VDA5050 – Der Kommunikationsstandard mobiler Robotik
Ihr Schlüssel zur flexiblen Einbindung von Logistikroboter SOTO mit anderen mobilen Robotern
RoboterTechnology
26. November 2024
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Der Grundpfeiler flexibler Automatisierung in der Intralogistik: VDA5050
Moderne, nachhaltige Logistikprozesse bauen heute und in Zukunft stark auf den Einsatz autonomer mobiler Roboter (AMRs). Experten sind sich einig: Es wird wohl kaum einen einzigen Robotik-Hersteller geben, der für jede Aufgabe den idealen Roboter anbietet. Unternehmen sollten gezielt prüfen, welche Automatisierungslösungen für ihre spezifischen Anwendungsfälle am besten geeignet sind und diese in ihre Prozesse integrieren.
Damit das Orchestrieren verschiedener autonomer Roboter, wie unserem Logistikroboter SOTO mit mobilen Robotern anderer Herstellern, sicher und reibungslos funktioniert, ist der VDA5050-Kommunikations-Standard für mobile Robotik das Maß der Dinge. Er wurde vom Verband der Automobilindustrie (VDA) zusammen mit dem Verband der Maschinenbauindustrie (VDMA) entwickelt und zielt darauf ab, eine herstellerunabhängige Plug-and-Play-Schnittstelle zwischen verschiedenen Robotern und einer zentralen Leitsteuerung – einem Master-Controller – zu schaffen.
Auch Magazino nutzt diesen Standard für die Kommunikation mit seinem autonomen Roboter SOTO , um den Kunden eine größtmögliche Sicherheit und Flexibilität zu bieten. Doch warum ist dieser Standard wichtig? Ist er für eine SOTO-Flotte relevant? Und welche Herausforderungen gibt es bei der Nutzung unabhängiger Leitsysteme?
Magazino Fleet Manager vs. 3rd Party Master-Controller?
Wenn Sie eine reine SOTO-Flotte betreiben, steht Ihnen der Magazino Fleet Manager (MFM) zur Verfügung. Er ist auf dem VDA5050-Standard aufgebaut gewährleistet:
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Die Einrichtung der Arbeitsumgebung und die Überwachung der Auftragsausführung.
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Die exakte Definition der Quellen und Senken und die Informationsausgabe, sollte SOTO einmal Hilfe brauchen.
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Zudem beinhaltet er die intelligente Steuerungssoftware, den Magazino Master-Controller, zur Fahrweg- und Ladeplanung und zur Anbindung der autonomen Logistikroboter an Steuerelemente, Feuermeldeanlagen, das WMS-System etc..
Wenn in einem Unternehmen jedoch eine heterogene Roboterflotte im Einsatz ist, empfiehlt sich der Einsatz eines Drittanbieter Master-Controllers, um diese unterschiedlichen Roboter zu managen.
Master Controller von Drittanbietern, die den VDA5050-Standard unterstützen, sind z.B.:
- MHP – FleetExecutor (Zwei SOTO-Projekte bereits angebunden)
- Flexus AGV Hub (SOTO Einbindung 2024/2025)
- Naise Traffic Control
- Synaos Intralogistics Management Platform (SOTO Einbindung 2024/2025)
- movizon CONTROL
Sehr gerne beraten wir Sie bei Fragen rund um Master-Controller und eine Implementierung im Zusammenhang mit unserem SOTO. Denn es gilt einigen Punkten besondere Beachtung zu schenken, die wir in Folge kurz anreißen.
Einführung in den VDA5050 Standard
Der VDA5050-Standard definiert ein universelles Protokoll, eine “Brücke”, für den Austausch von Auftrags- und Statusdaten zwischen Robotern und einem Master Controller.
Er verknüpft alle kompatiblen Systeme in der Logistiklandschaft und baut dabei auf einer fortlaufenden Aktualisierung einer sogenannten Befehlsliste. Das ermöglicht es den Robotern, sich dynamisch und sicher im Raum zu bewegen und Aufträge möglichst optimal abzuwickeln.
Der VDA5050-Standard verwendet MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) als Kommunikationsprotokoll. Das bedeutet, dass die gesamte Kommunikation zwischen den automatisierten Fahrzeugen (z. B. Robotern) und dem Leitsystem über MQTT-Nachrichten erfolgt.
Diese Nachrichten enthalten die im VDA5050-Standard definierten Auftrags- und Statusdaten. Ein MQTT-Broker fungiert als zentraler Server, der Nachrichten von Publishern (z. B. einem Roboter, der seine Position meldet) empfängt und an Abonnenten (z. B. den Master-Controller) weiterleitet. Dies ermöglicht eine effiziente und zuverlässige Kommunikation, selbst in komplexen Umgebungen mit vielen automatisierten Fahrzeugen.
Hauptvorteil: Skalierbarkeit.
Sobald ein Master Controller gut eingerichtet ist, können neue Roboter einfach in die bestehende Flotte aufgenommen werden oder Änderungen im Arbeitsumfeld ohne aufwändige Anpassungen an der IT-Infrastruktur an alle Roboter eingespielt werden.
Das ist vor allem in dynamischen Produktionsumgebungen wichtig, in der eine schnelle Anpassung an Veränderungen und eine hohe Investitionssicherheit gefragt sind.
Funktionsweise: Knoten und Kanten
Das Navigationssystem des VDA5050 basiert auf einem Fahrgrafen, der aus Knoten (Wegpunkten; engl: nodes) und Kanten (Verbindungen; engl: edges) besteht. Jeder Knoten und jede Kante enthält spezifische Anweisungen, die der Roboter ausführen muss. Der Master-Controller steuert dabei die Verfügbarkeit der Knoten: Wenn ein Knoten blockiert ist, darf der Roboter nicht weiterfahren und muss auf eine Freigabe warten.
Während seiner Fahrt werden Basis- und Horizontkomponenten unterschieden:
- Die Basiskomponenten bezeichnet die aktuell freigegebenen Knoten und Kanten, die exklusiv für einen Roboter reserviert sind, um Kollisionen zu vermeiden.
- Die Horizontkomponenten sind Wegpunkte, die weiter weg liegen und die dynamisch angepasst werden, um den Verkehrsfluss zu optimieren und mehrere Roboter effizient zu koordinieren.
Herausforderungen: Daten-Interpretation, Besondere Aufgaben, Dynamisches Arbeitsumfeld
Der VDA5050-Standard hat das Ziel, als Plug-and-Play-Schnittstelle zwischen verschiedenen Robotern und einer zentralen Leitsteuerung zu fungieren. Daran arbeiten sowohl Roboter-Hersteller als auch Software-Anbieter von unabhängigen Master Controllern.
Eine der größten Herausforderungen dabei ist die Interpretation des Standards. Obwohl dieser eine Generalisierung der Schnittstellenanforderungen ermöglicht, bleibt Spielraum bei der Definition, wie Daten im physischen Raum interpretiert werden sollen. Beispielsweise gibt es Abweichungen in der Präzision, mit der ein Roboter eine bestimmte Position anfahren kann, abhängig von seinen technischen Fähigkeiten. Dies kann zu Koordinationsproblemen führen, wenn mehrere Robotermodelle zusammenarbeiten sollen. Zudem gilt es eine Balance zwischen Generalisierung und notwendiger Individualisierung zu halten.
Eine weitere Herausforderung, wichtig auch für den Betrieb von SOTO, ist die Verwaltung eines dynamischen Umfelds, wie es in einem Lager üblich ist. Hier kommen Batching-Algorithmen zum Einsatz, um Transportaufträge effizient zu bündeln und Fahrten zu planen. Der Master-Controller muss sicherstellen, dass die Aufträge nach Priorität und Tragfähigkeit geplant und über die Roboterflotte verteilt werden.
Die Wahl des richtigen VDA5050-Master Controllers
Jeder Roboter-Hersteller betreibt in der Regel für seine eigenen Roboter ein eigenes Leitsystem, wie Magazino auch. Sobald eine heterogene Roboter-Flotte eingesetzt wird, ist der Einsatz eines Drittanbieter-Master-Controllers der sinnvollste Weg, um die Komplexität zu reduzieren. Dieser Drittanbieter-Master Controller muss sowohl die VDA5050 konforme Kommunikation über das MQTT-Protokoll als auch die Batching-Logik für eine effiziente Steuerung unterstützen. Er muss darüber hinaus die nahtlose Integration von IoT-Peripheriegeräten, wie Türen oder Materialanforderungsterminals, sicherstellen.
Gerade für den Multi-Load-Roboter SOTO ist bei der Auswahl eines Master Controllers auf sehr gute und belastbare Batching-Algorithmen zu achten, damit er die Komplexität der Routen- und Auftragsplanung im Griff hat.
SOTO verfügt über eine hohe Transportkapazität von bis zu 24 KLTs, die auf verschiedenen Ebenen in der internen Lagereinheit untergebracht werden. Um diese Kapazität optimal zu nutzen und den Materialfluss effizient zu steuern, benötigt er einen Master Controller, der Touren für Voll- und Leergut plant und die Lagerung der KLTs organisiert.
Bei der Wahl des richtigen externen Master Controllers ist daher immer wichtig, sich genau zu überlegen, welche Fälle dieser abdecken muss und auch, wie er zur Wachstums- und Skalierungsstrategie des Unternehmens im Einsatz mobiler Roboter passt. Wir helfen hier gerne weiter.
Fazit: VDA5050 als Innovationstreiber für die Implementierung mobiler Roboter
Der VDA5050-Standard ist zweifellos ein essenzielles Element für die zukunftssichere Automatisierung der Logistik. Er bietet eine flexible, standardisierte Kommunikationsbasis für die gemischte Roboterflotte und ermöglicht eine unkomplizierte Erweiterung der Systemlandschaft.
Mit einer umsichtigen Auswahl eines geeigneten Leitsystems für die Anforderungen Ihrer Logistikumgebung steht dem Einsatz mobiler Robotik nichts im Weg.
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