Vom Gabelstapler zum autonomen Roboter - RTS

Vom Gabelstapler
zum mobilen Roboter
Entwicklungstrends bei Flurförderzeugen
Die Intralogistik hat bereits große Möglichkeiten zum Kostensparen freigesetzt. Zur Fortsetzung
dieses Trends muß eine noch weitergehende Automatisierung von Produktion und Logistik erfolgen.
Dies erfordert unter anderem auch neue Konzepte zur Einbindung von Fahrzeugen. Die Hamburger
Still GmbH verfolgt mit dem autonomen Stapler und RFID-geführten Flurförderzeugen zwei innovative
Ansätze in diese Richtung.
Dr.-Ing.
Joachim Tödter
Jahrgang 1962, leitet
bei der Still GmbH
in Hamburg die Vorentwicklung.
Zu seinen
Aufgaben gehört neben
der Konzeption neuer
Staplerkonzepte auch
die Entwicklung von
Komponenten für Flurförderzeuge sowie
für die Optimierung von Intralogistikprozessen.
Schon seit Jahren ist klar, daß die Intralogistik
große Potentiale zur Kosteneinsparung
besitzt. Ein Teil dieser Möglichkeiten
wurde bereits umgesetzt. Besonders
im Fahrzeugbereich, aber auch in
der Nutzung der Informationstechnologie
bestehen jedoch immer noch große
Chancen, weitere Verbesserungen in den
Kostenstrukturen zu erreichen. So ergibt
sich z. B. auch in der Logistik eine
Vielzahl von Anwendungen für Industrieroboter,
wie beispielsweise das Palettieren,
Kommissionieren oder Sortieren.
So werden Roboter mit steigender Tendenz
als Alternative im innerbetrieblichen
Materialfluß eingesetzt. Auf der anderen
Seite bietet auch die intelligente Steuerung
von Flurförderzeugen attraktive
Optionen für eine weitere Rationalisierung.
Hier setzt der Hamburger Intralogistik-Spezialist
Still mit zwei Neuentwicklungen
an. Das Unternehmen
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setzt dabei auf bewährte Flurförderzeuge,
verknüpft sie mit neuen Funktionalitäten
und beschreitet damit einen Weg,
aus Gabelstaplern quasi mobile Roboter
zu machen.
Autonomer Stapler
So arbeitet Still bereits an dem autonomen
Stapler. Das Vorhaben hat
noch Projektstatus, ist also noch kein
konkret kaufbares Produkt, sondern
die Technik von morgen. Am Beispiel
eines Schubmaststaplers vom Typ FM 14i
hat das Unternehmen diese Option
aber bereits auf der letztjährigen CeMAT
dargestellt.
Um die Demonstration möglichst
realitätsgetreu zu gestalten, zeigte Still
das Zusammenspiel zwischen dem
FM 14i und einem ebenfalls automatisierten
Kommissionierstapler vom
Typ MX-X, der die Arbeit in einem
angedeuteten Hochregallager übernahm.
Auf diese Weise wurde auch die
Übergabe-Schnittstelle gleich mit vorgestellt.
Autonome Stapler sind der erste
Schritt zu einer durchgehenden vollautomatischen
Selbstorganisation von
Lagern. Der FM 14i ist voll rechnergesteuert,
seine Navigation erfolgt per
Laser durch Umgebungserkennung. Hier
kooperiert Still mit dem Institut für
Systems Engineering der Universität
Hannover. Ein rotierender Laserscanner
mit 180 Grad Öffnungswinkel tastet
permanent die Umgebung des Fahrzeugs
ab und erstellt so ein komplettes Bild
des Raumes.
Über den Abgleich mit hinterlegten Karten
ist eine zentimetergenaue Lokalisierung
des Fahrzeugs möglich. Voraussetzung
dabei sind extrem leistungsfähige Rechner,
hochgenaue Sensorik als auch
intelligente Algorithmen zur Verfügung.
Die ebenfalls nötige Mast- und Gabelstellung
des Staplers erfolgt mit Hilfe einer
speziellen Sensorik über die integrierte
Höhenansteuerung.
Die Möglichkeiten eines automatisierten
Staplers sind enorm: Beliebige Transportvorgänge
auch mit hohen Anforderungen
bei der Positionierung lassen sich
automatisieren. Der Stapler kann die
aufzunehmenden Ladungsträger „sehen“
und entsprechend dort anfahren, wo
sie sich tatsächlich befinden, so daß
auch nicht exakt positionierte Objekte
aufgenommen werden können und der
gemeinsame Betrieb mit manuell
„Hand in Hand“
wirken mit hoher
Präzision der Still
Schmalgangstapler
MX-X und der
FM-Schubmaststapler
rechnergesteuert
im mannlosen
Betrieb zusammen.
geführten Fahrzeugen möglich wird.
Auch die automatisierte Be- und
Entladung von Lkws ist realisierbar.
Zudem sinkt das Unfallrisiko beträchtlich.
Zur Orientierung und Navigation nutzt
der Schubmaststapler seine natürliche
Umgebung, so daß keine Veränderungen
an der Infrastruktur wie Reflektormarken
oder Spurführungen zum Betrieb erforderlich
sind, außerdem erkennt er seine
Ladung auch auf großen Höhen und
ist folglich in der Lage, Regale direkt zu
bedienen.
Das integrierte Sicherheitskonzept
erlaubt es, Fahrbereiche gemeinsam
mit Personen, automatisierten und manuell
betriebenen Fahrzeugen zu ver-
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INTRALOGISTIK
wenden. Auch die manuelle Nutzung
des FM 14i ist dank „Dual-Use-Betrieb“
möglich.
In der RFID Transponder Technologie liegt die Zukunft der Waren- und Stapler-Navigation.
Voraussetzung für die Positionserkennung der Flurförderfahrzeuge sind Tags,
die regelmäßig in einem Rastermaß von etwa einem Meter im Boden verlegt sind,
damit das Fahrzeug immer wenigstens einen Kontakt hat. Die Tags lassen sich leicht
in kleinen Bohrlöchern unterbringen, die mit etwas Silikon verschlossen werden.
MMS-Integration
Still arbeitet bereits an Konzepten, die
Kooperation mehrerer automatisierter
Fahrzeuge möglich zu machen. Durch die
Integration in das Still-eigene Materialfluß-Management-System
(MMS) ließe
sich eine hochgradige Ausnutzung der
Fahrzeugreserven erreichen. So würden
Aufträge aus dem MMS direkt an die
automatisierten Fahrzeuge weitergegeben,
wobei das jeweils am meisten geeignete
Fahrzeug den Auftrag abarbeiten würde.
Auf der CeMAT 2005 hat Still die Resonanz
der Fachbesucher auf das Projekt
ausgelotet, das Interesse bei potentiellen
Nutzern ist ausgesprochen hoch. Durch
viele Gespräche wurden die Schwerpunkte
für die Weiterentwicklung abgeleitet.
So geht es jetzt nach Behandlung der
grundsätzlichen Fragen an die Feinarbeit
wie eine optimale Palettenerkennung,
das Umfahren von Hindernissen oder
die Kooperation der Fahrzeuge. Bereits
2007 könnten erste Pilotprojekte bei
Kunden realisiert werden.
RFID in der Logistik
Über die vielseitigen Möglichkeiten der
RFID-Technik in Lager und Logistik ist
bereits vielfach diskutiert worden. RFID
steht für Radio Frequency Identification
und ist eine Methode, um Daten berührungslos
und ohne Sichtkontakt zu lesen
und zu speichern. Experten sind davon
überzeugt, daß RFID in Zukunft das
„intelligente Etikett“ ermöglichen und dies
erhebliche Auswirkungen auf die logistischen
Prozesse haben wird. Still verfolgt
im Rahmen eines öffentlich geförderten
Forschungsprojekts, an dem auch andere
Durchgängige Warenidentifikation per RFID im automatisierten Lager.
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Firmen der Branche beteiligt sind, die Zielsetzung,
RFID für den Logistikbereich,
z. B. an Paletten, alltagstauglich zu
machen.
Still will diese Technik darüberhinaus
jedoch in deutlich erweiterter Weise
nutzen. Entsprechende Lösungen sind
bereits verfügbar und können sofort umgesetzt
werden. Die Hamburger setzen
RFID dazu ein, Fahrzeuge zu lokalisieren
und aus diesen Ergebnissen Betriebsabläufe
zu optimieren. Genau genommen
wird so die Ware indirekt über den Einlagerungsort
identifiziert, wenn sie einmal
beim Eingang erfaßt wurde. RFID ergänzt
vorhandene Instrumente wie das Lagerverwaltungs-
und Staplerleitsystem (LVS
und SLS) und schafft so echten Mehrwert
für die Kunden. Künftig werden alle Möglichkeiten
dieser Positionserkennung durch
die Verknüpfung mit der Fahrzeugsteuerung
über den staplereigenen CAN-Bus
von Still ausgeschöpft.
Zwingende Voraussetzung sind Tags, die
regelmäßig in einem Rastermaß von etwa
einem Meter im Boden verlegt sind, damit
das Fahrzeug immer wenigstens einen
Kontakt hat. Das bedeutet nur einen
geringen Aufwand, denn die Tags in den
Abmessungen von etwa 30 mal fünf Millimetern
lassen sich leicht in kleinen Bohrlöchern
unterbringen, die mit etwas Silikon
verschlossen werden. Die Leserate von
über 99,5 Prozent beweist, wie zuverlässig
die kleinen Sender inzwischen
funktionieren.
Informationen über Höhe, Last, Geschwindigkeit,
Hydraulikbedienung sowie
der Fahrzeugposition werden über ein
spezifiziertes CAN-Bus-Protokoll verknüpft.
Wie wirkt sich das auf die konkrete Situation
im Lager aus? An Kreuzungen, also
potentiellen Gefahrenpunkten, wird das
Fahrzeugtempo reduziert, beim Verlassen
des Kreuzungsbereichs die Geschwindigkeit
wieder erhöht. Auch an Engstellen
erfolgt eine automatische Reduktion der
Geschwindigkeit. Die Fahrtrichtungskontrolle
sorgt für die Sperrung von sensiblen
Bereichen. Auch Einbahnstraßen können
so überwacht werden. Insgesamt ergibt
sich ein erheblicher Gewinn in Sachen
Sicherheit.
Für bisher schon erprobte Systeme und
ihre Anwender entsteht darüberhinaus ein
deutlicher Zusatznutzen. LVS und SLS
verfügen dank RFID-Technik über exakte
Informationen u. a. hinsichtlich von Stellplätzen
im Blocklager, der Positionen vor
Regalen, der Lokalisierung auf dem
Werksgelände, der Kontrolle der Verladepositionen
bei Zug- und Lkw-Verladung
bis hin zum Messen der Einfahrtiefe in
den Ladungsträger oder Erfassung von
Verladerampen – je nach Einsatz der
benötigten Sender- und Empfänger.
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