Autonome vernetzte Sensorsysteme Statusmeeting 06/07.02.2012 Berlin >> Projektstatus SmartKanban Martin Gehrt, gehrt@imst.de IMST GmbH Carl-Friedrich-Gauss-Strasse 2-4, D-47475 Kamp-Lintfort, Germany Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. Ingo Wolff, Dr. Peter Waldow Amtsgericht Kleve HRB 6737, VAT-ID: DE 811348335
Projektpartner acam-messelectronic GmbH, Stutensee AJE Consulting GmbH & Co KG, Roes BITO-Lagertechnik Bittmann GmbH, Meisenheim B-S-S Business Software Solutions GmbH, Eisenach Flintec GmbH, Meckesheim Institut für Informatik der Humboldt Universität Berlin IMST GmbH, Kamp-Lintfort (Projektkoordination) 2 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Kanbanprinzip Kanban (jap. 看 板, dt. Karte, Tafel, Beleg ) ist eine Methode der Produktionsablaufsteuerung. Das Vorgehen orientiert sich ausschließlich am tatsächlichen Verbrauch von Materialien am Bereitstell- und Verbrauchsort. (Quelle: wikipedia.org) Kanbanprinzip - Rechtzeitige Beschaffung von Nachschubmaterial im Fertigungsprozess - Steuerung des Prozesses durch Material verbrauchende Stelle Ziele - Flexibilisierung der Fertigung im Bereich der Kleinteile - Lagerlogistik - Vermeidung überzähliger Lagerbestände 3 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Dynamischer Kanban Bisher: Kanban-Karte löst Aktion aus (Bestellung) Order: Box füllen Box leer: Kanban-Karte initiiert Bestellung Lieferant: Befüllen der Box bzw. Warenlieferung Neu: Aktionen bei beliebiger Bestandsmenge Leerbox WMS LOSSY Lieferung: Box voll Zustand der Box Ziel: Bestandstransparenz Mindestbestand - Dynamisierung des Warenwirtschaftsprozesses - Reduktion von Lagerkosten unter Gewährleistung einer reibungslosen Produktion 4 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Einsatzszenarien Produktion Lager Kommissionierung Packen 5 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Lösungsansatz Lösungsidee - Ausstattung der Lagerboxen mit Sensorik - Funkvernetzung mit dem Lagerverwaltungssystem - Optionale Ortungsmöglichkeit der Boxen Intelligente Lagerbox - Gewicht, Temperatur, ggf. weitere Parameter - Reaktion auf externe Ereignisse, z. B. Entnahmen, Bewegung, - Datenübertragung über integriertes Funkmodul - Energiesparend und wartungsarm Ziel: > 5 Jahre Standzeit mit Standard AA-Batterie 6 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
WLAN SmartKanban System Ortung WMS SmartKanban Server (SKS) Barcode RFID SmartKanban Behälter (SKB) Low Power/Low Datarate Funkübertragung 7 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
SmartKanban Behälter Stromsparende Wiegetechnik - PicoStrain PS09 - Stromsparende Wägezellen Low-Cost-Konzept - Kunststoffbehälter Funkvernetzung Funknetzwerkstruktur mit 2,45GHz oder 868MHz 8 AVS Statusmeeting Berlin Feb-11 IMST GmbH - All rights reserved
SmartKanban IC PS09 - höchste Genauigkeit mit extrem geringem Stromverbrauch - 0.18µ CMOS Prozess (Low Power) - 2.1 mm x 1.7mm Digitalteil µp, TDC... Analogteil Charge Pump EEPROM 8kx8 OTP 256x24 SRAM 128x8 EEPROM QFN 48 (7x7mm) Prototype Package 9 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Funktionsmuster mit modifizierten Wägezellen Reduktion der Herstellkosten bei Serienfertigung ca. 35% (Schätzwert) Messergebnis - Waage der Genauigkeitsklasse III erreichbar Aufbau Wägetechnologie - 2 Halbbrücken Parallelschaltung Grund: Mech. Elastizität der Plastikkonstruktion reduziert Messgenauigkeit 1 Hz Filter Belastung: 20 kg 10 kg 5 kg 2 kg 1 kg Max. 1000 ms 10 AVS Statusmeeting Berlin Feb-11 Feb-10 IMST GmbH - All rights reserved
SmartKanban Behälter Wesentliche Anforderungen - Integration der Sensorik in Bodenelement (Wägezellen + Sensorelektronik + Funkeinheit) - Krafteinleitung ohne Kraftnebenschlüsse Selbstzentrierende Kraftaufnahmen - Krafteinleitung über Kugelköpfe - Ausnehmungen im Behälterboden für Kugelgeometrie Nachteil: - Inhomogene Krafteinleitung - Mangelnde Praxistauglichkeit Geschlossene Oberplatte - Wägezellenaufnahme + Elektronik - Adapter für unterschiedliche Behältergeometrien 11 AVS Statusmeeting Berlin Feb-11 IMST GmbH - All rights reserved
SmartKanban Modul (Demonstrator) Transparente Platte zur Ausstattung von Demonstratoren Anpassungen am Wägezellengehäuse Anpassungen am CPU-Gehäuse 12 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
SmartKanban Behälter Stand der Realisierung - Integration der Elektronik in BITO Chassis, Optimierung der Chassis - Integration der Wägezellen in Chassis Wägezellengehäuse CPU-Gehäuse mit Batteriehalterung und Meßelektronik und Funkmodul 13 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Waagenelektronik Batterie Anschluss PS09 Programmierstecker Anschluss Externer Taster EEPROM für PS09 Programm ACAM PS09 Sensor ASIC Anschluss (optional) Externe Antenne Anschluss für IMST ZigBee Adapter (Alternativ zu im820a) Anschluss Wägezellen IMST im820a Funkmodul Funkmodule Programmier- Stecker 14 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Waagenelektronik Acam PS09 (QFN32, 5 x 5 mm²) Steckplatz mit Funkmodul 15 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Funkübertragung Stand der Realisierung - Applikationssoftware (Sensor- und Lokalisierungsinformationen) - Integration des Funkmoduls mit PicoStrain PS09 Elektronik: - im820a (proprietäres Protokoll, 868 MHz) - im241a (ZigBee Protokoll, 2,4 GHz / Z-Stack V2.4.0) - Versorgung mit 3 x AA Batterien - GUI für Systemtests, Konfiguration und zur Kalibrierung - Anbindung über eine DLL für propriertes Netzwerk und ZigBee Version - Realisierung USB Gateway USB Gateway 16 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Funkübertragung Stand der Realisierung - GUI für Systemtests, Konfiguration und zur Kalibrierung - Anbindung über eine DLL für propriertes Netzwerk und ZigBee Version - Neue Funktionen in die API integriert 17 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
EMV-Schirmungskonzept EU-Richtlinie 2009/23/EG findet Einzug in DIN EN 45501 Neue Anforderung: Höhere Störfestigkeit 10V/m bis 2Ghz Durchführung von EMV Tests nach neuer Norm (2009/23/EG) Versuchsaufbau für EMV-Messung Messaufbau für EMV-Messung IMST Prüflabor 18 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
SmartKanban Server Stand der Implementierung - Update Funktionalität Konfiguration und Kalibrierung - Fertigstellung folgender Komponenten: - Anbindung der MDE-Clients - Administrationsoberfläche Aktuelle Arbeiten - Integration MagicMap Ergebnis - Grundlagen und Infrastruktur für Last- und Funktionstests (z.b. Simulator) Nächste Schritte - Testinstallation (Hard- und Software) - Test zur Analyse und Verifikation der Funktionalität 19 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
MagicMap - Funkortung Forschungsgegenstand - Hybride Positionsbestimmung mittels technologieagnostischem Ansatz über Distanzschätzungen - Verbesserter Ortungsalgorithmus durch Berücksichtigung der Pfadhistorie - Robustheit der Ortung und der Kommunikation unter Industriebedingungen (metallische Umgebung) - Integration von Kontextinformationen (Umgebungsmodell, Mobilitätsmodell, Zusatzsensorik, Objekthierarchien) Aktueller Stand - Evaluierung Pfadbasierter Ortungsansatz in Büroumgebung Ortungsgenauigkeit Sensorknoten 2-3m Verbesserungen durch Referenzmessungen vor Ort - Referenzmessungen mit TDoA Funktechnologie Leicht bessere Ortungsergebnisse bei deutlich besserer Raumtrefferrate Steigerung der Ortungsgüte bei erheblich höheren Kosten 20 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Ablauf Kommissionierung Teileentnahme Übertragung Anweisungen an Benutzer Kommunikationsserver (SKS) Detektion Gewichtsänderung Funkübertragung Wiegedaten + Ortungsdaten Wakeup + Datentransfer Datafusion Ortungsinformation + Wiegedaten Wiegedaten Ortungsdaten MagicMap Auswertung Ortungsinformationen Datenübergabe Generierung neuer Anweisungen WMS 21 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Laufende Aktivitäten Aufnahmen von Messreihen in der schiefen Ebene Weitere EMV-Messungen Schiefe Ebene Software zur Kalibrierung einzelner Wägezellen zur Nutzung der Waage als Sensor für Bewegungsereignisse Ethernet Gateway Feldtests Evtl. Integration eines Neigungssensors Finale Modifikation zur Einhaltung neuer Richtlinie 22
Das SmartKanban Konsortium dankt dem BMBF für die finanzielle Unterstützung und dem VDIVDE-IT für die Unterstützung bei der Durchführung des Projektes. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Martin Gehrt gehrt@imst.de +49-(0)2842-981.324 Carl-Friedrich-Gauss-Strasse 2-4, D-47475 Kamp-Lintfort, Germany Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. Ingo Wolff, Dr. Peter Waldow Amtsgericht Kleve HRB 6737, VAT-ID: DE 811348335
Messergebnisse 24 AVS Statusmeeting Berlin Feb-11 IMST GmbH - All rights reserved
Messgenauigkeit 1 Hz Filter Belastung: 20 kg 10 kg 5 kg 2 kg 1 kg Max. 1000 ms 25 AVS Statusmeeting Berlin Feb-11 IMST GmbH - All rights reserved
Architektur MagicMap 26 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved
Messergebnisse Schiefe Ebene Unbelastete Waage in Abhängigkeit vom Winkel Filter 2Hz; TriggerLevel:15 counts; Sample-time: 1000ms; WaitForTrigger:10s; UseEvery: 10sample Belastete Waage (5,0kg) in Abhängigkeit vom Winkel Filter 2Hz; TriggerLevel:15 counts; Sample-time: 1000ms; WaitForTrigger:10s; UseEvery: 10sample 27 AVS Statusmeeting Berlin Feb-12 IMST GmbH - All rights reserved