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Die Erfindung betrifft ein intralogistisches System mit mindestens einer Flugdrohne zum Transport von Transportgut innerhalb des intralogistischen Systems.
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Unter einem intralogistischen System versteht man ein System, bei dem logistische Material- und Warenflüsse innerhalb eines Betriebsgeländes abgewickelt werden. Mit diesem Begriff wird eine Abgrenzung zum Warentransport außerhalb eines Werkes, z.B. durch eine Spedition, erreicht. Intralogistische Systeme umfassen insbesondere Geräte zur Lager- und Fördertechnik, Hebezeuge, Flurförderzeuge, Kommissioniergeräte, Palettiergeräte, Verpackungsgeräte sowie lagerhallenspezifische Einrichtungen, wie z.B. Regale und automatische Tore. Solche Geräte und Einrichtungen bilden die technischen Prozessteilnehmer des intralogistischen Systems. Außerdem können zu diesem intralogistischen System auch prozessteilnehmende Betriebspersonen, z.B. Bedienpersonen von Flurförderzeugen, Lagermitarbeiter und Lagerleiter gehören.
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In jüngster Zeit kommen auch Flugdrohnen in intralogistischen Systemen für den Warentransport zum Einsatz. Solche Flugdrohnen werden auch als Intralogistik-Drohnen bezeichnet. Die englischsprachige Abkürzung für die Flugdrohne lautet: UAV (Unmanned Aerial Vehicle).
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Flugdrohnen sind an sich für andere Einsatzwecke bereits bekannt. Seit einigen Jahren finden in verschiedenen Bereichen Drohnen zunehmend Anwendung. Sie sind sowohl bei Privatleuten als Hobby beliebt als auch im professionellen Bereich. Dabei kommen ihnen ihre Flugfähigkeit, ihre leistungsfähigen Kameras sowie ihre Konnektivität mit anderen Computern und Smartphones zugute.
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Auch Industriedrohnen mit sehr fortschrittlicher Technik werden bereits angeboten, die künstliche Intelligenz einsetzen und unter anderem eine Sensorfusion (z.B. Lidar, Kamera und Radar), eine Kartierung der Umgebung und eine Selbstlokalisation ermöglichen.
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Der Einsatz von Flugdrohnen in intralogistischen Systemen ist bisher aber auch mit erheblichen Problemen verbunden:
- Da die Flugdrohnen üblicherweise batterieelektrisch betrieben werden, verbraucht die Bordbatterie, beispielsweise ein Akkumulator, den größten Teil der Transportkapazität, sowohl was Masse als auch Flugzeit angeht. Außerdem ist der Zeitaufwand zum Laden der Bordbatterie sehr hoch, wodurch die betriebliche Verfügbarkeit der Flugdrohne eingeschränkt ist.
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Darüber hinaus ergeben sich Gefahren beim Einsatz von Flugdrohnen in intralogistischen Systemen. Die Flugdrohnen können bei einem technischen Fehler abstürzen oder Teile verlieren. Auch Kollisionen von Flugdrohnen untereinander oder mit Infrastrukturelementen des intralogistischen Systems können auftreten. Durch einen Stoß können Bauteile der Flugdrohne, insbesondere Propeller, splittern. Die Propeller der Flugdrohnen können beispielsweise auch Kabel durchschneiden, wodurch in der Folge weitere Sicherheitsprobleme entstehen können. Probleme können außerdem von der Bordbatterie der Flugdrohne ausgehen, die meist als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgebildet ist. Der Akkumulator kann sich entzünden und eine starke Rauchentwicklung verursachen.
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Beim Einsatz in Hallen, insbesondere Lagerhallen oder Produktionshallen, kann es auch von Nachteil sein, dass die Propeller der Flugdrohnen Luftströme verursachen. Insbesondere bei Verwendung einer Vielzahl von Flugdrohnen kann sich eine intensive Belastung der sich in der Halle aufhaltenden Betriebspersonen ergeben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein intralogistisches System der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein effizienter Einsatz der Flugdrohne ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das intralogistische System über ein Fördersystem mit mindestens einer Dockeinrichtung zum Andocken und Abdocken der Flugdrohne verfügt, wobei das Fördersystem dazu ausgebildet ist, die Flugdrohne nach dem Andocken an die Dockeinrichtung bis zum Abdocken von der Dockeinrichtung über eine Förderstrecke mitzutransportieren.
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Die Erfindung stellt somit eine Kombination einer Flugdrohne mit einem Fördersystem dar, mit dem die Flugdrohne zusammen dem von der Flugdrohne aufgenommenen Transportgut über eine bestimmte Strecke mittransportiert wird. Mit der Erfindung wird eine Verkürzung der Flugstrecken, die die Flugdrohne fliegend zurücklegen muss, ermöglicht. Der Einsatz der Flugdrohne kann auf die Aufgaben konzentriert werden, für die sie besonders gut geeignet ist. Beispielsweise kann die Flugdrohne für Flurförderzeuge schwer zugängliche Bereiche einer Lagerhalle gezielt anfliegen, um Transportgut von dort aufzunehmen oder abzulegen oder Inspektionsaufgaben zu erledigen. Dabei muss die Flugdrohne lediglich die Entfernung zwischen der Dockeinrichtung und dem Einsatzort als Flugstrecke zurücklegen. Sobald die Flugdrohne ihre Aufgabe am Einsatzort erfüllt hat, also zum Beispiel ein Transportgut aufgenommen hat, fliegt die Flugdrohne zur Dockeinrichtung des Fördersystems zurück und kann mitsamt aufgenommenem Transportgut mit dem Fördersystem beispielsweise zu einem anderen Bereich der Lagerhalle über eine Förderstrecke mittransportiert werden. Dort kann die Flugdrohne zu einem weiteren Einsatzort fliegen, um zum Beispiel das Transportgut wieder abzulegen. Die Flugdrohne muss somit nicht von dem einen Bereich der Lagerhalle zu dem anderen Bereich fliegen, sondern wird mittels des Fördersystems ohne Eigenantrieb der Flugdrohne transportiert. Auf diese Weise können auch längere Förderstrecken ohne Energieverbrauch der Flugdrohne überwunden werden. Die Flugdrohne muss nur noch die vergleichsweise kurzen Flugstrecken von der Dockeinrichtung zum jeweiligen Einsatzort zurücklegen. Da während des Transports der Flugdrohne im Fördersystem die Propeller der Flugdrohne abgeschaltet werden können, wird ein geringer Energieverbrach der Flugdrohne und eine längere Betriebszeit der Flugdrohne mit einer Ladung der Bordbatterie erzielt. Die Flugdrohne kann somit mit dem Fördersystem nahe an einen Aufnahmeort (Quelle) transportiert werden, an dem ein Transportgut aufgenommen werden soll, und mit dem Fördersystem nahe zu einem Abgabeort (Senke) transportiert werden, an dem das Transportgut abgegeben werden soll, so dass kurze Flugstrecken der Flugdrohne zwischen den Dockeinrichtungen und dem Aufnahmeort sowie dem Abgabeort erzielt werden.
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Dabei ist das Fördersystem besonders bevorzugt dazu ausgebildet ist, die angedockte Flugdrohne samt Transportgut mitzutransportieren. Somit können sowohl die Flugdrohne selbst als auch das von der Flugdrohne aufgenommene Transportgut über die Förderstrecke transportiert werden, ohne dass die Flugdrohne mit dem Transportgut diese Strecke fliegend zurücklegen muss.
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Vorteilhafterweise ist ein Lokalisierungssystem zur Lokalisierung der Flugdrohne relativ zur Dockeinrichtung des Fördersystems vorgesehen. Auf diese Weise kann die aktuelle Position der Flugdrohne relativ zur Dockeinrichtung des Fördersystems bestimmt werden, um den Betrieb von Flugdrohne und Fördersystem aufeinander abstimmen zu können.
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Dabei steht das Lokalisierungssystem zweckmäßigerweise mit mindestens einer Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung, die das Andocken der Flugdrohne an die, insbesondere mit dem Fördersystem mitbewegte, Dockeinrichtung des Fördersystems steuert. Somit kann die fliegende Flugdrohne bei fahrendem Fördersystem an die Dockeinrichtung andocken. Das Andocken wird dadurch also auch ermöglicht, wenn sowohl die Flugdrohne als auch die Dockeinrichtung des Fördersystems in Bewegung sind.
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Das Andocken kann weiterhin dadurch erleichtert werden, dass die Dockeinrichtung von unten und/oder seitlich für die Flugdrohne zugänglich ist. Somit kann die Dockeinrichtung von unten oder von der Seite von der Flugdrohne angeflogen werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verfügen die Flugdrohne und die Dockeinrichtung über jeweils mindestens eine Schnittstelle zum Andocken der Flugdrohne an die Dockeinrichtung. Dabei umfasst die Schnittstelle zur mechanischen Ankupplung der Flugdrohne an der Dockeinrichtung zweckmäßigerweise eine mechanisch formschlüssige Schnittstelle. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine elektrische Schnittstelle zur Energieversorgung der Flugdrohne und/oder zum Laden eines Akkumulators der Flugdrohne während des Transports der Flugdrohne mit dem Fördersystem umfasst. Dabei kann die elektrische Schnittstelle als induktive oder konduktive Schnittstelle ausgebildet sein. Durch die Möglichkeit, die Flugdrohne während des Transports mit dem Fördersystem mit Energie zu versorgen und/oder den Akkumulator der Flugdrohne aufzuladen, kann ein kleinerer Akkumulator verbaut werden, wodurch das Eigengewicht der Flugdrohne reduziert und ihre Ladekapazität erhöht werden können.
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In einer zweckmäßigen technischen Ausführung des Fördersystems umfasst das Fördersystem ein Förderband.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Fördersystem eine Förderschiene umfasst, in der die Dockeinrichtung beweglich geführt ist. Die Dockeinrichtung fährt also an der Förderschiene entlang, wobei sie beispielsweise von einem Förderband oder einer Förderkette gezogen wird.
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Das Fördersystem kann sich auch verzweigen. Beispielsweise kann die Flugdrohne von einem Fördersystem an ein anderes Fördersystem übergeben werden. Die Flugdrohne kann auch von einem Fördersystem zu einem anderen fliegen.
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Ein verzweigtes Fördersystem kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass das Fördersystem über mindestens eine Weicheneinrichtung verfügt. Auch Kreuzungen können vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Dockeinrichtung autonom im Fördersystem beweglich. Die Dockeinrichtung bildet somit ein autonomes Shuttle, das im Fördersystem, beispielsweise entlang einer Förderschiene, selbstständig fahren kann. Auf diese Weise kann die Dockeinrichtung selbständig gezielt einen gewünschten Einsatzbereich ansteuern.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung verfügt das Fördersystem über eine Einhausung. Die Einhausung kann für einen verbesserten Lärmschutz zusätzlich mit einem Dämmmaterial versehen sein. Durch die Einhausung können Gefahren wie das Herunterfallen oder das Splittern von Bauteilen vermieden werden. Hierzu kann die Einhausung robuste Wände aufweisen, die zusätzlich mit Splitterschutzmatten ausgekleidet sein können.
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Die Einhausung kann auch Inspektions- und/oder Wartungszugänge aufweisen. Ebenso kann eine Feuerlöschanlage in der Einhausung installiert sein, um Brandgefahren weiter zu reduzieren.
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Außerdem sollte die Einhausung ausreichend groß dimensioniert sein, um Platz für das Fördersystem, die Flugdrohne und das von der Flugdrohne aufgenommene Transportgut zu bieten.
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Zweckmäßigerweise ist das Fördersystem an einer Decke einer Halle, insbesondere einer Lagerhalle oder Produktionshalle, angeordnet. An der Decke einer Halle findet sich in der Regel genügend Platz für die Installation des Fördersystems, weil Industrie- und Logistikhallen üblicherweise eine geringe Volumenauslastung in der Höhe aufweisen. Beispielsweise kann die Dockeinrichtung in eine, an der Decke befestigte, Förderschiene eingehängt sein, so dass sie wie eine Laufkatze einer Kraneinrichtung in der Halle bewegt werden kann.
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Dabei kann das Fördersystem ein zweidimensionales Streckennetz umfassen, das insbesondere an der Decke der Halle ausgestreckt ist. Es ist aber auch eine dreidimensionale Routenführung denkbar. Hierbei umfasst das Fördersystem ein dreidimensionales Streckennetz, das insbesondere mehrere Stockwerke einer Halle oder mehrere Hallen miteinander verbindet. Hierbei können Kamine als Zu- und Ausstiegspositionen vorgesehen sein. Ebenso kann ein Streckennetz im Freien realisiert werden, wobei das, insbesondere eingehauste, Fördersystem beispielsweise auf Stelzen über Werksstraßen eines Werksgeländes geführt sein kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens verfügt das Fördersystem über eine Kommunikationseinrichtung, die über eine Datenverbindung, beispielsweise eine drahtlose Datenverbindung, mit der Flugdrohne und/oder einem übergeordneten Warenmanagementsystem und/oder Flottenmanagementsystem in Verbindung steht. Auf diese Weise können mehrere Flugdrohnen koordiniert werden. Auch eine Koordination mehrerer Dockeinrichtungen des Fördersystems wird dadurch ermöglicht. Durch das Warenmanagementsystem kann ein entsprechendes Auftragsmanagement erzielt werden, um mit den Flugdrohnen und dem Fördersystem Transportgut von einem Aufnahmeort (Quelle) zu einem Abgabeort (Senke) zu transportieren.
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Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:
- Es ergibt sich insgesamt eine bessere Performance des intralogistischen Systems. Die Verkehrsführung kann gebündelt werden, so dass Staus vermieden, Abstände eingehalten und Kollisionsgefahren verringert werden.
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Durch die Nähe der Andock- und Abdockpositionen zu Quellen und Senken sind kürzere Flugstrecken der Flugdrohne nötig.
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Weiterhin kann durch eine Verkleinerung des Akkumulators die Masse der Flugdrohne reduziert werden, wodurch höhere Nutzlasten ermöglicht werden.
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Ferner verbessert sich der Energieverbrauch der Flugdrohne, wodurch kleinere und leichtere Akkumulatoren für die Flugdrohne ermöglicht werden. Durch die damit verbundene Reduzierung der Masse der Flugdrohne sind längere Flugzeiten möglich.
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Darüber hinaus können Gefahren und Umweltbeeinträchtigungen verringert werden. Insbesondere können Beeinträchtigungen durch Schall und Gefahren durch Abstürze, Feuer und Rauch reduziert werden.
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Da der Transport mit dem Fördersystem weniger energieintensiv ist als das Fliegen mit der Flugdrohne ergeben sich weitere geringere Betriebskosten.
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Die Erfindung ermöglicht einen Einsatz in vernetzten Produktionen. Es ist mit der Erfindung eine Bauteil-individuelle Sequenzierung möglich. Dabei wird ein Bauteil als Transportgut mit der Flugdrohne mittels des Fördersystems zum nächsten Bearbeitungsschritt gebracht. Diese vernetzte Produktion ist gegenüber einer starren Verkettung von Bearbeitungsschritten in der Produktion flexibler.
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Schließlich wird insgesamt die Logistik verbessert. Im Vergleich zu stationärer Fördertechnik oder dem Einsatz von Flurförderzeugen werden kürzere Lieferzeiten ermöglicht. Außerdem kann die Anzahl stationärer Förderanlagen und Flurförderzeugen im intralogistischen System in Summe, im Speziellen am Boden, reduziert werden.
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Die Erfindung eignet sich sowohl für den Einsatz zum Warentransport in Logistikhallen und Logistik-Betriebsgeländen als auch zum Bauteiltransport oder zur Produktionsversorgung in Produktionshallen und Produktions-Betriebsgeländen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 ein Fördersystem mit drei Dockeinrichtungen und zwei Flugdrohnen und
- 2 ein Fördersystem mit Einhausung.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßes intralogistisches System 1 mit einem Fördersystem 2 dargestellt. Das Fördersystem 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Träger 3 einer Decke 4 einer Lagerhalle angebracht.
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Das Fördersystem 2 weist Förderschienen 5 auf, an denen Dockeinrichtungen 6, 7, 8 beweglich angeordnet sind. Die Dockeinrichtungen 6, 7, 8 können mittels eines, in der 1 nicht dargestellten, Förderbandes bzw. einer Förderkette oder autonom durch eigenen Antrieb wie Laufkatzen einer Kraneinrichtung an den Förderschienen 5 entlang bewegt werden.
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Die Förderschienen 5 können weiterhin über Weicheneinrichtungen 9, 10, die Abzweigungen zur Seite und/oder nach unten und/oder oben ermöglichen, verfügen, so dass ein zwei- oder dreidimensionales Streckennetz entsteht.
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An die Dockeinrichtungen 6, 7, 8 können die Flugdrohnen 11, 12 andocken. Hierfür verfügen die Dockeinrichtungen 6, 7, 8 und die Flugdrohnen 11, 12 über Schnittstellen 13, 14, die sowohl mechanisch formschlüssige Schnittstellen 13a, 14a zur mechanischen Ankopplung der Flugdrohnen 11, 12 an die Dockeinrichtungen 6, 7, 8 als auch elektrische Schnittstellen 13b, 14b zur Energieversorgung der Flugdrohnen 11, 12 während des Transports der Flugdrohnen 11, 12 mit dem Fördersystem 2 umfassen.
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Die Flugdrohnen 11, 12 können Lagerplätze in der Lagerhalle gezielt anfliegen, um Transportgut von dort aufzunehmen oder abzulegen. Dabei müssen die Flugdrohnen 11, 12 lediglich die Entfernung zwischen den Dockeinrichtungen 6, 7, 8 und dem jeweiligen Zielort als Flugstrecke zurücklegen. Sobald die Flugdrohnen 11, 12 das gewünschte Transportgut aufgenommen haben, fliegen sie zu den Dockeinrichtungen 6, 7, 8 und docken an diesen an. Die Flugdrohnen 11, 12 können dann samt dem aufgenommenen Transportgut mit den Dockeinrichtungen 6, 7, 8 entlang der Förderschienen 5 zu einem anderen Bereich der Lagerhalle über eine Förderstrecke mittransportiert werden. Dort können sie von der Dockeinrichtungen 6, 7, 8 abdocken und zu einem weiteren Einsatzort fliegen, um das Transportgut wieder abzulegen. Die Flugdrohnen 11, 12 müssen somit nicht von dem einen Bereich der Lagerhalle zu dem anderen Bereich fliegen, sondern werden mittels des Fördersystems 2 ohne Eigenantrieb der Flugdrohnen 11, 12 transportiert.
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Während des Transports der Flugdrohnen 11, 12 können die Akkumulatoren der Flugdrohnen 11, 12 über die elektrischen Schnittstellen 13b, 14b aufgeladen werden.
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Ein Teil des Fördersystems 2 oder das gesamte Fördersystem 2 kann mittels einer Einhausung 15 eingehaust sein. In der Einhausung kann eine Kommunikationseinrichtung 16 angeordnet sein, die über eine drahtlose Datenverbindung mit den Flugdrohnen 11, 12 und einem, in der Figur nicht dargestellten, Warenmanagementsystem und/oder Flottenmanagementsystem in Verbindung steht. Auf diese Weise können mehrere Flugdrohnen 11, 12 koordiniert werden.
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Weiterhin kann in der Einhausung 15 eine Feuerlöschanlage 17 installiert sein, um Brandgefahren zu reduzieren.
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Das in der 2 dargestellte intralogistische System 1 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten lediglich dadurch, dass weitere Einhausungen 18, 19 des Fördersystems 2 vorgesehen sind.
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Die Einhausung 18 umgibt das Fördersystem 1 entlang der Förderstrecke.
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Die Einhausung 19 bildet eine Ein- und Ausflugstation für die Flugdrohen 11, 12, um mit der Flugdrohne 11 bzw. 12 eine im Bereich der Einhausung 19 befindliche Dockeinrichtung 6, 7, 8 zum Andocken anfliegen bzw. von einer im Bereich der Einhausung 19 befindlichen Dockeinrichtung 6, 7, 8 zum Abdocken wegfliegen zu können. Die Einhausung 19 ist bevorzugt nach unten und/oder seitlich offen ist, so dass die Flugdrohne 11, 12 von unten oder seitlich in die Einhausung 19 hineinfliegen kann bzw. nach unten oder seitlich aus der Einhausung 19 herausfliegen kann.
