Berufsbildende Schule 1 - Mainz. Pflichtenheft. Roberto's Pizzeria"

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1 Berufsbildende Schule 1 - Mainz Fachschule für Automatisierungstechnik Pflichtenheft Roberto's Pizzeria" Schule: Berufsbildende Schule 1 - Mainz Schulform: Fachschule für Automatisierungstechnik Klasse: FSA PZ/PD12 Fach: Lernmodul 15 Betreuer: Herr Musielack / Herr Löser Verfasser: Di Leo, Demirbas, Mussel, Rothley, Tural Zeitraum: Abgabetermin: Seite 1 von 16

2 Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS AUSGANGSSITUATION AUFGABENSTELLUNG VORHANDENE KOMPONENTE FEHLENDE KOMPONENTE KOSTENPLANUNG ZIELSETZUNG PROJEKTBESCHREIBUNG ALLGEMEIN BESTELLUNG MAGAZIN BESTÜCKUNGSSTATION ROBOTER PIZZAOFEN / WARMHALTESTATION SICHERHEIT ZIELGRUPPE PROJEKTEINSATZ FUNKTIONALE ANFORDERUNGEN PIZZABESTELLUNG SPEISEKARTE NICHTFUNKTIONALE ANFORDERUNGEN NAME LOGO WEBSITE PROJEKTMANAGEMENT FESTE TERMINE AUFGABENVERTEILUNG MANUEL DI LEO AZIZ DEMIRBAS TIM ROTHLEY RENE MUSSEL SAID TURAL GEMEINSAME AUFGABEN ZEITPLANUNG RESSOURCENPLANUNG LIEFERUMFANG ANLAGE BAUTEILE UND GERÄTE ANFORDERUNGEN AN DEN KUNDEN ENERGIEVERSORGUNG QUELLEN IMPRESSUM Seite 2 von 16

3 1. Ausgangssituation 1.1. Aufgabenstellung Die Schulverpflegung der Berufsbildenden Schule 1 in Mainz soll revolutioniert werden! Ziel ist es, eine Maschine zu konstruieren, die vollautomatisiert eine frische Pizza zubereitet. Der Benutzer soll hierbei die Möglichkeit haben über einem Touchpanel seine persönliche Lieblingspizza selbst zusammenzustellen. Eine ähnliche Maschine wurde bereits vor etwa 15 Jahren realisiert, allerdings fiel diese Maschine sehr groß aus. Wir haben deshalb die Aufgabe die Maschine "transportabel" und in Modulbauweise zu gestalten Vorhandene Komponente SPS Schaltschank - Phoenix Contact ILC 350PN - Slave Baugruppe Roboter - Fanuc LR Mate Steuergerät - Teachpanel Programmiersoftware - Multiprog Schaltschrank - Zur Unterbringung weiterer Komponenten Förderband mit Antrieb Druckluft Pizzaofen Seite 3 von 16

4 1.3. Fehlende Komponente Pneumatik - Festo Ventilinsel - 3/5 Ventile Federschließend Lichttaster Sicherheitslichtgitter Sicherungsautomaten 5 Poliger Reparaturschalter FI-Schutzschalter Motorschutzschalter Schütze Verdrahtungskomponente Sicherheitsrelais Kabel und Aderleitung 1.4. Kostenplanung Wir haben das Ziel, alle noch benötigten Komponente über Sponsoren zu erhalten. Die Projektteilnehmer übernehmen sonstige Unkosten selbst insofern diese durch Sponsoren nicht gedeckt werden können. Bei unserem Projekt handelt es sich um einen Neuaufbau, so kann es sein, dass nachträgliche Änderungen vorgenommen werden könnten. Kosten für Sicherheitslichtgitter, Sicherheitsrelais und Sensoren inklusive allen dazugehörigen Kabeln von der Firma Wenglor belaufen sich auf etwa Seite 4 von 16

5 2. Zielsetzung 2.1. Projektbeschreibung Allgemein Neuaufbau der vollautomatisierten Pizzabackmaschine im Raum W17. Die Maschine hat die Funktion, eine Bestellung eines Kunden entgegen zu nehmen und eine frisch gebackene Pizza zu produzieren. Die Bestellungen sollen über ein Touchpanel entgegen genommen werden. Jeder Benutzer kann seine persönliche Lieblingspizza in Auftrag geben. Dem Kunden stehen Tomatensoße, Käse und zwei weiteren Zutaten zur Verfügung. Eine Zutat soll aus Fleisch bestehen. Wir wählen eine Salami aus die nicht aus Schweinefleisch besteht. Dadurch können auch muslimische Kunden eine Salamipizza essen. Die zweite Zutat soll ein vegetarisches Gemüse werden damit auch Vegetarier eine Pizza an unserer Maschine bestellen können. Die frischen Pizzarohlinge werden in einem Magazin gelagert. Nachdem eine Bestellung in Auftrag gegeben wurde, wird das Förderband mit einem Pizzarohling bestückt. Die Belegungsanlage für Tomatensoße, Zutaten und Käse wird über das Förderband montiert. Mit Hilfe von Lichttastern wird die aktuelle Position des Pizzarohlings geprüft. Die Belegungstationen werden über Pneumatikzylinder gesteuert um eine gleichbleibende Portionierung zu garantieren. Nachdem der belegte Pizzarohling am Ende des Förderbandes geparkt wird nimmt der Industrieroboter Fanuc LR Mate 100 die Pizza auf und befördert diese in den Ofen. Je nach Kundenwunsch kann eine Pizza heller oder dunkler gebacken werden. Je dunkler und knuspriger eine Pizza sein soll, desto länger ist die Backzeit. Die Ofenklappe wird hierbei über einem Pneumatikzylinder geöffnet und wieder geschlossen. Nach Beendigung der Backzeit nimmt der Industrieroboter die Pizza aus dem Ofen und transportiert sie zur Abnahmestation. Dort kann der Kunde seine Pizza entgegennehmen. Die gesamte Anlage wird über eine Phoenix Contact SPS gesteuert. Diese kommuniziert über Profinet mit dem Touchpanel und dem zweitem Schaltschrank. Das Förderband erhält seinen Startbefehl über die SPS. Als Sicherheitseinrichtung wird an der Ausgabetheke und vor dem Förderband jeweils ein Sicherheitslichtgitter installiert. Dieser schützt den Kunden vor der Anlage. Die Steuerung der Sicherheitseinrichtung wird über ein Phoenix Contact PSR-TRISAFE-M Sicherheitsmodul realisiert, welches die Verwaltung des Not-Aus Kreises sowie des Lichtgitters übernimmt. Um die Lebensmittelechtheit zu garantieren, werden nur lebensmittelechte Materialien verwendet. Weiterer Bestandteil des Projekts ist es eine Homepage zu programmieren und ein Werbevideo zu erstellen, welches die Entstehungsphase sowie den Funktionsablauf der Anlage darstellt. Das Video soll über die Videoplattform erfolgen. Seite 5 von 16

6 Bestellung Der Kunde gibt seine Bestellung über ein Touchpanel auf. Vor der Bestellaufnahme wählt der Kunde die Displaysprache aus. Zur Verfügung stehen vier Sprachen: Deutsch, Englisch, Italienisch und Türkisch. Wählt man seine Sprache aus, gelangt man auf die "Speisekarte". Dort wählt man seine Lieblingspizza aus und bestätigt die Auswahl. Nach der Bestätigung gelangt man zur letzten Seite. Dort stellt der Kunde ein wie hell oder dunkel die Pizza gebacken werden soll. Zusätzlich wird auch abgefragt, ob der Roboter die Pizza nach dem Backen zum warmhalten einlagern soll oder sofort an den Kunden ausgeben soll. Bestätigt man seine Auswahl, fängt die Maschine sofort an die Pizza zuzubereiten. Im Display läuft nun ein Countdown runter. Je nach Auswahl variiert die Backzeit. Man kann den Auftrag auf dem Touchpanel abbrechen. Die Maschine stellt sofort den Betrieb ein und fährt wieder in den Grundzustand Magazin Das Magazin befindet sich am Anfang des Förderbandes. Die Bleche mit Pizzarohlingen liegen dort auf einer Rutsche. Über einem Vereinzeler, der pneumatisch gesteuert wird, werden die Pizzarohlinge auf das Förderband gefahren. Das Magazin ist ein geschlossenes und gekühltes System. Der Füllstand des Magazins wird überwacht Bestückungsstation Die Bestückungsstation befindet sich über dem Förderband. Insgesamt gibt es vier Stationen: Tomatensoße, Salami, Pilze und Käse. Über pneumatische Zylinder erfolgt das Portionieren. Station: Tomatensoße (Bild 1.17) Die Tomatensoße befindet sich in einem Behälter. Mit einem Zylinder wird Druck auf die Tomatensoße aufgebaut. Die Soße drückt sich durch eine Düse und wird so regelmäßig auf den Pizzarohling verteilt. Station: Salami / Pilz (Bild 2.17) Salami ist vorgeschnitten. Durch ein Halteblech an einem Pneumatikzylinder wird die Salami oben gehalten. An dem darunter liegenden Halteblech werden die Salamischeiben vereinzelt auf die Pizza fallen gelassen. Im Selben Prinzip arbeitet auch die Station: Pilz. Station: Käse (Bild 3.17) Der bereits geriebene Käse befindet sich in einem Behälter. Durch die flotte hin und her Bewegung eines darunterliegenden Siebes, durch einen Pneumatikzylinder angetrieben, fallen die einzelnen Käseraspeln auf die Pizza. Nachdem die Pizza fertig belegt wurde, fährt sie zur Endstellung am Ende des Förderbandes. Dort wird sie dann vom Industrieroboter aufgenommen. Seite 6 von 16

7 Bild 1.17 Bild 2.17 Bild Roboter Der Industrieroboter wird über das Handprogrammiergerät programmiert. Er besitzt speziell auf unsere Bleche angefertigte Greifer. Die Greifer werden mit Druckluft auf bzw. zu gefahren. Der Roboter bekommt fünf Eingänge programmiert. "Pizzarohling bereit", "Pizzaofentür auf", "Pizza ausgeben", Not-Aus" und "Grundstellung" Pizzaofen / Warmhaltestation Die Pizzaofentür wird Pneumatisch auf bzw. zu gefahren. Die Temperatur kann nur per Hand eingestellt werden. Die Ofentemperatur wird über einem Thermofühler abgefragt. Die Anlage ist erst einsatzbereit wenn die Solltemperatur erreicht wurde. Über dem Ofen befindet sich die Warmhaltestation. Durch die Eigenwärme des Ofens und einer zusätzlichen Wärmelampe wird die Pizza warm gehalten. Seite 7 von 16

8 2.2. Sicherheit Die komplette Anlage wird über eine Not-Aus Kette abgesichert. Bei Unterbrechung der Kette, stoppt die komplette Anlage. Erst mit Quittierung auf dem Touchpanel läuft die Maschine weiter. Zwei Lichtgitter schützen das Förderband und den Roboter vor eingreifen in die Maschine. Drei Not-Aus Schalter werden sichtbar und zentral verbaut Zielgruppe Mit unserer Anlage sprechen wir jede Zielgruppe an, da wir absichtlich auf Schwein verzichten und zusätzlich eine vegetarische Pizza anbieten. Man gewinnt jede Menge Aufmerksamkeit wenn man Pizza mit Technik vereinen kann Projekteinsatz Unsere vollautomatisierte Pizzabackmaschine wird am 30. Januar 2016 im Rahmen des Infotages der BBS 1 in Mainz vorgeführt. Die Bedienung und Funktion der Anlage wird ausgiebig vor Publikum präsentiert. Ein Kunde aus dem Publikum darf während des Vortrages eine Bestellung in Auftrag geben. Nach der Präsentation besteht die Möglichkeit weitere Pizzen zu bestellen. Die Vorstellung und Betreuung der Anlage erfolgt durch die Projektleiter Manuel Di Leo, Aziz Demirbas, Tim Rothley, Rene Mussel und Said Tural. Unsere Projektbetreuer sind Herr Musielack und Herr Löser. Seite 8 von 16

9 3. Funktionale Anforderungen 3.1. Pizzabestellung Die Auswahl einer Pizza erfolgt über ein Touchpanel. Die anschließende vollautomatische Zubereitung wird mit Hilfe eines Förderbandes und einem Industrieroboter realisiert. Je nachdem wie dunkel oder hell eine Pizza gebacken werden soll, verlängert bzw. verringert sich die Backzeit Speisekarte Pos. 1: Pizza Margherita Pos. 2: Pizza Salami Pos. 3: Pizza Funghi Pos. 4: Pizza Roberto (Tomatensoße, Käse) (Tomatensoße, Rindersalami, Käse) (Tomatensoße, Champignons; Käse) (Tomatensoße, Rindersalami, Champignons, Käse) 4. Nichtfunktionale Anforderungen 4.1. Name 4.2. Logo Der Anlagenname "Roberto's Pizzeria" entstand aus der Idee den Industrieroboter zu personalisieren und ihm einen italienischen Namen zu geben. Aus dem Wortspiel heraus ist Roberto entstanden. Um es in einem Wort beschreiben zu können was die Kerntätigkeit unserer Anlage ist, wählten wir das Wort Pizzeria aus. Um beides sinngemäß zu kombinieren und um den Roboter weiterhin personalisiert zu lassen wählten wir den Anlagennamen "Roberto's Pizzeria" aus. Das Logo wird sehr einfach gehalten. Insgesamt besteht das Logo nur aus drei Komponenten. Dem Roboter, einer Pizza und dem zweiteiligen Schriftzug. Das Logo besteht aus sechs unterschiedlichen aber miteinander harmonierenden Farben. Die Hauptfarbe die sich im Logo wiederspiegelt ist gelb. Diese wählten wir, da der Roboter ebenfalls gelb ist und den Mittelpunkt unserer Anlage darstellt Website Für unsere Website haben wir die Domain reserviert. Die Website wird hauptsächlich einsprachig außer der Projektbeschreibung, diese wird in die englische Sprache übersetzt. Die Website wird prinzipiell sehr schlicht und einfach gehalten. Zusätzlich ist die Website Smartphone optimiert und spiegelt die Farben des Logos wieder. Der schwarze Text erfolgt auf weißem Hintergrund. Wir werden keine Werbebanner auf unsere Website implementieren. Die Rubrik "Media" ermöglicht dem Besucher sich Visuell in Bild und Video ein Bild über unsere Anlage zu machen. Seite 9 von 16

10 5. Projektmanagement 5.1. Feste Termine 14. September 2015 Beginn der Projektarbeit 12. Oktober 2015 Abgabe des Pflichtenheftes und der Release der Website Wird noch vereinbart Termin der Zwischenpräsentation 11. Januar 2016 Abgabe der Dokumentation 18. / 25. Januar 2016 Fachgespräche 30. Januar 2016 Kolloquium 01. Februar 2016 Projektübergabe an die Projektbetreuer 22. Februar 2016 Abgabe der aktualisierten Dokumentation 5.2. Aufgabenverteilung Manuel Di Leo Erstellung der Zeitplanung o Erstellung eines Zeitplans zum planen des Projektes Pflichtenheft und Lastenheft / Unterstützung durch Rene Mussel o Erstellung des Pflichtenheftes o Erstellung des Lastenheftes Website und Blog o Programmierung der Website o Führen und Verwalten des Blogs Zwischen und Abschlusspräsentation / Unterstützung durch Said Tural o Erstellung der Zwischenpräsentation o Erstellung der Abschlusspräsentation Materialbeschaffung und Sponsorensuche o Telefonate und s an diverse Hersteller tätigen Erstellung von Bild- und Videomaterial o Fotografieren und Filmen Seite 10 von 16

11 Aziz Demirbas Erstellung der Stückliste / Unterstützung durch Rene Mussel o Zusammensuchen und notieren der Geräte Programmierung der SPS / Unterstützung durch Manuel Di Leo o Erstellung eines Programmes Zeichnen der Schaltpläne / Unterstützung durch Manuel Di Leo o Mit Hilfe der Software EPlan oder WSCAD Erstellung des Klemmenplans / Unterstützung durch Manuel Di Leo o Mit Hilfe von der Software Microsoft Office Visualisierung / Unterstützung durch Tim Rothley o Programmieren des Touchpanels Tim Rothley Belag Bestückung / Rezept / Unterstützung durch Rene Mussel o Entwickeln und montieren der Einheit Bestückungsstation" Roboter o Inbetriebnahme und Teachen des Roboters Backblech / Unterstützung durch Said Tural o Entwickeln und herstellen des Backbleches Ausgabefach / Unterstützung durch Rene Mussel o Montage der Pizzaausgabestation Visualisierung / Unterstützung durch Aziz Demirbas o Montage des Visualisierungsarms Seite 11 von 16

12 Rene Mussel Pizzaofen / Unterstützung durch Aziz Demirbas o Montage des Pizzaofens inkl. Pneumatik-Zylinder Förderband / Unterstützung durch Aziz Demirbas o Montage des Förderbandes und des Antriebs Zeichnungen / Unterstützung durch Tim Rothley o Erstellung von Zeichnungen mit Hilfe von Inventor Leiter der Neuanlagenmontage / Unterstützung durch Team o Planer und leitender Ansprechpartner in Sachen Montage Magazin / Unterstützung durch Said Tural o Montage des Magazins Said Tural Leiter der Altanlagendemontage / Unterstützung durch Team o Planer und leitender Ansprechpartner in Sachen Demontage Modul-Matching / Unterstützung durch Rene Mussel o Montage eines Matching-Systems Automatisierungsgeräteliste / Unterstützung durch Aziz Demirbas o Erstellen einer Liste Sicherheitsbeauftragter / Unterstützung durch Rene Mussel o Analyse und Erstellung einer Risikoanalyse Gemeinsame Aufgaben Altanlagendemontage Neuanlagenmontage Verdrahtung Seite 12 von 16

13 5.3. Zeitplanung Seite 13 von 16

14 5.4. Ressourcenplanung Seite 14 von 16

15 6. Lieferumfang 6.1. Anlage Die Anlage wurde so konzipiert, dass sie in zwei einzelne Module demontiert und problemlos transportiert werden kann. Die Länge, Breite und Höhe sind so gering wie möglich gehalten um im Aufzug transportiert werden zu können Bauteile und Geräte Förderband inkl. Motor Industrieroboter Fanuc Robot LR Mate 100 Pizzaofen Sicherheitseinrichtungen Touchpanel Backbleche Sensoren Aktoren Verdrahtungsmaterial 7. Anforderungen an den Kunden 7.1. Energieversorgung 16A CEE Steckdose 6 Bar Druckluftanschluss 8. Quellen Fotos stammen von allen Teammitgliedern Zeichnungen stammen von allen Teammitgliedern Seite 15 von 16

16 9. Impressum Projektverantwortlicher Manuel Rosario Di Leo Projektverantwortlicher Aziz Demirbas Projektverantwortlicher Tim Rothley Projektverantwortlicher Rene Mussel Projektverantwortlicher Said Tural Seite 16 von 16