VDI VDMA 5100 Blatt 1-2016 System architecture for intralogistics (SAIL) - Fundamentals.pdf

1、ICS 03.100.10, 35.240.50 VDI/VDMA-RICHTLINIEN Mai 2016 May 2016 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DEUTSCHER MASCHINEN- UND ANLAGENBAU Systemarchitektur fr die Intralogistik (SAIL) Grundlagen System architecture for intralogistics (SAIL) Fundamentals VDI/VDMA 5100 Blatt 1 / Part 1 Ausg. deutsch/eng

2、lisch Issue German/English Die deutsche Version 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 V

3、DI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 7: Materialfluss I (Gestaltung) VDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 8: Materialfluss II (Organisation/Steuerung) Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:07.1

4、1 EntwurfFormeredition:07/11DraftZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2016Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Begriffe . 2 3 Abkrzungen 3 4 Einfhrung in SAIL 4 5 SAIL-Fun

5、ktionen 4 5.1 Funktion 1: Anlagensteuerung F:FC 5 5.2 Funktion 2: Informationsgewinnung F:IC . 5 5.3 Funktion 3: Richtungssteuerung F:DC . 5 5.4 Funktion 4: Fahrauftragsverwaltung F:MM 6 5.5 Funktion 5: Ressourcennutzung F:RU . 6 5.6 Transportkoordination TC 7 6 SAIL-Komponenten . 7 6.1 Basiskompone

6、nten 8 6.2 Aggregationskomponenten . 8 6.3 Komponentenschnittstellen . 8 6.4 Symbolische Darstellung der Komponenten 9 6.5 Anlagenmodellierung mit SAIL-Komponenten 9 7 Informationsfluss zwischen den Komponenten . 10 8 Typische Komponentenaufteilung (Systemkonfigurationen) . 15 Schrifttum . 16 Prelim

7、inary note 2 1 Scope 2 2 Terms and definitions 2 3 Abbreviations . 3 4 Introduction to SAIL . 4 5 SAIL functions 4 5.1 Function 1: FacilityControl F:FC . 5 5.2 Function 2: InformationCollection F:IC . 5 5.3 Function 3: DirectionControl F:DC 5 5.4 Function 4: MissionManagement F:MM 6 5.5 Function 5:

8、ResourceUtilisation F:RU . 6 5.6 TransportCoordination TC . 7 6 SAIL components . 7 6.1 Basic components 8 6.2 Aggregation components . 8 6.3 Component interfaces 8 6.4 Symbolic design of the components . 9 6.5 Facility modelling with SAIL components . 9 7 Information flow between components 10 8 Ty

9、pical distribution of components (system configurations) 15 Bibliography 16 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06 2 VDI/VDMA 5100 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e

10、.V., Dsseldorf 2016 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist 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, si

11、nd vorbehalten. Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Prelimi

12、nary 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 re-printing, reproduction (photocopying, micro copy-ing), storage in data processing systems and trans-latio

13、n, 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 (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. 1 Anwendungsb

14、ereich Diese Richtlinie beschreibt eine Systemarchitektur fr die Intralogistik. Im Weiteren wird hierfr die Abkrzung SAIL“ verwendet. SAIL ist ein Archi-tekturmodell zur Beschreibung von Komponenten, deren Grundfunktionen und prinzipiellen Schnitt-stellen fr intralogistische Systeme. Das SAIL-Modell

15、 ist komplett plattformunabhngig. In dieser Richtlinie werden die Grundlagen von SAIL beschrieben, VDI/VDMA 5100 Blatt 2 ver-anschaulicht diese an Beispielen und Blatt 3 be-schreibt weitere Komponenten wie Waagen, Bild-verarbeitungssysteme, Roboter, Verpackungsma-schinen und Etikettier- und Drucksys

16、teme. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/5100. 1 Scope This standard describes a system architecture for intralogistics. In the following it will be designated by the abbreviation “SAIL”. SAIL is an architec-tural model used to

17、describe components for In-tralogistic systems as well as their basic functions and principle interfaces. The SAIL model is com-pletely platform-independent. This standard describes the fundamentals of SAIL, VDI/VDMA 5100 Part 2 illustrates these funda-mentals by means of examples and Part 3 describ

18、es additional components such as scales, machine vision systems, robots, packaging machines as well as labelling and printing systems. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the Internet at www.vdi.de/5100. 2 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelt

19、en die folgenden Begriffe: Anlage (F) Betriebseinrichtungen des intralogistischen Mate-rialflusses Anlagenpunkt (FL) Lokation in der Anlage mit der blicherweise eine Funktion verbunden ist Beispiel: Entscheidungspunkt, an dem eine Richtungsanfrage gesendet wird oder ein spezieller Arbeitsplatz, z. B

20、. eine Ware-zum-Mann-Kommissionierstation Anlagenteil (FCO) Aufgrund seiner Funktionalitt abgrenzbarer Be-reich einer Anlage Fahrauftrag (M) Teilaufgabe eines Transportauftrags, der an die Fahrauftragsverwaltung (MM Fahrauftragsver- 2 Terms and definitions For the purposes of this standard, the foll

21、owing terms and definitions apply: facility (F) plant equipment for intralogistic material flow facility location (FL) location within the facility with which a function is generally associated Example: decision point to which a direction request is sent or a special workstation, e.g. a goods-to-man

22、 picking station facility component (FCO) section of the facility that can be isolated in terms of its function mission (M) task segment within the transport order that is con-veyed to the MissionManagement (MM), e.g. PLC B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19

23、CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI/VDMA 5100 Blatt 1 / Part 1 3 waltung) weitergegeben wird (z. B. PLC Pro-grammable Logic Control) Transportauftrag (TO) Sammlung von einer oder mehreren Transportauf-tra

24、gspositionen Anmerkung: Ein Transportauftrag wird verwendet um indivi-duelle Transporte, die als ein Ganzes in einer eventuell vorge-gebenen Reihenfolge behandelt werden mssen, zu gruppie-ren. Transportauftragsposition (TOL) Vorgaben fr den Transport einer einzelnen Trans-porteinheit innerhalb eines

25、 Transportauftrags Transporteinheit (TU) Einheit, die innerhalb des Systems transportiert wird Anmerkung: Sie wird durch eine unverwechselbare Trans-porteinheits-ID identifiziert/gekennzeichnet. Eine Transport-einheit besteht aus einem Behlter von einem bestimmten Typ (z. B. Palette, Kiste) und den

26、Gtern, die gegenwrtig in ihr gelagert werden. programmable logic control transport order (TO) collection of one or more transport order lines Note: A transport order is used to group individual transports that may require processing in a predetermined order. transport order line (TOL) instructions f

27、or the transport of an individual transport unit within a transport order transport unit (TU) unit that is transported within the system Note: It is identified/labelled by a unique transport unit ID. A transport unit consists of a certain type of container (e.g. pal-let, crate) as well as the goods

28、it contains. 3 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet: F Funktion F:DC Richtungssteuerung F:FC Anlagensteuerung F:IC Informationsgewinnung F:MM Fahrauftragsverwaltung F:RU Ressourcennutzung TC Transportkoordination C Komponente C:CA Frderbereich C:CE

29、 Frderelement C:CG Frdergruppe C:CS Frdersegment C:IE Informationselement I Information I:DI Richtungsinformation I:DR Richtungsanfrage I:FS Anlagenstatus I:M Fahrauftrag I:MC Fahrauftragsstorno I:MD Fahrauftragsquittung I:MR Fahrauftragsanfrage I:NO berfahrmeldung I:OP Betriebsparameter I:SI Sensor

30、-Information 3 Abbreviations The following abbreviations are used throughout this standard: F Function F:DC DirectionControl F:FC FacilityControl F:IC InformationCollection F:MM MissionManagement F:RU ResourceUtilisation TC TransportCoordination C Components C:CA ConveyingArea C:CE ConveyingElement

31、C:CG ConveyingGroup C:CS ConveyingSegment C:IE InformationElement I Information I:DI DirectionInformation I:DR DirectionRequest I:FS FacilityStatus I:M Mission I:MC MissionCancellation I:MD MissionDone I:MR MissionRequest I:NO Notification I:OP OperatingParameter I:SI SensorInformation B974908A824A6

32、748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06 4 VDI/VDMA 5100 Blatt 1 / Part 1 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 I:TO Transportauftrag I:TOC Transportauftragsstorno I:TOD Transportau

33、ftragsquittung I:TO TransportOrder I:TOC TransportOrderCancellation I:TOD TransportOrderDone 4 Einfhrung in SAIL Zur Beschreibung der Architektur von Material-flusssteuerungen wird sehr hufig eine bereichsori-entierte Top-down-Zerlegung in Anlagenebenen (Ebenenmodell, siehe VDMA 15276) verwendet. In

34、spiriert durch die objektorientierte Programmie-rung fhrt ein Paradigmawechsel zum SAIL-Modell. Eine Top-Down-Zerlegung erfolgt hierbei nach der funktionalen Gliederung der Anlage. Zur Erstellung des Modells sind folgende Vorgehens-schritte mageblich: primre Anlagenzerlegung nach Funktionen und nich

35、t nach Ebenen Kapselung der gefundenen Funktionen in Komponenten Beschreibung der Schnittstellen der Komponen-ten Bereitstellung von Steuerungskomponenten analog zu verfgbaren Mechanikkomponenten Die Vorteile dieser funktionszentrierten Anlagen-modellierung sind u. a. eine modulare Baukastensicht de

36、r Anlage in der Planungsphase, eine transparente Funktionsbewertung in der Beschaffungsphase, ein klares Schnittstellenverstndnis an den Komponentengrenzen whrend der interdiszip-linren Zusammenarbeit in der Realisierungs-phase, eine hohe Verfgbarkeit durch klare Problem-abgrenzung in der Betriebsph

37、ase und eine risikoarme Austauschbarkeit funktional abgegrenzter Teilgewerke oder Komponenten in der Modernisierungsphase. In der Summe bietet SAIL durch den mglichen hohen Wiederverwendungsgrad der gekapselten Funktionen in allen Phasen einen klaren Kosten-vorteil durch reduzierten Anpassungsaufwan

38、d, hhere Standardisierung, reiferen Testgrad und krzere Inbetriebnahme. 4 Introduction to SAIL In order to describe the architecture of material flow control, a sector-oriented top-down subdivi-sion is used on the facility level (level model, cf. VDMA 15276). The SAIL model is a result of a paradigm

39、 shift inspired by object-oriented pro-gramming. Within this context, the top-down sub-division is undertaken according to the functional organisation of the facility. The following steps are essential in order to create a model: primary subdivision of the facility according to functions rather than

40、 levels encapsulation of existing functions within components description of the components interfaces provision of control components in correspond-ence to available mechanical components The advantages of this function-centred facility model include a modular building-block view of the facility in

41、 the planning phase, a transparent functional assessment in the pro-curement phase, a clear understanding of the interfaces on the component perimeters during the interdiscipli-nary cooperation in the realisation phase, a high degree of availability resulting from clear problem delimitation during t

42、he opera-tional phase and a low risk exchangeability of functionally de-limited subordinate operations or components in the modernisation phase. On the whole, SAIL offers a clear cost advantage through a reduction in the cost of adaptation, high-er standardisation, more advanced testing levels and s

43、horter commissioning times because it is pos-sible to re-utilise the encapsulated functions to a high degree in all phases. 5 SAIL-Funktionen Der aktuelle Entwicklungstand von SAIL abstra-hiert fnf automatisierungstechnische Kernfunk-tionen einer Frderanlage. Sie stellen die Grund-funktionen im SAIL

44、-Modell dar. Smtliche Mate-5 SAIL functions In its current state of development SAIL defines five core functions of automation technology in conveying facilities. These are the basic functions in the SAIL model. In this context all of the mate-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1

45、CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI/VDMA 5100 Blatt 1 / Part 1 5 rialflussanwendungen lassen sich dabei auf diese Funktionen reduzieren. Im Weiteren wird fr die nachfolgenden Grundfu

46、nktionen das Prfix F:“ (Function) verwendet. 5.1 Funktion 1: Anlagensteuerung F:FC Die Funktion Anlagensteuerung bedient direkt die Anlage, das heit, sie empfngt Signale von Senso-ren, sendet Signale an die Aktoren und steuert die Antriebe der Anlage an. Sie realisiert alle Ent-scheidungen, die fr d

47、ie Eigensicherheit der Anla-ge und fr die Durchfhrung eines Transport-schritts notwendig sind. Hier fllt die Entschei-dung, ob gefrdert werden kann. Die Funktion Anlagensteuerung bekommt nach Anfrage die Fr-derrichtung von der Funktion Richtungssteuerung (F:DC), siehe Abschnitt 5.3. Typischer Inform

48、ationsbedarf der Funktion: reine steuerungstechnische Daten ohne Bedeu-tung fr die Materialflusssteuerung Dies sind Daten, die fr die korrekte Verknp-fung von Sensorik und Aktorik bentigt wer-den, um die mechatronischen Frderfunktion zu erreichen. 5.2 Funktion 2: Informationsgewinnung F:IC Diese Fun

49、ktion enthlt Schnittstellen zu externen Gerten (z. B. Waagen, Scannern) und kann positi-onsabhngige Daten entgegennehmen und gegebe-nenfalls halten und weiterleiten. Diese Funktion dient allgemein dazu, Informationen von Trans-porteinheiten zu erfassen, gegebenenfalls zu spei-chern und weiterzugeben. Diese Informationen sind unter anderem die Identifikationsnummer der Transporteinheit und physikalische Eigenschaften wie Gew