DE102017222801A1

DE102017222801A1 - Produktionssystem und Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern

Info

Publication number: DE102017222801A1
Application number: DE102017222801.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Weber; Jörg Eder; Marco Gebhardt; Nicole Stephan
Original assignee: Gebhardt Foerdertechnik GmbH
Current assignee: Gebhardt Foerdertechnik GmbH
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Ein Produktionssystem, umfassend mindestens ein Lager, mindestens eine Fördereinrichtung und mindestens eine Produktionseinrichtung, wobei Güter mittels Ladungsträger handhabbar und/oder förderbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Ladungsträger vom Lager bis zur Produktionseinrichtung durchgehend und flurfrei beförderbar sind. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern in einem Produktionssystem sowie ein integrierbares System zur Bereitstellung eines entsprechenden Produktionssystems angegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Produktionssystem, umfassend mindestens ein Lager, mindestens eine Fördereinrichtung und mindestens eine Produktionseinrichtung, wobei Güter mittels Ladungsträger handhabbar und/oder förderbar sind.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern in einem Produktionssystem, wobei das Produktionssystem mindestens ein Lager, mindestens eine Fördereinrichtung und mindestens eine Produktionseinrichtung umfasst.
Schließlich betrifft die Erfindung ein integrierbares System, mit einem Lager und einer Fördereinrichtung, zur Bereitstellung eines Produktionssystems.
Systeme und Verfahren der in Rede stehenden Art sind seit Jahren aus der Praxis bekannt. Dabei sind im Rahmen der Lagerhaltung heutzutage Kleinladungsträger (KLT) weit verbreitet. Diese sind von der Automobilbranche zur Optimierung der logistischen Kette zwischen Automobilherstellern, Zulieferindustrie und Dienstleistern entwickelt worden. Die Kleinladungsträger sind modular auf die Grundfläche von Europlatten (1.200 mm × 800 mm) und ISO-Paletten (1.200 mm × 1.000 mm) abgestimmt. Vom Verband für Automobilindustrie (VDA) wurden hierzu standardisierte Nennmaße (L × B × H) definiert. Diese reichen von 300 mm × 200 mm × 147 mm bis hin zu 600 mm × 400 mm × 280 mm bei einem spezifizierten Füllgewicht von beispielsweise 20 kg. Darüber hinaus gibt es auch eine doppelwandige Spezialform für bis zu 50 kg. Alternative Ausführungen sind denkbar, wobei insbesondere bei fehlender VDA-Zertifizierung Maße und Eigenschaften abweichen können. Neben der Ressourcenschonung und der Abfallvermeidung durch Entfall von Verpackungen bringt vor allem die mögliche automatisierte Handhabung einen entscheidenden Vorteil beim Einsatz von Kleinladungsträgern mit sich. Nach der erfolgreichen Einführung der Kleinladungsträger im Automobilsektor setzen sich diese auch in vielen anderen Industriebereichen durch und stellen, mit einer sich im Umlauf befindlichen Stückzahl im mittleren zweistelligen Millionenbereich, ein sehr weit verbreitetes Verpackungsmittel dar.
Bei heutigen innerbetrieblichen Logistikkonzepten werden die Kleinladungsträger auf unterschiedlichste Weise gelagert und transportiert. Weitverbreitet ist die Lagerung der Kleinladungsträger sowohl in manuellen Regalen als auch in automatisch bedienten Regalsystemen, zum Beispiel mittels Regalbediengeräten. Hinsichtlich des Transports der Kleinladungsträger gibt es ebenfalls verschiedene Varianten. Hierzu zählt beispielsweise der klassische Transport mit Stapler, Hubwagen oder Rahmenwagen. Es kommen aber auch automatisierte flurgebundene Transportfahrzeuge zum Einsatz. Als weitere Variante zum innerbetrieblichen Transport von Kleinladungsträgern sei der Einsatz von Modulbandförderern und Rollenbahnen genannt.
Den genannten Lager- und Transportmöglichkeiten ist jedoch der Nachteil einer existierenden Systemgrenze zwischen Lagerung und Transport gemein. Folglich müssen bei einem aus der Praxis bekannten Verfahren erhebliche Umladungsvorgänge durchgeführt werden, die im Falle der manuellen Ausführung sehr zeit- und personalintensiv sind und für den Fall der automatisierten Umladung ebenfalls Zeit erfordern und zusätzliche Kosten sowie eine geringe Flexibilität mit sich bringen. Selbst bei Verfahren zur innerbetrieblichen Lagerhaltung und Transport von Kleinladungsträger, die auf einer automatisierten Lagerung in automatischen Kleinteilelagern und einem anschließenden Weitertransport durch fahrerlose Transportsysteme (FTS) basieren, werden Systemschnittstellen benötigt, welche die gesamte Leistung verringern, die Flexibilität senken und die Kosten steigern. Jede Systemschnittstelle bedingt zusätzliche Puffer, erhöht den Komplexitätsgrad und erschwert die Steuerung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Produktionssystem der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine verbesserte und effizientere Funktionalität des Produktionssystems ermöglicht ist. Des Weiteren sollen ein entsprechendes Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern sowie ein integrierbares System zur Bereitstellung eines Produktionssystems angegeben werden.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist das in Rede stehende Produktionssystem dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Ladungsträger vom Lager bis zur Produktionseinrichtung durchgehend und flurfrei beförderbar sind.
Die voranstehende Aufgabe ist des Weiteren durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Danach ist das Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern in einem Produktionssystem dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsträger durch die Fördereinrichtung vom Lager bis zu der Produktionseinrichtung durchgehend und flurfrei befördert werden.
Schließlich ist die voranstehende Aufgabe durch ein integrierbares System mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Danach umfasst das integrierbare System ein Lager und eine Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass es von erheblichem Vorteil ist, wenn im Hinblick auf eine verbesserte und effizientere Beförderung von Ladungsträgern ein ganzheitlicher Ansatz für das Produktionssystem berücksichtigt wird und möglichst wenig Umlagerungsvorgänge durchgeführt werden. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass dies mit einem durchgehenden Transport, möglichst ohne Schnittstellen, bei möglichst minimalem Flurflächenbedarf auf raffinierte Weise realisierbar ist. Erfindungsgemäß ist die Fördereinrichtung derart ausgebildet, dass die Ladungsträger vom Lager bis zur Produktionseinrichtung durchgehend - d.h. direkt, ohne Umladungsvorgang - und flurfrei beförderbar/transportierbar sind. Demnach transportiert die Fördereinrichtung die Ladungsträger vom Lager bis zur Produktionseinrichtung durchgehend und flurfrei.
Folglich ist mit dem erfindungsgemäßen Produktionssystem und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine verbesserte und effizientere Funktionalität des Gesamtsystems ermöglicht. Es ist nunmehr ein System bzw. eine Plattform realisierbar, das/die Ladungsträger von der Lagerhaltung bis in den Produktions- bzw. Fertigungsbereich, ohne einen Wechsel des Fördermittels - beispielsweise in Form eines Förderfahrzeugs -, transportieren kann. Insbesondere sind damit das Produktionssystem bzw. das Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern auf maximalen Durchsatz und maximale Flexibilität auslegbar.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Ausdruck „flurfrei“ - insbesondere im Rahmen der Ansprüche und vorzugsweise im Rahmen der Beschreibung - dahingehend verstanden werden kann, dass die Fördereinrichtung - bzw. die von der Fördereinrichtung umfassten Fördermittel - Güter nicht am Boden (flurgebunden) transportieren. Demnach kann der Ausdruck „flurfrei“ dahingehend verstanden werden, dass Güter weder auf dem Boden fahrend transportiert werden noch bodennah transportiert werden. Flurgebundene Stetigförderer, wie beispielsweise eine Rollenbahn oder Gurtbänder, sind am Boden oder in Bodennähe angebracht, wobei unterschiedliche Höhen möglich sind. Eine typische Höhe kann im Bereich von 700 mm bis 800 mm über dem Boden liegen. Die flurfreie Fördereinrichtung bzw. die flurfreie Fördertechnik kann hingegen vorzugsweise unter der Decke montiert und/oder mittels einer aufgeständerten Konstruktion (zum Beispiel einer Stahlkonstruktion) realisiert werden und ermöglicht darunter einen kreuzenden, flurgebundenen Materialfluss. Schaukelförderer, Elektrohängebahn oder Power-and-Free-Förderer können als herkömmliche Vertreter einer flurfreien Fördertechnik angesehen werden, während auf dem Boden fahrende Stapler und Ähnliches flurgebunden sind.
Hinsichtlich des Ausdrucks „Ladungsträger“ sei - insbesondere im Rahmen der Ansprüche und vorzugsweise im Rahmen der Beschreibung - darauf hingewiesen, dass ein Ladungsträger im weitesten Sinne zu verstehen ist, nämlich als ein Mittel zur Aufnahme und/oder Beförderung eines Guts, beispielsweise einer Ware, eines Werkstücks, etc. Der Ladungsträger kann insbesondere auch als ein tragendes Mittel zur Zusammenfassung von Gütern zu einer Ladeeinheit verstanden werden. Somit kann der Ladungsträger als Behälter, Kiste, etc. ausgebildet sein.
Als Beispiel für einen Ladungsträger ist ein Kleinladungsträger (KLT) denkbar, der auch unter dem Namen Eurokiste, Euro(norm)behälter oder Euronormbox bekannt ist. Der Kleinladungsträger ist eine vom VDA standardisierte Kiste aus Kunststoff für die Logistik in der Automobilherstellung und der Zulieferindustrie, die auch in vielen anderen Industriebereichen zur Anwendung kommen kann. In der Logistik werden solche Ladungsträger bisweilen auch als Kleinlastträger bezeichnet. Üblich sind die Größen 600 × 400 mm und 400 × 300 mm.
Im Hinblick auf den Ausdruck „Produktionseinrichtung“ sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass - insbesondere im Rahmen der Ansprüche und vorzugsweise im Rahmen der Beschreibung - darunter eine mit Gütern zu versorgende, insbesondere zu beschickende, Einrichtung verstanden werden kann. Die Produktionseinrichtung kann für einen vorgebbaren Produktionsprozess die Anlieferung der Ladungsträger bzw. der - mittels den Ladungsträgern transportierten - Güter erfordern. Somit kann eine Produktionseinrichtung beispielsweise eine Fertigungseinrichtung, eine Einrichtung zum Kommissionieren und/oder eine Einrichtung zur Bereitstellung von Value Added Services (Mehrwertdienste) umfassen. Eine Fertigungseinrichtung kann beispielsweise eine Verpackungseinrichtung, eine Verarbeitungseinrichtung, eine Fertigungsstraße, eine Fertigungslinie und/oder eine Fertigungsinsel etc. umfassen. Eine Einrichtung zur Bereitstellung von Value Added Services kann beispielsweise Tätigkeiten wie Umpacken von Waren, Aufbringen von Labeln auf Waren, Etikettierung, Beifügen von Bedienungsanleitungen, etc. durchführen.
In vorteilhafter Weise kann das Lager vollautomatisiert ausgeführt sein. Somit ist eine schnelle und effiziente Bereitstellung der Güter aus dem Lager möglich.
In weiter vorteilhafter Weise kann das Lager als Blocklager ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise kann dabei das Blocklager von oben bedienbar ausgebildet sein. Somit ist mit einem von oben zu bedienendem Blocklager ein Regalsystem als Lager vorgesehen, bei dem die Ladungsträger übereinanderstehen und bei dem - im Vergleich zu anderen automatisierten Lagervarianten - ein sehr hoher Raumnutzungsgrad erreicht wird. Um diesen weiter zu steigern, kann bei dem Regalaufbau das Ziel verfolgt werden, die Schienen der oberen Gitterstruktur so schmal wie möglich zu gestalten. Zur Gewährleistung einer hohen Leistung kann das Schachbrettmuster auf dem Regal so gestaltet sein, dass der Einsatz einer möglichst großen Anzahl an Transportrobotern als Transportmodule erreicht wird und diese gleichzeitig nebeneinander im Regal agieren können. Somit ist auf physischer Ebene eine Möglichkeit geschaffen, wonach möglichst viele Transportmodule parallel auf engstem Raum einsetzbar sind.
In vorteilhafter Weise können, zum Beispiel im Wareneingang bzw. im Nachschublager und/oder im Warenausgang, zusätzlich zu einem Blocklager ein klassisches Lager mit Paletten-Regalbediengerät und/oder andere klassische Lager vorgesehen sein. Somit kann, sobald ein Ladungsträger im Blocklager leer wird, eine Palette ggf. mit dem Regalbediengerät aus dem klassischen Lagersystem ausgelagert werden und damit ein oder mehrere Ladungsträger im Blocklager nachgefüllt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann für das Lager mindestens eine separate Lifteinrichtung zum Zwischenspeichern von Ladungsträgern vorgesehen sein. Dabei ist erkannt worden, dass ein hoher Raumnutzungsgrad bei einer etwaigen Blocklagerung mit dem Nachteil einhergeht, dass als Transportmodul verwendete Transportroboter jeweils nur auf die obersten Ladungsträger im Blocklager einen direkten Zugriff haben. Zum Erreichen der unteren Ebenen müssen die Ladungsträger von den Transportrobotern umgeschichtet werden. Das Umschichten der Ladungsträger kann dabei oben auf einer Schienengitterstruktur erfolgen. Um trotzdem eine hohe Leistung des Systems zu erreichen, kann das Lager - wie zuvor beschrieben - so ausgelegt werden, dass eine sehr hohe Anzahl an Transportrobotern einsetzbar ist. Zusätzlich oder alternativ können Lifteinrichtungen an der Außenseite des Regals bzw. des Lagers vorgesehen sein. Die Lifteinrichtungen ermöglichen, dass ein auf einem gewünschten Ladungsträger stehender Ladungsträger in einer Lifteinrichtung zwischengelagert wird, bis auf den tieferliegenden Ladungsträger zugegriffen werden kann. In direkter Nähe zu den Lifteinrichtungen können die Transportmodule somit Ladegüter einlagern, die beispielsweise das Attribut „C-Artikel“ besitzen. Dabei ist denkbar, dass die sogenannten C-Artikel im Kontext der Lagerhaltung eine geringe Zugriffshäufigkeit haben und folglich während des Lagerbetriebs in immer tiefer liegende Regal- bzw. Lagerebenen wandern. Wird nun ein C-Artikel angefordert, unterstützt die Lifteinrichtung die Transportmodule bzw. die Transportroboter beim Umschichten, da so die Ladungsträger nicht auf der obersten Ebene verteilt werden müssen, sondern mit der Lifteinrichtung ein Zwischenspeicher zur Verfügung steht. Folglich kann der Zugriff schneller erfolgen und somit die Leistung weiter gesteigert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass während dem Umschichten die restlichen Transportmodule nicht durch die umgeschichteten Ladungsträger behindert werden und folglich keine zusätzlichen Wege fahren müssen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Fördereinrichtung oberhalb des Lagers und oberhalb der Produktionseinrichtung angeordnet sein. Somit ist ein direkter und durchgehender Übergang von dem Lager über die Fördereinrichtung bis zur Produktionseinrichtung realisierbar. Dies gewährleistet einen besonders effizienten Transport der Ladungsträger, nämlich einen schnittstellenfreien Transport der Ladungsträger vom Lagerplatz bis zur Fertigung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Fördereinrichtung Transportmodule und ein Transportschienen umfassendes Schienensystem (Schienenführung) aufweisen. Die Transportmodule können sich dabei zwischen dem Lager und der Produktionseinrichtung auf den Transportschienen des Schienensystems autonom bewegen. Dies verbessert die Realisierung eines direkten und übergangsfreien Transports der Ladungsträger vom Lager über die Fördereinrichtung bis zur Produktionseinrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Schienensystem - vorzugsweise außerhalb des Lagers - als ein an der Decke hängendes und/oder als ein auf Stelzen stehendes flurfreies Schienensystem ausgebildet sein. Somit kann mit konstruktiv einfachen Mitteln ein schnittstellenfreier Transport vom Lagerplatz bis zur Fertigung realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Ladungsträger von den Transportmodulen aus dem Lager - vorzugsweise von oben - aufnehmbar sein, wobei die Ladungsträger mittels der Transportmodule über das Schienensystem - ohne zusätzlichen Umladungsvorgang - zu der bzw. in die Produktionseinrichtung beförderbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann für die Transportmodule eine dezentrale Kommunikation implementiert sein. Die dezentrale Kommunikation der Transportmodule kann dabei zum einen direkt mit der Produktionseinrichtung bzw. mit den Produktionseinrichtungen und zum anderen zwischen den Transportmodulen untereinander erfolgen. Somit kann ermöglicht werden, dass immer das geeignetste Transportmodul und die optimale Route für die jeweils durchzuführende Transportaufgabe gewählt wird. Dabei ist denkbar, dass die Transportschienen des Schienensystems, welche den schnittstellenfreien Transport vom Lagerplatz bis zur Fertigung ermöglichen, in einer flurfreien Gestaltung ausgeführt sind. Die Kommunikation erfolgt dann dezentral direkt zwischen den einzelnen Transportmodulen. In direkter Kommunikation mit den Produktionseinrichtungen werden die Aufträge an die Transportmodule erteilt. Der Verzicht auf Schnittstellen bildet die Grundlage für eine maximale Flexibilität, Dynamik und Skalierbarkeit beim Transport der Ladungsträger. Folglich kann eine spezielle dezentrale Steuerungs- und Betriebstechnik vorgesehen sein, welche ohne Leitrechner eine direkte Kommunikation der eingesetzten Module untereinander ermöglicht, und damit einen robusten und flexiblen Einsatz des Systems ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Transportmodule oberhalb von den in dem Lager/Blocklager vertikal gestapelten Ladungsträgern auf einem schachbrettartigen Raster verfahrbar sein. Somit ist eine effiziente Bedienung und Handhabung der Ladungsträger im Lager möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Transportmodule als selbstfahrende Transportroboter ausgebildet sein. Folglich ist ein autonomer und flexibler Transport, insbesondere im Hinblick auf einen hohen Durchsatz, realisierbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Transportmodule zur Energieversorgung einen mitfahrenden Energieträger aufweisen. Somit ist eine konstruktiv einfache und kosteneffiziente Energieversorgung für die Transportmodule gewährleistet.
Hinsichtlich der Energieversorgung der Transportmodule kann die Fördereinrichtung an vorgegebenen Positionen im Schienensystem Ladestationen für die Transportmodule zur Aufladung des mitfahrenden Energieträgers aufweisen. Somit ist im Hinblick auf die Komplexität des vorzusehenden Schienensystems eine konstruktiv einfache und effiziente Ausführung möglich.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Transportmodule ein Lastaufnahmemittel zur Aufnahme bzw. Entnahme des Ladungsträgers aus dem Lager umfassen. Folglich kann auf konstruktive einfache Weise ein Ladungsträger durch ein Transportmodul gehandhabt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kopplung der Fördereinrichtung mit der Produktionseinrichtung derart ausgebildet sein, dass die Anlieferung der Ladungsträger von oben erfolgt. Somit ist eine konstruktiv einfache und effiziente Versorgung und/oder Beschickung der Produktionseinrichtung realisierbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung - insbesondere des erfindungsgemäßen Verfahrens - können beginnend mit der Aufnahme des Ladungsträgers im Lager bis zur Anlieferung in der Produktionseinrichtung durchgängig von der Fördereinrichtung umfasste Transportmodule verwendet werden.
In vorteilhafter Weise können die Transportmodule - oberhalb von den in dem Lager/Blocklager vertikal gestapelten Ladungsträgern - auf einem schachbrettartigen Raster, vorzugsweise auf einem Schienenraster, verfahren werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können Güter - insbesondere Anbauteile und Komponenten, Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe, etc. - mittels Ladungsträgern von oben durch ein Transportmodul bzw. durch einen Transportroboter zugeführt werden. Das damit zu montierende Endprodukt kann dann bodennah transportiert werden.
In vorteilhafter Weise kann die Fertigung in der Produktionseinrichtung, insbesondere in einer Fertigungszelle als Fertigungseinrichtung, vollautomatisch erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine - vorzugsweise vollautomatische - Produktionseinrichtung, zum Beispiel eine vollautomatische Fertigungsmaschine, direkt mit dem Transportmodul/Transportroboter (ggf. im Lager) kommunizieren und bei diesem die erforderlichen Güter bzw. Komponenten - ohne übergeordnete zentrale Steuerung - anfordern/bestellen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann für eine oder mehrere Produktionseinrichtungen ein Pufferlager vorgesehen sein. Das Pufferlager kann in der Nähe der Produktionseinrichtung angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Pufferlager über der Produktionseinrichtung, vorzugsweise an der Decke hängend, angebracht sein. Das Pufferlager könnte so ausgebildet sein, dass in dem Pufferlager bis zu 5 Ladungsträger, vorzugsweise bis zu 3 Ladungsträger, vorgehalten werden. Die Ladungsträger könnten dort übereinander gestapelt vorgehalten werden. Somit entstehen keine Probleme mit der Hallenhöhe einer Produktionshalle und es können kurze Zugriffszeiten auf die Ladungsträger ermöglicht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Schienensystem, vorzugsweise im Schachbrettmuster, über einer Produktionseinrichtung bzw. über einem Großteil der Produktionseinrichtung ausgebildet sein. Dies liefert eine hohe Flexibilität. Beispielsweise können Fertigungsinseln flexibel verändert und/oder angepasst werden.
Die obige Aufgabe wird des Weiteren durch ein integrierbares System gelöst, dass ein Lager und einer Fördereinrichtung aufweist, so dass ein Produktionssystem gemäß der Erfindung und/oder gemäß den vorteilhaften Ausgestaltungen realisierbar ist. Somit kann durch das integrierbare System ein Lager- und Transportsystem bereitgestellt werden, das sich besonders durch ein Höchstmaß an Leistung, einen hohen Raumnutzungsgrad und die Möglichkeit der flexiblen und kostengünstigen Integration in bestehende Produktionsanlagen auszeichnet. Des Weiteren kann der modularisierte und skalierbare Aufbau des Systems möglichst vielfältige Einsatzmöglichkeiten bereitstellen.
Im Rahmen der Erfindung und/oder der vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist erkannt worden, dass sich in den Produktionsstätten der Zukunft ein Paradigmenwechsel anbahnt. So wird sich in naher Zukunft ein Wandel von der zentralisierten, hierarchischen und nicht intelligenten Steuerung zu einer Steuerungsmethode mit dezentralisierten und intelligenten Strukturen vollziehen. Im Unterschied zu herkömmlichen, hierarchischen Steuerungsprinzipien, bei denen Leitrechner die Aufgaben an Subsysteme verteilen und keine Kommunikation zwischen den einzelnen Subsystemen untereinander stattfindet, kommunizieren vernetzte cyber-physische Systeme (CPS) direkt miteinander und gestalten so den Produktionsablauf zum größten Teil autark. Durch den Einsatz CPS-basierter Produktionssysteme soll vor dem Kontext der „Industrie 4.0“ die Vernetzung der virtuellen Computerwelt mit der physischen Welt der Dinge erfolgen. Trotz dieser digitalen Vernetzung wird auch in Zukunft die physische Vernetzung der Produktionsmaschine über fördertechnische Einrichtungen erfolgen müssen. Die Fördertechnik gemäß der Erfindung und/oder vorteilhafter Ausgestaltungen ist in der Lage, sich flexibel und kostengünstig an wandelnde, äußere Bedingungen anzupassen. Dabei ist eine Modularisierung der Fördertechnik realisiert, die die Rahmenbedingungen für die Skalierbarkeit und Anpassungsfähigkeit des Gesamtsystems schafft. Die Module sind steuerungstechnisch, energetisch und mechanisch kapselbar, so dass es möglich ist, dass die Fördertechnikmodule mittels Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation untereinander im bilateralen Kontakt stehen und so, dass Transportgut - angepasst an die aktuelle Situation - optimal beförderbar ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können ein Produktionssystem - umfassend Lagerung, Transport und Produktion bzw. Fertigung - bereitstellen, welches die Lagerung und den Transport von Ladungsträgern in dem Produktionssystem als Gesamtsystem mit einer Vielzahl untereinander kommunizierender Transportmodule durchgängig vom Lagerplatz bis zur Produktionseinrichtung bzw. bis zur Fertigungseinrichtung ermöglicht. Folglich ist eine enorme Leistungs- und Flexibilitätssteigerung im gesamten Produktionsprozess ermöglicht.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 17 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
In der Zeichnung zeigen

1 in einer schematischen Ansicht ein Produktionssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 in einer schematischen Ansicht einen Transportroboter als Transportmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 in einer schematischen Draufsicht eine Regalstruktur eines Lagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern,
5 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems,
6 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems,
7 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems, wobei über der Produktion bzw. über der Fertigung Pufferlager vorgesehen sind, und
8 in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems, wobei über der Produktion bzw. über der Fertigung Pufferlager vorgesehen sind.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Produktionssystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Produktionssystem 1 in 1 ermöglicht den durchgehenden Transport von einem Ladungsträger 2 in einem Transportroboter als Transportmodul 3, ohne Schnittstellen, mit nur minimalem Flurflächenbedarf bei verhältnismäßig geringem Kostenaufwand. Ein Ladungsträger 2 wird von einem Blocklager 4 als Lager durchgängig und flurfrei bis zu den Produktionseinrichtungen befördert. Dabei erfolgt eine dezentrale Kommunikation der Transportmodule bzw. Transportroboter zum einen direkt mit den Produktionseinrichtungen und zum anderen zwischen den Transportmodulen 3 untereinander. So kann immer das optimale Transportmodul und die optimale Route für die jeweils durchzuführende Transportaufgabe gewählt werden. Die Fördereinrichtung des Produktionssystems 1 umfasst Transportmodule 3 und ein Schienensystem 5. Die Transportmodule 3 bewegen sich autonom über das Schienensystem 5 zwischen dem Blocklager 4 und den Produktionseinrichtungen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst als Produktionseinrichtungen eine Fertigungslinie 6 und eine Fertigungseinrichtung 7 mit Fertigungsinseln 8, die von den Transportmodulen 3 über das Schienensystem 5 mit Gütern versorgt werden. Das Blocklager 4 ist des Weiteren über das Schienensystem 5 mit einer weiteren Lagerkomponente 9 verbunden, die als Wareneingang und/oder Warenausgang fungieren kann. Die Lagerkomponente 9 könnte als klassisches Lager mit Paletten-Regalbediengerät ausgeführt sein, das, falls ein Ladungsträger im Blocklager 4 leer wird, eine Palette mit dem Regalbediengerät aus dem klassischen Lagersystem auslagert und mittels Übergabe der Güter an ein Transportmodul 3 Ladungsträger 2 für das Blocklager 4 - und damit das Blocklager 4 - wieder nachfüllt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt die Realisierung eines ganzheitlichen, flexiblen und hochdynamischen automatischen Kleinteilelagers mit integrierter Produktionsversorgung. Dazu ist ein Lager- bzw. Transportsystem für Ladungsträger 2 - zum Beispiel Kleinladungsträger - implementiert, welches mittels speziell hierfür gestalteten Transportmodulen 3 und einem Schienen- und Regallagersystem die Verzahnung zwischen Intralogistik und Produktion ermöglicht. Folglich ist eine ganzheitliche, flexible und hochdynamische Lösung dargestellt.
Gerade im Fertigungsumfeld, aber auch im Versand, spielt die Reihenfolge der ausgelagerten Ware (Sequenzierung) aus einem vollautomatisierten Lager für die nachgelagerten Produktions- bzw. Verpackungsprozesse eine immer größere Rolle. Die Einhaltung einer Sequenz stellt erhebliche Leistungsanforderungen für das Lager dar, wodurch das Lager enorm leistungsfähig sein muss, um diese Anforderungen zu erfüllen. Diese Leistungsanforderung berücksichtigt das hier beschriebene Produktionssystem 1.
Das Produktionssystem 1 gemäß 1 liefert eine durchgängige Lösung, die den Ladungsträger-Transport beginnend im Lager bis zu den Produktionseinrichtungen ohne Schnittstellen und den damit verbundenen Umlagerungs- sowie Puffervorgängen ermöglicht. Hierbei sind Transportschienen vorgesehen, welche den schnittstellenfreien Transport vom Lagerplatz bis zur Fertigung ermöglichen. Die Transportschienen sind in einer flurfreien Gestaltung ausgeführt. Die Kommunikation erfolgt dabei dezentral direkt zwischen den einzelnen Transportmodulen 3. In direkter Kommunikation mit den Produktionseinrichtungen werden die Aufträge an die Transportmodule 3 erteilt. Der Verzicht auf Schnittstellen bildet die Grundlage für eine maximale Flexibilität, Dynamik und Skalierbarkeit beim Transport der Ladungsträger 2.
Zur Erweiterung des Einsatzbereiches des Produktionssystems 1 gemäß 1 könnte das System gleichzeitig Kommissionierungsaufgaben übemehmen. Dies kann - unter anderem - dann von Vorteil sein, wenn ein Unternehmen, auf Grund von begrenzten räumlichen Verhältnissen oder bedingt durch die Betriebsgröße, nur ein Lagersystem betreiben kann. Auch beim Betrieb mehrerer Lagersysteme in einem Unternehmen liefert die Bereitstellung von Kommissionierungsaufgaben einen erheblichen Vorteil im Hinblick auf die Effizienz des Gesamtsystems.
Das Gesamtsystemlayout ist unter Berücksichtigung maximaler Flexibilität und hoher Leistung realisiert. Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 berücksichtigt die Hauptanforderung bei der Installation des Regallagersystems und des Schienensystems der Fördereinrichtung, wonach Layout-Strukturen vorgesehen sind, welche möglichst kostengünstig und flexibel an jeweilige Kundenanforderungen anpassbar sind. Aufbauend auf diesen Strukturen kann die mechanische Peripherie des Systems entwickelt werden. Hierzu können das Schienen- und Kreuzungslayout, die Vertikalförderer im Schienensystem sowie das gesamte Energiemanagement zählen. Im Hinblick auf eine Integration der automatisierten und miteinander kommunizierenden Produktionseinrichtungen können die Übergabestationen zwischen Fördereinrichtung und Produktionseinrichtung gestaltet werden. Dabei sind die Übergabestationen so gestaltet, dass die auf Kommunikationsebene verbundenen Produktionseinrichtungen und die Transportmodule auch auf der physischen Ebene optimal miteinander interagieren können und so die Ladungsträger ohne Pufferung und ohne zusätzliche Fördertechnik direkt in den Produktionsprozess bzw. Fertigungsprozess eingeschleust werden.
Mit einer Ausführungsform, bei der mit nur einem Lager- und Transportsystem eine durchgängige, flurfreie Beförderung von Ladungsträgern ermöglicht wird, erfolgt eine komplett neuartige Gestaltung des Materialflusses. Dieser kann hin auf maximalen Durchsatz und maximale Flexibilität ausgelegt werden. Hierfür kommt eine geeignete dezentrale Steuerungs- und Betriebstechnik zum Einsatz, welche ohne Leitrechner eine direkte Kommunikation der eingesetzten Module untereinander ermöglicht, so dass ein robuster und flexibler Einsatz des Produktionssystems 1 bereitgestellt wird.
Die Transportmodule 3 gemäß 1 sind spezielle, auf den flexiblen und schnellen Transport von Ladungsträger ausgelegte Transport- bzw. Lagerroboter. Die wesentlichen Komponenten, aus denen sich ein solcher Roboter zusammensetzt, sind das Fahrwerk und ein Lastaufnahmemittel (LAM). Die Transportroboter sind auf die Lager- und Schienengestaltung abgestimmt. So ist der Transportroboter derart ausgebildet, dass ein möglichst flexibler Einsatz der Roboterfahrzeuge sowohl im Lagersystem als auch auf dem Schienensystem 5 ermöglicht ist.
Folglich zeigt 1 ein Produktionssystem 1 umfassend eine Lager- und Transportfunktionalität, die einen durchgehenden Transport von Ladungsträgern 2 innerhalb des Blocklagers 4 und auch darüber hinaus bis zu den Produktionsstandorten bzw. Fertigungsstandorten, mit nur geringstmöglichem Verbrauch der vorhandenen Flurflächen, ermöglicht. Der Fokus liegt dabei nicht auf einem bestimmten Anwendungsfall, sondern auf der möglichst flexiblen Gestaltung der Komponenten des Gesamtsystems, um diese an verschiedenste Anwendungsfälle leicht anzupassen, so dass für jeden Anwendungsfall das ideale System bereitstellbar ist (Baukastenprinzip). Das Produktionssystem 1 gemäß 1 zeigt ein Gesamtkonzept, das darauf ausgerichtet ist, zum einen möglichst anpassungsfähig und flexibel zu sein und zum anderen eine hohe Leistung bzw. Durchsatz zu ermöglichen.
2 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Transportroboter als Transportmodul 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Transportroboter bzw. das Transportmodul 3 in 2 umfasst ein Lastaufnahmemittel 10 zur Aufnahme eines Ladungsträgers 2. Der Transportroboter ist beispielsweise im Rahmen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung einsetzbar, bei dem ein von oben bedienbares Blocklager als Lager vorgesehen ist.
Der Transportroboter dient als Transportmodul 3, welches oberhalb von vertikal gestapelten Ladeeinheiten des Lagers, beispielsweise auf einem schachbrettartigen Raster, verfahren kann. Diesbezüglich ist das Fahrwerk eine wesentliche Komponente. Daher ist ein geeigneter Fahrwerksmechanismus vorgesehen, der es dem Transportroboter ermöglicht, ohne Kurvenfahrt und damit auf kürzestem Weg einen orthogonalen Richtungswechsel durchzuführen. Zur Bereitstellung eines maximalen Raumnutzungsgrads und maximaler Leistung ist bei der Gestaltung des Transportmoduls 3 darauf geachtet worden, dass die Außenmaße des Transportmoduls 3 die Abmessungen des Ladungsträgers, zum Beispiel einer KLT-Kiste, in Breite und Länge nur geringfügig überragen. Somit wird der Einsatz von möglichst vielen Transportmodulen 3 auf dem Raster und demnach auch eine maximale Leistung ermöglicht. Gleichzeitig können hierdurch die Ladungsträger sehr dicht nebeneinander gestapelt und somit ein hoher Raumnutzungsgrad im Lager erzielt werden.
Die Energieversorgung des Transportroboters gemäß 2 basiert auf einem mitfahrenden Energieträger. Der wesentliche Vorteil dieser Lösung ist, im Vergleich zu Lösungen die auf stromführenden Schienen basieren, die kostengünstigere Realisierung. Das Layout des Gesamtsystems, welches die direkte Produktionsbelieferung aus dem Lager ermöglicht, kann zu einem sehr weitläufigen Schienensystem führen. So wäre bei einer externen Energieversorgung der Transportmodule, die zum Beispiel aus Schleifleitungen bestehen könnten, mit einem Vielfachen an Kosten für den Aufbau der Energieversorgung zu kalkulieren. Des Weiteren würde eine solche Lösung zu einem wesentlich komplexeren und in der Fertigung aufwändigerem Design der Schienen- und Regallagerstruktur führen. Bei der Variante gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 2 umfassend die mitgeführte Energieversorgung werden lokal an geeigneten Positionen (z.B. Hallenstützen) im Schienen- und/oder Lagersystem Ladestationen angeordnet.
Die Entnahme der Ladungsträger 2 aus dem Lager erfolgt über ein geeignetes Lastaufnahmemittel (LAM) 10. Zum Beispiel kann hierbei ein auf die ggf. ausgewählte KLT-Variante abgestimmter Mechanismus vorgesehen sein, der die Ladeeinheiten (Ladungsträger) aus einer Tiefe von beispielsweise bis zu 9 m zuverlässig nach oben befördern kann.
Weiterhin ist eine robuste Verbindung zwischen Lastaufnahmemittel 10 und Ladungsträger 2 vorgesehen, die zum einen platzsparend ist und zum anderen schnell fixier- und lösbar ist. Zur Kostenminimierung ist bei der Schnittstellengestaltung von Lastaufnahmemittel 10 und Ladungsträger 2 vorgesehen, dass die kostenintensiveren Bauteile und Baugruppen im Lastaufnahmemittel 10 verbaut sind und die Schnittstelle am Ladungsträger 2 so einfach wie möglich gehalten ist, so dass hier auf standardisierte Kleinladungsträger zurückgegriffen werden kann. Dabei ist berücksichtigt, dass die Anzahl an Ladungsträgern die Anzahl an Transportrobotern und damit auch der Lastaufnahmemittel um einen großen Faktor, zum Beispiel um den Faktor 100, übersteigen kann. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von standardisierten Kleinladungsträgern besteht in der besseren Integrierbarkeit des Gesamtsystems in bestehende Fertigungssysteme sowie in der möglichst konfliktfreien Einbindung in bestehende Logistikabläufe der Zulieferindustrie.
3 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Regalstruktur eines Lagers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Ausgestaltung des Regalsystems bzw. des Lagers gemäß 3 sieht ein von oben zu bedienendes Blocklager 4 vor. Bei dieser Variante eines Lagers stehen Ladungsträger 2 übereinander und es wird, im Vergleich zu anderen automatisierten Lagervarianten, ein sehr hoher Raumnutzungsgrad erreicht. Um diesen weiter zu steigern sind die Schienen 11 der oberen Gitterstruktur so schmal wie möglich gestaltet. Zur Bereitstellung einer möglichst hohen Leistung ist das Schachbrettmuster auf dem Regallager so gestaltet, dass der Einsatz einer möglichst großen Anzahl an Transportrobotern bzw. an Transportmodulen 3 erreicht wird und diese gleichzeitig nebeneinander im Regal bzw. Blocklager 4 agieren können. Die so auf physischer Ebene geschaffene Möglichkeit möglichst viele Transportmodule 3 parallel auf engstem Raum einzusetzen wird durch eine direkte Kommunikation der Module bzw. Komponenten untereinander ergänzt und führt damit zu einem flexiblen Gesamtsystem mit sehr hoher Leistung.
Der hohe Raumnutzungsgrad bei einer Blocklagerung wird mit dem Nachteil erkauft, dass die Transportroboter jeweils nur auf die obersten Ladungsträger einen direkten Zugriff haben. Zum Erreichen der unteren Ebenen müssen die Kleinladungsträger von den Robotern umgeschichtet werden. Um dennoch eine hohe Leistung des Systems zu gewährleisten, ist das Lager so ausgelegt, dass eine sehr hohe Anzahl an Transportroboter einsetzbar ist.
Des Weiteren können spezielle Lifte an der Außenseite des Regals angebracht werden. Dies ist in 4 in einer schematischen Ansicht gezeigt, wonach ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern dargestellt ist. In direkter Nähe zu den Liften lagern die Transportmodule Ladegüter ein, die das Attribut „C-Artikel“ besitzen. Die sogenannten C-Artikel haben im Kontext der Lagerhaltung eine geringe Zugriffshäufigkeit und wandern folglich während des Lagerbetriebs in immer tiefer liegende Regallagerebenen. Wird nun ein C-Artikel angefordert, unterstützt der Lift den Roboter beim Umschichten, da so die Ladungsträger nicht auf der obersten Ebene verteilt werden müssen, sondern mit dem Lift ein Zwischenspeicher zur Verfügung steht. Als Resultat kann der Zugriff schneller erfolgen und somit die Leistung weiter gesteigert werden. Der positive Nebeneffekt besteht darin, dass während dem Umschichten die restlichen Transportroboter nicht durch die umgeschichteten Ladungsträger behindert werden und folglich keine zusätzlichen Wege fahren müssen. Das Umschichten der Ladungsträger erfolgt oben auf der Schienengitterstruktur.
4 zeigt ein entsprechendes Szenario, bei dem in einem Blocklager 12 angeforderte bzw. erwünschte Ladungsträger 13 unter vier weiteren nicht gewünschten bzw. unerwünschten Ladungsträgern 14, 15, 16 und 17 befindet. Dazu wird in 4a der Umschichtungsvorgang ohne den Einsatz einer Lifteinrichtung L und in 4b der Umschichtungsvorgang mit dem Einsatz einer Lifteinrichtung L veranschaulicht.
In Schritt 1 von 4a befindet sich zunächst der unerwünschte Ladungsträger 14 ganz oben. In Schritt 2 von 4a wird der unerwünschte Ladungsträger 14 auf der oberen Schienengitterstruktur umgeschichtet, so dass sich der nächste unerwünschte Ladungsträger 15 an oberster Position befindet. In Schritt 3 von 4a wird der unerwünschte Ladungsträger 15 auf der oberen Schienengitterstruktur umgeschichtet, so dass sich der nächste unerwünschte Ladungsträger 16 an oberster Position befindet. In Schritt 4 von 4a wird der unerwünschte Ladungsträger 16 auf der oberen Schienengitterstruktur umgeschichtet, so dass sich der nächste unerwünschte Ladungsträger 17 an oberster Position befindet. In Schritt 5 von 4a wird der unerwünschte Ladungsträger 17 auf der oberen Schienengitterstruktur umgeschichtet, so dass sich schließlich der erwünschte Ladungsträger 13 an oberster Position befindet.
In 4b ist der Umschichtungsvorgang nun mit dem Einsatz einer separaten Lifteinrichtung L veranschaulicht. In Schritt 1 von 4b befindet sich zunächst der unerwünschte Ladungsträger 14' ganz oben. In Schritt 2 von 4b wird der unerwünschte Ladungsträger 14' auf der oberen Schienengitterstruktur in die Lifteinrichtung L umgeschichtet bzw. dorthin bewegt, so dass sich der nächste unerwünschte Ladungsträger 15' an oberster Position befindet. In Schritt 3 von 4b wird der unerwünschte Ladungsträger 15' auf der oberen Schienengitterstruktur in die Lifteinrichtung L umgeschichtet bzw. dorthin bewegt, so dass sich der nächste unerwünschte Ladungsträger 16' an oberster Position befindet. In Schritt 4 von 4b wird der unerwünschte Ladungsträger 16' auf der oberen Schienengitterstruktur in die Lifteinrichtung L umgeschichtet bzw. dorthin bewegt, so dass sich der nächste unerwünschte Ladungsträger 17' an oberster Position befindet. In Schritt 5 von 4b wird der unerwünschte Ladungsträger 17' auf der oberen Schienengitterstruktur in die Lifteinrichtung L umgeschichtet bzw. dorthin bewegt, so dass schließlich der gewünschte Ladungsträger 13' nach oben gelangt.
5 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems. Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 veranschaulicht die Integration des Lagers und der Fördereinrichtung in einen beispielhaften, modernen Produktionsprozess mit automatisierter Fertigungsstraße und ebenfalls automatischen, flexiblen Fertigungsinseln. Die Transportroboter 18 repräsentieren die Transportmodule der Fördereinrichtung für die Beförderung der Kleinladungsträger 2. Auf dem Boden fahrende fahrerlose Transportsystemen (FTS) werden durch die Fahrzeuge dargestellt und transportieren sperrige und schwere Gegenstände. Des Weiteren zeigt 5 das Schienensystem 20 der Fördereinrichtung und das als Blocklager 19 ausgeführte Lager. Des Weiteren sind eine mögliche Anordnung von Wareneingang und Warenausgang sowie etwaige direkt an das Blocklager 19 angeschlossene und auch durch die Transportmodule bedienbare Kommissionierarbeitsplätze dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 gelangt ein Transportroboter 18 als Transportmodul nahtlos von der Regallagerstruktur des Blocklagers 19 auf das außenliegende Schienensystem 20 der Fördereinrichtung. Hierzu ist ein Schienendesign installiert, welches auf das Fahrwerk der Transportroboter 18 abgestimmt ist und entsprechende Führungselemente zur sicheren Spurführung aufweist. Der ganzheitliche Lösungsansatz des Produktionssystems gemäß 5 beruht in der Zusammenführung von Lagerhaltung, dem innerbetrieblichen Transport und der Produktionsversorgung. Das außerhalb des Lagers verlegte Schienensystem 20 besteht aus einem an der Decke hängenden oder bei geringer Höhe auf Stelzen stehenden flurfreien System. Dies liefert folgende Vorteile:

- Da die Bedienung des Lagers von oben erfolgt und sich damit die Transportmodule und die Ladungsträger bei der Entnahme schon auf einer üblichen Regalhöhe von, zum Beispiel, circa 8 m befinden, müssen nur geringe Höhenunterschiede überwunden werden. Zur Überwindung des Höhenunterschieds in niedrigere Schienensysteme (zum Beispiel beim Transport in niedrigeren Hallen) werden Lifte eingesetzt. Des Weiteren ist auch eine schiefe Bahn, vorzugsweise mit geringer Steigung, zur Überwindung des Höhenunterschieds denkbar.
- Der bodennahe Bereich bleibt nahezu unberührt und ermöglicht den Transport von schweren Gegenständen, die die Maße und Lasten von Kleinladungsträgern übersteigen und bevorzugt mittels fahrerlosen Transportsystemen (FTS) 21 transportiert werden können.
- Die Transportmodule bewegen sich auf dem Schienensystem und werden ebenfalls durch dieses geführt. Dadurch kann die im Transportroboter bzw. im Transportmodul verbaute Sensorik wesentlich schlanker und kostengünstiger ausfallen als bei flurgebundenen Systemen, welche aufgrund der Gefahr von Kollisionen und den nicht vorgegebenen Wegen erhöhte Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen.
- Die Anlieferungen bzw. Kopplung mit den Fertigungseinrichtungen erfolgt von oben. Hierdurch wird zum einen Platz gespart und zum anderen kann die Übergabestation in ihrer räumlichen Anordnung äußert flexibel und kostengünstig verlegt werden, da hierfür im einfachsten Fall lediglich ein Ausschnitt in der Schiene erforderlich ist.

Somit ermöglicht das Produktionssystem gemäß 5 einen flurfreien Transport von Ladungsträgern 2, wobei eine Anlieferung der Güter an eine Fertigungsstraße 22, an eine Kommissionierungseinrichtung 23 und an Fertigungszellen 24 von oben erfolgt. Die Fertigungszellen 24 weisen einen Fertigungsroboter 25 zur Weiterverarbeitung der mit den Ladungsträgern 2 angelieferten Güter auf.
6 zeigt in einer schematischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems, wobei - gegenüber dem Schienensystem 20 des Ausführungsbeispiels aus 5 - in 6 ein schachbrettartiges Raster als Schienensystem 26 vorgesehen ist.
7 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems, wobei über der Produktion bzw. über der Fertigung Pufferlager vorgesehen sind.
Die Transportroboter 18 als Transportmodule gelangen nahtlos von der Regallagerstruktur des Blocklagers 19 auf das außenliegende Schienensystem 27 der Fördereinrichtung. Hierzu ist ein Schienendesign installiert, welches auf das Fahrwerk der Transportroboter 18 abgestimmt ist und entsprechende Führungselemente zur sicheren Spurführung aufweist. Das Schienensystem 27 ist als schachbrettartiges Raster ausgeführt. Der ganzheitliche Lösungsansatz des Produktionssystems gemäß dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel beruht in der Zusammenführung von Lagerhaltung, dem innerbetrieblichen Transport und der Produktionsversorgung. Das außerhalb des Blocklagers 19 verlegte Schienensystem 27 besteht in einem an der Decke hängenden oder bei geringer Höhe auf Stelzen stehenden flurfreien System. Das Produktionssystem gemäß 7 ermöglicht einen flurfreien Transport von Ladungsträgern 2, wobei eine Anlieferung der Güter an eine Fertigungsstraße 22, an eine Kommissionierungseinrichtung 23 und an Fertigungszellen 24 von oben erfolgt. Die Fertigungszellen 24 weisen einen Fertigungsroboter 25 zur Weiterverarbeitung der mit den Ladungsträger 2 angelieferten Güter auf.
Des Weiteren sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 für ein oder mehrere der Produktionseinrichtungen bzw. der Fertigungszellen 24 jeweils Pufferlager vorgesehen. Die Pufferlager sind innerhalb der Schicht 27 angeordnet und damit den Produktionseinrichtungen bzw. den Fertigungszellen 24 vorgeschaltet. Die Pufferlager sind über den Produktionseinrichtungen, beispielsweise über der Fertigungsstraße 22 und über den Fertigungszellen 24, vorzugsweise an der Decke hängend, angebracht. Die Pufferlager in der Pufferschicht 28 können bis zu drei Ladungsträger vorhalten/puffern, wobei die Ladungsträger in den Pufferlagern übereinander gestapelt vorgehalten werden. Somit können kurze Zugriffszeiten auf die Ladungsträger ermöglicht werden, so dass eine schnelle und reibungslose Versorgung der Produktionseinrichtungen, insbesondere der Fertigungsstraße 22 und der Fertigungszellen 24, mit den Ladungsträgern 2 realisiert ist.
8 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Produktionssystems, wobei über der Produktion bzw. über der Fertigung Pufferlager vorgesehen sind.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind über den Produktionseinrichtungen bzw. über den Fertigungsrobotern 25 der Fertigungszellen 24 Pufferlager 29 vorgesehen. Die produktionsnahen Pufferlager 29 sind in der Pufferschicht 28 angeordnet und damit den Produktionseinrichtungen bzw. den Fertigungszellen 24 vorgeschaltet. Die Pufferlager 29 sind über den Produktionseinrichtungen bzw. über den Fertigungszellen 24 an der Decke hängend angebracht und werden mittels der Transportroboter 18 mit Ladungsträgern versorgt.
Die Pufferlager 29 in der Pufferschicht 28 können - gemäß dem Ausführungsbeispiel in 8 - bis zu drei Ladungsträger 30 vorhalten/puffern, wobei die Ladungsträger 30 in den Pufferlagern 29 der Pufferschicht 28 übereinander gestapelt vorgehalten werden. Somit können kurze Zugriffszeiten auf die Ladungsträger zur Versorgung der Produktionseinrichtungen bzw. der Fertigungszellen 24 ermöglicht werden. Zur Überwindung des Höhenunterschieds in niedrigere Schienensysteme oder zu den Produktionseinrichtungen/Fertigungszellen werden - in 8 nicht dargestellte - Lifte eingesetzt.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Bezugszeichenliste

1: Produktionssystem
2: Ladungsträger
3: Transportmodul
4: Blocklager
5: Schienensystem
6: Fertigungslinie
7: Fertigungseinrichtung
8: Fertigungsinsel
9: Lagerkomponente
10: Lastaufnahmemittel
11: Schienen
12: Blocklager
13, 13': Erwünschter Ladungsträger
14, 14': Unerwünschter Ladungsträger
15, 15': Unerwünschter Ladungsträger
16, 16': Unerwünschter Ladungsträger
17, 17': Unerwünschter Ladungsträger
18: Transportroboter
19: Blocklager
20: Schienensystem
21: Fahrerloses Transportsystem
22: Fertigungsstraße
23: Kommissionierungseinrichtung
24: Fertigungszelle
25: Fertigungsroboter
26: Schienensystem
27: Schienensystem
28: Pufferschicht
29: Pufferlager
30: Ladungsträger im Pufferlager
L: Lifteinrichtung

Claims

Produktionssystem (1), umfassend mindestens ein Lager, mindestens eine Fördereinrichtung und mindestens eine Produktionseinrichtung, wobei Güter mittels Ladungsträger (2) handhabbar und/oder förderbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Ladungsträger (2) vom Lager bis zur Produktionseinrichtung durchgehend und flurfrei beförderbar sind.
Produktionssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager vollautomatisiert ausgeführt ist.
Produktionssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager als Blocklager (4) ausgebildet ist, wobei das Blocklager (4) vorzugsweise von oben bedienbar ist.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das Lager eine Lifteinrichtung (L) zum Zwischenspeichern von Ladungsträgern (2) vorgesehen ist.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung oberhalb des Lagers und oberhalb der Produktionseinrichtung angeordnet ist.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung Transportmodule (3) und ein Transportschienen umfassendes Schienensystem aufweist, wobei die Transportmodule (3) zwischen dem Lager und der Produktionseinrichtung auf den Transportschienen des Schienensystems bewegbar sind.
Produktionssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schienensystem als ein an der Decke hängendes und/oder als ein auf Stelzen stehendes Schienensystem ausgebildet ist.
Produktionssystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsträger (2) von den Transportmodulen (3) aus dem Lager, vorzugsweise von oben, aufnehmbar sind, wobei die Ladungsträger (2) mittels der Transportmodule (3) über das Schienensystem zu der bzw. in die Produktionseinrichtung beförderbar sind.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Transportmodule (3) eine dezentrale Kommunikation derart implementiert ist, dass die Transportmodule (3) direkt mit der Produktionseinrichtung kommunizieren und/oder dass die Transportmodule (3) untereinander direkt kommunizieren.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmodule (3) oberhalb von den in dem Lager/Blocklager (4) vertikal gestapelten Ladungsträgern (2) auf einem schachbrettartigen Raster verfahrbar sind.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmodule (3) als selbstfahrende Transportroboter ausgebildet sind.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmodule (3) zur Energieversorgung einen mitfahrenden Energieträger aufweisen.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung an vorgegebenen Positionen im Schienensystem Ladestationen für die Transportmodule (3) aufweist.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmodule (3) ein Lastaufnahmemittel zur Aufnahme bzw. Entnahme des Ladungsträgers (2) aus dem Lager umfassen.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der Fördereinrichtung mit der Produktionseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Anlieferung der Ladungsträger (2) von oben erfolgt.
Produktionssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die Produktionseinrichtung ein Pufferlager (29) vorgesehen ist.
Verfahren zur Handhabung und/oder Beförderung von Gütern mittels Ladungsträgern (2) in einem Produktionssystem (1), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Produktionssystem (1) mindestens ein Lager, mindestens eine Fördereinrichtung und mindestens eine Produktionseinrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsträger (2) durch die Fördereinrichtung vom Lager bis zu der Produktionseinrichtung durchgehend und flurfrei befördert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass beginnend mit der Aufnahme des Ladungsträgers (2) im Lager bis zur Anlieferung in der Produktionseinrichtung durchgängig von der Fördereinrichtung umfasste Transportmodule (3) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportmodule (3) oberhalb von den in dem Lager/Blocklager (4) vertikal gestapelten Ladungsträgern (2) auf einem schachbrettartigen Raster verfahren werden.
Integrierbares System, mit einem Lager und einer Fördereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, zur Bereitstellung eines Produktionssystems (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 17 bis 19.