DE102021122379B3

DE102021122379B3 - Transport system for a modular assembly system and method for operating the transport system

Info

Publication number: DE102021122379B3
Application number: DE102021122379.2A
Authority: DE
Inventors: Jörg Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2041-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Transportsystem für ein modulares Montagesystem und Verfahren zum Betreiben eines Transportsystems mit einer Vielzahl fahrerloser Transportfahrzeuge (FTF).The invention relates to a transport system for a modular assembly system and a method for operating a transport system with a large number of driverless transport vehicles (AGV).

Description

Die Erfindung betrifft ein Transportsystem für ein modulares Montagesystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Transportsystems mit einer Vielzahl fahrerloser Transportfahrzeuge (FTF).The invention relates to a transport system for a modular assembly system and a method for operating a transport system with a large number of driverless transport vehicles (AGV).

In einem modularen Montagesystem transportieren fahrerlose Transportfahrzeuge Werkstücke entsprechend einem vorgegebenen Arbeitsplan zur Bearbeitung oder Montage von einer Station zur nächsten. Ein wesentlicher Vorteil eines solchen Systems ist, dass dieselben Anlagen auch unterschiedliche Fertigprodukte produzieren können, indem die einzelnen Stationen auch in unterschiedlicher Reihenfolge angefahren werden können oder einzelne Stationen auch ausgelassen werden können, wenn sie nicht benötigt werden.In a modular assembly system, driverless transport vehicles transport workpieces from one station to the next according to a specified work plan for processing or assembly. A major advantage of such a system is that the same systems can also produce different finished products, in that the individual stations can also be approached in a different order or individual stations can also be left out if they are not required.

Die fahrerlosen Transportfahrzeuge sind dazu ausgebildet, sich zwischen verschiedenen Positionen im Raum zu bewegen. Unter einem FTF wird dabei ein Fahrzeug verstanden, welches selbsttätig, ohne Fahrer, zu einer gesteuerten oder geregelten Fortbewegung befähigt ist, insbesondere entlang vorbestimmter Fahrwege und/oder frei, das heißt insbesondere ohne Bindung an vorbestimmte Fahrwege. Ein solches fahrerloses Transportfahrzeug kann auf Rädern, auf Schienen, auf Luftkissen, und/oder in anderer geeigneter Weise verfahrbar sein. Werkstücke werden in einem modularen Montagesystem durch fahrerlose Transportfahrzeuge von einer ortsfesten Fertigungsstation zur nächsten transportiert.The driverless transport vehicles are designed to move between different positions in space. An AGV is understood to mean a vehicle which is capable of controlled or regulated movement automatically, without a driver, in particular along predetermined routes and/or freely, that is to say in particular without being bound to predetermined routes. Such a driverless transport vehicle can be moved on wheels, on rails, on air cushions and/or in some other suitable way. In a modular assembly system, workpieces are transported from one stationary production station to the next by driverless transport vehicles.

Ein modulares Montagesystem in Sinne der Erfindung umfasst mindestens zwei fahrerlose Transportfahrzeuge sowie eine Leitsteuerung, und kann beispielsweise Einrichtungen zur Standortbestimmung und Lageerfassung der FTF aufweisen. Außerdem umfasst ein modulares Montagesystem mindestens zwei ortsfeste Fertigungsstationen zur Bearbeitung eines Werkstücks.A modular assembly system within the meaning of the invention comprises at least two driverless transport vehicles and a master controller, and can have devices for determining the location and position of the AGV, for example. In addition, a modular assembly system includes at least two stationary manufacturing stations for processing a workpiece.

In einem modularen Montagesystem steht eine endliche Anzahl an Fahrzeugen zur Verfügung, um die Transporte von einer Arbeitsstation zur nächsten zu übernehmen. Die Route ist dabei über den Arbeitsplan vorbestimmt. Idealerweise stehen immer soviel Fahrzeuge zur Verfügung wie es aktive Fahraufträge gibt, so dass kein Werkstück auf ein Fahrzeug für den Transport zur nächsten Station warten muss.In a modular assembly system, a finite number of vehicles are available to take over the transports from one work station to the next. The route is predetermined via the work plan. Ideally, there are always as many vehicles available as there are active travel orders, so that no workpiece has to wait for a vehicle to be transported to the next station.

Nun kann es aber Situationen geben, bei denen zu viele Transportfahrzeuge zur Verfügung stehen. Das kann z.B. durch temporär geänderte Arbeitspläne passieren. Ein solcher Fall kann eintreten, wenn nur Teilsysteme montiert werden, die als Ersatzteile verkauft werden. Dann sind die Arbeitspläne entsprechend kürzer. Ebenso kann der Bedarf an Gesamtsystemen geringer sein, so dass die Produktionsfahrweise angepasst werden muss. Durch die überzähligen Transportfahrzeuge können Anfahrpositionen an den Montagestationen oder Fahrwege im Montagesystem blockiert werden. Dies kann zu Verzögerungen im Arbeitsablauf führen, so dass die Effizienz des modularen Montagesystems leidet.However, there can be situations in which too many transport vehicles are available. This can happen, for example, due to temporarily changed work schedules. Such a case can occur if only subsystems that are sold as spare parts are assembled. Then the work plans are correspondingly shorter. The need for complete systems can also be lower, so that the production process has to be adapted. Due to the excess transport vehicles, approach positions at the assembly stations or routes in the assembly system can be blocked. This can lead to delays in the workflow, so that the efficiency of the modular assembly system suffers.

Die WO 2020 / 143 947 A1 betrifft ein Fahrzeug, welches insbesondere als Bestandteil einer Fördervorrichtung in einer Bearbeitungsanlage zum Einsatz kommen kann, sowie Verfahren zum Fördern und/oder Bearbeiten von Gegenständen. Das Fahrzeug umfasst einen Grundkörper, ein Fahrwerk, mittels welchem der Grundkörper auf einem befahrbaren Untergrund aufliegt und/oder bewegbar ist, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Fahrzeugs, und eine Aufnahmevorrichtung, welche zwei Aufnahmeelemente zum Aufnehmen mindestens eines Gegenstands umfasst.WO 2020/143 947 A1 relates to a vehicle that can be used in particular as part of a conveyor device in a processing system, as well as a method for conveying and/or processing objects. The vehicle includes a base body, a chassis, by means of which the base body rests on a drivable surface and/or can be moved, a drive device for driving the vehicle, and a receiving device, which includes two receiving elements for receiving at least one object.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, Vorrichtungen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen die Effizienz eines modularen Montagesystems, das ein Transportsystem mit einer Vielzahl fahrerloser Transportfahrzeuge aufweist, verbessert werden kann.Against this background, the object of the invention is to provide devices and methods with which the efficiency of a modular assembly system, which has a transport system with a large number of driverless transport vehicles, can be improved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 8. Configurations and developments of the invention result from the dependent claims and the description.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines modularen Montagesystems, das ein Transportsystem mit mindestens zwei fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), welche dafür vorgesehen sind, zu montierende Werkstücke entsprechend jeweiligen Transportaufträgen zwischen ortsfesten Fertigungsstationen des modularen Montagesystems zu verfahren, sowie Parkflächen für die FTF umfasst.The invention relates to a method for operating a modular assembly system, which includes a transport system with at least two driverless transport vehicles (AGV), which are intended to move workpieces to be assembled according to respective transport orders between stationary production stations of the modular assembly system, as well as parking areas for the AGV .

In einer Ausführungsform umfasst das Transportsystem eine Vielzahl von FTF, beispielsweise mehr als 3, mehr als 5, oder mehr als 10 FTF.In one embodiment, the transport system comprises a large number of AGVs, for example more than 3, more than 5, or more than 10 AGVs.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine mittlere Auslastung der FTF mit Transportaufträgen in einem vorgegebenen Zeitraum ermittelt und automatisch geprüft, ob für den vorgegebenen Zeitraum die FTF im Mittel durch die aktuell vorhandenen Transportaufträge ausgelastet, überlastet oder unterlastet sind.In the method according to the invention, an average utilization of the AGV with transport orders in a specified period is determined and it is automatically checked whether the AGVs are utilized, overloaded or underutilized on average by the currently available transport orders for the specified period.

In einer Ausführungsform beträgt der vorgegebene Zeitraum eine Stunde. In einer anderen Ausführungsform beträgt der vorgegebene Zeitraum 8 Stunden. In wieder einer anderen Ausführungsform beträgt der vorgegebene Zeitraum 24 Stunden.In one embodiment, the predetermined time period is one hour. In another embodiment, the predetermined time period is 8 hours. In yet another embodiment, the predetermined time period is 24 hours.

In einer Ausführungsform wird die mittlere Auslastung periodisch ermittelt, beispielsweise stündlich, alle 2 Stunden, alle 4 Stunden etc. In einer anderen Ausführungsform wird die mittlere Auslastung kontinuierlich ermittelt, d.h. es wird ein gleitender Mittelwert bestimmt.In one embodiment, the average utilization is determined periodically, for example every hour, every 2 hours, every 4 hours, etc. In another embodiment, the average utilization is determined continuously, i.e. a moving average is determined.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird zur Ermittlung der mittleren Auslastung die Anzahl der abzuarbeitenden Transportaufträge im vorgegebenen Zeitraum ermittelt und durch die Anzahl der im vorgegebenen Zeitraum im modularen Montagesystem aktiven FTF dividiert. Eine Überlastung wird festgestellt, wenn die mittlere Auslastung der FTF im vorgegebenen Zeitraum einen oberen Schwellenwert übersteigt, eine Unterlastung wird festgestellt, wenn die mittlere Auslastung der FTF im vorgegebenen Zeitraum einen unteren Schwellenwert unterschreitet.In one embodiment of the method, to determine the average capacity utilization, the number of transport orders to be processed in the specified time period is determined and divided by the number of AGVs active in the modular assembly system in the specified time period. An overload is determined when the average utilization of the AGV in the specified period exceeds an upper threshold value, and underutilization is determined when the average utilization of the AGV falls below a lower threshold value in the specified period.

In einer Ausführungsform nimmt der obere Schwellenwert einen Wert im Bereich von 80 bis 100% an, beispielsweise 90%. In einer Ausführungsform nimmt der untere Schwellenwert einen Wert im Bereich von 0 bis 70% an, beispielsweise 50%.In one embodiment, the upper threshold assumes a value in the range from 80 to 100%, for example 90%. In one embodiment, the lower threshold takes a value in the range from 0 to 70%, for example 50%.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zur Ermittlung der mittleren Auslastung die Häufigkeit, mit der ein FTF nach einem abgeschlossenen Transportauftrag keinen Folgeauftrag bekommt, herangezogen. Dazu wird die Anzahl fehlender Folgeaufträge während des vorgegebenen Zeitraums bestimmt und durch die Anzahl der abzuarbeitenden Transportaufträge während des vorgegebenen Zeitraums dividiert. Eine Unterlastung wird festgestellt, wenn die Häufigkeit im vorgegebenen Zeitraum einen oberen Schwellenwert übersteigt, eine Überlastung wird festgestellt, wenn die Häufigkeit im vorgegebenen Zeitraum einen unteren Schwellenwert unterschreitet oder Null ist.In a further embodiment of the method, the frequency with which an AGV does not receive a follow-up order after a completed transport order is used to determine the average capacity utilization. To do this, the number of missing follow-up orders during the specified period is determined and divided by the number of transport orders to be processed during the specified period. An underload is determined when the frequency in the specified period exceeds an upper threshold value, and an overload is determined when the frequency in the specified period falls below a lower threshold value or is zero.

In einer Ausführungsform nimmt der obere Schwellenwert einen Wert im Bereich von 30 bis 100% an, beispielsweise 50%. In einer Ausführungsform nimmt der untere Schwellenwert einen Wert im Bereich von 0 bis 20% an, beispielsweise 10%.In one embodiment, the upper threshold assumes a value in the range from 30 to 100%, for example 50%. In one embodiment, the lower threshold takes a value in the range from 0 to 20%, for example 10%.

Im Falle einer Unterlastung wird wenigstens eines der FTF auf einer der Parkflächen geparkt und im Falle einer Überlastung wird wenigstens eines der geparkten FTF wieder für Transportaufträge verwendet. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein geparktes FTF deaktiviert. Erfindungsgemäß werden zu parkende FTF aus der Anzahl der im modularen Montagesystem aktiven FTF rollierend ausgewählt. Damit ist gemeint, dass die Auswahl der zu parkenden aktiven FTF so erfolgt, dass über einen längeren Zeitraum betrachtet die Parkzeit für alle FTF der Vielzahl von FTF im Transportsystem möglichst gleich lang ist. Dadurch wird erreicht, dass der Verschleiß der FTF einigermaßen gleichmäßig erfolgt. Das ist insbesondere für die Batterielebensdauer der einzelnen FTF von Vorteil.In the event of underutilization, at least one of the AGVs is parked on one of the parking areas, and in the event of an overload, at least one of the parked AGVs is used again for transport orders. In one embodiment of the method, a parked AGV is deactivated. According to the invention, AGVs to be parked are selected on a rolling basis from the number of AGVs active in the modular assembly system. This means that the active AGVs to be parked are selected in such a way that, viewed over a longer period of time, the parking time for all AGVs of the large number of AGVs in the transport system is as long as possible. This ensures that the AGV wears more or less evenly. This is particularly advantageous for the battery life of the individual AGVs.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein modulares Montagesystem mit einem Transportsystem, das mindestens zwei fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF), welche dafür vorgesehen sind, zu montierende Werkstücke entsprechend jeweiligen Transportaufträgen zwischen ortsfesten Fertigungsstationen des modularen Montagesystems zu verfahren, mindestens zwei ortsfeste Fertigungsstationen zur Bearbeitung eines Werkstücks, Parkflächen für die FTF, und eine Leitsteuerung für die FTF umfasst, die dafür eingerichtet ist, eine mittlere Auslastung der FTF mit Transportaufträgen in einem vorgegebenen Zeitraum zu ermitteln und zu prüfen, ob für den vorgegebenen Zeitraum die FTF im Mittel durch die aktuell vorhandenen Transportaufträge ausgelastet, überlastet oder unterlastet sind, und dafür eingerichtet, im Falle einer Unterlastung wenigstens eines der FTF zu einer der Parkflächen zu steuern und dort zu parken, wobei zu parkende FTF aus der Anzahl der im modularen Montagesystem aktiven FTF rollierend ausgewählt werden, und im Falle einer Überlastung wenigstens ein geparktes FTF wieder für Transportaufträge zu verwenden.The invention also relates to a modular assembly system with a transport system that has at least two driverless transport vehicles (AGV) which are intended to move workpieces to be assembled according to respective transport orders between stationary manufacturing stations of the modular assembly system, at least two stationary manufacturing stations for processing a workpiece, Parking areas for the AGV, and a control system for the AGV, which is set up to determine an average utilization of the AGV with transport orders in a specified period of time and to check whether the AGV is utilized on average by the currently available transport orders for the specified period , overloaded or underloaded, and set up to control at least one of the AGVs to one of the parking areas and to park there in the event of underloading, wherein AGVs to be parked are selected on a rolling basis from the number of AGVs active in the modular assembly system and, in the event of overload, to use at least one parked AGV again for transport orders.

In einer Ausführungsform ist die Leitsteuerung dafür eingerichtet, FTF bei Bedarf zu deaktivieren oder zu aktivieren.In one embodiment, the master controller is configured to disable or enable AGVs as needed.

In einer Ausführungsform ist die Leitsteuerung dafür eingerichtet, die mittlere Auslastung der FTF anhand der Anzahl der abzuarbeitenden Transportaufträge im vorgegebenen Zeitraum zu ermitteln. In einer anderen Ausführungsform ist die Leitsteuerung dafür eingerichtet, die mittlere Auslastung der FTF anhand der Häufigkeit, mit der im vorgegebenen Zeitraum ein FTF nach einem abgeschlossenen Transportauftrag keinen Folgeauftrag bekommt, zu ermitteln.In one embodiment, the master controller is set up to determine the average capacity utilization of the AGV based on the number of transport orders to be processed in the specified period of time. In another embodiment, the master controller is set up to determine the average utilization of the AGV based on the frequency with which an AGV does not receive a follow-up order after a transport order has been completed in the specified period of time.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Lösung zählt, dass die Anzahl der im Transportsystem aktiven FTF in Abhängigkeit der Auslastung des modularen Montagesystems automatisch angepasst wird. Dadurch werden Wartezeiten reduziert und effizientere Prozesse mit kürzeren Durchlaufzeiten ermöglicht. Zudem wird erreicht, dass alle FTF des Transportsystems weitgehend gleichmäßig verschleißen. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.One of the advantages of the solution according to the invention is that the number of AGVs active in the transport system is automatically adjusted depending on the utilization of the modular assembly system. This reduces waiting times and enables more efficient processes with shorter throughput times. In addition, it is achieved that all AGVs in the transport system wear out largely evenly. Further advantages and refinements of the invention result from the description.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Claims

Method for operating a modular assembly system, which includes a transport system with at least two driverless transport vehicles (AGV), which are intended to move workpieces to be assembled according to respective transport orders between stationary production stations of the modular assembly system, as well as parking areas for the AGV, in which a middle Utilization of the AGV with transport orders in a specified period is determined and it is automatically checked whether the AGVs are fully utilized, overloaded or underutilized by the currently available transport orders for the specified period of time, and in the event of underutilization at least one of the AGVs is parked in one of the parking areas and in the event of overloading at least one of the parked AGVs is used again for transport orders, characterized in that AGVs to be parked are selected on a rolling basis from the number of AGVs active in the modular assembly system.

procedure after claim 1 , where the default period is one hour.

procedure after claim 1 or 2 , in which the average utilization is determined periodically.

procedure after claim 1 or 2 , in which the average utilization is continuously determined and a moving average of the average utilization is determined.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , in which, to determine the average utilization, the number of transport orders to be processed in the specified period is determined and divided by the number of AGVs active in the modular assembly system in the specified period and an overload is determined if the average utilization of the AGV in the specified period exceeds an upper threshold value exceeds, and underutilization is determined if the average utilization of the AGV falls below a lower threshold value in the specified period.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , in which the frequency with which an AGV does not receive a follow-up order after a completed transport order is used to determine the average utilization, and underutilization is determined if the frequency in the specified period exceeds an upper threshold value, and overload is determined if the Frequency falls below a lower threshold or is zero in the specified period.

Procedure according to one of Claims 1 until 6 , in which a parked AGV is deactivated.

Modular assembly system with a transport system that has at least two driverless transport vehicles (AGV), which are intended to move workpieces to be assembled according to respective transport orders between stationary production stations of the modular assembly system, at least two stationary production stations for processing a workpiece, parking areas for the AGV, and comprises a master control for the AGV, characterized in that the master control is set up to determine an average utilization of the AGV with transport orders in a specified period and to check whether the AGV is utilized on average by the currently available transport orders for the specified period, are overloaded or underloaded, and set up to steer at least one of the AGVs to one of the parking areas and park there in the event of underloading, whereby AGVs to be parked are selected from the number of AGVs active in the modular assembly system on a rolling basis be selected and, in the event of overload, to use at least one parked AGV again for transport orders.

Modular mounting system according to claim 8 , wherein the master controller is set up to deactivate or activate AGVs as required.