• 2 kg Nutzlast trägt eine Drohne im Audi-Werk Ingolstadt durch die Produktion. Eine schnellere Transportmöglichkeit gibt es nicht. Das Gesamtgewicht beträgt 5 kg. - Bild: Audi

    2 kg Nutzlast trägt eine Drohne im Audi-Werk Ingolstadt durch die Produktion. Eine schnellere Transportmöglichkeit gibt es nicht. Das Gesamtgewicht beträgt 5 kg. - Bild: Audi

  • Ein Hexakopter mit sechs Propellern kann bis zu zwei Kilogramm schwere Lasten, also zum Beispiel ein Lenkrad, durch die Halle fliegen. - Bild: Audi AG

    Ein Hexakopter mit sechs Propellern kann bis zu zwei Kilogramm schwere Lasten, also zum Beispiel ein Lenkrad, durch die Halle fliegen. - Bild: Audi AG

  • Simon Pierschinski, Assistent der Werklogistikleitung Audi-Standort Ingolstadt: "Die Potenziale einer Drohne im logistischen Transportprozess liegen in einer autonomen Anwendung." - Bild: Audi

    Simon Pierschinski, Assistent der Werklogistikleitung Audi-Standort Ingolstadt: "Die Potenziale einer Drohne im logistischen Transportprozess liegen in einer autonomen Anwendung." - Bild: Audi

  • Philipp Wrycza, Projektleiter AutoID-Technologien Fraunhofer IML Dortmund: "Stapler, FTS oder Fahrrad benötigen 15 Minuten, eine Drohne hingegen nur fünf Minuten." - Bild: IML

    Philipp Wrycza, Projektleiter AutoID-Technologien Fraunhofer IML Dortmund: "Stapler, FTS oder Fahrrad benötigen 15 Minuten, eine Drohne hingegen nur fünf Minuten." - Bild: IML

  • Die eingesetzten Drohnen – mit vier aus Sicherheitsgründen eingehausten Rotoren – führten die zuvor programmierten Flugmanöver ohne Probleme durch. - Bild: Audi AG

    Die eingesetzten Drohnen – mit vier aus Sicherheitsgründen eingehausten Rotoren – führten die zuvor programmierten Flugmanöver ohne Probleme durch. - Bild: Audi AG

Am Boden einer Fabrikhalle gibt es viel Lieferverkehr. Größtenteils ungenutzt hingegen ist der Luftraum. Dort wäre eine Lieferung ans Band wesentlich schneller. Eben diese Möglichkeit des automatisierten Teiletransports in den Werkhallen testet derzeit Audi. Denn das etablierte System des Warentransports über flurgebundene Förderfahrzeuge hat Grenzen: Im Fall einer Nachbestellung, dem sogenannten Eilabruf, kann es zu längeren Wiederbeschaffungszeiten kommen. Der direkte Weg durch die Luft wäre eine schnelle Alternative.

Das sieht auch Philipp Wrycza vom Fraunhofer IML ähnlich: „Mit einem OEM sind wir im Gespräch über die spontane Bauteilbeschaffung in dem Fall, wenn am Band schneller Ersatz benötigt wird. Stapler, FTS oder Fahrrad benötigen für diesen Notfall 15 Minuten, eine Drohne hingegen nur fünf Minuten. Diese Zeiteinsparung macht den Drohneneinsatz für den OEM höchst interessant.“

Auswertung erster Testreihen

Simon Pierschinski, Projektleiter ‚Einführung Drohnen‘ bei der Audi AG, kann über erste Vorversuchsreihen im letzten Jahr innerhalb der Fabrik über den Einsatz von Drohnen berichten. „Aktuell befinden wir uns in der Auswertung dieser Testreihen und werden in Abhängigkeit vom Ergebnis die weitere Vorgehensweise im Projekt festlegen.“ Partner sei Ascending Technologies aus Krailling, ein Unternehmen der Intel Deutschland GmbH.

Als spannend stellt sich die gesetzliche Regelung innerhalb von Gebäuden dar, wie Pierschinski zu verstehen gibt. „Nach unserem Kenntnisstand existieren keine gesetzlichen Vorgaben oder Normen für den gewerblichen Betrieb von Drohnen beziehungsweise UAV innerhalb von Gebäuden.“ Dazu ergänzt Wrycza: „Wir sind dazu im Kontakt mit den Berufsgenossenschaften. ‚Drohnenrecht‘ bezieht sich auf Outdoorszenarien. Indoor ist es eine Frage der Berufsgenossenschaften und dort sind wir noch am Anfang. Idealerweise trennt man Mensch und Drohne räumlich.“

Relevante Sicherheitskriterien

Doch Audi ist da weiter dran, wie Pierschinski zu verstehen gibt: „Die relevanten Sicherheitskriterien werden nach erfolgreicher Versuchsauswertung abhängig von einer möglichen Pilotanwendung gemeinsam mit der Arbeitssicherheit von Audi und den Fachbereichen festgelegt.“ Dies geschehe für einen konkreten Anwendungsfall auf Basis von einer Gefährdungsbeurteilung, die der OEM in enger Abstimmung mit der Arbeitssicherheit und seinem Projektpartner durchführen werde. „Hierzu zählen neben der Bewertung von möglichen Risiken auch Maßnahmen zur Vermeidung von Gefährdungen wie die Einhausung von Propellern, Definition von Flugkorridoren oder Lärmmessungen“, so Pierschinski.

Zum Thema Sicherheit ergänzt Wrycza: „Es sind auch automatisch öffnende Fallschirme im Gespräch, falls ein Absturz droht beziehungsweise von der Sensorik erkannt wird. Dürfen Drohnen nur in Bereichen eingesetzt werden, in denen sich keine Menschen aufhalten, macht die Drohne eine koordinierte Notlandung mittels GPS, falls sich ein Tor oder eine Tür öffnet und ein Mensch hereintritt.“

Drohne nutzt 30 Kanäle

GPS sei Indoor allerdings nur begrenzt möglich. In solchen Fällen kämen vor allem Indoor-Navigationstechnik mit Laser-, Ultraschall- und anderen Sensoren zum Einsatz. Doch Wrycza sieht da keine Probleme: „Das funktioniert problemlos über WLAN. Dabei nutzt die Drohne 30 Kanäle, zwischen denen sie hin und her springt. Da ist gewährleistet, dass wenigstens ein Kanal funktioniert und die Verbindung stabil bleibt.“ Außerdem besitze die Drohne genügend Intelligenz, um alleine zu navigieren. Als Steuersignale würden somit beispielsweise nur Quelle und Senke oder Ähnliches gesendet. So sieht Wrycza die Funktion bei der Eigenentwicklung des Fraunhofer IML ‚Bin:Go‘, einer rollenden Drohne, die nur fliegt, wenn sie fliegen muss. Das sei sicherer und energieeffizienter.

In dem Audi-Projekt sei die Entwicklung der Navigations- und Steuerungstechnologie laut Pierschinski die zentrale Herausforderung. „Aktuell kennen wir kein serienreifes System am Markt, welches unseren Anforderungen an die kollisionsfreie Steuerung entspricht. Diese ergeben sich insbesondere aus dem hochdynamischen Umfeld in der Montage einer Automobilfertigung. Neben den konventionellen Flurförderzeugen und Förderanlagen würde die Drohne in den heutigen Arbeitsraum unserer Mitarbeiter eingreifen. Die Personensicherheit muss damit ebenfalls jederzeit sichergestellt werden.“

Potentielle Einsatzgebiete

Zu etwaigen Einsatzbereichen in der Fertigung weiß Pierschinski, dass die Nutzlast heutiger Drohnen potenzielle transportbasierte Anwendungen in der Montage deutlich einschränke. „Neben der Nutzlast stellen die Abmessungen der Bauteile eine weitere Rahmenbedingung, die für potenzielle Einsatzbereiche berücksichtigt werden muss. Konkrete Einsatzbereiche werden wir in Abhängigkeit der Auswertung der Vorversuchsreihen festlegen.“ Neben transportbasierten seien auch kamerabasierte Anwendungen wie die Bestandsüberwachung per Drohne denkbar.

Aktuell geht Pierschinski davon aus, dass die reine Nutzlast bei etwa zwei Kilogramm liegen wird. „Das System hätte dann ein Gesamtgewicht von etwa fünf Kilogramm. Zu beachten ist, dass technisch auch größere Nutzlasten realisierbar sind. Höhere Nutzlasten wirken sich unmittelbar auf die Dimensionierung der Drohne aus.“

Fluggeschwindigkeit orientiert sich an FTS

Auch bei der Fluggeschwindigkeit geht man kein Risiko ein: „Die Geschwindigkeit von 2,2 Metern pro Sekunde entspricht etwa acht Stundenkilometern. Dies ist die Geschwindigkeitsbegrenzung innerhalb von Audi-Werkshallen für flurgebundene Flurförderzeuge“, erklärt Pierschinski. Da aktuell weder seitens des Gesetzgebers noch seitens der Arbeitssicherheit bei Audi Geschwindigkeitsregelungen für Drohnen existierten, habe der Autobauer zum Projektstart die Geschwindigkeitsgrenze für flurgebundene Flurförderzeuge auch für die Drohne festgelegt.

Bisher fliegen die Drohnen noch pilotengesteuert, doch „die Potenziale einer Drohne im logistischen Transportprozess liegen in einer autonomen Anwendung. Die grundsätzliche technische Umsetzbarkeit eines autonomen Fluges innerhalb unserer Produktionshallen stand bereits in den durchgeführten Vorversuchen im Vordergrund der Untersuchung“, erläutert Pierschinski.

Pierschinski wagt auch einen Blick in die Zukunft: „Neben dem Transport eilig benötigter Bauteile, dem Einsatz bei kamerabasierten Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten oder einer ‚Follow me‘-Funktion für Lkw auf dem Werksgelände wäre als weiteres Szenario auch der Hochgeschwindigkeitstransport von eilig benötigten Utensilien denkbar, beispielsweise eines Defibrillators bei Erste-Hilfe-Einsätzen.“

Unmanned Aircraft System

UAS (Unmanned Aircraft System) sind unbemannte Fluggeräte (‚Drohnen‘) einschließlich ihrer Kontrollstation, die insbesondere der gewerblichen Nutzung dienen. Dabei gibt es grundsätzlich eine Reihe wichtiger geltender Rechtsgrundlagen, wie das Luftverkehrsgesetz (LuftVG), das Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG), das Bundesdatenschutzgesetz (BDSG), das Batteriegesetz (BattG), die Luftverkehrs-Ordnung (LuftVO), die Luftverkehrszulassungsordnung (LuftVZO), die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) und die Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV).

Ferner ist der Betrieb von UAS unabhängig von deren Gewicht nach § 20 Absatz 1 Nummer 7 LuftVO erlaubnispflichtig. Für den gewerblichen Betrieb von UAS in Deutschland muss eine Aufstiegserlaubnis bei den Luftfahrtbehörden der Länder beantragt werden. Voraussetzung für die Erteilung einer Aufstiegserlaubnis von UAS sind der Betrieb in Sichtweite des Steuerers, eine maximale Gesamtmasse bis zu 25 kg und die Feststellung der zuständigen Luftfahrtbehörde, dass die beabsichtigte Nutzung des UAS nicht zu einer Gefahr für die Sicherheit des Luftverkehrs oder die öffentliche Sicherheit oder Ordnung führt. Doch: Für den Betrieb von UAS in geschlossenen Räumen, Hallen oder Sälen ist keine Aufstiegserlaubnis notwendig. Hier sind vielmehr die Entwickler/Anwender von Drohnen derzeit in intensiven Gesprächen mit den Berufsgenossenschaften.