DE102018203816A1 - Verfahren zur, vorzugsweise vorausschauenden, Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems - Google Patents

Verfahren zur, vorzugsweise vorausschauenden, Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zur, vorzugsweise vorausschauenden, Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems, wobei das Warenlagersystem mindestens ein Regallager und mindestens eine, vorzugsweise zum Ein- und/oder Auslagern von Gütern in bzw. aus dem Regallager dienende, verfahrbare Fördereinrichtung umfasst, wobei die Fördereinrichtung mit Sensoren und Aktoren ausgestattet ist, die zur Bewegungsteuerung und/oder -regelung der Fördereinrichtung verwendet werden, und wobei die Sensoren und Aktoren der Fördereinrichtung über eine oder mehrere Steuereinrichtungen koordiniert werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Funktionsüberwachung des Warenlagersystems Fördereinrichtungszustände bestimmt werden, wobei durch Erfassung von Sensor- und/oder Aktordaten der Fördereinrichtung Systemparameterdaten bereitgestellt werden, und wobei die Systemparameterdaten zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an eine zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur, vorzugsweise vorausschauenden, Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems, wobei das Warenlagersystem mindestens ein Regallager und mindestens eine, vorzugsweise zum Ein- und/oder Auslagern von Gütern in bzw. aus dem Regallager dienende, verfahrbare Fördereinrichtung umfasst, wobei die Fördereinrichtung mit Sensoren und Aktoren ausgestattet ist, die zur Bewegungsteuerung und/oder -regelung der Fördereinrichtung verwendet werden, und wobei die Sensoren und Aktoren der Fördereinrichtung über eine oder mehrere Steuereinrichtungen koordiniert werden.
  • Verfahren und Systeme der in Rede stehenden Art aus dem Bereich der Intralogistik sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Die Intralogistik zielt auf die Organisation, Steuerung, Durchführung und Optimierung des innerbetrieblichen Materiaflusses, der Informationsströme sowie des Warenumschlags in Industrie, Handel und öffentlichen Einrichtungen ab. Dabei werden in der Intralogistik für die grundlegende, übergeordnete Planung und Steuerung eines Unternehmens häufig Enterprise-Resource-Planning (ERP) Systeme eingesetzt.
  • ERP-Systeme können neben beispielsweise Personal und Kapital auch die Materialbedarfsplanung und damit die erforderlichen Ein- und Auslagerungen für das Intralogistik-System verwalten. Letztgenannte übermittelt das ERP-System einem Lagerverwaltungssystem (LVS), welches den Lagerplatz einer bestimmten Ware hinterlegt hat. Mit diesen Informationen kann der dem LVS untergeordnete Materialflussrechner (MFR) die unterschiedlichen Maschinen bzw. Fördereinrichtungen in einem automatisierten Warenlagersystem derart koordinieren, dass ein gewünschter Artikel an eine gewünschte Position zu einer gewünschten Zeit befördert wird.
  • Der MFR steuert Daten- und Informationsflüsse in einem automatischen Intralogistiksystem/Warenlagersystem zwischen den vorhandenen Fördereinrichtungen und gibt sozusagen zum „richtigen“ Zeitpunkt und in der „richtigen“ Reihenfolge konkrete „Steuerungsaufträge“ an eine zentrale speicherprogrammierbare Steuerungseinrichtung (SPS), die einzelnen - als Fördereinrichtungen des automatisierten Warenlagersystems dienenden - Maschinen zugeordnet ist. Bei den Maschinen kann es sich zum Beispiel um Fördereinrichtungen einer Förderstrecke oder um ein Regalbediengerät (RBG) handeln.
  • Unter einem Regalbediengerät (nachfolgend kurz RBG), wie es bspw. in der DE 10 2012 000 197 A1 beschrieben ist, wird allgemein eine auf einer Fahrschiene vor einer Regalwand bzw. entlang einer Regalgasse verfahrbare Fördereinrichtung verstanden, die einen vertikalen Mast aufweist, an dem ein mit Lastaufnahmemitteln ausgestatteter Hubwagen vertikal auf und ab bewegt werden kann. Üblicherweise wird in jeder Regalgasse ein RBG eingesetzt, das die Fördergüter ein- und auslagert. RBGs sind dabei so ausgelegt, dass sie alle Ebenen einer Regalgasse bedienen können.
  • Im Gegensatz dazu kommen bei aus der Praxis bekannten Shuttle-Technologien einzelne Transporteinheiten mit Lastaufnahmemitteln, sog. Shuttles, zum Einsatz, wobei man zwischen OLS-Systemen (One-Level-Shuttles) und MLS-Systemen (Multi-Level-Shuttles) unterscheiden kann. Während ein OLS jeweils eine einzige Regalebene bedient (bzw. mittels Senkrechtförderern zwischen den Ebenen umgesetzt wird), verfügen MLS-Shuttles über eine Hubvorrichtung, die es ermöglicht, dass ein MLS mehrere Regalebenen bedient. Üblicherweise werden in einer Regalgasse mehrere MLS übereinander eingesetzt. Da der Hub nicht die vollständige Höhe abdeckt, kann für alle Shuttle-Varianten stets ein leistungsfähiger Vertikalförderer vorgesehen sein.
  • Mit Shuttle-Systemen können höhere Umschlagleistungen erzielt werden als mit Regalbediengeräten, was vor allem auf die Parallelisierung von Arbeitsabläufen und Fördergutbewegungen zurückzuführen ist, die durch den Einsatz einer hohen Anzahl an Shuttles übereinander realisiert werden kann.
  • Auf der anderen Seite haben RBG-Systeme die geringeren Investitionskosten, wobei hier wichtige Faktoren der Stahlbau und die Anzahl der eingesetzten Geräte sind. Im Vergleich zu Shuttle-Systemen mit ihrer Vielzahl von Transporteinheiten, kommt bei einem RBG je Regalgasse nur ein Gerät zum Einsatz. Zudem sind keine Senkrechtförderer erforderlich. In Bezug auf den Stahlbau ist zu berücksichtigen, dass bei Shuttle-Systemen die Regale mit entsprechenden Fahr- bzw. Führungsschienen für die Shuttles ausgestattet sein müssen (bei einem OLS-System bspw. müssen solche Schienen auf jeder Regalebene zur Verfügung stehen). Hinzu kommen besondere Anforderungen an die Statik der Regale, da diese so ausgelegt sein müssen, dass sie die durch die Shuttles und deren Bewegungen erzeugten Kräfte und Momente abfangen können. Bei RBG-Systemen ist es hingegen nicht nötig, den Regalaufbau nach den dynamischen Kräften und dem Eigengewicht des Bediengeräts auszulegen, da ein (herkömmliches) RBG keinerlei horizontale (x) und vertikale (y) Kräfte in das Regal einleitet.
  • Bei einer Fördereinrichtung in einem automatisierten Warenlagersystem koordiniert die zentrale SPS die einzelnen Sensoren und Aktoren in einer Maschine und führt so einen „Steuerungsauftrag“ aus. Durch die zentrale SPS wird aus der Vorgabe, wonach beispielsweise ein Regalbediengerät eine bestimmte Kiste an Position „xy“ auslagern soll, letztendlich eine tatsächliche koordinierte Bewegung. Ausgeführt wird diese Bewegung schlussendlich von Motoren (in der Intralogistik häufig Elektromotoren), die meist über einen Servoumrichter bzw. einen Frequenzumrichter geregelt und direkt mit Strom versorgt werden können. Der Servoumrichter oder Frequenzumrichter führt in Kombination mit einer untergeordneten, mitfahrenden SPS die Bewegung in Abhängigkeit der zulässigen Maschinenparameter, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit, aus.
  • Im Rahmen eines beispielhaften Anwendungsszenarios, nämlich anhand einer Online-Bestellung bei einem Versandhändler, kann dieser Förderprozess wie folgt verdeutlicht werden. Ein Kunde bestellt auf einer Homepage ein Paar Schuhe. Diese Bestellung wird im ERP System verwaltet und bearbeitet. Sobald verwaltungstechnische Aufgaben wie beispielsweise die Zahlungsmodalitäten geklärt sind, gibt das ERP System den Versand frei. Das LVS ermittelt, dass die bestellten Schuhe im Lager 3 in Gasse 5 gelagert sind. Der Materialflussrechner gibt dem für Gasse 5 zuständigen RBG einen „Steuerungsauftrag“, der je nach Auslastung von der - für das RBG in Gasse 5 zuständigen - zentralen SPS sofort abgearbeitet wird oder in einer Auftragsliste hintenangestellt wird. Sobald das Paar Schuhe an der Reihe ist, steuert die zentrale SPS den Antrieb des RGB mit Servoumrichter und mitfahrender, untergeordneter SPS in Verbindung mit einem Absolutwertgeber, so dass die Bewegung des RGB ausgeführt wird, nämlich in Gasse 5 eine Bewegung um beispielsweise 17,25 m nach vorne und 5,82 m nach oben. Sobald diese Position exakt erreicht ist, steuert die zentrale SPS die Aufnahme der Kiste durch das Lastaufnahmemittel. Nach der erfolgreichen Aufnahme steuert die SPS die Bewegung des RBG zu einer Abgabestelle und übergibt dort die Schuhe. Zumeist besteht die Abgabestelle aus einer automatischen Fördertechnik, die wiederum vom MFR gesteuert wird. Genauer gesagt löst der MFR aber wiederum nur einen „Steuerungsauftrag“ aus, der von einer zentralen SPS und eventuell einem nachgeschalteten dezentralen Steuermodul in eine konkrete Bewegung einer Motorrolle als Fördereinrichtung überführt wird.
  • Über verschiedene Scanner erfolgt eine Materialflussverfolgung durch den MFR, so dass der MFR verschiedene Motoren über eine zentrale SPS derart ansprechen kann, dass der Behälter mit den Schuhen am gewünschten Kommissionierarbeitsplatz ankommt. Dort werden zumeist durch einen Mitarbeiter manuell die Schuhe aus dem Behälter in einen Versandkarton gepackt. Über den MFR wird letztendlich der Abtransport dieses Kartons in einen Lieferwagen sichergestellt.
  • Für die Abstimmung der unterschiedlichen Maschinen bzw. Fördereinrichtungen findet bereits ein umfangreicher Datenverkehr meist auf Basis von Bussystemen wie CAN-Bus statt. Dieser Datenverkehr dient dazu den automatisierten Ablauf des automatisierten Warenlagersystems zu gewährleisten.
  • Mit den bekannten automatisierten Warenlagersystemen gehen jedoch auch Anforderungen des Intralogistik-Marktes einher, die einen Zielkonflikt darstellen, wonach eine Verbesserung aller Ziele nahezu unmöglich scheint. Die Verfügbarkeit der Lagertechnik/Fördereinrichtung soll stetig höher werden und nahezu 100% betragen. Zugleich sollen der Lagerdurchsatz und damit die Dynamik der Fördereinrichtungen der automatisierten Warenlagersysteme stetig ansteigen. Dabei bedeutet eine Verdoppelung der Dynamik üblicherweise nicht nur eine Halbierung der Lebensdauer von Verschleißteilen, sondern eine Reduktion der Lebensdauer um ein Vielfaches. Daraus resultieren höhere Wartungskosten und Ausfallzeiten, die jedoch ebenfalls zu reduzieren sind. Daraus können erhebliche negative Folgen resultieren, wie zum Beispiel der Stillstand einer Fließbandfertigung, falls einzelne Teile nicht rechtzeitig am Montageplatz zur Verfügung stehen.
  • Bei einem aus der Praxis bekannten automatisierten Warenlagersystem ist jedoch problematisch, dass eine Wartung reaktiv erfolgt. Das bedeutet, dass erst nachdem etwaige Fehler und/oder Störungen bereits aufgetreten sind, Analysen der Probleme und ggf. Maßnahmen zur Störungsbeseitigung erfolgen. Dies hat erhebliche Störungs- und Ausfallzeiten der Fördereinrichtung des automatisierten Warenlagersystems zur Folge.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass etwaige Ausfallzeiten der verfahrbaren Fördereinrichtung möglichst reduziert bzw. minimiert sind und dabei vorzugweise eine verbesserte und effizientere Wartung des automatisierten Warenlagersystems ermöglicht ist.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist das in Rede stehende Verfahren zur, vorzugsweise vorausschauenden, Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems dadurch gekennzeichnet, dass zur Funktionsüberwachung des Warenlagersystems Fördereinrichtungszustände bestimmt werden, wobei durch Erfassung von Sensor- und/oder Aktordaten der Fördereinrichtung Systemparameterdaten bereitgestellt werden, und wobei die Systemparameterdaten zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an eine zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass es von erheblichem Vorteil ist, wenn im Hinblick auf eine Reduzierung von etwaigen Ausfallzeiten des automatisierten Warenlagersystems, insbesondere von dessen verfahrbaren Fördereinrichtungen, eine vorausschauende Instandhaltung und Wartung der Fördertechnik realisierbar ist. Erfindungsgemäß ist weiterhin erkannt worden, dass gerade dann die regelmäßig gering zu halten Anschaffungskosten merklich ansteigen würden, wenn hierzu eine Vielzahl von zusätzlichen Sensoren, Datenübertragungseinheiten sowie Auswertungseinheiten in das Warenlagersystem eingebracht werden müssten.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt daher ein Verfahren vor, bei dem zur Funktionsüberwachung des automatisierten Warenlagersystems Fördereinrichtungszustände bestimmt werden, wobei durch Erfassung von Sensor- und/oder Aktordaten der Fördereinrichtungen Systemparameterdaten bereitgestellt werden. Die Sensor- und/oder Aktordaten können dabei auch von ohnehin vorhandener bzw. von für die Funktionalität der Fördertechnik erforderlicher Hardware abgegriffen werden, nämlich von Sensoren und/oder Aktoren, die zur Bewegungssteuerung und/oder Bewegungsregelung der Fördereinrichtung dienen. Die Systemparameterdaten werden erfindungsgemäß zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an eine zentrale Auswertungseinheit übermittelt.
  • Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Reduzierung von Ausfallzeiten des automatisierten Warenlagersystems möglich. Gerade aufgrund der Auswertung von abgegriffenen Systemparameterdaten können Fördereinrichtungszustände ermittelt werden und davon abhängig diverse erforderliche Instandhaltungsmaßnahmen rechtzeitig ausgelöst werden. Somit ist eine verbesserte und effizientere Wartung des automatisierten Warenlagersystems, insbesondere von dessen Fördereinrichtungen, ermöglicht.
  • In vorteilhafter Weise kann die Erfassung der Sensor- und/oder Aktordaten zur Bereitstellung der Systemparameterdaten mittels einer vorgebbaren Testfahrt durchgeführt werden. Somit können die zu erzeugenden Datenmengen reduziert werden, die beispielsweise bei einer kontinuierlichen Überwachung erheblich sein können.
  • In weiter vorteilhafter Weise kann die zentrale Auswertungseinheit basierend auf den Systemparameterdaten die Fördereinrichtungszustände, insbesondere der Testfahrt, bestimmen und/oder auswerten. Die Fördereinrichtungszustände, insbesondere der Testfahrt, können dann mit vorgegebenen Referenzzuständen der Fördereinrichtung verglichen werden, wobei die Referenzzustände auf einer oder mehrerer Referenztestfahrten beruhen. Die Referenztestfahrten können in vorteilhafter Weise bei oder direkt nach einer Inbetriebnahme der zu untersuchenden Fördereinrichtung durchgeführt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Festlegung eines Referenzzustands ein Mittelwert über mehrere Referenztestfahrten gebildet wird. Somit kann ein geeigneter Referenzzustand zum Vergleich im Rahmen der Auswertung herangezogen werden.
  • In vorteilhafter Weise können sowohl die Testfahrt als auch die Referenztestfahrt bzw. die Referenztestfahrten unter gleichen Randbedingungen durchgeführt werden. Somit wird beispielsweise berücksichtigt, dass das zu transportierende Fördergut im laufenden Betrieb unterschiedlich sein kann (Form, Gewicht etc.) und zu unterschiedlichen Messdaten bzw. Systemparameterdaten führen würde. Des Weiteren können die Fördereinrichtungen variieren (zum Beispiel Lastaufnahmemittel, Gerätehöhe, Antriebshersteller, Sensorhersteller) und die Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Toleranzen der Fahrschiene und ggf. Führungsschiene oder Schwingungen benachbarter Maschinen) können abweichen. Folglich ist es besonders vorteilhaft, wenn die Test- und Referenzfahrten zumindest unter ähnlichen oder gleichen Bedingungen durchgeführt werden und die dabei erfassten Sensor- und/oder Aktordaten bzw. Systemparameterdaten einer Auswertung zugeführt werden. Unstetige Intralogistik-Komponenten wie zum Beispiel ein Regalbediengerät oder Fördereinrichtungen eines Shuttle-Systems sind selten Massenprodukte und oftmals individuell angepasst. Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn diese Geräte mit sich selbst verglichen werden. Dieser Vergleich kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung idealerweise unter möglichst gleichen Bedingungen ablaufen.
  • Des Weiteren ist denkbar, dass eine Testfahrt bzw. eine Referenzfahrt von der zentralen Auswertungseinheit automatisch getriggert werden. Ferner könnte das Umfeld der Messung akustisch oder visuell auf die Messung hingewiesen werden, da zum Beispiel ein vorbeifahrender Gabelstapler die Messwerte - unerwünscht - beeinflussen könnte oder auch aus Sicherheitsgründen. Ggf. macht es auch Sinn während dieser Messung andere Komponenten der Anlage zu stoppen um ebenfalls die Messwerte nicht zu beeinflussen, bzw. die Testfahrt nachts bei Produktionsstopp und stehender weiterer Maschinen vollautomatisch ablaufen zu lassen.
  • In vorteilhafter Weise kann eine Testfahrt beispielsweise einmal täglich oder einmal wöchentlich oder monatlich stattfinden, jedenfalls sind regelmäßige Testintervalle denkbar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die verfahrbare Fördereinrichtung als Regalbediengerät, als Transporteinheit eines Shuttle-Systems, als Senkrechtförderer und/oder als Querverfahrwagen ausgeführt sein. Somit werden wichtige Bestandteile/Komponenten eines automatisierten Lagerverwaltungssystems überwacht, bei denen eine etwaige Störung und/oder Fehlfunktion die Verfügbarkeit des kompletten Lagerverwaltungssystems beeinträchtigen kann oder gar einen Ausfall des kompletten Lagerverwaltungssystems mit sich bringen kann. Nunmehr kann dem rechtzeitig entgegengewirkt werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Steuereinrichtungen eine zentrale, Steuereinrichtung umfassen, die stationär ausgeführt ist. Die zentrale Steuereinrichtung kann als speicherprogrammierbare Steuereinrichtung ausgebildet sein.
  • In weiter vorteilhafter Weise können die Steuereinrichtungen eine mobile, an der verfahrbaren Fördereinrichtung angeordnete, Steuereinrichtung umfassen. Die mobile Steuereinrichtung kann somit als mitfahrende Steuereinrichtung ausgeführt sein. Die mobile Steuereinrichtung kann eine Motorsteuerelektronik zur Speisung und Steuerung der Aktoren der Fördereinrichtung umfassen. Zum Beispiel kann die mobile Steuereinrichtung einen Frequenzumrichter zur Speisung der Aktoren und eine speicherprogrammierbare Steuerung zur Steuerung der Aktoren umfasst. Ferner ist denkbar, dass die mobile Steuereinrichtung einen Mikrocontroller oder eine Soft-SPS ggf. zusammen mit einem Umrichter zur Steuerung der Aktoren verwendet.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sensor- und/oder Aktordaten von der mobilen Steuereinrichtung erfasst werden. Die Sensor- und/oder Aktordaten bzw. daraus abgeleitete Systemparameterdaten können dann von der mobilen Steuereinrichtung bereitgestellt und/oder gespeichert werden, so dass eine Bestimmung und/oder Auswertung von Fördereinrichtungszuständen möglich wird. Des Weiteren ist auch denkbar, dass die Sensor- und/oder Aktordaten von der zentralen Steuereinrichtung erfasst werden, wobei die Sensor- und/oder Aktordaten bzw. daraus abgeleitete Systemparameterdaten dann von der zentralen Steuereinrichtung bereitgestellt und/oder gespeichert werden. Ferner können die Systemparameterdaten dabei Sensor- und/oder Aktordaten in Form einer rohen Messdatei umfassen und/oder die Systemparameterdaten können aus den Sensor- und/oder Aktordaten abgeleitete Parameterdaten umfassen.
  • In vorteilhafter Weise kann von der zentralen Steuereinrichtung und/oder von der mobilen Steuereinrichtung eine Verarbeitung der Sensor- und/oder Aktordaten derart durchgeführt wird, dass die erfassten Sensor- und/oder Aktordaten in aufbereiteter, vorgefilterter, reduzierter und/oder konzentrierter Form als Systemparameterdaten bereitgestellt und/oder gespeichert werden. Somit kann das an die zentrale Auswertungseinheit zu übermittelnde Datenaufkommen reduziert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sensor- und/oder Aktordaten bzw. die Systemparameterdaten von der mobilen Steuereinrichtung direkt an die zentrale Auswertungseinheit gesendet werden. Dabei ist denkbar, dass die mobile Steuereinrichtung mit einer separaten, vorzugsweisen drahtlosen, Kommunikationsschnittstelle ausgestattet ist, über die die Systemparameterdaten direkt an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden. Des Weiteren ist denkbar, dass die Sensor- und/oder Aktordaten bzw. die Systemparameterdaten von der mobilen Steuereinrichtung indirekt an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden. Dies könnte zum Beispiel über die übergeordnete, zentrale Steuereinrichtung und/oder über ein oder mehrere weitere mobile Steuereinrichtungen erfolgen.
  • In vorteilhafter Weise kann die mobile Steuereinrichtung als Edge Gateway und/oder als Edge Computer ausgebildet sein, wobei die Systemparameterdaten über das Edge Gateway bzw. den Edge Computer an die zentrale Auswertungseinheit gesendet werden. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass unter dem Ausdruck „Edge Gateway“ bzw. „Edge Computer“ ein Edge Device im Edge Computing verstanden werden kann. Ein Edge Gateway kann als ein Knotenrechner am Übergang zwischen zwei Netzwerken angesehen werden. Es kann ein Anschlussknoten zwischen einem Ortsnetz und einem Metropolitan Area Network (MAN) sein, oder auch der Übergangsrechner zwischen einem Weitverkehrsnetz und einem Zugangsnetz. Funktional übernimmt das Gateway die Anbindung von Unternehmensnetzen an das Kernnetz. Edge Gateways können die verschiedensten Mobilfunknetze, lokale Netze, Funknetze und Festnetze zu denen sie Schnittstellen besitzen unterstützen. Edge Gateways können WiFi und Ethernet benutzen, über die sie kommunizieren können und können ggf. Industrieprotokolle von CAN-Bus, Modbus, BACnet, SCADA oder ZigBee aggregieren und konvertieren. Unter dem Ausdruck „Edge Gateway“ bzw. „Edge Computer“ kann ferner ein Gerät verstanden werden, beim dem es sich um eine Form der Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) handelt, bei der die Verarbeitungselemente näher an den Sensor heranrücken, wodurch die Sensordaten schnell analysiert und gefiltert werden können. Dadurch ist das Gerät als lokaler Controller in der Lage das Datenaufkommen in dezentralen Rechenzentren zu verringern. Dabei unterscheidet sich das Edge Gateway von der herkömmlichen SPS hauptsächlich durch die größere Verarbeitungsfähigkeit von Daten, was durch den Einsatz von Multicore-Prozessoren mit höherer Rechenleistung gewährleistet wird.
  • In vorteilhafter Weise können die Systemparameterdaten der Fördereinrichtung Informationen hinsichtlich der Ist-Stromaufnahme umfassen. Anhand der Ist-Stromaufnahme kann auf raffinierte Weise und auf Basis physikalischer Zusammenhänge, insbesondere in Kombination und Fusion mit weiteren Parameterdaten auf Fördereinrichtungszustände geschlossen werden. Die Fördereinrichtungszustände können dabei Zustände von einzelnen Komponenten und Bauteilen der Fördereinrichtung sein. Des Weiteren ist die Ist-Stromaufnahme leicht zu erfassen bzw. als Parameterdaten bereitzustellen.
  • In weiter vorteilhafter Weise können die Systemparameterdaten der Fördereinrichtung Informationen hinsichtlich Ist-Drehzahl, Soll-Drehzahl und/oder Ist-Position umfassen. Anhand dieser Informationen kann ebenso auf raffinierte Weise und auf Basis physikalischer Zusammenhänge, insbesondere in Kombination und Fusion mit weiteren Parameterdaten auf Fördereinrichtungszustände geschlossen werden. Die Fördereinrichtungszustände können dabei wiederum Zustände von einzelnen Komponenten und Bauteilen der Fördereinrichtung sein. Des Weiteren sind die Ist-Drehzahl, die Soll-Drehzahl und/oder die Ist-Position leicht zu erfassen bzw. als Parameterdaten bereitzustellen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung können mit zusätzlicher Sensorik, die nicht zur Bewegungsteuerung und/oder -regelung der Fördereinrichtung dient, Zusatzparameterdaten erfasst werden, wobei die Zusatzparameterdaten zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden. Zum Beispiel ist hier ein Beschleunigungssensor denkbar, der mit einem Mini-Computer gekoppelt sein könnte.
  • In vorteilhafter Weise können die Sensor- und/oder Aktordaten der Fördereinrichtung bzw. die Systemparameterdaten der Fördereinrichtung lastabhängig erfasst werden. Dabei kann eine lastabhängige Erfassung bedeuten, dass die Fördereinrichtung bei der Erfassung mit vordefinierter (ggf. unterschiedlicher) Auslastung und/oder Dynamik (zum Beispiel schneller oder langsamer) betrieben und dies bei der Auswertung berücksichtigt wird. Somit kann erkannt werden, wie die Fördereinrichtung bei einer bestimmten, vordefinierten (ggf. erhöhten) Auslastung oder Dynamik reagiert. Des Weiteren könnten vordefinierte zu befördernde Behälter (ggf. mit unterschiedlichem Gewicht) bei der Erfassung berücksichtigt werden. Folglich sind im Rahmen einer Auswertung geeignete und aussagekräftige Ergebnisse hinsichtlich der zu bestimmenden Fördereinrichtungszustände erzielbar.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung können vorgebbare Prozessparameterdaten zur Bestimmung der Fördereinrichtungszustände an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden. Die Prozessparameter können in vorteilhafter Weise aus einem Lagerverwaltungssystem, einem Materialflussrechner und/oder einer zentralen Steuereinrichtung abgegriffen werden. Somit können Prozessparameterdaten beispielsweise Informationen hinsichtlich Behältergewicht, bisheriger Wartungsintervalle, letzte Wartung, Wartungshäufigkeit, Materialfluss und/oder Überlastkontrolle umfassen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung können - ggf. mit zusätzlicher und/oder ggf. mit bereits vorhandener separater Sensorik - vorgebbare Umgebungsparameterdaten in Bezug auf die Umgebung der Fördereinrichtung erfasst werden, wobei die Umgebungsparameterdaten zur Bestimmung der Fördereinrichtungszustände an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden. Zusätzliche Sensorik bzw. separate Sensorik kann hier so verstanden werden, dass darunter Sensoren fallen, die nicht oder nicht direkt zur Bewegungsteuerung und/oder -regelung der Fördereinrichtung verwendet werden. Vielmehr ist denkbar, dass hier ergänzend Sensoren installiert sind, die Umgebungsparameterdaten wie beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Staub etc. messen. Die Erfassung und Berücksichtigung von Umgebungs- bzw. Umwelteinflüssen auf ein automatisiertes Warenlagersystem bzw. auf dessen Fördereinrichtung erlauben eine effizientere Berechnung und/oder Korrektur von Sensordaten bzw. von Systemparameterdaten. Automatische Intralogistikanlagen bzw. Warenlagersysteme sind selten Systeme, die abgekoppelt von ihrer Umwelt agieren. Sie sind häufig in agile Umgebungen eingebunden, die veränderlichen Umwelteinflüssen unterliegen. Oft finden sich auch manuell, d.h. vom Mensch, bediente Lagerorte - beispielsweise mit Gabelstapler, Handhubwagen, elektrischen Hubwagen etc. Das Verhalten des Menschen ist in solchen Umgebungen unterschiedlich und nicht zu prognostizieren (Gabelstapler nimmt andere Route, fährt weiter rechts oder links, schneller, langsamer, muss ausweichen etc.). Neben dem Menschen hat auch die Natur Einfluss auf das Warenlagersystem, insbesondere durch Temperatureinflüsse (Sommer, Winter), Lichteinflüsse (UV-Strahlung blendet Sensoren), Windeinflüsse (z.B. Windlast auf Regalkonstruktionen) etc. Daher kann durch die Erfassung der veränderlichen Umwelteinflüsse eine etwaige Verfälschung in den gewonnenen Systemparameterdaten herausgerechnet werden bzw. bei der Auswertung und Analyse dieser Systemparameterdaten berücksichtigt werden.
  • Somit ist denkbar, dass die äußeren Einflüsse ggf. separat und unabhängig gemessen werden und einer Analyse/Auswertung in der zentralen Auswertungseinheit zugeführt werden. Folglich sind auf raffinierte Weise wichtige Rückschlüsse für das Warenlagersystem bzw. für die Fördereinrichtung möglich wie im Folgenden beispielhaft skizziert:
    • - Bei 35°C Außentemperatur, Windstille und Gabelstaplerverkehr in der Nähe des Regalbediengerätes kommt es zu erhöhten Vibrationen der mechanischen Struktur und dadurch verkürzt sich die Lebensdauer bestimmter Komponenten um „x“ Monate.
    • - Wenn alle Gabelstapler statt links, rechts am Regal vorbeifahren, lässt sich die Fehlerhäufigkeit um „x“ % reduzieren.
    • - Wenn im Sommer ab Juni, die Jalousien bei Fenster „xyz“ um 50% heruntergelassen werden, werden die Sensoren der Fördereinrichtung nicht mehr geblendet und die Verfügbarkeit steigt um „x“ %.
    • - Von besonderer Relevanz ist hier auch die Verfälschung der Messwerte an einer Fördereinrichtung durch benachbarte Maschinen festzustellen. Es könnten sonst zum Beispiel kritische Schwingungen am RGB gemessen werden, die fälschlicherweise auf ein stark verschlissenes Laufrad hinweisen und die Geschwindigkeit reduzieren. Ferner könnten sie einen Techniker alarmieren, obwohl diese Schwingungen einen Fehler darstellen, da sie gar nicht vom RGB selbst, sondern beispielsweise von einer benachbarten Verpackungsmaschine stammen/herrühren.
  • Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung ist denkbar, dass Umgebungsparameterdaten über eine entsprechende Schnittstelle zur - ggf. vorhandenen - Haustechnik abgegriffen werden. Somit kann auf einfache und effiziente Weise eine Vielzahl an bereits vorhandener Informationen abgegriffen werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein paralleles, vorzugsweise drahtloses, Kommunikationsnetzwerk zur Übermittlung von Parameterdaten an die zentrale Auswertungseinheit verwendet werden. Dies ist beispielsweise für die Systemparameterdaten, die Prozessparameterdaten und/oder die Umgebungsparameterdaten denkbar. Folglich könnte in vorteilhafter Weise ein paralleles, funkbasiertes Netzwerk verwendet werden, um die für den Betrieb notwendige Netzwerkstruktur nicht mit Diagnose- und Analysedaten zu überlasten. Die Diagnose- und Analysedaten, die die Systemparameterdaten, Prozessparameterdaten und/oder Umgebungsparameterdaten umfassen können, sind nicht so zeitkritisch wie die tatsächlichen Steuerdaten des automatisierten Warenlagersystems bzw. der Fördereinrichtung. Hinsichtlich der Diagnose- und Analysedaten ist es denkbar, dass diese Daten mehrfach versendet werden, falls die Verbindung nicht stabil genug sein sollte und Pakete möglicherweise verloren gehen. Dies ist für die steuernden Steuerdaten des automatisierten Warenlagersystems bzw. der Fördereinrichtung nicht denkbar. Im Hinblick auf eine kosteneffiziente Lösung ist es denkbar, dass das parallele drahtlose Kommunikationsnetzwerk als Mesh-Netzwerk ausgeführt oder mittels Bluetooth-Low-Energy-Technik realisiert ist. Somit kann auf raffinierte Weise ein kosteneffizientes paralleles Kommunikationsnetzwerk für eine unkritische Kommunikation geschaffen werden. Insbesondere die Auslegung als Mesh-Netzwerk ist von besonderem Vorteil, da so jedes weitere Modul die Funkreichweite erhöht und ein sehr weitläufiges automatisiertes Warenlagersystem auf diese Weise mit möglichst wenig zentraler Infrastruktur zu erfassen ist.
  • In vorteilhafter Weise kann die zentrale Auswertungseinheit, basierend auf den empfangenen Parameterdaten, die Fördereinrichtungszustände von der Fördereinrichtung mittels einer Analysefunktion - die physikalischen Zusammenhänge in den Parameterdaten berücksichtigt - ermitteln, auswerten und/oder bewerten, wobei abhängig von einem von der Analysefunktion berechneten Analyseergebnis eine vorgebbare Instandhaltungsmaßnahme eingeleitet wird. Die von der zentralen Auswertungseinheit empfangenen und berücksichtigten Parameterdaten können dabei beispielsweise Systemparameterdaten, Prozessparameterdaten und/oder Umgebungsparameterdaten umfassen. Abhängig von dem ermittelten Analyseergebnis der Analysefunktion kann im Rahmen der vorgebbaren Instandhaltungsmaßnahme ein steuernder Einfluss auf die Fördereinrichtung des Warenlagersystems erfolgen. Folglich ist damit eine steuernde und damit aktive Einflussnahme der zentralen Auswertungseinheit auf die automatisierte Fördereinrichtung möglich. In vorteilhafter Weise sind zum Beispiel folgende Instandhaltungsmaßnahmen denkbar:
    • - Wartung vor einer kritischen Leistungsspitze, zum Beispiel dem Weihnachtsgeschäft im Handel, oder sichere Erwartung bzw. Einschätzung, dass diese Leistungsspitze noch mit dem verschlissenen Bauteil der Fördereinrichtung ohne Ausfall praktiziert werden kann.
    • - Den Durchsatz/Dynamik reduzieren, falls bei höheren Durchsätzen Störungen (z.B. durch Ausfälle) zu erwarten sind und durch lange Lieferzeiten oder hohe Leistungsanforderungen kein sofortiger Tausch erfolgen kann.
    • - Möglichkeit der Vorhersage einer Störung vor dem nächstmöglichen (u.U. geplanten) Wartungstermin. Mindestens einmal jährlich ist eine Sicherheitsprüfung erforderlich, die mit einer Inspektion und Wartung kombiniert werden kann.
    • - Automatische Anpassung von Instandhaltungsintervallen bzw. Ersetzen fixer Intervalle durch bedarfsgerechte Wartung.
    • - Von Ausfall bedrohte Fördereinrichtung, zum Beispiel eines von sechs RGBs, teilweise oder ganz zu umfahren, indem ein alternativer Lagerplatz im Warelagersystem ausgewählt wird.
    • - Erkennen, dass manche Fördereinrichtungen mehr belastet sind als andere und deshalb häufiger gewartet werden müssten. Falls es der Streckenverlauf zulässt könnte die zentrale Auswertungseinheit für eine Umverteilung sorgen und eine gleichmäßige Auslastung erreichen.
    • - Ausfallwahrscheinlichkeiten anzeigen um selbst steuernd einzugreifen oder einem Bediener Hinweise zu geben, Veränderungen vorzunehmen, wie zum Beispiel eine Führungsrolle nachzustellen.
    • - Materialflusssteuerung nach Restlaufzeit bis Wartung (Dynamikeinstellung oder Streckenverlauf).
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Zustandserfassung der Fördereinrichtung, ein Zustandsvergleich der Fördereinrichtung und eine Diagnose der Fördereinrichtung des automatisierten Warenlagersystems durchgeführt werden.
  • In vorteilhafter Weise kann die Zustandserfassung, insbesondere bei stark kundenindividuell angepassten Unstetigförderern wie beispielsweise Regalbediengeräten oder Shuttles, intermittierend mit einer in regelmäßigem Turnus wiederholten Testfahrt ausgeführt werden. Auf diese Weise lassen sich genauere Systemparameterdaten für eine präzise und gut vergleichbare Datenauswertung gewinnen. Da es kaum einen Unstetigförderer gibt, der den ganzen Tag bzw. die ganze Woche derart ausgelastet ist, dass keine Zeit für eine Testfahrt von 20 s verbleibt, wird auch kein Durchsatz eingebüßt. Teilweise müssen heutzutage sicherheitsrelevante Bauteile wie Bremsen regelmäßig, zum Beispiel alle 8 Stunden, geprüft werden. Eine solche Sicherheitsprüfung könnte in vorteilhafter Weise in Kombination mit einer Testfahrt erfolgen. Neben der möglichen Erfassung und Auswertung von System- und Komponentendaten als Parameterdaten wie z.B. Temperatur, Schwingung, Störungen, Stromverbrauch, die Bestandteil des Lieferumfangs des Fördersystemanbieters sind, könnten vorteilhaft auch Temperatursensoren eines bestehenden Heizungssystems des Fördersystembetreibers eingebunden werden. Der Zustandsvergleich stellt den Vergleich des Ist-Zustandes mit einem vorgegebenen Referenzwert dar. Dieser Referenzwert kann sowohl ein einzuhaltender Sollwert als auch ein nicht zu überschreitender Grenzwert sein. Der Sollwert kann je nach untersuchtem Parameter bei der Maschinenabnahme ermittelt und/oder durch vorgegebene Größen festgelegt werden. Im Rahmen der Diagnose können anhand der Resultate des Zustandsvergleichs eventuell vorhandene Fehler möglichst früh lokalisiert und deren Ursache ermittelt werden, so dass erforderliche Instandhaltungsmaßnahmen beizeiten geplant werden können. Die Diagnose kann beispielsweise auf einem lokalen Computer als zentrale Auswertungseinheit in einer Logistikhalle erfolgen. Die Parameterdaten können beispielsweise über das ProfiNet und einem Switch sowie über WLAN von den Fördereinrichtungen zum lokalen Computer als zentrale Auswertungseinheit gelangen. Weiter aufbereitete Daten und/oder Ergebnisse können dann in der Cloud abgelegt werden.
  • In vorteilhafter Weise kann die zentrale Auswertungseinheit in Form einer oder mehrerer Softwarekomponenten implementiert sein, wobei die Softwarekomponenten die zentrale Auswertungseinheit über einen zentralen Rechner und/oder über eine Cloud-Plattform bereitstellen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine zeitsynchrone Datenerfassung und Aufzeichnung der Parameterdaten erfolgen. Automatische Warenlagersysteme bestehen aus vielen einzelnen Komponenten und vielen unterschiedlichen Steuerungen und Maschinen/Fördereinrichtungen. Im Rahmen von vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung können möglichst viele Daten dieser Komponenten bzw. Fördereinrichtungen mittels einer zentralen Auswertungseinheit bzw. mit einer Cloud-Plattform für Predictive Maintenance und/oder Condition Monitoring erfasst, verarbeitet und ggf. in Kombination analysiert und/oder interpretiert werden. Aus der Fusion der verschiedenen Parameterdaten können Rückschlüsse in Bezug auf den Zustand des Fördersystems gezogen werden. Für eine geeignete Analyse können die jeweiligen Komponenten des Warenlagersystems ihre Events mit einem synchronisierten Zeitstempel melden, so dass mittels Algorithmen für Maschinelles Lernen und/oder Künstlicher Intelligenz eine geeignete Datenanalyse implementierbar ist. In der Realität parallel auftretende Ereignisse kommen somit nicht mit unterschiedlichen Zeitstempeln bei der Analysefunktion an. In vorteilhafter Weise kann dazu ein zentraler Zeitdienst verwendet werden, der allen angeschlossenen Komponenten synchrone und passende Zeitstempel liefert. Dies könnte ein Zeitserver im Internet, die zentrale Auswertungseinheit selbst und/oder ein Zeitserver im Netzwerk des Fördersystems sein, der sich in regelmäßigen Abständen mit einem externen Zeitserver synchronisiert.
  • In vorteilhafter Weise können die zu synchronisierende Komponenten zum Beispiel folgendes umfassen: Steuerungen, mobile Steuereinrichtugen, Motorregler, Lagerverwaltungssoftware, Materialflussrechner, Visualisierungssysteme, Störmeldungen.
  • Die Erfindung und/oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können einen oder mehrere der folgenden Vorteile liefern:
    • - Verfügbarkeitserhöhung des Fördersystems
    • - Reduktion der Instandhaltungskosten
    • - Produktverbesserungen
    • - Bedarfsorientierte Ersatzteilbereitstellung
    • - Bedarfsorientierter Einsatz von Servicepersonal, beispielsweise für Reparaturen und/oder Störungsbeseitigungen
    • - Digitale Unterstützung von Service- und Instandhaltungspersonal
  • An dieser Stelle bietet Predictive Maintenance einen erheblichen Vorteil. Darüber hinaus kann ein aktives Eingreifen der Steuerung auf Basis von Verschleißdaten die Dynamik an den tatsächlichen Bedarf und an die Lebensdauer anpassen, so dass ein Defekt niemals in einem kritischen Zeitfenster auftritt und entweder vor oder nach einer Spitzenanforderung wie z.B. dem Weihnachtsgeschäft anfällt. Dazu ist es unabdingbar Informationen über den Zustand der Anlagen zu gewinnen. Falls hierzu eine Vielzahl von zusätzlichen Sensoren, Einheiten zur Datenübertragung sowie Auswerteeinheiten in das System eingebracht werden müssen, steigen die gering zur haltenden Anschaffungskosten jedoch merklich an. Deshalb wird versucht so viel als möglich bereits vorhandener Daten aus vorhandener Hardware, die bisher nicht übertragen bzw. sofort überschrieben werden, auszuwerten. An dieser Stelle sind sehr ausgereifte Frequenzumrichter mit ihrer kombinierten SPS-Steuereinheit anzuführen, welche für die Inbetriebnahme bereits die Ausgabe einer Vielzahl an Daten, wie beispielsweise die Ist- und Soll-Drehzahl, vorhalten können. Nach der Inbetriebnahme und der Optimierung der Regelparameter für die vorliegende Maschine wird jedoch diese Funktion nicht weiter benutzt. Auf der Nutzung dieser bereitstehenden aber ungenutzten Funktion beruht ein innovativer Schritt.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen
    • 1 in einer schematischen Ansicht einen möglichen Datenaustausch zwischen einzelnen Komponenten eines automatisierten Warenlagersystems im Rahmen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
    • 2 in einer schematischen Ansicht ein automatisiertes Warenlagersystem für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 3 in einer schematischen Ansicht ein Regalbediengerät als Fördereinrichtung eines automatisierten Warenlagersystems für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 4 in einer schematischen Ansicht als Fördereinrichtungen eines automatisierten Warenlagersystems zwei übereinander angeordnete Multi-Level-Shuttles mit einem Heber für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 5 in einer schematischen Ansicht mehrere One-Level-Shuttles als Fördereinrichtungen eines automatisierten Warenlagersystems für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 6 in einem Diagramm einen Messausschnitt aus einer Messfahrt eines Regalbediengeräts, und
    • 7 in einem Diagramm einen detaillierten Messausschnitt aus einer Messfahrt eines Regalbediengeräts, wobei insbesondere der Beschleunigungsanstiegsverlauf von 500 ms dargestellt ist.
  • 1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen möglichen Datenaustausch zwischen einzelnen Komponenten eines automatisierten Warenlagersystems im Rahmen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
  • Für die Abstimmung und Steuerung von unterschiedlichen Fördereinrichtungen des automatisierten Warenlagersystems findet - ähnlich wie bei herkömmlichen Systemen - ein umfangreicher Datenverkehr meist auf Basis von Bussystemen wie CAN-Bus statt. Dieser Datenverkehr dient dazu den automatisierten Ablauf des Fördersystems bzw. des automatisierten Warenlagersystems sicherzustellen. Im Gegensatz zu herkömmlichen automatisierten Warenlagersystemen findet bei dem in 1 illustrierten Warenlagersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zusätzlich auch eine Speicherung und Aufbereitung dieser Daten, gegebenenfalls in Verbindung mit anderen Messdaten, für eine Auswertung hinsichtlich vorausschauender Wartung des automatisierten Warenlagersystems, insbesondere für die eine oder mehrere Fördereinrichtungen des Warenlagersystems, statt.
  • Dabei können moderne ERP-Systeme die Aufgabe eines Lagerverwaltungssystems (LVS) und eines Materialflussrechners (MFR) teilweise kombiniert in einer Software abbilden.
  • 1 zeigt, dass ein stetiger Datenaustausch zwischen Lageraufträgen und Rückmeldungen durch Sensoren stattfindet. Dieser vorhandene Datenfluss wird gezielt in Teilen an eine zentrale Auswertungseinheit (ZA) übermittelt und dort gespeichert, um in Kombination mit zusätzlichen Messdaten den Zustand des Warenlagersystems, insbesondere der einzelnen Fördereinrichtungen, zu überwachen.
  • Im Konkreten zeigt 1 die wechselseitige Kommunikation zwischen folgenden Komponenten:
    • - Enterprise Resource Planning System (ERP),
    • - Lagerverwaltungssystem (LVS),
    • - Materialflussrechner (MFR),
    • - zentrale Steuereinrichtung in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), und
    • - mobile Steuereinrichtung (MS).
  • Des Weiteren kann eine Kommunikation mit einer zentralen Auswertungseinheit (ZA) stattfinden, um eine vorausschauende Instandhaltung für das automatisierte Warenlagersystem zu ermöglichen. Demnach ist ein Datenaustausch zwischen MFR und ZA und zwischen SPS und ZA sowie zwischen MS und ZA möglich.
  • Bei der zentralen Auswertungseinheit (ZA) kann es sich um eine Softwarekomponente handeln, die auf einem zentralen Rechner in der Logistikhalle des Fördersystems bzw. des automatisierten Warenlagersystems implementiert ist. Des Weiteren kann es sich bei der zentralen Auswertungseinheit um eine Softwarekomponente handeln, die mittels/auf/in einer Cloud-Plattform bereitgestellt wird. Schließlich ist denkbar, dass es sich bei der zentralen Auswertungseinheit um mehrere Softwarekomponenten handelt, die in verteilter Form sowohl auf einem zentralen Rechner in der Logistikhalle als auch auf der Cloud-Plattform implementiert sind und diese Softwarekomponenten miteinander kommunizieren. Somit können beispielsweise aufwändige Analysefunktionen und Auswertungsfunktionen auf die Cloud-Plattform verlagert werden. Des Weiteren können erfasste Parameterdaten und/oder Analyseergebnisse in die Cloud ausgelagert werden, ggf. um bei späteren Anwendungsfällen darauf zugreifen zu können.
  • Des Weiteren kann die zentrale Auswertungseinheit gemäß 1 Steuerungsanweisungen erstellen. Zum Beispiel könnte der MFR derart angewiesen werden, dass ungenutzte Alternativrouten stärker eingesetzt werden. Ferner könnte die zentrale Steuereinrichtung in Form einer zentralen SPS derart instruiert werden, dass stark verschlissene Bauteile einer Fördereinrichtung mit einer geringeren Dynamik verwendet werden. Jedenfalls ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Anbindung des Warenlagersystems an eine zentrale Auswertungseinheit realisiert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 basiert die Materialflusssteuerung auf einer SPS-Datenbank, die bis zu 1.000 Datensätze speichern kann. Die Zugriffszeiten zu den Transportdaten liegt daher im Mittel unter 100 ms (Zykluszeit SPS); es kommt zu keinen Verzögerungen oder Wartezeiten auf der Fördertechnik. Durch diese Struktur wird der Datenverkehr zwischen MFR und SPS minimiert, da nicht an jeder Entscheidungsstelle eine Kommunikation erfolgen muss. Die Transportquittungen und Statusmeldungen werden dadurch vom Materialfluss entkoppelt und zeitunkritisch vom Förderablauf an den MFR gemeldet.
  • 2 zeigt in einer schematischen Ansicht ein automatisiertes Warenlagersystem für ein Verfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 illustriert dabei ein Gesamtsystem 1, das sowohl ein automatisiertes Fördersystem 2 mit einer Förderstrecke als auch ein automatisiertes Warenlagersystem 3 mit Regallager und Regalbediengeräten (RGB) umfasst. Die Regalbediengeräte RGB1 und RGB2 dienen zum Ein- und/oder Auslagern von Gütern in bzw. aus dem Regallager.
  • 3 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Regalbediengerät als Fördereinrichtung eines automatisierten Warenlagersystems für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Unter einem Regalbediengerät (RGB) ist dabei nicht nur ein Gerät bzw. eine Fördereinrichtung zu verstehen, die eine hohe Gasse eines Regallagers alleine bedient. Es ist ebenso möglich, dass mehrere kleine Regalbediengeräte in Kombination mit einem Heber eine Gasse bedienen. Jedes dieser kleinen Regalbediengeräte kann dabei die gleichen Bewegungen ausführen, Heben in y, Fahren in x und Lagern in z. Ferner kann ein Heber als RGB angesehen werden, bei dem nur die Bewegung in x - und je nach Ausführung in z - entfällt. Weiterhin wird auch ein Shuttle erfasst, bei dem die Bewegung in y entfällt.
  • 4 zeigt in einer schematischen Ansicht zwei übereinander angeordnete Multi-Level-Shuttles (die im Wesentlichen einem kleinen Regalbediengerät entsprechen) mit einem Heber als Fördereinrichtungen eines automatisierten Warenlagersystems für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 5 zeigt in einer schematischen Ansicht mehrere One-Level-Shuttles mit einem Heber als Fördereinrichtungen eines automatisierten Warenlagersystems für ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die übergeordnete Steuerung, d.h. die zentrale Steuereinrichtung funktioniert bei einem OLS vergleichbar zu einem RBG, mit dem Unterschied, dass eine einzige zentrale Steuerung mehrere OLS-Geräte überwacht. Bei einem OLS-System sind die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit besonders relevant für die Lebensdauer. Der Grund dafür ist die stark unterschiedliche Temperaturverteilung in einer bis zu 25 m hohen Gasse. Besonders hohe Temperaturen begünstigen die Lebensdauern und die Störanfälligkeit. Durch Erfassung diese Umgebungsparameter kann in geeigneter Weise reagiert werden. Sofern beispielsweise in einem Bereich eine kritische Temperatur von 40°C erreicht wird, kann mittels eines vorhandenen Hebers, die Aufenthaltsdauer von Shuttles in diesem Bereich reduziert werden. Es kann also aktiv auf Basis der Messdaten bzw. Umgebungsparameterdaten ein Austausch von Shuttles angestoßen werden.
  • Im Konkreten umfassen die in 3, 4 und 5 dargestellten Fördereinrichtungen folgende Komponenten:
    • Bezugszeichen 4: Stationärer Schaltschrank mit einer SPS als zentrale Steuereinrichtung
    • Bezugszeichen 5: Mobiler Schaltschrank als mobile Steuereinrichtung umfassend mitfahrende SPS und Umrichter
    • Bezugszeichen 6: Mini-Computer, z.B. Arduino mit Sensor (Beschleunigung, Dehnung, Temperatur) und Datenübertragung, z.B. WLAN
    • Bezugszeichen 7: Fahrmotor
    • Bezugszeichen 8: Ggf. zweiter Fahrmotor
    • Bezugszeichen 9: Inkrementaldrehgeber
    • Bezugszeichen 10: Lastaufnahmemittel
    • Bezugszeichen 11: Absolutwertgeber, z.B. Laser oder Barcode
    • Bezugszeichen 12: Tragmittel, z.B. Seil, Kette, Zahnriemen
    • Bezugszeichen 13: Absolutwertgeber, z.B. Laser oder Barcode - wäre nicht notwendig bei schlupffreien Antrieb (Zahnriemen, Zahnstange)
    • Bezugszeichen 14: Datenübertragung, z.B. Datenlichtschranke
    • Bezugszeichen 15: Absolutwertgeber, z.B. Scanner der Löcher an der Fahrschiene erkennt
    • Bezugszeichen 16: Vereinfachte Steuerung als mobile Steuereinrichtung, die die Geber (Inkrementaldrehgeber und Absolutwertgeber) auswerten kann
    • Bezugszeichen 17: Datenübertragung mit WLAN
    • Bezugszeichen 18: Lastaufnahmemittel
    • Bezugszeichen 19: Hubmotor
    • Bezugszeichen 20: Hubwagen
    • Bezugszeichen 21: Fördergut (Behälter/Karton/Palette/Tablar)
  • Ein Regalbediengerät gemäß 3 ist mit einem mitfahrenden Motor ausgestattet. Dieser Motor wird über eine mobile Steuereinrichtung gesteuert, wobei die mitfahrende mobile Steuereinrichtung einen Frequenzumrichter zur Speisung des Motors und eine (mitfahrende) SPS zur Steuerung des Motors umfasst. Die elektrische Energie wird über eine in der Gasse verbaute Schleifleitung, die zumindest 3 Phasen und den Neutralleiter sowie die Erdung umfasst, mittels eines mitfahrenden Stromabnehmers abgegriffen und in den stationären Schaltschrank mit zentraler SPS geführt. Bei OLS-Systemen umfasst dies hingegen üblicherweise 48V-Gleichstrom, also nur drei Schleifkontakte bestehend aus einem Plus-Pol, einem Minus-Pol und einer Erdung. Dort wird aus der Wechselspannung für den Zwischenkreis Gleichspannung erzeugt. Aus dieser Gleichspannung beziehen die Frequenzumrichter der mobilen Steuereinrichtung die notwendige Energie und erzeugen die gewünschte Motorfrequenzen für alle Antriebe, welche die x-, y- und z-Bewegungen umsetzen. Die notwendige Frequenz des Umrichters und damit die Drehzahl wird durch die mitfahrende mobile Steuereinrichtung (Frequenzumrichter in Kombination mit einer SPS) vorgegeben, welche auf Basis der hinterlegten und eingestellten Parameter des Reglers, einen Soll-Drehzahlverlauf vor jeder Bewegung vollständig berechnet hat. Diese Soll-Drehzahl wird stets durch einen im Motor integrierten Inkrementaldrehgeber überwacht, der eine Ist-Drehzahl an die mobile Steuereinrichtung zurückmeldet, so dass die Frequenz und der Strom für den Motor angepasst werden kann. In der mitfahrenden mobilen Steuereinrichtung werden also die Vorgaben der zentralen Steuereinrichtung umgesetzt: Aus SPS-Befehl Fach „ab“ zu Fach „cd“ von der zentralen Steuereinrichtung wird der zeitliche Drehzahlverlauf aus Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck berechnet sowie überwacht abgefahren (Soll-/ Ist-Abgleich).
  • Neben dem Inkrementaldrehgeber werden im Falle eines schlupfbehafteten Fahrantriebs einer oder mehrerer Laufräder zusätzlich Absolutwertgeber eingesetzt, so dass eine gewünschte Position auf den Millimeter genau erreicht wird. Im Falle eines nicht schlupfbehafteten Fahrantriebs, wie z.B. mit einem Riemen oder per Zahnstange, kann auch ein Inkrementaldrehgeber ausreichen. Da der Hubmotor stets die unterschiedliche Dehnung des Tragmittels ausgleichen muss, wird üblicherweise immer, auch bei formschlüssigen Antrieben, ein Absolutwertgeber eingesetzt. Dieser Absolutwertgeber übergibt seine Messdaten über eine SSI-Schnittstelle an den Umrichter, so dass eine exakte Fachfeinpositionierung erfolgen kann. Moderne RBGs zeichnen sich dadurch aus, dass die Positionierung und die Geschwindigkeit stets mit zwei verschiedenen Gebern sicher erfasst und abgeglichen werden, so dass sicher eine Notbremseinrichtung aktiviert werden kann.
  • Eine Datenerfassung ggf. ohne zusätzliche Sensoren ist demnach wie folgt über die mobile Steuereinrichtung möglich:
    • - Inkrementaldrehgeber (Soll, Ist)
    • - Ggf. zusätzlicher Absolutwertgeber (Laser, Barcode)
    • - Stromaufnahme (Soll, Ist)
    • - Temperatur etc.
    • - Bremsentest (Bremse zu -> def. Strom/Moment -> Bewegung Geber?)
  • Die im Frequenzumrichter bzw. in der mitfahrenden SPS der mobilen Steuereinrichtung anfallenden Sensor- und/oder Aktordaten müssen für eine spätere Auswertung während einer Testfahrt von der mitfahrenden SPS als Systemparameterdaten erfasst und gespeichert werden. Diese Testfahrt wird über die im festen Schaltschrank außerhalb der Gasse installierten SPS, d.h. der zentralen Steuereinrichtung, gesteuert und gleichzeitig die Messaufzeichnung gestartet. Die Messdaten werden dann von der zentralen SPS angefordert und über die Datenlichtschranke und ProfiNet abgezogen. Mittels eines Switches ist die Kommunikation aus dem ProfiNet in das Intranet/Internet und einem Computer machbar. Dieser Computer stellt sowohl den Messrechner dar, der mit einer zentralen Auswertungseinheit ausgestattet ist, die die gesammelten Systemparameterdaten auswertet, aufbereitet und ggf. in die Cloud überträgt.
  • Darüber hinaus können über einen mitfahrenden Mini-Computer auf dem RBG verschiedene Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren, angebracht werden. Die Mini-Computer, welche vorzugsweise je Sensoreinheit verbaut sein können, können in einer einfachsten Ausführung die Daten via WLAN zu der zentralen Auswertungseinheit auf dem Messrechner übertragen. Dabei wird ein einheitlicher Zeitstempel aufgebracht, so dass diese Zusatzparameterdaten mit den Systemparameterdaten aus der mitfahrenden SPS kombiniert werden können. Hierzu kann in einer einfachen Ausführung ein Zeitstempel beim Eingang der Parameterdaten in den Messrechner aufgebracht werden.
  • 6 zeigt in einem Diagramm einen Messausschnitt aus einer Messfahrt/Testfahrt eines Regalbediengeräts. Dabei wird in 6 die Hin- und Rückfahrt eines Regalbediengerätes in Gassenlängsrichtung x dargestellt. Der Wirkstrom ist hoch bei Beschleunigung, da hier der Antrieb die kinetische Energie in das System einbringen muss. Während der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit sinkt dieser ab, da nur noch die Reibung und der Luftwiderstand überwunden werden muss. Der Wirkstrom ist auf Grund des richtungsabhängig aufgebauten Magnetfelds im Motor richtungsabhängig. Die Grenzwerte des Wirkstroms dürfen nicht überschritten werden. Falls dies auftritt schaltet sich der Antrieb aus Selbstschutz ab und es wird die Fehlermeldung „Überstrom“ ausgegeben. Demnach war in so einem Fall der Soll-Wert zu groß eingestellt, so dass der Ist-Wert diesen Soll-Wert nicht erreichen konnte, selbst nicht bei der Aufwendung des maximal zulässigen Stroms. Bei der Inbetriebnahme des Regalbediengeräts wäre die Interpretation, dass der Soll-Wert reduziert werden muss. Im Sinne einer vorausschauenden Instandhaltung ist die Interpretation, dass ein zusätzlicher mechanischer Widerstand nach Jahren des problemlosen Betriebs aufgetreten ist und deshalb der unveränderte Soll-Wert nicht mehr erreicht wird. Die Ursache könnte demnach ein klemmendes Lager sein. Dies kann nach diesem Verfahren bereits in einem frühen und noch unkritischen Stadium auf raffinierte Weise erfasst und behoben werden.
  • Die Zwischenkreis-Spannung steigt beim Bremsen an. Im besten Falle können die überschüssige Energie andere Antriebe einsetzen. Sobald ein Grenzwert für die Zwischenkreisspannung überschritten wird, greift der Bremschopper ein und wandelt über einen Widerstand die Energie in Wärme um. Verändert sich beispielsweise der Eingriffszeitpunkt des Bremschoppers während der immer gleichen Testfahrt, kann dies auf einen Defekt hinweisen.
  • Die vorliegende Soll- und Ist-Drehzahl (=Geschwindigkeit) ist in dem Beispiel gemäß 6 nahezu deckungsgleich, so dass der Regler gut eingestellt ist. Die Soll-Drehzahl ist in 6 nicht dargesstellt. Aus der Drehzahl kann im Sinne des Predictive Maintenance auf raffinierte und einfache Weise die tatsächliche Fahrzeit für die Testfahrt ausgewertet werden. Vorliegende Abweichungen geben einen einfachen Hinweis darauf, dass die Fördereinrichtung in einem guten oder schlechten Zustand ist. Eine genauere Analyse wann der Soll- und Ist-Wert wie stark voneinander abweichen, zeigen nur genauere Untersuchungen auf. Wenn die Bremsrampe genauer als die Beschleunigungsrampe eingehalten wird, deutet dies auf einen Leistungsverlust des Antriebs hin. Wenn während der Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit zunehmend Abweichungen auftreten, dann deutet dies auf Störgrößen hin, die zum Beispiel aus einem unrund laufenden Rad resultieren können. Dies kann anhand der Drehzahl und der auftretenden Frequenz der Abweichungen abgeglichen werden.
  • 7 zeigt in einem Diagramm einen detaillierten Messausschnitt aus einer Messfahrt/Testfahrt eines Regalbediengeräts, wobei insbesondere der Beschleunigungsanstiegsverlauf von 500 ms dargestellt ist. Damit ist also das Zeitfenster gezeigt bevor das Regalbediengerät mit konstanter Beschleunigung die Geschwindigkeit erhöht. Hier sind deutliche Abweichungen zwischen dem idealen - im Vorfeld von der mitfahrenden SPS berechneten - Verlauf, dem Ist-Verlauf und dem angepassten Soll-Verlauf erkennbar. Am Übergang zur konstanten Beschleunigung ist eine wiederkehrende Schwingung mit konstanter Frequenz zu erkennen. Diese Schwingung resultiert aus der Schwingung der Mastspitze des Regalbediengerätes, das komplette Tragwerk schwingt demnach in der ersten Eigenfrequenz. Falls sich diese Eigenfrequenz verändert und z.B. um 1 Hz reduziert, obwohl sonst die Testfahrt mit allen Umständen unverändert bleibt, deutet dies auf einen Steifigkeitsverlust hin. In diesem Fall muss sofort ein Techniker die Ursache klären und das RBG durch die zentrale Auswertungseinheit auf dem Messrechner oder in der Cloud-Plattform automatisch stillgelegt werden. Damit kann Predictive Maintenance auch die Sicherheit von Regalbediengeräten und Personen im Umfeld dieser erhöhen. Die Ursache für den Steifigkeitsverlust kann beispielsweise eine lose Schraube oder eine gerissene Schweißnaht sein. Eventuell könnte eine minimale Abweichung der ersten Eigenfrequenz auch auf einen abgefahrenen Vulkollan-Belag eines Laufrades hinweisen. Wenn der Belag abnimmt wird das Rad steifer und demnach müsste die Eigenfrequenz minimal ansteigen.
  • Die in 7 dargestellten Systemparameterdaten aus dem Frequenzumrichter sind aufbereitete Sensor- und/oder Aktordaten. Die Aufbereitung kann durch automatisierte Software auf dem Computer automatisiert erfolgen. Dazu wird zum Beispiel ein neu ankommendes *.csv Messprotokoll aufgerufen, bearbeitet und an einem anderen Speicherort erneut als *.csv abgelegt. Die bearbeitete und vom Datenumfang deutlich reduzierte *.csv kann dann von der Cloud automatisiert „gefetched“ werden.
  • Wichtig für eine präzise Auswertung ist eine Testfahrt bzw. eine Referenzfahrt für das Regalbediengerät unter gleichbleibenden Randbedingungen:
    • - Festlegung Referenz bei Inbetriebnahme: Mittelwert mehrere Fahrten
    • - Anpassung Referenz nur nach wesentlichen Umbau, z.B. Antrieb.
    • - Antrieb hat immer definierte Temperatur, ist z.B. über Nacht abgekühlt
    • - Immer gleiche definierte Bewegung des Lagerroboters, Dauer ca. 20 s
    • - Bevorzugt stehen Geräte (andere Fördereinrichtungen, Produktionsmaschinen, etc.) in Umgebung still - Referenzfahrten jedes Lagerroboters bzw. Fördereinrichtung werden nacheinander ausgeführt
    • - Aufzeichnung beginnt und endet zum gleichen Zeitpunkt der Bewegung
  • Die Auswertung der Testfahrt bzw. der Referenzfahrt kann beispielsweise mit Erfassung und Auswertung folgender Parameterdaten erfolgen:
    • - Systemparameterdaten des Umrichters: Ist-Stromaufnahme
    • - Systemparameterdaten der Geber (Laser-, Dreh-)
    • - Zusatzdatenparameter von möglichen zusätzlichen Sensoren, die beispielsweise über einen dedizierten Mini-Computer bereitgestellt werden: Zum Beispiel ein Beschleunigungssensor
  • Im Rahmen eines konkreten Ausführungsbeispiels der Erfindung werden folgende Daten eines Regalbediengeräts während einer Testfahrt erfasst und/oder bereitgestellt:
    • - Laser: Ist-Position, z.B. von mitfahrender SPS/Umrichter (Nr. 1 in Tabelle)
    • - Geber: Ist-Drehzahl, z.B. von mitfahrender SPS/Umrichter (Nr. 2 in Tabelle)
    • - Geber: Soll-Drehzahl, z.B. von mitfahrender SPS/Umrichter (Nr. 4 in Tabelle)
    • - Ist-Stromaufnahme, z.B. von mitfahrender SPS/Umrichter (Nr. 3 in Tabelle)
    • - Bremsendiagnosebaustein, z.B. von mitfahrender SPS/Umrichter (Nr. 7 in Tabelle)
    • - Beschleunigungssensor nahe Antrieb, z.B. von mitfahrendem Mini-Computer (Nr. 5 in Tabelle)
    • - Beschleunigungssensor nahe Rollen, z.B. von mitfahrendem Mini-Computer (Nr. 6 in Tabelle)
    • - Beschleunigungssensor nahe Mastspitze, z.B. von mitfahrendem Mini-Computer (Nr. 8 in Tabelle)
  • Im Rahmen des konkreten Ausführungsbeispiels werden die zuvor genannten Parameterdaten einer automatisierten Auswertung bzw. Analyse unterzogen, wobei die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Zusammenhänge berücksichtigt werden, um im Rahmen der Auswertung auf Basis einer Testfahrt und im Vergleich zu einer Referenzfahrt auf die Fördereinrichtungszustände hinsichtlich diverser kritischer Bauteile des Regalbediengeräts zu schließen.
  • Somit erfolgt eine Auswertung durch Kombination der erfassten Parameterdaten zur vorausschauenden Instandhaltung von kritischen Bauteilen des Regalbediengeräts. Es kann eine Interpretation primär auf Basis physikalischer Zusammenhänge erfolgen. Des Weiteren kann eine Interpretation - sekundär - mittels Big Data und rein statistischen Zusammenhängen erfolgen.
  • Die folgende Tabelle illustriert die zu implementierenden Zusammenhänge für das konkrete Ausführungsbeispiel:
    Kritisches Bauteil Erfassung mit Test- bzw. mit Referenzfahrt Auswertung Erläuterung von Zusammenhängen
    Riemen / Ketten 1.) Laser: Ist-Position Differenz zur Referenz Vor einem kompletten Riss dehnt sich ein Riemen bzw. einzelne Litzen reißen / starke gedehnte Riemen überspringen eher am Antrieb -> Sprünge in der Ist-Position (1.)
    2.) Geber: Ist-Drehzahl Abgleich 1.) und 2.) Für gleichen Weg (1.) mehr/weniger Umdrehungen (2.), durch geändertes Dehnungsverhalten
    1a.) Laser: Ist-Position (während des Positionierens fein aufgelöst) Differenz zur Referenz Positionierzeit steigt, da bei weicheren Riemen mehr nachkorrigiert werden muss und ggf. das Ziel überfahren (1a. zeigt ggf. anderes Vorzeichen) wird. Tritt verstärkt ein Überfahren auf, kann das an einem zu losen Riemen liegen, der evtl. nur nachgespannt werden muss.
    2a.) Geber: Ist-Drehzahl (während der Beschleunigung fein aufgelöst) Auswertung 2a.) und 3.) Riemen überspringt, Drehzahl (2a.) spring kurzzeitig nach oben, Stromaufnahme (3.) bricht kurzzeitig ein da die Drehzahl nach Übersprung (zu hoch) kurzzeitig reduziert werden muss
    3a.) Ist-Stromaufnahme (während der Beschleunigung fein aufgelöst)
    Antriebsrad / Antriebsriemenscheibe 1.) Laser: Ist-Position Abgleich 1.) und 2.) Der Radumfang nimmt bei Verschleiß messbar ab, gleicher Weg (1.) wird mit mehr Umdrehungen (2.) zurückgelegt
    2.) Geber: Ist-Drehzahl Abgleich 1./2.) und 5.)
    5.) Beschleunigungssensor nahe Antrieb Differenz zur Referenz Größere Stöße (5.) bei unrunden Rad/Scheibe bzw. bei weniger Vulkollan-Belag und damit härterem Rad oder erhöhte Schwingungen durch Unwucht in Frequenz der Drehzahl weisen auf Defekt hin.
    Antriebsstrang (Getriebe, Welle-Nabe, etc.) 1.) Laser: Ist-Position Differenz zur Referenz Vor einem Defekt sinkt die verfügbare Antriebsleitung und die Positionierung wird ungenauer. Eine Zunahme der Fahrzeit (aus 1.) für die Referenzfahrt und der einzelnen Abschnitte in x, y, evtl. z kann auf einen Defekt in x, y, evtl. z hinweisen.
    4.) Geber: Soll-Drehzahl Abgleich 2.) und 4.) Falls Spiel im Getriebe ist oder der Motor nicht mehr sauber den Drehzahl-Vorgaben folgt, erhöht sich der Betrag der Differenz (Abweichung) zwischen Soll-Drehzahl (4.) und Ist-Drehzahl (2.) im Regler. Der Regler muss also bei einem mechanischen Defekt stärker nachregeln. Die Ursache könnte aber auch der Verschleiß eines Riemens sein oder der Umrichter erzeugt evtl. unsaubere Motorströme.
    Laufräder 5.) Beschleunigungssensor je Laufrad Differenz zur Referenz Größere Stöße (5.) bei unrunden Rad bzw. bei weniger Vulkollan-Belag und damit härterem Rad
    1.) Laser: Ist-Position Differenz zur Referenz Bei stark verschlissenen Laufrädern der ersten Achse (speziell x) wird die zweite Achse (speziell y) darauf reagieren und stärker schwingen (1). Eine der beiden Achsen (speziell y) sollte bei der Messung die Position zumindest zeitweise beibehalten.
    2.) Geber: Ist-Drehzahl Differenz zur Referenz Eine kürzere Periodendauer (aus 2. bestimmt) bedeutet eine Versteifung des Systems, das kann z.B. an verschlissenen und damit härterem Vulkollan liegen, so dass das RBG härter gelagert ist.
    Lager, Mechanik, Führungsrollen 3.) Ist-Stromaufnahme Differenz zur Referenz Annahme: Klemmende Mechanik verursacht mehr Widerstand und erhöht die Stromaufnahme (3.)
    Abgleich 3.) und 6.) Unterscheidung in x, y, z: Vergleich der kumulierten Stromaufnahme zum Referenzspiel
    6.) Beschleunigungssensor nahe Rollen Differenz zur Referenz Größere Stöße (6.), bei unrunden Rad bzw. bei weniger Belag und damit härterem Rad
    Bremse 7.) Bremsendiagnosebaustein Standardtest für Safety Erhöhtes Bremsmoment (+15% ) vorhanden -> keine Wartung
    Zusatztest (+ 15% Bremsmoment) für Wartung Erhöhtes Bremsmoment (+15% ) nicht vorhanden, aber Safety-Bremsmoment erreicht -> Wartung
    Erhöhtes Bremsmoment und Safety-Bremsmoment nicht erreicht --> RBG in Not-Halt & Wartung
    Tragwerk 2.) 3.) Geber: Ist-Drehzahl oder Ist-Stromaufnahme Differenz zur Referenz Abgleich 2./ 3.) und 8.) Eine längere Periodendauer der ersten Eigenfrequenz (aus 2./3. bestimmt) bedeutet, dass das System „weich“ wurde und z.B. erhebliche Risse in tragenden Bauteilen vorliegen oder Schrauben locker sind. Schwingt der Mast, so schwingt auch der Fahrschemel und die Drehzahl schwankt.
    8.) Beschleunigungssensor Mastspitze Differenz zur Referenz Länger Periodendauer der ersten Eigenfrequenz (6.), bei großen Rissen
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
  • Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
  • 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 102012000197 A1 [0005]

Claims (21)

  1. Verfahren zur, vorzugsweise vorausschauenden, Instandhaltung eines automatisierten Warenlagersystems, wobei das Warenlagersystem mindestens ein Regallager und mindestens eine, vorzugsweise zum Ein- und/oder Auslagern von Gütern in bzw. aus dem Regallager dienende, verfahrbare Fördereinrichtung umfasst, wobei die Fördereinrichtung mit Sensoren und Aktoren ausgestattet ist, die zur Bewegungsteuerung und/oder -regelung der Fördereinrichtung verwendet werden, und wobei die Sensoren und Aktoren der Fördereinrichtung über eine oder mehrere Steuereinrichtungen koordiniert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Funktionsüberwachung des Warenlagersystems Fördereinrichtungszustände bestimmt werden, wobei durch Erfassung von Sensor- und/oder Aktordaten der Fördereinrichtung Systemparameterdaten bereitgestellt werden, und wobei die Systemparameterdaten zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an eine zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Sensor- und/oder Aktordaten zur Bereitstellung der Systemparameterdaten mittels einer vorgebbaren Testfahrt durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Auswertungseinheit basierend auf den Systemparameterdaten die Fördereinrichtungszustände, vorzugsweise einer/der Testfahrt, bestimmt und/oder auswertet, wobei die Fördereinrichtungszustände, vorzugsweise der Testfahrt, mit vorgegebenen Referenzzuständen der Fördereinrichtung verglichen werden, wobei die Referenzzustände auf einer oder mehrerer, vorzugsweise bei oder direkt nach einer Inbetriebnahme durchgeführten, Referenztestfahrten beruhen.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung eines Referenzzustands ein Mittelwert über mehrere Referenztestfahrten gebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Testfahrt als auch die Referenztestfahrt bzw. die Referenztestfahrten unter gleichen Randbedingungen durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrbare Fördereinrichtung als Regalbediengerät, als Transporteinheit eines Shuttle-Systems, als Senkrechtförderer und/oder als Querverfahrwagen ausgeführt ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen eine zentrale, vorzugsweise speicherprogrammierbare, Steuereinrichtung umfassen, die stationär ausgeführt ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen eine mobile Steuereinrichtung umfassen, die an der verfahrbaren Fördereinrichtung mitfahrend angeordnet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und/oder Aktordaten von der zentralen Steuereinrichtung und/oder von der mobilen Steuereinrichtung erfasst werden, wobei durch die Sensor- und/oder Aktordaten Systemparameterdaten von der zentralen Steuereinrichtung bzw. von der mobilen Steuereinrichtung bereitgestellt und/oder gespeichert werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der zentralen Steuereinrichtung und/oder von der mobilen Steuereinrichtung eine Verarbeitung der Sensor- und/oder Aktordaten derart durchgeführt wird, dass die erfassten Sensor- und/oder Aktordaten in aufbereiteter, vorgefilterter, reduzierter und/oder konzentrierter Form als Systemparameterdaten bereitgestellt und/oder gespeichert werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und/oder Aktordaten bzw. die Systemparameterdaten von der mobilen Steuereinrichtung direkt und/oder indirekt an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Steuereinrichtung als Edge Gateway und/oder Edge Computer fungiert, wobei die Systemparameter über das Edge Gateway bzw. den Edge Computer an die zentrale Auswertungseinheit gesendet werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemparameterdaten der Fördereinrichtung Informationen hinsichtlich der Ist-Stromaufnahme umfassen.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemparameterdaten der Fördereinrichtung Informationen hinsichtlich Ist-Drehzahl, Soll-Drehzahl und/oder Ist-Position umfassen.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit zusätzlicher Sensorik, die nicht zur Bewegungsteuerung und/oder - regelung der Fördereinrichtung dient, Zusatzparameterdaten erfasst werden, wobei die Zusatzparameterdaten zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und/oder Aktordaten der Fördereinrichtung bzw. die Systemparameterdaten der Fördereinrichtung lastabhängig erfasst werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass vorgebbare Prozessparameterdaten, vorzugsweise aus einem Lagerverwaltungssystem, einem Materialflussrechner und/oder einer zentralen Steuereinrichtung, zur Bestimmung der Fördereinrichtungszustände an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass vorgebbare Umgebungsparameterdaten in Bezug auf die Umgebung der Fördereinrichtung erfasst werden, wobei die Umgebungsparameterdaten zur Bestimmung und/oder Auswertung der Fördereinrichtungszustände an die zentrale Auswertungseinheit übermittelt werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übermittlung von Systemparameterdaten, von Prozessparameterdaten und/oder von Umgebungsparameterdaten an die zentrale Auswertungseinheit ein paralleles, vorzugsweise drahtloses, Kommunikationsnetzwerk verwendet wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Auswertungseinheit basierend auf den empfangenen Parameterdaten die Fördereinrichtungszustände mittels einer Analysefunktion - insbesondere unter Berücksichtigung physikalischer Zusammenhänge in den Parameterdaten - ermittelt, auswertet und/oder bewertet, wobei abhängig von einem von der Analysefunktion berechneten Analyseergebnis eine vorgebbare Instandhaltungsmaßnahme eingeleitet wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Auswertungseinheit in Form einer oder mehrerer Softwarekomponenten implementiert ist, wobei die Softwarekomponenten die zentrale Auswertungseinheit mittels einem zentralen Rechner und/oder mittels einer Cloud-Platform bereitstellen.
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