WIA SOOM Simulatoren

Betrib vu Roboterflotten Live-Modell

Dir féiert de Buedem vun engem Lager, wou ongeféier 24 autonom mobil Roboteren (AMR) Këschten aus de Lagergäng bei véier Cobot-Zelle fir d'Apaken transportéieren. All Bestellung ass eng Strooss vun 240 m — 200 m duerch Gäng nëmme fir Roboteren, 40 m duerch de gemeinsame Beräich, wou Leit schaffen — an e Pick bei enger Zell. De Modell berechent Schlaangen, Stau, Deadlocks, Stoppweeër, Batterieenergie a Luedleeschtung souwéi den Effekt vu Softwareversiounen op d'Stoppen, Minutt fir Minutt, aus publizéierte Normen a Léierbuchformelen. Et ass e Modell vu Betribsprinzipien: e leeft keng Robotersoftware, an d'Zuelen si generesch, net déi vun engem Produkt. Nëmmen eng pädagogesch Simulatioun — richteg Standuerter halen sech un hir eege Risikobewäertung.

Wat Dir léiere wäert

Simulator

Zäit 0 min
Roboteren am Asaz 24 · Agepaakt Këschten 360/h · Duerchlafzäit vun der Bestellung 0,0 min · Verfügbar Roboteren 100% · Zon A (nëmme Roboteren) 1,5 m/s · Gemeinsame Beräich 1,0 m/s (Δ 0,27 m) · Fräi (lokalt Ausweichen), Roboteren an Deadlocks 0 · Cobot-Zellen 0%, Persoun an enger Cobot-Zell 0 · Luedestatiounen 0/6 (Luedestatioun ausser Betrib 0), Roboteren, déi op eng Luedestatioun waarden 0 · Duerchschnëttleche Batteriestand 67% · v1 24, v2.0 0, v2.1 0 · Stoppen pro Roboterstonn, neist Versioun 0,0/h, Stoppen pro Roboterstonn, Rescht vun der Flott 0,0/h⁨24⁩ · ⁨360/h⁩ · ⁨Roboteren⁩························⁨✓ 1,5 m/s⁩⁨Zon A (nëmme Roboteren)⁩⁨keng Leit⁩⁨⚠ 1,0 m/s⁩ · ⁨Δ 0,27 m⁩⁨Gemeinsame Beräich⁩⁨⛔ 0⁩⁨Fräi (lokalt Ausweichen)⁩⁨0%⁩ · ⁨Cobot-Zellen⁩⚙⚙⚙⚙⁨⚡ 0/6⁩ · ⁨⌛ 0⁩ · ⁨Luedestatiounen⁩······⁨Softwareversiounen: v1 · v2.0 ·…⁨v1 24⁩ · ⁨v2.0 0⁩ · ⁨v2.1 0⁩⁨0,0/h neist⁩ · ⁨0,0/h Rescht⁩
  • Fiert mat enger Aufgab
  • An enger Cobot-Zell
  • Waart op eng Zell
  • Fräi
  • Luet
  • Waart op eng Luedestatioun
  • Software gëtt aktualiséiert
  • Gestoppt (Verbindung oder Lokalisatioun)
  • Stécht an engem Deadlock
  • Eidel, ofgeschleeft
  • Zon ouni Leit
  • Leit an der Zon, Geschwindegkeet am Feld
  • Ze séier fir d'Feld, wou Leit sinn
  • Persoun an enger Cobot-Zell
  • Luedestatioun ausser Betrib

Reegler

Reserveroboteren erwächen am Depot; geparkte Roboteren verbrauchen kee Stroum. All Roboter am Asaz kascht eng Roboterstonn pro Stonn.

D'Zon A ass fir Leit gespaart, also däerfe Roboteren do séier fueren. Wa Leit eragoen, muss d'Geschwindegkeet erëm an d'Persounen-Detektiounsfeld passen.

Hei schaffen ëmmer Leit. De Stoppwee bei dëser Geschwindegkeet muss an dat 1,3 m grousst Persounen-Detektiounsfeld passen.

Fräi: d'Roboteren weichen sech nëmme lokal aus — séier, mä zwee oder méi kënne sech definitiv géigesäiteg blockéieren. Zonereservatioun: e Roboter fiert eréischt an eng Kräizung, wann d'Zonen viru him fir hie reservéiert sinn — keng Deadlocks, eng kuerz Waardezäit bei all Duerchfaart.

Befreit elo all Roboter, déi an engem Deadlock stieche bleiwen. Kascht 2 Operateursminutten pro befreiten Roboter; et verhënnert net, datt nei Deadlocks entstinn.

E Roboter, deen eng Aufgab mat esou vill Batterie oder manner ofschléisst, stellt sech an d'Schlaang fir d'Luedestatiounen. Méi niddreg notzt méi vun der Batterie, mä e Roboter, dee ze laang waart, kann eidel ginn.

D'Luedestatioune liwweren déi voll Leeschtung bis ongeféier 70 %; driwwer hëlt de Stroum of. Méi fréi ophalen mécht d'Luedestatioun méi séier fräi.

Roboteren ouni Aufgab fuere bei all fräi Luedestatioun, amplaz onbeschäftegt ze waarden, a fuere rëm schaffen, soubal Bestellunge waarden an se 20 % iwwer dem Luedniveau hunn.

Geschwindegkeet vum Werkzeug, wann keen an der Zell ass. Eng Këscht mat 10 Artikele brauch 25 s bei 1 m/s.

Leeschtungs- a Kraaftbegrenzung: eng Hand, déi géint eng Këscht ageklemmt gëtt, däerf net méi wéi 140 N spieren (déi quasistatesch Limit, virsiichteg ugewannt), wat hei héchstens 0.67 m/s erlaabt.

Wann Dir de Schiebregler beweegt, gëtt déi neist publizéiert Versioun op deen Undeel vun der Flott ausgerullt (déi éischt Roboteren an der Reiefolleg); de Rescht fiert mat v1. Eng Versioun, déi méi spéit publizéiert gëtt, gëtt eréischt installéiert, wann Dir de Schiebregler nach eng Kéier beweegt. All Roboter, deen d'Versioun wiesselt, ass 4 Minutten ausser Betrib.

Indikatoren

Agepaakt Këschten
360/h
normal
Duerchlafzäit vun der Bestellung
0,0min
normal
Verfügbar Roboteren
100%
normal
Stoppreserve, wou Leit sinn
0,27m
normal
Waardend Bestellungen0
Geschwindegkeetsreserve vum Cobot (Leeschtungs- a Kraaftlimit)0,17 m/s
Duerchschnëttleche Batteriestand67 %
Niddregste Batteriestand42 %
Roboteren, déi op eng Luedestatioun waarden0
Roboteren, déi lueden0
Eidel Roboteren (ofgeschleeft)0
Roboteren an Deadlocks0
Entstane Deadlocks0
Navigatiounsstoppen (Verbindung oder Lokalisatioun)0
Stoppen pro Roboterstonn, neist Versioun0,0 /h
Stoppen pro Roboterstonn, Rescht vun der Flott0,0 /h
Flott op der neister Versioun0 %
Flott op v2.00 %
Roboteren am Update0
Agestallt Geschwindegkeet an der Zon A1,5 m/s
Operateurszäit fir Roboteren0 min
Benotzt Roboterstonnen0 h
Roboteren am Asaz24
Fuerend Roboteren0
Tatsächlech Geschwindegkeet an der Zon A1,50 m/s
Waardezäit pro Kräizungsduerchfaart0,0 s
Stroumverbrauch vun der Flott0,00 kW
Geliwwert Luedleeschtung0,00 kW
Besat Cobot-Zellen0 %

Tendenz

Agepaakt Këschten: — /h6000

Kriszeszenarien

Niveau 1 · D'Halschent vun de Luedestatiounen fält virun der Bestellspëtzt aus

Moiesschicht, 24 Roboteren am Asaz, ongeféier 3.7 Bestellungen an der Minutt. D'Flott fänkt d'Schicht no enger stresseger Nuecht am Duerchschnëtt 60 % geluede un. An der Minutt 15 leet en elektresche Feeler véier vun de sechs Luedestatiounen fir de Rescht vun der Schicht lahm. An der Minutt 90 fänkt d'Bestellspëtzt un (+25 % fir zwou Stonnen). Haalt d'Bestellungen am Floss, gitt mat enger geluedener Flott an d'Spëtzt, loosst kee Roboter eidel ginn a bleift am Roboterbudget vun der Schicht.

  • Duerchschnëttlech Duerchlafzäit während an no der Spëtzt ≤ 3.5 min
  • Flott am Duerchschnëtt mindestens 49 % gelueden, wann d'Spëtzt ufänkt
  • Kee Roboter gëtt eidel
  • Héchstens 97 Roboterstonne fir d'Schicht
  • Stoppwee ëmmer am Feld, wou Leit sinn
  • Cobot ni méi séier wéi d'Leeschtungs- a Kraaftlimit mat enger Persoun dran

Niveau 2 · E Gank geet zou, d'Roboteren blockéieren sech, an eng Equipe geet an d'Zon A

Ongeféier 4.2 Bestellungen an der Minutt, 24 Roboteren, d'Verkéierssteierung op fräi Fuere gestallt. An der Minutt 10 gëtt e Gank fir d'Ëmbaue vun de Regaler zougemaach: manner Kräizungen, méi frontal Begéinungen a keng Ëmweeër. An der Minutt 60 geet eng Ënnerhaltsequipe fir 40 Minutten an d'Zon A, déi nëmme fir Roboteren ass. Haalt d'Bestellungen a Bewegung mat wéineg Operateurszäit, haalt all Stoppwee am Sécherheetsfeld, wou Leit sinn, a fuert an der Zon A erëm mat voller Geschwindegkeet, soubal se fräi ass.

  • Duerchschnëttlech Duerchlafzäit ≤ 6 min
  • Zon A erëm op ≥ 1.4 m/s am Duerchschnëtt, soubal d'Equipe fort ass
  • Héchstens 1 Deadlock entsteet
  • Héchstens 20 Operateursminutten fir Roboteren
  • Stoppwee ëmmer am Feld, wou Leit sinn
  • Cobot ni méi séier wéi d'Leeschtungs- a Kraaftlimit mat enger Persoun dran

Niveau 3 · Kanarie-Rollout vun enger neier Navigatiounssoftware

D'Gäng goufe lescht Nuecht ëmgebaut, an Roboteren mat der aktueller Software (v1) verléieren do méi dacks hir Positioun; all Verloscht brauch en Operateur. D'Versioun v2.0 behieft dat a leeft schonn op 10 % vun der Flott als Kanarie. Gitt der Kanarie genuch Zäit, fir se ze beurteelen, vergläicht se mam Rescht vun der Flott, decidéiert, ob ausgeweit oder zréckgerullt gëtt, a bréngt d'Flott op eng gutt Versioun — a Stufen, ouni ze vill Roboteren op eemol eraus ze huelen.

  • Kanarie déi éischt 12 Minutte lafe gelooss (≥ 5 % vun der Flott op v2.0)
  • Vun der fehlerhafter v2.0 ewech vun der Minutt 30 bis 49 (≤ 1 % vun der Flott drop am Duerchschnëtt)
  • Hotfix op héchstens 20 % vun der Flott a sengen éischten 10 Minutten
  • Hotfix séier ausgerullt: am Duerchschnëtt ≥ 55 % vun der Flott drop no der Publikatioun
  • Um Enn mindestens 90 % vun der Flott op der neister Versioun
  • Ëmmer mindestens 60 % vun de Roboteren verfügbar
  • Stoppwee ëmmer am Feld, wou Leit sinn
  • Cobot ni méi séier wéi d'Leeschtungs- a Kraaftlimit mat enger Persoun dran

Basis — de Modell hannert de Zuelen

All Relatioun, déi de Simulator notzt, mat hirer Quell. Konstanten, déi als Annahme markéiert sinn, si Beispillkalibréierungen.

Littlesch Gesetz: all Bestellungen, déi nach net agepaakt sinn — waardend oder schonn op engem Roboter —, gedeelt duerch de Rhythmus, mat deem Këschten tatsächlech agepaakt ginn, ginn d'Duerchlafzäit.
lead time W = L / X, L = orders waiting + orders on a robot, X = totes packed per minute (smoothed, τ = 10 min)[5]
D'Geschwindegkeet fält, wa méi Roboteren d'Gäng deelen (Greenshields säi lineare Geschwindegkeet–Dicht-Zesummenhang).
v_eff = v · max(0.1, 1 − n_moving / N_jam), N_jam = 120 robots (80 with an aisle closed)[7][9]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Ouni Reservatioun kënnen zwee Roboteren all op d'Plaz waarden, déi deen aneren hält — e kreesfërmegt Waarden. D'Begéinunge wuessen mam Quadrat vun der Zuel vun de fuerende Roboteren.
free traffic: P(new deadlock in a minute) = 1 − e^(−κ·n_moving²/n_I), κ = 0.00001 (× 300 with an aisle closed, n_I = 6 → 4); a robot behind joins with p = 0.5 (≤ 8); the fleet manager re-plans with p = 0.2/min (0.03/min with no detour)[8][10]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Zonereservatioun: e Roboter fiert eréischt eran, wann d'Zonen viru him fir hie reservéiert sinn (all op eemol, an enger fixer Reiefolleg), wat dat kreesfërmegt Waarden ewechhëlt; all Kräizung verhält sech dann wéi eng Schlaang mat engem eenzege Server an enger fixer Duerchfaartszäit.
zone reservation: a robot enters only when the zones ahead are granted to it → no circular wait; each crossing W = ρτ / (2(1 − ρ)), ρ = λ_I·τ, τ = 2 s, 6 crossings per task[8][6][9]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Do wou Leit kënne sinn, muss de Stoppwee — Reaktiounswee plus Bremswee — an d'Persounen-Detektiounsfeld passen.
d_stop = v·t_r + v²/(2a) + C ≤ F (t_r = 0.3 s, a = 0.8 m/s², C = 0.1 m, F = 1.3 m ⇒ v ≤ 1.17 m/s where people can be)[1][2]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Leeschtungs- a Kraaftbegrenzung: déi héchste Geschwindegkeet, bei där e Kontakt mat enger Hand ënner der zouléisseger Kraaft bleift, berechent aus der reduzéierter Mass vun Hand a Roboter an der Steifheet vun der Hand. Déi quasistatesch Limit gëtt och bei kuerzem Kontakt benotzt, wat virsiichteg ass.
v ≤ F / √(μ·k), μ = (1/m_H + 1/m_R)⁻¹, m_R = M/2 + m_L; hand: F = 140 N (quasi-static limit, used conservatively), k = 75 N/mm, m_H = 0.6 kg; M = 24 kg, m_L = 3 kg ⇒ v ≤ 0.67 m/s[3][4]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Eng Këscht mat Artikele brauch Gräifzäit plus zwou Reechbeweegunge pro Artikel; mat enger Persoun dran schafft de Cobot mat der kollaborativer Geschwindegkeet. D'Roboteren ginn an där Reiefolleg bedéngt, an där se bei d'Zellen ukommen, Sekonn fir Sekonn bannent all Minutt.
tote time = 10 items × (1.5 s + 2 × 0.5 m / v_cobot); v_cobot = collaborative speed while a person is in the cell; 4 cells, served in order of arrival within the minute[3]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Fuerleeschtung: eng fix Elektroniklaascht, de Rollwidderstand an d'Bremsenergie, déi bei all Stoppen an Ufueren verluer geet.
P = 60 W + C_rr·m·g·v/η + 0.03/m · v · ½mv²·(1 − r)/η (C_rr = 0.012, m = 500 kg, η = 0.75, r = 0.5)[12]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
D'Luedestatioune ginn déi voll Leeschtung bis ongeféier 70 % Luedung, duerno hëlt de Stroum of (konstante Stroum, dann konstant Spannung).
P_charge = 0.8 kW up to 70 % SoC, then × (1 − 0.9·(SoC − 70)/30); battery 0.8 kWh; stranded at 1 %[11][10]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
E Roboter stoppt, wann d'Verbindung zum Flottemanager méi laang roueg ass wéi säi Watchdog; e méi kuerze Watchdog erfaasst vill méi kuerz Wi-Fi-Ënnerbriechungen.
P(link silent > W in a robot-minute) = 0.224·e^(−W/0.1 s); watchdog W: v1 0.5 s, v2.0 0.15 s, v2.1 0.5 s; stop 2 min[13]Illustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.
Kanarievergläich: Stoppen pro Roboterstonn vun de Roboteren op der neister Versioun am Verglach mam Rescht vun der Flott.
stops per robot-hour, canary vs control: 60·stops / robots (smoothed τ = 10 min); update or rollback = 4 min out of service[13]
Aner Konstante vun dësem Modell
task 200 m in zone A + 40 m in the shared area · 6 intersections · 4 cobot cells, a person inside 25 % of minutes · 6 chargers · shift-start charge stratified over mean ± 27.5 % · v1 mislocalises 0.6 % per driving minute in re-racked aisles (others 0.04 %), 6-min stop + 3 operator-min · clearing a deadlock 2 operator-min per robot · tow 15 operator-minIllustrativ Wäerter, net déi vun engem richtege Site oder Produit. Richteg Siten setze Felder, Geschwindegkeeten a Grenzen no hirer eegener Risikobewäertung an den Donnéeë vum Hiersteller fest.

Zoufall: e Mulberry32-Generator mat Seed; benotzt Verdeelungen — uniform, exponentiell (invers CDF), normal (Box–Muller), Poisson (Knuth). De Seed gëtt ugewisen a kann deelt ginn.

Quellen

  1. ISO 3691-4:2023 Industrial trucks — Safety requirements and verification — Part 4: Driverless industrial trucks and their systems (personnel detection, zones, speed) — ISO/TC 110/SC 2, 2023
  2. ISO 13855:2024 Safety of machinery — Positioning of safeguards with respect to the approach of the human body (minimum distance S = K·T + C; replaces the 2010 edition) — ISO/TC 199, 2024
  3. ISO/TS 15066:2016 Robots and robotic devices — Collaborative robots (Annex A: body-region limits; transient contact speed v = F/√(μk), μ = (1/m_H + 1/m_R)⁻¹, m_R = M/2 + m_L) — ISO/TC 299, 2016
  4. ISO 10218-2:2025 Robotics — Safety requirements — Part 2: Industrial robot applications and robot cells (collaborative applications; takes over the ISO/TS 15066 body-region data) — ISO/TC 299, 2025
  5. J. D. C. Little — A Proof for the Queuing Formula: L = λW — Operations Research 9(3):383–387, 1961
  6. M. Harchol-Balter — Performance Modeling and Design of Computer Systems (M/G/1 Pollaczek–Khinchine mean wait; M/D/1) — Cambridge University Press, 2013
  7. B. D. Greenshields — A Study of Traffic Capacity (linear speed–density relation) — Highway Research Board Proceedings 14:448–477, 1935
  8. E. G. Coffman, M. Elphick, A. Shoshani — System Deadlocks (the four necessary conditions; prevention by ordered resource allocation) — ACM Computing Surveys 3(2):67–78, 1971
  9. I. F. A. Vis — Survey of research in the design and control of automated guided vehicle systems (fleet sizing, zone control, deadlocks, battery management) — European Journal of Operational Research 170(3):677–709, 2006
  10. M. De Ryck, M. Versteyhe, F. Debrouwere — Automated guided vehicle systems, state-of-the-art control algorithms and techniques (traffic, deadlock avoidance, battery charging strategies) — Journal of Manufacturing Systems 54:152–173, 2020
  11. BU-409: Charging Lithium-ion (constant current to about 70 % state of charge, then constant voltage while the current tapers) — Battery University
  12. T. D. Gillespie — Fundamentals of Vehicle Dynamics (rolling resistance F = C_rr·m·g; kinetic energy lost in braking) — SAE International, 1992
  13. The Site Reliability Workbook — Ch. 16 Canarying Releases (canary vs control, multi-stage rollout, rollback) — Beyer, Murphy, Rensin, Kawahara, Thorne (eds.), O'Reilly, 2018

Wien dëst beruflech mécht

Edukativ Modell — net fir operationell Decisiounen. Richteg Anlagen kalibréieren all Konstant op hiren eegenen Equipement an hir eege Daten.