Fördertechnik

Fahrerlose Transportsysteme in Montage und Versand

30.01.2008 | Autor / Redakteur: Hans Jürgen Jüngling / Volker Unruh

VW Golf-Karosse auf dem Weg zur Hochzeit: Dürr Fasmatic-Anlage in der Endmontage des Volkswagen-Werks Mosels.Bild: Dürr

Die Einsatzgebiete der fahrerlosen Transportsysteme reichen von der Komponentenmontage über das Kompostwerk bis ins Krankenhaus. In jüngster Zeit verkehren sie verstärkt auf weit verzweigten, netzförmig angelegten Fahrkursen im wahlfreien „Taxibetrieb“.

Seit 2000 ist der Markt für fahrerlose Transportsysteme (FTS) nach vorausgegangener längerer Talfahrt wieder kontinuierlich gewachsen. Dies zeigt die von Prof. Lothar Schulze vom Fachgebiet „Planung und Steuerung von Lager- und Transportsystemen“ (PSLT) derLeibniz-Universität Hannover alljährlich erhobene FTS-Statistik.

2006 – jüngere Daten liegen noch nicht vor – gab es sogar einen neuen Spitzenwert, als die rund zwei Dutzend europäischen FTS-Produzenten insgesamt 160 Neuanlagen mit mehr als 1000 Fahrzeugen auslieferten.

Treiber dieses anhaltenden Trends ist nach Einschätzung des hannoverischen Ordinarius’ vor allem die hohe Innovationskraft der überwiegend mittelständisch geprägten Systemhersteller. Ihr Hauptschwerpunkt liegt in Deutschland, wo Automatisierung und Rationalisierung nicht nur aus Kosten-, sondern auch aus Qualitätsgründen einen hohen Stellenwert beanspruchen.

Fahrerlose Transportsysteme in unterschiedlichen Formen

Ein fahrerloses Transportsystem besteht aus einer Reihe von automatisch geführten und durch je nach Anwendungszweck unterschiedliche Techniken navigierten Fahrzeugen, die sowohl inner- als auch außerhalb von Gebäuden für den Materialtransport eingesetzt werden. Die VDI-Norm von 1997 definierte nur autonome Flurförderzeuge mit eigenem (Batterie-)Antrieb als fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF).

Die von Anbietern wie AFT, Bleichert und Dürr in den Markt eingeführten induktiven Bodentransportsysteme, die ihre Energie berührungslos aus Einspeiseleitungen im Hallenboden beziehen, zählen erst seit der VDI-Novelle von 2005 zur FTS-Familie. Weitere Derivate repräsentieren automatisierte Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, die primär für den Außenbereich gedacht sind.

Ein Liebherr-Radlader, der in einem Kompostwerk als fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) fungiert, verkörpert darunter eine besonders bemerkenswerte Variante. Er wurde von Fox und Götting, zwei Unternehmen, die sich in erster Linie auf die Automatisierung von Lkw spezialisiert haben, auf seine neue Aufgabe vorbereitet.

Klassische Flurförderer wie Gabelstapler lassen sich ebenfalls für den Automatikbetrieb erweitern. Auf diesem Sektor haben sich vor allem die 2001 fusionierten Unternehmen E&K Automation und Indumat einen Namen erworben, die Serienfahrzeuge von Jungheinrich und Linde zum FTF umrüsten.

Fahrerlose Transportsysteme sind mit Gabelstaplern verwandt

Historisch gesehen ist ein fahrerloses Transportfahrzeug eng mit einem Gabelstapler verwandt. Schon allein aus diesem Grund überschneiden sich die Anwendungsbereiche beider Systeme. Für Yaser Gamai, Vertriebsleiter von Egemin in Bremen, kommt daher ein Einsatz fahrerloser Transportsysteme grundsätzlich dort in Betracht, wo derzeit noch Gabelstapler verkehren.

Gegenüber diesen besitzen fahrerlose Transportfahrzeuge eine Reihe von Vorteilen. Der naheliegendste Pluspunkt: Sie bewegen sich wie von Geisterhand, also ohne einen Fahrer. Dieser Aspekt macht sich vor allem für Unternehmen mit Mehrschichtbetrieb bezahlt.

Fahrerlose Transportfahrzeuge stechen Gabelstapler aus

Weitere positive Effekte: Ausfälle durch Krankheit und Pausen oder gar Unfälle durch menschliches Versagen gehören der Vergangenheit an. Und: Automatisierte Systeme lassen sich auch in Bereichen einsetzen, die für Menschen unzumutbar sind, etwa in einer stinkenden Nachrottehalle, in der Biomüll kompostiert wird, oder bei extrem monotonen Abläufen.

Eine 2001 veröffentlichte VDI-Richtlinie erleichtert die Überprüfung der Wirtschaftlichkeit von fahrerlosen Transportsystemen. Demnach muss ein fahrerloses Transportsystem den Vergleich mit anderen Materialfluss-Systemen nicht scheuen. Stefan Ott, Bereichsleiter Vertrieb und Marketing bei E&K Automation/Indumat in Reutlingen, und Lutz Kühne, Geschäftsführer von ISA in Herrenberg, stimmen darin überein, dass sich ein fahrerloses Transportsystem prinzipiell für alle fördertechnischen Aufgaben eignet.

Fahrerlose Transportsysteme sind effizient im Taxibetrieb

Beide Experten ziehen es vor allem dann Hängefördertechnik vor, wenn Transportwege für andere Verkehrsmittel oder für den Personenverkehr freigehalten werden müssen und niedrige Hallendecken vorherrschen. Wie Gabelstapler nutzen fahrerlose Transportsysteme vorhandene Fahrwege. Aufwändige Umbaumaßnahmen mit Produktionsunterbrechung sind so nicht nötig.

Karl Rapp, Chef von Frog AGV Systems in Eislingen, empfiehlt ein FTS bei „allen Transporten mit niedrigem bis mittlerem Durchsatz und einer Vielzahl von Quellen und Senken“. Ähnlich argumentiert Volker Welsch. Der Vertriebsdirektor von PSB Intralogistics in Pirmasens hebt zusätzlich auf den Taxibetrieb ab, der für 95% aller ausgelieferten Carobot-Systeme – so heißen die FTS von PSB – das entscheidende Einsatzkriterium darstelle.

Der wahlfreie Taxibetrieb hat in den vergangenen Jahren immer mehr die bis dahin übliche rein lineare Verbindung von A nach B im Sinne einer U-Bahn-Strecke abgelöst. Der Grund: Im Taxibetrieb entfaltet ein FTS seine größte Effizienz.

Flexibilität bei fahrerlosen Transportsystemen gefragt

Gleichzeitig wird von ihm ein hohes Maß an Flexibilität verlangt. Denn die einzelnen fahrerlose Transportfahrzeuge agieren bei diesem Prinzip – wie der Name schon sagt – wie Taxis, die nicht an einen festen Fahrplan gebunden sind. Sie fahren je nach Anforderung von der einen zur anderen Station und von dort wieder zur nächsten. Jeder Bahnhof verwandelt sich so bei der einen Fahrt in eine Quelle, bei der anderen in eine Senke.

Komplexe Transportaufgaben wie die Ver- und Entsorgung von Lager, Montagelinie, Wareneingang oder Versand eignen sich optimal für den Taxibetrieb. Bestes Beispiel: ein von Eisenmann gebautes fahrerloses Transportsystem, das im Daimler-Werk Sindelfingen zwei Presswerke, ein Hochregallager und eine im Außenbereich befindliche Verladestation mit den Rohbauzonen für die Mercedes-Benz C-, CLS-, E- und S-Klasse verknüpft. Die 88 Fahrzeuge dieser Anlage verkehren in laufend wechselnden Relationen in einem weit verzweigten unterirdischen Netz, das rekordverdächtige Dimensionen aufweist: Alle Strecken addiert ergeben eine Länge von über 6 km.

Automobilhersteller bauen auf fahrerlose Transportsysteme

Bei Daimler sind noch zahlreiche weitere fahrerlose Transportsysteme im Einsatz. Denn gerade die Automobilindustrie bildet nach wie vor einen Schwerpunkt in Sachen Anwendung fahrerloser Transportsysteme.

Das von Dürr entwickelte Fasmatic-System beispielsweise ist speziell für die Hochzeit – also die Vereinigung von lackierter Karosse, Fahrwerkseinheit und Antriebsstrang in der Automobil-Endmontage – ausgelegt. Es arbeitet mit permanenter kontaktloser Energieübertragung, über die auch alle Hubfunktionen mit Strom versorgt werden.

Fahrerloses Transportsystem Fasmatic erhält VW Group Award

Außer Daimler stehen noch BMW, KIA, General Motors und Volkswagen auf der Fasmatic-Kundenliste. Wie Günther Buzer, Marketing Manager beim Stuttgarter Anlagenbauer, berichtet, erhielt Dürr für die schlüsselfertig mit Fasmatic-Systemen eingerichtete Endmontage des Volkswagen-Werks Mosel 2006 den begehrten VW Group Award.

Auch AFT, Bleichert, Egemin, E&K Automation, Frog und TMS können auf eine lange Tradition der Zusammenarbeit mit Automobil- und Nutzfahrzeugherstellern zurückblicken. Das gleiche gilt für MLR und ISA.

Von der Ludwigsburger MLR stammt etwa das FTS, das im Zuffenhausener Porsche-Werk die Montagelinien mit Komponenten aus dem zentralen Hochregallager versorgt. Bei der Herrenberger ISA laufen derzeit Projekte für Audi in Neckarsulm und Ingolstadt.

In Kooperation mit Siemens hat ISA außerdem das weltweit größte Zentrallager für Automobil-Ersatzteile mit einem sich über 5 km erstreckenden und aus 90 Fahrzeugen bestehenden FTS ausgestattet: Das Daimler Global Logistics Center im südpfälzischen Germersheim liefert Mercedes-Benz-Originalteile in die ganze Welt.

Fahrerlose Transportsysteme erobern neue Einsatzfelder

Außer der Automobilindustrie finden sich heute fahrerlose Transportsysteme in praktisch allen Branchen. Die aktuellen Einsatzbeispiele reichen von der Papier- und Verpackungsindustrie über die Lebensmittel- und Getränkelogistik bis zu den Tresorräumen von Nationalbanken. Selbst die Hochschule Heilbronn hat im Oktober 2007 bei Frog ein einzelnes fahrerloses Transportfahrzeug für den Behältertransport bestellt. „Auf diese Weise können die dort im Fach Produktion und Logistik ausgebildeten Studenten gleich vor Ort praktische Erfahrung sammeln“, freut sich Frog Deutschland-Repräsentant Rapp.

Fahrerlose Transportsysteme setzen sich auch immer mehr in der Intralogistik von größeren Krankenhäusern durch. Dies belegen entsprechende Anlagen von MLR, Swisslog Telelift und TMS, unter anderem in den Universitätskliniken von Düsseldorf, Leipzig und Köln. Peter Ossendorf, Vertriebsleiter bei MLR in Ludwigsburg, glaubt, dass gerade in diesem Segment der Bedarf an FTS in den nächsten Jahren nach oben schnellen wird.

Technische Innovationen erhöhen die Systemflexibilität

Die hohe Flexibilität, die fahrerlose Transportsysteme heute besitzen, resultiert in erster Linie aus der Entwicklung von leitlinienlosen Führungssystemen. Odometrie, optische Leitspuren, Lasertriangulation, im Boden eingelassene Transponder und Magnetraster sowie speziell für Outdoor eine verfeinerte Variante der Satellitennavigation (dGPS = differential Global Positioning System) ermöglichen erst die für den Taxibetrieb typischen Punkt-zu-Punkt-Fahrten.

Hinzu kommen Schmalbandfunk und WLAN, die veraltete Techniken wie die induktive und die Infrarot-Datenübertragung weitgehend abgelöst haben. Beim Personen- und Auffahrschutz tauchen vermehrt Laserscanner oder Radar- und Ultraschalltaster auf, die Parallelen mit den von der Automobilindustrie entwickelten Fahrerassistenzsystemen aufweisen.

Energieversorgung der fahrerlosen Transportsysteme kann verbessert werden

Trotz dieser Innovationen gibt es für die Entwickler von fahrerlosen Transportsystemen noch einiges zu erledigen. Dies gilt in erster Linie für die Energieversorgung, wo in Zukunft mit alternativen Techniken wie der Brennstoffzelle und dem weiteren Ausbau der kontaktlosen Energieübertragung zu rechnen ist.

Auch die weiter verbesserungsfähige Bremsenergie-Rückgewinnung ist durchaus ein Thema: Laut PSB-Mann Welsch trägt die standardmäßig integrierte Rückspeisung zu einem guten Teil zum niedrigen Energieverbrauch der Carobot-Systeme bei.

Nach dem Vorbild der Automobilindustrie entwickelt und implementiert jeder Hersteller fahrerloser Transportsysteme sein Fahrzeugspektrum auf der Basis eines Baukastensystems. Diese Plattform- oder Modulstrategie reduziert die Teilevielfalt und spart Kosten.

Fahrerlose Transportsysteme letztendlich doch in Modulbauweise

Auch wenn die Vertriebschefs gerne betonen, dass ihre Unternehmen individuelle Lösungen anbieten, existieren innerhalb der Baureihen eines Anbieters doch weitgehende technische Gemeinsamkeiten. Da die Produzenten fahrerloser Transportsysteme zunehmend auf ein- und denselben Komponentenlieferanten zurückgreifen, ergeben sich auch erste Ansätze zu einer herstellerübergreifenden Standardisierung.

Trotzdem lassen sich die fahrerlosen Transportfahrzeuge des einen Herstellers nicht einfach auf den Fahrkurs des anderen setzen. Die mangelnde Kompatibilität zwischen den einzelnen Systemen bindet jeden Kunden für die gesamte Lebenszeit der Anlage an den ursprünglichen Anbieter. Gleichzeitig erschwert sie die Etablierung eines neuen Marktes, der dennoch allmählich in Schwung kommt. Es handelt sich um die Modernisierung bestehender Anlagen.

Das Retooling alter fahrerloser Transportsysteme gewinnt an Bedeutung

Für ISA beispielsweise spielt Retooling – so die Fachbezeichnung für das Wiederaufbereiten von in die Jahre gekommenen Maschinen – eine große Rolle. „Ältere Anlagen, deren Mechanik immer noch perfekt funktioniert, müssen lediglich an moderne Steuerungstechnik angepasst werden“, erläutert ISA-Geschäftsführer Kühne. MLR offeriert für diesen Zweck einen Einbausatz, der die gesamte Steuerungs-, Navigations- und Sicherheitstechnik umfasst.

Auch E&K Automation, Frog und PSB haben in den vergangenen Jahren sowohl eigene als auch fremde Altanlagen „aufgefrischt“. Ein mit aktueller Elektronik aufgerüstetes FTS erreicht eine ungewöhnlich lange Lebensdauer. Es kann mehr als 20 Jahre seinen Dienst versehen, bevor es schließlich ausgemustert wird.

Hans Jürgen Jüngling ist freier Fachjournalist in 71083 Herrenberg.

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