Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Fallbasiertes Expertensystem zur automatisierten Reaktion auf Betriebsstörungen in frei navigierenden fahrerlosen Transportsystemen

FTS sind Betriebsstörungen (z.B. Maschinenausfall, FTF-Ausfall, Hindernis, Routensperrung) unterlegen. Hierauf muss schnell reagiert werden, um Ausfallzeiten gering zu halten. Aktuell entscheiden Experten abhängig vom Störungsfall auf Basis von Erfahrung, welche Maßnahme (z.B. Routenumplanung, Fahrzeugaustausch, Auftragsdisposition) ergriffen werden muss. Insbesondere bei flexiblen, frei navigierenden FTS ist diese Art der Störungsbehebung aufwändig, kostenintensiv und im Erfolg abhängig von der Verfügbarkeit und Expertise der Mitarbeiter.

Fokus des Störungsmanagements für FTS ist häufig das Planen von Alternativrouten. Weiter werden Sensoren und Steuerungen für FTF entwickelt, um auf dynamische und statische Hindernisse reagieren zu können. Aktuell existiert kein automatisiertes System, das analog zu einem Experten auf Betriebsstörungen im FTS reagieren, Entscheidungen treffen und geeignete Maßnahmen ableiten kann.

Zur effizienten Reaktion auf Störungen muss abgewogen werden, welche Handlungsalternative den besten Einfluss auf die Zeit-, Kosten- und Qualitätsziele des Betriebs hat. Dies entspricht einem komplexen Optimierungsproblem, das eine rechnerinterpretierbare Formalisierung von umfangreichem Expertenwissen erfordert und durch zeitliche Restriktionen charakterisiert ist. Die Herausforderung ist die systematische Identifikation und geeignete Modellierung des Wissens.

Ziel ist daher die Entwicklung eines Systems zur automatisierten Reaktion auf Störungen in frei navigierenden FTS. Dazu soll Expertenwissen von Systemplanern in einer Wissensbasis gespeichert werden und mittels Case-Based Reasoning (CBR) abhängig vom Störungsfall automatisiert eine Reaktion liefern.

Mit Hilfe des Systems können KMU standardisiert und automatisiert auf FTS-Störungen reagieren und somit die Effizienz ihrer Transportprozesse steigern sowie ihren wirtschaftlichen Erfolg absichern. Das System unterstützt KMU dabei, ihre Produktion am Standort Deutschland wettbewerbsfähig zu halten.

Ergebniszusammenfassung:

FTS mit frei navigierenden fahrerlosen Transportfahrzeugen sind Betriebsstörungen wie beispielsweise Maschinenausfällen, FTF-Ausfällen, Hindernissen im Fahrweg oder Routensperrungen unterlegen. Hierauf muss schnell reagiert werden, um Ausfallzeiten gering zu halten. Aktuell entscheiden zum einen Experten manuell und auf Basis von Erfahrungen, welche Maßnahmen ergriffen werden müssen, zum anderen haben einige FTS in ihrer Steuerung Handlungsanweisungen bei Problemfällen hinterlegt. Dieses Wissen wurde in ein Expertensystem übertragen, welches automatisiert auf Betriebsstörungen reagiert.

Die Ergebnisse des Projektes in Form des Expertensystems wurden in einem funktionalen Anwendungs-Demonstrator in Matlab realisiert und stehen somit den beteiligten Projektpartnern zur Verfügung. Aufgrund der entwickelten einheitlichen Struktur der Störfälle ist ein Einsatz ohne viel Vorwissen und Aufwand möglich. Durch die implementierte Feedbackfunktion und somit Speicherung bearbeiteter Störfälle wächst die Wissensbasis mit jedem bearbeiteten Fall. Aufgrund des modularen Aufbaus des Demonstrators ist es dennoch Herstellern und Anwendern von FTS möglich, Anpassungen an der Software vorzunehmen. Zum Beispiel können Änderungen an der entwickelten Störfallstruktur vorgenommen werden, um bislang nicht berücksichtigte Attribute mit einzubinden. Durch die Nutzung des Expertensystems können Hersteller und Anwender von FTS ihre Anlagen effizienter machen, aufgrund der beschleunigten Lösungsfindung bei auftretenden Fehlern. Auch neue Mitarbeiter, speziell im Service- und Wartungsbereich, werden aufgrund der in der Wissensbasis gespeicherten Fälle, bei ihrer Arbeit unterstützt. Dies kommt gerade KMU wegen der grundsätzlich begrenzten Ressourcen sehr entgegen. Die Forschungsergebnisse tragen somit zur Verbesserung und zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der KMU (Hersteller und Anwender von FTS) bei.