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Title:
METHOD FOR COMPUTER-IMPLEMENTED CONFIGURATION OF A CONTROLLED DRIVE APPLICATION OF A LOGISTICS SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/099096
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention describes a method for computer-implemented configuration of a controlled drive application of a logistics system (1). The logistics system (1) comprises a plurality of parallel conveying paths (10, 20, 30) for piece goods, which paths each lead in the conveying direction (FR) into a merging unit (40). Each of the conveying paths (10, 20, 30) consists of a plurality of sub-conveying paths (11-13, 21-23, 31-33) which, controlled by a computing unit (60), are each accelerated or delayed by their own dedicated drive (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A) in order to enable the merging unit (40) to merge the piece goods on a single output conveying path (50) with defined spacing. A system model of the logistics system (1) is firstly determined on the basis of operating data of the logistics system (1) which are present for multiple times in the operation of the logistics system and which comprise sensor values of the logistics system and changes to control variables. On the basis of the system model, a control function of the logistics system (1) is then determined, which comprises at least configuration data (KD) for the drives (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A), with at least one control action being performed on the precondition of one or more performance features that are to be achieved in the system model, during which control action the operating data (BD) is simulated for a plurality of time steps. A reward measure is determined for each time step, with the control action being used as a control function for which a specified fitness function, which aggregates the reward measures of a plurality of time steps, satisfies a predetermined criterion.

Inventors:
GROSSENBACHER DAVID (CZ)
HEIN DANIEL (DE)
LEIPOLD MICHAEL (DE)
STERZING VOLKMAR (DE)
TOKIC MICHEL (DE)
UDLUFT STEFFEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/080635
Publication Date:
May 27, 2021
Filing Date:
November 02, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B65G47/31; G05B13/02; G05B19/042; G05B19/418
Foreign References:
DE102018006551A12019-02-21
US20180356793A12018-12-13
Other References:
GARY GANG JING ET AL: "Modeling a controlled conveyor network with merging configuration", SIMULATION CONFERENCE PROCEEDINGS, 1998. WINTER WASHINGTON, DC, USA 13-16 DEC. 1998, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, US, vol. 2, 13 December 1998 (1998-12-13), pages 1041 - 1048, XP010319553, ISBN: 978-0-7803-5133-2
MICHAEL JOHNSTONE ET AL: "Simulation-based baggage handling system merge analysis", SIMULATION MODELLING PRACTICE AND THEORY, vol. 53, 1 April 2015 (2015-04-01), AMSTERDAM, NL, pages 45 - 59, XP055691968, ISSN: 1569-190X, DOI: 10.1016/j.simpat.2015.01.003
DANIEL SZEGO: "Combining conveyor belt with artificial intelligence", 29 April 2018 (2018-04-29), pages 1 - 6, XP055691970, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200506]
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur computer-implementierten Konfiguration einer geregelten Antriebsapplikation eines Logistiksystems (1), wo bei das Logistiksystem (1) eine oder mehrere parallel verlau fende Förderstrecken (10, 20, 30) für Stückgut umfasst, die in Förderrichtung (FR) jeweils in eine Vereinigungseinheit (40) münden, wobei jede der Förderstrecken (10, 20, 30) aus einer Mehrzahl an Teilförderstrecken (11-13, 21-23, 31-33) besteht, die unter Steuerung einer Recheneinheit (60) von ei nem jeweils zugeordneten Antrieb (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A) beschleunigt oder verzögert werden, um die Vereinigungsein heit (40) in die Lage zu versetzen, das Stückgut auf eine einzige Ausgangsförderstrecke (50) mit definiertem Abstand zu vereinen, mit den Schritten:

Bestimmen eines Systemmodells des Logistiksystems (1) anhand Betriebsdaten des Logistiksystems (1), wobei die Betriebsdaten (BD) für eine Vielzahl von Zeitpunkten des Betriebs des Logistiksystems vorliegen und für jeden Zeitpunkt Messwerte von Sensoren (18S-28S) des Logistik systems und Stellgrößenänderungen umfassen;

Bestimmen einer Regelfunktion des Logistiksystems (1), die zumindest Konfigurationsdaten (KD) für die Antriebe (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A) umfasst, anhand des System modells, indem unter Vorgabe eines oder mehrerer zu er reichender Leistungsmerkmale in dem Systemmodell zumin dest eine Regelung ausgeführt wird, bei der die Be triebsdaten (BD) für eine Vielzahl von Zeitschriften si muliert werden, wobei für jeden Zeitschrift ein Beloh nungsmaß ermittelt wird, wobei die Regelung als Regel funktion verwendet wird, bei der eine vorgegebene Fit nessfunktion, die die Belohnungsmaße einer Vielzahl von Zeitschriften aggregiert, ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, insbesondere maximiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen des Sys temmodells durch Methoden des überwachten Lernens, insbeson- dere durch ein neuronales Netz oder ein rekurrentes neurona les Netz, erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Bestimmen der Regelfunktion durch bestärkendes Lernen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Fitnessfunktion die Summe des oder der Leistungsmerkmale über die simulierten Zeitschritte verarbeitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Leistungsmerkmal einer oder mehrere der folgenden Parame ter verarbeitet werden: ein mittlerer Durchsatz an Stückgütern am Ausgang (41) der Vereinigungseinheit (40); ein, insbesondere minimaler, Abstand zwischen zwei un mittelbar hintereinander geförderten Stückgütern; die Detektion einer Kollision in der Vereinigungseinheit (40), insbesondere an deren Ausgang (41); ein Abstandsgleichförmigkeitsmaß, das eine Abweichung der Abstände von einer Äquidistanz zwischen jeweils zwei unmittelbar hintereinander geförderten Stückgütern cha rakterisiert; eine Laufgeschwindigkeit der Teilförderstrecken (11-13, 21-23, 31-33) einer jeweiligen Förderstrecke (10, 20,

30) oder der Förderstrecken (10, 20, 30) im Gesamten.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Bestimmung der Regelfunktion eine oder mehrere Eingangs größen des Systemmodells variiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem als Eingangsgrößen des Systemmodells eine oder mehrere der folgenden Parameter ver arbeitet werden: eine jeweilige Geschwindigkeit der Teilförderstrecken (11-13, 21-23, 31-33); eine Position eines jeweiligen Stückguts; eine Größe, insbesondere Länge, eines jeweiligen Stück guts; ein Durchsatz an Stückgütern am Ausgang (41) der Verei nigungseinheit (40); eine Kollision in der Vereinigungseinheit (40), insbe sondere an deren Ausgang (41).

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Eingangsgrößen Be triebsparameter des Systemmodells sind.

9. Vorrichtung zur computer-implementierten Konfiguration ei ner geregelten Antriebsapplikation eines Logistiksystems (1), wobei das Logistiksystem (1) eine oder mehrere parallel ver laufende Förderstrecken (10, 20, 30) für Stückgut umfasst, die in Förderrichtung (FR) jeweils in eine Vereinigungsein heit (40) münden, wobei jede der Förderstrecken (10, 20, 30) aus einer Mehrzahl an Teilförderstrecken (11-13, 21-23, 31- 33) besteht, die unter Steuerung einer Recheneinheit (60) der Vorrichtung von einem jeweils zugeordneten Antrieb (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A) beschleunigt oder verzögert werden, um die Vereinigungseinheit (40) in die Lage zu versetzen, das Stück gut auf eine einzige Ausgangsförderstrecke (50) mit definier tem Abstand zu vereinen, wobei die Recheneinheit (60) zur Durchführung der folgenden Schritte ausgebildet ist:

Bestimmen eines Systemmodells des Logistiksystems (1) anhand Betriebsdaten des Logistiksystems (1), wobei die Betriebsdaten (BD) für eine Vielzahl von Zeitpunkten des Betriebs des Logistiksystems vorliegen und für jeden Zeitpunkt Messwerte von Sensoren (18S-28S) des Logistik systems und Stellgrößenänderungen umfassen;

Bestimmen einer Regelfunktion des Logistiksystems (1), die zumindest Konfigurationsdaten (KD) für die Antriebe (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A) umfasst, anhand des System modells, indem unter Vorgabe eines oder mehrerer zu er reichender Leistungsmerkmale in dem Systemmodell zumin dest eine Regelung ausgeführt wird, bei der die Be triebsdaten (BD) für eine Vielzahl von Zeitschriften si muliert werden, wobei für jeden Zeitschrift ein Beloh- nungsmaß ermittelt wird, wobei die Regelung als Regel funktion verwendet wird, bei der eine vorgegebene Fit nessfunktion, die die Belohnungsmaße einer Vielzahl von Zeitschritten aggregiert, ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, insbesondere maximiert wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei diese dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8 durchzu führen.

11. Logistiksystems (1) mit einer oder mehreren parallel ver laufenden Förderstrecken (10, 20, 30) für Stückgut, die in Förderrichtung (FR) jeweils in eine Vereinigungseinheit (40) münden, wobei jede der Förderstrecken (10, 20, 30) aus einer Mehrzahl an Teilförderstrecken (11-13, 21-23, 31-33) besteht, die unter Steuerung einer Recheneinheit (60) von einem je weils zugeordneten Antrieb (11A-13A, 21A-23A, 31A-33A) be schleunigt oder verzögert werden, um die Vereinigungseinheit (40) in die Lage zu versetzen, das Stückgut auf eine einzige

Ausgangsförderstrecke (50) mit definiertem Abstand zu verei nen, wobei das Logistiksystem (1) eine Vorrichtung gemäß An spruch 9 oder 10 umfasst.

12. Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem nicht flüchtigen, maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur computer-implementierten Konfiguration einer geregelten Antriebsapplikation eines Logistiksystems

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur computer-implementierten Konfiguration einer geregelten Antriebsapplikation eines Logistiksystems.

Ein sog. „Dynamic Gapper" ist eine geregelte Antriebsapplika tion, die in der Intralogistik genutzt wird. Bei dieser Ap plikation sollen Pakete, die in der Regel von zwei oder meh reren parallelen Förderstrecken in einer Richtung gefördert werden, auf eine einzige Ausgangsförderstrecke zusammenge führt werden. Dabei sollen die Pakete, die in Undefinierten Abständen auf den zwei oder mehr parallelen Förderstrecken liegen, mittels einer Vereinigungseinheit auf die Ausgangs förderstrecke sortiert und gleichzeitig in definierte Abstän de gebracht werden.

Das Vereinen der Pakete und die Erzeugung definierter Abstän de wird mittels mehrerer Teilförderbänder jeweiliger Förder strecken erzielt. Die jeweiligen Teilförderbänder werden von Getriebemotoren angetrieben und von einem Frequenzumrichter gesteuert. Die Sollwerte für die Geschwindigkeiten jeweiliger Teilförderstrecken werden von einer Steuerung vorgegeben. Da bei werden Positionen der Pakete auf den Teilförderstrecken sensorisch detektiert und in der Steuerung verarbeitet. Die Position zwischen den Paketen wird in der Regel durch PI- Regler beeinflusst, die zwischen jeweils zwei Paketen agie ren. Aufgrund der vorliegenden Informationen werden die Teil förderstrecken von der Steuerung unterschiedlich beschleunigt und verzögert.

Aufgrund der Mehrzahl an parallelen Förderstrecken und je weils mehrerer Teilförderbänder, die unabhängig voneinander zu beschleunigen und verzögern sind, ist die Steuerung rege lungstechnisch aufwändig. Die Optimierung aufgrund verschie- dener Paketgrößen und -beschaffenheiten ist komplex. Die An passung des Regelungsprozesses bei unterschiedlichen mechani schen Aufbauarten ist groß. Wird z.B. die Anzahl der Förder strecken oder die Länge der einzelnen Teilförderstrecken ver ändert, so hat dies wesentlichen Einfluss auf den Regelungs prozess und bedingt Anpassungen in der Steuerung.

Ein grundsätzlich übergeordnetes Ziel der Anwendung besteht darin, den Durchsatz einer solchen geregelten Antriebsappli kation dynamisch während des laufenden Prozesses optimieren zu können, wobei gleichzeitig Fehlfunktionen der geregelten Antriebsapplikation, z.B. aufgrund von Kollisionen einzelner Pakete, vermieden werden sollen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich tung zur computer-implementierten Konfiguration einer gere gelten Antriebsapplikation eines Logistiksystems anzugeben, welche diese Probleme auf einfache und zuverlässige Weise löst.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 9, ein Logistiksystem gemäß den Merkmalen des Anspruches 11 und ein Computerprogramm ge mäß den Merkmalen des Anspruches 12. Vorteilhafte Ausgestal tungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zur computer-implemen tierten Konfiguration einer geregelten Antriebsapplikation eines Logistiksystems vor. Das Logistiksystem umfasst ein o- der mehrere parallel verlaufende Förderstrecken für Stückgut. Stückgüter sind insbesondere Pakete, welche beispielsweise einer Sortieranlage zugeführt werden sollen. Das vorliegende Verfahren eignet sich jedoch auch für alle anderen Arten von Stückgut. Die Förderstrecken münden in einer Förderrichtung jeweils in eine Vereinigungseinheit. Jede der Förderstrecken besteht aus einer Mehrzahl an Teilförderstrecken, welche hin tereinander angeordnet sind, so dass ein Stückgut unterbre- chungsfrei von einer Teilförderstrecke an eine andere, an grenzende Teilförderstrecke übergeben werden kann. Die Teil förderstrecken werden unter Steuerung einer Recheneinheit von einem jeweils zugeordneten Antrieb beschleunigt oder verzö gert. Die Beschleunigung oder Verzögerung erfolgt dabei indi viduell für jede Teilförderstrecke. Die Beschleunigung oder Verzögerung kann auch einen Beschleunigungs- oder verzöge rungswert von 0 umfassen. Durch das selektive Beschleunigen oder Verzögern einer jeweiligen Teilförderstrecke wird die am Ende der Förderstrecken angeordnete Vereinigungseinheit in die Lage versetzt, das Stückgut auf eine einzige Ausgangsför derstrecke mit definiertem Abstand zu vereinen. Mit anderen Worten werden die Stückgüter in definierten Abständen zuei nander auf die Ausgangsförderstrecke verbracht.

Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Schritte durchgeführt:

Es wird ein Systemmodell des Logistiksystems anhand Betriebs daten des Logistiksystems bestimmt, wobei die Betriebsdaten für eine Vielzahl von Zeitpunkten des Betriebs des Logistik systems vorliegen und für jeden Zeitpunkt Messwerte von Sen soren des Logistiksystems und Stellgrößenänderungen umfassen. Das Systemmodell stellt ein Simulationsmodell dar, das die Dynamik des Logistiksystems wiedergibt.

In einem nächsten Schritt wird eine Regelfunktion des Lo gistiksystems bestimmt, wobei die Regelfunktion zumindest Konfigurationsdaten für die Antriebe umfasst. Die Bestimmung der Regelfunktion erfolgt anhand des Systemmodells, indem un ter Vorgabe eines oder mehrerer zu erreichender Leistungs merkmale in dem Systemmodell zumindest eine Regelung ausge führt wird, bei der die Betriebsdaten für eine Vielzahl von Zeitschriften simuliert wird. Dabei wird für jeden Zeit schrift ein Belohnungsmaß ermittelt, wobei die Regelung als Regelfunktion verwendet wird, bei der eine vorgegebene Fit nessfunktion, die die Belohnungsmaße einer Vielzahl von Zeit- schritten aggregiert, ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, und insbesondere maximiert wird.

Das Verfahren der Erfindung stellt eine einfache Methode zur computer-implementierten Bestimmung von Konfigurationsdaten für die den Teilförderstrecken zugeordneten Antriebe dar. Konfigurationsdaten im Sinne der Erfindung sind dabei insbe sondere Steuersignale für die Antriebe, um die zugeordneten Teilförderstrecken in geeigneter Weise zu beschleunigen oder zu verzögern, um die Vereinigungseinheit in die Lage zu ver setzen, das über die mehreren parallelen Förderstrecken zuge führte Stückgut auf eine einzige Ausgangsförderstrecke mit definiertem Abstand zu vereinen.

Insbesondere erfolgt das Bestimmen des Systemmodells durch Methoden des überwachten Lernens. Besonders bevorzugt ist da bei die Verwendung eines neuronalen Netzes oder eines rekur renten neuronalen Netzes. Das Bestimmen der Regelfunktion er folgt insbesondere durch bestärkendes Lernen (reinforcement learning).

Durch den Einsatz von Verfahren des maschinellen Lernens ent fällt der Aufwand für die manuelle Anpassung der Regelfunkti on. Die Konfigurationsdaten können dadurch automatisiert be stimmt werden. Die Verwendung bestärkender Lernverfahren zum Bestimmen der Regelfunktion ermöglicht das Auffinden besserer und zuverlässigerer Lösungen, als dies durch das manuelle An passen bislang möglich war. Dadurch kann ausgangsseitig der Vereinigungseinheit ein größerer Durchsatz erreicht werden. Weiterhin ist es möglich, aufeinander folgende Stückgüter mit größerer Gleichmäßigkeit auf der Ausgangsförderstrecke zu fördern.

Die Verwendung von Methoden des überwachten Lernens zum Er stellen des Systemmodells ermöglicht in Verbindung mit einer schnellen Optimierung der Regelung eine kurzfristige Anpas sung vorgegebener Optimierungsziele in Gestalt zu erreichen der Leistungsmerkmale. Im Ergebnis lassen sich geringere Kos- ten einer Inbetriebnahme des Logistiksystems erzielen. Dar über hinaus kann die Leistungsfähigkeit des Logistiksystems gesteigert werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, als Fitnessfunktion die Summe des oder der Leistungsmerkmale über die simulierten Zeitschritte zu verarbeiten. Als Fitnessfunk tion kann z.B. die Summe eines bestimmten Leistungsmerkmals über die Zeit verwendet werden, z.B. ein mittlerer Durchsatz an Stückgütern am Ausgang der Vereinigungseinheit.

Als Leistungsmerkmal kann einer oder mehrere der folgenden Parameter verarbeitet werden: ein mittlerer Durchsatz an Stückgütern am Ausgang der Vereinigungseinheit; ein, insbe sondere minimaler, Abstand zwischen zwei unmittelbar hinter einander geförderten Stückgütern (der Abstand zwischen zwei unmittelbar hintereinander geförderten Stückgütern wird auch als Lückenabstand bezeichnet); die Detektion einer Kollision in der Vereinigungseinheit, insbesondere an deren Ausgang; ein Abstandsgleichförmigkeitsmaß, das eine Abweichung der Ab stände von einer Äquidistanz zwischen jeweils zwei unmittel bar hintereinander geförderten Stückgütern charakterisiert; eine Laufgeschwindigkeit der Teilförderstrecken einer jewei ligen Förderstrecke oder der Förderstrecken im Gesamten. Die Regelung kann, wie vorstehend erläutert, unter Vorgabe eines oder mehrerer zu erreichender Leistungsmerkmale in dem Sys temmodell ausgeführt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgese hen, dass zur Bestimmung der Regelfunktion eine oder mehrere Eingangsgrößen des Systemmodells variiert werden. Als Ein gangsgrößen des Systemmodells kann einer oder mehrere der folgenden Parameter verarbeitet werden: eine jeweilige Ge schwindigkeit der Teilförderstrecken (korrespondierend zu ei ner jeweiligen Drehzahl der Antriebe); eine Position eines jeweiligen Stückguts auf einer jeweiligen Förderstrecke oder einer Teilförderstrecke einer jeweiligen Förderstrecke; eine Größe, insbesondere Länge, eines jeweiligen Stückguts; ein Durchsatz an Stückgütern am Ausgang der Vereinigungseinheit; eine Kollision in der Vereinigungseinheit, insbesondere an deren Ausgang. Eine Kollision kann beispielsweise dadurch de- tektiert werden, dass nach dem Ausgang der Vereinigungsein heit nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer kein Stück gut mehr detektiert wird.

Die Eingangsgrößen, die zur Bestimmung der Regelfunktion des Systemmodells variiert werden, stellen bevorzugt gleichzeitig die Betriebsparameter des Systemmodells dar. Die genannten Parameter sind damit zur Bestimmung des Systemmodells als Be triebsdaten für eine Vielzahl von Zeitpunkten des Betriebs des Logistiksystems vorliegend und umfassen Messwerte von Sensoren des Logistiksystems sowie Stellgrößenänderungen, wie z.B. eine Veränderung einer jeweiligen Geschwindigkeit der Teilförderstrecken .

Neben dem oben beschriebenen Verfahren bezieht sich die Er findung auf eine Vorrichtung zur computer-implementierten Konfiguration einer geregelten Antriebsapplikation eines Lo gistiksystems, wobei die Vorrichtung eine Recheneinheit zur Steuerung von jeweils einem dem Teilförderstrecken zugeordne ten Antrieb zur Beschleunigung oder Verzögerung umfasst, wo bei die Recheneinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren bevorzugten Ausführungsformen der Erfin dung ausgebildet ist.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Logistiksystem mit einer oder mehreren parallel verlaufenden Förderstrecken für Stückgut, wie dieses hierin beschrieben ist. Dabei umfasst das Logistiksystem erfindungsgemäß eine Vorrichtung gemäß ei ner oder mehreren bevorzugten Ausgestaltungen der hierin be schriebenen Art.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Computerpro gramm mit Programmcode, der auf einem nicht-flüchtigen, ma schinenlesbaren Träger gespeichert ist, zum Durchführen eines Verfahrens nach einer oder mehreren bevorzugten Ausführungs- formen der Erfindung, wenn der Programmcode auf einem Compu ter ausgeführt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausfüh rungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Logistiksystems mit einer Recheneinheit zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur computer implementierten Konfiguration der darin verwirk lichten geregelten Antriebsapplikation; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der durch die Rechen einheit durchgeführten Verfahrensschritte.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Logistiksys tems 1 mit einer geregelten Antriebsapplikation. Das Lo gistiksystem 1 umfasst beispielhaft drei parallel zueinander verlaufende Förderstrecken 10, 20, 30, auf denen jeweils in einer von rechts nach links verlaufenden Förderrichtung FR Stückgut, insbesondere Pakete, gefördert werden können. Jede der gleichlangen und auch als Finger bezeichneten Förderstre cken 10, 20, 30 umfasst eine Mehrzahl an Teilförderstrecken 11-13, 21-23, 31-33. Die Anzahl der Teilförderstrecken pro Förderstrecke 10, 20, 30 ist im vorliegenden Ausführungsbei spiel gleich, wobei dies jedoch nicht zwingend ist. Die Teil förderstrecken 11-13, 21-23, 31-33 einer jeweiligen Förder strecke 10, 20, 30 können gleich lang oder unterschiedliche Längen aufweisen.

Jeder der Teilförderstrecken 11-13, 21-23, 31-33 ist jeweils ein Antrieb 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A zugeordnet. Durch ent sprechende Ansteuerung der Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A mittels einer Recheneinheit können die Teilförderstrecken 11- 13, 21-23, 31-33 individuell beschleunigt oder verzögert wer den. Am Ende der Förderstrecken 10, 20, 30, d.h. in Förderrichtung FR, ist eine Vereinigungseinheit 40 angeordnet, auf welche die in Förderrichtung FR letzten Teilförderstrecken 13, 23,

33 die von ihnen transportierten Stückgüter übergeben. An ei nem Ausgang 41 der Vereinigungseinheit 40 ist eine einzige Ausgangsförderstrecke 50 angeordnet. Diese kann aus einer o- der mehreren Teilförderstrecken 51 bestehen. Der oder die Teilförderstrecken 51 werden wiederum unter Steuerung der Re cheneinheit 60 von einem Antrieb 51A angetrieben.

Die Beschleunigung und Verzögerung jeweiliger Teilförderstre cken vermittels geeigneter Steuersignale für die Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A ermöglicht es, auf den parallelen Förderstrecken 10, 20, 30 transportiertes Stückgut zeitlich versetzt auf die Vereinigungseinheit 40 zu transportieren.

Die Vereinigungseinheit 40 ist dadurch in die Lage versetzt, das Stückgut auf die Ausgangsförderstrecke 50 derart zu för dern, dass jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgende Stückgü ter einen vorgegebenen definierten Abstand zueinander aufwei sen.

Um die Recheneinheit 60 in die Lage zu versetzen, geeignete Ansteuersignale zum Beschleunigen und Verzögern der Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A abzugeben, ist eine jeweilige Teil förderstrecke 11-13, 21-23, 31-33 mit einer Anzahl an jewei ligen Sensoren 11S-13S, 21S-23S, 31S-33S versehen. Die Senso ren 11S-13S, 21S-23S, 31S-33S umfassen insbesondere Licht schranken zur Ermittlung einer jeweiligen Transportgeschwin digkeit eines Stückguts, einer Länge des Stückguts, einer Po sition und/oder einer Abweichung von einer erwarteten Positi on. Die Sensoren umfassen optional z.B. Drehzahlsensoren zur Detektion der Drehzahl der Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A- 33A, Stromsensoren zur Detektion der Motorströme der Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A, usw.

Die Zufuhr der Stückgüter auf die Förderstrecken 10, 20, 30 erfolgt über jeweilige Übergabeeinheiten 18, 28, 38, welche beispielsweise ebenfalls als Teilförderstrecken ausgebildet sind. Auch die Übergabeeinheiten 18, 28, 38 verfügen über ei nen entsprechenden (hier jedoch nicht explizit dargestellten) Antrieb und eine Anzahl an entsprechenden Sensoren 18S, 28S, 38S. Die Übergabeeinheiten können von den eigentlichen För derstrecken 10, 20, 30 unabhängige Segmente sein. Die Überga beeinheiten 18, 28, 38 können jedoch auch eine jeweilige Teilförderstrecke der zugeordneten Förderstrecke 10, 20, 30 darstellen .

Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 nur die Übergabeeinhei ten 18, 28, 38 mit entsprechenden Sensoren 18S, 28S, 38S ver sehen. Entsprechende Messsignale werden der Recheneinheit 60 zur weiteren Verarbeitung zugeführt. Ein Messsignal ist durch eine punktierte Linie dargestellt. Der Einfachheit halber sind nicht alle Messsignale bzw. zur Übertragung erforderli che Signalleitungen dargestellt.

Die den Teilförderstrecken 11-13, 21-23, 31-33 zugeordneten Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A, 51A werden über gestri chelte Linien mit entsprechenden Ansteuersignalen gesteuert. Der Einfachheit halber sind nicht alle Ansteuersignale bzw. zur Übertragung erforderliche Ansteuerleitungen dargestellt.

Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur computer-implemen- tierten Konfiguration der geregelten Antriebsapplikation des Logistiksystems 1 wird durch die Recheneinheit 60 durchge führt. Die Schritte können jedoch auch auf einer von der letztendlichen Steuerung des Logistiksystems 1 unabhängigen Recheneinheit durchgeführt werden. Das Vorgehen ist in sche matischer Weise in Fig. 2 dargestellt.

In einem ersten Schritt S1 erfolgt das Bestimmen eines Sys temmodells des Logistiksystems 1 anhand Betriebsdaten BD des Logistiksystems. Die Betriebsdaten BD liegen für eine Viel zahl von Zeitpunkten des Betriebs des Logistiksystems 1 vor und umfassen für jeden Zeitpunkt Messwerte der Sensoren 11S- 13S, 21S-23S, 31S-33S, 18S-38S, wie z.B. Lichtschrankensigna le, Motorströme, Positionen der Stückgüter auf den jeweiligen Teilförderstrecken 11-13, 21-23, 31-33, 18-38, Drehzahlen der Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A, sowie Geschwindigkeiten der Teilförderstrecken 11-13, 21-23, 31-33. Grundsätzlich können dabei nicht nur Betriebsdaten BD des aktuell betrach teten Logistiksystems 1, sondern auch Betriebsdaten BD von anderen, dann vorzugsweise ähnlichen Logistiksystemen, verar beitet werden.

Darüber hinaus werden in Schritt S1 für jeden Zeitpunkt Stellgrößenänderungen, welche z.B. Geschwindigkeitsänderungen bzw. Drehzahländerungen der Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A- 33A, 18A-38A umfassen, ermittelt und verarbeitet.

Das Bestimmen des Systemmodells erfolgt durch Methoden des überwachten Lernens, insbesondere durch ein neuronales Netz oder ein rekurrentes neuronales Netz. Da das diesbezügliche Vorgehen bekannt ist, wird auf eine eingehende Beschreibung an dieser Stelle verzichtet.

In einem zweiten Schritt S2 erfolgt das Bestimmen einer Re gelfunktion des Logistiksystems 1. Die Regelfunktion REGF um fasst zumindest Konfigurationsdaten KD für die Antriebe 11A- 13A, 21A-23A, 31A-33A, d.h. Motorströme und/oder Drehzahlen und dergleichen, so dass die zugeordneten Teilförderstrecken 11-13, 21-23, 31-33 in geeigneter Weise beschleunigt oder verzögert werden können.

Das Bestimmen der Regelfunktion REGF erfolgt anhand des in Schritt S1 bestimmten Systemmodells, indem unter Vorgabe ei nes oder mehrerer zu erreichender Leistungsmerkmale in dem Systemmodell zumindest eine Regelung ausgeführt wird. Als Leistungsmerkmal kann beispielsweise einer oder mehrere der folgenden Parameter verarbeitet werden: ein mittlerer Durch satz an Stückgütern am Ausgang 41 der Vereinigungseinheit 40; ein, insbesondere minimaler, Abstand zwischen zwei unmittel bar hintereinander geförderten Stückgütern, d.h. ein Lücken abstand; die Detektion einer Kollision in der Vereinigungs einheit 40, insbesondere an deren Ausgang 41; ein Abstands- gleichförmigkeitsmaß, das eine Abweichung der Abstände von einer Äquidistanz zwischen jeweils zwei unmittelbar hinterei nander geförderten Stückgütern charakterisiert, d.h. eine Gleichförmigkeit des Lückenabstands; sowie eine Laufgeschwin- digkeit der drei Förderstrecken einer jeweiligen Förderstre cke oder der Förderstrecken im Gesamten, um beispielsweise eine Verschleißoptimierung zu erzielen.

Bei der Regelung werden die Betriebsdaten BD für eine Viel zahl von Zeitschriften simuliert. Dabei wird für jeden Zeit schrift ein Belohnungsmaß ermittelt. Schließlich wird als Re gelfunktion REGF die Regelung verwendet, bei der eine vorge gebene Fitnessfunktion, die die Belohnungsmaße einer Vielzahl von Zeitschriften aggregiert, ein vorgegebenes Kriterium er füllt. Insbesondere kann auf eine Maximierung der Belohnungs maße gearbeitet werden.

Das Bestimmen der Regelfunktion REGF erfolgt durch solche Verfahren, die geeignet sind, eine Regelung zu erstellen, die die Fitnessfunktion erhöhen. Als Fitnessfunktion kann bei spielsweise die Summe des oder der Leistungsmerkmale über die Zeitschritte verwendet werden, z.B. der mittlere Durchsatz. Ein solches Vorgehen kann durch Verfahren des bestärkenden Lernens erreicht werden, wobei als Fitnessfunktion dann z.B. die diskontierte Summe der erwarteten Belohnungen verarbeitet wird. Dies kann z.B. der Durchsatz oder die Nähe zu einem ge wünschten Lückenabstand sein. Weitere Ziele können eine ge ringe Breite der Verteilung der Paketabstände (Lückenabstän de) oder eine hohe Laufgeschwindigkeit der Teilförderstrecken bei Einhaltung bestimmter Abstands-Quantile der Stückgüter sein. Da die einzelnen Ziele teilweise im Widerspruch zuei nander stehen, sind diese durch die erlernten Aktionen der Regelfunktion REGF auszugleichen.

Durch den zweiten Schritt S2 kann durch bestärkendes Lernen eine optimale Regelfunktion REGF für die vorgegebene Fitness funktion anhand von Interaktionen mit dem Systemmodell ge lernt werden. Es erfolgt somit ein Optimieren der Regelfunk- tion REGF durch Training gegen das Systemmodell des Logistik systems 1. Daraus lässt sich dann die interpretierbare Regel funktion REGF ableiten, welche die Erzeugung der Konfigurati onsdaten für die Antriebe 11A-13A, 21A-23A, 31A-33A ermög licht.

Durch modellbasierte Ansätze des bestärkenden Lernens kann die Regelfunktion REGF in der Simulation des Systemmodells ausgeführt werden und eine Vielzahl von Zeitschritten kann simuliert werden. Durch Variation typischer Modelleingangs größen, wie z.B. Größen der Stückgüter, deren Masse, Reibwer te und dergleichen, können praxisnahe Verteilungen über bis her vorhandene Betriebsdaten BD erzeugt werden. Dies ermög licht eine hohe Robustheit der abgeleiteten Regelfunktion REGF und Konfigurationsdaten KD. Da für jeden Zeitschrift die Fitnessfunktion mitsimuliert wird, kann die Entwicklung der Belohnungsmaße näherungsweise berechnet werden.

Die Verwendung einer interpretierbaren Repräsentation der Re gelung erlaubt das Lernen von interpretierbaren Regelungen. Diese ermöglichen das Formalisieren des Erfahrungswissens und unterstützen Vor-Ort-Anpassungen bei der Inbetriebnahme des Logistiksystems 1.

Bei der Verwendung der Kombination eines gelernten Systemmo dells mit schnellen Optimierungsverfahren, wie z.B. einer Partikelschwarmoptimierung (particle swarm optimization), können Regelungen für veränderte Optimierungsziele kurzfris tig erstellt werden. Bei einer Mehrschrittoptimierung, ähn lich der bekannten Model Predictive Control, kann eine Anpas sung an veränderte Optimierungsziele verzögerungsfrei er reicht werden.

Zur Bestimmung optimaler Konfigurationsdaten KD können Be triebsdaten von weiteren Logistiksystemen genutzt werden, um mit Q-Funktions-basierten bestärkenden Lernverfahren eine Re gelfunktion REGF zu lernen. Alternativ kann das Systemmodell mit Gültigkeit für alle Logistiksysteme trainiert werden, wodurch dann eine Optimierung für das gerade betrachtete Lo gistiksystem ermöglicht wird.