VDI 2710 Blatt 3-2014 Applications of simulation for automated guided vehicle systems (AGVS).pdf

1、ICS 53.060 VDI-RICHTLINIEN Mai 2014 May 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Einsatzgebiete der Simulation fr Fahrerlose Transportsysteme (FTS) Applications of simulation for automated guided vehicle systems (AGVS) VDI 2710 Blatt 3 / Part 3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Versio

2、n dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produktion und Logistik (GPL) Fachbereich Technische Logistik VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 2: Flurf

3、rderzeuge VDI-Handbuch Technische Logistik, Band 7: Materialfluss I (Gestaltung) Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:09.12Entwurf, deutschFormeredition:09/12Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlag

4、GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 4 2 Simulationstypen 4 2.1 Statische Simulation . 6 2.2 Logistische, dynamische Simulation 6 2.3 Emulation . 7 3 Eing

5、angsdaten 10 3.1 Systemlastdaten 10 3.2 Organisationsdaten . 11 3.3 Technische Daten . 12 4 Ergebnisse 15 Schrifttum 20 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 4 2 Simulation types . 4 2.1 Static simulation 6 2.2 Logistical, dynamic simulation 6 2.3 Emulation . 7 3 Input data 10 3.1 Workload d

6、ata 10 3.2 Organisational data 11 3.3 Technical data 12 4 Results . 15 Bibliography 20 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05 2 VDI 2710 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie i

7、st entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah

8、-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienrei

9、he ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/2710. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro cop

10、ying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to

11、all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/2710. Einleitung Diese Richtlinie befasst sich mit dem Einsatz von Simulationen als Hilfe zur Planung von Fahrerlosen Transportsystemen. Sie richte

12、t sich insbesondere an Betreiber, Hersteller und Planer von FTS-Anlagen. VDI 2710 Blatt 3 gibt einen berblick ber die relevanten Typen von Simulationen, die jeweils ntigen Eingangsdaten und die damit zu erzielenden Ergebnisse. Dabei wird zum einen darauf eingegan-gen, welcher Typ von Simulation welc

13、he Art von Aussage bezglich des realen Systems erlaubt. Zum anderen wird detailliert aufgelistet, welche Prozess-gren wichtige Eingangsdaten darstellen und mg-lichst erfasst werden sollten. Der Wahl und Erfas-sung der Eingangsdaten kommt dabei besondere Bedeutung zu. Bei Simulationen gilt grundstzli

14、ch, dass die Qualitt und Genauigkeit der Ergebnisse mageblich durch die Qualitt und Genauigkeit der Eingangsdaten bestimmt ist (GIGO-Prinzip Garbage In, Garbage Out). Die Richtlinie gibt einen Eindruck der typischer-weise durch eine Simulation erzielbaren Ergebnis-se (Abschnitt 4) und spezifiziert d

15、ie zur Erzielung dieser Ergebnisse relevanten, FTS-spezifischen Eingangsdaten (Abschnitt 3). Darber hinaus wer-den knapp die unterschiedlichen Arten von Simula-tionen, sowie ihre Rolle im Entwurfsprozess des FTS erlutert (Abschnitt 2; siehe dazu auch VDI 4451 Blatt 7, Abschnitt 4.3.5). Dabei ist zu

16、beachten, dass die Ergebnisse einer Simulation letztlich von der Zusammenarbeit aller Beteiligten abhngen (siehe dazu Bild 1). Insbesondere bei der Ermittlung der Eingangsdaten sind Betreiber, Planer und Hersteller des FTS gleichermaen ge-fragt. Daher ist dieser Aspekt ein Schwerpunkt der vorliegend

17、en Richtlinie. Introduction This standard addresses the application of simula-tions by way of help with the planning of auto-mated guided vehicle systems. It is primarily aimed at users, manufacturers and planners of AGVS. VDI 2710 Part 3 gives an overview of the relevant types of simulations, the r

18、equired input data in each case and the results to be achieved. On the one hand, this addresses the type of simulation and the type of statement this permits with respect to the actual system. On the other hand, this pro-vides a detailed list of process variables and the key input data that they rep

19、resent and should in-clude wherever possible. In this context, the selec-tion and acquisition of input data are of special importance. For simulations, the general principle applies that the quality and accuracy of the results are significantly determined by the quality and accuracy of the input dat

20、a (GIGO principle Gar-bage In, Garbage Out). The standard provides an impression of the results typically achievable by simulation (Section 4) and specifies the AGVS-specific input data relevant to the achievement of such results (Section 3). In addition, a brief explanation is provided of the diffe

21、rent types of simulation, as well as of the role they play in the design process of the AGVS (Sec-tion 2; also see VDI 4451 Part 7, Section 4.3.5). It should be noted in this context that the results of a simulation ultimately depend on the co-operation of all those involved (see Figure 1). Particul

22、arly when it comes to the determination of input data, users, planners and manufacturers of AGVS must be involved equally. Therefore, this aspect repre-sents a focus of this standard. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure

23、e.V., Dsseldorf 2014 VDI 2710 Blatt 3 / Part 3 3 Bild 1. Vorgehensweise beim Entwurf einer Simu-lation Figure 1. Procedure for designing a simulation Letztlich soll die in dieser Richtlinie vorgeschlage-ne Strukturierung nach Simulationsarten und Defi-nition der Eingangsdaten den Vergleich und die B

24、ewertung von Ergebnissen, die mit unterschiedli-chen Simulationen erzielt wurden, erleichtern. Auf die detaillierte Beschreibung unterschiedlicher Simulationswerkzeuge, sowie der diversen denkba-ren Simulationsmodelle wird hier verzichtet. Eben-so werden Aspekte und Verfahren, die ber das FTS hinaus

25、gehen, wie sie z. B. zur Optimierung des gesamten logistischen Prozesses notwendig sind, hier ausgeklammert. Diese Themen werden ausfhrlich in der Richtlinienreihe VDI 3633 adres-siert. Finally, the structure proposed in this standard, according to types of simulation and definition of input data, i

26、s to facilitate the comparison and evaluation of results that have been achieved by means of different simulations. A detailed description of different simulation tools, and the various possible simulation models, is not provided here. Similarly, aspects and procedures that go beyond the AGVS, such

27、as those necessary for the optimisation of the entire logistical process, are excluded here. These topics are addressed in detail in the VDI 3633 series of standards. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05 4 VDI 2710 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deuts

28、cher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Bild 2. Einordnung der Richtlinie Figure 2. Classification of the standard 1 Anwendungsbereich Die vorliegende Richtlinie definiert die Schnittstel-le zwischen Planer, Betreiber und Hersteller von FTS auf Eingangs- sowie Ergebnisseite der Simu-lation. Damit soll

29、die Richtlinie die Simulation von FTS hinsichtlich ihrer Eingangsdaten harmonisieren und die Vergleichbarkeit der durch unterschiedli-che Simulationen erzielten Ergebnisse erhhen. Um das zu erreichen wird eine klare und detaillier-te Definition der Eingangsdaten, welche die Schnitt-stelle zwischen B

30、etreibern, Planern und Herstellern bilden, gegeben. Darber hinaus erleichtert die Richtlinie die Be-wertung von Simulationsergebnissen, sowie deren Aussagekraft. Damit soll insbesondere den Herstel-lern von FTS die Auslegung einer Anlage, bzw. das Erstellen eines Angebots erleichtert werden (siehe d

31、azu Bild 2). 1 Scope This standard defines the interface between plan-ners, users and manufacturers of AGVS with re-spect to both the input and outcome of simulations. In this way, the standard is to harmonise the simu-lation of AGVS with respect to its input data and increase the comparability of t

32、he results achieved by means of different simulations. In order to achieve this, a clear and detailed definition of the input data, which represent the interface between users, planners and manufacturers, is provided. Moreover, the standard facilitates the evaluation of simulation results and improv

33、es their significance. This, in particular, is to assist manufacturers of AGVS with the designing of plants and/or bid preparations (see Figure 2). 2 Simulationstypen Mgliche Klassifizierungen von Simulationen lassen sich aus den in Bild 10 der VDI 3633 Blatt 1 dargestellten Kriterien fr Modelle abl

34、eiten. In Bezug auf die spezielle Ausprgung FTS spielen diese Kategorien jedoch eine untergeordnete Rolle. Hinsichtlich FTS sind die verwertbaren Ergebnisse der Simulationen von Interesse. Bereits mit einfachen Modellen knnen durch sta-tische Simulationen die fr die Auslegung von Anlagen relevanten

35、Daten wie Durchsatzzeiten und -mengen, sowie die Anzahl von Fahrzeugen ohne Bercksichtigung eines Zeitablaufs im Modell ermittelt werden. 2 Simulation types Possible classifications of simulations can be de-rived from the model criteria in Figure 10 of VDI 3633 Part 1. However, these categories are

36、of minor importance in relation to the special applica-tion of AGVS. With respect to AGVS, it is the useful results of simulations that are of interest. Even with simple models, static simulations can be used to determine the data relevant to the designing of plants, such as throughput times and vol

37、umes, as well as the number of vehicles, without having to consider time factors in the model. planners, users, manufac-turer of AGVS simulation outcome manufac-turer of AGVS input data Planer, Betreiber, FTS-Hersteller Simulation Ergebnisse FTS-Hersteller Eingangs-daten B55EB1B3E14C22109E918E8EA43E

38、DB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI 2710 Blatt 3 / Part 3 5 Bild 3. Ebenen der Emulation Figure 3. Emulation levels Werden zeitliche Ablufe diskret oder kontinuier-lich bercksichtigt, fhrt dies zu den sogenannten dynamische

39、n Simulationen. Damit knnen zustz-lich zu den Ergebnissen der statischen Simulatio-nen auch Analysen des Anlagenlayouts und des Zusammenspiels des FTS mit weiteren peripheren Komponenten (Aufzgen, Lastbergabestationen, Ladestationen etc.) durchgefhrt werden. Eine de-taillierte Modellierung aller bet

40、eiligten Komponen-ten ist notwendig. Stellen die Modelle der Kompo-nenten nicht nur die logischen oder logistischen, sondern auch die physikalischen Schnittstellen der If time sequences are taken into account discretely or continuously, one speaks of so-called dynamic simulations. In addition to the

41、 results of the static simulations, they also allow for analyses of the plant layout and the combination of the AGVS with other peripheral components (lifts, load-transfer stations, charging stations, etc.). This re-quires a detailed modelling of all components in-volved. Where the models of the com

42、ponents do not only provide the logical or logistical, but also the physical interfaces of the actual correlates, a simulation can be carried out subsequently on the virtuelle Anlage zumHost-EbeneLVS LVS LVSSimulation AnlagenebeneMFR MFRSPSSchnittstellensoftwareSPS-TestMFR-TestLVR-Test* OPC o. TCP/I

43、P *TCP/IP*DDE o. Active XSPS = speicher-programmierbare SteuerungMFR = MaterialflussrechnerLVR = LagerverwaltungsrechnerLVS = LagerverwaltungssystemB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8BD9NormCD - Stand 2014-05 6 VDI 2710 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V

44、., Dsseldorf 2014 realen Korrelate zur Verfgung, kann eine Simula-tion spter auch auf Basis real eingesetzter Teil-komponenten erfolgen. Diese Vorgehensweise lie-fert die sichersten Daten im Hinblick auf eine sp-tere Umsetzung, diese spezielle Art der Simulation nennt sich Emulation. Eine Emulation

45、kann im Weiteren auch bei noch nicht vorhandenem Real-system als Testsystem zur berprfung der im Realen zu implementierenden Strategien sowohl auf unterlagerter oder berlagerter Steuerungsebe-ne eingesetzt werden (siehe dazu Bild 3). FTS-Simulationen werden hinsichtlich der Kom-plexitt ihrer Modelle

46、 und damit verbunden der Dimensionen der notwendigen Eingaben und ver-wertbarer Ergebnisse kategorisiert in: 2.1 Statische Simulation Einfache Modellrechnungen ohne Zeitablauf haupt-schlich fr die Planungsphase von FTS. Die Genauigkeit der Ergebnisse liegt bei etwa 60 % bis 80 % (abhngig von der Kom

47、plexitt der Anla-ge). Input Fahrstrecken Fahrgeschwindigkeiten Lastbernahmezeiten Output Durchsatzmengen/Fahrzeug Anzahl Fahrzeuge Vorteile Modelle einfach und schnell zu erstellen Nachteile Umsetzungsunsicherheit gro dynamische Wechselwirkungen nicht bercksichtigt 2.2 Logistische, dynamische Simula

48、tion Basiert auf einfachen zeitdiskreten Modellen des logischen Verhaltens eines FTS. Die Ergebnisgenauigkeit liegt bei etwa 80 % bis 95 %. Input Fahrspuren Fahrzeugverhalten (unterlagerte Steuerung) und Physik Verhalten der sekundren Komponenten wie Lifte und anderer Frdertechnik oder Perso-nen Fah

49、rplne Produktionssteuerung Fahrzeugdispositionsalgorithmen basis of the subcomponents actually used. This procedure yields the most reliable data with respect to any subsequent implementation. This special type of simulation is called emulation. An emula-tion can also be used, even where the actual system does not exist yet, as a test system to check the strategies to be implemented in the real world at the level of both lower-level and higher