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Logistik: Ohne Fahrer und Lücken


Fahrerlose Transportfahrzeuge und -systeme in den unterschiedlichsten Funktionen und Ausprägungen sichern einen lückenlos rückverfolgbaren Materialfluss. Von dieser Rückverfolgbarkeit profitieren insbesondere Branchen wie die Pharmaindustrie, die aus Gründen der Sicherheit hierzu verpflichtet sind.



Um die Sicherheit von Patienten zu gewährleisten, sind die Anforderungen an die Qualität in der pharmazeutischen Industrie sehr hoch. Das betrifft nicht nur die Produktion, sondern auch den Transport und die Lagerung. Die Kontrolle des gesamten Materialflusses und eine lückenlose Rückverfolgung sind künftig unabdingbar. Innerbetrieblich sind in der Pharmaindustrie fahrerlose Transportsysteme (FTS) ein Lösungsansatz, um den Materialfluss zwischen verschiedenen Produktionsbereichen, sowie zwischen Lager und Fertigung rückverfolgbar und ohne menschliches Eingreifen zu bewerkstelligen. Die einzelnen fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) eines solchen Systems können Material aus Regalen herausheben oder hinein, es an Fördereinrichtungen reichen oder es auch über lange Strecken transportieren.

Vorteile der fahrerlosen Transportsysteme
Neben der verbesserten Rückverfolgbarkeit hat der Einsatz der fahrerlosen Transportsysteme noch weitere Vorteile. So erhöht er den Automatisierungsgrad des Unternehmens, welches damit einen Schritt hin zur Fabrik der Zukunft oder anders ausgedrückt, zu Industrie 4.0 geht. Materialfluss und Supply chain können nicht nur rückverfolgt, sondern auch optimiert werden. Unternehmen werden damit in die Lage versetzt, sehr flexibel und wirtschaftlich auf geänderte Produktionsbedingungen und -zahlen zu reagieren. Darüber hinaus können die Fahrzeuge an anspruchsvolle Produktionsumgebungen angepasst werden, wie sie in der Pharmaindustrie häufig vorkommen. So können sie beispielsweise für den Betrieb in Reinräumen in verschiedenen Reinheitsklassen konzipiert werden. Der Einsatz von Fahrerlosen Transportsystemen beeinflusst die menschliche Arbeit im Unternehmen. Wertvolle Ressourcen  werden eingespart und die fahrerlosen Transportsysteme sorgen dafür, dass sich Mitarbeiter auf ihre eigentliche Aufgabe konzentrieren können, ohne selber für die Materiallogistik sorgen zu müssen.
 

Drei moderne Beispiele
Der Agumos Q40 von Melkus Mechatronic ist ein Eurobox Transporter, der für den innerbetrieblichen Transport zwischen Lager und Fertigung konzipiert ist. Die Ladegutfläche wurde für 40 x 60 cm grosse Euroboxen ausgelegt. Der 40 x 40 x 40er Würfel ist kompakt und hat einen kleinen Wenderadius. Er wird durch eine optische Spur geführt, ist aber auch als Freemover mit Funkfernbedienung erhältlich. Die Akkulaufzeit beträgt dank eines Hochleistungsakkus sechzehn Stunden, innerhalb etwa einer Stunde lässt dieser sich wieder aufladen. Die integrierte Personensicherheit erlaubt den Betrieb mit Lasten bis zu 60 kg ohne Abtrennung zu Personen. (1)

Ein ähnliches System findet sich auch im Portfolio der SSI Schäfer: der Weasel. Er befördert Kartons, Behälter und andere Güter und navigiert entlang einer optischen Fahrspur. Der Weasel wird meist nicht allein, sondern in einer Flotte eingesetzt. Der Flottencontroller verwaltet die Aufträge aus dem internen Materialflusssystem und teilt sie den Fahrzeugen zu. Die Weasels können mit bestehender Fördertechnik kombiniert werden. (2)

Auch bei der Verteilung von Medikamenten, Mahlzeiten und Verbrauchsmaterialien an Patienten in Krankenhäusern sind bereits fahrerlose Transportsysteme im Einsatz, beispielsweise der TransCar von Swisslog. Die Lieferleistung und die Fahrzeugnutzung können durch Variation von Geschwindigkeit und Fahrwegen optimiert werden. Dies führt zu höherer Qualität und weniger Kosten: eine win-win Situation. (3)
 

Navigation
Die Knacknuss der fahrerlosen Transportfahrzeuge ist die Navigation. Hierbei geht es im Wesentlichen darum, mit der Kenntnis der eigenen Position und des Ziels Fahrrichtung und Geschwindigkeit zu bestimmen und einzustellen. «Ein FTF kann auf verschiedenste Weise navigieren. Die Spurführung kann, um nur einige zu nennen, über Linien mit Kameras, Magnete im Boden, Laser Reflektoren und Navigation anhand eingelernter Umgebungsmerkmale erfolgen », so Andreas Melkus, der 2014 das Unternehmen Melkus Mechatronic gründete. Das Hauptaugenmerk setzt das junge Unternehmen auf einen flexiblen Materialfluss und auf fahrerlose Transportfahrzeuge. Die Spurführung mit Hilfe einer Leitlinie wurde bereits 1953 beim weltweit ersten fahrerlosen Schlepper (gebaut vom US Unternehmen Barrett Vehicle Systems) eingesetzt und ist auch heute noch gebräuchlich. Die Methode hat jedoch einige Nachteile: Der Fahrkurs ist unflexibel, die Bodenbeschaffenheit ist relevant und der Aufwand, Leitlinien zu erstellen und zu unterhalten ist nicht unerheblich. Bei der sogenannten Rasternavigation über Magnete oder Transponder im Boden hangeln sich die Fahrzeuge von einem Punkt zum anderen. Das Verfahren ist weniger aufwändig als jenes mit der kontinuierlichen Leitlinie und eine Änderung der Fahrspur ist im laufenden Betrieb möglich. Doch auch hier ist die Flexibilität bezüglich des Fahrkurses eingeschränkt und die Bodenbeschaffenheit spielt weiterhin eine Rolle. Die modernste und flexibelste Navigation ist die Lasernavigation mittels Laserscanner. Hier kann bei Indoor-Anwendungen mit absoluten Referenzpunkte gearbeitet werden, eine Leitspur wird unnötig. Doch die Kosten für den Sensor und die IT-Infrastruktur sind relativ hoch. Zudem kann ein solches optisches Verfahren auch nicht überall eingesetzt werden. Der Laserscanner eröffnet aber noch weitere Möglichkeiten. Mit Hilfe von digitalen Karten der Einsatzumgebung und aufgenommenen Messwerten des Sensors wird die Position des Fahrzeugs sowie die Fahrroute und die Geschwindigkeit bestimmt.

Mit Sicherheit
Immer öfter teilen sich Mensch und Roboter oder fahrerloses Transportsystem einen Bewegungsraum – sei es im beruflichen Umfeld oder gar auf der Strasse. Im August 2016 startete die Post mit dem Test eines selbstfahrenden Lieferroboters und Media Markt Deutschland macht Schlagzeilen mit dem Test ihres ersten Liefertransporters. Wenn Mensch und Roboter so nah aufeinandertreffen, ist Sicherheit besonders wichtig. «Das Thema Personenschutz ist immer noch ein Diskussionsthema. Die derzeit einzig wirklich praktikable Lösung bieten Laser-Scanner», so Andreas Melkus. Um das Fahrzeug oder den Roboter vor Kollisionen zu schützen, überwacht ein Laserscanner als zugelassenes Sicherheitsbauteil ein Schutzfeld um das Fahrzeug. Erscheint ein Hindernis im Schutzfeld, stoppt das Fahrzeug. Dieses Schutzfeld wird dynamisch an Parameter wie Geschwindigkeit und Beladungszustand angepasst. Weitere Sicherheitskonzepte sind derzeit Gegenstand von Forschung und Entwicklung.

Heike Henzmann

Quellen
http://www.melkus-mechatronic.com, zuletzt abgerufen am 05.10.2016
http://www.ssi-schaefer.ch/foerder-und-kommissioniersysteme/fahrerlose-transportsysteme/weasel-R.html, zuletzt abgerufen am 05.10.2016
http://www.swisslog.com/de/Products/HCS/Automated-Material-Transport/TransCar-Automated-Guided-Vehicles, zuletzt abgerufen am 05.10.2016



Community Führer Kunststoff-, Chemie- und Pharmaindustrie (KCH) 2017

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