DE102021109513A1 - Verfahren zur Wartung von Anlagen, insbesondere Maschinen in Warenlagern - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Wartung, Inbetriebnahme und Überprüfung von Anlagen in Warenlagern, wobei ein Servicetechniker Sicht auf die jeweilige Anlage hat und mittels eines mobilen Computers drahtlos Kontakt mit der Steuerung der Anlage aufnimmt, um deren Kontrolle zu übernehmen, wobei die Kontrollübernahme durch den mobilen Computer durch eine zentrale Steuerung nur zugelassen wird, wenn der Servicetechniker Sichtkontakt zur entsprechenden Anlage haben kann, wozu Lokalisierungsdienste eines lokalen Funknetzes für die Ermittlung der Position und/oder der Ausrichtung des mobilen Computers des Servicetechnikers verwendet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wartung von Anlagen, insbesondere Maschinen in Warenlagern nach Anspruch 1.
  • Warenhäuser bzw.- Warenlager und deren Einrichtungen müssen regelmäßig inspiziert, gewartet bzw. kontrolliert werden, u.a. auch aufgrund gesetzlicher Bestimmungen.
  • Dazu werden zumeist für die Inbetriebnahme, Testing, sowie Wartung und Instandhaltung der Maschinenausrüstung in einem Lager kabelgebundene Tablets oder Computer verwendet, wobei z. B. ein Servicetechniker das Tablet in einen Stecker in der Nähe der Maschine stecken muss, die Maschine anhand ihrer ID auswählen und dann seine Arbeit beginnen kann, um eine Maschine manuell zu überbrücken oder zu steuern.
  • Einige Anbieter verwenden bereits Funk- oder WiFi-basierte Verbindungen für das Service-Tablett. Deren Funktionsweise ist ansonsten ähnlich der kabelgebundenen Lösungen.
  • Die gesetzlichen Vorschriften (z. B. DGUV Vorschriften) schreiben vor, dass die zu steuernde Maschinenausrüstung für den Servicetechniker physisch sichtbar sein muss. Mit anderen Worten, es muss auch bei einem Fernzugriff über Laptop, Tablet, Smartphone etc. sichergestellt werden, dass der Techniker die Maschine im Blick hat bzw. diese sichtbar ist.
  • Diese Lösungen entsprechen daher nicht immer den Vorschriften, da es technisch nicht gewährleistet werden kann, dass der Servicetechniker bei Verwendung einer Funkverbindung tatsächlich die Maschine im Sichtfeld hat.
  • US 2009/0084657 A1 beschreibt ein modulares Fördersystem, das mehrere Fördermodule und mehrere drahtlose Maschinenkommunikationspunkte umfasst, die an den mehreren Fördermodulen angeordnet sind und dazu ausgelegt sind, drahtlos über ein Maschennetzwerk zu kommunizieren.
  • US 10,521,626 B2 offenbart ein Materialhandhabungssystem mit einem oder mehreren Untersystemen und eine oder mehrere Sensortafeln. Jede Sensortafel kann bestimmen, ob ein Modus-Steuerungs-Token sich in der Nähe der jeweiligen Sensortafel befindet. Wenn ein Modus-Steuerungs-Token in der unmittelbaren Nähe der jeweiligen Sensortafel ist, kann die Sensortafel ein Signal erzeugen, und wenn der Modus-Steuerungs-Token außerhalb der Nähe der jeweiligen Sensortafel ist, wird die Erzeugung des Signals gestoppt. Das Materialtransportsystem kann außerdem einen Prozessor enthalten, der es ermöglicht, dass mindestens ein Untersystem des Materialtransportsystems als Reaktion auf die generierten Signale aktiviert bzw. durch das Fehlen der Signale still gesetzt wird.
  • EP 1 449 041 B1 beschreibt die Möglichkeit eine Steuerung einer Maschine nur zu erlauben, wenn der Zugriff über einen vorgegebenen Accesspoint des Netzwerks erfolgt. Dann wird angenommen, dass der Servicetechniker sich im Umfeld befindet. Diese Vorgehensweise ist relativ ungenau.
  • Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Wartung von Maschinen in Warenlagern bereitzustellen, bei dem die Sichtbarkeit der Maschine für den Servicetechniker sichergestellt ist oder zumindest mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit gegeben ist.
  • Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
  • Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass wenn die Kontrollübernahme durch den mobilen Computer durch eine zentrale Steuerung nur zugelassen wird, wenn der Servicetechniker Sichtkontakt zur entsprechenden Anlage haben kann, wozu Lokalisierungsdienste eines lokalen Funknetzes die Ermittlung der Position und/oder der Ausrichtung des mobilen Computers des Servicetechnikers verwendet werden, es möglich ist, tatsächlich die Sichtbarkeit der Anlage durch eine Nähe des Servicetechnikers bzw. seines Arbeitsgerätes in Gestalt des mobilen Computers auf einfache Weise drahtlos sicherzustellen.
  • Mit anderen Worten, es werden die Möglichkeiten der Lokalisierung mittels lokaler privater Funknetze verwendet, um die Wartung zu beschleunigen, zu vereinfachen und sicherer zu machen.
  • Die Sicherstellung des Sichtkontakts zur Anlage wird vorzugsweise über eine hohe Genauigkeit der Lokalisierung verbessert. Dies ist der Fall, wenn die Genauigkeit bzw. die Auflösung der Lokalisierung einen Bereich von bis zu maximal 3 Meter und insbesondere maximal 1,5 Meter, ganz besonders bevorzugt maximal 0,5 Meter umfasst. Dann kann die Position und/oder die Ausrichtung des mobilen Computers des Servicetechnikers im Vergleich zur entsprechenden Anlage genau bestimmt werden und somit auch, ob ein Sichtkontakt bestehen kann bzw. besteht. Insbesondere wird dabei berücksichtigt, ob die ermittelte Position und/oder Ausrichtung in einem Bereich liegt, der überhaupt einen Sichtkontakt ermöglicht. Dies ist je nach Anlage in der zentralen Steuerung zu hinterlegen bzw. vorzugeben. Die Genauigkeiten der neuen Funktechnologien sind hierfür ausreichend.
  • Als lokales Funknetz kommt dabei insbesondere ein privates Funknetz nach Mobilfunkstandard oder WLAN bzw. WiFi in Betracht. Besonders bevorzugt sind dabei die modernen und sehr performanten sowie genauen Mobilfunkstandards 4G, LTE (4.XG), 5G und zukünftige sowie WLAN nach dem Standard IEEE 802.11 (vorzugsweise ac bzw. ax oder neuer, auch als WiFi 5 bzw. WiFi 6 bekannt). Daneben eignen sich ebenfalls UWB oder GNSS als privates lokales Funknetz. Explizit nicht darunter fallen sollen Bluetooth, ZigBee und andere verbindungslose sowie verbindungsbehaftete Übertragungen von Punkt zu Punkt und Ad-hoc- oder Piconetze.
  • Mit dem neuen Mobilfunkstandard 5G sowie auch schon mit LTE Advanced oder Advanced Pro (nachfolgend der Einfachheit halber als 4.XG bezeichnet), wie sie beispielsweise aus https://de.wikipedia.org/wiki/LTE-Advanced oder aus https://de.wikipedia.org/wiki/5G bekannt sind, haben Latenzzeiten von wenigen Millisekunden, Datenraten von bis zu 20 Gigabits pro Sekunde, eine extrem hohe Zuverlässigkeit der Netzte sowie eine sehr hohe Positionierungsgenauigkeit.
  • Insbesondere ist bevorzugt ein virtuelles privates Mobilfunknetzwerk nach Mobilfunkstandard 4.XG und höher einzusetzen, da dieses im Gegensatz zu WLAN und Bluetooth etc. nicht in frei nutzbaren Frequenzbereichen funkt, sondern der Vorteil von z. B. 4.XG darin liegt, dass man bei der Bundesnetzagentur einen Frequenzbereich, als ein sogenanntes Campusnetz für die eigene Anwendung „reserviert/mietet“, der dann exklusiv von keinem anderen in dem Bereich genutzt werden darf. Dies erhöht die Sicherheit und garantiert die Zuverlässigkeit und Bandbreiten. Auch der geringe Strombedarf ab R16 ist für den industriellen Anwendungsfall noch sehr relevant.
  • Das lokale private Funknetz ist demgemäß in einem Warenlager bzw. Halle installiert. Entsprechend stammen die fraglichen Anlagen aus dem Bereich Fördertechnik, Lagertechnik, Kommissioniertechnik und/oder Sortiertechnik.
  • Fördertechnik-Anlagen sind vorzugsweise jegliche Art von Förderer, insbesondere Rollenförderer, Bandförderer, Hängeförderer, mit und ohne Weichen und Ein- und/oder Ausschleusungen.
  • Lagertechnik- Anlagen umfassen vorzugsweise Regalbediengeräte, insbesondere Shuttle sowie Regalbediengeräte, Lifte für Güter und/oder Shuttles.
  • Kommissioniertechnik beinhaltet manuelle, automatisierte und/oder robotergestützte Kommissionierstationen und deren Steuerungen inkl. der Zu- und Abführungen. Sortiertechnik umfasst neben Rundlaufsorter (Kippschalensorter, Querbandsorter, Bombaysorter, Pushtraysorter) und Linearsorter (slat and shoe sorter) auch Sequenziertechnik, wie Sortiertürme, Karusselle, mehrstufige Sortierkreisel etc.
  • 5G, WiFi6 und UWB verwenden andere Wellenlängen der Frequenzbänder, die keinen Störungen mehr durch Strukturen, Artikel etc. im Warenlager unterliegen. Zudem erlauben sie eine höhere Genauigkeit der Lokalisierung.
  • Die Mobilfunk-Positionierungs-Architektur ermöglicht eine Lokalisierung bzw. Positionierungsbestimmung, welche sowohl auf Mobilfunksignalen als auch auf 3GPPunabhängigen Techniken basiert, um ein hybrides Positionierungsschema zu ermöglichen.
  • Für die Lokalisierung bietet Mobilfunk eine hohe Leistungsfähigkeit, da er große Bandbreiten für eine hohe Zeitauflösung, neue Frequenzbänder im mm-Wellen-Bereich, massive MIMO für genaue Winkelmessung usw. eröffnet.
  • Solche dicht verteilten Zugangsknoten wiederum erhöhen die Line-of-Sight-Wahrscheinlichkeit (LoS) zwischen dem Benutzerknoten (UN) und den Zugangsknoten und ermöglichen so eine hochgenaue Schätzung der Ankunftszeit (ToA).
  • Auch werden Zugangsknoten mit intelligenten Antennenlösungen wie Antennenarrays eingesetzt, die ihrerseits ebenfalls eine genaue Schätzung der Ankunftszeit (DoA) ermöglichen.
  • Im Allgemeinen können alle obengenannten Messungen u. a. effizient aus Uplink-Signalen auf netzwerkzentrische Weise geschätzt werden, so dass keine zusätzlichen positionsbezogenen Signale erforderlich sind.
  • Auch mittels moderner WLAN-basierter Verfahren können hohe Positionierungsgenauigkeiten mit analogen Verfahren erreicht werden, um für eine Lokalisierung im Rahmen der Erfindung verwendet zu werden.
  • So ist z. B. vom MIT die als „Chronos“ benannte Technologie bekannt, mit der im Dezimeterbereich Auflösungen möglich sind (vgl. „Decimeter-Level Localization with a Single WiFi Access Point“, Deepak Vasisht et al, 13th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI '16), Seite 165 - 178; https://www.usenix.org/system/files/conference/nsdi16/nsdi16-paper-vasisht.pdf).
  • Es wird also mittels der Erfindung mit hoher Wahrscheinlichkeit sichergestellt, dass der Servicetechniker Sichtkontakt auf die Anlage hat, weil er sich in einer bestimmten Position befindet, was durch eine Lokalisierung seines Arbeitsgeräts ermittelt wird. Nur wenn er sich z. B. in unmittelbarer Nähe der fraglichen Anlagen aus dem Bereich Fördertechnik, Lagertechnik, Kommissioniertechnik und/oder Sortiertechnik befindet, wird dann der Remotezugang freigegeben.
  • Erfindungsgemäß kann zusätzlich vorgesehen sein, dass aufgrund des mittels Lokalisierungsdiensten eines Funknetzes ermittelten Standorts des mobilen Computers eine Auswahl von erreichbaren Anlagen zur Wartung vorausgewählt und dem Servicetechniker angeboten wird. Somit wird die Wartung deutlich beschleunigt. Es ist auch denkbar, dass eine Wartungsverbindung automatisch zu der nächstgelegenen Anlage erfolgt oder bei Verlassen des sichtbaren Bereichs getrennt wird.
  • Es ist an jeder Stelle möglich Dokumentationen, System- und Anlagenhistorie abzurufen. Über die Lokalisierung kann die Auswahl der abrufbaren Dokumente deutlich vereinfacht werden.
  • Auch eine Fehlerdokumentation seitens der Servicetechniker, sowie ein Remote-Support basierend auf einer vor-selektierten Auswahl von Experten/Kollegen kann hiermit ermöglicht werden.
  • Einerseits kann eine Zugangskontrolle in der jeweiligen Anlage selber integriert sein oder alternativ in dem mobilen Computer bzw. dessen Programmierung hinterlegt sein. Weiterhin ist denkbar, dass die Ermittlung des Standorts des mobilen Computers mittels Lokalisierungsdiensten durch eine übergeordnete Steuerung erfolgt, wie sie ggf. bereits als Warenlagersteuerungssoftware vorliegt.
  • Weitere Details der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, in der
    • 1 eine schematische Ansicht eines Warenlagers mit mehreren Fördertechnikmaschinen und einem Wartungstechniker zeigt.
  • In der 1 ist ein als Ganzes mit 1 bezeichnetes Warenlager (Warehouse) schematisch dargestellt.
  • Das Warenlager 1 umfasst eine übergeordnete Steuerung 2 und eine Vielzahl von damit verbundenen Fördertechnikmaschinen 3A, B, C, D sowie ein privates lokales Funknetz 4 nach dem Mobilfunkstandard 5G, das mittels Router 5 aufgespannt ist und das Warenlager 1 abdeckt, d. h. die Fördertechnikmaschinen 3A, B, C, D liegen innerhalb der Reichweite des 5G-Funknetzes.
  • Die Router 5 sind mit der übergeordneten Steuerung 2 verbunden. Ein Wartungstechniker 6 arbeitet mit Hilfe eines Tablets 7 Wartungsaufgaben an den Fördertechnikmaschinen 3A, B, C, D ab. Das Tablet 7 umfasst neben der Wartungssoftware auch ein entsprechendes Funkmodem nach dem Mobilfunkstandard 5G, um sich in das Funknetz 4 einbuchen und kommunizieren zu können.
  • Mittels der übergeordneten Steuerung 2 und den vom 5G-Funknetz 4 über die Router 5 bereitgestellten Positionsdaten des darin eingebuchten Tablets 7 kann der Standort des Wartungstechnikers 6 bzw. seines Tablets 7 genau bestimmt werden.
  • Wenn der Techniker 6 also Zugang zu der Fördertechnikmaschine 3D bzw. deren Steuerung erlangen will, muss er sich nicht nur authentifizieren und anmelden, sondern auch in einem Bereich befinden, der einen Sichtkontakt auf die Fördertechnikmaschine 3D erlaubt. Im vorliegenden Fall ist das nur dann gegeben, wenn er sich in der unmittelbaren Nähe bzw. Umgebung der Maschine 3D befindet.
  • Diese Überprüfung und anschließende Freigabe erfolgt über die übergeordnete Steuerung 2 mittels der Positionsdaten des im Funknetz 4 eingebuchten Tablets 7.
  • Nur wenn sich das Tablet 7 danach direkt neben der fraglichen Maschine 3D befindet, wird der Wartungszugang freigegeben.
  • 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
    • US 2009/0084657 A1 [0007]
    • US 10521626 B2 [0008]
    • EP 1449041 B1 [0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Deepak Vasisht et al, 13th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI '16), Seite 165 - 178 [0029]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Wartung, Inbetriebnahme und Überprüfung von Anlagen in Warenlagern, wobei ein Servicetechniker Sicht auf die jeweilige Anlage hat und mittels eines mobilen Computers drahtlos Kontakt mit der Steuerung der Anlage aufnimmt, um deren Kontrolle zu übernehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrollübernahme durch den mobilen Computer durch eine zentrale Steuerung nur zugelassen wird, wenn der Servicetechniker Sichtkontakt zur entsprechenden Anlage haben kann, wozu Lokalisierungsdienste eines lokalen Funknetzes für die Ermittlung der Position und/oder der Ausrichtung des mobilen Computers des Servicetechnikers verwendet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine geeignete Position angenommen wird, wenn ermittelt wird, dass sich der mobile Computer in der Nähe zur jeweiligen Anlage befindet und ggf. zusätzlich entsprechend ausgerichtet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lokalisierung vom Ortungsdienst auf dem mobilen Computer im lokalen Funknetz ausgeführt wird und die zentrale Steuerung anhand des Ergebnisses die Kontrollübernahme erlaubt oder ablehnt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des mittels Lokalisierungsdiensten des lokalen Funknetzes ermittelten Standorts des mobilen Computers eine Auswahl von erreichbaren Anlagen zur Wartung vorausgewählt und dem Servicetechniker angeboten wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Funknetz ein privates lokales Funknetz ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das private lokale Funknetz ein Funknetz nach Mobilfunkstandard 5G und höher oder WiFi-6 und höher oder UWB Standard oder GNSS ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fraglichen Anlagen aus dem Bereich Fördertechnik, Lagertechnik, Kommissioniertechnik und/oder Sortiertechnik stammen.
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Title
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