VDI 2690 Blatt 3-1981 Material- and data-flow in automated high-bay warehouses possibilities of automation.pdf

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1、DK 621.796.33 : 658.286.2 : 65.011.56(083.132) VDI-RICHTLINIEN Januar 1981VEREINDEUTSCHERINGENIEUREMaterial- und Datenfluim Bereich von automatisierten HochregallagernMglichkeiten der AutomatisierungVDI 2690Blatt 3Material- and data-flow in automated high-baywarehousesPossibilities of autonnationInh

2、alt SeiteVorwort 11. Geltungsbereich 12. Funktionsebenen in automatisierten Hochregal lagern unddie Mglichkeiten der Automatisierung 22.1. Elementsteuerungsebene 22.2. Gruppensteuerungsebene 32.3. Teilsystemsteuerungsebene 32.4. Prozeleitebene 32.5. Informationsebene 32.6. Nahtstellen 33. Automatisi

3、erung in den Funktionsebenen 43.1. Kriterien fr eine Automatisierung 43.2. Aufgaben und Nutzen der Automatisierung 44. Beispiele ausgefhrter Anlagen 54.1. Informationsaustausch zwischen den Funktionsebenen 54.2. Nahtstellen zwischen den Funktionsebenen 6(0(00)O)I0)o0sN0).2SZ0)JQVorwortIm Blatt 1 die

4、ser Richtlinie sind die Grundlagen beschrieben, durch die die komplexen Vorgnge im Frdermittel-und im Hochregallagerbereich in berschaubare Einzelfunktionen aufgelst werden. Im Blatt 2 sind die Voraussetzungen fr die Automatisierbarkeit behandelt, dieerfllt sei mssen, um den Betrieb eines automatisc

5、henLagers zu ermglichen und den wirtschaftlichen Erfolgzu sichern.Aufgabe des vorliegenden Blattes 3 ist die Erluterungder Mglichkeiten der Automatisierung in den verschiedenen Funktionsebenen eines Systems. Dabei sind dieunterschiedlichen Automatisierungsgrade in den einzelnenEbenen dargestellt wor

6、den.1. GeltungsbereichDie Richtlinie ist fr Planer, Hersteller und Betreiberbestimmt. Ihre Aussagen sollten vom Planungsbeginn biszum Betrieb bercksichtigt werden. Sie gelten vorzugsweise fr Hochregallagersysteme, sind aber sinngemauch auf andere Arten von Lagern, z.B. Flachlager, Durchlauflager, Um

7、lauflager, Verschiebelager usw., anwendbar.(0Ic3.5?:(0*-.2oVDI-Gesellschaft Materialflu und FrdertechnikAusschu Integrierte Material- und DatenflusystemeVDI-Handbuch Materialflu und FrdertechnikPreisgr. 5B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST

8、 BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 2 - VDI 2690 Blatt 32. Funktionsebenen in automatisierten Hochregallagern und die Mglichkeiten derAutomatisierungEin System z.B. ein Hochregallager kann in verschiedeneFunktionsebenen unterteilt werden, Bild 1. Diese Funktionsebenen knnen zur Erfllung ihrer

9、 Aufgaben in unterschiedlichem Mae automatisiert werden.Diese Automatisierung wird dabei durch die zu erfllenden Anforderungen direkt beeinflut, welche einerseits andas Gesamtsystem und andererseits an die einzelnen Funktionsebenen gestellt werden.Der Unterschied zwischen den einzelnen Ebenen liegt

10、imwesentlichenim funktionellen Ausbau,in den Anforderungsgren,in den Sicherheitsfunktionen.Sehr wichtig sind die Signalgeber fr die Eingangssignaleund Ausgangssignale.Auf die Nahtstellen zwischen den einzelnen Ebenen istbesonders zu achten. Sie sind genau zu definieren. Dieeinzelnen Ebenen untersche

11、iden sich auch durch:Zeitverhalten,Ausbaustufen,Sicherheit,Auswirkungen.Die Realisierung der einzelnen Funktionsebenen kanndurch Einsatz der unterschiedlichsten Mittel erfolgen, wiez.B. mitRelais-/ Schtzensteuerung ,elektronischer Steuerung,Mikroprozessorsteuerung,Prozerechnersteuerung,wobei es durc

12、haus vorkommen kann, da innerhalb einerFunktionsebene nicht immer nur eines dieser Steuerungssysteme Verwendung findet.Ebenso knnen mehrere Aufgaben (logische Funktionen)bei der technischen Realisierung zusammengefat werden.Durch die Aufteilung der Steuerung eines automatisiertenSystems in einzelne

13、Funktionsebenen und durch einesinnvolle Auswahl der Nahtstellen ergeben sich noch folgende Vorteile:Funktionelle und organisatorische Entkopplung dereinzelnen Funktionsebenen;Erhhung der Verfgbarkeit des Gesamtsystems durchweitgehend autarke Ablufe mnerhalb der einzelnenFunktionsebenen ;zeitliche En

14、tkopplung der einzelnen Funktionsebenen;erleichterte Fehlerkennung,schnellere Strungsbeseitigung,stufenweise Inbetriebsetzung,stufenweise Erweiterungsmglichkeiten ohne nderungbereits bestehender Einrichtungen.Es wird zwischen den in den Abschn. 2.1 bis 2.5 beschriebenen Funktionsebenen unterschieden

15、.2. 1 . El ementsteueru ngsebeneSie umfat jeweils alle Steuerungs- und berwachungsfunktionen, die direkt fr den Betrieb eines einzelnenFrderelementes, z.B. Rollenbahn mit Motor, Signalgeber,notwendig sind.Funktionsebenen Aufgaben(logische Funktionen)Typische ReaktionszeitenWochen, Tage, StundenL Min

16、uten, stundenSekunden, msSekunden, msnsBild 1. Systembersicht der FunktionsebenenB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI 2690 Blatt 3 - 3 -Hierunter knnen auch Frderelemente fallen, die bedingtdurch

17、ihre Bauart eine homogene Einheit bilden, wiez.B. Schwenk-, Dreh-, Hub- oder Verschiebetische.Mglichkeiten der AutomatisierungEin-/Ausschalten von Antrieben,Drehzahl- und Stromregelung der thyristorgespeistenAntriebe,Gleichlaufregelung von Antrieben,Erfassen und Anzeigen von Strungen,Zhlen,Wiegen.2.

18、2. GruppensteuerungsebeneSie umfat mehrere Elementsteuerungsebenen, die frdertechnisch direkt zusammengehren, sowie die Steuerungsund berwachungsfunktionen, die fr die Kopplung derElemente untereinander notwendig sind. Eine derartigeGruppensteuerungsebene kann z.B. dargestellt sein durcheine Verzwei

19、gung oder Zusammenfiihrung mit den direktzugehrigen Teilelementen fr den Zu- und Abtransport.Mglichkeiten der AutomatisierungFrdertechnischer Ablauf mit Verriegelung mehrererAntriebe miteinander.Erfassen und Anzeigen von Strungen,Auswahl von redundanten Frderwegen.2.3. TeilsystemsteuerungsebeneSie u

20、mfat mehrere Gruppensteuerungsebenen, die frdertechnisch direkt zusammengehren, sowie die Steuerungsund berwachungsfunktionen, die fr die Kopplung derGruppen untereinander notwendig sind. Ein derartigesTeilsystem kann in einem Gesamtsystem durch eine Komponente (z.B. WE-Bereich, Einlagerung, Kommiss

21、ionier-bereich) oder durch mehrere Komponenten (z.B. komplette Ein- oder Auslagerstrecke eines Systemes) dargestellt sein.Die Anzahl der Teilsysteme wird letztlich durch dieKomplexitt des Gesamtsystemes bestimmt. Eine Summevon Teilsystemen kann ein funktionsfhiges Gesamtsystem darstellen, ohne da we

22、itere Ebenen darbergesetztsind.Mglichkeiten der AutomatisierungPositionierautomatik mit simultaner, digitaler Wegregelungfr alle Antriebe,Ausgabe analoger Drehzahlsollwerte an die Elementsteuerungsebene,bernahme und Ausfhrung von Transportauftrgen,Informationsaustausch im Dialog ber Terminals,berwac

23、hung und Fehlermeldung.2.4. ProzeleitebeneSie umfat entweder mehrere Teilsystemsteuerungsebenen oder Gruppensteuerungsebenen sowie die Steuerungsund berwachungsfunktionen, die fr die Kopplung derTeilsysteme oder Gruppen notwendig sind.Die Prozeleitebene stellt im allgemeinen ein zentralesSteuerungss

24、ystem dar, das Rckmeldungen entgegennimmt und Informationen verarbeitet.Mglichkeiten der AutomatisierungErfassen und Fhren von Auftrgen,Fhren der Lagerplatzbelegung,optimale Aufteilung der Transportauftrge auf die Regalfrderzeuge und Vorgabe der Sollpositionen an die Positionierautomatik,berwachen d

25、er Ausfhrung von Transportauftrgen,Ermitteln von Umlagerungsauftrgen,Anlagenberwachung und Fehlerprotokollierung,Auswahl von Alternativstrategien,Systemnotwendige Fehlererkennung,Lagerverwaltung.Eine derartige Verdichtung von Funktionen innerhalbeiner Funktionsebene hngt sehr stark von den Leistungs

26、daten bezogen auf Proze und Organisation ab. Beieinem sehr intensiven Proze sollten die administrativenFunktionen durch eine weitere Funktionsebene entkoppeltwerden.2.5. InformationsebeneSie umfat, steuert und berwacht eine oder mehrere Prozeleitebenen. Sie bemhaltet meist nicht nur den Hochregallag

27、erbereich, sondern kann auch in die Fertigungssteuerung, in den Versand usw. bergreifen.Mglichkeiten der AutomatisierungLogistische Aufgaben,Erfassen imd Fhren aller Lagereinheiten,Disposition des Lagerbestandes auf Grund der Information ber Lagereinheiten und Verkehrstrger,Ausgabe von Transportauft

28、rgen an die Prozeleitebene,Auskunftserteilung ber die gespeicherten Informationen,Kostenermittlung, Rechnungsstellung und Statistik.2.6. NahtstellenDie einzelnen Funktionsebenen selbst mssen untereinander verknpft sein, damit die Automatisierungsaufgabensinnvoll verteilt und Daten untereinander ausg

29、etauschtwerden knnen. Dadurch ergibt sich eine Vielzahl vonMglichkeiten der Automatisierung.Bei derartigen Verkopplungen mehrerer Funktionsebenenist auf eine sehr exakte Nahtstellenspezifikation zu achten.Dies gilt nicht nur fr die Verbindung zwischen den Funktionsebenen (externer Signal-/Informatio

30、nsflu) sondernauch fr die Verbindung innerhalb einer Funktionsebene(interner Signal-/Informationsflu) .B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11- 4 - VDI 2690 Blatt 3Bei der Festlegung der Nahtstellen sin

31、d folgende Punktezu beachten:Kontrollmglichkeit des Informationsaustausches anden Nahtstellenz.B. durch Anzeige binrer Signale oder durch Protokollierung der ber Rechnerkopplung ausgetauschten Daten.Sicherung des Datenaustausches zwischen Steuerungseinrichtungenz.B. durch Parity-Kontrolle oder durch

32、 Benutzunggesicherter bertragungsprozeduren,Handeingriffsmglichkeiten bei jeder Steuerungsebene;dann kann bei Strungen ein teilautomatischer Betriebaufrechterhalten werden,z. B. durch manuelle Eingabe von Auslagerungsauftrgen direkt in den Prozerechner der Prozeleitebene.- ALLGEMEINER ART F unktions

33、ebenen3. Automatisierung in den Funktionsebenen3.1. Kriterien fr eine AutomatisierungAutomatisierung kann ein technischer Zwang sein, umgestellte Aufgaben erfllen zu knnen. Kriterien hierfrsind:Abmessungen des Lagers,Zahl der Palettenpltze,Vielfalt der Produkte,geforderte Datenerfassung fr logistisc

34、he Entscheidungen,Zahl der Ein- und Auslagerungen,Datenvolumen,Auslegung der vor- und nachgeschalteten Bereiche usw.3.2. Aufgaben und Nutzen der AutomatisierungDie Ziele, die mit der Installation von automatischenAblufen erreicht werden, sind vielschichtig und berhrenden Materialflu gleichermaen wie

35、 den Datenflu. DerErfolg hngt ab von der eindeutigen und klaren Formulierung der Funktion und der daraus abzuleitenden Folgeschritte.Die in Bild 1 dargestellten Funktionsebenen bedeuteneine hierarchische Trennung und Aufteilung. JedeFunktionsebene hat dabei bestimmte Aufgaben. DieseAufgaben und der

36、sich ergebende Nutzen knnen dargestellt werden mit Unterteilung in:2.1 2.2 2.3 2.4 2.5Bedienpersonal (Einsatz nui frwichtige Funktionen) X X X X XWartungspersonal (Einsatz gezieltund rationell mglichst nach Plan) X X X X XUmschlagssteigerung durchmechanische und automatischeAblufe X X X X Xberschaub

37、arkeit des Ablaufesauf allen Ebenen X X X X XSicherheit fr Mensch und Guterhht X X XFehllieferungen werden weitgehendvermieden X X XSchwund/Bruch wird vermindert X X XStrungssicherer durch vorprogrammierte Auswege X X X XBeherrschung der Komplexittwird besser X X XInformationsflu ist lckenlos X XTer

38、mine fr Warenlieferungen sindtransparent X X- MATERIALFLUSS Funktionsebenen2.1 2.2 2.3 2.4 2.5Frdermittelsteuerung und -berwachung X X XZusammenfuhren respektive Verteilen von Ware X X XFehlererkennung und Hinweisezur Fehlerbehebung geben X X X X XMinimierung von Spielzahlenfr die Frdermittel X X XR

39、egalfrderzeug-Steuerungeinschl. evtl. Umsetzbrcken X X XVorgabe der Koordinaten frdie Frdermittel X X- DATEN FLUSS Funktionsebenen2.1 2.2 2.3 2.4 2.5Warenausgang, Versand auf unterschiedliche Arten, wie z.B.:Datenerfassungber Signalgeber (digitaleEingnge) X X X XDatenerfassung ber Lesegerte(optisch,

40、 magnetisch usw.) X X Xmanuelle Dateneingabe berDatenstationen X XHerstellung des Parallelflusses vonDaten zum Material X X XFehler er kennung im Datenflu undentsprechende Meldungen X X XDatenerfassung vom Wareneingangber i-Punkt, k-Punkt X Xformale und logische Prfung vonDaten X XB974908A824A6748CA

41、AAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI 2690 Blatt 3 - 5 - ORGANISATIONDie Organisation im Hochiegallager kann meist nicht nur aufdieses beschrnkt gesehen werden. Es spielen oft administrative,angrenzende Gebiete eine

42、 wesentliche Rolle, z.B.: Produktionsplanungsdaten, Forderungen aus der Fertigung, Erstellung vonVersandpapieren usw. Man mu hier also zunchst eine Abgrenzung schaffen (s.a. Abscha 1 und die folgenden Anmerkungen).Reduziert man die Organisation auf den eigentlichen Hochregallager-Bereich, so ergeben

43、 sich folgende wesentliche Aufgaben frdie Automatisierung innerhalb der Organisation:Funktionsebenen2.1 2.2 2.3 2.4 2.5F ehlerberwachungssy steme X X X X XStatistikprogramme (z.B. RFZ-Belegungszeiten usw.) X X X X XSperren, freigeben und reservieren von Ware im Hochregallager X X XErstellen von Ware

44、nbegleitpapieren,z.B. im Wareneingang, am i-Punkt,am k-Punkt und im Versand X XZusammenstellen von Auslagerauftrgen, z.B. Pulks nach unterschiedlichen Kriterien X XBerechnung und Durchfhrung vonEin- und Auslagerstrategien nachunterschiedlichen Kriterien X XErstellen von Kommissionierpapieren X Xnder

45、ungssysteme X XFhrung von Kommissionierpersonaldurch entsprechende Anweisungen X XAuskunftssysteme ber Lagerinhalte XInventurprogramme X4. Beispiele ausgefhrter Anlagen4.1. Informationsaustausch zwischen den FunktionsebenenDer Informationsaustausch zwischen den Funktionsebenen ist vielseitig mghch.

46、Dabei ist meist in beiden Richtungen ein Informationsaustausch notwendig. DasBild 2 zeigt vier Beispiele, in denen nur die automatisierten Funktionsebenen dargestellt sind. Nicht dargestellte, untergeordnete Funktionsebenen sind gertetechnisch in den bergeordneten enthalten. Mit Rcksicht aufdie bers

47、ichtlichkeit sind die Rckmeldungen nichtgezeigt.Beispiel 1Lochkarten werden auf der Teilsystemsteuerungsebene dazu benutzt, um mit Hilfe der Positionierautomatik in der Elementsteuerungsebene eine digitale Wegregelung fr die Antriebe einesRegalfrderzeugs durchzufhren.Beispiel 2Die mit Blatt schreib

48、er in die Prozeleitebene eingegebenen Datenwerden mit Hfe der Prozedatenverarbeitung in Steuerbefehleumgewandelt, die in der Elementsteuerungsebene eine analogeDrehzahlregelung der thyristorgespeisten Antriebe bewirken.Beispiel 3ber die in der Informationsebene mit Bildschirm eingegebenenDaten dispo

49、niert die kommerzielle Datenverarbeitung den Lagerbestand und bergibt Daten an die Prozedatenverarbeitung inder Prozeleitebene. Diese gibt Steuerbefehle an die Positionierautomatik der Regalfrderzeuge in der Teilsystemsteuerungsebene,die weitergeleitet in der Elementsteuerungsebene zur digitalenWegregelung fr die Antriebe