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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen von zumindest einem Transportauftrag mittels eines Transportsystems. Das Transportsystem weist eine Backendvorrichtung auf, durch welche Transporteinheiten des Transportsystems für die Durchführung des zumindest einen Transportauftrags eingeteilt werden. Die Erfindung umfasst auch das besagte Transportsystems sowie dessen Komponenten, das heißt die Transporteinheiten für das Transportsystem.
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Ein Transportsystem kann Transporteinheiten umfassen, die entweder als Antriebseinheiten zum Befördern zumindest einer anderen Transporteinheit ausgelegt sein können oder als „passive“ Transporteinheit, beispielsweise als Anhänger oder Container oder als Personenkabine. Eine aktive Antriebseinheit kann dagegen beispielsweise ein Zugfahrzeug oder ein Schiff oder ein Fluggerät sein, also eigenbeweglich sein. Ein Transportsystem der beschriebenen Art kann für den Transport von Menschen (beispielsweise öffentlicher Nahverkehr oder Zugverkehr oder Flugverkehr) und/oder für den Transport von Gütern oder Materialien (beispielsweise Güterverkehr auf Straßen, Wasserstraßen oder in der Luft) vorgesehen sein.
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Bei einem heutigen Transportsystem ist es üblich, dass nach Empfang eines Transportauftrags die geeigneten Transporteinheiten ausgewählt und dem Transportauftrag zugeteilt werden. Dann ist es aber in der Regel nötig, dass Bedienpersonal die zugeteilten Transporteinheiten beispielsweise durch Rangierarbeiten miteinander koppelt, um beispielsweise ein Gespann (Zugmaschine und zumindest ein Anhänger) oder ein beladenes Schiff (Schiff mit verladenden Containern) zu erhalten, damit dann die eigentliche Transportaufgabe durchgeführt werden kann.
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Hierbei kann es allerdings zu Fehlern kommen, indem beispielsweise bei den Rangierarbeiten ein falscher Anhänger an eine Zugmaschine gehängt wird. Ist dieser Anhänger bereits für einen anderen Transportauftrag zugeteilt, so sind durch diesen Fehler gleich zwei Transportaufträge betroffen. Noch größere Schwierigkeiten können sich ergeben, wenn Antriebseinheiten autonom fahren, das heißt nicht einmal eine Bedienperson in der Antriebseinheit anwesend ist, beispielsweise ein Fahrer, um im Falle eines Fehlers auf das Improvisationsvermögen einer solchen Bedienperson vertrauen zu können.
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Aus der
DE 10 2005 008 555 A1 ist bekannt, für Schienenfahrzeuge die Position einzelner Waggons mittels einer Anlage zur Positionsbestimmung ermitteln zu können. So ist jederzeit bekannt, wo sich jeder einzelne Waggon befindet. Hierdurch ließe sich beispielsweise ein Waggon orten, der versehentlich an eine falsche Lok angekoppelt wurde und somit im falschen Transportauftrag unterwegs ist.
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Aus der
DE 60 2004 012 112 T2 ist ein Verfahren bekannt, um einen liegengebliebenen Güterzug bergen zu können. Durch eine zentrale Steuerstelle werden hierzu liegengebliebene Züge ferngesteuert. Eine Koordination einzelner Transporteinheiten, beispielsweise also einer Lok und ihrer Waggons, ist hierbei nicht vorgesehen.
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Aus der
DE 10 2016 216 206 A1 ist eine Fertigungsanlage bekannt, die auf Roboterfahrzeugen beruht, die in der Lage sind, mittels Kameras diejenigen Teile zu erkennen, die sie befördern sollen. Die Roboter werden durch eine zentrale Auswerteeinheit überwacht. Bei Ausfall der zentralen Auswerteeinheit würden die Roboter also nicht mehr in der Lage sein, den Betrieb der Fertigungsanlage weiterzuführen.
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In der
US 2016/0274591 A1 ist ein Verfahren zum Koppeln von Fahrzeugen, wie beispielsweise Robotern, beschrieben, die jeweils autonom fahren können, aber in einem gekoppelten Zustand eine Fahrzeugkombination bilden, die nur von einem der Fahrzeuge gesteuert werden muss. Die Fahrzeuge erhalten Koppelbefehle aus einem zentralen Server und schließen sich dann selbstständig zusammen.
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Aus der
US 2010/0044998 A1 ist ein System aus Personenbussen bekannt, in welchem zwei Personenbusse zu einem langen Bus kombiniert werden können, sodass es nur eines Fahrers oder Fahrsystems bedarf, um die Kombination aus den zwei Bussen fahren zu können. Geeignete mechanische Kupplungen sind ebenfalls beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines Transportsystems zumindest einen Transportauftrag durchzuführen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
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Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Durchführen zumindest eines Transportauftrags bereitgestellt. Der zumindest eine Transportauftrag wird mittels eines Transportsystems durchgeführt, wobei durch eine Backendvorrichtung des Transportsystems der zumindest eine Transportauftrag empfangen wird und dann dem jeweiligen Transportauftrag Transporteinheiten des Transportsystems zugeteilt wird. Eine Backendvorrichtung kann mittels eines zentralen Computers oder eines Verbunds aus Computern realisiert werden. Es kann sich bei der Backendvorrichtung beispielsweise um einen Internetserver handeln. Als Transporteinheiten können in der beschriebenen Weise beispielsweise Antriebseinheiten (jeweils also zum Beispiel eine Straßen-Zugmaschine oder eine Lok oder ein Fluggerät) sowie „passive“ Transporteinheiten (also jeweils beispielsweise ein Anhänger oder ein Container oder eine Kabine für Personen) vorgesehen sein. Je nach Transportauftrag gilt es also, zumindest eine Antriebseinheit und zumindest eine weitere Transporteinheit, die für die Aufbewahrung des zu transportierenden Guts oder der zu transportierenden Personen geeignet ist, zu ermitteln und dem Transportauftrag zuzuteilen. Diese Zusammenstellung ergibt die beschriebene Zuteilung der Transporteinheiten zu jeweils einem Transportauftrag. Es kann auch vorkommen, dass eine einzelne Transporteinheit für die Durchführung eine Transportauftrags reicht, weil diese Transporteinheit z.B. als Antriebseinheit mit ausreichender Transportkapazität ausgestaltet ist, z.B. als Lieferwagen.
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In den Transporteinheiten ist jeweils eine Steuereinrichtung bereitgestellt, welche mit der Backendvorrichtung über eine jeweilige Kommunikationsverbindung gekoppelt ist. Mit anderen Worten ist also eine Datenübertragung zwischen der Backendvorrichtung einerseits und der jeweiligen Steuereinrichtung jeder Transporteinheit andererseits über eine jeweilige Kommunikationsverbindung möglich. Zudem werden durch die Backendvorrichtung für jeden Transportauftrag Auftragsdaten erzeugt, durch welche zumindest die an dem Transportauftrag beteiligten Transporteinheiten sowie ein Transportziel und (optional) eine Transportzeit beschrieben sind. Jeder Transportauftrag wird also durch die Auftragsdaten definiert oder beschrieben. Es ist dann anhand der Auftragsdaten angegeben, welche Transporteinheiten zugeteilt sind sowie zu welchem Transportziel sich die Transporteinheiten begeben sollen und welcher Zeitraum (Transportzeit) für den Transport vorgesehen ist. Durch die Backendvorrichtung wird dann jeweils zumindest ein Teil der Auftragsdaten über die jeweilige Kommunikationsverbindung an die jeweilige Steuereinrichtung der an dem Transportauftrag beteiligten Transporteinheiten übermittelt. In jeder Transporteinheit ist also somit deren Steuereinrichtung über den Transportauftrag informiert, indem jeweils zumindest ein Teil der Auftragsdaten in dieser Steuereinrichtung bereitgestellt ist. Somit weiß also jede Transporteinheit über ihren aktuellen oder nächsten Transportauftrag Bescheid.
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In den Transporteinheiten koordiniert dann entsprechend deren jeweilige Steuereinrichtung den Betrieb der Transporteinrichtung mit einem Betrieb zumindest einer weiteren Transporteinheit, die demselben Transportauftrag zugeordnet ist. Diese Koordination erfolgt gemäß den empfangenen Auftragsdaten. Mit anderen Worten koordinieren sich also die am selben Transportauftrag beteiligten Transporteinheiten untereinander selbst. Ihre jeweilige Steuereinrichtung ist hierzu über den auszuführenden Transportauftrag durch die Auftragsdaten informiert.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass es lediglich notwendig ist, der Backendvorrichtung einen Transportauftrag zu übergeben, also entsprechende Bestelldaten oder Beschreibungsdaten zu dem Transportauftrag bereitzustellen. Dann werden durch die Backendvorrichtung selbsttätig oder automatisiert geeignete Auftragsdaten erzeugt und über diese Auftragsdaten dann die für den Transportauftrag bestimmten Transporteinheiten informiert oder programmiert. Die Transporteinheiten koordinieren dann ihren Betrieb untereinander selbsttätig mittels ihrer Steuereinrichtung, ohne dass beispielsweise Bedienpersonal notwendig wäre. So kann durch diese automatisierte Überwachung verhindert werden, dass Transportporteinheiten, die nicht zum selben aktuellen Transportauftrag gehören, versehentlich miteinander gekoppelt werden. Mit anderen Worten kann die Zusammenstellung der Transporteinheiten zum Ausführen eines Transportauftrags automatisiert erfolgen oder zumindest automatisiert überwacht werden. Damit ist eine fehlerhafte Zusammenstellung von Transporteinheiten verhindert.
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In einer Ausführungsform steuert die jeweilige Steuereinrichtung ihre Transporteinheit selbst bei Unterbrechung der besagten Kommunikationsverbindung, über welche die Steuereinrichtung mit der Backendvorrichtung gekoppelt sein soll, weiter, nämlich auf der Grundlage der empfangenen Auftragsdaten. Mit anderen Worten ist es nach einmaliger Programmierung oder Übertragung der Auftragsdaten an die Transporteinheiten eines Transportauftrags nicht mehr unbedingt notwendig, dass eine zentrale Steuerung durch die Backendvorrichtung stattfindet. Vielmehr können die Transporteinheiten ihren Betrieb selbstständig miteinander koordinieren, um den Transportauftrag durchzuführen. Die Steuerung ist also von dem Bestehen der Kommunikationsverbindung unabhängig.
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In einer Ausführungsform werden durch die Backendvorrichtung Priorisierungsdaten aus einer systemexternen Datenquelle empfangen. Mit anderen Worten wird die Backendvorrichtung durch die systemexterne Datenquelle mittels der Priorisierungsdaten informiert. Die Priorisierungsdaten beschreiben eine Bewegungsroute zumindest eines vorzulassenden Fahrzeugs, also eines Straßenfahrzeugs oder eines Flugzeugs oder eines Schienenfahrzeugs. Mit anderen Worten sollen die Transporteinheiten des Transportsystems die Bewegungsroute des zumindest einen vorzulassenden Fahrzeugs freihalten oder nicht blockieren oder freigeben. Die Backendvorrichtung signalisiert entsprechend zumindest einer Steuereinrichtung des Transportsystems, die Fahrroute durch Steuern der jeweiligen Transporteinheit, in welche die Steuereinrichtung eingebaut ist, freizumachen und/oder zu meiden. Hierdurch kann das Transportsystem also beim Ausführen des zumindest einen Transportauftrags auch berücksichtigen, dass zumindest ein vorzulassendes Fahrzeug freie Fahrt erhält. Hierdurch können also eine Vielzahl von Transportaufträgen und/oder ein umfangreicher Transportauftrag in einem Verkehrsnetz ausgeführt werden, ohne dass es hierdurch zu einer Behinderung zumindest eines vorzulassenden Fahrzeugs kommt.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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In einer Ausführungsform ist in der beschriebenen Weise vorgesehen, dass eine oder einige der Transporteinheiten jeweils als Antriebseinheit zum Befördern zumindest einer anderen der Transporteinheiten ausgelegt ist. Eine solche Antriebseinheit kann in der beschriebenen Weise eine Schleppmaschine oder Zugmaschine, also ein Lastkraftwagen, oder ein Schiff oder ein Fluggerät sein. Transportiert oder befördert werden können damit „passive“ Transporteinheiten, wie beispielsweise jeweils zumindest ein Anhänger oder ein Container oder eine Kabine als jeweilige Transporteinheit. In Bezug auf die Antriebseinheiten sieht eine Ausführungsform vor, dass die jeweilige Steuereinrichtung der jeweiligen Antriebseinheit unabhängig von einer Fahrzeugsteuerelektronik betrieben wird, die in der Antriebseinheit dazu eingerichtet ist, die Antriebseinheit autonom zu fahren oder zu führen. Die Antriebseinheit weist also eine autonome Fahrfunktion auf, die durch die Fahrzeugsteuerelektronik realisiert oder bereitgestellt ist. Die Steuereinrichtung des Transportsystems muss aber nicht die Fahrzeugelektronik selbst bereitstellen, sondern sie ist von dieser unabhängig vorgesehen. Die Steuereinrichtung gibt allerdings an die Fahrzeugsteuerelektronik ein Fahrziel vor, das dem besagten Transportziel aus den Auftragsdaten entspricht. Mit anderen Worten kann also die Steuereinrichtung dahingehend ein Navigationssystem ersetzen oder darstellen, dass es der Fahrzeugsteuerelektronik ein Fahrziel vorgibt, also vorgibt, wohin die Antriebseinheit fahren soll. Die Steuereinrichtung kann somit nachträglich in eine fertige autonome Antriebseinheit eingesetzt werden und mit der Fahrzeugsteuerelektronik über eine Schnittstelle verbunden werden, über welche die Fahrzeugsteuerelektronik Fahranweisungen oder Navigationsziele entgegennimmt. Wie bereits ausgeführt, können als Antriebseinheit solche für Straße, Schiene, Wasser und/oder Luft vorgesehen sein. Das vorgegebene Fahrziel entspricht natürlich dem Transportziel aus den Auftragsdaten.
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In einer Ausführungsform ist an jeder der Transporteinheiten eine mechanische Kupplungseinrichtung zum Verbinden oder Koppeln zweier Transporteinheiten vorgesehen, um aus diesen Transporteinheiten ein Gespann oder einen Verbund zu bilden. Ein Verbund sieht eine Kombination aus zumindest einer Antriebseinheit und zumindest einer weiteren, von der zumindest einen Antriebseinheit transportierten oder beförderten Transporteinheit vor. Beispielsweise kann also der Verbund aus einer Zugmaschine für den Straßentransport und zumindest einem Anhänger oder aus einem Fluggerät und zumindest einer weiteren von diesem Fluggerät transportierten Transporteinheit oder aus einem Schiff und zumindest einer von dem Schiff transportiert oder gezogenen Transporteinheit gebildet sein. Die Transporteinheiten des Verbunds, also die zumindest eine Antriebseinheit und die zumindest eine weitere Transporteinheit, sind dabei zum Bilden des Verbunds über eine jeweilige Kopplungseinrichtung miteinander verbunden. Eine Transporteinheit kann eine oder mehrere solcher Kopplungseinrichtungen aufweisen, jeweils eine, um mit einer anderen Transporteinheit gekoppelt oder verbunden zu werden. Hierbei gibt es bei jeder Kopplungseinrichtung einen Schließmechanismus, der durch die Steuereinrichtung der jeweiligen Transporteinheit gesteuert wird. Der beschriebene Verbund ist im Folgenden auch als Verbundanordnung bezeichnet.
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Für den Fall, dass eine Steuereinrichtung eine der Transporteinheiten erkennt, das an der Kopplungseinrichtung ihrer Transporteinheit ein Ankoppelversuch einer anderen Transporteinheit stattfindet, blockiert die Steuereinrichtung den Ankoppelversuch durch Steuern des Schließmechanismus der Kopplungseinrichtung, falls gemäß ihren Auftragsdaten die andere Transporteinheit nicht zu demselben Transportauftrag gehört, wie die Transporteinheit der Steuereinrichtung selbst. Mit anderen Worten wird der Ankoppelversuch blockiert, falls gemäß den Auftragsdaten der Steuereinrichtung die andere Transporteinheit von dem Transportauftrag ausgeschlossen ist oder nicht zum Transportauftrag gehört. Dies verhindert, dass eine Verbundanordnung aus Transporteinheiten gebildet wird, die nicht zum selben Transportauftrag gehören. Die Auftragsdaten zweier Steuereinheiten können über eine Funkverbindung ausgetauscht oder verglichen werden. Es kann hierdurch auch ein Diebstahl einer Transporteinheit verhindert werden, da eine Transporteinheit nur dann von einer anderen Transporteinheit abgeschleppt oder abtransportiert werden kann, wenn diese passende Auftragsdaten aufweist. Andernfalls lässt sich der Schließmechanismus nicht schließen und in der Kopplungseinrichtung kommt somit keine Verbindung zustande.
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In einer Ausführungsform fährt oder steuert in zumindest einer der Transporteinheiten deren Steuereinrichtung in Abhängigkeit von den Auftragsdaten ihre Transporteinheit zu einer anderen der Transporteinheiten und löst mittels der Kopplungseinrichtung ihrer Transporteinheit einen Ankoppelversuch bei der Kopplungseinrichtung der anderen Transporteinheit aus. Beispielsweise können die beiden Kopplungseinrichtungen zusammengeführt oder ineinandergesteckt werden. Wurde also bisher beschrieben, dass eine Transporteinheit einen Ankoppelversuch blockieren kann, wenn die Auftragsdaten der zu koppelnden Transporteinheiten zu verschiedenen Transportaufträgen gehören, so kann mit dieser Ausführungsform nun erreicht werden, dass eine Transporteinheit sich aktiv zu einer anderen Transporteinheit bewegt und an dieser einen Ankoppelversuch unternimmt oder durchführt. Mit anderen Worten ergibt sich also eine automatisierte relative Positionierung einer Transporteinheit bezüglich einer anderen Transporteinheit. So kann beispielsweise eine Antriebseinheit sich selbstständig zu einer anderen Transporteinheit begeben und mit dieser einen Ankoppelversuch durchführen. Um hierbei gezielt die Kopplungseinrichtung einer Transporteinheit mit einer Kopplungseinrichtung einer anderen Transporteinheit zu verbinden, kann vorgesehen sein, dass die Kopplungseinrichtungen ein Markierungssystem aus zumindest einer Markierung sowie eine das Markierungssystem sensierende Sensoreinrichtung aufweisen. So kann also ein Sensor der Sensoreinrichtung einer Kopplungseinrichtung eine Markierung des Markierungssystems einer anderen Kopplungseinrichtung sensieren oder erfassen und es können somit die Kopplungseinrichtungen relativ zueinander ausgerichtet oder justiert werden, um den Ankoppelversuch durchzuführen. Passen dabei die Auftragsdaten der beiden zu koppelnden Transporteinheiten zusammen, so ist der Ankoppelversuch erfolgreich, d.h. der Schließmechanismus wird durch eine Steuereinrichtung geschlossen. Andernfalls kann eine der Transporteinheiten den Ankoppelversuch blockieren, falls in der beschriebenen Weise die Auftragsdaten auf unterschiedliche Transportaufträge hinweisen.
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Ist dann zum Durchführen eines Transportauftrags zumindest eine Verbundanordnung gebildet, so kann mit dieser der Transportauftrag durchgeführt werden.
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Somit ist es insgesamt möglich, dass durch Aussenden der Auftragsdaten durch die Backendvorrichtung anschließend die Transporteinheiten selbstständig zumindest eine Verbundanordnung bilden, welche den Transportauftrag ausführt, wobei insbesondere auch eine autonome Ausführung trotz Unterbrechung der jeweiligen Kommunikationsverbindung vorgesehen sein kann.
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In einer Ausführungsform, bei welcher die Steuereinrichtungen zweier Transporteinheiten die von ihnen gesteuerten Transporteinheiten zu einer Verbundanordnung zusammenkoppeln oder verbinden, wechselt in der Verbundanordnung die Steuereinrichtung einer Transporteinheit in einen Slave-Modus, in welchem sie Steuerbefehle der anderen Steuereinrichtung empfängt und ausführt. Mit anderen Worten wird in der Verbundanordnung unter den Steuereinrichtungen eine Hierarchie ausgebildet, indem eine Steuereinrichtung in den Slave-Modus wechselt und hierdurch der anderen Steuereinrichtung die Kontrolle nicht nur deren eigene Transporteinheit, sondern auch die Kontrolle über die andere Transporteinheit ermöglicht oder gestattet oder überlässt. Entsprechend wird die andere Steuereinrichtung also in einem Master-Modus betrieben, in welchem sie zusätzlich zu ihrer eigenen Transporteinheit auch jede angekoppelte Transporteinheit steuert. So kann beispielsweise also die Steuereinrichtung einer Antriebseinheit nicht nur die Antriebseinheit selbst, sondern auch zumindest eine angehängte oder transportierte weitere Transporteinheit steuern. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass beim Führen oder Steuern der Verbundanordnung eine der Steuereinrichtungen, nämlich die im Master-Modus betriebene Steuereinrichtung, die Kontrolle über die gesamte Verbundanordnung ausüben kann. Dies ermöglicht einen koordinierten Betrieb der Transporteinheiten innerhalb der Verbundanordnung. Beispielsweise kann also die Steuereinrichtung im Master-Modus auch eine Sensorik und/oder Aktuatorik nutzen, die sich in einer anderen Transporteinheit befindet oder dort betrieben wird.
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Bisher wurde die Hierarchiebildung nur für zwei Transporteinheiten beschrieben, sodass sich in der Verbundanordnung eine Steuereinrichtung im Master-Modus und eine weitere Steuereinrichtung im Slave-Modus befindet. Natürlich kann auch noch eine weitere Transporteinheit an eine der bereits in der Verbundanordnung befindlichen Transporteinheiten angekoppelt werden. Hierbei wird dann die jeweilige Steuereinrichtung der bereit in der Verbundanordnung befindlichen Transporteinheit, an welche die weitere Transporteinheit angekoppelt oder verbunden wird, in Bezug auf diese weitere Transporteinheit ihrerseits in dem Master-Modus betrieben. Mit anderen Worten kann also eine Transporteinheit, die zwischen zwei anderen Transporteinheiten gekoppelt ist, in der Hierarchieebene nach oben im Slave-Modus betrieben werden und in der Hierarchieebene nach unten hin im Master-Modus betrieben werden. So kann innerhalb der Verbundanordnung eine Hierarchie aufgebaut werden, bei welcher ganz oben in einer Hierarchieebene H1 eine Steuereinrichtung die gesamte Verbundanordnung steuert und ihre Steuerbefehle in der Hierarchie nach unten hin an zumindest eine Transporteinheit ausgibt, welche wiederrum bei Bedarf diese Steuerbefehle an zumindest eine weitere in der Hierarchie nachgeschaltete Transporteinheit weitergibt. Zudem kann jede Transporteinheit ihrerseits an jede weitere, in der Hierarchie nachgeschaltete Transporteinheit ihrerseits eigene Steuerbefehle ausgeben. Jede zwischengeschaltet Transporteinheit stellt in der Hierarchie nach oben hin also einen Save S der Hierarchieebene n (Slave-Moduls Sn) und in der Hierarchie nach unten hin einen Master M in der Hierarchieebene n+1 (Master-Modus M+1) dar. Hierdurch werden die Transporteinheiten innerhalb einer Verbundanordnung untereinander hierarchisch organisiert oder koordiniert.
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In einer Ausführungsform wird für den Fall, dass eine Steuereinrichtung, die im Master-Modus betrieben wird, und hierbei dann funktionsuntüchtig wird, weil beispielsweise eine Energieversorgung für die Steuereinrichtung ausfällt, dann in der Verbundanordnung eine andere Steuereinrichtung die gemäß dem Master-Modus vorgesehenen Steueraufgaben übernehmen. Mit anderen Worten wird bei Wegfall oder Ausfall einer Steuereinrichtung, die Steueraufgaben im Master-Modus durchführen muss, eine andere Steuereinrichtung innerhalb der Verbundanordnung als Ersatz gewählt. Beispielsweise kann eine in der Hierarchie nächstkommende Steuereinrichtung gewählt werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch bei Ausfall einer Steuereinrichtung die Verbundanordnung weiter gesteuert oder geführt werden kann.
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Bisher wurde beschrieben, wie mittels der Erfindung für die einzelnen Transporteinheiten ein autonomer Betrieb ohne Unterstützung der Backendvorrichtung ermöglicht werden kann, um einen Transportauftrag auf Grundlage der Auftragsdaten durchzuführen. Natürlich kann aber die Backendvorrichtung auch weiterhin als Unterstützung für die Transporteinheiten genutzt werden, wenn die Kommunikationsverbindungen stehen oder verfügbar sind.
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In einer Ausführungsform signalisiert die jeweilige Steuereinrichtung der Transporteinheiten zu vorbestimmten Zeitpunkten jeweilige Geopositionsdaten einer aktuellen Geoposition der Transporteinheit über die jeweilige Kommunikationsverbindung an die Backendvorrichtung. Mit anderen Worten ist also in der Backendvorrichtung eine absolute Positionierung der Steuereinrichtung damit der durch diese gesteuerten Transporteinheiten signalisiert. Die Backendvorrichtung passt dann in Abhängigkeit von den empfangenen Geopositionsdaten und/oder in Abhängigkeit von Verkehrsdaten und/oder Wetterdaten und/oder Einsatzdaten zumindest einer vorbestimmten Einsatzeinheit die Auftragsdaten an. Eine Einsatzeinheit kann beispielsweise ein Baufahrzeug oder ein Einsatzfahrzeug der Feuerwehr und/oder der Polizei sein. Mit anderen Worten kann also durch die Backendvorrichtung zumindest ein auftragsexterner Einfluss dahingehend berücksichtigt werden, dass die Auftragsdaten für den zumindest einen Transportauftrag derart angepasst werden, dass Verkehrsdaten und/oder Wetterdaten und/oder Einsatzdaten berücksichtigt sind. Diese angepassten Auftragsdaten werden dann von der Backendvorrichtung an die Steuereinrichtungen der Transporteinheiten ausgesendet. Hierdurch können dann also die Transporteinheiten beim Durchführen ihres jeweiligen Transportauftrags die Verkehrsdaten und/oder Wetterdaten und/oder Einsatzdaten berücksichtigen oder ihren Betrieb darauf anpassen. Hierdurch können Verzögerungen beim Ausführen des zumindest einen Transportauftrags vermieden werden. Beispielsweise kann ein Verkehrsstau umfahren werden und/oder ein Schlechtwettergebiet umfahren werden und/oder ein Einsatzgebiet für die zumindest eine Einsatzeinheit gemieden werden.
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In einer Ausführungsform wird durch die Backendvorrichtung ein Prädiktionsmodell betrieben. Mittels des Prädiktionsmodells ermittelt die Backendvorrichtung, welche Transporteinheit für zumindest einen zukünftigen Transportauftrag bereitgehalten werden soll. Das Prädiktionsmodell prädiziert entsprechend auf der Grundlage von Daten über historische Transportaufträge zumindest einen zukünftigen Transportauftrag. Das Prädiktionsmodell kann beispielsweise einen Transportbedarf prädizieren, was in Form einer konkreten Vorhersage zumindest eines Transportauftrags und/oder durch Angeben einer Wahrscheinlichkeit für zumindest einen zukünftigen Transportauftrag erfolgen kann. In Abhängigkeit von der Prädiktion des Prädiktionsmodells kann dann beispielsweise eine Positionierung der Transporteinheiten im Voraus, also bevor der zumindest eine zukünftige Transportauftrag tatsächlich eintrifft, erfolgen. Hierdurch können Anfahrtswege beim Erhalt des dann eintreffenden Transportauftrags minimiert werden oder zumindest im statistischen Mittel oder im statistischen Erwartungswert minimiert werden. Das Prädiktionsmodell kann also beispielsweise angeben, zu welchen Wochentagen und/oder in welcher Jahreszeit und/oder zu welchen Uhrzeiten welcher Transportbedarf anfällt, das heißt mit welchem zukünftigen Transportauftrag zu rechnen ist. Das Prädiktionsmodell kann hierbei beispielsweise ein statistisches Modell sein. Es kann beispielsweise auf der Grundlage von zumindest einer statistischen Verteilungsfunktion gebildet sein, beispielsweise einer Gaußfunktion.
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Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, ist durch die Erfindung auch das entsprechende, passende Transportsystem vorgesehen. Das erfindungsgemäße Transportsystem weist die besagte Backendvorrichtung und mehrere Steuereinrichtungen auf. Die Backendvorrichtung kann in der beschriebenen Weise auf der Grundlage zumindest eines Computers oder eines Computerverbunds realisiert sein. Es kann sich beispielsweise um eine Servervorrichtung des Internets handeln.
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Eine Steuereinrichtung kann beispielsweise auf der Grundlage eines Steuergeräts realisiert sein, das in der jeweiligen Transporteinheit installiert sein kann. Für die Bildung der beschriebenen Kommunikationsverbindung kann die Steuereinrichtung eine Kommunikationseinheit aufweisen, die beispielsweise auf der Grundlage eines Mobilfunkmoduls und/oder eines WLAN-Funkmoduls (WLAN - Wireless local area network) realisiert sein kann. Des Weiteren kann eine Datenschnittstelle oder allgemein Schnittstelle vorgesehen sein, um die Steuereinrichtung mit einer Steuerelektronik der Transporteinheit zu koppeln oder zu verbinden. Die Steuerelektronik kann beispielsweise in der beschriebenen Weise eine Fahrzeugsteuerelektronik einer Antriebseinheit sein. Im Zusammenhang mit einer „passiven“ Transporteinheit (Anhänger oder Container oder Personenkabine) kann die Steuerelektronik beispielsweise eine Schnittstelle zum Steuern zumindest einer Aktuatoreinheit der Transporteinheit und/oder zum Auslesen zumindest eines Sensors der Transporteinheit sein. Die Backendvorrichtung und die Steuereinrichtungen sind dabei dazu eingerichtet, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Somit kann also auf Grundlage der Backendvorrichtung und der Steuereinrichtungen zumindest ein Transportauftrag mittels der Transporteinheiten, in welche die Steuereinrichtungen eingebaut sind, durchgeführt werden.
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Zu der Erfindung gehört schließlich auch eine fertig ausgerüstete Transporteinheit. Diese Transporteinheit kann also als Bestandteil des erfindungsgemäßen Transportsystems genutzt werden. Die Transporteinheit weist eine Steuereinrichtung der beschriebenen Art auf. Des Weiteren ist die Transporteinheit mit der beschriebenen Kopplungseinrichtung ausgestattet, wobei die Kopplungseinrichtung einen steuerbaren Schließmechanismus aufweist und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, über eine Kommunikationsverbindung aus der Backendvorrichtung des Transportsystems die beschriebenen Auftragsdaten zu einem Transportauftrag zu empfangen und gemäß den Auftragsdaten die Transporteinheit zu steuern. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, mittels der Kopplungseinrichtung die Transporteinheit mit zumindest einer anderen Transporteinheit zu verbinden, falls diese andere Transporteinheit, das heißt insbesondere deren Steuereinrichtung, Auftragsdaten zum selben Transportauftrag nachweist. Hierzu können die beiden Steuereinrichtungen untereinander Auftragsdaten austauschen oder miteinander kommunizieren, beispielsweise auf der Grundlage einer Datenverbindung, die mittels Bluetooth oder NFC (near field communication) und/oder WLAN und/oder Mobilfunk realisiert sein kann.
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Die Transporteinheiten können auch in der Weise weitergebildet sein, wie es im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits beschrieben wurde. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Transporteinheit hier nicht noch einmal beschrieben.
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Zu der Erfindung gehören auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Nachfolgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Transporteinheit;
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Transportsystems, wie es auf Grundlage der Transporteinheit von 1 gebildet sein kann; und
- 3 ein Hierarchiediagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine Transporteinheit 10, in welche eine Steuereinrichtung 11 bereitgestellt sein kann. Diese Steuereinrichtung 11 kann auf einem (bevorzugt standardisierten) Kopplungs- und Kommunikationsmodul zur relativen Positionierung der Transporteinheit 10 zu zumindest einer weiteren Transporteinheit 10 sowie zur absoluten Positionierung (Geoposition) der Transporteinheit 10 in einem Transportsystem 12 ausgestaltet sein. Weiterhin kann eine IT-gestützte (IT - Informationstechnik) Steuerung (inkl. Authentifizierung, Autorisierung, Lizensierung, Verwaltung und/oder Auftragsbearbeitung) und/oder Abrechnung enthalten sein. Für eine Over-the-air-Aktualisierung (funkbasierte Übertragung) von Auftragsdaten 13 über eine Kommunikationsverbindung 14 kann entsprechende Kommunikationslogik inklusive eines Software-Managements in einem Backend oder einer Backendvorrichtung 15 vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung 11 kann eine Schnittstelle 16 aufweisen, mittels welcher die Steuereinrichtung 11 mit einer Steuerelektronik 17 der Transporteinheit 10 gekoppelt werden kann. Für den Fall, dass die Transporteinheit 10 als eine autonom fahrfähige Antriebseinheit (Zugmaschine, Schiff, Fluggeräte) ausgestaltet ist, kann es sich bei der Steuerelektronik z.B. um die Fahrzeugsteuerelektronik für die autonome Fahrfunktion handeln. Die Steuereinrichtung 11 kann dann die Transporteinheit 10 über die Steuerelektronik 17 so steuern, wie es die empfangenen Auftragsdaten 13 vorgeben, also z.B. ein bestimmtes Transportziel ansteuern und/oder eine Kopplung mit einer anderen Transporteinheit verifizieren.
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Die Steuereinrichtung 11 kann in nicht-modularen Einzel-Transporteinheiten, wie z.B. Transporter) und modularen Transporteinheiten (die mit anderen Transporteinheiten koppelbar sind, z.B. Anhänger, Zugmaschinen) gleichermaßen zur Verfügung bereitgestellt werden.
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Für modulare Transporteinheiten 10 als Systemteilnehmer (also z.B. bauliche und operative Trennbarkeit von Antriebseinheit und weiterer Transporteinheit, z.B. ein Auflieger und Zugmaschine) kann ein mechanisches Verbindungselement als Kopplungseinrichtung 18 in der jeweiligen Transporteinheit 10 verortet sein. Ein Schließmechanismus 19 zum Koppeln oder Verschließen der Kopplungseinrichtung 18 mit einer korrespondierenden Kopplungseinrichtung einer anderen Transporteinheit kann die Steuereinrichtung 11 gesteuert werden, um z.B. vorher zu verifizieren, dass die andere Transporteinheit ebenfalls gemäß Auftragsdaten desselben Transportauftrags gesteuert wird.
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Die Steuereinrichtung 11 kann aufweisen: ein Hauptsteuergerät (optional inklusive wieder aufladbarer Backup-Batterie) sowie eine Funk-Kommunikations-Einheit 20 für die Kommunikationsverbindung 14 und optional eine optische Kommunikationseinheit 21 und ein optisches DetektionsSystem oder Marker-System 22 (für Nacht und Tag) zur relativen Positionierung gegenüber einer anderen Transporteinheit und ein Geo-Positionierungssystem 23 für Geopositionsdaten 24 zur absoluten Positionierung, die Schnittstelle 16 als Bus-Interface z.B. mit einem offenem Standard auf IP-Kommunikations-Basis (IP - Internet Protocol) und ein IP-gestütztes Breitband-Daten-Kom m unikations-Modul.
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Für die Steuereinrichtung 11 kann die besagte anwendungsfallspezifisch ausgelegte Backup-Batterie 25 vorgehalten werden, für die ein Ladekonzept (wired und/oder wireless) für das Nachladen aus der Transporteinheit 10 vorgesehen sein kann. Diese Backup-Batterie 25 kann für den Notfall (Ausfall der Hauptbatterie der Transporteinheit 10) zur Aufrechterhaltung der Kommunikationsverbindung 14 mit der Backendvorrichtung 15 vorgesehen sein.
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Integrierten Softwarekomponenten 26 einer Prozessoreinrichtung 27 des Hauptsteuergeräts können zumindest einige der folgenden Aufgaben erfüllen:
- - Steuerung eines Master-Slave-Modus (1 Master zu n Slaves); Kaskaden aus Slaves als Master für Slaves sind strukturell möglich, wie im Zusammenhang mit 3 erläutert ist);
- - Unveränderbares und eineindeutiges digitales Identifikationsmerkmal je Steuereinrichtung 11 (Autorisierung, Authentifizierung, Entriegeln des mechanischen Schließmechanismus 19);
- - Abrechnungssoftware-Komponente;
- - Positionierungs-System relativ Modul-zu-Modul;
- - Absolutes Positionierungssystem Modul-zu-Welt inklusive Lage im Raum in 4D (Latitude, Longitude, Höhe, time);
- - Secure-Handling für Authentifizierung und Autorisierung;
- - OTA-Update;
- - Fail-Safe (siehe 3: H1-Master defekt → H2-Master wird die H1-Master-Funktionalität aus dem Backend zugewiesen - im Fehlerfall (keine Kommunikation zur Backendvorrichtung 15) greift ein lokaler Selbstregulierungs-Algorithmus, der einen Master im Verbund einer Verbundanordnung bestimmt);
- - Funk- und/oder Opto-Interface mit unterbrechungsfreier Übergabe des Kommunikationskanals;
- - Bei nicht vermeidbarem Ausfall des Gesamtsystems;
- o wird der Steuereinrichtung 11 backendgestützt eine kollateralschadenminimierte Havarie-Zone zur sofortigen Ansteuerung zugewiesen;
- ◯ notwendige Evakuierungsmaßnahmen eingeleitet;
- ◯ Maßnahmen zur Schadensvermeidung und -begrenzung (Rettungskette: Information an Rettungs- und Hilfskräfte) eingeleitet;
- - HW-Auslegung (HW - Hardware) auf Hochverfügbarkeit und Redundanz für Teilausfälle;
- - SW-Überwachung (SW - Software) und Selbst-Plausibilisierung zur Fehler-Identifikation und Manipulationsschutz;
- - Prädiktive Wartung für alle relevanten Komponenten des Transportsystems.
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Die Schnittstelle 16 zur Anbindung an die Steuerelektronik 17 der Transporteinheit 10 kann zumindest eine der folgende Aufgaben erfüllen:
- - Echtzeitfähigkeit;
- - Standardisierter, vordefinierter Informationsaustausch zwischen der Transporteinheit 10 zur Steuereinrichtung 11 Modul;
- - Freidefinierbare Fehlercodes zur Übertragung an die Backendvorrichtung 15 (Hinterlegung der Fehlercodes in der Backendvorrichtung 15).
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2 zeigt einen Systemüberblick über das Transportsystem 12, mittels welchem Transportbedarfe (Menschen, Güter und/oder Material) durch Transporteinheiten 10 als frei definierbare Systemteilnehmer (zu Land, zu Wasser, in der Luft) gedeckt werden können, die jeweils mit einer Steuereinrichtung 11 von 1 ausgerüstet sein können.
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In Summe umfasst das Transportsystem 12 damit zwei bzw. drei Haupt-Elemente: den Steuereinrichtungen 11 (mit Kommunikations-Modul für die Kommunikationsverbindung 14), der Backendvorrichtung 15 und der jeweiligen Kopplungseinrichtung 18 für modulare Transporteinheiten 10.
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Die Steuereinrichtungen 11 kann als Kommunikations-Modul in allen Transporteinheiten 10 verbaut werden, bei modularen Transporteinheiten 10 inklusive der mechanischen Kopplungseinrichtung 18.
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Die Backendvorrichtung 15 kann z.B. über das Internet mit zumindest einer Auftragsquelle 28 gekoppelt sein. Hierzu kann die Backendvorrichtung 15 eine API (Application Programming Interface) bereitstellen, an welcher Daten zu zumindest einem Transportauftrag 30 aus der jeweiligen Auftragsquelle 28 empfangen werden können. Ein Beispiel für eine Auftragsquelle 28 ist ein Computersystem eines Benutzers oder eine Auftragsgebers.
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Die Backendvorrichtung 15 kann als Hochverfügbarkeits-Backend ausgestaltet sein und eine oder mehrere der folgenden Komponenten aufweisen, die folgende Hauptaufgaben übernehmen könnten:
- - Steuerung der eingehenden Auftrage (über Service-API)
- - Auftragsübertragung zu Transporteinheiten 10 (inkl. Übermittlung aller Auftragsteilnehmer (unique Module-IDs) des gemeinsamen Transportauftrags 30 und Verifikation des Gesamtauftrags in jeder Transporteinheit 10)
- - Aktive Steuerung der Verteilung von Systemteilnehmern in Echtzeit auf Basis von Prädiktionsmodellen im 4D-Raum
- - Intelligente Planung / Umplanung in Echtzeit bei unplanmäßigen Ereignissen
- - Überwachung der Systemteilnehmer in Echtzeit und Auftragsanpassungen auf Basis von Datenanalyse und -auswertung
- - Übermittlung der Auftragsstati an Partner über Service-API
- - Priorisierung von Transportmitteln auf Basis Auftrags-Anforderung und Service Level Agreements
- - Autorisierung und Authentifizierung von Aufträgen sowie Systemteilnehmern (via unique Modul-ID) in einem hochgesicherten Hochverfügbarkeits-Backend
- - Wartungsaufforderung an Partner über Service-API
- - Empfängerspezifisches Transport-Tracking-System über Service-API
- - Abrechnung erledigter Aufträge nach Vertragswerk (über Service-API)
- - Einsatzfähigkeit und Reichweite der Systemteilnehmer
- - Distribution der Transportmittel auf Basis Auftragsstatus (Erfahrungswerte + Prädiktions-Modelle) und Priorisierung (Lizensierung, SLA, Restriktionen)
- - Kontinuierliche Feldüberwachung auf Basis von Statusmeldungen aller Systemteilnehmer
- - Verfügbarkeits-Prädiktion auf Basis Predictive-Maintenance-Modellen, kontinuierlicher Feldüberwachung und dynamischer Service-Steuerung
- - Plausibilisierung von Positions- und Statusmeldungen sowie Auftragsdaten auf Basis von Historiendaten
- - Kommissionierung, Distribution, Versionierung, Nachverfolgung und Verwaltung von Software-Updates.
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Partner können als Auftragsquellen 28 mittels der Backend-zu-Backend-API 29 von außen an die Systemdienste der Transportsystem 12 angebunden werden. Diese kann eine standardisierte IT-Schnittstelle zur Verfügung stellen.
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Steuerung, Autorisierung, Authentifizierung von Transporteinheiten 10 und/oder Maßnahmenergreifung zur Instandhaltung dieser kann dem Betreiber der Logistiklösung obliegen. Bei Nicht-Erfüllung angeforderter Maßnahmen wird das entsprechende Modul deaktiviert werden.
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3 veranschaulicht, wie mehrere Transporteinheiten 10 in einer Verbundanordnung 32 koordiniert werden können. Durch Symbole ist auf den Transporteinheiten 10 ist veranschaulicht, dass es sich um unterschiedliche Einheiten handeln kann, z.B. jeweils um einen Quadcopter, einen Container, einen Anhänger, einen Personenbus, einen Lastwagen. Die Backendvorrichtung 15 kann mittels einer Prozessoreinrichtung 31 pro Transportauftrag 30 eine Anzahl n (n ≥ 1) an Transporteinheiten 10 als jeweiligen Master einer Hierarchiestufe H1 zuweisen (siehe auch 2) . Alle zunächst im Master-Betriebsmodus M der Hierarchiestufe H1 betriebenen Transporteinheiten 10 können unabhängig voneinander operieren und bekommen Auftragsdaten 13 (bevorzugt inkl. absoluter Positionierung bezüglich ihrer Hierarchiestufe H1) aus der Backendvorrichtung 15 über die Kommunikationsverbindung 14.
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Bei mechanischer Verbindung mehrerer Master der Hierarchiestufe H1 zu einer Verbundanordnung 32 können alle beteiligten Transporteinheiten 10 außer einer um eine Hierarchiestufe H2, H3 herabgestuft werden und gegenüber der übergeordneten Transporteinheit 10 in einem Slave-Modus S operieren. Die Steuerung der Verbundanordnung 32 kann der verbleibende H1-Master übernehmen. Die Logik für diesen Vorgang kann in der Backendvorrichtung in den Auftragsdaten 13 mit definiert sein.
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Die Kommunikation aller Slaves S auf Informationsebene bleibt erhalten, die Steuerung der relativen Positionierung sowie die Auftragsabwicklung für die jeweiligen Verbundanordnung 32 obliegt dem Master der Ebene H1.
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Für die mechanische Kopplung von zwei Transporteinheiten 10 kann die standardisierte Kopplungseinrichtung 18 vorgesehen sein, die eine mechanische Zentrierung, Ausrichtung und einen Schließmechanismus 19 zur Fixierung umfassen kann. Hierzu kann eine redundante Endlage-Erkennungen vorgesehen sein, welche eine sichere Verbindung (inkl. Fail-Safe) beinhalten kann.
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Die mechanische Kopplungseinrichtung 18 kann Erkennungsmerkmale zur optischen Detektion und Auswertung hinsichtlich relativer Position zweier Module zueinander (Tag und Nacht) in Form des Marker-Systems 22 aufweisen.
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Eine Detektions-Infrastruktur kann mittels der optischen Kommunikationseinheit 21 ermöglicht sein und kann mittels Vorgaben im Rahmen eines Standards positioniert werden. Die optische Kommunikationseinheit 21 kann z.B. mittels einer Kamera realisiert sein, die das Marker-System 22 einer anderen Kopplungseinrichtung detektieren kann.
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Der Kopplungs-Mechanismus kann gegen Missbrauch mechanisch und funktional geschützt werden (keine mechanische Kopplung ohne Autorisierung möglich, da die Steuereinrichtung 11 einen Ankoppelversuch durch Ansteuern des Schließmechanismus 19 blockieren kann).
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Es ist möglich mehrere Transporteinheiten 10 über ihre Kopplungseinrichtung 18 mechanisch miteinander zu koppeln. Die Steuerung zur relativen Positionierung wird über den Master-Slave-Verbund der Steuereinrichtungen 11 als Verbundanordnung 32 realisiert.
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Adapter auf andere und gleiche Kopplungssysteme können durch die Integration, Klassifizierung und Registrierung (inkl. unveränderbares und eineindeutiges digitales Identifikationsmerkmal) als Systemteilnehmer im Gesamtsystemverbund realisiert werden. Hierzu kann eine Zertifizierung des Adapters als Systemteilnehmer vorgesehen sein. Durch diese Lösung können mehrere Module über einen Adapter miteinander verbunden werden - je nach Anforderungen des Auftrags. Bei einem Adaptions-Vorgang kann der Adapter als Master der adaptierten Systemteilnehmer verstanden werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Transportsystem zum Steuern beliebiger Transporteinheiten im 4D-Raum (Ort und Zeit) bereitgestellt werden kann.
