Wie autonome mobile Roboter die Lagerwirtschaft optimieren

Der Transport von Waren innerhalb der industriellen Lagerwirtschaft ist im Wertschöpfungsprozess der Lean Production in weiten Teilen noch zu ineffizient. Abhilfe schaffen die bereits etablierten Automated Guided Vehicles (AGV), also autonom gesteuerte Fahrzeuge, sowie Autonomous Mobile Robots (AMRs), ergo autonome mobile Roboter. Letztere erfreuen sich einer Studie des Beratungsunternehmens logistic iq einer immer größeren Beliebtheit. So soll die Umsatzmarke von 18 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025 geknackt werden.  

Wer als Industrieunternehmen seine Logistik verbessern will, kehrt zuerst vor der eigenen Haustüre. Nur wer seine internen Warenwirtschaftsprozesse perfekt aufeinander abgestimmt hat, erhöht den Innovationsgrad und somit auch ökonomischen Wert seines Betriebs. Es gilt, kostenintensive Abläufe der Intralogistik zu hinterfragen und gegebenenfalls zu automatisieren ‒ denn alleine 50 Prozent aller Logistikkosten werden der internen Warenwirtschaft zugerechnet.  

Im Gegensatz zu AGV orientieren sich autonome mobile Roboter mithilfe von deutlich mehr Sensoren, Kameras, Laserscannern und einer Funkkommunikation, die zum Beispiel auf modernster Breitbandtechnologie wie 5G basiert.  

• Autonom gesteuerte Fahrzeuge (AGV) bewegen sich durch künstliche Markierungen wie Magnetbändern, Reflektormarker oder QR-Codes im Raum. Dadurch ist zwar eine problemlose Lokalisierung der Fahrzeuge möglich. Der Freiheitsgrad ist jedoch beschränkt und die Pfadplanung wird mit starren physischen oder virtuellen Spuren festgelegt. AMRs trumpfen mit einer autonomen, dezentralen Pfadplanung auf, die veränderte Umgebungen, Hindernisse und variable Logistikprozesse adaptiert.  
• AGV brauchen mehr vorgeplante Infrastruktur. Die Produktionsfläche muss vergrößert und eingerichtet werden. Flotten von AMRs hingegen müssen nicht aufwendig integriert werden. Wer die Größe der Roboter skalieren will, tut dies abhängig von ihrem Einsatzzweck. Die Skalierbarkeit ist demnach nichtlinear.  
• Bei den Anschaffungskosten punkten die AGV. AMRs sind aufgrund ihrer komplexen Sensorik sowie Softwarelösungen in diesem Punkt teurer. Eine Amortisation der Kosten stellt sich beim Einsatz in der Lagerwirtschaft schneller ein, als dies bei AGV der Fall ist. Da die AGV-Flotten aber in den Logistikprozess länger und aufwendiger integriert werden müssen, ist dieser Kostenpunkt größer. Ändern sich die Routen der Fahrzeuge nicht und die AGV fahren im Blockbetrieb ohne Behinderungen, ist ihr Betrieb aber kosteneffizienter.  

• AGV sind aufgrund risikoärmerer Fehlerquellen zuverlässiger. Probleme treten meist nur auf, wenn Fahrtwege blockiert sind. Bei AMRs hingegen hängen Lokalisierungsprobleme sowohl von der Dynamik der Umgebung als auch von der Sensorik der Fahrzeuge ab. Mit größeren Freiheitsgraden ausgestattet entstehen komplexere Problemstellungen, die den Mitarbeitern nicht umgehend auffallen und sich nicht immer umgehend nachvollziehen lassen.
• Bei AGV-Flotten besteht der vordergründige Aufwand darin, die Lagerhalle so zu präparieren, dass die Automated Guided Vehicles ihre Wege finden und fahren können. Ohne die Umgebung anpassen zu müssen, lassen sich AMRs relativ leicht in Betrieb nehmen.  So wird dem AMR lediglich aktuelles Kartenmaterial der Arbeitsumgebung aufgespielt.
• Wer AMRs einsetzt, investiert in den sicheren Betrieb der Roboter mehr Mittel. Bedingt durch ihre größere Autonomie sind die Sicherheitskonzepte hinsichtlich Hardware und Navigation nämlich komplexer.  
• Beim Intelligenztest schneiden die Roboter besser ab. AMR-Modelle sammeln dank ihrer breiten Sensor-Palette viele Daten zur Warenwirtschaft. Mit der enormen Datenfülle lassen sich Prozesse wie Verkehrsflüsse und Anpassungen an diese schneller vornehmen, Objekte werden schneller identifiziert und klassifiziert. Die hohe Autonomie und der Datentransfer innerhalb der AMR-Flotte erzeugen eine Schwarmintelligenz.

Das Unternehmen Item hat eine Lösung gefunden, seinen Systembaukasten und verschiedene Robotertechnologien zu verbinden. Als Basis für die kundenspezifischen Konfigurationen dienen die autonomen mobilen Roboter von MiR. Zum Einsatz kommen die AMRs im europäischen Logistikzentrum von Item, das aus 11 Hallen besteht und 225 Meter lang ist. Aufgrund den Entfernungen, war es vorrangig das Ziel, materielle und personelle Ressourcen zu schonen.

Fast alle Warenbewegungen erfolgten bis dato mit Hubwagen und Gabelstaplern. Die Wahl der Logistik-Experten fiel schnell auf den AMR von MiR. Ein rollbares Grundgestell aus Profilen des MB Systembaukastens diente als Basisaufbau für den MiR 250, der daran andockt. Je nach Aufgabe lassen sich somit Paletten, Gitterboxen oder speziell entwickelte item-Regale auf dem Grundgestell befestigen.  

Bei den Automatisierungsexperten von Baumüller sind “Magnus” und “Prime” die Protagonisten auf dem AMR-Parkett, geeignet für Anwendungen in Gewerbe, Gesundheitswesen und Fertigung. Magnus schultert Traglasten von bis zu 300 kg und navigiert präzise auch durch enge Lagerhallen. Der AMR Prime besitzt einen kollaborierenden Robotorarm. Seine Stärke liegt in der großen Bewegungsfreiheit auf engstem Raum. Dieser Autonome Mobile Roboter (AMR) von Baumüller nimmt Traglasten von bis zu 20 Kilogramm auf, platziert und transportiert sie. Seine Aufgaben liegen demnach im Rahmen der Maschinenbestückung.

Das folgende Video zeigt Magnus und Prime in Aktion:

Bei den Logistik-Profis von Jungheinrich steht der AMR “arculee” im Mittelpunkt der autonomen Robotikfahrzeuge. Er ist klein, sehr beweglich und für horizontale Lagerlogistik geeignet.

Bei der Automatisierungslösungen für die Intralogistik darf auch das Unternehmen Still nicht fehlen. Mit dem “Ach” haben die Hamburger einen AMR im Portfolio, der sich durch einen hohen Durchsatz bei geringem Platzbedarf, Li­-Ion­Technologie und einer Tragfähigkeit von bis zu 1.500 kg auszeichnet.  

Aber auch Hybride aus AMR und AGV sind geeignete Robotersysteme, um die Intralogistik zu innovatisieren. Ek Robotics nennt seine Technologieplattform “X Move”, die dem Anwender die Wahl zwischen AGV und AMR lässt. An der Hardware werde beim Wechsel zwischen beiden Systemen nichts verändert, wie Ek Robotics erklärt. X Move beinhalte alle systemrelevanten Bauteile, um entweder als AGV oder AMR zu operieren. Der Wechsel zwischen beiden Technologien erfolge allein per Software, beide Systeme können in der gleichen Anwendung nebeneinander bestehen blieben, so das Unternehmen weiter. Zusätzlich werde bei einem Wechsel von AMR zu AGV das Fahrkurs-Layout und die Verkehrsregelung erstellt, die Navigationsart bliebe dabei gleich.