insbesondere Steuergeräte der mobilen Fertigungseinheiten 7 miteinander kooperieren, um die Funktionalität der Steuereinrichtung 5 bereitzustellen.
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In der Steuereinrichtung 5 wird ein Fertigungsplan bereitgestellt. Dabei ist es möglich, dass der Steuereinrichtung 5 bereits ein fertiger Fertigungsplan übergeben wird, der insbesondere Schritte zur Durchführung der Fertigungsaufgabe 3 umfasst. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Fertigungssystems 1 sowie der Ausführungsform des Verfahrens wird allerdings der Steuereinrichtung 5 die Fertigungsaufgabe 3 als übergeordnete Anweisung übermittelt, wobei die Steuereinrichtung 5 auf der Grundlage der Fertigungsaufgabe 3 und ihrer Kenntnis der Verfügbarkeit und Fähigkeiten der mobilen Fertigungseinheiten 7 selbst einen Fertigungsplan erstellt, insbesondere mittels Methoden der künstlichen Intelligenz und insbesondere mit einem heuristischen Verfahren.
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Die Steuereinrichtung 5 kontaktiert nun wenigstens eine mobile Fertigungseinheit 7, hier konkret eine erste mobile Fertigungseinheit 7.1, zum Zweck der Umsetzung des Fertigungsplans. Es ist bei der hier konkret dargestellten Ausführungsform des Verfahrens demnach vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 5 nur mit einer der mobilen Fertigungseinheiten 7 kommuniziert, nämlich mit der ersten mobilen Fertigungseinheit 7.1, die insoweit als Führungs-Fertigungseinheit fungiert. Diese kommuniziert ihrerseits mit den ihr hierarchisch untergeordneten, weiteren mobilen Fertigungseinheiten 7.2, 7.3.
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Alternativ ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 5 eine Mehrzahl von Führungs-Fertigungseinheiten kontaktiert, welche dann ihrerseits hierarchisch untergeordnete mobile Fertigungseinheiten 7 kontaktieren, oder aber dass die Steuereinrichtung 5 mit jeder einzelnen mobilen Fertigungseinheit 7.1, 7.2, 7.3 kommuniziert, wobei diese dann auf einer gemeinsamen hierarchischen Ebene vorgesehen sind.
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Die Mehrzahl von mobilen Fertigungseinheiten 7 werden zu einer zur Umsetzung des Fertigungsplan geeigneten Fertigungsanlage zusammengestellt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich die mobilen Fertigungseinheiten 7 selbst finden. Konkret ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Führungs-Fertigungseinheit 7.1 die anderen mobilen Fertigungseinheiten 7.2, 7.3 sammelt und zu der Fertigungsanlage zusammengruppiert. Es ist aber auch möglich, dass sich die mobilen Fertigungseinheiten 7 auf einer gemeinsamen Hierarchieebene suchen, finden und zu der Fertigungsanlage durch Kooperation miteinander zusammenstellen.
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Der Fertigungsplan wird dann durch die derart zusammengestellte Fertigungsanlage umgesetzt.
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Die einzelnen Führungseinheiten 7.1, 7.2, 7.3 kommunizieren vorzugsweise während der Durchführung der Fertigungsaufgabe miteinander insbesondere über Schritte zur Durchführung des Fertigungsplans, um eine möglichst effiziente und schnelle Abarbeitung desselben zu gewährleisten. Dabei findet besonders bevorzugt eine Kommunikation jeder mobilen Fertigungseinheit 7 mit jeder anderen mobilen Fertigungseinheit 7 statt. Es ist allerdings alternativ auch möglich, dass die Kommunikation zwischen einzelnen mobilen Fertigungseinheiten 7 nur vermittelt über eine hierarchisch übergeordnete Einheit, beispielsweise die mobile Führungs-Fertigungseinheit 7.1, erfolgt.
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Die Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung 5 und der wenigstens einen mobilen Fertigungseinheit 7, sowie bevorzugt auch die Kommunikation der mobilen Fertigungseinheiten 7 untereinander erfolgt bevorzugt über eine drahtlose Kommunikationsverbindung, insbesondere über WLAN, Bluetooth, eine Infrarotschnittstelle, Ultraschall oder dergleichen.
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Ist der Fertigungsplan abgearbeitet oder die Fertigungsaufgabe 3 erfüllt, wird die Steuereinrichtung 5 hierüber bevorzugt durch wenigstens eine der mobilen Fertigungseinheiten 7 unterrichtet. Sie weiß dann insbesondere, dass die mobilen Fertigungseinheiten 7 nicht mehr in der bisherigen Fertigungsaufgabe 3 gebunden sind, und kann dementsprechend eine neue Fertigungsaufgabe annehmen, einen neuen Fertigungsplan erstellen und/oder dieselben, weitere und/oder andere mobile Fertigungseinheiten 7 zur Abarbeitung eines neuen Fertigungsplans kontaktieren.
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Nach Erledigung der Fertigungsaufgabe 3 trennen sich vorzugsweise die mobilen Fertigungseinheiten 7 wieder, wobei sie sich wahllos in eine Warteposition, und/oder an wenigstens einen festgelegten Sammelplatz begeben können. Sie können sich dann anschließend neu – in gleicher oder geänderter Konfiguration – zusammenschließen, um eine nächste Fertigungsaufgabe abzuarbeiten.
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Die mobilen Fertigungseinheiten 7 sind bevorzugt als auf einem fahrerlosen Transportfahrzeug angeordnete Roboter ausgebildet, oder aber als fahrerloses Transportfahrzeug, welches eine Roboterfunktion aufweist.
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Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Fertigungssystems 1 und des Verfahrens in einfacher, äußerst flexibler und variabler Weise verschiedene Fertigungsaufgaben 3 prozesssicher und schnell abgearbeitet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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