Assistenzsysteme, Intralogistik

Anwendungsfall Kollisionsvermeidung: Verschiedene Assistenzaufgaben können auf Basis der erfassten Daten gelöst werden. - Bild: Sick AG

Was müssen Intralogistiker jetzt machen, um die geänderte Entwicklung zu unterstützen? Dazu Kai Hesse, Leiter Produktmanagement bei Toyota Material Handling: „Wir müssen weg vom reinen Produktdenken und hin zu Lösungskonzepten sowie stärker in die Supply Chain des Kunden einsteigen.

Dieser soll sich auf seinen Bereich, nämlich die Logistik-Positionen, konzentrieren können. Unser Kunde soll nur darauf achten müssen, dass die Palette bewegt wird und er soll sich nicht darum kümmern müssen, welchen Stapler er dafür benötigt.“ In diesen Themengebieten investiere TMH in ‚Advanced Logistik Solutions‘. Ein wichtiger Baustein künftiger Intralogistik seien Assistenzsysteme, wie sie aus Kraftfahrzeugen bekannt sind. Einen Einblick in aktuelle Trends dazu lesen Sie nachfolgend.

Kommunikation: Fahrzeug-zu-Fahrzeug oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur

Alexander Glasmacher, Geschäftsführer bei Elokon, ist ein Verfechter von Assistenzsystemen. „Diese helfen, Leben zu retten und schwerwiegende Unfälle zu vermeiden. Man denke da nur an den Einsatz in der Automobilindustrie. Dadurch kann die Betriebssicherheit von Flurförderzeugen gesteigert sowie die Produktivität der FFZ verbessert werden.“ Derzeit forscht er daran, wie Lidar-Technologie in der Intralogistik-Industrie eingesetzt werden kann.

„Sehr interessant sind auch kooperative Fremdortungssysteme, da geht es um Fahrzeug-zu-Fahrzeug- oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation.“ Glasmacher sieht derzeit vier Trends, was das Thema weitere Entwicklung von Assistenzsystemen angeht.

Die vier Trends der Assistenzsysteme

  1. Verbesserung der sensorbasierten Anwendungen
  2. Verbesserung der Mensch-Maschine-Schnittstelle. Glasmacher spricht davon, das Smartphone im Mietwagen einzusetzen anstelle eines unbekannten Navigationsgeräts
  3. Hohes Nutzungspotenzial bei den sogenannten Kooperativen Systemen (FFZ zu FFZ; FFZ zu Regalen oder mit anderen Infrastrukturen). Weiterhin sieht Glasmacher Platooning auch bei Routenzügen. Bei Gabelstaplern visiert er eine Intentionserkennung von Fußgängern an. Dabei sollen Fußgänger nicht durch Transponder, sondern durch Hologramme erkannt werden
  4. Erweiterung von Flottenmanagement: „Wir haben vor, ein Umgebungswarnsystem mit einem Flottenmanagementsystem zu koppeln, um Gewaltschäden prediktiv erst gar nicht entstehen zu lassen, indem das Fahrzeug das andere Fahrzeug oder den unmittelbaren Unfall erkennt und vor dem eigentlichen Unfall in Schleichfahrt oder zum Anhalten gebracht wird“, so Glasmacher. Um ein Flottenmanagementsystem so leicht bedienbar wie möglich zu machen, setzt er auf ‚bring your own device‘. Auch ein Flottenmanagementsystem soll auf einer App des eigenen Smartphones bedienbar sein.

Hybrides Ortungs- und Navigationssystem

Sick, Assistenzsysteme
Anwendungsfall Erkennen von Objekten: Das Erkennen von Gegenständen und deren Verarbeitung erschließt sich ebenfalls aus den gewonnenen Daten. - Bild: Sick AG

Thomas Albrecht vom Fraunhofer IML beschreibt das hybride Ortungs- und Navigationssystem von Kinexon. Es wird bereits bei Transportrobotern im BMW-Werk in Wackersdorf im Rahmen der Lagerlogistik eingesetzt. „Es handelt sich dabei um ein Funkortungssystem, das man sich wie ein Indoor-GPS vorstellen kann“, so Albrecht. Unter der Hallendecke werden Sender installiert und auf den jeweiligen Fahrzeugen gibt es Empfänger.

Über Signallaufzeitmessung wird die Position des Fahrzeugs ermittelt. „Das funktioniert gut, wenn man eine freie Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger hat. Diese freie Sichtlinie ist aber in Industriehallen nicht immer gegeben, da Maschinen oder Regale das Funksignal stören können“, bemerkt Albrecht. Diese Technologie ist somit alleine nicht ausreichend. Deshalb setzt man auch auf Odometrie. Dabei werden die Radumdrehungen vermessen und über den Raddurchmesser kann die zurückgelegte Strecke ermittelt werden.

Jeder Zentimeter zählt

„Durch die Funkortung und die Odometrie zusammen ist das Ergebnis besser, aber am Ende immer noch nicht genau genug, wenn es um die Lastaufnahme geht. Denn die Last muss auf wenige Zentimeter genau unterfahren werden“, so Albrecht. Deshalb gibt es noch einen 3D-Sensor, der Korrekturinformationen an die Fahrzeugsteuerung gibt, sodass eine Feinpositionierung auf die Mittelachse möglich ist.

Das Funkortungssystem arbeitet in einem Frequenzbereich von 300 bis 400 Gigahertz, darin finden keine Störungen statt. „Mittels Funkortung erhält man eine Position mit x- und y-Koordinaten. Für eine Fahrtrichtung benötigt man aber zwei Empfänger, deshalb ist an jedem Fahrzeug jeweils einer vorne und hinten montiert“, erklärt Albrecht. „Die Entwicklung des sogenannten Smart Transport Robots ist für die BMW Group ein wesentlicher Meilenstein für die Digitalisierung und Autonomisierung in der Produktionslogistik“, so Dirk Dreher, Leiter Auslandsversorgung bei BMW.

"Gegenüber gängigen Technologien hat die 3 D-Snapshot-Technologie den Vorteil, dass die Umgebung mit den darin enthaltenen Objekten mit nur einer Aufnahme dreidimensional erfasst werden kann." - Darko Klinec, Produktmanager bei der Sick AG.

3D-Snapshot-Technologie zur Kollisionsvermeidung

Darko Klinec, Produktmanager bei der Sick AG, verweist darauf, dass beim Vergleich von Flurförderzeugen mit privaten PKW schnell deutlich wird, dass Assistenzsysteme in der Standardausführung eines Flurförderzeugs kaum zu finden sind. „Hauptgründe dafür sind das inhomogene Umfeld und die unterschiedlichen Arbeits- und Umweltbedingungen, die spezielle Sensoren und Methoden erfordern.“

Eine effiziente Möglichkeit, Daten als Grundlage für die Assistenz und Automatisierung bei Flurförderzeugen zu gewinnen, bietet die 3D-Snapshot-Technologie, basierend auf dem Time-of-Flight-Prinzip. „Gegenüber gängigen Technologien hat die 3D-Snapshot-Technologie den Vorteil, dass die Umgebung mit den darin enthaltenen Objekten mit nur einer Aufnahme dreidimensional erfasst werden kann. Damit liegen unmittelbar große Mengen von 3D-Daten als Punktewolke vor, die sich aufgabenspezifisch weiter verarbeiten lassen“, erläutert Klinec.

Daten gezielt vorbereiten

Die große Menge an Daten und die begrenzt verfügbaren Ressourcen zur Datenverarbeitung auf Flurförderzeugen oder FTS machen es erforderlich, die Daten vor deren Weitergabe gezielt vorzuverarbeiten. Hierfür bieten sich Methoden der Datenfilterung an, die die 3D-Daten reduzieren. „In einem ersten Schritt können beispielsweise für eine Applikation irrelevante oder fehlerhafte Daten entfernt werden. Für die wirtschaftliche Nutzung auf Flurförderzeugen oder FTS können diese Datenmengen zum Teil noch immer zu groß sein, und eine weitere Datenreduktion ist erforderlich“, sagt Klinec.

Hierfür kommen unter anderem sogenannte kartesische oder polare Datenreduktionsverfahren zum Einsatz, die ebenfalls bereits auf der Kamera angewendet werden und somit die Daten weiter reduzieren. Die von der Kamera weitergegebene Datenmenge lässt sich so von mehreren Tausend Messpunkten bis auf ein binäres Signal reduzieren. Beispielsweise ist dies der Fall, wenn die Kamera als Sensor beziehungsweise Assistenzsystem zur Kollisionsvermeidung eingesetzt wird und automatisch warnt, wenn sich ein Objekt in der überwachten Zone befindet und einen Mindestabstand unterschreitet. „Es geht also um die Notwendigkeit der Filterung und Reduktion von 3D-Daten, um diese effizient und wirtschaftlich für Flurförderzeuge oder FTS zu nutzen“, so Klinec.

Vision Zero Accidents: Ortung für mehr Sicherheit und Effizienz

„Der Linde Safety Scan ist ein Beratungsansatz, der eine strukturierte Analyse des Ist-Zustands in Logistikhallen durchführt. So können wir Gefahrenstellen übergreifend analysieren und lösen“, beschreibt Alexandra Mertel von Linde MH.

Alexandra Mertel von Linde MH erklärt, das hinter dem Stapler fast doppelt so viele Unfälle auftreten wie vor dem Stapler. Vor allem dann, wenn der Stapler vorher noch gestanden hat. Ab 2018 bietet Linde MH eine Sicherheitsberatung an: „Der Linde Safety Scan ist ein Beratungsansatz, der eine strukturierte Analyse des Ist-Zustands in Logistikhallen durchführt. So können wir Gefahrenstellen übergreifend analysieren und lösen“, beschreibt Mertel.

Das muss ein Sicherheitssystem können

Dazu gibt es technische oder organisatorische Lösungen sowie Assistenzsysteme. Andreas Lewandowski von der Comnovo GmbH erlärt, was ein Sicherheitssystem können muss, um fahrzeugseitig mit der Umgebung kommunizieren zu können:

  • Ein System muss Personen und Zonen deutlich erkennen können
  • Wir brauchen eine definierte Aura um den Gabelstapler herum, denn in jedem Betrieb sieht es in der Regel anders aus
  • Es ist hilfreich, wenn beide Seiten – Stapler und Person – eine Warnung erhalten
  • Das System muss für logistische Prozesse nachrüstbar sein
  • Das System muss besser funktionieren als das menschliche Auge oder den Sichtbereich zumindest ergänzen

„Mit unserem Funksystem tragen die Personen einen Transponder und werden so eindeutig erkannt – auch durch Wände, Türen oder Regale. Bei Funk ist auch eine 360-Grad-Rundumwarnung möglich. Es ist auch die Richtung anzeigbar, aus der sich eine Person auf den Stapler zubewegt – mit einer Genauigkeit von zehn Zentimetern“, beschreibt Lewandowski.

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