Arbeitspakete
AP 1: Software Systems Engineering für System-of-Systems in der Intralogistik
AP 2: Softwarebausteine für die Servicerobotik als Intralogistik-System-of-Systems
Beitrag
Durch kurze Produktlebenszyklen und Vertragslaufzeiten sind Unternehmen häufig gezwungen mit kurzen Amortisationszeiten für Logistik-Automatisierungssysteme zu rechnen. Dies ist mit statischen Anlagen meist nicht umsetzbar, da sie nur für einen spezifischen Prozess implementiert werden. Ein weiteres Problem statischer Logistik-Automatisierungssysteme stellen starke saisonale bzw. temporäre Durchsatzschwankungen dar, welche eine regelmäßige Unterauslastung verursachen. Daher entscheiden sich Unternehmen häufig für Logistikprozesse mit zum Großteil manuell ausgeführten Arbeitsschritten. Denn diese Prozesse ermöglichen zum aktuellen Zeitpunkt die größte Flexibilität.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Automatisierungssystemen, können Serviceroboter als ortsungebundene und frei programmierbare Systeme für unterschiedlichste Aufgaben innerhalb und außerhalb des Logistikprozesses eingesetzt werden. Damit diese Flexibilität von Einsatzort und Aufgabe ausgeschöpft werden kann, muss jedoch eine flexible Softwarearchitektur bereitgestellt werden. Die folgende Abbildung zeigt wie dies über den komponentenbasierten Ansatz von SmartSoft in der Intralogistik erreicht wird.
Die Darstellung zeigt, wie Softwarekomponenten aufgrund einheitlicher Service-Ports auf allen Systemebenen einfach ausgetauscht werden können. Bspw.:
- Verwendung unterschiedlicher Hardware (Kamera)
- Verwendung unterschiedlicher Erkennungsalgorithmen
- Verwendung unterschiedlicher Greifwerkzeuge
Somit kann das Gesamtsystem durch Austauschen einzelner Komponenten mit wenig Aufwand an neue Prozesse und Anforderungen angepasst werden. Hierdurch entsteht ein Baukasten, bestehend aus H/W- und S/W-Komponenten, womit verschiedene Roboter und verschiedene Prozesse realisiert werden können. Ist eine benötigte Komponente nicht vorhanden, kann diese durch einen Komponenten-Entwickler implementiert werden.
Damit diese Erweiterungen bzw. Prozessanpassungen möglich sind, werden die verschiedenen Rollen (Komponentenentwickler, Integrator, Verhaltensentwickler, etc.) innerhalb des System-Entwicklungs- bzw. System-Konfigurations-Prozesses durch Softwaretools unterstützt. Diese Tools werden für die spezifischen Anforderungen der Rollen und Prozesse innerhalb der Domäne Intralogistik erweitert. Die nachfolgende Darstellung zeigt beispielhaft die Komposition eines Systems durch grafisches Verbinden der Komponenten-Services und die Konfiguration durch Anpassung der Komponenten-Parameter.
Der beschriebenen Ansatz ermöglicht es Unternehmen ihre Intralogistikprozesse flexibel, durch den Einsatz von Servicerobotern, an Leistungsschwankungen, Layout-, Ablauf- und Produktänderungen anzupassen.
Aktueller Stand des Teilprojekts
Die Funktionsfähigkeit der entwickelten Komponenten und Tools wurde an zwei Anwendungsfällen innerhalb der Lagerumgebung des Industriepartners Transpharm Logistik GmbH demonstriert.
Beim ersten Anwendungsfall handelt es sich um einen autonomen Kommissionierprozess, welcher durch zwei kollaborierende Serviceroboter ausgeführt wird. Hier wird gezeigt, wie unterschiedliche Lagermittel und Produkte mit Hilfe verschiedener Objekterkennungs-Komponenten zur Laufzeit unterstützt werden können.
Über das Kontextwissen, in welcher Art Regal die Artikel gelagert werden, entscheidet der Roboter zur Laufzeit welche Objekterkennungs-Komponente verwendet werden muss, um ein bestimmtes Objekt zu identifizieren und dessen Greifposition berechnen zu können.
Ändern sich die gelagerten Artikel oder das Regalsystem, muss nicht die gesamte Software angepasst, sondern lediglich ein kleiner Teil (Objekterkennungs-Komponenten) neue entwickelt und eingefügt werden. Dies zeigt wie die Flexibilität, welche bei Produkt- oder Layoutänderungen notwendig ist, hergestellt werden kann.
Der zweite Anwendungsfall umfasst einen teilautonomen Kommissionierprozess:
Ein Transportroboter folgt einem Kommissioniermitarbeiter, der die Artikel in einem Kleinladungsträger auf dem Roboter ablegt. Der Mitarbeiter kontrolliert das Verfolgungsverhalten des Roboters mit Hilfe einer Webapplikation über einen Tabletcomputer. Ist der Auftrag abgeschlossen transportiert der Roboter die Ware autonom zur Abgabestation.
Durch den komponentenbasierten Ansatz war es möglich das Software-System des Transportroboters aus dem ersten Anwendungsfall zum Großteil zu übernehmen und lediglich um zwei Komponenten (zur Personenverfolgung) zu erweitern. Es wurde gezeigt, dass das Transportsystem bei Änderungen innerhalb der Logistikabläufe mit wenig Aufwand an die neuen Prozessanforderungen angepasst werden kann.