Softwareplattform für autonome Transportrobotik und Infrastrukturkomponenten entwickelt

Kurzbeschreibung

Für einen internationalen OEM im Bereich autonomer Intralogistiksysteme unterstützte Artschwager + Kohl die Entwicklung einer Softwareplattform für die nächste Generation schienengebundener Transportrobotik.

Ziel des Projekts war die Entwicklung einer skalierbaren und zukunftssicheren Systemarchitektur, die autonome Transportroboter, Infrastrukturkomponenten und Materialflussprozesse effizient miteinander verbindet.

Artschwager + Kohl entwickelte dabei zentrale Softwarekomponenten für autonome Infrastrukturassistenten wie Lift Controller, Weichen Controller und Ladestations Controller. Die Lösung basiert auf einer verteilten Softwarearchitektur, bei der Entscheidungen direkt an den jeweiligen Infrastrukturkomponenten getroffen werden.

Das Ergebnis ist eine leistungsfähige Plattform für moderne Transportrobotik, die hohe Skalierbarkeit, Flexibilität und Erweiterbarkeit für zukünftige Intralogistiksysteme ermöglicht.

Ausgangssituation

Mit einer neuen Generation schienengebundener Transportroboter sollte eine moderne Plattform für automatisierte Materialflüsse entstehen.

Ziel war es, die technischen Einschränkungen bestehender Systeme zu überwinden und gleichzeitig höhere Anforderungen an Flexibilität, Skalierbarkeit und Wartbarkeit zu erfüllen.

Neben den Fahrzeugen mussten auch die Infrastrukturkomponenten wie Lifte, Weichen und Ladestationen vollständig neu gedacht werden. Gesucht wurde eine Architektur, die sowohl hohe Systemleistungen als auch eine langfristige Weiterentwicklung ermöglicht.

Herausforderung

Die Entwicklung eines autonomen Transportsystems umfasst deutlich mehr als die Steuerung einzelner Fahrzeuge.

Das Gesamtsystem bestand aus:

• Schienengebundenen Transportrobotern
• Leitsystem
• Schieneninfrastruktur
• Liften
• Weichen
• Ladestationen
• Lagertechnik
• Kommunikationssystemen
• Positionierungssystemen

Eine zentrale Herausforderung bestand darin, die Entscheidungslogik möglichst nah an die jeweiligen Infrastrukturkomponenten zu verlagern.

Anstatt sämtliche Entscheidungen zentral im Leitsystem zu treffen, sollten autonome Infrastrukturassistenten entstehen, die eigenständig mit den Transportrobotern kommunizieren und lokale Entscheidungen treffen können.

Dadurch sollte das Gesamtsystem flexibler, skalierbarer und leistungsfähiger werden.

Zielsetzung

Ziel des Projekts war die Entwicklung einer modernen Softwareplattform für autonome Transportrobotik und intelligente Infrastrukturkomponenten.

Dabei sollten:

• Infrastrukturkomponenten autonom agieren können
• Transportroboter direkt mit Infrastrukturkomponenten kommunizieren
• Entscheidungslogik dezentral umgesetzt werden
• Neue Anlagenbereiche flexibel erweiterbar sein
• Hohe Skalierbarkeit gewährleistet werden
• Eine langfristig wartbare Softwarearchitektur entstehen

Lösungsansatz

Dezentrale Intelligenz für autonome Infrastrukturkomponenten

Artschwager + Kohl entwickelte zentrale Softwarekomponenten für sogenannte Infrastrukturassistenten innerhalb des Systems.

Hierzu gehörten unter anderem:

• Lift Controller
• Weichen Controller
• Ladestations Controller

Jeder Assistent besteht aus zwei Komponenten:

• Einer lokalen SPS zur Steuerung der Infrastrukturkomponente
• Einem Softwaredienst auf Basis von Microsoft C#

Während die SPS die eigentlichen Bewegungen, Sensoren und Aktoren steuert, übernimmt der Softwaredienst die Entscheidungs- und Routinglogik.

Dadurch entsteht eine verteilte Softwarearchitektur, bei der Intelligenz direkt an den Infrastrukturkomponenten bereitgestellt wird.

Direkte Kommunikation zwischen Robotern und Infrastruktur

Ein wesentliches Merkmal der Plattform ist die direkte Kommunikation zwischen Transportrobotern und Infrastrukturassistenten.

Trifft ein Transportroboter beispielsweise auf einen Lift oder eine Weiche, kommuniziert er unmittelbar mit dem zuständigen Assistenten und übergibt sein Ziel.

Der Assistent entscheidet unter anderem:

• wie der Fahrweg eingestellt wird
• welche Liftposition angefahren wird
• ob eine Ressource verfügbar ist
• wie lokale Konflikte aufgelöst werden

Anschließend setzt die SPS die erforderlichen Bewegungen um.

Dadurch können viele Entscheidungen dezentral getroffen werden, ohne das zentrale Leitsystem unnötig zu belasten.

Umsetzung

Artschwager + Kohl unterstützte die Entwicklung der Systemarchitektur sowie die Feinplanung und Implementierung zentraler Softwarekomponenten.

Zu den Aufgaben gehörten unter anderem:

• Entwicklung der Lift Controller
• Entwicklung der Weichen Controller
• Entwicklung von Ladestationsfunktionen
• Programmierung der Assistenten
• Entwicklung von Routingfunktionen
• Definition der Kommunikationsmechanismen
• Integrationstests der Infrastrukturkomponenten

Die Softwareentwicklung erfolgte auf Basis moderner Technologien und wurde eng mit den übrigen Entwicklungsteams abgestimmt.

Verteilte Entwicklung spezialisierter Komponenten

Die Entwicklung des Gesamtsystems erfolgte arbeitsteilig zwischen mehreren spezialisierten Teams.

Während Artschwager + Kohl die Entwicklung wesentlicher Infrastruktur- und Leitsystemkomponenten unterstützte, arbeiteten weitere Teams parallel an:

• Fahrzeugsoftware
• Antriebstechnik
• Akkutechnik
• Funkkommunikation
• Positionierungssystemen
• Transpondertechnologie

Durch diese parallele Entwicklung konnten sämtliche Komponenten effizient aufeinander abgestimmt werden.

Simulation und Integrationstests

Zur Absicherung der Entwicklung führte Artschwager + Kohl umfangreiche Inhouse-Tests der Assistenten und Infrastrukturkomponenten auf Basis von Simulatoren durch.

Zusätzlich wurden Demonstrationsanlagen aufgebaut, auf denen die Zusammenarbeit zwischen Transportrobotern, Infrastruktur und Softwareplattform unter realitätsnahen Bedingungen getestet werden konnte.

Die Kombination aus Simulation und Demonstrationsanlagen ermöglichte eine frühzeitige Validierung sämtlicher Steuerungs- und Materialflussprozesse.

Pilotanlage und kontinuierliche Weiterentwicklung

Die erste Pilotanlage wurde gemeinsam mit den Entwicklungsteams des OEM erfolgreich in Betrieb genommen.

Erkenntnisse aus Inbetriebnahme und Hochlaufphase flossen direkt in die Weiterentwicklung der Infrastrukturassistenten und der Plattformarchitektur ein.

Dank der modularen und updatefähigen Softwarearchitektur können bestehende Anlagen kontinuierlich erweitert und an neue Anforderungen angepasst werden.

Die Plattform bildet heute die Grundlage zahlreicher automatisierter Intralogistiklösungen.

Ergebnis

Mit der neuen Softwareplattform entstand eine leistungsfähige Grundlage für die nächste Generation autonomer Transportrobotik.

Durch die Kombination aus dezentralen Infrastrukturassistenten, intelligenter Kommunikationsarchitektur und skalierbarer Softwareplattform konnten autonome Transportroboter und Infrastrukturkomponenten effizient miteinander vernetzt werden.

Die Lösung ermöglicht hohe Flexibilität, kurze Reaktionszeiten und eine einfache Erweiterung zukünftiger Anlagenbereiche.

Damit wurde die Grundlage für moderne und skalierbare Intralogistiksysteme geschaffen.

Mehrwert für den Kunden

Dezentrale Entscheidungslogik

Entscheidungen werden direkt an den Infrastrukturkomponenten getroffen und nicht zentralisiert verarbeitet.

Hohe Skalierbarkeit

Neue Lifte, Weichen und Infrastrukturkomponenten können flexibel integriert werden.

Entlastung zentraler Systeme

Lokale Entscheidungen reduzieren die Belastung des zentralen Leitsystems.

Zukunftssichere Softwarearchitektur

Neue Funktionen und Erweiterungen können kontinuierlich integriert werden.

Unterstützung internationaler Anlagenprojekte

Die Plattformarchitektur eignet sich für unterschiedlichste Intralogistiksysteme und Anwendungsbereiche.