Die Mover bewegen sich ruckfrei. Basis des XPlanar-Systems sind die in beliebigen und damit exakt anwendungsorientierten Geometrien anreihbaren 240 x 240 mm großen Planarkacheln. Diese beinhalten die gesamte Elektronik und die EtherCAT-G-Kommunikation. Die Mover sind in sechs Freiheitsgraden beweglich und schweben beim Transport über dem Boden.

Die Mover bewegen sich ruckfrei. Basis des XPlanar-Systems sind die in beliebigen und damit exakt anwendungsorientierten Geometrien anreihbaren 240 x 240 mm großen Planarkacheln. Diese beinhalten die gesamte Elektronik und die EtherCAT-G-Kommunikation. Die Mover sind in sechs Freiheitsgraden beweglich und schweben beim Transport über dem Boden. - Bild: Beckhoff

Autonome Transportsysteme halten in immer mehr Produktions- und Logistikstandorten Einzug. Und sie werden immer besser. Da gibt es im BMW-Werk in Dingolfing eine autonome Transportplattform, die 20 t transportieren kann.

Oder SEW Eurodrive hat im eigenen Werk einen Logistikassistenten im Einsatz, der die Monteure bei der Montage unterstützt – und künftig auch bei der Fertigung des Elektroautos eGO in Aachen eingesetzt wird. Auf Magnetschwebetechnologie setzt Beckhoff, hier transportieren über dem Boden schwebende Mover kleinere Objekte, derzeit zumeist noch in der Pharma- und Foodbranche.

Fahrerlose Transportsysteme für den innerbetrieblichen Materialfluss

Doch der Reihe nach. Der schwebende Mover XPlanar von Beckhoff basiert auf „einem neuen Motorprinzip, ähnlich den Prinzipien des magnetischen Transports aus der Transrapid-Zeit“, erklärt Gerd Hoppe vom Corporate Management. In diesem würden magnetische Felder durch elektrische Wechselfelder erzeugt und auf denen schwebe kontrolliert ein Mover, der in sechs Freiheitsgraden beweglich sei.

„Er kann in x- und y-Richtung bewegt werden, er kann rauf und runter bewegt werden und er kann sich in zwei Kippwinkeln neigen und er kann rotieren. So kann man empfindliche Güter transportieren, weil man berührungslos schwebende Transportteile hat, die wir Mover nennen“, führt Hoppe weiter aus.

Der Logistikassistent kann das Elektrofahrzeug eGO (1,3 t) in den Aachener Fertigungshallen autonom transportieren. Das Transportsystem ist damit Bestandteil der Industrie 4.0-Produktion, die notwendig ist, um ein Fahrzeug kostengünstig herstellen zu können.
Der Logistikassistent kann das Elektrofahrzeug eGO (1,3 t) in den Aachener Fertigungshallen autonom transportieren. Das Transportsystem ist damit Bestandteil der Industrie 4.0-Produktion, die notwendig ist, um ein Fahrzeug kostengünstig herstellen zu können. - Bild: SEW Eurodrive

FTS mit hoher Effizienz

Handelt es sich bei dem Mover um eine neue Antriebstechnologie, macht BMW eine neue Gewichtsklasse bei autonomen Transportplattformen auf, „denn auf einer Grundfläche von knapp 20 Qua­dratmetern können 20 Gitterboxen mit einem Gesamtgewicht von bis zu 20 Tonnen transportiert werden – das entspricht dem Gewicht und Volumen, mit dem ein konventioneller Routenzug beladen wird“, sagt Jakob Procher, Projektleiter Outdoor Transportsystem AutoBox.

Die elektrisch angetriebene AutoBox befinde sich im Piloteinsatz im Werk Dingolfing und helfe dabei, ankommende Ersatzteile effizient vom Wareneingang zum Komissionierlager zu bewegen. „Die AutoBox gehört in das Komplettsystem autonomer Transportsysteme bei BMW. Das bedeutet auch, dass die Kommunikation der Fahrzeuge untereinander möglich sein soll und die gesamte Steuerungseinheit sämtliche Fahrzeuge leiten kann. Dies wird jedoch erst in einer späteren Projektphase realisiert“, fügt Procher hinzu.

Innerbetrieblicher Transport mit perfekter Navigation

Eine neue Dimension eröffnet auch SEW Eurodrive mit dem Logistikassistenten. „Dabei handelt es sich um ein intelligentes automatisches Fahrzeug, das mit dem Mitarbeiter zusammenarbeiten kann, ihm also assistieren kann“, erklärt Peter Sürig, Abteilungsleiter Product Solution.

Im eigenen Werk komme das schlaue AGV schon seit Längerem bei der Getriebemontage zum Einsatz. „Wir können damit eine modulare Fabrik umsetzen, also einzelne Stationen aufbauen, die wir intelligent miteinander vernetzen. Damit erreichen wir höhere Effektivität und Effizienz, weil wir Stationen jetzt voll auslasten können. Wir haben keine Leerstandzeiten mehr, generieren  höchste Auslastung und können somit 20 Prozent Produktivitätssteigerung erreichen“, so Sürig.

Die AutoBox transportiert Ersatzteile auf langen Wegstrecken zwischen Wareneingang und Kommissionierlager.
Die AutoBox transportiert Ersatzteile auf langen Wegstrecken zwischen Wareneingang und Kommissionierlager. - Bild: BMW

Fahrerlose Systeme für die Getriebemontage

Im Bereich der Getriebemontage hat SEW im Werk in Graben-Neudorf das Konzept mit dem mobilen Logistikassistenten schon vor Längerem implementiert. Das intelligente AGV übernimmt die logistische Andienung von Material für die Arbeitsplätze just in time. Die Logistikassistenten lassen sich für die entsprechenden Aufgaben skalieren. Sequenzielle Abläufe werden durch parallele Abläufe ersetzt.

Durch die parallelen Strukturen wird die Verfügbarkeit des Gesamtsystems erhöht. Bei Ausfall eines Logistikassistenten gibt es keinen Stillstand mehr in der Produktion, sondern der Prozess wird einfach durch ein anderes Fahrzeug im Schwarm übernommen und weitergeführt. Auch der Warentransport wird kompakter gestaltet und kann flexibel an die Auslastung des Werks angepasst werden.

Automatisierung bringt klare Vorteile

Seitens BMW weiß Richard Kamissek, Leiter Betrieb Zentrales Logistiknetzwerk Aftersales, Folgendes zu berichten: „Im Dynamikzentrum Dingolfing ergänzt die AutoBox den Einsatz von manuellen Routenzügen auf langen Wegstrecken zwischen Wareneingang und Komissionierlager. Der Pilot­einsatz fahrerloser Transportsysteme und weiterer Logistik-Innovationen unterstützt uns dabei, intralogistische Prozesse zu optimieren und damit die Zukunftsfähigkeit der BMW Group Aftersales Logistik abzusichern.“

Ziel des Pilotprojekts ist es, lange Wegstrecken im Dynamikzentrum mithilfe der Transportplattform zu automatisieren und weiter entfernte Gebäudeteile anbinden zu können. Mit der AutoBox können komplexe intralogistische Warenströme und die steigende Nachfrage im Bereich Aftersales effizient bewältigt werden.

Interview: Peter Sürig über den Logistikassistenten

Peter Sürig spricht über den Logistikassistenten von SEW Eurodrive. - Bild: Poll

Herr Sürig, von welcher Losgröße ist in der Montage die Rede?

In der Getriebemontage geht es um eine Losgröße von 1,2. Wir haben oft unterschiedliche Montageprozesse, die an unterschiedlichen Orten stattfinden. Nun haben wir durch die intelligente Verknüpfung über die Fahrzeuge die Möglichkeit, einzelne Stationen hoch- oder runterzufahren – je nachdem, wie die Kundenauslastung für einzelne Produktreihen im Moment ist. Wir können uns also daran anpassen, was der Kunde gerade bestellt.

Was ist in näherer Zukunft noch möglich?

Wir haben den Logistikassistenten bereits in den vergangenen fünf Jahren in unseren eigenen Fertigungsreihen eingeführt und mittlerweile bieten wir unser System auch unseren Kunden an. Das erste große Projekt haben wir aktuell mit die Firma eGo umgesetzt. Wir haben dort Montageassistenten aufgebaut, die 1,4 Tonnen transportieren können. Somit haben wir vor Ort die Montage des Elektroautos eGo life dort umgesetzt und das Fahrzeug wird jetzt auf unseren intelligenten fahrerlosen Transportsystemen gefertigt und montiert.

Automatisierung bringt klare Vorteile

Seitens BMW weiß Richard Kamissek, Leiter Betrieb Zentrales Logistiknetzwerk Aftersales, Folgendes zu berichten: „Im Dynamikzentrum Dingolfing ergänzt die AutoBox den Einsatz von manuellen Routenzügen auf langen Wegstrecken zwischen Wareneingang und Komissionierlager. Der Pilot­einsatz fahrerloser Transportsysteme und weiterer Logistik-Innovationen unterstützt uns dabei, intralogistische Prozesse zu optimieren und damit die Zukunftsfähigkeit der BMW Group Aftersales Logistik abzusichern.“

Ziel des Pilotprojekts ist es, lange Wegstrecken im Dynamikzentrum mithilfe der Transportplattform zu automatisieren und weiter entfernte Gebäudeteile anbinden zu können. Mit der AutoBox können komplexe intralogistische Warenströme und die steigende Nachfrage im Bereich Aftersales effizient bewältigt werden.

Interview: Gerd Hoppe über XPlanar von Beckhoff

Gerd Hoppe von Beckhoff spricht über das autonome Transportsystem XPLanar. - Bild: Poll

Herr Hoppe, für welche Anwender ist das System interessant?

In der Produktionstechnik, Chemieanwendungen, Laboranwendungen, Medizintechnik, Pharma, Food and Beverages. In den letzten drei Bereichen gibt es bereits erste verkaufte Systeme, die in einer Projektierung zu einer Anwendung geführt werden sollen. Wir können die Stückzahl-1-Produktion für ein individuelles Produkt mit diesem Transportsystem ganz leicht realisieren. Die Wiederholgenauigkeiten liegen im Mikrometerbereich. Wir können sogar den Transport von Flüssigkeiten durch das Neigen des Movers so gestalten, dass nichts verschüttet wird und sie in den Behältern ruhig bleiben. Auf diese Art und Weise können wir enorm viel Mechanik ersetzen.

Setzen Sie auch KI ein?

Tatsächlich setzen wir Machine Learning und neuronale Netzwerke in dem Produkt ein, um die Optimierung der Bewegungsabläufe zu steuern.

Wo wird es die meisten Abnehmer geben?

Ich glaube, dass es prinzipiell ein neues Bewegungsprinzip ist. Wir kennen solche Anwendungen schon aus einem Vorgängersystem, das noch schienengeführt funktioniert hat. Jetzt können wir dem Anwender vor allem wegen des Einsatzes der Software hohe Flexibilität ermöglichen, denn er kann die Steuerung dieser Kacheln ganz frei wählen. Die ersten, die darauf konkret anspringen, das sind Anwender, die Transportmechanismen brauchen, in denen es keine Verschmutzung durch Stäube, Abrieb, Vibrationseinflüsse, Erschütterungen gibt, weil das durch den schwebenden, magnetischen Transport perfekt gelöst wird.

FTS-Fahrzeuge bringen automatisch mehr Sicherheit

Für die Beladung der AutoBox mit ankommenden Ersatzteilen sind im Außenbereich des Wareneingangs Mitarbeiter zuständig. Anschließend bewegt sich die Transportplattform durch ein Rolltor in Richtung Kommissionierlager, wo die Teile vor dem Kundenversand zwischengelagert werden.

Mithilfe von vier Navigationsscannern kann sich die AutoBox selbstständig im Raum orientieren; deshalb musste auch nicht in die vorhandene Gebäudestruktur eingegriffen werden, wie dies bei Automated Guided Vehicles früher der Fall war. Weitere acht Personen- und Kollisionsschutzscanner sorgen für eine unfallfreie Fahrt durch den Mischverkehr im Dynamikzentrum.

Autonomes Fahren durch mobile Roboter

Beckhoff wiederum sorgt durch eine neue Art der Fortbewegung für Aufsehen: So kombiniert das XPlanar-System die individuelle Anordnung von Planarkacheln mit einer mehrdimensionalen Positionierbarkeit der darüber schwebenden Planarmover. Dabei sind die Mover ruck- und berührungsfrei mit bis zu 4 m/s Geschwindigkeit, 2 g Beschleunigung und 50 µm Positionierwiederholgenauigkeit zweidimensional verfahrbar, und das geräuschlos und ohne Abrieb.

Interview: Jakob Procher über die AutoBox von BMW

Jakob Procher spricht über die AutoBox von BMW. - Bild: BMW

Herr Procher, was können Sie zur Entstehungsgeschichte des Projekts sagen?

Wir wollen die Intralogistik gesamtheitlich automatisieren. Wir hatten uns auf dem Markt informiert, ob es bereits Anbieter gibt, die mehrere Behälter automatisiert im Indoor- und Outdoorbereich transportieren können. Das Ergebnis war ernüchternd, bis wir auf Stäubli WFT gestoßen sind, die bereits ein ähnliches Transportsystem anboten. Daraus hat sich eine Zusammenarbeit ergeben. Wir haben aus den verschiedenen Anforderungen unserer Werke einzelne Use Cases zusammengetragen und schließlich in gemeinsamer Zusammenarbeit mit WFT die AutoBox entwickelt.

Welche Komponenten sind verbaut?

Zunächst hat WFT die Hardware zusammengetragen. Wir überprüfen derzeit noch, ob wir die Batterien aus dem i3 verwenden können. Die Sensoren sind von Sick, damit haben wir zuvor schon eigene positive Erfahrungen sammeln können. Es ist allerdings noch offen, ob nicht doch Komponenten aus unserem Sortiment eingesetzt werden können. Da werden wir in der jetzigen Projektphase noch einiges ausprobieren.

Warum kommt ein omnidirektionaler Antrieb zum Einsatz?

Da die Hallen teilweise sehr eng sind, müssen wir einen omnidirektionalen Antrieb verbauen, weil es für ein 7,5 m langes Fahrzeug nicht leicht ist, um die Kurven zu kommen. Es besteht aus drei Antriebseinheiten beziehungsweise Achsen, unterstützt von zwei Lenkrollen zur Stabilisierung des Fahrzeugs. Die drei Achsen sind als Dreieck unter dem Fahrzeugt angeordnet und sie können zur exakten Steuerung individuell angesteuert werden.

Kann die AutoBox künftig einen Routenzug ersetzen?

Routenzüge sind ja wesentlich länger im Einsatz und haben demzufolge im Serienbetrieb einen Preisvorteil im Vergleich zu einem Prototyp. Doch im Serienbetrieb soll sich die AutoBox preislich dem Routenzug annähern. Jetzt können wir aber schon sagen, dass die Betriebskosten geringer ausfallen als die eines Routenzugs.

Wie genau sieht der Ladevorgang des Akkus aus?

Der Akku wird beim Be- und Entladen direkt aufgeladen. In Dingolfing gibt es aktuell drei Haltestellen. An einer dieser Haltestellen kann der Akku geladen werden.

Ist eine Ausweitung der AutoBox vorgesehen?

Der Plan ist natürlich, dass wir nicht nur in Distributionszentren fahren, sondern dass ein Einsatz in allen Werksgeländen möglich ist.

Sind zum jetzigen Zeitpunkt schon Verbesserungen notwendig geworden?

Die Grundfläche von fast 20 Quadratmetern (7,50 x 2,55 m) ist natürlich sehr groß. Das funktioniert zwar in Dingolfing, in anderen Werken mit geringerer Fahrbahnbreite könnte aber vor allem die Kurvenfahrt kompliziert werden. Aus diesem Grund soll ein Konfigurationskatalog erstellt werden, damit auch unterschiedliche Größen und Längen zu erwerben sind. Zu der Größe ist es gekommen, da wir uns an der Traglast von 20 Tonnen eines Routenzugs orientiert haben.

Fahrerlose Transportfahrzeuge mit berührungslosem Verfahren

Das bedarfsgerecht skalierbare Planarmotorsystem kann die Konzeption von Maschinen und Anlagen deutlich vereinfachen. Durch die maximal flexible Moverpositionierung und die sehr hohe Bewegungsdynamik lassen sich beispielsweise Produktströme einfach und individuell teilen sowie bisher notwendige Roboter oder andere unflexible Mechanikvorrichtungen effizient ersetzen. Mit dem berührungslosen Verfahren der Mover entfallen zudem Verschleiß, Emissionen und das Verschleppen von Verunreinigungen.

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