Astradis – Automatisches Spezifikationstool für die prozessspezifische Auswahl von FTS zur industriellen Einführung in KMU

Kleine und mittelständische Unternehmen stehen bei der Einführung problemspezifischer Lösungen, wie zum Beispiel bei der Optimierung intralogistischer Prozesse durch die Einführung von Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) häufig vor den Herausforderungen alle Information zu überblicken, Rahmenbedingungen richtig einzuordnen und damit letztlich wirtschaftliche Entscheidungen zu treffen. Genau hier setzt das von der Bremer Aufbaubank über den Europäischen Fond für regionale Entwicklung geförderte Forschungsprojekt ASTRADIS an.

In diesem Projekt des BIBA und von Plan B ging es um die Entwicklung und Erforschung eines Unterstützungstools, welches insbesondere für KMU die Einführung und Planung von FTS (Fahrerlosen Transportsystemen) erleichtert, in dem es den Anwender bei der Auswahl unterstützt und herstellerunabhängig angebotenen FTF und FTS berücksichtigt.

Hier finden Sie Einblicke in die Forschungsergebnisse und den Prototypen des Auswahltools für Fahrerlose Transportfahrzeuge.

Flussdiagramm als Konzept für den Prozess der assistierten FTS-Planung
Bild 1: Konzept für den Prozess der assistierten FTS-Planung. Grafik: BIBA

Motivation

Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) und auch autonomen mobilen Systemen werden für die Gestaltung von Produktions- und Logistiksystemen eine hohe Relevanz zugesprochen. Trotzdem bleibt ihre Nutzung von Fahrerlosen Transportsystemen hinter ähnlich oder sogar weniger relevant eingestuften Materialflusstechnologien und Transportlösungen zurück. Die Ursachen dafür finden sich häufig in einem hohen Zeit- und Kostenaufwand für die Planung und dem dafür nötigen Fachwissen. Dabei liegen die Vorteile klar auf der Hand: Flexibilitätserhöhung, optimaler Nutzungsgrad der technischen Ausstattung, Reduktion von Leertransporten und Transportschäden sowie die Entlastung von Mitarbeitenden, um nur einige zu nennen.

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt des BIBA und von Plan B Automatisierung, gefördert durch die EU im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung EFRE, konnte der Planungs-, Auswahl und Verifikationsprozess für FTF (Fahrerlose Transportfahrzeuge) und FTS (Fahrerlose Transportsysteme) in einem softwarebasierten Unterstützungstool zusammengeführt und vereinfacht werden. Es kann damit einen Beitrag leisten, die Einführung von Fahrerlosen Transportsystemen in Unternehmen schneller und kostengünstiger durchzuführen.

Komponentendiagramm für das avisierte Planungstool
Bild 2: Komponentendiagramm für das avisierte Planungstool. Grafik: BIBA

Aufgaben im Überblick

  • FTF-Marktrecherche und –Systematik inkl. Entwicklung eines FTF-Katalogs
  • Konzeptionierung des Unterstützungstools zur FTF Auswahl und FTS Planung
  • Abbildung eines FTF Auswahl Prozesses als Weiterentwicklung zu den bestehenden analogen Fragebögen
  • Aufnahmeprozess für den kundenspezifischen Anwendungsfall unter Berücksichtigung der Transportaufgabe in der realen Umgebung
  • Direkte Schnittstelle zur Materialflusssimulation zur Ermittlung der benötigten Transportkapazitäten und Verifikation der FTS Planung
  • Entwicklung und Implementierung des Tools, der Schnittstellen und der Nutzeroberfläche
  • Integration zu einem Gesamtsystem und Evaluation

Ergebnisse und Nutzen für den Anwender

Detaillierte Planung in 5 Schritten
Grundanforderungen – Layout - Prozessdefinition - FTF Auswahl - Simulation

Die anwenderfreundliche Softwarelösung Astradis bietet die Möglichkeit ohne detailliertes Fachwissen oder Planungsexpertise im Bereich Fahrerloser Transportsysteme in das Thema einzusteigen.

Der Nutzer wird mit der geführten Aufnahme durch den gesamten Planungsprozess zur FTF-Auswahl begleitet. Dabei stehen verschiedene Funktionalitäten, welche auch einzeln genutzt werden können, zur Verfügung.

In einem ersten Schritt lässt sich der herstellerunabhängige FTF-Katalog durchsuchen. Die Lösungsmenge kann dabei durch manuelle Filter reduziert werden und nach Auswahl einer Lösung die Kontaktaufnahme mit dem entsprechenden Hersteller erfolgen. Bereits jetzt entsteht ein guter Überblick über die FTF-Typen, welche zur Aufgabe passen. Der Katalog fungiert damit auch als kontextbasierter Ideengeber. Aktuell umfasst der Katalog ca. 320 Fahrerlose Transportfahrzeuge und Transportsysteme (Stand 2022) diverser Hersteller.

Screenshot FTF-Katalogsoftware mit einer FTS-Auswahl und Filterfunktionen
Bild 3: Screenshot des FTF-Katalogs

Alternativ besteht die Möglichkeit die Lösungsmenge der Fahrerlosen Transfahrzeuge durch die assistierte Anforderungsaufnahme programmgesteuert zu reduzieren. Diese baut auf einem Fragebogen auf, ist in der Anwendung jedoch wesentlich komfortabler und strukturierter als analoge Vorlagen. Zudem können die digitalisierten Daten über die Schnittstellen der Software direkt weiterverwendet werden. Auf dieser Basis ist ein fachlicher Austausch mit den Anbietern der FTF-Lösungen oder einem Systemintegrator für die weitere FTS-Planung möglich.

Screenshot FTF-Katalogsoftware mit geführter Anforderungsaufnahme und Abgleich der abstrahierten Prozessdaten mit dem FTS-Katalog
Bild 4: Geführte Anforderungsaufnahme (oben) und kontinuierlicher Abgleich der abstrahierten Prozessdaten mit dem FTS-Katalog (unten)

Die Planung eines Fahrerlosen Transportsystems kann auch durch den Anwender selbst weiter detailliert werden. Mit Hilfe des Layouteditors können auf Basis eines Gebäudegrundrisses die räumlichen Gegebenheiten intuitiv erfasst und relevante Orte wie Umschlag- und Ladepunkte, die Transportwege, aber auch Tore und Hindernisse per Drag&Drop im 2D-Layout eingezeichnet werden. Optional kann das Layout in einer Vor-Ort-Begehung mit einerAugmented Reality (AR)-App erstellt werden. Die Beschreibung der Transportaufgabe gelingt mühelos und ohne großes Vorwissen über vorgefertigte Bausteine mit definierten Eingabefeldern.

Browserbasierter Layout-Editor zur Definition des Einsatz-Szenarios über vordefinierte Bausteine, die über Drag&Drop platziert und miteinander verbunden werden können.
Bild 5: Browserbasierter Layout-Editor zur Definition des Einsatz-Szenarios über vordefinierte Bausteine, die über Drag&Drop platziert und miteinander verbunden werden können.

Durch die integrierte Schnittstelle zur Materialflusssimulation kann auf diese Datenlage aufbauend die FTS Planung durch die Simulation verifiziert und die Anzahl notwendiger Fahrerloser Transportfahrzeuge und damit das Mengengerüst für die Anfrage ermittelt werden.

Im Ergebnis steht dem Nutzer eine Informationspaket zur Verfügung welches die gesammelten Anforderungen, die Transportprofile und die Wegematrix enthält. Der besondere Mehrwert besteht damit in der systematischen Verknüpfung von strukturierten Abfragen, der spezifischer Transportaufgabe und dem Hallenlayout mit bestehenden Planungsansätzen und FTF-Fachwissen.

Das Ergebnis

Simulationsmodell eines automatisch generierten Layouts.
Bild 6: Simulationsmodell eines automatisch generierten Layouts.
  • Praktisches Tool zur ganzheitlichen, digitalen und automatisierten Planung Fahrerloser Transportsysteme
  • Unabhängiger FTF-Katalog mit 320 Fahrerlosen Fahrzeugen (Stand 2022)
  • Kundenspezifische Fahrzeugauswahl durch einen assistierten, digitalen Fragebogen
  • Intuitiver Layouteditor mit Drag&Drop Elementen für Umschlagspunkte, Fahrwege und bestehende Restriktionen
  • Systematische und geführte Erstellung von Transportprofilen
  • Simulationsgestützte Ermittlung der benötigten Fahrzeuganzahl
  • Software Basis für eine Vielzahl weitere Anwendungen und Erweiterungen

Zum ausführlichen Detail-Bericht "Astradis" vom Oktober 2022 (PDF-Datei)

Zur Webseite des BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik

Bildnachweis Header ThisIsEngineering / Pexels.com

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