Komplexe Herausforderungen an produzierende Unternehmen

Smarte Produktion und Navigation 

Panta rhei – alles fließt. So wünscht man sich Produktionsstätten. Doch die Realität sieht leider oftmals anders aus. Die Gründe hierfür sind vielschichtig.

Häufig divergieren Planung und Realität stark, da niemals alle Eventualitäten in einer abstrakten Darstellung der Produktion abgebildet werden können. Defekte Maschinen, versperrte Transportwege, Schwankungen im Produktionszyklus und zentrale Fehler verhindern natürlich, dass jene Qualität und jene Durchsätze erreicht werden, die lange im Voraus geplant wurden.

Zudem geht der Trend immer mehr Richtung sogenannter ‚Mass Customization‘, also einer kundenindividuellen Massenproduktion. Die Zeiten, in der lediglich drei Autotypen vom Band gelaufen sind, sind heute vorbei. Der Kunde möchte ein personalisiertes Auto; die Folge der erlaubten Konfigurationen sind Millionen von Kombinationsmöglichkeiten, die mit traditioneller sequentieller Produktion nicht mehr hergestellt werden können.

Neben individueller Ausprägungen von Produkten sind selbst Produkte in ihrer Gesamtheit immer kürzeren Lebenszyklen unterworfen. Nur wenige Basisprodukte wie Schrauben sind mehr über Jahre und Jahrzehnte hinweg in derselben Konfiguration verfügbar. Heutige Konsumgüter werden stattdessen in immer kürzeren Abständen durch Folgeprodukte ersetzt. Mobiltelefone sind beispielsweise unter Umständen nur mehr ein Jahr, vielleicht sogar wenige Monate aktuell.

Neue Wege bieten mehr Flexibilität und öffnen Türen zu effizienterer Produktion

Diesen neuen Anforderungen an eine moderne Produktion muss vor allem mit erhöhter Flexibilität begegnet werden, um schneller, adaptiver, kosteneffizienter zu produzieren und wettbewerbsfähig zu bleiben. Dabei stehen die Transporte zwischen den einzelnen Maschinen und Arbeitsstationen im Vordergrund. Flexibilität der Produktionslinie erfordert, dass man von jeder Quelle jedes Ziel beliebig erreichen kann. Im Gegensatz zu starren und linearen Transportsystemen sind hier flexible Fahrzeuge gefordert. Starre und lineare Transportsysteme wie Fördertechnik können diese Anforderungen nicht erfüllen.

Flexible Fahrzeuge, die autonom beliebige Verbindungen im Einsatzbereich herstellen können, sind die Antwort auf diese vielseitigen Problemstellungen. Diesen muss es möglich sein, Pfade selbständig und frei zu planen. Wird ein ursprünglich gewählter Weg zu Ziel beispielsweise von einem Hindernis wie einer Palette blockiert, ist es die Aufgabe des Fahrzeugs, dieses Hindernis zu umfahren bzw. eine neue Route zum Ziel zu finden.

Mehrere dieser Fahrzeuge können in weiterer Folge zusammenarbeiten, um hohe Durchsätze und große Flexibilität in der Produktion zu garantieren. Dabei ist es natürlich besonders wichtig, dass die einzelnen Fahrzeuge innerhalb dieser Flotte möglichst wendig agieren und auch aufeinander Rücksicht nehmen. Diese Flottengröße muss ebenso flexibel sein, wie das einzelne Fahrzeug. Je nach notwendiger Leistung soll es unkompliziert sein, neue Fahrzeuge hinzuzufügen oder nach Produktionsspitzen auch wieder freizugeben.

Eine solche Individualisierung von Transporten ermöglicht auch zeitliche Flexibilität durch Entkopplung. Eine schlecht gesicherte Palette Joghurt würde verheerende Auswirkungen haben, sollte sie mitten auf der Fördertechnik brechen. Der Betrieb wäre bis zu einem gewissen Grad stillgelegt. Würde eine unabhängig transportierte Palette dasselbe Schicksal ereilen, wäre das zwar ungünstig, hätte aber kaum Auswirkungen auf die restlichen Transporte und den weiteren Betrieb.

Um eine solche Flexibilität in der Produktion zu erreichen und auch Neukonfigurationen einfach zu ermöglichen, sollte der Einsatz solcher flexibler Transportfahrzeuge keine großen Konfigurations- oder Umrüstaufwände bedeuten. Entsprechend ist es wichtig, dass die Fahrzeuge in der gegebenen Umgebung ohne Veränderungen dieser eingesetzt werden können.

Neben dem Bedürfnis nach Automatisierung ist es dennoch immer wichtig, auch manuell in das Geschehen eingreifen zu können, um so bei Bedarf auch selbst Transporte umleiten oder Transportwege sperren zu können. Auch diesbezüglich muss ein Transportsystem die Flexibilität bieten, nicht rein vollautomatisiert zu handeln, sondern muss ein Operator aufgrund vorhersehbarer Ereignisse auch manuell in den Prozess eingreifen können.

Intelligente Transportroboter für höhere Flexibilität

Die Smart Shuttles von incubed IT verfügen über oben genannte Eigenschaften und ermöglichen dadurch uneingeschränkte Flexibilität hinsichtlich der Transportprozesse in der Produktion. Intelligente Navigation basierend auf einem Industrie PC kann auf unterschiedlichsten Fahrzeugen eingesetzt werden. Somit wird den Plattformen durch künstliche Intelligenz ermöglicht, sich (1) anhand im Fahrzeug verbauter Sensorik und der Kontur der Umgebung die eigene Position robust zu berechnen, (2) autonom zu beliebigen Zielen zu begeben und (3) sich dabei innerhalb der Flotte zu koordinieren. Neben der Koordination zwischen den Fahrzeugen, ist auch ein Server aktiv, der die Perspektive der gesamten Flotte zur Verfügung hat. Diese Perspektive wird auch dem User über eine graphische Oberfläche zur Verfügung gestellt.

incubed IT automatisiert neben Standardfahrzeugtypen für Kleinladungsträger und Euro-Paletten auch spezielle Fahrzeugtypen verschiedenster Natur, die aufgrund ihrer intelligenten Eigenschaften als Smart Shuttles bezeichnet werden. Verschiedenste weitere Fahrzeugtypen scharren bereits in den Startlöchern in die Gruppe der Smart Shuttles aufgenommen zu werden u.a. Stapler und LKWs.

Autor:

DI Michael Reip, Head of Engineering Robotics, incubed IT GmbH