Fahrerlose Transportsysteme

Wie sieht die Zukunft der Transportrobotik aus?

Fahrerlose Transportsysteme. Der Markt für Transportroboter boomt. Dabei lassen sich zwei Trends erkennen: Die Zahl der Plattformhersteller wird weiter zunehmen, dabei setzen bereits viele von ihnen auf die Zusammenarbeit mit Integratoren. Zweitens entwickeln sich Transportroboter zu selbstlernenden Systemverbünden.

Die Transportroboter bewegen sich bei Dyconex selbständig über die Stockwerke und kommunizieren mit den automatischen Türen. © InSystems

Der Markt für Fahrerlose Transportsysteme (FTS) oder autonome Transportroboter boomt. Noch vor ein paar Jahren waren es vor allem börsennotierte Unternehmen, die in das Geschäft investierten. Heute sind es tausende von Unternehmen, die ihre Produktion durch intelligente Roboterlösungen effizienter gestalten wollen. Die Entwicklung erklärt sich dadurch, dass Transportrobotik ein integraler Bestandteil von Industrie 4.0 ist. Es geht darum, das richtige Material zur richtigen Maschine zur richtigen Zeit in richtiger Qualität abzuliefern. Dabei ist keine Branche ausgenommen. Überall, wo Transporte stattfinden, lässt sich über eine Automatisierung durch Transportroboter nachdenken.

Plattformhersteller versus Integratoren
In den letzten Jahren hat außerdem die Anzahl an Plattformherstellern für Transportroboter im Markt zugenommen. Dabei ist allerdings festzustellen, dass die Plattform an sich in Zukunft nicht entscheidend sein wird. Vielmehr wird es darum gehen, wie man im industriellen Kontext heterogene Roboterflotten von verschiedenen Anbietern zusammenbringt, die miteinander kollaborieren können. Die Kunden von InSystems Automation kaufen daher nicht in erster Linie einen Transportroboter, sondern ein ganzheitliches Materialflusskonzept für ihre Produktion. Denn erfahrungsgemäß gleicht keine Fabrik der anderen. Immer sind die örtlichen Gegebenheiten und Anforderungen mit Blick auf Lasten, Übergabestationen, Fördertechnik unterschiedlich. Inzwischen arbeiten Plattformhersteller wie Omron, Stöcklin oder Asti mit Integratoren wie InSystems Automation zusammen, um ihre Fahrzeuge in die spezifische Fertigungsumgebung und vorhandene Softwarestruktur einzubinden.

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Ganzheitliches Materialflusskonzept
Ein Beispiel für eine komplexe Applikation liefert das Schweizer Technologieunternehmen Dyconex. Mit über 50 Jahren Erfahrung ist Dyconex ein weltweit führender Anbieter von hochkomplexen flexiblen, starrflexiblen und starren HDI/Microvia Leiterplatten- und Chip-Substrate-Lösungen für alle Anwendungen, in denen Miniaturisierung, Steigerung der Funktionalität, Qualität und Zuverlässigkeit eine Rolle spielen. Die Leiterplatten werden unter Reinraumbedingungen gefertigt und die Produktionsprozesse sind über drei Etagen verteilt.

Ob Kisten, Paletten oder Fässer, künftige Transportroboter entscheiden untereinander, welches Fahrzeug einen Auftrag übernehmen soll. © InSystems

Der Transport von zum Teil hoch sensiblen Leiterplatten wurde bisher manuell durch die Mitarbeiter erledigt, die dafür ihren Arbeitsplatz zeitaufwändig verlassen mussten. So mussten die Mitarbeiter häufig auf den Aufzug warten und aufgrund hoher Sauberkeitsstandards zwischen den verschiedenen Reinraumzonen ihre Arbeitskleidung wechseln. InSystems Automation hat für Dyconex eine Materialflusslösung entwickelt, die sich vollständig in die anspruchsvolle Umgebung des Unternehmens einfügt. Die autonom navigierenden Transportroboter bewegen sich über die Stockwerke, rufen selbständig das Aufzugssystem und kommunizieren mit den automatischen Türen. Mit den Fahrzeugen ist es einfacher, den hohen internen Sauberkeitsstandards Rechnung zu tragen, als es für Personen mit textiler Kleidung möglich ist.

Schwarmintelligente Transportroboter und die Bedeutung von KI
Neben dem Trend zu ganzheitlichen Materialflusskonzepten lässt sich für die Zukunft der Transportrobotik eine weitere Beobachtung festhalten: Transportroboter entwickeln sich zu selbstlernenden, selbstoptimierenden Systemverbünden, die mittels kooperativer Intelligenz komplexe Aufgaben wie die Bereitstellung von Material an Maschinen und Arbeitsplätzen autonom ohne separates Flottenmanagement erledigen. Die Grundlagen dazu erforscht InSystems Automation im Verbundprojekt „CrESt“. Das Ziel ist die Entwicklung schwarmintelligenter Transportroboter mit Teamgeist, die sich wie eine Fußballmannschaft verhalten, sich untereinander mit Blick auf zu treffende Entscheidungen abstimmen und koordinieren, ohne ein separates Flottenmanagement. Die Roboter kollaborieren miteinander und verfügen über kooperative Intelligenz. Ähnlich wie beim Fußball agiert jeder Roboter als Teil einer Mannschaft und hält sich an die Strategien und Spielregeln, die mit ihm vereinbart worden sind.

Egal ob Kisten, Paletten oder Fässer, künftige Transportroboter entscheiden untereinander, welches Fahrzeug am geeignetsten einen Transportauftrag übernehmen soll. Maßgeblich hierfür werden verschiedene Leistungsindikatoren (KPIs) wie der Batterie- und Wartungszustand, Abnutzungsgrad, Fahrtroute und -zeit, aber auch die individuellen Fähigkeiten eines jeden Roboters monitoriert. Auf der anderen Seite optimiert sich die Flotte nach sogenannten Systemgruppenzielen oder globalen Zielen. Diese können etwa lauten, dass Transportaufträge so schnell wie möglich oder nötig oder aber mit so wenig Verschleiß wie möglich abgearbeitet werden sollen.

Die kooperative Intelligenz besteht nun darin, dass die Flotte Strategien entwickelt, wie sie die ihr gestellten Ziele idealerweise erreichen kann, ohne dabei die eigenen individuellen Ziele (zum Beispiel Füllstand der Batterie darf nicht unter einem bestimmten Wert fallen) zu missachten.

Parallel zu den genannten Entwicklungen wird am Einsatz von Methoden der künstlichen Intelligenz gearbeitet. Transportroboter werden in Zukunft nicht nur auf physische Hindernisse selbständig reagieren. Ebenso werden Schwankungen, Unregelmäßigkeiten und besondere Situationen im Produktionsprozess wahrgenommen. Besteht beim Schichtwechsel erhöhter Transportbedarf (Transportation Peak) reagiert die Transportroboterflotte darauf. So kann sie einerseits dafür sorgen, dass die Batterien der Fahrzeuge vor dem Auftreten solcher Ereignisse ausreichend geladen sind. Anderseits kann sie veranlassen, dass die Transportroboter an den Stellen des voraussichtlich erhöhten Bedarfs vorab bereitstehen.

S. Dannat/as

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