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Logistik 4.0 Ein fahrerloses Transportsystem für alle

Redakteur: Jürgen Schreier

Im Rahmen eines gemeinsames Projekts entwickeln die Flexlog GmbH und das IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH ein besonders günstiges und flexibles fahrerloses Transportsystem, das außerdem ganz einfach in Betrieb zu nehmen ist.

Ziel des Kooperationsprojekts ist ein Prototyp eines sehr günstigen und flexiblen fahrerlosen Transportsystems (FTS), das schnell einsatzbereit ist. Dadurch werden die Anschaffungskosten stark sinken.
Ziel des Kooperationsprojekts ist ein Prototyp eines sehr günstigen und flexiblen fahrerlosen Transportsystems (FTS), das schnell einsatzbereit ist. Dadurch werden die Anschaffungskosten stark sinken.
(Bild: IPH)

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind eine feine Sache: Wie von Geisterhand bewegen sich diese Vehikel Lager- und Werkshallen, nehmen an bestimmten Stationen Ware auf und bringen sie dann autonom an den Bestimmungsort. Welches FTS im konkreten Fall "richtige" ist, hängt zunächst einmal davon ab, was man damit transportieren möchte.

Da gibt es beispielsweise Tugger, die aus einem einem Zugfahrzeug mit einem oder mehreren Anhängern bestehen, dann Gabelstapler ohne Fahrer für plattierte Güter und schließlich sie sogenannte Einheitsladung, mit der Stückgüter von einer Station zur anderen bewegt werden können.

Auch was die Steuerungs- und Navigationstechnologie angeht, ist die Auswahl vielfältig und richtet sich in erster Linie nach der auszuführenden Funktion und der Umgebung, in der das FTS betrieben wird.

High-Tech, aber nicht für jeden erschwinglich

Für eine präzise Navigation durch ein überfülltes oder räumlich sehr begrenztes Gebiet, haben sich kamera- oder lasergeführte FTS bewährt. Für Anwendungen, die keine große Flexibilität erfordern, werden Festwegsysteme eingesetzt. In diesem Fall ist das FTS mit Sensoren ausgestattet, die auf einen eingebetteten Draht, ein Magnetband oder eine Farbe reagieren, die den Fahrplan bestimmen.

Fortschrittlicher ist natürlich das Steuern und Navigieren per Funk. Das geschieht unter anderem im Werk Tallinn des schwedischen Mobilfunkausrüsters Ericsson. Dort sind die FTS (auch AGV genannt) in ein privates 5G-Netzwerk (Campus-Netz) eingebunden, das den Fahrzeugen in der sehr weitläufigen Fabrik hilft, dorthin zu gelangen kommen, wo sie hin sollen.

Auch im Werk 1 des Aachener Elektroautoherstellers e.GO Mobile AG funkt ein 5G-Netz. Vodafone und Technologie-Partner Ericsson haben dazu die 5G-Technologien Mobile Edge Computing (MEC) und Network Slicing direkt in die Fabrik gebracht. Noch wird das Netz primär dafür genutzt, um Maschinen miteinander "sprechen" zu lassen. In einem nächsten Schritt sollen auch die AGV in das Mobilfunknetz integriert werden.

In jüngster Zeit wurden sogar Versuche unternommen, Licht für die Navigation von FTS zu nutzen. Dies war Gegenstand eines Projekts von Osram, Götting, KEB Automation und das Fraunhofer IEM, das nach drei Jahren erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Entwickelt wurde ein Ortungssystem, mit fahrerlose Transportfahrzeuge dank speziell modulierten Lichts durch eine Logistik- oder Produktionshalle navigiert.

Kurzum: High-Tech vom Feinsten - allerdings mit dem kleinen Schönheitsfehler, dass sich der Einsatz fahrerlose Transportsysteme bisher eigentlich nur in Großunternehmen rentierte.

Projektpartner wollen FTS "demokratisieren"

Das aber soll jetzt anders werden. Fahrerlose Transportsysteme für alle: Das haben haben sich das Karlsruher Startup Flexlog GmbH und das IPH – Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH auf die Fahnen geschrieben. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt wollen sie ein besonders günstiges und flexibles fahrerloses Transportsystem entwickeln, das dazu noch dazu ganz einfach in Betrieb zu nehmen ist.

Denn während FTS aus den Logistikzentren großer Versandhändler und Automobilfabriken nicht mehr wegzudenken sind, nutzen kleine Unternehmen sehr selten diese Technologie. Der Grund : Die Anschaffung ist äußerst aufwendig. Aktuell wird fast jedes FTS individuell für den jeweiligen Nutzer entwickelt. Das treibt sie Kosten in die Höhe und führt zu langen Lieferzeiten.

Zudem wird Fachpersonal benötigt, um das FTS aufzubauen, zu programmieren und in Betrieb zu nehmen – und das kann je nach Größe und Komplexität des Systems mehrere Wochen oder sogar Monate dauern. Onboarding nennt man das in der Fachsprache.

Die FTS, die das IPH und Flexlog in ihrem gemeinsamen Forschungsprojekt entwickeln wollen, sollen sich nach dem Baukastenprinzip zusammensetzen lassen. Obendrein soll keine aufwendige Konfigurationen durch Fachpersonal notwendig sein. Stattdessen soll ein kurzer Anlernprozess genügen, um das System innerhalb eines Tages zum Laufen zu bringen.

FTS soll per Software Wegstrecken automatisch lernen

In den kommenden zwei Jahren entwickeln die Ingenieure am IPH hauptsächlich Hardwarekomponenten für das FTS. Sie konstruieren eine Übergabestation, an der die Fahrzeuge im Vorbeifahren selbstständig Kisten aufnehmen und ablegen können, und sie legen einen Ladungsträger aus, der möglichst vielseitig einsetzbar ist und Kisten unterschiedlicher Größe handhaben kann.

Zudem entwickeln die IPH-Ingenieure ein plug & play-fähiges Lastaufnahmemittel: Nach dem Baukastensystem können sich Unternehmen künftig die passenden Ladungsträger aussuchen. Über eine universelle Schnittstelle werden diese ans Fahrzeug gesteckt und lassen sich jederzeit austauschen. Dadurch können die Fahrzeuge unkompliziert an die Bedürfnisse unterschiedlicher Nutzer angepasst werden.

Die Hardware für ein „schlaues“ Fahrzeuggehäuse, das eine Mensch-Maschine-Interaktion ermöglicht, legen die Ingenieure am IPH ebenfalls aus. Über ein Touch-Display können die Arbeiter mit dem Fahrzeug kommunizieren und sich beispielsweise den Auftragsbearbeitungsstand anzeigen lassen. Parallel dazu entwickelt Flexlog die Software: Mit entsprechenden Steuerungsalgorithmen kann das Fahrzeug Wegstrecken automatisch und zuverlässig erlernen, die Infrastruktur erfassen und sich im Raum orientieren. Über eine Frontkamera erkennt das Fahrzeug Objekte, Fahrlinien, Haltelinien und vieles mehr. Flexlog entwickelt außerdem ein unterbrechungsfreies und autonomes Ladekonzept:

Nutzer soll FTS intuitiv konfigurieren können

Denkbar ist beispielsweise, die Fahrzeuge an den Übergabestellen im laufenden Betrieb aufzuladen. Gemeinsam erarbeiten die beiden Projektpartner einen vordefinierten Konfigurationsprozess, der sich sehr einfach und intuitiv bedienen lässt. So kann der Endnutzer sein FTS innerhalb kurzer Zeit und ohne Vorkenntnisse in Betrieb nehmen.

Das Bundeswirtschaftsministerium unterstützt die innovative Idee: Beide Partner erhalten für ihr Forschungs- und Entwicklungsprojekt Fördermittel aus dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM).

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