DE102017004878A1

DE102017004878A1 - Ein Verfahren zur Ablaufsteuerung von Umschlagterminals nach vorrangig auszuführenden Schleifenprozesse der eingesetzten Anlagen zur Erzielung kürzest möglicher Verfahrwege und durch Zuordnung von weiteren Aufträgen in unmittelbarer Nähe zum zuletzt abgeschlossenen Auftrag. Daran angepasst sind technische Fahrzeuge, Anlagen, Steuerungen, Programme und Vorrichtungen, sowie bauliche Optimierungen in Umschlagterminals.

Info

Publication number: DE102017004878A1
Application number: DE102017004878.9A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Jay C GmbH; Jay-C GmbH
Current assignee: Jay C GmbH; Jay-C GmbH
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimalen Ablaufsteuerung von Umschlagterminals, bei der vorzugsweise hinsichtlich Zeit und Länge nur kurze Fahrwege durch vorrangig auszuführende Schleifenprozesse der Umschlaganlagen entstehen, und deren nächsten Aufträge prozesstechnisch meist in unmittelbarer Nähe des zuletzt beendeten Auftrages organisiert werden. Daran können die technischen Anlagen, Steuerungen, Programme, Vorrichtungen, und die baulichen Gestaltung der Terminals angepasst werden.
In einem Terminal werden Ladeeinheiten, wie Container, Wechselbrücken, Sattelauflieger, Stückgüter oder anderes, von einem Verkehrsträger wie Bahn, LKW, Schiff, Flugzeug zu einem anderen oder Verkehrsträger der gleichen Art, jeweils direkt oder indirekt über ein Zwischenlager umgeschlagen. Dies erfolgt durch Anlagen, wie Kränen, Transportfahrzeugen oder Fördereinrichtungen, die ein oder mehrere Ladeeinheit(en) von einem bestimmten Verkehrsträger oder Lager aufnehmen können, um sie dann zu einem anderen Verkehrsträger oder freien Stellplatz im Lager zu bewegen. Um ein bestimmtes Umschlagvolumina je Zeit zu erreichen, müssen ausreichend Anlagen zur Verfügung stehen. Heutige Technologien scheitern an dem effektiven Einsatz dieser technischen Anlagen und bedürfen einer deutlichen Überauslegung in der Anzahl der nötigen Anlagen für ein bestimmtes Umschlagziel. Die theoretisch maximalen Umschläge der einzelnen Anlagen können in der Praxis nicht additiv aufgerechnet werden, aufgrund bislang benötigter Verfahrwege nach bekannten Ablaufprozessen. Mit dem neuen Verfahren werden dagegen Zeit, Anlagen, Kosten, Energie und Wegstrecken eingespart.

Description

Bezeichnung der Erfindung:
Ein Verfahren zur Ablaufsteuerung von Umschlagterminals nach vorrangig auszuführenden Schleifenprozesse der eingesetzten Anlagen zur Erzielung kürzest möglicher Verfahrwege und durch Zuordnung von weiteren Aufträgen in unmittelbarer Nähe zum zuletzt abgeschlossenen Auftrag. Daran angepasst sind technische Fahrzeuge, Anlagen, Steuerungen, Programme und Vorrichtungen, sowie bauliche Optimierungen in Umschlagterminals.
Beschreibung:
In Umschlagterminals, in denen mit einem oder mehreren Krananlagen (1) Ladeeinheiten (3) umgeschlagen werden, bilden die Krananlagen meist den kapazitiven und zeitlich am meisten limitierenden Flaschenhals der Gesamtanlage. Die realistische Umschlagleistung dieser Terminals ist in der Praxis weit entfernt von der theoretischen maximalen Umschlagleistung je Zeiteinheit, die sich aus der Addition der maximal vom Hersteller benannten Umschlagleistungen je Anlage, z.B. der Kräne (1), ergeben würde. Ein Grund liegt in der Vielzahl von unterschiedlichen Arbeitsaufträgen in einem Terminal, die sich auch bei bislang optimierten Wegen noch über größere Fahrstrecken erschließen können 1.a).
Mit der vorliegenden Entwicklung eines Schleifenprozessverfahrens, werden die Arbeitsaufträge des Krans oder der Krananlagen (1) systematischer in einer neuen Weise so organisiert, dass die maximale theoretische Umschlagleistung in derartigen Terminals auch in der Praxis nahezu oder voll erreicht wird. Während die Arbeitsaufträge der Krananlagen (1) bislang meist nach rein zeitlicher Ordnung in einer Auftragsliste festgelegt werden, und den Anlagen dann zur Abarbeitung jeweils zugewiesen werden 2.a), setzt die innovative Erfindung dieses Patents bereits mit Erstellung der Auftragsliste, bzw. sogar optional noch davor, an. Hier wird nicht mehr nur nach einfachen Zeitprämissen der Ladeeinheiten eine Auftragsablaufliste für die Maschinen und Anlagen erstellt, die es dann zeitlich geordnet abzuarbeiten gilt, sondenn es wird hinsichtlich verschiedener zu berücksichtigender Faktoren und Vorgaben, wie z.B. durch mögliche Bündelung von Ladeeinheiten (3) und mögliche Unterteilung von Aufträgen in mehrere Prozessschnitte, sowie auch begrenzender Restriktionen, wie z.B. Zeit, Ort, Menge, Verkehrsrträgeran- und abfahrten, versucht, einen der Art durchgängig fließenden Gesamtprozess im Ablauf zu erzeugen, der über sehr kurze Wege und Zeiten der am meisten limitierenden Terminalanlagen verfügt, und zwar sowohl zwischen der Abgabe einer alten Ladeeinheit und der Aufnahme einer neuen Ladeeinheit als auch bei der Ausführung eines Auftrages 2.b) und 2.c). Dabei resultiert häufig ein Bewegungsprofil, dass einer Schleife ähnlich ist, denn statt teilweise langer Verfahrwege von Anlagen, wie beispielsweise bei Kränen (1) quer über ihren ganzen Arbeitsbereich hinweg, nur um den nächsten zeitlich folgenden Auftrag auszuführen (1.a), versucht die neue Entwicklung Prozesse in einer Struktur so zu generieren, dass mindestens die am meisten limitierenden Anlagen ihre Aufträge möglichst in unmittelbarer Umgebung finden. Hierzu versucht ein Algorithmus die kommenden Aufträge so zu steuern, dass zwischen der Abgabe einer Ladeeinheiten (3) an einem Stellplatz und der Aufnahme der nächsten Ladeeinheit (3) an einem anderen Stellplatz ein möglichst minimaler Verfahrweg und entsprechend nur kurzer Zeitaufwand nötig wird, 1.b) und 1.c).
Gleiches gilt im Übrigen auch für die Bestimmung der Fahrwege unter Last, also Fahrt mit Ladeeinheit, die es ebenfalls mit den verschiedenen Methoden dieser Entwicklung auf gleiche Art zu minimieren gilt. So wird im Verfahren über Algorithmen ein Zyklus versucht in der Art zu erzeugen, dass er schrittweise eine Ladeeinheit (3) von einem Stellplatz, beispielsweise vom einem Verkehrsträger (2) (hier z. B. Zug) durch die technische Anlage (1 oder 4) aufgenommen wird und auf einen freien Stellplatz auf einem anderen Zielverkehrsträger (2), wie Zug, LKW, Schiff, Flugzeug, bzw. Lager (8) oder internes Transportfahrzeug (4), in kürzest möglichen Abständen, insbesondere für die am meisten zeitlich limitierende Anlagen, wieder abgestellt wird. Der sich dann daran anschließende Auftrag für die ausführende Anlage wird in der Folge so versucht zu organisieren, dass der nächste Auftrag eine nahezu spiegelbildliche Abbildung des bereits erfolgten Auftrags darstellt, wodurch sich auch hier eine Art Schleifenform ergibt 1.b). D.h. es wird versucht in unmittelbare Nähe zum vorherigen Abstellort eine weitere noch umzuschlagende Ladeeinheit (3) zu finden, und zwar zunächst ohne Berücksichtigung zeitlicher oder anderer Restriktionen dieser oder anderer Einheiten des Gesamtauftragsbestandes, die dann auf den in dem Arbeitsschritt zuvor frei gewordenen Stellplatz oder anderweitig in der Umgebung befindlichen Zielplatz geladen werden soll. Diese Vorgehensweise der Arbeitsplanung wiederholt sich fortlaufend mit jedem in der Vorlaufphase virtuellen oder dem faktischem abstellen einer Ladeeinheit (3) in der Praxis und dem damit verbundenen Abschluss eines Arbeitsauftrages und Vorgangs. Dies stellt das Prinzip für die Planung der gesamten Arbeitsaufträge dar.
Die ermittelten Umschlagvorgänge werden durch Zusatzfunktionen und insbesondere von zeitlichen oder anderer Restriktionen von Anlagen (1) + (4) sowie Ladeeinheiten (3) auf praktische Umsetzbarkeit und Vorteilhaftigkeit geprüft. Dies kann simultan zur Auftragsbestimmung oder auch in einer nachgelagerten Prüfung stattfinden und zwar jeweils entweder nach jeder einzelnen Arbeitsauftragsbestimmung, einer Gruppe von diesen, oder erst nach Ermittlung aller angedachten Arbeitsabläufe.
Dieser ggf. iterative Schleifenprozess wird von einem oder auch mehreren Krananlagen (1) bzw. Transporteinheiten (4) in ihren jeweiligen Kernarbeitsbereichen, dies ist das Arbeitsumfeld in dem diese Anlage hauptsächlich oder ausschließlich tätig werden soll, so lange jeweils in dieser Methode ausgeführt, bis eine spezifische Restriktionen einer Ladeeinheit (3) des offenen Gesamtauftragbestandes, wie zum Beispiel der Zeitpunkt indem eine Einheit (3) endgültig umgeschlagen sein muss, eine sonst zu befahrende Arbeitsfläche gesperrt ist oder es sich bei der Ladeeinheit (3) um Gefahrgut oder einer anderen Besonderheit handelt, die diesen Prozess unterbricht, um dann zeitlich vorgezogen oder anderweitig behandelt zu werden. 2.b). An diese kurzzeitige Unterbrechung der optimierten Verfahrwege der Krananlagen (1), Fördereinrichtungen oder Transporteinheiten (4), wird nun nicht zwingend versucht den Auftrag als nächstes abzuarbeiten, der vor diesem Auftragseinschub als Nächster ansonsten im Ablauf gefolgt wäre. Vielmehr wird wiederum in weiterer Schleifenfahrt versucht vom Ende dieses Auftrags an, fortlaufend dieses Verfahren weiter mit der Suche nach Aufträgen in unmittelbarer Umgebung, konsequent umzusetzen, und zwar solange, bis sich eine andere Restriktion aus der Gesamtzahl der verbliebenen Aufträge ergibt, z.B. die zeitlich vordringliche Notwendigkeit des Umschlags einer anderen Ladeeinheit (3). Diese Methodik wiederholt sich ggf. mehrfach bis zum Abschluss der Bestimmung aller Aufträge oder dem Ende der praktischen Ausführungen.
Die maschinellen Anlagen, wie Krananlagen (1), Transporteinheiten (4) oder auch Verkehrsträger (2) werden entweder manuell von Personen geführt und betrieben oder können auch autonom gesteuert sein, 3.b), 4.a) und 4.b). Die Informationen werden zwischen den Anlagen und einem zentralen Rechner und/oder über ein Leitsystem per Kabel, Funk, Bluetooth, Datenschiene, Satellit oder sonstige Lichtsensoriken ausgetauscht, oder aber auch autark, und ggf. interaktiv kommunizierend zwischen den einzelnen Anlagen, Rechnern Programmen, Steuerungssystemen und ggf. auch Ladeeinheiten (3) über hier genannte Systeme ausgetauscht. Dies betrifft, aber nicht limitiert hierauf, insbesondere Positionsangaben, Geschwindigkeiten, Zeiten, Energieverbrauch, Sicherheitsfunktionen, Kollisionsgefahren, die Betriebszustände zu Motordaten, Klimatechnik, Hydraulik, Zylindern, Zusatzfunktionen, wie Lagereinrichtungen, etc., sowie die bereits abgearbeiteten, derzeit ausführenden und künftig geplanten Aufträge je Anlage.
Umschläge können auch allein von den Anlagen, wie z.B. einem Kran (1) oder Transportfahrzeug (4) in seinem definierten Kernbereich oder allgemein im Terminal nach definierbaren Handlungsanweisungen und Regeln ausgeführt werden. Eine solche Handlungsanweisung könnte zum Beispiel den Direktumschlag vorsehen, wenn zum Beispiel der direkte Arbeitsweg des Kranes (1) in einem konkreten Fall eine nur sehr kurze Distanz aufweist, die in der Länge beispielsweise geringer ist als seine längste Seite baulich misst oder anderweitig zuvor festgelegt und definiert wurde.
Gilt es zudem Ladeeinheiten (3) von einer Anlage, wie z.B. einem Kran (1), zu einer anderen Anlage per Auftrag zu transportieren, und sind damit auch mittlere bis größere Distanzen verbunden oder Zeitunterschiede gegeben, dann empfiehlt es sich, dass die Anlagen, wie z.B. Kräne (1), ihre Ladeeinheiten (3) an sogenannte separate Transportfahrzeuge (4) abgeben, die diese dann zu dem jeweils anderen Kran (1) befördern 1.b) und 1.c). Damit gewinnen die am meisten limitierende Anlagen freie zeitliche Kapazitäten, die sie für die nächsten Aufträge verwenden können.
Den Anlagen, wie beispielsweise Krananlagen (1) oder Transportfahrzeuge (4), werden meist feste, flexibel veränderbare oder auch fortlaufende Kernbereiche zugeordnet, die im Verlauf auch alle wieder auflösbar sind. Die Nutzung von Kernbereichen gilt insbesondere für Terminals in denen ein hohe Umschlagleistung zu erreichen ist. Damit wird das Problem vermieden bzw. minimiert, dass sich die Krananlagen (1) und Transporteinheiten (4), die untereinander meist einen Mindestsicherheitsabstand einhalten müssen, sich nicht bei Aufträgen im Ablauf durch Kollisionen oder Unterschreitung von Mindestabständen, etc. behindern.
Das entwickelte und beschriebene Schleifenverfahren bezieht auch solche Fälle mit ein, in denen aktiv eine weitere Optimierung der Arbeitsläufe stattfindet, indem die Anlagen, wie beispielsweise Kräne (1) oder Transporteinheiten (4) ihren Kernbereich temporär verlassen dürfen, sollten sie keine nachhaltige Behinderung der benachbarten Anlagen damit auslösen, aber einen oder mehrere Aufträge, bis hin zum Gesamtprozess aller Umschläge, dafür verbessern können, 1.d).
Die Prozesse können in diesen Fällen weiter optimiert werden, indem die geplante Rückkehr der Anlagen, wie Kräne (1), Transportfahrzeuge (4) und Fördersysteme, vor dem Wiedereintritt in ihren eigentlichen Kernbereich, noch offene zu transportierenden Ladeeinheiten (3) in diesem aktuell befindlichen Bereich lokalisieren, die es noch in ihren eigentlichen Kernbereich zu befördern gilt. Diese Aufträge werden dann versucht auf dem Weg zurück gleich mit zu erledigen, sollte dies, je nach gewählter Perspektive für den nächsten oder die nächsten Aufträge oder insgesamt über alle Aufträge hinweg vorteilhaft sein, also ohne dabei Restriktionen auszulösen, mit einer zeitlichen oder anderweitig definierten unzulässigen Verschlechterung der Lösung einhergehen. Allgemein lassen sich so Fahrstrecken weiter reduzieren und Zeitbedarfe minimieren.
Es ist auch denkbar, dass Anlagen nach verlassen ihres bisherigen Kernbereiches diesen einfach wechseln, oder steuerungstechnisch mit anderen Anlagen austauschen, wie dies zum Beispiel bei Transportfahrzeugen (4) sehr einfach möglich ist, um noch weitere Wege und Leerfahrten zu vermeiden.
Beim Umschlag von Ladeeinheiten (3) in einem Terminal mit mehreren Krananlagen (1) werden häufig schienen- oder rollengeführte oder auch radbasierte Transportfahrzeuge (4) eingesetzt, die zum Teil autonom, Ladeeinheiten (3) zwischen den Krananlagen (1) untereinander bzw zwischen einem Lager und den Krananlagen (1) verfahren und austauschen können 4.a, 4.b).
Um Krananlagen (1) eine häufigere Möglichkeit von sehr kurzen Schleifenfahrten zu ermöglichen, ist es je nach Terminal ab einem gewissen Umschlagniveau besonders vorteilhaft, dass die ihnen mit Ladeeinheiten (3) zuführenden Transportfahrzeuge (4) beziehungsweise die Fahrzeuge (4) zur Aufnahme der an andere Krananlagen oder Lager zu versendenden Ladeeinheiten (3), in der Breite, Länge oder in der Fahrzeugauslegung, beispielsweise durch ein Tiefladebett oder Doppelstockvorrichtung oder dergleichen, beziehungsweise in der baulichen Höhe und Tiefe der Einrichtung ihrer Fahrspuren, so gestaltet werden, dass sie mehrere Ladeeinheiten (3) direkt auf einmal, entweder hintereinander, nebeneinander, übereinander oder mehrere dieser genannten Varianten miteinander kombiniert, laden können 3.a), 3.a), 4.a), 4.b) mit 1.b).
Es ist ferner vorstellbar, auch mehrere einzelne Fahrzeuge (4), Fördereinrichtungen, Kräne (1) oder andere Anlagen, die eine oder mehrere Ladeeinheiten (3) aufnehmen können, so im Prozess zu steuern, dass sie ohne größere Zwischenräume hintereinander oder nebeneinander aneinandergereiht sich positionieren können, um damit eine größere Lade- und Stellplatzfläche zu einem bestimmten Zeitpunkt anzubieten. Ähnlich einem einzigen Fahrzeug (4) für viele Ladeeinheiten (3), lassen sich diese einzelnen Fahrzeuge danach entweder zusammen synchron oder auch wieder vereinzelt verfahren (1.b).
Die Schleifenfahrt von Anlagen und die sich ergebende Auftragsreihenfolge kann in Kombination mit den beschriebenen größeren einzelnen bzw. zusammen gesteuerten Transportfahrzeugen (4) in der Art und Weise modifiziert, unterteilt und erweitert werden, dass nun nicht nur der nächste einzelne Auftrag in der Umgebung betrachtet wird, der als nächstes auszuführen wäre, sondern dass innerhalb eines näheren Umfeldes, direkt nach mehreren Ladeeinheiten (3) gesucht wird, die eine ähnliche definierbare Ausgangs- und Zielkoordinate haben, um diese gebündelt nach- oder nebeneinander abzuarbeiten und zusammenzufügen. Die Bündelung dieser Aufträge auf einem einzigen oder mehreren zusammen gesteuerten Fahrzeugen (4) reduziert die Fahrstrecken der Transportfahrzeuge (4) und Krananlagen (1) deutlich, führt zu weniger Fahrten mit entsprechend weniger Beschleunigungen und erzeugt einen spürbar geringeren Bedarf an Fahrzeugen (4) und Anlagen (1), 1.b) und 1.c). Die weiteren Folgen sind ein niedriger Energieverbrauch und eine geringere Kollisionswahrscheinlichkeit mit anderen Fahrzeugen (4) und Kränen (1), was die Gesamtverfügbarkeit der Anlagen und die Gewährleistung eines reibungsfreien Prozessablauf insgesamt steigen lässt. Außerdem wird so die Lärmbelästigung in Zeit und Höhe entsprechend minimiert.
Ein Ablaufprozess kann ferner so bestimmt werden, dass dabei versucht wird, dass möglichst in der optimalen Distanz zu einem Kran (1) immer ein aufladenes aktives Transportfahrzeuges (4) neben bzw. hinter einem eine Ladeeinheit (3) abzuladenen aktivem Fahrzeug (4) positioniert wird, bzw. auf ein und dem selben Fahrzeug (4) sich mehrere Stellplätze in der Art befinden, die hintereinander ab- und aufgeladen werden können. So ergeben sich optimale Schleifen für die Krananlagen (1) mit kürzesten Strecken zwischen dem Abstellen und der Aufnahme der nächsten Einheit (3), da nur noch über wenige Meter entlang der Fahrzeuge oder des einzelnen Fahrzeuges (4) zu verfahren sind, bis zum erreichen des nächsten Auftrages. Durch die resultierenden vielen kurzen Bewegungsprofile kommen die Anlagen (1) und (4) den theoretischen Maximalumschlagwerten insgesamt sehr nahe. Damit steigt das realistisch umschlagbare Ladeeinheitenvolumen des Terminals.
Die vorteilhafte Schleifenfahrttechnik der Krananlagen (1) lässt sich zusätzlich weiter optimieren, beziehungsweise auch in Terminals ohne oder mit nur wenigen unterstützenden Transportfahrzeugen (4) in der Art so einrichten, dass die Krananlagen (1) in ihre statische Struktur eine oder mehre Stellplätze als Zwischenlager (5) direkt mit integriert bekommen (3.a). Damit kann auch eine Krananlage (1) mehrere Einheiten transportieren, ohne dass die transportierenden Ladeeinheiten (3) zwingend am Spreader (7) der Krananlage (1) sich befinden müssen. Dieses in den Kran (1) integrierte Zwischenlager (5), das je nach Verwendung, Art des Krans (1) und Lokalität und Art des Terminals in verschiedenen Höhen und Stellen am Kran (1) angebracht werden kann, und idealerweise nur kurze Bewegungen von Spreadern (7) und Katzen (6) erfordert, ermöglicht nun auch Schleifenfahrten direkt oder auch zeitversetzt umzusetzen. So können Ladeeinheiten (3), die bislang gar nicht oder nur unter größeren Schleifen abzuarbeiten gewesen wären, direkt oder in kürzeren Schleifen und Wegen umgeschlagen werden. Ein identischer Vorteil wird erzeugt, wenn die umschlagenden Krananlagen (1) mit mehreren Spreadern (7) und oder mehreren Katzfahrwerken (6) ausgerüstet werden, 3.b). Durch diese technischen Anpassungen können die nötigen Fahrwege und die zeitliche Beanspruchung der limitierenden Anlagen (1) und (4) weiter reduziert werden.
Zur weiteren Optimierung von Schleifenfahrten in den Terminals können die umzuschlagenden Ladeeinheiten (3) bereits durch eine verbundene Steuerungssoftware zentral oder interaktiv in ihren vorherigen Ausgangsterminal unter Kenntnis der zu erwartenden oder bekannten Aufträge bzw. nach den beschriebenen Verfahren bereits aktuell virtuell bestimmten Auftragsreihenfolge, derart vorab auf ihre jeweiligen Verkehrsträger (2), bspw. Zug oder Schiff aufgeladen werden, um die Schleifenfahrten im später zu erfolgenden Umschlagterminal hinsichtlich der Umschlagzeiten der Terminalanlagen, insbesondere der am meist limitierenden, noch weiter zu verkürzen und zu verbessern, 2.b) und 2.c).
Das Verfahren zur Bestimmung der optimalen Schleifenfahrten, beziehungsweise der kürzesten Wege der Anlagen (1) und (4) kann sowohl für einen einzelnen Auftrag, eine bestimmte Anzahl von Aufträgen oder aber über den Gesamtbestand aller Aufträge vorab oder im laufenden Prozess erfolgen unter Berücksichtigung frei wählbarer Zusatzfunktionen, Vorgaben und zu beachtender Restriktionen.
Das Verfahren zur Bestimmung der optimalen Schleifenfahrten und der kürzesten Wege der Anlagen (1) und (4) kann außerdem so ausgelegt werden, dass es sowohl optimale Prozesse für feste Aufträge mit vorab klar fest definierten Start- und Zielkoordinaten der Ladeeinheiten (3) bestimmen kann, als auch für einzelne oder viele Auftragsfälle Anwendung findet, wo nur eine der beiden Start- oder Zielkoordinate fest für eine definierte oder Undefinierte Ladeeinheit (3) gegeben ist, aber der andere Teil der Start- oder Zielkoordinate im Prozess völlig frei oder in gewissen Grenzen, durch gegebene Randbedingungen und Informationen, wie zum Beispiel ein bestimmter Verkehrsträger (2), definierbar ist. Letztere Variante ermöglicht beispielsweise weitere Optimierungen der Fahrstrecken der Kräne (1), Fahrzeuge (4) und Fördereinrichtungen, da eine Ladeeinheit (3) auf einen freien Stellplatz eines definierten bestimmten Verkehrsträgers einfach flexibel positioniert werden kann, sofern dieser nicht fest vergeben ist und sich ansonsten längere Fahrwege zu einem anderen Stellplatz bei diesem Verkehrsträger (2) ergeben hätten. Es ist sind auch Anwendungen vorstellbar, wie zum Beispiel beim Umschlagen von Massen oder Ladeeinheiten (3) gleicher Art, in denen dieses Verfahren genutzt werden kann zur Bestimmung effizienter Abläufe und sowohl Start- als auch die Zielkoordinaten frei wählbar sind.
Die Ermittlung von Aufträgen und ihrer auszuführenden Reihenfolge kann zentral in einem Leitsystem im Terminal mit oder ohne Unterprogrammen und Bibliotheken zur Bestimmung der optimalen Auftragsreihenfolge oder mit einem via Internet, Satellit, Antenne, Kabel, Funk, Datenschiene oder sonstigem verbundenem Medium aus der Umgebung oder Ferne in gleicher Weise ermittelt und den jeweiligen Anlagen im Terminal zugespielt werden. Es ist auch denkbar, das die eingesetzten Fahrzeuge und Ladeeinheiten interaktiv mit oder ohne Zentralrechner, untereinander direkt kommunizieren können und die Auftragsliste sequentiell nach dem beschriebenen Verfahren erzeugen und abarbeiten oder aber auch dynamisch, d.h. immer nur ein sehr kurzes unmittelbares bevorstehendes Zeitfenster betrachten, und hierzu bestmögliche Aufträge bestimmen und ausführen.
Durch die verschiedenen Techniken der Organisation von Schleifenfahrten ist eine höhere zeitliche Auslastung der eingesetzten maschinellen Anlagen (1) und (4) je Zeiteinheit bzw. eine höhere Anzahl von Umschlägen je Zeiteinheit und Anlage (1) und (4) möglich, insbesondere für die, die den Flaschenhals in einem Terminal darstellen.
Ein Verfahren zur optimalen Prozessbestimmung, dass die Umschläge mit Unterstützung von Computern und spezieller Software innerhalb darin definierbarer Variablen, wie z.B. Zeitrahmen, Zeitfenster der verfügbaren Verkehrsträger, Arten der Ladeeinheiten, Verfügbarkeit der einsatzbereiten Anlagen mit Anzahl und Ausstattung, bevorzugter Arbeitsradius der Anlagen (1) und (4) für Direktumschläge, spezifische Frachten (z.B. Gefahrgüter) der Ladeeinheiten (3), besondere für den Umschlag benötigte Anbaugeräte, wie Spreader (8), Ladegeschirre, Greifer, Zangen oder sonstige Anbauten mit deren Zeitbedarfen für Montage und Abbau, Personalbedarf je nach Anlageneinsatzes, die maximal zulässigen Fahrwege und Zeiten, Abgas- und Lärmemissionen, Energieverbräuche, oder anderes in einer optimalen Prozessreihenfolge festlegt.
Ein Verfahren zur Prozessbestimmung von optimierten Auftragsreihenfolgen in dem die Krananlagen (1) und Fahrzeuge (4) die Ladeeinheiten automatisch im Prozessverlauf unter- oder miteinander tauschen können, um so beispielsweise Kollisionen zu vermeiden oder clie Ablaufprozesse weiter zu optimieren.
Die Tauschfunktion von Ladeeinheiten (3) bei Transportfahrzeugen (4) kann auch in Kombination mit einem Zwischenstellplatz (8) in einem Lager über in den Fahrzeugen auf verschiedenen Ebenen oder auf nur einer Ebene installierten Fördereinrichtungen (11) und Fahrspuren (10) genutzt werden, um Einheiten (3) unter den Fahrzeugen (4) zeitlich versetzt zu tauschen, Dies ist auch dann möglich, wenn beide Fahrzeuge auf ein und demselben Gleis oder Fahrspur sich befinden, 4.a) und 4.b).
Krananlagen (1) die in der Größe unterschiedlich groß gebaut sind und nicht auf den gleichen Schienensträngen verlaufen, sind in der Lage übereinander zu verfahren und können auch auf die Art miteinander Ladeeinheiten über Zwischenlager tauschen. Aber auch Krananlagen, die nicht übereinander verfahren können, können für den Zweck des Tausches von Ladeeinheiten (3) untereinander mit herausragenden Plattformen versehen werden, die von einem benachbarten Kran (1) erreicht werden können, ohne dabei eine Kollision auszulösen. Diese eine oder mehrere Plattformen können eine oder mehrere Ladeeinheiten (3) aufnehmen und lassen sich vom benachbarten Kran (1) bearbeiten. Sie können aus einem festen Gestell oder Plattform an den Kran angebracht sein oder aus einer flexiblen, klappbaren oder schiebbaren Vorrichtungen bestehen, die mittels elektrischer oder hydraulischer Zylinder oder Spindeln erzeugt bzw. aufgeklappt wird. Die Zuführung der Ladeeinheiten (3) auf diese Plattformen kann entweder mit dem Spreader (7) des Kranes (1) direkt erfolgen oder aber die Plattform wird mittels einer mechanischen Vorrichtung, beispielsweise durch lineare Systeme, Spindeln oder Hubzylinder nach Be- oder Entladung in die herausragende Übergabeposition mit oder ohne der Ladeeinheit (3) erst verschoben.
Transportfahrzeuge (4), die vornehmlich aber nicht zwingend, elektrisch über lineare, Servo- oder Torquemotoren angetrieben werden und idealerweise, aber nicht zwingend, durch die Nutzung von Stromschienen oder Kabeln für ihre Energie- und Datenversorgung auch ohne Batterien auskommen können, sind ansonsten derart gestaltet, dass sie neben der reinen Transportaufgabe parallel oder versetzt auch Sortier- und Lagerfunktionen in Umschlagterminals übernehmen können. In 4.b) ist ein solches Fahrzeug dargestellt, dass sowohl Ladeeinheiten (3) auf mehreren Ebenen transportieren kann als auch mit seinem im Tiefbett integrierten elektrischen oder hydraulischen Liftsystems (9) Ladeeinheiten (3) auf unterschiedliche Ebenen befördern kann. Über die zusätzlich integrierten eigenen Förderfahrzeuge (10) oder über die reinen Fahrspuren (11) dieser, für entsprechende externe Förderfahrzeuge (10), lassen sich Ladeeinheiten (3) auf unterschiedlichen Ebenen automatisch vom Fahrzeug (4) auf- und abladen. Diese Funktionalität ist zusammen mit einer hydraulisch oder elektrisch vom Fahrzeug ausklappenden Schwenkvorrichtungen zur Überbrückung der Fahrspuren vom Fahrzeug zum externen Stellplatz, beziehungsweise mit einer hierzu festen Vorrichtung, geeignet, nicht nur automatische Lagertätigkeiten auch in entfernteren Lagern zu übernehmen, um so weitere Fahrwege der Krananlagen (1) zu reduzieren, beziehungsweise größere Lagerflächen auch ohne Krananschluss erst zu ermöglichen, sondern auch einsetzbar für den Tausch von Ladeeinheiten (3) unter den Transportfahrzeugen (4) miteinander, mit Zwischenlagern (8) oder aber auch mit den Krananlagen (1) und ihren Spreadern (7), Zwischenlagern (5) oder Übergabeplattformen (5). Auch Sortierungen von Ladeeinheiten entlang der Fahrspuren der Fahrzeuge in bestimmte Ladeeinheitenzonen, Gassen oder Regale sind damit möglich.
Nachfolgend werden die Schritte des innovativen Verfahrens und der daran anschließenden technischen Erfindungen anhand der 1.a) bis 4.b) erläutert.

1.a): Eine Beispielkranbewegung mit mehreren relativ langen Verfahrwegen von teils über 15 Stellplätzen aufgrund bisheriger Arbeitsauftragsreihenfolgeverfahren.
1.b): Beispielbewegungen von Kränen und Transportfahrzeugen mit relativ kurzen Verfahrwegen, mittels Erzeugung von fließenden Prozessen in Schleifenform durch Suche nach in der näheren Umgebung gelegenen Aufträgen, sowie Organisation der Aufträge in der Art, dass nur minimalen Verfahrwege zwischen dem Abstellen und der Aufnahme einer neuen Einheit entstehen. Ferner Darstellung von synchron hintereinander hier fahrenden kleineren Transportfahrzeugen (Nr. 3+ Nr. 4), die ein größeres Fahrzeug in diesem Beispiel nachahmen und so mehrere Ladeeinheiten hier von Kranfeld 3 zu Kranfeld 1 verfahren können.
1.c): Beispiel für die resultierenden optimalen kurzen Wege der Krananlagen beim Bündeln von mehreren Aufträgen mit definierbarer ähnlicher Start- und Zielkoordinate und Einsatz eines größeren Fahrzeuges (Nr. 3) mit mehreren Stellplätzen zum verfahren zwischen den Krananlagen.
1.d): Beispiel für eine temporäre lokale Kernarbeitsbereichsverschiebung ohne dabei die Abläufe des Kranes 2 bzw. wesentlich zu behindern bzw. eine Verschlechterung der benötigten Gesamtzeit über alle Aufträge zu generieren.
2.a): Herkömmliches Verfahren zur Auftragslistenerstellung
2.b): Beispieldarstellung des neuartigen Verfahren zum suchen der nächsten Aufträge in unmittelbarer Umgebung.
2.c): Beispieldarstellung des neuartiges Verfahren zur Auftragslistenerstellung mit Aufträgen aus nächster Umgebung und mit Bündelung von Aufträgen mit ähnlicher Start- und Zielkoordinaten.
3.a): Beispielterminal im Querschnitt mit einem Kran (1), einer Katze (6) und einem daran befestigten Spreader (7), sowie zwei Transportfahrzeugen (4), sechs Verkehrsträgern, hier Zügen, fünf Ladeeinheiten (3), einem Zwischenlager am Boden (8) und zwei in den Kran zusätzlich integrierten Stellplätze (5).
3.b): Ähnliches Beispielterminal im Querschnitt wie unter 3.a) mit einem Kran und seitlich in den Stützbeinen integrierten Zwischenlager, sowie je drei Katzen (6) und Spreadern (7), wovon zwei von einem Kranführer bedient werden und die rechte Katze mit Spreader bereits autonom ohne Kranfahrer auskommt. Die zwei Transportfahrzeuge (4) sind samt Zwischenlagerstellplatz (8) baulich tiefer in der Anlage eingebracht worden, um mehrere Ladeeinheiten hier übereinander auf den Transportfahrzeugen (4) transportieren zu können, bzw. um mehr Lärmschutz zu bieten.
4.a): Transportfahrzeug (4) mit der Möglichkeit mehrere Ladeeinheiten (3) hintereinander aufzunehmen.
4.b): Transportfahrzeug (4) mit mehreren Stellplätzen auf verschiedenen Ebenen sowie einem integriertem Hubsystem (12) von Ladeeinheiten (3), das hier vollständig in einem Tiefbett eingelassen ist und ebenfalls zur vollautomatischen Lagerbedienung auf verschiedenen Höhen eingesetzt wird. Hierzu dienen auch die integrierten Förderfahrzeuge (10) zum seitlichen Querverschub der Ladeeinheiten (3) in oder aus einem Regal oder Lager. Für externe Förderfahrzeuge wie für die integrierten Modelle (10) dienen die Fahrspuren (11) als Grundlage.

Claims

Ein Verfahren zur Erzeugung von Arbeitsabläufen von einer oder mehreren Anlagen in Umschlagterminals, wie Kränen, Transport-, Lager- und Sortierfahrzeugen sowie Fördereinrichtungen, gekennzeichnet dadurch, dass die Arbeitsaufträge von einer, mehreren oder aller Anlage(n) einzeln oder in einer Gruppe, so bestimmt werden, das die Arbeitsvorgänge vorrangig aus möglichst unmittelbar aneinanderreihender kürzest möglicher Fahrwege und Zeiten im Prozess bestehen, wobei Restriktionen, Vorgaben und Zusatzfunktionen mit in der Prozessermittlung berücksichtigt werden können.
Ein Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass auf Rechnern entsprechende spezielle Programme installiert sind zur Erzeugung dieser Arbeitsabläufe oder in Form von Bibliotheken und Unterprogrammen in übergeordneten Steuerungs- oder Betriebsleitprogrammen beziehungsweise auch direkt in den Anlagensystemen und deren Steuerungen selbst, integriert sind.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass Anlagen und Fahrzeuge durch eine direkte interaktive Kommunikation untereinander beziehungsweise mit oder über den lokal oder in der Ferne installierten Leitsystemen, Steuerungen und Programmen, die Arbeitsabläufe über Internet, Satellit, Antenne, Kabel, Datenschiene, Funk oder sonstigen Medien austauschen und ihre Ausführung zentral, miteinander oder in den Anlagen selbst, steuern und koordinieren können.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ladeeinheiten mit einer definierbaren ähnlichen Ziel- und Ausgangskoordinate in diesem Verfahren vorzugsweise im Prozessverlauf gebündelt werden, um möglichst naheliegend oder miteinander umgeschlagen und bearbeitet zu werden.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahren eine oder mehrere Ladeeinheit(en) mit mindestens einer undefinierten Ziel- oder Ausgangskoordinate vorkommen, die dann auf Basis der ansonsten hierzu verfügbaren Informationen und Grenzen bearbeitet und zugeordnet werden.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass hierin einige Fahrzeuge baulich in Breite, Länge und Aufbauhöhe so beschaffen sind, dass sie mehrere Ladeeinheiten auf einmal aufnehmen können oder Fahrzeuge mit einzelnen oder mehreren Aufnahmemöglichkeiten für Ladeeinheiten, temporär oder andauernd zusammen so gesteuert werden, als ob sie eine größere Transporteinheit bilden würden.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, das den ausführenden Krananlagen im Prozess sicher stellt, dass immer ein aktives Transportfahrzeug mit einem oder mehreren Stellplätzen oder mehrere aktive Fahrzeuge mit einem oder mehreren Stellplätze für den Moment des Umschlagvorgangs und der sich daran anschließenden weiteren Ablade- und Aufladeprozesse direkt in unmittelbarer Umgebung zur Verfügung steht.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Lager und Zwischenlager, im Terminal oder direkt in den Krananlagen integriert sind und deren Bearbeitung durch die Anlagen Bestandteil der zu berücksichtigende Aufträge für die Erzeugung der Ablaufprozesse ist.
Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass Transportfahrzeuge selbständig oder durch Bediener, Lagerungen und Sortierungen von Ladeeinheiten auf einer oder mehreren Ebenen vornehmen können.
Ein Verfahren nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass Ladeeinheiten in den Prozessabläufen von Anlagen der gleichen Art oder auch mit unterschiedlichen Typen, getauscht werden können.
Ein Verfahren nach den Ansprüchen 1-10, in dem den Anlagen Kernarbeitsbereiche und definierbare Handlungsanweisungen für die Ausführung bestimmter Tätigkeiten, beziehungsweise nur eines der beiden, zugewiesen werden können, die fest, flexibel und zeitlich verschiebbar, mit anderen Anlagen austauschbar oder auch im Verlauf auflösbar sind.
Eine Krananlage, dadurch gekennzeichnet, dass sie über ein oder mehrere integrierte Lager verfügt, die optional von anderen Anlagen unter Vermeidung einer Kollision erreichbar sind.
Ein schienen, rad- oder rollenbasiertes Transportfahrzeug für Umschlagterminals, dadurch gekennzeichnet, dass es vorzugsweise autonom, elektrisch und mit Direktantrieben verfahren kann, und eine oder mehrere Ladeeinheiten, wie Container, Wechselbrücken und Sattelauflieger in nur einer bestimmten oder auf verschiedenen Ebenen mit eigener oder externer Fördertechnik aufnehmen und abgeben kann.