Was sind selbstfahrende Transportsysteme?

Als selbstfahrende Transportsysteme bezeichnet man eigenangetriebene Fördermittel, die flurgebunden sind und automatisch gesteuert werden, das heißt ohne Eingriff eines menschlichen Fahrers. Der fachlich korrekte Ausdruck ist fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) für die Fahrzeuge bzw. fahrerloses Transportsystem (FTS) für die Fahrzeuge mitsamt der Leisteuerung. Außerdem gibt es noch Automated Guided Vehicles (AGV).

Arten von selbstfahrenden Transportsystemen

Die Begrifflichkeiten „selbstfahrendes Transportsystem“, „fahrerloses Transportsystem“ und „Autonomous Mobile Robot“ werden häufig durcheinander geworfen, bezeichnen jedoch grundsätzlich verschiedene Dinge. Während selbstfahrendes und fahrerloses Transportsystem Synonyme für dieselbe Art autonomer Transportsysteme sind, bestehen zu den letztgenannten AMRs einige Unterschiede, die so wesentlich sind, dass diese Systeme nicht zu den FTS gezählt werden können. Die offensichtlichsten Differenzen bestehen in der Art, wie die Fahrzeuge interagieren. Ein autonomes Fahrzeug kann eigenständig interagieren, nachdem es einen Auftrag erhalten hat.

So findet ein selbstfahrendes Transportfahrzeug seinen Weg

Fahrerlose Transportsysteme sind stets spurgebunden. Das bedeutet, sie folgen einem Draht, einer Magnetspur oder einer optischen Markierung auf dem Boden oder einer virtuellen Spur. Über diese Markierungen können den einzelnen Fahrzeugen zusätzliche Anweisungen gegeben werden, wie etwa an einer bestimmten Stelle anzuhalten und einen integrierten Werkstückträger auf eine bestimmte Höhe zu heben. Ihre Spurbindung vereinfacht die Steuerung der Fahrzeuge und stellt geringere Anforderungen an die Sensorik als bei vollkommen autonomen Fahrzeugen.

Hierin liegt der wesentliche Unterschied zu Autonomous Mobile Robots, die nicht spurgebunden sind und aus mehreren möglichen Routen selbstständig die jeweils beste auswählen und sogar Hindernissen ausweichen können. Die höhere Flexibilität stellt natürlich auch größere Anforderungen an die Navigation dieser Fahrzeuge, auch sind wesentlich mehr Sensoren erforderlich. AMR finden ihren Weg in der Regel mit Hilfe der Triangulation oder der Koppelnavigation.

Wo werden selbstfahrende Transportsysteme eingesetzt?

Die Bandbreite der aktuell im Einsatz befindlichen fahrerlosen Transportsysteme ist groß. Während einige FTS aus Fahrzeugen bestehen, die „nur“ Transportroboter für kleinere Güter gedacht sind, können andere ganze Automobile oder sogar noch schwerere Lasten tragen. Ein klassischer Einsatzbereich selbstfahrender Transportsysteme ist die Intralogistik, sowohl im produzierenden Gewerbe als auch bei Logistikunternehmen selbst. Daneben setzen auch große Versandhändler in zunehmendem Maße auf fahrerlose Transportsystem. In automatisierten Lagern können fast alle Vorgänge im Rahmen des Warentransports und der -umlagerung von fahrerlosen Transportfahrzeugen übernommen werden. Doch auch in der Produktion selbst kommen FTF zunehmend zum Einsatz und ersetzen dort klassische Fließbänder.

Flexible FlieĂźfertigung mit selbstfahrenden Transportsystemen

Bei der Fließfertigung mit FTF werden die Werkstücke von einer Station zur nächsten transportiert. Während des Transports kann an dem Bauteil weiter gearbeitet werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Fertigungslinien werden die Werkstücke jedoch nicht fest verbaute Transporteinrichtungen transportiert, sondern durch fahrerlose Transportfahrzeuge. Dadurch entfallen nicht nur umfangreiche bauliche Maßnahmen, sondern die Skalierbarkeit der Fertigungsanlage bleibt auch nach Einrichtung des Systems erhalten, wenn etwa zusätzliche Stationen integriert oder bestehende entfernt werden sollen. Auch kann jederzeit der Fahrkurs verändert werden, da die Stationen nicht starr miteinander verkettet sind.

Selbstfahrende Transportsysteme in der Industrie 4.0

Im Rahmen der 4. Industriellen Revolution – oder Industrie 4.0 – kommt es zum zunehmenden Einsatz Künstlicher Intelligenz und einer stärkeren Vernetzung von Produktionsprozessen, die insbesondere durch die Digitalisierung bedingt wird. Das Ziel liegt in einer stärkeren Automatisierung aller Produktions-Prozesse. Selbstfahrende bzw. fahrerlose Transportsysteme können hier einen wichtigen Beitrag leisten, indem sie helfen, den innerbetrieblichen Materialfluss effizienter zu gestalten. Außerdem kann die gesamte Produktion flexibler aufgebaut werden und bleibt stets skalierbar. Neben den erwähnten Alternativen zum klassischen Fließband spielen dabei zurzeit vor allem FTF mit integrierten Robotern eine Rolle. Diese fahrerlosen Fahrzeuge werden im Rahmen von mobilen Montagesystemen eingesetzt und bringen den Roboter zu ihrem Arbeitsplatz.

Wie sicher sind selbstfahrende Transportsysteme?

Wer passt bei einem Fahrzeug ohne Fahrer auf, dass es nicht zu einem Unfall kommt, weil beispielsweise ein Mensch in den Weg eines Fahrzeugs tritt? Die Antwort: ein System aus hochmodernen Lasersensoren. Selbstfahrende Transportsysteme bedienen sich dieser Lasersensoren, um Hindernisse auf ihrem Weg zuverlässig erkennen zu können. Stellt das Fahrzeug fest, dass sein Weg durch einen Gegenstand oder einen Menschen versperrt wird, stoppt es automatisch.

Es ist verständlich, dass vielen Menschen beim Anblick eines Fahrzeugs ohne Fahrer zunächst Zweifel kommen, wie die Sicherheit anderer Personen gewährleistet werden soll. Diese Sorgen sind jedoch unbegründet. Im Gegenteil tragen selbstfahrende Transportfahrzeuge sogar dazu bei, eine wesentliche Unfallursache zu eliminieren: menschliches Versagen. Die Lasersensoren in einem fahrerlosen Transportfahrzeug sind niemals abgelenkt oder unaufmerksam, sondern überwachen stets die vor dem FTF liegende Strecke, sodass es rechtzeitig stoppen kann. Einen Schritt weiter gehen Autonomous Mobile Robots (AMR), die sogar in der Lage sind, einen Weg um das Hindernis herum zu berechnen, ihre Fahrt also einfach fortsetzen können, ohne dass das Hindernis beseitigt werden muss.

Energieversorgung: So kommen FTS zu ihrem Strom

Jedes Fahrzeug, egal ob selbstfahrend oder mit Fahrer, benötigt Energie, um seine Motoren anzutreiben. Bei fahrerlosen Transportfahrzeugen kommt diese Energie meist aus Akkumulatoren. Moderne Lithium-Ionen-Akkus sind leistungsstark und können viele Male wieder aufgeladen werden. Nachteilig an Systemen mit Akkumulatoren ist, dass die Fahrzeuge während des Ladevorgangs nicht zur Verfügung stehen. Moderne Schnellladesysteme reduzieren die ladebedingten Ausfallzeiten jedoch merklich. Doch nicht alle fahrerlosen Transportsysteme setzten auf Fahrzeuge mit integriertem Energiespeicher.

Bei BÄR Automation arbeiten wir zusätzlich mit einer Kombination aus Batterien und Boostcaps (Kondensatoren), die taktparalleles Aufladen des FTF zulassen. Dadurch wird verhindert, dass ein FTF zum Laden ausgeschleust werden muss.

FTF ohne Akkus

Neben der Verwendung von Akkus an Bord jedes Fahrzeugs ist auch eine externe Energieversorgung möglich. Hierzu muss ein Leiterpaar im Boden verlegt werden. Legt man an diese Leiter eine Wechselspannung an, so entsteht ein elektromagnetisches Feld. Die FTF verfügen über eine Induktionsspule, mit deren Hilfe sie die zu ihrem Betrieb notwendige Energie aus dem Wechselfeld koppeln können. Wesentlicher Nachteil dieses Systems ist die Tatsache, dass die Energieübertragung nur im Nahbereich funktioniert, die Leiterbahnen also allen Kurven, Spurwechseln usw. exakt folgen müssen. Dieses Manko kann jedoch teilweise durch den Einsatz von Kondensatoren behoben werden, die zumindest über kurze Strecken einen Betrieb unabhängig vom Leitungsstrang ermöglichen.

Gibt es fahrerlose Transportfahrzeuge mit Verbrennungsmotor?

Grundsätzlich gibt es auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Da die meisten FTS aber in geschlossenen Räumlichkeiten eingesetzt werden, verbietet sich zumindest der Einsatz dieselgetriebener Modelle häufig aufgrund der entstehenden Schadstoffbelastung. Außerdem müssen auch diese FTS über eine zusätzliche Stromversorgung verfügen, um Sensoren, Rechner und weitere Elektronik mit Strom zu versorgen. Der Einsatz von FTS mit Gas- oder gar Dieselmotoren ist somit selten.

Ausblick: Die Zukunft der selbstfahrenden Transportsysteme

Im Zuge der fortschreitenden Automatisierung werden selbstfahrende Transportsysteme zunehmend an Bedeutung gewinnen, da sie eine intelligente Lösung zur Verbesserung des Materialflusses und zur Schaffung einer flexiblen Produktion im Rahmen der Industrie 4.0 beitragen können. Mit zunehmender Verbesserung der KI-Technologie werden die einzelnen Fahrzeuge, wie auch die gesamten Systeme, zunehmend autonom und ein Teil voll vernetzter Produktionsprozesse werden.


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