Expertenbeitrag

Dr. André Schmiljun

Dr. André Schmiljun

Mitarbeiter Presse & Öffentlichkeitsarbeit, InSystems Automation GmbH

Use Case Wie ein Lebensmittelproduzent autonome Gabelhubwagen einführte

Autor / Redakteur: Dr. André Schmiljun / Sebastian Human

Ein zentraler Bestandteil von Industrie-4.0-Produktionsumgebungen sind autonome Transportfahrzeuge. Je größer diese sind, desto wichtiger ist eine fehlerfreie Navigation auf dem Werksgelände. Wie das ein Lebensmittelproduzent in Mexiko anging, zeigt dieser Use Case.

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Die Gabelhubwagen navigieren autonom – auch zum Batteriewechsel.
Die Gabelhubwagen navigieren autonom – auch zum Batteriewechsel.
(Bild: Asti Mobile Robotics)

Für das Werk der Firma Pimad am Standort Azuqueca de Henares (Guadalajara, Spanien) sollte ein fahrerloses Transportsystem (FTS) entwickelt werden. Insgesamt zwei autonom navigierende Gabelhubwagen erledigen hier den Transport von mit Brotwaren beladenen Paletten (Maße 1200 x 800 mm (Europalletten) zwischen den Verpackungsmaschinen und dem Lager. Durch die besonders langen Gabeln (2400 mm) kann jedes Fahrzeug bis zu vier Paletten gleichzeitig aufnehmen, von denen eine Palette jeweils 350 kg wiegt. Dadurch lassen sich Transporte und Wege minimieren. Gleichfalls beschicken die Gabelhubwagen die Produktionslinie mit leeren Paletten und ermöglichen somit eine Optimierung der Abläufe und eine Just-in-Time-Lieferung.

Aufgabenstellung und Kundennutzen

Die Firmengruppe Bimbo, zu der Pimad gehört, ist eine der weltweit größten Lebensmittelproduzenten mit Hauptsitz in Mexiko-Stadt. Das Unternehmen verfügt über 105 Anlagen in 18 Ländern auf dem amerikanischen Kontinent, Europa und Asien. Die Gruppe produziert Brot, Brötchen, Kekse, Pasteten sowie abgepackte Waren, Tortillas, Snacks und Gebäck.

Für das spanische Firmenwerk Pimad wurde eine neue Fabrikhalle gebaut, die über eine vollständig automatisierte Intralogistik verfügen sollte. Als Bestandteil der Smart Factory wählten die Verantwortlichen eine FTS-Lösung der Asti Mobile Robotics. Hierbei handelt es sich um zwei Gabelhubwagen, die den Transport von Europaletten (Maße 1200 x 800 mm) zwischen den Verpackungsmaschinen und dem Lager autonom organisieren.

Das Ziel war es, die Anzahl der Transporte und zurückzulegenden Wege so gering wie möglich zu halten. Außerdem verspricht sich das Unternehmen mit dem FTS einen effizienten und reibungslosen Materialfluss sowie eine hohe Prozesszuverlässigkeit.

Ausgangslage

Die Produktion sollte am Standort Azuqueca de Henares erweitert werden. Daher entschied man sich für den Bau einer neuen Fabrikanlage, mit der man gleichzeitig moderne Industrie-4.0-Technologien zur Anwendung bringen wollte. Die neuen fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) konnten in einer kurzen Projektzeit von nur vier Monaten vollständig eingebunden werden.

Projektbeschreibung

Die Gabelhubwagen bewegen sich in der Fabrikhalle zwischen den Verpackungsmaschinen und dem Lager. Der Transportweg wird durch zwei automatische Türen unterbrochen, die sich öffnen, sobald sich eines der Fahrzeuge nähert. Die Türen sind notwendig, um die unterschiedlichen Umgebungstemperaturen von 0ºC bis 30ºC in der Halle zu gewährleisten. An den Verpackungsmaschinen nehmen die Gabelhubwagen die mit Brotwaren beladenen Paletten auf, die auf Förderbänden bereitgestellt werden. Die Gabeln des Transportroboters müssen dazu auf eine Höhe von 500 mm verfahren. Die Paletten werden im Lager an ungefähr 60 Materialbahnhöfen auf dem Boden abgestellt, wo sie später auf LKW für den weiteren Transport zu den Verkaufsstellen verladen werden. Der Hin- und Rückweg beträgt 360 m.

In Summe erledigen beide Gabelhubwagen ungefähr 36 Paletten pro Stunde. Jedes Fahrzeug kann bis zu vier Paletten mit einer Gesamtlast vom 1.400 kg gleichzeitig aufnehmen. Die Fahrzeuge sind in den Produktionsschichten von Montag bis Freitag sowie zu einer Nachtschicht im Einsatz. Das FTS kommuniziert sowohl mit dem ERP des Werks als auch mit den Endgeräten für die Generierung und Ausführung von Aufträgen. Die Materialbewegungen werden in Echtzeit erfasst und überwacht und der Zustand des Systems lässt sich zu jedem Zeitpunkt visualisieren.

Die Gabelhubwagen bewegen sich mit einer durchschnittlichen Vorwärtsgeschwindigkeit von 1,2 m/s durch die Hallen. Das Besondere der Fahrzeuge sind die verlängerten Gabeln mit einer Länge von 2400 mm. Hierdurch lassen sich mehrere Paletten aufnehmen und die Anzahl von Transporten beziehungsweise von Transportwegen reduzieren. Wenn gewünscht, lässt sich der Gabelhubwagen ebenfalls konventionell wie ein normaler personengeführter Stapler bedienen. Für das Umstellen der Modi reicht die Betätigung einer Taste auf dem Bedienfeld des Geräts.

Die besonders langen Gabeln dieser FTS sorgen für ein Plus an Transportkapazität, machen eine fehlerfreie Navigation aber auch noch wichtiger.
Die besonders langen Gabeln dieser FTS sorgen für ein Plus an Transportkapazität, machen eine fehlerfreie Navigation aber auch noch wichtiger.
(Bild: Asti Mobile Robotics)

Für das Navigieren in der Halle werden keine Hilfsmittel am Boden benötigt. Die Fahrzeuge bewegen sich autonom zu ihren Zielpunkten. Da die Halle sehr groß ist, wurden dennoch Wandreflektoren angebracht, über die sich jedes FTF mittels Laserscanner koordiniert. Der Laserscanner ermöglicht die Bestimmung der x-, y- und Alpha-Koordinaten des Fahrzeugs mit einer Genauigkeit von etwa 5 cm. Die Aktualisierung der Koordinaten erfolgt alle 50 Millisekunden.

In der Produktionsumgebung sind die Fahrzeuge nicht allein. Konventionelle Gabelstapler oder Werker können den Weg kreuzen. Um Unfälle zu vermeiden, sind in beiden Gabelhubwagen vorn und hinten Safety Laser Scanner mit Warn- und Schutzfeldern verbaut. Tritt ein Hindernis auf, reduzieren die Fahrzeuge ihre Geschwindigkeit oder kommen zum Stehen. Zusätzliche Nothalter am Fahrzeuge befinden sich ebenfalls am Fahrzeug.

Hervorzuheben ist in diesem Projekt weiterhin das Batteriemanagementsystem. Wenn bei einem FTF das Batterieniveau unterhalb einer bestimmten Grenze sinkt, wird es zur Batteriewechselposition geschickt und dort automatisch mit einer neuen vollen Batterie beladen. Die alte Batterie wird ausgetauscht. Verwendet werden Lithium-Ionen-Batterien.

Durch das neue FTS gelingt es, die Intralogistik am Produktionsstandort vollständig zu automatisieren. Dadurch ergeben sich viele Vorteile, wie eine Steigerung der Produktqualität und Prozesszuverlässigkeit sowie mehr Transparenz bei allen Materialbewegungen. Das FTS ist außerdem problemlos erweiterbar.

Kundenvorteile auf einen Blick

  • schneller Return of Invest
  • geringere wirtschaftliche Kosten
  • Erhöhung der Produktqualität und Prozesszuverlässigkeit
  • Transportaufträge werden präzise, effizient und sicher abgewickelt
  • individuelle Einbindung in den Produktionskontext
  • Skalierbarkeit der Transportroboter-Flotte bei zukünftigen Produktionssteigerungen
  • Protokollierung aller Materialbewegungen, Materialfluss wird transparent und kontrollierbar

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