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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Teile-Ablage, beispielsweise eines Ablageregals, in welchem Teile zur Zwischenlagerung und/oder Aufbewahrung abgelegt werden und wieder daraus entnommen werden können. Das Verfahren kann im Rahmen der Logistik bei industrieller Fertigung besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
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In der heutigen industriellen Fertigung spielt die Logistik eine wichtige Rolle. Es sind zunächst, je nach Komplexität des herzustellenden Produkts, Tausende von Teilen von unterschiedlichen Zulieferern an den Produktionsstandort zu schaffen. Ausgehend von diesen Zulieferungen müssen die Teile dann an die richtigen Stellen am Produktionsstandort verteilt werden. Hier verzahnt sich heutzutage der Bereich der klassischen Produktion mit dem Bereich der klassischen Logistik, wobei erstere bestimmt, welches Zulieferteil an welche Stelle am Produktionsstandort befördert werden muss.
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Um diese komplexen logistische Aufgabe der Beschaffung von einer Vielzahl von Teilen und ihrem Transport vom Lieferanten bis zum Einbauort zu bewältigen, werden heutzutage verschiedene Strategien verwendet. Grundsätzlich kommen bei der Steuerung der Lieferkette zwischen Lieferant und Abnehmer das Push-Prinzip („Bring-Prinzip“) und das Pull-Prinzip („Hol-Prinzip“) zum Einsatz. Bei beiden handelt es sich übergreifend um Produktionssteuerungssysteme, die sich bezüglich der Richtung, in der Informationen und Steuerungsinformationen bzw. Teilaufträge innerhalb der Produktion weitergegeben werden.
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Beim Push-Prinzip wird die Produktion über einen zentralen Fertigungs- bzw. Logistikplan gesteuert. Die entstehenden Zwischenprodukte bis hin zum Endprodukt und die dafür benötigten Teile werden nach dem Push-Prinzip von einer Produktionseinheit zur nächsten bzw. von einer Stelle in der Logistikkette zur Nächsten durch die Fertigungskette bzw. Logistikkette geschoben. Der Vorteil des Push-Prinzips besteht darin, dass eine Zwischen- und Endlagerung der fertiggestellten Produkte eine gute Lieferfähigkeit garantiert. Auch die Mitarbeiter und Maschinen sind optimal beschäftigt und ausgelastet. Der Nachteil des Push-Prinzips kann in der Verschwendung in Form von Zwischenbeständen gesehen werden. Zum anderen kommt es bei kurzfristigen Änderungswünschen von Seiten des Kunden zu einer ungewollten und teuren Kapitalbindung im Produktlager oder zu unerwünschten Lieferengpässen.
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Über die Implementierung des Toyota-Produktionssystem wurden Fertigung und Logistik in vielen produzierenden Unternehmen auf das Pull-Prinzip umgestellt. Dabei handelt es sich um ein nachfrageorientiertes, bedarfsgerechtes Produktionssystem: die im Prozess weiter vorne liegende Produktionseinheit meldet den Bedarf an die vorherige Produktionseinheit, damit sie produzieren kann. Jede Produktionseinheit produziert nur den notwendigen Bedarf, d.h. bedarfsgerecht. Das Pull-Prinzip basiert also informationstechnisch auf einem zum Produktionsfluss entgegengesetzt ablaufenden Informationsfluss. Für die Materialversorgung bedeutet dies jedoch, dass jede Produktionseinheit auch nur die Materialmenge erhält, die sie effektiv zum Produzieren benötigt. So wird sehr flexibel immer genau die richtige Menge in der richtigen Qualität produziert, so dass Verschwendung durch Lagerhaltung weitgehend vermieden wird. Der Nachteil dieses Prinzips besteht in der hohen Abhängigkeit von einer störungsfrei funktionierenden Prozesskette, da jede Störung sehr schnell bzw. unmittelbar zu einem Produktionsausfall führt.
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Speziell in der Premium-Automobilproduktion ist aufgrund der hohen Produkt- und Variantenkomplexität bei hoher Stückzahl ein Abriss der Produktion mit sehr hohen Kosten verbunden und daher nicht tolerierbar. Deswegen wird in der Logistikkette zwar das Pull-Prinzip eingesetzt, jedoch wird zur Sicherheit auch Material vorbestellt, um Fehlmengen zu vermeiden. In der Praxis sind damit über die gesamte Logistikkette noch verteilte Teile- bzw. Materialpuffer vorhanden, um kurzfristige Störungen abfedern zu können. Ein weiterer Nachteil kann darin gesehen werden, dass es je nach Informationsgeschwindigkeit beim Lieferanten zu einem Peitscheneffekt (bullwhip effect) kommen kann.
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Wie bereits oben erwähnt, sind unabhängig von der Form des verwendeten Produktionssystems heutzutage sämtliche industriellen Produktionsprozesse mit einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Logistikkette verbunden. Ab dem Zeitpunkt der Anlieferung von für die Produktion erforderlichen Teilen zur Produktionsstandort bis zur Bereitstellung der richtigen Teile an den richtigen Ort innerhalb des Produktionsstandorts durchläuft jedes der Teile je nach Grad der Kommissionierung intern zahlreiche Stationen. Dabei werden in der Logistik Regale als Lagerplätze für Material zahlreich und vielfältig eingesetzt, z.B. in Supermärkten und Kommissionierzonen, um Teile/Material zwischenzulagern und es dann bedarfsgerecht für die nächsten Produktionsaufträge vorzubereiten und an die Produktionslinie zu transportieren. Sie werden auch an der Produktionslinie eingesetzt, um Teile/Material für die Produktionsaufträge bereitzustellen.
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Regale besitzen üblicherweise eine bestimmte Anzahl von Fächern, wobei jedes Fach wiederum einen oder mehrere Teile/Material aufweisende Behälter aufnehmen kann. Hieraus ergibt sich unmittelbar, dass jedes Regal eine gewisse Lagerkapazität aufweist, welche grundsätzlich durch die folgenden drei Faktoren festgelegt ist: Anzahl der Regalfächer im Regal, wobei üblicherweise jedes Fach als FIFO-Puffer (FIFO: first in first out, Englisch für „der Reihe nach“) betrieben wird, Anzahl der Behälter je Regalfach und Anzahl der Teile je Behälter.
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Die logistische Steuerung von Regalen bezüglich Bestückung und Entnahmen basiert heutzutage auf mehreren der nachfolgend genannten Prinzipien:
- • Sortenreines Regal: ein Regal stellt Material genau einer Materialsorte bereit (z.B. Gurtschlösser), in den einzelnen Fächern finden sich dann Varianten des Materials (z.B. Gurtschlösser für unterschiedliche Sitze);
- • Feste Materialzuordnung je Fach: die Materialzuordnung je Regalfach ist fest und kann nicht ohne weiteres geändert werden. Die Information, welches Material in welchem Fach liegt, wird über eine papierbasierte Regalfachbeschriftung visualisiert. Eine Änderung der festen Zuordnung ist damit nicht ohne weiteres möglich und müsste zudem auch an die Mitarbeiter, die aus dem Regal entnehmen bzw. dieses auffüllen, kommuniziert werden. Dies ist bei einem Mehrschichtbetrieb sehr aufwändig. Eine zusätzliche Gefahr ist darin zu sehen, dass jede Änderung unmittelbar danach ein erhöhtes Risiko für Fehler durch falsche Bestückung und falsche Entnahme birgt;
- • Feste Zahl an Teilen je Behälter: die Zahl der Teile je Behälter ist nach gewissen Überlegungen festgelegt wird im weiteren Verlauf nur noch selten angepasst;
- • Dynamische Steuerung des Materialbedarfs: die Steuerung des Materialnachschubs erfolgt in der Regel nach den Kanban-Prinzipien, um die Zahl der Teile je Behälter und den notwendigen Umschlag der Behälter zu optimieren. Während die Fertigung sich aber permanent selbst optimiert, findet heute keine permanente Optimierung der Logistik statt. Eine dahingehende Notwendigkeit besteht heute nicht, da entsprechende messbare Zielgrößen fehlen.
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Im Hinblick auf die vorstehend genannten Prinzipien, welche die heutige Art und Weise bestimmen, wie Regale in der Logistik und Produktion eingesetzt und verwendet werden, stellen Regale beispielsweise in der Automobilproduktion, insbesondere an der Produktionslinie, heute einen wesentlichen Engpass dar. Jede Station einer getakteten, fließenden Montage hat nur begrenzten Platz für die Materialbereitstellung – in der Regel sind nicht mehr als zwei bis vier Regale mit vier bis sechs Fächern je Regal und je Station möglich. Da die Regale sortenrein eingesetzt werden, ist mit jedem Regal nur eine Materialsorte bereitstellbar. Reicht die Zahl von an einer Station verfügbaren Fächer nicht aus, weil mehr Teile oder Varianten des Teils benötigt werden als es Fächer gibt, erfolgt eine kommissionierte Anlieferung des Teils. Dies führt zu sprunghaft ansteigenden Logistikkosten, da dieser Umfang dann in einem Logistikbereich gesondert vorkommissioniert werden muss.
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Ein weiteres Problem entsteht im Anlauf eines neuen Produkts. Der Auslauf eines alten Produkts mit allen seinen Varianten dauert in der Automobilbranche etwa 12 bis 18 Monate.
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Während dieser Auslaufphase wird jedoch auf der Produktionslinie das neue Produkt bereits schrittweise in immer mehr Varianten und steigernder Stückzahl hochgefahren. Während dieser Zeit muss bis zur vollständigen Ablösung des alten Produkts die doppelte Menge an Material bereitgestellt werden: in über die Zeit sinkender Stückzahl für das alte Produkt und, im Gegensatz dazu, in über die Zeit steigender Stückzahl für das neue Produkt. Wenn die erforderlichen Flächen für die zusätzlich erforderlichen Regale nicht verfügbar sind, muss daher eine gesonderte Kommissionierung der Teile für den betroffenen Zeitraum erfolgen, welche die bereits genannten Nachteile mit sich bringt.
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Ziel der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum Betrieb einer Teile-Ablage bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile unter Beibehaltung der grundlegend vorhandenen Infrastruktur überwinden kann und den Logistik- und Fertigungsprozess effizienter macht.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Betreiben einer Teile-Ablage bereitgestellt, wobei die Teile-Ablage Ablagekompartimente aufweist, wovon jedes zur Aufnahme mindestens einer Teile-Gruppe eingerichtet ist, welche eine Anzahl von Teilen aufweist. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen oder aufweisen:
- a) Ermitteln eines zukünftig in einem Zeitintervall auftretenden Bedarfs an Teilen bezüglich der Teile-Ablage, wobei der Bedarf durch Entnahme von Teilen innerhalb des Zeitintervalls aus der Teile-Ablage bedingt ist;
- b) Bereitstellen mindestens einer Teile-Gruppe mit einer vorbestimmten Anzahl von Teilen an die Teile-Ablage;
- c) Bestimmen eines Ablagekompartiments, in welches die mindestens eine bereitgestellte Teile-Gruppe abgelegt werden soll; und
- d) Ablegen der bereitgestellten Teile-Gruppe in das bestimmte Ablagekompartiment;
wobei die vorbestimmte Anzahl von Teilen in der mindestens einen bereitgestellten Teile-Gruppe und das für ihre Ablage bestimmte Ablagekompartiment auf Grundlage der Ermittlung des zukünftigen in dem Zeitintervall auftretenden Bedarfs an Teilen derart gewählt werden, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des Zeitintervalls ein Wechsel der zur Entnahme bestimmten Teile von einer ersten Art von Teilen auf eine zweite Art von Teilen herbeigeführt wird.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einer Teile-Ablage eine Ablage beliebiger Art verstanden werden, in welcher Material und/oder Teile aufbewahrt werden, die für die Herstellung eines bestimmten Produkts verwendet/gebraucht werden. Vorliegend kann unter einem Teil oder einem Material also beispielsweise ein Teil einer Innenverkleidung eines Kraftfahrzeugs, eine Kopfstütze, eine elektronische Komponente oder aber auch ein bestimmtes Werkzeug gemeint sein. Die Teile-Ablage weist dabei Ablagekompartimente auf, welche als abgetrennte Unterbereiche der Teile-Ablage aufgefasst werden können. Jedes der Ablagekompartimente ist eingerichtet, mindestens eine Teile-Gruppe aufzunehmen. Anders ausgedrückt kann ein Ablagekompartiment gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lokalisierung einer Teile-Gruppe innerhalb der Teile-Ablage verwendet werden, welche darin abgelegt ist.
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Der Schritt des Bereitstellens mindestens einer Teile-Gruppe mit einer vorbestimmten Anzahl von Teilen an die Teile-Ablage kann zwecks Materialnachschub erfolgen. Dabei kann das Bereitstellen der mindestens einen Teile-Gruppe durch einen Zulieferer erfolgen, welcher die mindestens eine Teile-Gruppe an einen Produktionsstandort des Abnehmers liefert. Bei dem Schritt kann es sich also um eine Teile-Bereitstellung von extern handeln. Ebenso gut kann es sich bei dem Bereitstellen der mindestens einen Teile-Gruppe um einen bezüglich des Produktionsstandorts internen Bereitstellungsvorgang handeln, wenn etwa eine im Zwischenlager oder Supermarkt des Produktionsstandortes bereitgestellte Teile-Gruppe zu einer Teile-Ablage an das Produktionsband geliefert wird. Das Bereitstellen der mindestens einen Teile-Gruppe kann also an allen Stationen einer Lieferkette erfolgen.
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Die Teile-Ablage kann mit einer IT-Infrastruktur ausgestattet sein, welche zum Kennzeichnen des bestimmten Ablagekompartiments verwendet werden kann um anzuzeigen, in welches Ablagekompartiment die mindestens eine bereitgestellte Teile-Gruppe abzulegen ist. Die IT-Infrastruktur kann mit einer zentralen Steuerungseinheit gekoppelt sein, beispielsweise über ein drahtloses oder drahtgebundenes Netzwerk. Die zentrale Steuerungseinheit kann bei eintreffendem Teile-Nachschub ein Anzeigemittel ansteuern und so dem Personal anzeigen, in welche Ablagekompartimente die jeweiligen Teile-Gruppen eingelegt werden sollen. Ebenfalls kann analog ein Roboter angesteuert werden, welche die gleiche Aufgabe erfüllt. Die Steuerungseinheit kann auch zugleich als eine Planungseinheit eingerichtet sein bzw. sie kann entsprechende informationstechnische Module zur Ausführung von Planungsaufgaben bezüglich der Produktion als gesamtheitlichen Prozess, also umfassend die klassische Logistik und die klassische Produktion.
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Das zum Kennzeichnen der Ablagekompartimente verwendete Anzeigemittel kann beispielsweise eine Anzahl von Anzeigevorrichtungen aufweisen, so dass je einem Ablagekompartiment eine Anzeigevorrichtung zugeordnet ist. Alternativ kann auch eine kleinere Anzahl von Anzeigevorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann eine Anzeigevorrichtung für eine Teile-Ablage verwendet werden, die ein entsprechendes Fach etwa durch Anzeigen von Ziffern ausweist, welche die Spalte und Reihe des ausgewählten Ablagekompartiments bezeichnen.
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Beim Ablegen der bereitgestellten Teile-Gruppe in das bestimmte und ggfs. dann entsprechend gekennzeichnete Ablagekompartiment kann eine Prüfung erfolgen, ob es sich bei der tatsächlich in das gekennzeichnete Ablagekompartiment abzulegenden Teile-Gruppe um die richtige, gemäß einem übergeordneten Produktionsplan ausgewählte Teile-Gruppe handelt. Diese Überprüfung kann sensorisch erfolgen, indem ein auf der Teile-Gruppe angebrachter Informationsträger (z.B. Barcode oder RFID-Tag) mittels einer entsprechenden Sensoreinheit ausgelesen wird. Die Sensoreinheit kann dabei eine gesonderte Baugruppe darstellen und beispielsweise mit dem Anzeigemittel gekoppelt sein oder in dem Anzeigemittel integriert sein. Beispielsweise kann die Sensoreinheit mehrere Sensoren aufweisen, so dass je ein Sensor einem Ablagekompartiment zugeordnet ist und beim Einlegen einer Teile-Gruppe in ein Ablagekompartiment automatisch der Informationsträger auf der Teile-Gruppe ausgelesen wird zwecks Überprüfung der Richtigkeit des Einlegevorgangs.
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Im Falle einer vollständigen Automatisierung des Bestückungsvorgangs der Teile-Ablage mittels eines Roboters kann das Kennzeichnen eines Ablagekompartiments darin bestehen, dass der Roboter entsprechende Anweisungen von der zentralen und Steuerungseinheit erhält. Ein tatsächliches Anzeigemittel, welches für den Menschen wahrnehmbare Reize bereitstellt (akustisch oder optisch), kann entfallen.
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Die vorbestimmte Anzahl von Teilen in der mindestens einen bereitgestellten Teile-Gruppe (d.h. das im Vorfeld der Bereitstellung erfolgende Gruppieren der vorbestimmten Anzahl von Teilen zu der Teile-Gruppe) und das Ablagekompartiment, in das die Teile-Gruppe abgelegt werden soll, können auf Grundlage der Ermittlung des zukünftigen in dem Zeitintervall auftretenden Bedarfs an Teilen bestimmt werden. Aus dem übergeordneten, also die Gesamtherstellung des Produkts am Produktionsstandort betreffenden Produktionsplan kann ermittelt werden, welche Teile zu welchem Zeitpunkt an welcher Stelle am Produktionsstandort benötigt werden. Die Betrachtung kann dabei gestaffelt in Zeitintervallen erfolgen, wobei die Menge und Art/Ausführung von herzustellenden Produkten in einem Zeitintervall letztendlich den Teilebedarf definiert. Die Bereitstellung der Teile-Gruppen, also die Zusammenstellung der Teile in einer Teile-Gruppe sowie der logistische Pfad einer Teile-Gruppe, insbesondere die Wahl des Ablagekompartiments, in das die Teile-Gruppe platziert wird, erfolgt so, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des Zeitintervalls ein Wechsel der zur Entnahme bestimmten Teile von einer ersten Art von Teilen auf eine zweite Art von Teilen herbeigeführt wird.
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Der Wechsel der zur Entnahme bestimmten Teile von einer ersten Art von Teilen auf eine zweite Art von Teilen kann auf zwei grundsätzlich unterschiedliche Wege herbeigeführt werden. Die Art und Weise, wie der Wechsel erfolgt, hängt maßgeblich davon ab, ob die die Teile innerhalb einer Teile-Gruppen gleich sind oder unterschiedlich sind. Im Allgemeinen gibt es drei Konstellationen: 1) die Teile in einer Teile-Gruppe sind gleich (z.B. eine bestimmte Kopfstütze für einen Sitz im Pkw), 2) die Teile in einer Teile-Gruppe sind sortenrein (Teile-Gruppe weist verschiedene Varianten (einer Sorte) eines Teils auf, z.B. verschiedene Kopfstützen, etwa für Vordersitze und die Rückbank in einem Pkw) oder 3) die Teile in einer Teile-Gruppe sind unterschiedlich (Teile-Gruppe weist mindestens zwei unterschiedliche Teile auf, z.B. Kopfstützen und Gurtschlösser). Die Konstellation 2 ist ein Spezialfall der Konstellation 3. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können alle Konstellationen bezüglich der Teile-Gruppen in einer Teile-Ablage vorkommen, auch gemischt. Des Weiteren gelten Teile im Rahmen dieser Anmeldung als unterschiedlich, wenn sie sich mindestens bezüglich ihrer Variante voneinander unterscheiden (Konstellationen 2 und 3). Sofern es sich um ein farbiges Teil handelt, gelten zwei Teile als gleich, wenn sie die gleiche Farbe haben.
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In einem ersten Wechsel-Fall kann es sich um einen Wechsel von einer ersten Art von Teilen auf eine zweite Art von Teilen handeln, weil in einer Teile-Gruppe unterschiedliche Teilearten (z.B. Kopfstützen und Außenspiegel) in einer Reihenfolge vorliegen, welche an die Entnahmereihenfolge gemäß dem Produktionsplan angepasst ist. Sprich, in diesem Fall wurde eine Teile-Gruppe zusammengestellt (z.B. an der vorherigen Materialstation, etwa im Zwischenlager), welche unterschiedliche Teile in einer bestimmten Reihenfolge aufweist. In solchen Fällen kann es erforderlich sein, dass die Teile-Gruppe in einer vorbestimmten Orientierung in die Material-Ablage eingelegt wird, was sich durch eine entsprechende Markierung oder die Form eines dazugehörigen Behältnisses erreichen lässt, in dem die Teile vorliegen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Teile aus der Teile-Gruppe in der vorgegebenen Reihenfolge ihrer Anordnung entnommen werden. Hier ist zu beachten, dass die Entnahmen von Teilen aus der Teile-Ablage üblicherweise der Reihe nach erfolgen, sowohl bezogen auf die Teile-Gruppe (d.h. Entnahmen von Teilen aus Teile-Gruppen erfolgen bezüglich der Teile-Gruppen gemäß der Reihenfolge ihrer Ablage in die Ablagekompartimente) als auch bezogen auf die Teile innerhalb einer Teile-Gruppe (d.h. gemäß der Reihenfolge ihrer Anordnung innerhalb der Teile-Gruppe). Das hat den einfachen Hintergrund, dass die Entnahmen auf diese Weise, insbesondere wenn durch Facharbeiter ausgeführt, praktisch und sicher gestaltet werden kann: zur Entnahme eines Teils aus einem Ablagekompartiment wird einfach das erste sich darin befindende Teil herausgegriffen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann in einem zweiten Wechsel-Fall die vorbestimmte Anzahl von Teilen in der mindestens einen bereitgestellten Teile-Gruppe und das für ihre Ablage bestimmte Ablagekompartiment auf Grundlage der Ermittlung des zukünftigen in dem Zeitintervall auftretenden Bedarfs an Teilen derart gewählt werden, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb des Zeitintervalls ein Wechsel der zur Entnahme bestimmten Teile von einer ersten Art von Teilen auf eine zweite Art von Teilen herbeigeführt wird, wenn eine verbrauchte Teile-Gruppe aufweisend die erste Art von Teilen durch eine im Ablagekompartiment zur Entnahme nachfolgende Teile-Gruppe aufweisend die zweite Art von Teilen zur Entnahme von Teilen ersetzt wird. Anders ausgedrückt ist hiermit der Fall gemeint, dass Teile in einer Teile-Gruppe gleich sind und der Wechsel nur möglich wird, indem eine leer gewordene Teile-Gruppe durch die nächste Teile-Gruppe im Ablagekompartiment ersetzt wird, wobei die nachfolgende Teile-Gruppe in Bezug auf die leer gewordenen Teile-Gruppe mindestens ein davon unterschiedliches Teil aufweist. Im Kern kann also über die beiden Parameter i) Anzahl der Teile in einer Teile-Gruppe und ii) Ablagekompartiment, in dem die Teile-Gruppe bereitgestellt ist, unter Einhaltung der oben genannten Regel, dass Entnahmen von Teilen stets der Reihe nach erfolgen, ein Wechsel der Art von Teilen spezifisch herbeigeführt werden. Auf diese Weise lässt sich planbar, im Prinzip im Takt des Erfordernisses der Bereitstellung einer weiteren Teileart an einer Materialablage, die in dieser Materialablage zur Verfügung stehende Teilevielfalt erweitern.
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Insgesamt kann das hier vorgestellte Verfahren zum Betreiben einer Teile-Ablage auch als ein Verfahren zum Herbeiführen eines definierten Teile-Wechsels in einer Teile-Ablage bezüglich der daraus erfolgenden Entnahmen von Teilen verstanden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner Bestimmen und bevorzugt entsprechendes Kennzeichnen eines Ablagekompartiments, aus welchem ein Teil entnommen werden soll, als weiteren Schritt aufweisen. Dazu kann auf der Entnahmeseite (d.h. Seite, von der Teile aus der Teile-Ablage herausgenommen werden), welche je nach Art der Teile-Ablage mit der Bestückungsseite (d.h. Seite, von der Teile in die Teile-Ablage abgelegt werden) zusammenfallen kann, ein Anzeigemittel angeordnet sein, welches von der Art her dem Anzeigemittel entsprechen kann, welches zum Kennzeichnen eines Ablagekompartiments zum Einlegen einer Teile-Gruppe verwendet wird. Das Anzeigemittel kann eine Anzahl von Anzeigevorrichtungen aufweisen, wobei diese Anzahl beispielsweise der Anzahl der Ablagekompartimente in der entsprechenden Teile-Ablage entsprechen kann. Anders ausgedrückt kann je eine Anzeigevorrichtung einem Ablagekompartiment zugeordnet sein und bevorzugt auch räumlich damit assoziiert sein. Wie im Falle des Anzeigemittels zum Kennzeichnen der Ablagekompartimente zum Einlegen von Teile-Gruppen kann es bei dem Anzeigemittel zum Kennzeichnen eines Ablagekompartiments für eine Entnahme von Teilen alternativ auch um eine zentrale Anzeigevorrichtung handeln. Zusätzlich zum Kennzeichnen eines Ablagekompartiments, aus dem ein Arbeiter ein Teil herausnehmen soll, kann das Kennzeichnen eines Ablagekompartiments zur Entnahme eines Teils auch das Anzeigen der Anzahl der zu entnehmenden Teile beinhalten. Damit können Entnahmen von Teilen aus demselben Ablagekompartiment zu einem Vorgang zusammengefasst werden, wodurch Zeit eingespart werden kann. Im Falle von roboterunterstützten Entnahmen von Teilen aus der Teile-Ablage kann das Anzeigemittel entfallen und die entsprechende Information, aus welchem Ablagekompartiment wie viele Teile zu entnehmen sind, kann dem Roboter direkt übermittelt werden. Hier kann die Handlungsanweisung an den Roboter dem Kennzeichnen des entsprechenden Regals entsprechen, da die Anweisung, in welches Ablagekompartiment der Roboter greifen soll, direkt an den Roboter übertragen werden kann, beispielsweise samt dazugehörigen relativen Koordinaten für den Greifarm. Ein anderweitiges Kennzeichnen des Ablagekompartiments ist dann nicht mehr erforderlich.
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Das Bestimmen und ggfs. das drauffolgende Kennzeichnen des Ablagekompartiments erfolgt dynamisch, d.h. es gibt im Rahmen des Verfahrens keine starre Zuordnung zwischen einem Ablagekompartiment und der darin zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegenden Teilen. Vielmehr wird das entsprechende die Entnahmen anzeigende Anzeigemittel von einer zentralen Steuerungseinheit angesteuert, so dass die Entnahmen an jeder Teile-Ablage übereinstimmen mit dem aktuellen Stand der Produktionsplanung. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also einen Informationstransfer von der zentralen Steuerungseinheit zu einer Teile-Ablage, aber auch umgekehrt. An jeder Teile-Ablage ist es möglich, die Position eines Ablagekompartiments mit einem anderen im laufenden Betrieb zu tauschen. Da das Bestimmen und insbesondere im Falle eines Betriebs unter Personaleinsatz das entsprechende Kennzeichnen der Ablagekompartimente bezüglich Bestückung und Entnahmen dynamisch erfolgt, kann ein solcher Tausch der Steuerungseinheit gemeldet werden. Ist der Tausch registriert, können die Anzeigemittel entsprechend angepasst angesteuert werden. Ein Vertauschen von Teile-Gruppen in einer Teile-Ablage kann sich beispielsweise anbieten, wenn bei Schichtwechsel ein Arbeiter mit einer großen Körpergröße gegen einen Arbeiter mit einer deutlich kleineren Körpergröße ersetzt wird oder im Allgemeinen, um die persönlichen Vorzüge von Arbeitern, die mit der Teile-Ablage interagieren, zu berücksichtigen.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann jede Teile-Gruppe einem Behältnis entsprechen, welches die vorbestimmte Anzahl von Teilen aufweist. In der heutigen Industrie ist es üblich, die Teile in Supermärkten oder Zwischenlagern in Behältnissen, beispielsweise Behältern, Containern oder Kisten, aufzubewahren und die zu einer Gruppe zusammengestellten Teile in einem solchen Behältnis zu transportieren. Im Rahmen dieser Erfindung kann es sich bei der Teile-Gruppe um ein solches Behältnis handeln, welches eine vorbestimmte Anzahl von Teilen aufweist. Je nach Implementierung des hier vorgestellten Verfahrens kann ein Behältnis gleiche Teile oder unterschiedliche Teile aufweisen.
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Es sei drauf hingewiesen, dass die im Rahmen dieser Anmeldung behandelten Teile-Ablagen nicht notwendigerweise durchgehende Ablagekompartimente aufweisen müssen und somit eine Einlegeseite und eine davon unterschiedliche Entnahmeseite aufweisen, die üblicherweise der Rückseite und der Vorderseite eines Regals entsprechen. Das Verfahren ist allgemein auf sämtliche Teile-Ablagen anwendbar, beispielsweise auch auf solche, bei denen die Ablagekompartimente nach hinten abgeschlossen sind, so dass die Einlegeseite der Entnahmeseite entspricht.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Ermittlung des an der Teile-Ablage zukünftig in dem Zeitintervall auftretenden Bedarfs an Teilen auf Grundlage eines Teilebedarfs erfolgen, welcher sich aus der Anzahl und der Art der von zu fertigenden Produkten ergibt. Anders ausgedrückt bedeutet es, dass das Bereitstellen der Teile-Gruppen, also der Nachschub an für die Produktion erforderlichen Teilen, auf Grundlage der Vorausberechnung der zukünftig in dem Zeitintervall verbrauchten Teile erfolgt. Besonders anschaulich ist das im Falle einer Teile-Ablage am Produktionsband: hier werden im Wesentlichen nur die Teile bereitgestellt, die innerhalb des Zeitintervalls verbraucht werden. Darunter ist jedoch nicht gemeint, dass mit Ablauf des Zeitintervalls sämtliche Teile-Gruppen in einer Teile-Ablage am Produktionsband verbraucht sind und für das darauffolgende Zeitintervall die gesamte Teile-Ablage neu befüllt werden muss. Vielmehr kann darunter verstanden werden, dass keine Teile-Gruppen auf Vorrat bereitgestellt werden, die Teile enthalten, die in dem dazugehörigen Zeitintervall nicht gebraucht werden. Anders ausgedrückt wird die angebotene Teilevielfalt auf die Teile reduziert, die tatsächlich innerhalb des Zeitintervalls gebraucht werden, wodurch wertvolle Lagerfläche eingespart werden kann. Die Bereitstellung der Teile-Gruppen kann auf Grundlage der Auftragsmenge erfolgen, die in einem bestimmten Zeitintervall gemäß Produktionsplan hergestellt werden soll.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann die Teile-Ablage derart betrieben werden, dass eine zuerst in ein Ablagekompartiment abgelegte Teile-Gruppe bis zu ihrem vollständigen Verbrauch vor einer später in dieses Ablagekompartiment abgelegten Teile-Gruppe für die Entnahme von Teilen verwendet wird. Dieser Aspekt ist bereits weiter oben erläutert worden und spiegelt den auch heute in der Logistik üblichen FIFO-Charakter von (Zwischen)Lagern wieder. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Teile-Gruppen für Teile-Entnahmen sequentiell gemäß der Reihenfolge ihrer Bereitstellung an die Teile-Ablage verwendet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann die Reihenfolge der Benutzung der Teile-Gruppen in einem Ablagekompartiment durch ihre räumliche Anordnung innerhalb eines Ablagekompartiments festgelegt sein. Bevorzugt kann es sich dabei um eine Anordnung der Reihe nach handeln, bei der Teile-Gruppen in einem Ablagekompartiment hintereinander angeordnet sind und jeweils nur Teile aus der bezüglich der Entnahmeseite ersten Teile-Gruppe entnommen werden, bis diese leer gepickt wird. Erst dann rückt die dahinter angeordnete Teile-Gruppe nach und wird für Entnahmen verwendet. Diese Anordnung kann als die bevorzugte Anordnung angesehen werden, da sie die für den Zugriff auf eine bestimmte Anzahl von Teile-Gruppen erforderliche Fläche minimiert und Fehlbedienungen durch Entnehmen eines Teils aus der falschen Teile-Gruppe vorbeugt. Das Verfahren kann jedoch genauso gut auf davon abweichende Anordnungen angewendet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann die Teile-Ablage als eine Regalvorrichtung eingerichtet sein und jedes der Ablagekompartimente kann so ausgebildet sein, dass die für Entnahmen von Teilen zu verwendende Teile-Gruppe gegenüber einer weiteren in dem Ablagekompartiment vorliegenden Teile-Gruppe zu einer Entnahmeseite der Teile-Ablage hin vorgelagert ist. Der bereits erwähnte Verbrauch der Teile-Gruppen, also die Entnahmen von Teilen der Reihe nach, kann einfach bewerkstelligt werden, indem bei Vorhandensein von mehr als einer Teile-Gruppe in einem Ablagekompartiment, beispielsweise in Form eines mit Teilen gefüllten Behältnisses, diese Behältnisse beispielsweise hintereinander angeordnet sind. Jedes Ablagekompartiment kann beispielsweise als ein durchgehendes Regalfach eingerichtet sein, in welches von der Bestückungsseite her (z.B. von hinten) ein neues Behältnis eingelegt werden kann und aus welchem an der Entnahmeseite (z.B. von vorne) Teile aus dem Behältnis entnommen werden können, bis dieses leer wird. Erst wenn das zur Entnahmeseite exponierte Behältnis leergepickt worden ist, wird es durch das nachfolgende, etwa dahinterstehende Behältnis ersetzt. Die Ablagekompartimente können so an die Größe der Behältnisse angepasst sein und/oder die Behältnisse können derart aufgebaut sein, dass ein Durchgreifen bzw. ein Vorbeigreifen an dem an der Entnahmeseite zuvorderst vorliegenden Behältnis, um ein Teil aus dem dahinterliegenden Behältnis zu entnehmen, für einen Arbeiter erschwert oder sogar unmöglich ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das Ermitteln des zukünftig in dem Zeitintervall bezüglich der Teile-Ablage auftretenden Bedarfs an Teilen auf Grundlage des Bestandes an Teilen in der Teile-Ablage zum Zeitpunkt des Bereitstellens der mindestens einen Teile-Gruppe erfolgen. Anders ausgedrückt wird der Einfluss der Entnahmen von Teilen aus einer Teile-Ablage auf deren Bestand während der Zeit berücksichtigt, welche während der Bereitstellung einer Teile-Gruppe und ihres Transports zu der betrachteten Teile-Ablage verstreicht. Dazu kann aus einem aktuellen Bestand einer Teile-Ablage auf Basis der zukünftigen Entnahmen, welche sich aus der gemäß dem Produktionsplan zu fertigenden Auftragsmenge ergeben, der Bestand der Teile-Ablage zum einem zukünftigen Zeitpunkt, beispielsweise dem Zeitpunkt der Bereitstellung der Teile-Gruppe an die Teile-Ablage, ermittelt werden. Bei Bedarf kann die Anzahl und Art der Teile in der Teile-Gruppe so angepasst werden, dass die Lagerfläche optimiert wird und zu einem bestimmten gewünschten Zeitpunkt ein Wechsel der Teileart im entsprechenden Ablagekompartiment an der Teile-Ablage erfolgt. Durch die Berücksichtigung der Entnahmen von Teilen aus einer Teile-Ablage, welche sich aus dem aktuellen Produktionsplan ergeben, kann auch dynamisch und flexibel auf Änderungen im Produktionsplan reagiert werden. Ein geänderter Produktionsplan kann zur Folge haben, dass sich die in einer Zeitscheibe (Zeitintervall) zu fertigende Produktmenge ändert (Art und/oder Anzahl). Das wiederum kann zur Folge haben, dass womöglich die Entnahmen von Teilen aus Teile-Ablagen anders erfolgen als ursprünglich geplant. Durch berücksichtigen von zukünftigen Entnahmen kann der Teilebestand einer Teile-Ablage stets auf tatsächlich erforderliche Teile beschränkt werden. Bei passender Wahl der Teile in einer bereitgestellten Teile-Gruppe kann sogar die Produktion am Laufen gehalten werden, indem beispielsweise eine Anpassung der Produktionsreihenfolge ermöglicht wird bei Ausfall bestimmter Teilelieferungen von Zulieferern an den Produktionsstandort.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ferner Bestimmen der tatsächlichen Anzahl und der Art von aus der Teile-Ablage entnommenen Teilen zum Ermitteln des zukünftig in dem Zeitintervall auftretenden Bedarfs an Teilen aufweisen. Wie bereits oben erwähnt, kann das Ermitteln der Entnahmen sensorisch erfolgen unter Verwendung mindestens eines Sensors, welcher an der Teile-Ablage angebracht ist, und entsprechenden auf den Teile-Gruppen angebrachten Informationsträgern, die zum Auslesen mittels des mindestens einen Sensors eingerichtet sind. Dadurch kann zum einen im Rahmen einer Prozessabsicherung gegen Fehlbedienung verifiziert werden, dass die richtigen Teile aus der Teile-Ablage entnommen werden, also beispielsweise die Teile, die per Anzeigemittel angezeigt werden. Zum anderen kann aber der gesamte tatsächliche Teile-Fluss aus der Teile-Ablage überwacht werden. Die Teile-Ablage ist dadurch in der Lage eigenständig grundlegende Fehlbedienungen zu erkennen, beispielsweise wenn ein Teil aus einem Ablagekompartiment entnommen wird, welches nicht für eine Entnahme gekennzeichnet worden ist.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann das Bestimmen eines Ablagekompartiments, in welches eine angelieferte Teile-Gruppe abgelegt werden soll, auf Grundlage einer Optimierung einer Zielfunktion erfolgen.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Zielfunktion der Optimierung einer oder mehrerer spezifischer Kenngrößen dienen, welche den Entnahmeprozess von Teilen aus der Teile-Ablage charakterisieren. Die Kenngrößen können unterschiedliche Aspekte abdecken, wie beispielsweise optimale Ergonomie oder minimale Prozesszeit. Der erste Aspekt spielt besonders bei Entnahmen durch einen Mitarbeiter eine große Rolle. Hier kann beispielsweise eine Optimierung dahingehend erfolgen, dass häufiger entnommene Teile und/oder schwere Teile beispielsweise in Ablagekompartimente abgelegt werden, welche einen vereinfachten Zugriff erlauben, d.h. ohne unnötiges Bücken oder für den Körper möglicherweise schädliches Heben. Der zweite Aspekt kann beispielsweise die Wegezeit vom aktuellen Standort des Arbeiters/Roboters unmittelbar vor der Entnahme bis zum Punkt der anstehenden Entnahme betreffen. Als Beispiel sei hier eine typische Kommissionierzone genannt, in der sich sehr viele Regale befinden, aus denen ein Arbeiter/Roboter für die nächsten anstehenden x Aufträge die dafür erforderlichen Teile zusammenstellen muss. Mit Hilfe einer geeignet definierten Zielfunktion kann dann die Gesamtwegezeit für diese x Aufträge optimiert werden.
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Ausgehend von der obigen Beschreibung des Verfahrens kann das Verfahren auch als ein Verfahren zum Bereitstellen einer Teile-Gruppe aufweisend eine bestimmten Anzahl von Teilen an eine Teile-Ablage aufgefasst werden, wobei die die Teile-Ablage Ablagekompartimente aufweist, wovon jedes zur Aufnahme mindestens einer Teile-Gruppe eingerichtet ist, wobei die bereitgestellte Teile-Gruppe in ein Ablagekompartiment abgelegt wird, in welchem bereits eine Teile-Gruppe vorliegt oder vorgelegen hat, wobei die bereitgestellte Teile-Gruppe Teile aufweist, welche die von den Teilen der Teile-Gruppe verschieden sind, die bereits eine Teile-Gruppe vorliegt oder vorgelegen hat..
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Insgesamt lässt sich mit dem hier vorgestellten Verfahren eine Effizienzsteigerung in der Produktion, insbesondere im Bereich der Teilebereitstellung, durch eine intelligente, dynamische und übergeordnete Ansteuerung von Teile-Ablagen erreichen. Dabei können die Ablagekompartimente in der Teile-Ablage wahlfrei belegt werden und fungieren bezüglich der darin vorliegenden Teile-Gruppen, die wiederum Teile aufweisen, als FIFO-Puffer. Insbesondere erlaubt das hier beschriebene Verfahren zum einen das Loslösen von heutzutage in der Industrie üblichen sortenreinen Regale (d.h. Regal weist nur Varianten einer Teilesorte auf) und zum anderen von einer festen Teilezuordnung (Materialzuordnung) zu Fächern. Des Weitern kann die Anzahl der Teile-Gruppen pro Ablagekompartiment je nach Produktionserfordernis dynamisch variiert werden, wodurch das Bereitstellen (Befüllen) von Teile-Gruppen in Form von mit Teilen befüllten Behältnissen in den Logistikzonen gesteuert wird. Anzeigemittel an den Teile-Ablagen können einen Arbeiter, z.B. einen Bestücker des Regals, anweisen, welche Teile-Gruppe in welches Ablagekompartiment abgelegt werden soll. Die Ansteuerung des Anzeigemittels erfolgt auf Basis des zukünftigen, sequenzierten Teilebedarfs aus dem Produktionsprozess, so dass über die sich in den Teile-Ablagen befindlichen Teile und eine bestimmte zeitliche Abfolge von Entnahmen aus der Teile-Ablage stets ein Zugriff auf die richtigen Teile möglich ist. Die übergeordnete Steuerungseinheit kennt zu jeder Zeit den Produktionsfortschritt, den Teilebedarf je Produktionsschritt und den exakten Bestand jeder Teile-Ablage bis auf Ebene der einzelnen Ablagekompartimente und der darin vorliegenden Art und Zahl der Teile je Teile-Gruppe. Die Steuerungseinheit kann diese Informationen an Hand der Fertigungssequenz auch für die Zukunft errechnen und aus dieser Information den gesamten Logistikprozess, insbesondere den Betreib der Teile-Ablagen, dynamisch optimieren.
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Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Teile-Ablage kann Eingabemittel aufweisen, beispielsweise in Form eines Tastenfeldes oder einer tastempfindlichen Anzeige, welche(s) verwendet werden kann, um Fehler und Störungen bei Entnahmen von Teilen aus der Teile-Ablage an die Steuerungseinheit zu melden. Die Steuerungseinheit kann daraufhin geeignete Maßnahmen vorschlagen, etwa die Logistik oder die Produktion geeignet anpassen, so dass unter Berücksichtigung des Fehlers der Betrieb mit möglichst nahe am vorbestimmten Optimum weiterläuft. Der gemeldete Fehler kann in der Zielfunktion berücksichtigt werden, beispielsweise als eine entsprechend definierte neue Randbedingung, die dann hinsichtlich einer oder mehrerer spezifischer Kenngrößen optimiert wird. Es kann zudem von Vorteil sein, wenn die Teile bereits im Vorfeld in der Logistik, d.h. etwa bei Lieferung an den Produktionsstandort, auf Beschädigungen geprüft werden wenn, da beschädigte Teile zum sofortigen Bandstillstand führen können. Allgemein kann die Teile-Ablage gegenüber Bestückungs- und Entnahmefehlern und Fehlbedienungen abgesichert werden, indem beispielsweise jede Teile-Gruppe mit einer eindeutigen Identifizierung (ID) versehen ist und zu jeder Zeit an der Teile-Ablage einem bestimmten Ablagekompartiment zugeordnet ist. Zusätzlich können die exakten Bestände über die Bestückungsvorgänge und Entnahmevorgänge überwacht werden Diese Informationen können an der Teile-Ablage mittels entsprechender Sensorik ermittelt werden und an die Steuerungseinheit übertragen werden.
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Das hier vorgestellte Verfahren wird durch die Digitalisierung von Prozessen aus Fertigung und Logistik ermöglicht. Die informationstechnische Abbildung dieser Prozesse mündet in einem gesamtheitlichen Produktionsplan, aus dem in Echtzeit die sequenzierte Auftragsreihenfolge, der aktuelle Produktionsfortschritt und der Zustand der Materialversorgung bis zum Zulieferer ermittelt werden können. Anders ausgedrückt kann mit einer solchen vollständigen Digitalisierung die tatsächlich real ablaufende Produktion in Echtzeit überwacht und gesteuert werden. Damit weicht der mittels der Steuerungseinheit dargestellte Zustand der Gesamtproduktion nicht von dem tatsächlichen realen Zustand der Produktion ab (bis auf Latenz- und/oder Datenverarbeitungszeiten). Im Rahmen dieses Prinzips der vollständigen Digitalisierung kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders bevorzugt eingesetzt werden, da es ermöglicht die Vorteile des Push-Prinzips und des Pull-Prinzips optimal miteinander zu kombinieren. Gemäß dem Push-Prinzip kann für die Zukunft der Teilebedarf anhand der geplanten bzw. anstehenden, sequenzierten Produktionsaufträge errechnet werden. Gemäß dem Pull-Prinzip kann der aus den Produktionsaufträgen ermittelte exakte Materialbedarf bereitgestellt werden, bevorzugt aber immer erst zum Zeitpunkt, an dem der Bedarf entsteht. Da der Nachschubprozess bezüglich der Teile Zeit kostet und um die Produktion nicht abreißen zu lassen, können vorsichtshalber im Pull-Prozess Puffer eingesetzt werden. Die Dynamisierung dieser Puffer kann beispielsweise, wie es heute der Fall ist, über Kanban erfolgen. Durch die Kombination der beiden Prinzipien und auf der Grundlage der Digitalisierung können die Nachschubprozesse in Echtzeit ausgehend von dem zukünftigen Bedarf an Teilen gesteuert werden. Dieses Prinzip, zu dessen Realisierung das hier vorgestellte Verfahren maßgeblich beitragen kann, kann als „Push-Pull Steuerung“ bezeichnet werden. Durch die Einbindung der Überwachung und Steuerung von Teile-Bereitstellung und Teile-Entnahmen, also des Betriebs einer Teile-Ablage, unmittelbar in den übergeordneten Steuerungsprozess kann die Teile-Bereitstellung und Entnahme dynamisch gesteuert werden. Zusätzlich zu dem zeitlich vorbestimmten Teilewechsel, welcher planbar herbeigeführt werden kann, stellt das dynamische Verwalten von Ablagekompartimenten einen weiteren Freiheitsgrad dar, welcher beispielsweise insbesondere bei Auftreten von Störfällen und der darauffolgenden Reaktion darauf für weiteren Optimierungsspielraum sorgen kann.
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Die hier umrissene ganzheitliche Planung und Steuerung einer Produktion auf Basis einer informationstechnischen Abbildung des Produktionsprozesses ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2016 100 241.0 oder
DE 10 2016 103 771.0 mit dem Titel „Verfahren zum Herstellen eines Produkts mit integrierter Planung und direkter ganzheitlicher Steuerung“ beschrieben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Ferner können verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zu einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kombiniert werden.
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1 zeigt ein Flussdiagramm, in dem ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betreiben einer Teile-Ablage veranschaulicht ist;
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2 veranschaulicht einen möglichen Betrieb eins beispielhaften Ablagekompartiments einer Teile-Ablage gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens;
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3 zeigt ein eine mögliche Ausgestaltung einer Teile-Ablage, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann.
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In 1 ist ein Flussdiagramm 100 dargestellt, in welchem der grundlegende Ablauf des Verfahrens zum Betreiben einer Teile-Ablage gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist.
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In einem ersten Schritt 102 wird ein zukünftiger in einem Zeitintervall auftretender Bedarfs an Teilen bezüglich einer Teile-Ablage ermittelt, wobei der Bedarf durch Entnahme von Teilen innerhalb des Zeitintervalls aus der Teile-Ablage bedingt ist. Im Prinzip kann dieser Schritt als eine Planung der Teile-Bereitstellung auf Basis einer Betrachtung einer Momentaufnahme des Bestandes der Teile-Ablage zu einem zukünftigen Zeitpunkt gesehen werden sowie des zukünftigen Teile-Bedarfs. Die betrachtete Teile-Ablage kann sich an einer beliebigen Position innerhalb der Lieferkette befinden, etwa im Eingangslager, in einem Zwischenlager, im Supermarkt oder insbesondere unmittelbar am Fertigungsband. Die Ermittlung des zukünftigen Bedarfs an Teilen kann bevorzugt auf Grundlage einer Analyse des gesamten (geplanten) Teile-Flusses erfolgen.
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In einem darauffolgenden Schritt 104 wird mindestens eine Teile-Gruppe an eine Teile-Ablage bereitgestellt. Die Teile-Gruppe weist eine bestimmte Anzahl und Art von Teilen auf, welche auf Grundlage der Ermittlung des Teile-Bedarfs im Vorhergehenden Schritt bestimmt worden ist. Die Bereitstellung der Teile-Gruppe an die Teile-Ablage kann ebenfalls an einer beliebigen Position innerhalb der Lieferkette stattfinden. Dem Schritt 104 kann selbstverständlich eine tatsächliche Bereitstellung der Teile-Gruppe vorausgehen, also das Zusammenstellen von Teilen zu einer Teile-Gruppe, ausgeführt von einem Roboter oder einen Arbeiter. Auch dieser Vorgang kann an einer beliebigen Stelle innerhalb der Lieferkette stattfinden, inklusive dem Ursprungsort der Teile, also etwa direkt beim Zulieferer. Je nach Implementierungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bereits beim Zulieferer das Bereitstellen einer Teile-Gruppe derart erfolgen, dass die Teile-Gruppe eine nach dem Produktionsplan bestimmte Zusammensetzung aufweist und unmittelbar in der internen Logistikkette auf dem Gelände der Produktionsstätte ohne vorheriges Umpacken verwendet werden kann.
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In einem weiteren Schritt 106, also nach dem Bereitstellen mindestens einer Teile-Gruppe an die Teile-Ablage, wird ein Ablagekompartiment bestimmt (ermittelt), in welches die mindestens eine bereitgestellte Teile-Gruppe abgelegt werden soll. Wie bereits geschildert, wird im Rahmen dieses Verfahrens eine dynamische Belegung der Ablagekompartimente mit den bereitgestellten Teile-Gruppen vorgenommen. Das Bestimmen und ggfs. Kennzeichnen erfolgt ausgehend von dem Produktionsplan, welcher sowohl die Logistik wie auch die Produktion als ganzheitlichen Prozess steuert und damit auch die Teile-Bewegung bis zum ihrem Einbau-/Verbrauchsort beispielsweise am Fertigungsband. Konkret kann in diesem Schritt ein Arbeiter oder ein Roboter die mindestens eine Teile-Gruppe, etwa in Form eines Behälters, welcher eine bestimmte Anzahl und Art von Teilen aufweist, an die Teile-Ablage bereitstellen. Die geplante Einlegung Teile-Gruppe kann beispielsweise an der Teile-Ablage anmeldet werden, z.B. indem erfasst wird, dass ein Teile-Nachschub an der Teile-Ablage erfolgt. Dieses kann beispielsweise durch eine sensorische Erfassung des die Teile-Gruppen bereitstellenden Fahrzeugs erfolgen oder indem ein auf der Teile-Gruppe angebrachter Informationsträger ausgelesen wird. Die entsprechende Information kann dann an die zentrale Steuerungseinheit übermittelt werden, welche zu diesem Zeitpunkt aus dem Produktionsplan das für die bereitgestellte Teile-Gruppe bestimmte Ablagekompartiment ermitteln kann. Das heißt, dass sich im Prinzip das ursprünglich, etwa zum Zeitpunkt der tatsächlichen Bereitstellung der Teile-Gruppe, für die Teile-Gruppe geplante Ablagekompartiment spätestens zu diesem Zeitpunkt durch den Abgleich mit dem Produktionsplan ändern kann. Die Steuerungseinheit kann anschließend ein mit der Teile-Ablage assoziiertes Anzeigemittel ansteuern, um das Ablagekompartiment zu kennzeichnen, in welches die Teile-Gruppe abgelegt werden soll. Es ist anzumerken, dass im Falle einer Bestückung der Teile-Ablage mit Teile-Gruppen durch einen Roboter das Kennzeichnen im übertragenen Sinne zu verstehen ist und darin bestehen kann, dass dem Roboter eine Information übermittelt wird, in welches Ablagekompartiment die mindestens eine Teile-Gruppe abzulegen ist. Eine Ausstattung des Roboters mit einem Sensor, welcher eine Kennzeichnung eines bestimmten Ablagekompartiments an der Teile-Ablage erkennt, ist dennoch durchaus denkbar.
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Nachdem ein Ablagekompartiment zum Einlegen der mindestens einen Teile-Gruppe bestimmt und gekennzeichnet worden ist, wird nun im nächsten Schritt 108 die bereitgestellte Teile-Gruppe in das gekennzeichnete Ablagekompartiment eingelegt. Mit diesem Schritt ist die Bestückung einer Teile-Ablage mit einer Teile-Gruppe abgeschlossen. Vor, während oder nach dem tatsächlichen Ablegen der Teile-Gruppe in das gekennzeichnete Ablagekompartiment kann ein Verifizierungsvorgang stattfinden, in dem Überprüft wird, ob die richtige Teile-Gruppe in das gekennzeichnete Ablagekompartiment eingelegt worden ist. Dazu kann ein die Teile-Gruppe identifizierender Informationsträger auf der Teile-Gruppe ausgelesen werden, um ihre Identität zu überprüfen. Dazu kann beispielsweise der Arbeiter, nachdem ein Ablagekompartiment gekennzeichnet worden ist, den Informationsträger auf der in seinen Händen befindliche Teile-Gruppe mittels eines Lesegerätes auslesen. Unter der Annahme, dass diese Teile-Gruppe dann in das dafür vorgesehene Ablagekompartiment wandert, kann so der Befüllungs- bzw. Bestückungsvorgang an der Teile-Ablage überwacht werden. Es können auch Sensoren derart an der Teile-Ablage angeordnet sein, dass die Identität der Teile-Gruppe beim Ablegen in ein Ablagekompartiment automatisch überprüft wird (z.B. mittels RIFD-Transponder, welcher unmittelbar im oder am Ablagekompartiment angebracht ist), was einen Verifizierungsvorgang ohne Beteiligung des Arbeiters ermöglicht.
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Das in 1 dargestellte Flussdiagramm veranschaulicht die Grundform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es kann um weitere Schritte gemäß der vorherigen allgemeinen Beschreibung der weiteren optionalen Merkmale des Verfahrens ergänzt werden. Insbesondere kann das Verfahren den weiteren Schritt aufweisen, bei dem ein Ablagekompartiment gekennzeichnet wird, aus welchem ein Teil entnommen werden soll.
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In 2 ist ein schematisches Ablagekompartiment 200 einer Teile-Ablage dargestellt zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Betreiben einer Material-Ablage gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Das beispielhafte Szenario wird zur Erläuterung der grundlegenden Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet und soll nicht als einschränkend bezüglich irgendeiner Eigenschaft aufgefasst werden, insbesondere der geometrischen Ausgestaltung des Ablagekompartiments 200 oder der relativen Mengenbeziehung der dargestellten Elemente zueinander.
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Wie in der Figur dargestellt, befinden sich zwei Teile-Gruppen 206, 210, beispielsweise in Form von zwei Behältern, welche Teile 208, 212 aufweisen, in dem Ablagekompartiment 200. Die erste Teile-Gruppe 206 weist in diesem Beispiel drei gleiche Teile 208 auf, wovon jedes durch das gleiche Symbol dargestellt ist. Die zweite Teile-Gruppe 210 weist ebenfalls nur gleiche Teile 212 auf, wobei es sich um vier Teile 212 handelt. Das in 2 gezeigte Ablagekompartiment 200 weist eine Bestückungsseite und eine Entnahmeseite auf, die einer Rückseite beziehungsweise einer Vorderseite einer Regalvorrichtung entsprechen. Die Bestückung 202 des Ablagekompartiments 200 mit Teile-Gruppen 206, 208 erfolgt von der Bestückungsseite her, während Entnahmen 204 von Teilen 208, 212 aus dem Ablagekompartiment 200 von der Entnahmeseite her erfolgen. Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Teile-Ablagen angewendet werden, bei denen die Bestückungsseite mit der Entnahmeseite zusammenfällt. Auf der Bestückungsseite des Ablagekompartiments 200 ist eine erste Anzeigevorrichtung 214 bereitgestellt, welche während der Bestückung der Teile-Ablage mit Teile-Gruppen das dargestellte Ablagekompartiment 202 als das Ablagekompartiment kennzeichnet, in welches eine entsprechende Teile-Gruppe eingelegt werden soll. Die Bestückung einer Teile-Ablage kann sequentiell verlaufen, d.h. eine Teile-Gruppe nach der anderen wird in das entsprechend der Reihe nach markierte Ablagekompartiment eingelegt. Die Entnahmen 204, welche generell von der Bestückung 202 unabhängig sind, können mittels einer zweiten Anzeigevorrichtung 216 koordiniert werden, wobei die zweite Anzeigevorrichtung 216 wie die erste Anzeigevorrichtung 214 beschaffen sein kann. Die beiden Anzeigevorrichtungen 214, 216 können über ein Netzwerk (kabelgebunden (z.B. WAN) oder drahtlos (z.B. WLAN)) mit einer Steuerungseinheit verbunden sein, welche beide Prozesse, also die Bestückung 202 und die Entnahme 204, steuert. Die zweite Anzeigevorrichtung 216 kann zu einem vordefinierten Zeitpunkt ein Ablagekompartiment 202 kennzeichnen, so dass auf der Entnahmeseite erkennbar ist, aus welchem Ablagekompartiment 202 ein Teil zu entnehmen ist. Zusätzlich kann die zweite Anzeigevorrichtung 216 (wie die erste Anzeigevorrichtung 214) prozessbezogene Zusatzinformationen anzeigen, wie etwa die noch für den aktuell geplanten Vorgang verbleibende Zeit oder die Anzahl der zu entnehmenden Teile 208, 212.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Teile-Ablage erfolgt die Entnahme von Teilen aus der Teile-Gruppe, welche der Entnahmeseite zugewendet ist bzw. welche für die Entnahmen eindeutig gekennzeichnet ist, bis diese Teile-Gruppe aufgebraucht ist. Erst nach Leerwerden der Teile-Gruppe wird die nachfolgende, z.B. dahinter angeordnete, Teile-Gruppe für weitere Entnahmen „freigegeben“. Übertragen auf das vorliegende Beispiel heißt dass, dass sämtliche Entnahmen das beispielhafte Ablagekompartiment 200 betreffend zunächst aus der zweiten Teilegruppe 210 erfolgen, bis alle sich darin befindlichen Teile 212 verbraucht sind. Ist die zweite Teile-Gruppe 210 aufgebraucht, also beispielsweise wenn der dazugehörige Behälter leer ist, kann er erst dann aus dem Ablagekompartiment 200 entnommen werden, so dass die dahinterliegende Teile-Gruppe 206 nach vorne gezogen werden kann und von nun an für Entnahmen 204 zur Verfügung steht. Wann und in welcher Reinfolge Teile aus den Ablagekompartimenten einer Teile-Ablage entnommen werden, wird durch die Steuerungseinheit bestimmt und mittels der zweiten Anzeigevorrichtung 216 angezeigt. Jedenfalls ist erkennbar, dass bei dieser Ausführungsform ein Teile-Wechsel innerhalb eines Ablagekompartiments 200 immer dann erfolgt, wenn eine Teile-Gruppe aufgebraucht worden ist und durch die darauffolgende Teile-Gruppe ersetzt wird. Dabei kann der Produktionsplan vorsehen, dass eine nachrückende Teile-Gruppe Teile enthält, welche schon in einem anderen Ablagekompartiment einer Teile-Ablage griffbereit (d.h. zur Entnahmeseite geeignet vorliegend, so dass eine Entnahme erfolgen kann) vorliegen. Genauso gut kann jedoch eine Teile-Gruppe nachrücken, welche Teile aufweist, die zu dem Zeitpunkt noch nicht griffbereit in der Teile-Ablage vorliegen. Im letzteren Fall kann also durch das dynamische, also bezüglich der Zugehörigkeit von Teilen zu Ablagekompartimenten wechselnde, Kennzeichnen von Ablagekompartimenten die Anzahl an Teilearten, welche innerhalb einer Zeitspanne in der Teile-Ablage zur Entnahme vorliegen, die Anzahl der Ablagekompartimente in der Teile-Ablage deutlich übersteigen.
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In einem im Vergleich zur 2 abgewandelten Ausführungsbeispiel kann das erfindungsgemäße Verfahren auch Teilewechsel herbeiführen, indem unmittelbar in einer Teile-Gruppe verschiedene Teile vorliegen. In diesem Fall sind die Teile innerhalb einer Teile-Gruppe geordnet und gegen eine Veränderung ihrer Anordnungsreihenfolge gesichert. Aus Sicht der Steuerungseinheit und im Hinblick auf die Bestückungsvorgänge 202 und die Entnahmeprozesse 204 ändert sich im Vergleich zu dem in 2 geschilderten Beispiel nichts. Die Steuerungseinheit steuert das die Entnahmen 204 koordinierende zweite Anzeigemittel 216 immer noch an und gibt damit vor, zu welcher Zeit in aus welchem Ablagekompartiment ein Teil entnommen werden soll. Bei dieser alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen in der Logistik bereits die Teile-Gruppen gemäß dem geplanten, an den jeweiligen Standorten am Produktionsstandort auftretenden Teilebedarf zusammengestellt werden. Mit diesem Verfahren kann jedoch die maximale Teilevielfalt auf minimaler Lagerfläche angeboten werden.
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In 3 ist eine beispielhafte Teile-Ablage 300 dargestellt, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben werden kann. Bei der dargestellten Teile-Ablage 300 handelt es sich um ein Regal mit neun Fächern 302 (nur das rechte obere Fach ist exemplarisch mit Bezugszeichen versehen), welches auf dem Pick-by-light („Kommissionieren nach Licht“) Prinzip funktioniert. Jedes der Fächer 302, wovon jedes einem Ablagekompartiment entspricht, kann einen Aufbewahrungsbehälter aufweisen, welcher Teile enthält. Jedem Fach 302 des Regals 300 kann eine eigene Adresse 304 zugewiesen sein, beispielsweise eine IP-Adresse, so dass elektronische Komponenten jedes Faches 302 von der Steuerungseinheit angesteuert werden können und fachbezogene Informationen zwischen diesem Fach 302 und der Steuerungseinheit ausgetauscht werden können. Jedem Fach 302 des Regals kann ferner eine Pick-Schnittstelle 306 zugordnet sein, welche unter der Adresse 304 eines Fachs 302 von der Steuerungseinheit angesteuert werden kann. Unter der Pick-Schnittstelle 306 kann eine Vorrichtung verstanden werden, welche einem Arbeiter Signale (z.B. akustische oder optische) bzw. Informationen bereitstellen kann und auch von dem Arbeiter getätigte Eingaben entgegennehmen kann. Dazu kann die Pick-Schnittstelle 306 ein Ausgabemittel (z.B. eine LED-Anzeige oder einen Lautsprecher) und ein Eingabemittel (z.B. mindestens eine Taste oder eine tastempfindliche Fläche) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben einer Teile-Ablage zum Kennzeichnen eines Ablagekompartiments eine LED-Anzeige als Ausgabemittel auf der Pick-Schnittstelle 306 des entsprechenden Regalfachs 302 eingeschaltet werden und es kann so dem Arbeiter angezeigt werden, dass er aus dem angezeigten Regalfach 302 ein Teil entnehmen soll. Nach erfolgter Entnahme eines Teils aus dem so angezeigten Regalfach 302 kann der Arbeiter den Vorgang durch Betätigen des Eingabemittels, z.B. durch Drücken einer auf der Pick-Schnittstelle 306 bereitgestellten Taste, bestätigen.
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Bei der in 3 gezeigten Teile-Ablage können mittels der Steuerungseinheit das Bestücken und die daraus erfolgenden Entnahmen in Echtzeit überwacht und gesteuert werden. Das bedeutet, dass der Bestand des Regals zu jedem Zeitpunkt bekannt ist und dass auf Grundlage einer Vorausberechnung von zukünftig in einem Zeitintervall zu fertigenden Produkten das Regal bedarfsgerecht aufgefüllt werden kann. Die in 3 gezeigte Ansicht veranschaulicht die Vorderseite der als Pick-by-Light Regal eingerichteten Teile-Ablage. Die Fächer 302 auf der Rückseite des Regals 300 können ebenfalls mit elektronischen Mitteln ausgestattet sein, welche bei Auffüllen des Regals 300 mit Teilen anzeigen, welche Teile-Gruppe in welches Fach 302 abgelegt werden soll. An dieser Stelle wird erneut deutlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf einer dynamischen Zuordnung von Einlegeprozessen von Teilen in die Teile-Ablage und Entnahmeprozessen von Teilen basiert. Im Falle, dass das Verfahren zum Betreiben einer Teile-Ablage auf eine Teile-Ablage angewendet wird, welche am Fertigungsband steht und klassisch betrachtet als Schnittstelle zwischen Logistik und Produktion fungiert, kann eine Änderung die Logistik betreffend automatisch in der Produktion berücksichtigt werden und umgekehrt. Gemäß einem Anwendungsbeispiel kann die Lage von seltener gebrauchten Teilen (aber auch im Allgemeinen) oder von schweren Teilen an die Anatomie des Arbeiters angepasst werden. Das heißt, der Arbeiter auf der Entnahmeseite kann die Teile-Gruppen zwischen zwei oder mehreren Ablagekompartimenten untereinander Tauschen. Durch die sensorische Erfassung der Teile-Gruppen in den jeweiligen Ablagekompartimenten wird diese Information an die Steuerungseinheit weitergeben, so dass diese Änderung beim Kennzeichen von Ablagekompartimenten zwecks Bestückung und Entnahmen berücksichtigt wird. Alternativ kann ein Tausch von Teile-Gruppen unter den Ablagekompartimenten unter Verwendung der Eingabemittel auch ohne automatische sensorische Erfassung erfolgen.
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Das hier beschriebene Verfahren zum Betreiben einer Teile-Ablage kann bei klassischen Regalsystemen, welchen die erforderlichen Mittel (z.B. Anzeigemittel) zur Umsetzung des Verfahrens fehlen, einfach im Rahmen einer Nachrüstung implementiert werden. Dazu können exemplarischen die in 3 gezeigten Pick-Schnittstellen 306, welche beispielsweise als handflächengroße Geräte ausgebildet sein können, an die Rahmenstruktur eines Regals gesteckt werden und mit einem Steuerungsgerät verbunden werden, welches ebenfalls ans Regal angebracht werden kann. Das Steuerungsgerät wiederum kann an die zentrale Steuerungseinheit gekoppelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016100241 [0042]
- DE 102016103771 [0042]
