Forschung

Daniel Schilling,

Daten zur richtigen Zeit am richtigen Ort

Automatisierte Dienste und die zunehmende Servitization von Geschäftsmodellen in der Intralogistik erfordern einen vielschichtigen Daten- und Informationsfluss zwischen allen beteiligten Akteuren. Um diesen digitalen Datenstrom zielgerichtet und nutzbringend zu verwerten, werden geeignete digitale Abbilder benötigt.

Autonome Entnahme von Bauteilen aus einem ­smarten Ladungsträger. Über die „Referenz Architektur Industriel­le Indoor-Lokalisierung“ (RAIL) hat der Roboter ­Zugriff auf alle relevanten Geometrie- und Metadaten. © IFPT

Betrachtet man die Intralogistik, dann betrachtet man gleichzeitig meist Logistikprozesse, die sich außerhalb einer deterministisch ablaufenden Linienfertigung befinden, jedoch oft zeitlich eng an diese gekoppelt ihre Dienstleistungen zuliefern müssen. Die automatisierte Erfüllung dieser „Dienstleistung Intralogistik“ ist dabei die Summe von – zeitlich und räumlich entkoppelt – stattfindenden Prozessen einer Menge von Akteuren. Sie erfordert ein hohes Maß an Koordination. Dafür ist eine vollständige, aktuelle und gemeinsame digitale Datenbasis von zentraler Notwendigkeit. Nur so lassen sich Fragen beantworten wie: Welches Bauteil ist wann wo? Wohin soll das Fahrerlose Transportsystem (FTS) fahren und über welche Route? Welchen Zustand hat ein Lieferauftrag? 

Im Projekt Industrielle Indoor-Lokalisierung (IIL) forscht das IFPT an einem offenen Umgebungsmodell zur Automatisierung der Intralogistik und Produktion. Es soll ein gemeinsames, stets aktuelles Modell die Datendurchgängigkeit und Aktualität bis in den mobilen Edge-Bereich ermöglichen. Die abgebildeten Daten umfassen dabei sowohl Live-Geometrie- und Lokalisierungsinformationen unterschiedlicher Güte- und Genauigkeitsklassen als auch Metainformationen aus ERP-Systemen. Als Backend und Infrastruktur ist die „Referenz Architektur Industrielle Indoor-Lokalisierung“ (RAIL) dazu auf das Zusammenspiel mit anderen Systemen angewiesen, die ihre aktuelle Wahrnehmung der Umgebung teilen. Für jeden digitalen Service und die verwertenden Akteure müssen diese Wahrnehmungen erzeugt und angebunden werden; Akteure müssen smart gemacht werden.

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Smarte Ladungsträger

Produktionsnahe Umgebungen mit hybriden – also manuellen und automatisierten – Interaktionen stellen besondere Anforderungen an die Realisierung einer durchgängigen Digitalisierung. Smarte Gitterwagen, wie sie am IFPT im Rahmen des Projekts DEPOT entwickelt werden, sind in der Lage, solche Prozesse zu unterstützen. Sie nehmen ihre Beladung über verschiedene Technologien wie zum Beispiel Barcodes oder RFID-Tags wahr und können Objekte optisch durch KI-Vision Boards identifizieren. Durch den Abgleich der Beladung mit dem digitalen Modell wird eine Kopplung von manuellen Prozessen mit dem digitalen Modell erreicht. Dieses Modell kann zur Assistenz von weiteren Tätigkeiten und in weiteren Services verwendet werden. Damit können smarte Gitterwagen bidirektional zwischen der digitalen und analogen Welt vermitteln: Events auf mobilen Geräten auslösen, als Schnittstelle für Services dienen oder als Ausgabegerät und Sensor agieren; zum Beispiel personalisiertes Pick-by-light für mehrere Personen.

RAIL ermöglicht Datendurchgängigkeit zwischen allen Akteuren in einer vernetzten und digitalisierten Intralogistik. © IFPT

Wird für einen Ladungsträger ein korrekter Soll-Beladungszustand ermittelt, kann automatisiert ein Abholauftrag für ein FTS entstehen. Das Flottenmanagement kann auf das Umgebungsmodell zugreifen und – auf Basis der Positionen und Meta-Informationen von Ladungsträger und verfügbaren FTS – dem geeignetsten FTS den Auftrag erteilen. Sobald der Ladungsträger am Bestimmungsort angekommen ist, können automatisierte oder manuelle Folgeprozesse ausgelöst werden.

Die robotergestützte Entnahme von Bauteilen aus einem manuell kommissionierten Ladungsträger (siehe Bild 1) zeigt die Stärken einer gemeinsamen Datenbasis. Nach Auswahl einer geeigneten Roboterplattform muss diese an den richtigen Ladungsträger transportiert werden. Wo der Griff auszuführen ist, kann der Roboter sich aus dem gemeinsamen Modell erfragen; das KI-Vision Board hat die notwendigen geometrischen bereitgestellt. Ist das Bauteil gegriffen, kann es an Folgeprozesse übergeben werden – ohne Informationsverlust.

Die Abbildung einer durchgängig digitalen Prozesskette mit offenen, standardisierten Systemen ermöglicht eine flexible Automatisierung in der Intralogistik. Mit geteilten Informationen und kollektiver digitaler Wahrnehmung hilft sie Hürden zu meistern, die durch die oft hoch dynamischen Umgebungen, in denen Menschen und Maschinen gemeinsam operieren, entstehen. Schritt für Schritt werden so – autonom und kollaborativ mit dem Menschen – eine Reihe von innovativen Dienstleistungen in der Intralogistik ermöglicht.

Daniel Schoepflin, M.Sc., Arne Wendt, M.Sc., Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thorsten Schüppstuhl

Kurz erklärt: Das IFPT

Am Institut für Flugzeug-Produktionstechnik (IFPT) der TU Hamburg forschen zurzeit über 20 Mitarbeiter aus den Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik und Mechatronik an verschiedensten Automatisierungs- und Digitalisierungsprojekten, überwiegend im Luftfahrtbereich. Dabei geht es von der Produktions- und Montageautomatisierung über intelligente Logistiklösungen bis hin zu hochgenauen Inspektionssystemen mit neuer Sensorik. Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Thorsten Schüppstuhl ist Vorstandsmitglied der MHI e.V. http://www.ifpt-tuhh.de

Kurz erklärt: Der MHI e.V.

Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (MHI e.V.) ist ein Netzwerk renommierter Universitätsprofessoren – Institutsleiter und Lehrstuhl­inhaber – aus dem deutschsprachigen Raum. Die Mitglieder forschen sowohl grundlagenorientiert als auch anwendungsnah in einem breiten Spektrum aktueller Themen aus dem ­Montage-, Handhabungs- und Industrierobotik­bereich. Weitere Infos zur Gesellschaft, deren Mitgliedern und ­Aktivitäten: http://www.wgmhi.de

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