Fahrerlose Transportsysteme Was sind fahrerlose Transportsysteme? Definition & Vorteile

Fahrerlose Transportsysteme müssen in exakter Steuerung und Abstimmung arbeiten. Erfahren Sie jetzt alles über FTS und deren Vorteile!

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SSI SCHÄFER / Fritz Schäfer GmbH

Stöcklin Logistik AG

Fahrerlose Transportsysteme Definition: Sie bestehen aus verschiedenen Komponenten, welche miteinander in exakter Steuerung und Abstimmung arbeiten müssen. In der VDI-Richtlinie 2510 werden FTS exakt definiert und in ihren Komponenten eingeordnet.

Woraus bestehen fahrerlose Transportsysteme?

Die Bestandteile eines FTS:

• Fahrerlose Transportfahrzeuge (engl. automated guided vehicle) nach Definition Flurförderzeug

• Eine Leitsteuerung

• Mittel zur Standortbestimmung und Lageerfassung der Transportfahrzeuge

• Mittel zur Datenübertragung an und von den Fahrzeugen im FTS

• Infrastruktur und periphere Einrichtungen wie Ladestationen etc.

Warum fahrerlose Transportsysteme wichtig für die Logistik sind

Vor mehr als 50 Jahren wurden die ersten fahrerlosen Transportsysteme in den USA entwickelt und eingesetzt. Mittlerweile sind diese Systeme aus der modernen Logistik kaum noch wegzudenken. Fahrerlose Transportsysteme werden verwendet, um verschiedene Waren und Materialien mit aktiven und passiven Lastaufnahmegeräten autonom zu transportieren und umzuschlagen. Die FTS sind dabei flurgebunden und können sowohl innerhalb von Gebäuden als auch im Außenbereich und in Außenlagern eingesetzt werden. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Systeme, der Fahrzeuge und der verwendeten Technik können immer mehr Betriebe auf die Vorteile solcher Transportsysteme zurückgreifen und diese flexibel und effizient in der eigenen Intralogistik einsetzen.

Einsatzgebiete von FTS: Geschwindigkeit, Sicherheit und Schwerlast

Fahrerlose Transportsysteme sind global und vielseitig im Einsatz. Sie können sowohl in Arbeitsbereichen mit Personenverkehr als auch in vollständig automatisierten Arbeitsbereichen eingesetzt werden und sind in ihrer Ausgestaltung enorm flexibel. So können die Transportfahrzeuge im FTS problemlos an die jeweiligen Aufgabengebiete angepasst werden. So gibt es im Kleinlagerbereich beispielsweise Transportfahrzeuge, welche nur einige wenige Kilogramm an Waren transportieren können, während die großen Systeme autonom mit Lasten von bis zu 50 Tonnen belastet werden können. Die fahrerlosen Transportfahrzeuge unterscheiden sich jedoch nicht nur hinsichtlich ihrer maximalen Belastungsgrenze, sondern auch hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit. Diese hängt allerdings auch von vielen äußeren Faktoren ab. Während die Fahrzeuge in Arbeitsumgebungen mit Personenverkehr oftmals eine Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde nicht überschreiten dürfen, können in vollständig automatisierten Umgebungen auch höhere Geschwindigkeiten erreicht werden. Begrenzende Faktoren sind hierbei vor allem die Bremswege und die Lastwechsel durch die transportieren Waren. Somit können fahrerlose Transportsysteme enorm flexibel eingesetzt werden.

Verschiedene Arten fahrerloser Transportsysteme

Fahrerlose Transportsysteme werden als Flurförderzeug bezeichnet und definiert. Diese Definition ist vor allem im Rahmen der Unfallverhütungsvorschriften von enormer Bedeutung. So sind diese Fahrzeuge in ihrer Bauart dadurch definiert, dass sie

• mit Rädern auf Flur laufen und frei lenkbar sind

• zum Befördern, Schieben oder Ziehen von Lasten eingerichtet sind

• zur innerbetrieblichen Verwendung gebraucht werden.

Erweitert wird diese Definition durch das Flurförderzeug mit Hubeinrichtung, welches mittlerweile in den meisten Lagern zum Einsatz kommt. Diese Transportsysteme sind zusätzlich dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Heben, Stapeln und "in Regale einlagern" von Lasten geeignet sind und Lasten selbst aufnehmen und absetzen können.

Der Antrieb autonomer Transportsysteme

Das Flurförderzeug kommt bereits seit vielen Jahren in verschiedenen Ausführungen zum Einsatz und konnte bisher mit unterschiedlichen Antrieben ausgestattet werden. Für die modernen Systeme, welche auf eine direkte menschliche Interaktion verzichten, kommen in der Regel Elektroantriebe zum Einsatz, da diese Transportsysteme auch in mäßig belüfteten Lagerhallen eingesetzt werden dürfen. Fahrerlose Transportsysteme setzen dabei grundsätzlich bei der Definition des Flurförderzeug an, ergänzen deren Leistungsfähigkeit jedoch durch die autonomen Interaktionen mit den Waren. Fahrerlose Transportsysteme sind dementsprechend eine Weiterentwicklung des Flurförderzeug mit modernen Mitteln und mittels technischer Erweiterungen.

Fahrerlose Transportsysteme Beispiele: Amazon und Kiva-Systems

Ein sehr gutes Beispiel für die fahrerlose Logistik im intralogistischen Bereich zeigt der weltweit größte Versandhändler Amazon. Im Jahr 2015 investierte das Unternehmen 775 Millionen US-Dollar in das Unternehmen Kiva-Systems, welche als Hersteller für Lager-Roboter bereits enorm fortgeschritten war. Aktuell ist das gesamte Unternehmen von Amazon übernommen worden und arbeitet gezielt an Lösungen für Amazon im Bereich der fahrerlosen Transportsysteme. Nach Angaben von Amazon möchte das Unternehmen durch die Nutzung von FTS die Effektivität der eigenen Mitarbeiter um den Faktor vier verbessern. In der Praxis lässt sich dies bereits gut beobachten. In vielen Lagern von Amazon sind die orangefarbenen Kiva-Roboter bereits im Einsatz. Diese holen sowohl die Waren als auch die zugehörigen Verpackungen aus den jeweiligen Lagerstätten und liefern diese autonom an den zuständigen Mitarbeiter, welcher die Waren verpackt und somit für den Versand bereit macht. Diese Systeme funktionieren allerdings nur, weil sowohl der Wareneingang, die Kommissionierung, die Verpackung und der Warenausgang nach streng festgelegten Kriterien arbeiten und alle Waren und Materialien sowohl örtlich als auch per Software erfasst werden. Durch festgelegte Routen und intelligente Navigationslösungen können die fahrerlosen Transportsysteme diese Aufgaben problemlos übernehmen. Da Amazon in seinen Lagern eine dynamische Lagerhaltung einsetzt, die einzelnen Materialien und Waren also nicht an vorher fest definierten Orten gelagert werden, muss die Software der fahrerlosen Transportsysteme eng mit der Warenwirtschaft des Unternehmens verbunden werden. Das Flurförderzeug von Kiva-Systems sucht dementsprechend selbstständig nach den eingelagerten Waren und bringt diese zum nächsten verfügbaren Lagermitarbeiter. Somit können lange Warenwege und Wartezeiten in der Logistik bei Amazon intelligent umgangen werden. Somit schafft es Amazon nicht nur die Zahl der Mitarbeiter und deren Belastung konstant zu halten, sondern auch das immer weiter steigende Warenaufkommen effektiv zu managen und für eine gute und tragfähige Logistik zu sorgen. Da das FTS autonom arbeitet und darüber hinaus problemlos erweiterbar ist, können die einmal erprobten Systeme problemlos in neuen Lagern und bei Lager-Erweiterungen eingesetzt werden.

Hier sehen Sie die fahrerlosen Transportroboter von Kiva-Systems im Einsatz und können deren Arbeit und Ladekapazität im Detail verfolgen. Sie sehen, wie autonom die Roboter agieren und wie reibungslos die Interaktion zwischen FTS und menschlichen Mitarbeitern funktioniert.

Fahrerlose Transportsysteme Vorteile

Autonome Transportsysteme sind in vielen verschiedenen Ausführungen erhältlich. Doch fahrerlose Transportsysteme weisen eine ganze Reihe von Vorzügen auf, welche diese deutlich von den Alternativen abheben und deren Einsatzmöglichkeiten deutlich erweitern. Durch die Automatisierung der Arbeitsabläufe lassen sich für die Unternehmen viele Vorteile erzielen. Zum einen wird der Faktor Mensch aus vielen Arbeitsbereichen abgezogen, was nicht nur die Fehlerquote deutlich verringert, sondern auch die Produktivität steigert. Denn ein FTS benötigt keine Pause, ist nicht an feste Arbeitszeiten gebunden und kann dementsprechend dauerhaft und rund um die Uhr eingesetzt werden. Somit kann eine kontinuierliche Versorgung mit den gewünschten Gütern jederzeit gewährleistet werden. In den Bereichen Logistik und Produktion lässt sich durch den Einsatz von FTS enorme Produktivitätssteigerungen erzielen, während sich die Personalkosten in diesen Bereichen signifikant verringern.

Doch fahrerlose Transportsysteme bieten noch weitere Vorzüge und Vorteile, welche sie vielen anderen autonomen Transportsystemen überlegen macht.

• Fahrerlose Transportsysteme lassen sich problemlos in bereits bestehende Lagerstrukturen integrieren und erfordern dementsprechend weniger Aufwand bei der Integration.

• Fahrerlose Transportsysteme können für den Transport unterschiedlichster Güter mit verschiedenen Gewichten und Spezifikationen eingesetzt werden. So kann im FTS unterschiedliches Flurförderzeug eingesetzt werden, um die unterschiedlichen Waren innerhalb eines geschlossenen Systems zu transportieren.

• Änderungen am Lagerlayout, an der Lagerstruktur und an der Warenstruktur lassen sich mit FTS im laufenden Betrieb vornehmen und optimieren.

• Hinzu kommt, dass fahrerlose Transportsysteme problemlos auch an schwankende Leistungsanforderungen angepasst werden können, sodass Schwerpunkte jederzeit über das Leitsystem definiert und entsprechend bearbeitet werden können. Da das System autonom agiert, können anfallende Aufgaben und Auftragsspitzen bereits frühzeitig erkannt und entsprechend priorisiert bearbeitet werden.

Fahrerlose Transportsysteme Nachteile

Solange keine Störung auftritt, erfolgt der Warentransport automatisch. Stößt das fahrerlose Transportfahrzeug auf Hindernisse oder ist beschädigt, erfordert dies ein manuelles eingreifen von Menschenhand. Die heutigen Systeme können nicht automatisch auf Betriebsstörungen reagieren. Steht das Fahrzeug beispielsweise wider Erwarten vor einem leeren Regalplatz, wartet es auf Nachschub, bevor es den Auftrag fortführt die Bauteile vom Lager zur Montage zu bringen. Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) entwickeln im Forschungsprojekt „FTS-Expert“ ein Expertensystem zur automatischen Reaktion auf Betriebsstörungen.

Technik und Navigation –fahrerlose Transportsysteme in der Logistik

Wenn fahrerlose Transportsysteme in der Logistik und Lagerhaltung eingesetzt werden sollen, so bestimmt vor allem deren technische Ausführung über den Erfolg dieser Maßnahme. Denn vor allem die Navigation und die räumliche Orientierung der Fahrzeuge und die klare Kennzeichnung der Lagerflächen beziehungsweise die Zuordnung der Waren zu bestimmten Lagerflächen ist von entscheidender Bedeutung. Fahrerlose Transportsysteme können hierbei mit unterschiedlichen Methoden räumlich verortet werden, um einen effektiven Betrieb zu gewährleisten. Allerdings unterscheiden sich diese Systeme sowohl in ihrer Effizienz als auch in den Investitionskosten oftmals enorm voneinander.

Magnetische oder induktive Leitlinien im Bodenbereich

Die wohl einfachste und kostengünstigste Variante sind Leitlinien im Boden entlang der Fahrtwege im Lager. Diese können sowohl optisch als auch induktiv oder magnetisch ausgeführt werden und dienen dem Flurförderzeug im FTS als Abgrenzung der Fahrtwege. Allerdings haben diese Systeme einen deutlichen Nachteil. Denn obwohl die Einrichtung kostengünstig und einfach ist, können diese Lösungen nur mit höherem Aufwand gewartet werden. Auch Veränderungen am Lager und an den Fahrtstrecken sind somit nur mit einem höheren Aufwand realisierbar.

Transponder und Magnete für die Rasternavigation

Bei der Rasternavigation werden anhand von in den Boden eingelassenen Transpondern und Magnete optische Raster erzeugt, welche dem Flurförderzeug die Orientierung ermöglichen. Dieses System ist oftmals in der Investition ein wenig teurer als die reinen Leitlinien, doch lassen sich Wartungen und Veränderungen an den Fahrtwegen mit deutlich geringerem Aufwand durchführen. Durch eine Veränderung der Raster beziehungsweise durch das Setzen neuer Transponder kann die Erweiterung schnell vorgenommen werden.

Fahrerlose Transportsysteme mit Lasernavigation

Die aktuell modernste, aber auch teuerste Form der Navigation geschieht mittels Laser. Das fahrerlose Transportfahrzeug wird mit einem modernen Laserscanner ausgestattet, welcher anhand von stationären Referenzpunkten im Raum eine einfache und vor allem enorm exakte Navigation auf allen Fahrtwegen erlaubt. Durch neue Referenzpunkte lassen sich die Fahrtwege sehr einfach und unkompliziert erweitern und verändern. Flurförderzeug mit einer solchen Navigationseinheit können somit auch problemlos in neuen Lagern und bestehenden Lagerelementen gleichermaßen eingesetzt werden. Allerdings sind die Kosten sowohl für die Investition als auch für die Wartung des Systems sehr hoch, sodass solche Systeme nur in großen Lagern und bei entsprechend großen Unternehmen zum Einsatz kommen.

Navigation fahrerloser Transportsysteme mittels GPS

Werden fahrerlose Transportsysteme in Lagerflächen unter freiem Himmel eingesetzt, kann auch eine Navigation mittels des GPS-Systems erfolgen. Dieses System arbeitet mittels Funkpeilung, ist in seinen Grundwerten jedoch nur auf +/- 10 Meter genau. Erst durch das Differental Global Positioning System (dGPS) lässt sich die Genauigkeit spürbar erhöhen. Wird das dGPS mit Phasenauswertung eingesetzt, kann die Genauigkeit um annähernd den Faktor 100 gesteigert werden. Somit ist es auch problemlos möglich fahrerlose Transportsysteme im Außenbereich mittels GPS zu verorten und zu steuern. Autonom und flexibel kann das FTS in einem solchen Fall in jedem Fall eingesetzt werden.

In diesem Video wird aufgezeigt, mit welchen sensorischen Möglichkeiten fahrerlose Transportsysteme arbeiten können und in welchem Maße die Logistik von dieser neuen Form der autonom agierenden Arbeitsmittel profitieren kann. Dank immer besserer technischer Innovationen wird sich dieser Markt in den nächsten Jahren nochmals spürbar erweitern und in seinen Möglichkeiten sprunghaft ansteigen.

Fahrerlose Transportsysteme auch in der Kommissionierung vielfältig im Einsatz

Lange Zeit waren fahrerlose Transportsysteme vor allem in der Großlogistik vertreten und wurden dort mehrfach erprobt. Mittlerweile gibt es jedoch eine ganze Reihe an Unternehmen im Bereich Groß- und Einzelhandel, welche fahrerlose Transportsysteme auch in der Kommissionierung, also in einem traditionell extrem personalintensiven Bereich einsetzen.

Grundlagen der Logistik

Kommissionieren – Bedeutung, Ablauf & Verfahren

In solchen Fällen steigen die Ansprüche an das Flurförderzeug und das FTS in erheblichem Maße. Denn in solchen Einsatzgebieten müssen unterschiedliche Waren aus unterschiedlichen Lagerplätzen individuell nach Kunde kommissioniert und anschließend an den Versand übergeben werden. Analysen haben ergeben, dass der Weg zum Regal in den meisten Unternehmen bis zu 50 Prozent der Arbeitszeit eines Mitarbeiters ausmachen kann. Durch den Einsatz fahrerloser Transportsysteme lässt sich das Kommissionieren deutlich verkürzen. Die Folgen sind durchweg positiv. Zum einen kann eine Produktivitätssteigerung von bis zu 10 Prozent durch diese Maßnahme erreicht werden. Somit lassen sich die Investitionskosten für die fahrerlosen Transportsysteme in der Regel problemlos amortisieren. Hinzu kommt, dass auch die Mitarbeiter körperlich entlastet werden, da die Hebe- und Trageleistung des einzelnen Mitarbeiters deutlich reduziert wird. Somit werden Rücken und Gelenke geschont, was sich deutlich in der Krankenstatistik des Unternehmens widerspiegelt.

Industrie 4.0 – Die Zukunft der fahrerlosen Transportsysteme

Dank der sehr guten Skalierbarkeit der einzelnen Systeme und der verschiedenen Systemkomponenten können fahrerlose Transportsysteme in den unterschiedlichsten Einsatzgebieten genutzt werden und bieten ein Höchstmaß an Komfort und Kontrolle, welches sich in seiner Effizienz enorm stark von den tradierten Methoden der Logistik unterscheidet. Wird die grundlegende Arbeit der Warenerfassung und der speicherrelevanten Lagerung gründlich und effektiv ausgeführt, können die Systeme autonom und problemlos die verschiedensten Aufgaben der Logistik erleichtern und spürbar beschleunigen. Dementsprechend werden die Systeme in Zukunft nicht nur in Großunternehmen, sondern auch vermehrt im Einzelhandel eingesetzt werden und die Logistikbranche nachhaltig und spürbar verändern. Als erster Schritt in die Industrie 4.0 sind fahrerlose Transportsysteme mit ihren vielen Automatismen und ihrer durchgängigen Arbeitsleistung für einen großen Teil des Produktivitätsanstiegs verantwortlich.

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