Fahrerlose Transportsysteme (FTS) Schlaue Routenplanung mit Köpfchen

In der Automatisierung gehen viele Unternehmen inzwischen den nächsten Schritt: Sie nutzen intelligente Algorithmen, um ihre Systeme noch effizienter zu machen. Das gilt auch für die Steuerung fahrerloser Transportsysteme und der darauf angebrachten Portalroboter.

Die digitale Vernetzung von Maschinen und Systemen ist in vielen Fabriken, vor allem in der Automobilbranche, bereits weit vorangetrieben. Das weiß – und nutzt – auch Harald Späth. Er ist Geschäftsführer des Intralogistikspezialisten CSP. Sein Unternehmen entwickelt und baut unter anderem innerbetriebliche Transportsysteme und Sonderlösungen für die Industrie. Zu Späths jüngsten Projekten gehört ein neuartiges fahrerloses Transportsystem für Kleinladungsträger (Doppelkürzel KLT-FTS).

Viele Industrieunternehmen steigern derzeit ihre Produktivität massiv, um den wachsenden Preisdruck abzufedern. Das bleibt nicht ohne Folgen für die internen Abläufe, erklärt Harald Späth. „Zum einen steigt das Verkehrsaufkommen im Werk und damit die Stau- und Unfallgefahr. Zum anderen stehen der Produktivitätssteigerung höhere Kosten für die Intralogistik gegenüber.“

Beiden Faktoren sollte das neue interne Transportsystem entgegenwirken: Es sollte die Transportkapazität der KLT-FTS steigern, ohne das innerbetriebliche Verkehrsaufkommen in gleichem Maße anwachsen zu lassen. Zugleich sollten die Mehrkosten möglichst gering bleiben.

Transportkapazität der FTS deutlich erhöht

Dazu erhöhte CSP zunächst die Transportkapazität der einzelnen Routenzüge. Während ein herkömmliches FTS-Fahrzeug bis zu zwölf Kleinladungsboxen pro Fahrt aufnehmen konnte, verzehnfachte CSP dieses Transportvolumen: Ein Routenzughänger der neuen Generation fasst bis zu 40 Boxen; ein Schlepper zieht bis zu drei Anhänger auf ein Mal. Damit kann ein Routenzug bis zu 120 Boxen transportieren.

Für das vollautomatische Be- und Entladen hat CSP jeden Anhänger mit einem sogenannten Portalroboter ausgestattet, der sich in alle Richtungen (X-, Y- und Z-Achse) bewegen kann. Eine Belegungsmatrix informiert den Roboter darüber, welcher Platz und welche Box leer beziehungsweise voll ist. Zusätzlich scannt der Roboter über ein QR-Code-Lesegerät jede Box ab. Ein Kamerasystem holt über diese QR-Codes die jeweiligen Feinjustierungsdaten ins System. Zusätzlich überwachen Sensoren die Arbeit des Portalroboters. Damit ist sichergestellt, dass er die Boxen nicht nur korrekt aufnimmt, sondern auch an die richtige Position bringt.

Horizontale Fördertechnik

Ohne Antriebstechnik funktioniert der Materialfluss nicht

Das System entscheidet …

Ist der Bestimmungsort einer Box im Regallager belegt oder aus anderen Gründen für den Roboter nicht zugänglich, bestückt dieser selbsttätig den nächstmöglichen Regalplatz. Diese Abweichung vom Belegungsplan meldet der Roboter automatisch ans Zentralsystem. So ist zu jeder Zeit klar, wo welche Box deponiert ist. Anhand dieser und weiterer Parameter entscheidet das System selbsttätig, ob es den ursprünglichen Regalplatz dauerhaft ändert oder nur für dieses eine Mal.

Die Routenzüge kommunizieren per WLAN vollautomatisch mit anderen autonomen Fahrzeugen, mit den Stellen, an denen Boxen abzuholen oder abzugeben sind, und mit sonstigen Peripheriegeräten. Jede ihrer Bewegungen stimmen sie mit den sonstigen Verkehrsteilnehmern im Werk ab. Das gilt für die Verkehrs- und Vorfahrtsregelungen ebenso wie für das Verhalten an Kreuzungen, Engstellen oder Bahnhöfen. Und natürlich sind sie permanent mit dem Zentralrechner verbunden.

Per Navi ermitteln die Fahrzeuge auch den effizientesten Weg zu ihrem jeweiligen Ziel. Dabei berücksichtigen sie die aktuelle Verkehrslage auf ihrer Strecke und eventuelle Staumeldungen anderer autonomer Routenzüge. Ändert sich die Verkehrslage während der Fahrt, optimiert das Fahrzeug seine Route automatisch. Bei der Routenplanung berechnet es nicht nur die optimale Streckenführung. Es berücksichtigt auch Lieferprioritäten und liefert Behälter mit gleicher Priorität in der effizientesten Reihenfolge aus.

Autonome mobile Roboter

Die Wendigkeit kommt aus dem Antriebskonzept

… und optimiert seine Route

Falls eine bestimmte Strecke im Werk gesperrt wird, meldet dies das Zentralsystem sofort automatisch an alle Fahrzeuge, die daraufhin ihre Routen selbstständig neu berechnen. Trifft ein Routenzug auf ein Hindernis, das nicht im System hinterlegt ist, nimmt er die nächstmögliche optimale Ausweichroute. Taucht dasselbe Hindernis auf dieser Strecke zum zweiten Mal auf, lernt das Fahrzeug, dass sich hier offenbar etwas an der Gebäudestruktur verändert hat – und nimmt für die folgenden Fahrten gleich eine andere Route.

Für die Anwendung eines weiteren Autobauers hat CSP ein Materialzuführungssystem entwickelt, das größere Bauteile autark vom Lager an die Fertigungsstraßen transportiert. Dabei passieren die Transportfahrzeuge eine Sicherheitsschleuse, die dafür sorgt, dass weder unerwünschtes Material noch Menschen der Produktionslinie zu nahe kommen. Die Schleuse verfügt über vier Plätze für volle Ladungsträger und zwei Plätze für leere Behälter. Sind zwei Leergutplätze belegt, kann das System selbsttätig ein beziehungsweise zwei FTS anfordern – und zwar diejenigen, die am nächsten sind, Ladekapazität frei haben und auf dem Weg zum Lager sind. Diese erhalten dann vollautomatisch den Auftrag, das Leergut abzuholen und ins Lager zu bringen.

Die Neuerungen von CSP haben sich bereits bei potenziellen Anwendern im Automotive-Bereich herumgesprochen; die ersten Unternehmen haben ihr Interesse angemeldet.

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