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Laserbasiertes Tracking und automatisches Identifizieren - Transportieren mit Laser und Koordinaten

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Mit Fast Move, dem vollautonomen ultraflachen Transportroboter für die Industrie 4.0, will E&K neue Dimensionen in der Transportrobotik erschließen. Das zur Logimat vorgestellte Fahrzeug ist maximal beweglich, individuell skalierbar und transportiert unterschiedlichste Lasten.

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Laserbasiertes Tracking und automatisches IdentifizierenTransportieren mit Laser und Koordinaten

Das 3D-Staplerleitsystem Identplus sorgt für effiziente Transporte im Lager. Auf Basis einer Echtzeitlokalisierung der Stapler wird jede Ladeeinheit mit einer Koordinate im Lager verknüpft, über die sie auch identifiziert wird. Die Koordinaten ersetzen Barcodelabel oder RFID-Transponder, das Scannen von Barcodes entfällt, Rückmeldungen an ein übergeordnetes IT-System erfolgen automatisch. 

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Staplerleitsysteme mit Echtzeitlokalisierung optimieren den Ressourceneinsatz, die automatische Transportüberwachung reduziert Falschlieferungen. (Bilder: Identpro)

Stapler sorgen für Nachschub in der Produktion, lagern Waren ein und aus und bewegen Leergut. Die Organisation der Transporte ist unterschiedlich. Ohne Unterstützung durch ein Lagerverwaltungssystem (LVS) oder ähnliche Software erhalten Staplerfahrer Transportaufträge meist auf Papier oder per Zuruf. Das erfordert von den Staplerfahrern ein gutes Gedächtnis: Wissen sie nicht, wo welche Waren lagern, müssen sie suchen. Die Produktivität kann auch darunter leiden, dass Stapler bestimmten Aufgaben oder Bereichen fest zugeordnet sind. Das kann eine gleichmäßige Auslastung der Staplerflotte verhindern.

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Ist ein LVS im Einsatz, generiert es normalerweise die Transportaufträge. Staplerfahrer sehen die Aufträge auf ihrem am Stapler montierten Terminal und arbeiten sie ab. Hierbei müssen sie nicht mehr wissen, wo etwas lagert, sondern nur noch die Topografie des Lagers kennen, da eine Navigationsunterstützung fehlt. Zusätzlich erfordert das LVS Rückmeldungen über die Ausführung jedes Transports um die entsprechende Buchung durchführen zu können. Dazu scannt der Staplerfahrer Barcodes an Ladeeinheiten und Lagerplätzen oder er tippt einen Bestätigungsbutton am Staplerterminal. Fehlerhafte oder vergessene Barcodescans führen zu falschen Daten im LVS und zu einer Abweichung des digitalen Lagerabbilds von der realen Situation im Lager.

Wünschenswert ist daher eine automatisierte Datenerfassung sowie Kommunikation von Staplern und LVS ohne die Mitwirkung der Staplerfahrer. Hier trumpfen Staplerleitsysteme mit einer Echtzeitlokalisierung der Stapler. Auf Basis einer präzisen Staplerortung wird mit Unterstützung von Sensoren und speziellen Algorithmen jede Ladeeinheit im Lager mit einer eindeutigen x-y-z-Koordinate verknüpft. Mithilfe dieser Koordinaten ist jede Palette, Gitterbox oder Papierrolle eindeutig zu identifizieren und zu finden. Bei jedem Transportauftrag werden die Staplerfahrer an ihrem Terminal zu der angeforderten Ware geleitet (Quelle), nehmen die Ladung direkt auf, ohne einen Barcode zu scannen, und werden anschließend zum Zielort geführt (Senke).

Beim Absetzen von Ladeeinheiten werden deren Nummern zusammen mit den jeweiligen x-y-z-Koordinaten in einer zentralen Datenbank gespeichert. Beim Aufnehmen einer Ladeeinheit erfolgt eine automatische Datenbankabfrage nach der für die aktuelle Aufnahmeposition gespeicherten Nummer der Ladeeinheit – so wird jede Ladeeinheit automatisch identifiziert. Das automatische Identifizieren erfolgt bei jeder Bewegung von Ladeeinheiten, so werden auch auf einem Gang oder beliebig anderswo abgestellte Waren immer wiedergefunden.

Ein Staplerterminal ist Schnittstelle zum Fahrer und Navigationshilfe.

Eine zentrale Aufgabe jedes Staplerleitsystems ist die Verteilung der durch ein LVS oder ähnliches System generierten Transportaufträge für den effizienten Staplereinsatz. Ziel dabei ist es, alle Aufträge termingerecht mit möglichst wenigen Leerfahrten abzuschließen. Bei manueller Datenerfassung durch Scannen von Barcodes erfährt das LVS den „aktuellen“ Standort des Staplers nur zum Zeitpunkt eines Scanvorgangs. Im Moment der Verteilung von Transportaufträgen stehen nur Vergangenheitsdaten zur Verfügung – die Stapler haben sich zwischenzeitlich weiter bewegt. Hat das Staplerleitsystem aufgrund einer permanenten Ortung jedoch aktuelle Positionsdaten für jeden Stapler, kann eine Optimierungs-Engine eine effizientere Wegeplanung erreichen.

Neben der Reduzierung von Leerfahrten muss ein Staplerleitsystem jedoch meist weitere Prioritäten berücksichtigen: Zuerst den pünktlichen Abschluss aller Transporte, dann die technische Eignung eines Staplers für die Durchführung eines Transports. Auch organisatorische Einschränkungen, wie die Zuordnung von Aufträgen zu bestimmten Staplern oder Staplergruppen, können eine Optimierung beeinflussen. Die Berechnung wird mit jedem neuen Transportauftrag, bei sich ändernder Dringlichkeit eines Auftrags oder bei Ausfall eines Staplers neu gestartet. Allerdings steht keine unendlich lange Rechenzeit zur Verfügung. Mithilfe eines „lokalen Suchverfahrens“ wird eine physisch machbare Lösung gefunden, so dass den Staplern schnell (in weniger als zehn Sekunden) Aufträge zugeordnet werden können. Während die Stapler die Aufträge abarbeiten, wird im Hintergrund die gefundene Lösung permanent weiter optimiert. Neue Aufträge und freie Stapler werden dabei laufend in die Lösung eingefügt. Unter Berücksichtigung der Kapazität eines Staplers können mehrere Aufträge zu einer Tour zusammengefasst werden.

Der Produktivitätsgewinn durch eine optimierte Staplersteuerung, wird durch den Entfall der Scan- und Suchvorgänge weiter signifikant erhöht. Die automatisierte Datenerfassung sowie Kommunikation mit dem LVS sind außerdem Voraussetzungen für die Vernetzbarkeit der Lager- und Produktionslogistik im Hinblick auf eine Smart Factory. Nur ein korrekter Datenbestand ermöglicht fehlerfreie autonome Entscheidungen zwischen Systemen, ohne Eingriff des Personals. Die präzise Staplerortung ist dafür die Basis. Zum neuen Standard entwickelt sich hier die Lasertechnik. So nutzt das 3D-Staplerleitsystem Identplus 2D-Laser mit dem jeder Stapler seine aktuelle Position im Lager (Halle und Außenbereich) bestimmt.

Der Laser ist auf dem Staplerdach montiert. Die von der natürlichen Umgebung reflektierten Laserstrahlen geben die Umgebungskontur wider. Die aktuelle Hubmasthöhe wird mit einem zusätzlichen Sensor erfasst und bildet die z-Koordinate. Damit wird die Staplerposition inklusive Ausrichtung (Winkel) anhand einer digitalen Lagerkarte berechnet. Die Genauigkeit soll bei plus/minus zehn Zentimetern liegen. Bemannte Stapler werden auch in einer mehr und mehr digitalisierten Arbeitswelt noch lange gebraucht. Mit LVS und Staplerleitsystem werden sie fit für Industrie 4.0. as

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