Frau steht neben einen vollbeladenem Gabelstapler

Es gibt Millionen Wege, um den internen Transport zu organisieren - doch welcher ist der richtige? (Bild: Getty Images / INFORM)

Optimale Produktionsprozesse setzen einen optimalen Materialfluss voraus. Durch die im Zuge der Industrie 4.0 zunehmende Verzahnung sämtlicher Fertigungsprozesse kommt der innerbetrieblichen Logistik eine entscheidende Rolle zu. Das richtige Material zur richtigen Zeit in der richtigen Menge an die richtige Stelle zu liefern, ist dabei eine der Herausforderungen. Softwaresysteme auf Basis von Künstlicher Intelligenz helfen immer mehr Unternehmen dabei, durch optimierte Transportreihenfolgen oder eine intelligente Steuerung aller Fahrzeuge im innerbetrieblichen Transport den Materialfluss störungsfrei zu halten und Abläufe im Tagesgeschäft schnell und flexibel anzupassen. Nur so gelingt die effiziente Produktionslogistik bei zunehmender Komplexität im Industriebetrieb

„Immer mehr Unternehmen erkennen den hohen Stellenwert, den die innerbetriebliche Logistik für die gesamte Produktion hat“, erklärt Matthias Wurst, Experte für Industrielogistik beim Aachener Softwarehaus INFORM. Der Optimierungsspezialist bietet seit 1985 IT-Systeme zur optimierten Organisation des internen Materialflusses an. „Darüber hinaus ist diesen Betrieben klar, dass sie spezialisierte Software benötigen, um ihre Transporte zu steuern, zu optimieren und nachzuverfolgen.“ Diesen Trend bestätigt auch eine Umfrage von INFORM unter 121 Fach- und Führungskräfte aus deutschen Industrieunternehmen. Demnach wollen 80 Prozent der befragten Betriebe die Produktivität ihrer Intralogistik steigern.

Lesen Sie hier die Ergebnisse des INFORM-Trendreports „Die aktuellen Herausforderungen in der Werkslogistik“.

Inform Trendreport Werkslogistik
(Bild: INFORM)

Es gibt Millionen Wege, den internen Transport zu organisieren

In mehr als zwei Dritteln der von INFORM befragten Unternehmen fallen pro Tag über 100 Transportaufträge an. Entsprechend komplex sind die Transportnetze. Das bestätigt der Blick in die Praxis: „Bei DB Fahrzeuginstandhaltung GmbH gibt es für nur zehn Transportaufträge über 3,6 Millionen verschiedene Reihenfolgen, diese auszuführen. In der Praxis sind es jedoch mehrere hundert jeden Tag“, erklärt Matthias Wurst. Das Unternehmen nutzt die cloud-basierte Version des Transportleitsystems SYNCROTESS von INFORM. An vier Standorten werden bereits rund 5.000 Transporte im Monat über das System abgewickelt und in optimierte Reihenfolgen gebracht. In fünf weiteren hat die Implementierung der Software begonnen. „Bei dieser Menge und Dynamik ist es ohne eine zentrale Steuerung unmöglich, den vollständigen Überblick über die gesamte Transportkette zu behalten.“

Mehr zum Projekt lesen Sie hier: DB Fahrzeuginstandhaltung GmbH Erfahrungsbericht.

Die meisten Industriebetriebe setzen für die Auftragsabwicklung nach wie vor auf Stapler als wichtigstes Transportmittel, sagt der Trendreport von INFORM. In 25 Prozent der Fälle kommen Fahrerlose Transportsysteme (FTS) zum Einsatz. Im Vergleich zu einer Untersuchung der Werkslogistik im Jahr 2013 sind dies mehr als doppelt so viele. Damals hatten nur 11,6 Prozent der Studienteilnehmer FTS im Einsatz. Insgesamt ist daher eine positive Entwicklung der innerbetrieblichen Logistik in deutschen Industrieunternehmen zu verzeichnen. Galt dieser Bereich lange als eher untertechnisiert und wenig optimiert, scheint die Digitalisierung und Automatisierung von Prozessen heute Priorität bei den Fachkräften zu genießen.

Transportleitsystem: Jeder Transportauftrag ist wege- und zeitoptimiert

Mit der zunehmenden Automatisierung steigt auch der Bedarf für den Einsatz eines Transportleitsystems. „Das erhöht die Transparenz über die Stapler, Materialien oder andere Ressourcen“, sagt Matthias Wurst von INFORM. „Übersicht ist aber nicht der Kern eines guten Systems. Vor allem braucht es Optimierungsalgorithmen auf Basis von Künstlicher Intelligenz, die in der Lage sind, aus der spezifischen Situation ad-hoc abzuleiten, welche Flurfördermittel welchen Auftrag als nächstes durchführen sollten, damit das gesamte Auftragsnetz insgesamt optimal bedient wird.“  In der Transportoptimierung geht darum, im Sinne eines Gesamtoptimums zu agieren. Dies kann zum Beispiel bedeuten, dass ein Gabelstapler nicht den Auftrag erledigt, der gerade die kürzeste Entfernung zu ihm hat, sondern denjenigen, an den sich der bessere Folgeauftrag anschließen lässt. Das System erteilt also immer den Transportauftrag, der den darauffolgenden begünstigt, sodass keine langen Leerfahrten entstehen.

Ein weiterer Anwendungsfall für diese Optimierungslogik besteht darin, dass die Erstellung der Transportaufträge im ERP-System oft abhängig von Arbeitsschichten und Bestellroutinen der Disponenten ist. Ein Transportleitsystem, das selbstlernende Algorithmen (Machine Learning) nutzt, kann sogar Transportaufträge berücksichtigen, noch bevor sie getätigt werden. Weiß das System etwa, dass der Transport von bestimmtem Vorratsmaterial immer um 16 Uhr erfolgt, und könnte dieser Auftrag bereits am Vormittag erledigt und dadurch eine Leerfahrt vermieden werden, fällt der Algorithmus diese Entscheidung eigenständig. Was in der Theorie einleuchtend klingt, wird in der Praxis häufig dadurch erschwert, dass unterschiedliche Fahrzeugtypen zum Einsatz kommen, etwa FTS verschiedener Hersteller in Kombination mit manuell gesteuerten Flurfördermitteln. Alle Transportaufträge über alle Fahrzeuge hinweg in eine optimierte Reihenfolge zu bringen, gelingt nur durch einen weiteren, wichtigen Baustein: Vernetzung.

Fahrerlose Transportsysteme werden wichtiger

Das autonome Fahren ist eng verbunden mit der digitalen Transformation in der Intralogistik. Dadurch entstehen hybride Flotten in Unternehmen. Wenn autonome und manuell betriebene Transportmittel jedoch unabhängig voneinander gesteuert werden, kommt es zu Problemen in der Halle. Da die Kombination aus Mensch und Maschine für die Intralogistik aber zukunftsweisend ist, müssen Transportleitsysteme eine solche hybride Flotte vernetzt steuern können

Wieso existieren die Systemgrenzen?

FTS werden in der Regel als Komplettpaket beim FTS-Lieferanten gekauft. Eine Teilsteuerung und Sensorik existiert dann bereits, doch eine Kommunikation findet allenfalls zwischen den FTS der gleichen Marke statt. „Möchte man in einer Halle unterschiedliche FTS betreiben und gibt es gleichzeitig noch Fahrerinnen und Fahrer, braucht es Schnittstellen und ein so genanntes Leitsystem, das die Fahrten aus einer Meta-Perspektive koordiniert“, erklärt Matthias Wurst von INFORM. Die vom VDA und VDMA genormte Kommunikationsschnittstelle VDA 5050 stellt diese Verbindung her.

Sie schafft die Basis für eine Vernetzung jeglicher FTS und bringt heterogene Systeme in eine Umgebung. Die Fahrzeuge erhalten durch diese Vernetzung dann die Transportaufträge vom Leitsystem und melden ihren Status in Echtzeit zurück. Außerdem werden die FTS immer mit aktuellen Kartendaten gefüttert. So können zum Beispiel ein frei fahrendes FTS und ein konventioneller Gabelstapler in einer Halle nebeneinander agieren, ohne, dass Unfälle, Verzögerungen oder Staus entstehen.

INFORM Experte Wurst
(Bild: INFORM)

Das oberste Ziel der Produktionslogistik sollte jedoch nicht nur darin bestehen, unfallfrei zu sein. In einer intelligenten Steuerung werden Transportaufträge situativ auf die vorhandenen Transportmittel verteilt, um insbesondere Leerfahrten zu vermeiden und mit bestehenden Ressourcen mehr Aufträge abwickeln zu können. „Im Transportleitsystem SYNCROTESS gibt es keine klare Zuordnung. Ob ein Stapler, ein FTS oder ein Hubwagen den Auftrag erfüllt, entscheidet die Software eigenständig und intelligent auf Basis verschiedener Parameter und Rahmenbedingungen“, erklärt Matthias Wurst. Dazu verwendet die Software die Kommunikationsschnittstelle VDA 5050, um über alle Flurfördermittel verfügen zu können, sowie mathematische Optimierungsalgorithmen aus Basis von Künstlicher Intelligenz.

Nachhaltige Intralogistik: 25 Prozent weniger Staplerfahrten

Diese Optimierung des innerbetrieblichen Transports führt unter anderem zu einer erheblichen Reduzierung von Leerfahrten auf dem gesamten Betriebsgelände und schont damit viele Ressourcen. Sie ist also eine bedeutende Stellschraube für mehr Nachhaltigkeit in der Logistik. An umweltschonenden Antrieben für Flurförderzeuge wird stetig geforscht und Stapler mit Elektroantrieb sind bereits heute Standard im Lager.

Doch selbst sie haben einen vergleichsweisen hohen CO2-Ausstoß von durchschnittlich ca. 8,5 kg/h, was vor allem dem energieintensiven Start-Stopp Betrieb und dem Hubvorgang (berechnet bei durchschnittlich 60 Ladevorgängen pro Stunde) geschuldet ist. „Wenn Transporte intelligenter gebündelt werden und Suchfahrten gezielt vermieden werden, können durchschnittlich 25 Prozent der Staplerfahrten reduziert werden“, weiß Matthias Wurst.

Wer die Industrie 4.0 nicht nur als eine Automatisierung von Prozessen versteht, sondern auch die Mehrwerte der Vernetzung verschiedener Systeme erkennt – wie etwa die zentrale Steuerung aller Transportmittel in der Produktionslogistik –, agiert nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch nachhaltig und stellt die Weichen für einen zukunftsfähigen Betrieb.

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