Als standardisierte Kommunikationsschnittstelle ermöglicht die VDA 5050 den Austausch von Status- und Auftragsdaten zwischen fahrerlosen Transportsystemen (FTS), fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) und einer zentralen Leitsteuerung. Bevor wir näher auf die VDA 5050 eingehen, lohnt es sich aber, erstmal eine Frage zu klären:

Was ist der Zweck der VDA 5050?

FTS und FTF werden seit Jahrzehnten in der Automobilindustrie eingesetzt. Somit sind automatisierte Transporte innerhalb der Industrie zwar gang und gäbe, aber vielen ist dennoch nicht klar, mit welchen Problemen und Unwägbarkeiten die jeweiligen Produktionsstätten zu kämpfen hatten oder noch immer haben.

Jeder Hersteller von FTS beziehungsweise FTF hat seine Fahrzeuge und Systeme in der Regel so konstruiert, dass sie nur mit der eigenen Leitsteuerungs- respektive Flottenmanagementsoftware bestmöglich kommunizieren können. Doch um die die hardwareseitig geeignetsten FTF einzusetzen, muss sich ein Unternehmen Fahrzeuge und Systeme unterschiedlicher Marken anschaffen und betreiben. In der Praxis führt das dann zu folgenden negativen Szenarien:

  • Es wird schwierig, die unterschiedlichen FTS zu verwalten, wenn sich deren Wege kreuzen.
  • Um Wegkreuzungen zu vermeiden und jedem FTS eigene Wege zuzuweisen, muss mehr Platz genutzt werden.
  • Für jedes FTS eines jeweiligen Herstellers muss eine eigene Installation durchgeführt werden, was Inbetriebnahmen komplex und aufwendig macht.
  • Die Tendenz, deshalb nur FTS/FTF eines einzigen Herstellers einzusetzen ist immer vorhanden; was aufgrund der begrenzten Produktpalette zu Kompromissen in der Leistung sowie in eine permanenten Abhängigkeit führen kann.

Für die Unternehmen, die FTS einsetzen, sind das ernsthafte Herausforderungen. Heterogene FTS können also untereinander nicht ohne Weiteres schnell oder in Echtzeit Daten austauschen (kommunizieren) – diese (Verständigungs-)Probleme zu lösen, ist das Anliegen der VDA 5050. Sie kommt dem Wusch vieler Lagerbetreiber und Industrieunternehmen entgegen, fahrerlose Systeme unterschiedlicher Fabrikate sinnvoll miteinander einsetzen zu können.

Was soll durch die VDA 5050 besser werden?

Mehr Kontext und technische Details (wie beispielsweise das Pull-Prinzip) der Kommunikationsschnittstelle sind im entsprechenden Artikel auf Logistik KNOWHOW erklärt; im Folgenden beschreiben wir kurz, was die VDA 5050 beinhaltet und welche Auswirkungen es hat, auf diesen Standard umzustellen. Denn Standardisierung bedeutet auch, dass nicht alle Hersteller von FTS/FTF ein Interesse daran haben; schließlich verlieren sie dadurch ein gewisses Maß an Exklusivität (Abhängigkeiten) und befürchten eine Austauschbarkeit ihrer Komponenten.

Die VDA 5050 soll eine optimale Nutzung von FTS und FTF ermöglichen – unabhängig von den einzelnen Fabrikaten. Dadurch werden Komplexität und Integrationsaufwand erheblich reduziert. Besteht die Infrastruktur für die VDA 5050, so können weitere FTS und FTF anderer Hersteller problemlos integriert werden, was auch für die Anbindung von zum Beispiel Visualisierungstools gilt oder ein Ersetzen des Leitsystems.

Zu dieser Infrastrukur gehört:

  • Ein Messagebroker (im Fall der VDA 5050 der MQTT-Broker)
  • EAP/Lagerverwaltungssystem
  • Leittsteuerung
  • Fahrerlose Transportsysteme
Diagram of the MQTT protocol as presented in VDA 5050.
Das MQTT arbeitet mit einem Themen/Abonnenten-Modell, um die Daten direkt mit relevantem Kontext anzureichern.

Die VDA 5050 (aktueller Stand: Version 2.0 vom Januar 2022) ist ein „Work in Progress“ und wird laufend weiterentwickelt. Über die nächsten zwei bis fünf Jahre wird der Standard mit hoher Wahrscheinlichkeit immer umfänglicher und vollständiger.  

Der Kern der Schnittstellendefinition

Die VDA 5050 dient dazu, den Materialfluss zu optimieren, indem sie die Kommunikation der verschiedenen, eingesetzten FTS/FTF durch Standardisierung ermöglicht, ebenso wie deren einfache Integration in die bestehende Förderlandschaft.

Fahrerlose Transportfahrzeuge lassen sich auch ohne Standardisierung bereits universell anbinden. In Abgrenzung zu anderen Leitsteuerungen ist der Betrieb harmonisch agierender Mischflotten seitens TUP bereits umsetzbar.

Beim ersten Live-Test am 25. und 26. März 2021 in Dortmund fuhren Fahrzeuge von arculus, DS AUTOMOTION, SAFELOG, Siemens AG, SSI SCHÄFER und STILL gemeinsam in einem Steuerungssystem.

Aber aufgrund des gesteigerten Zeitaufwandes und der daraus resultierenden Kosten werden solche multiplen Anbindungen derzeit kaum beauftragt. Hierin liegt der Charme der Spezifikation, sollte sie breite Anwendung finden: Eine genormte Schnittstelle würde die Integration erheblich beschleunigen. Eine gemeinsame Kommunikationsschnittstelle würde die Nachfrage nach einer flexiblen Vollintegration von Mischflotten erhöhen und sie wäre für mehr Unternehmen eine ökonomisch in Betracht zu ziehende Alternative. FTS würden dadurch über ihren Ursprung in der Automobilproduktion hinaus auch im Lager mehr Verbreitung finden als es heutzutage noch der Fall ist.

Smarte Steuerung des Materialflusses ist immer ganzheitlich

Für ein integriertes Konzept wie ein Fahrerloses Transportsystem spielt Software eine genauso zentrale Rolle wie Hardware. Das Zusammenspiel der Software mit allen angrenzenden Systemen muss stabil, zuverlässig und vor allem performant sein, auch wenn viele andere Fahrzeuge und Akteure berücksichtigt werden müssen. Nur so kann das Leistungspotenzial von FTS vollständig umgesetzt werden. Dabei muss im Blick bleiben, wie sich der Einsatz dieser Technik auf die gegebenen Prozesse und IT-Strukturen auswirkt. Das jeweilige FTS muss stets auf die gegebenen Entwicklungen reagieren, ohne dabei andere Prozesse zu stören. Ist die synchronisierte Nutzung verschiedener FTS sichergestellt, ist eine erste große Hürde genommen. Im Anschluss rückt die Leistungsfähigkeit der verwendeten Leitsteuerung in den Mittelpunkt, die für einen ganzheitlichen Materialfluss sorgt.

Materialflusssteuerung von TUP

Unsere individuell und passgenau auf die Anforderungen der Kunden abgestimmte Materialflusssteuerung TUP.MFC orchestriert die gesamte zur Verfügung stehende Lagertechnik und optimiert Lageraufgaben. Sie zeichnet sich in besonderem Maße durch ihre schnelle dynamische Routenplanung aus. Unter Berücksichtigung von Zeitfenstern an Knotenpunkten sowie der Positionen der anderen Transportteilnehmer weist TUP.MFC den optimalen Weg durch die kundenspezifische Förderlandschaft. Auf sich verändernde Gegebenheiten in der Förderlandschaft reagiert sie in Echtzeit. Dazu analysiert und überwacht die Software permanent alle Betriebszustände und verhindert auf diesem Wege Systemunterbrechungen. Die Software erlaubt es zudem, neben FTS auch manuelle Fahrzeuge unmittelbar in den koordinierten Materialfluss einzubinden. Erfahren Sie dazu mehr in einem Fachbeitrag des Magazins DHF Intralogistik.

Unsere Perspektive auf die VDA 5050

Die zentrale Herausforderung in der Integration von selbstfahrenden Systemen resultiert aus den verschiedenen Anforderungen und Herstellern. Oftmals können individuelle Nutzungsszenarien nur durch eine Kombination von Modellen unterschiedlicher Fabrikate abgebildet werden. Da nicht alle Anbieter ein Interesse daran haben, ihre Lösungen untereinander zu koordinieren, führt dies über den erschwerten Datenaustausch zur Thematik der VDA 5050. Um die Steuerung einer Mischflotte grundlegend zu ermöglichen, ist ein zentrales Leitsystem und eine Schnittstelle, die die Kommunikation zwischen Hard- und Software übernimmt, unabdingbar.

Für die TUP-Lösungen wäre ein Kommunikationsstandard technisch nicht notwendig: Fahrerlose Transportfahrzeuge können auch ohne VDA 5050 universell an die Leitsteuerung TUP.MFC angebunden werden. Eine über die VDA-5050-Spezifikation genormte Schnittstelle bietet jedoch enorme Vorteile in Sachen Integrationsgeschwindigkeit sowie allgemeiner Zukunftssicherheit.

 

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