Autonome Intralogistik

Die von Mittelständlern geprägte metallverarbeitende Industrie der ‚Zerspaner‘ hat in der Vergangenheit immer wieder den Begriff der flexiblen Automation in die Praxis umgesetzt und steht heute nach wie vor unter großem Wettbewerbs- und Produktivitätsdruck. Die Maschinen – zumeist CNC-Werkzeugmaschinen – arbeiten mit hoher Effizienz und geringen Rüstzeiten, oft auch mit automatisierter Beladung. Hier ist das Potenzial für weitere Automatisierung beschränkt. Doch wie sieht es bei der Versorgung der Maschinen und Bearbeitungsstationen mit Rohteilen und Werkstücken aus?

Eine klassische Automation zum Beispiel mit Fördertechnik ist häufig unrentabel, weil die Losgrößen überschaubar sind oder die Bauteile nicht über sehr lange Zeiträume gefertigt werden. Als Alternative bietet sich der (deutlich flexiblere) innerbetriebliche Transport mit Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) an. Allerdings war deren Navigation lange Zeit ebenso komplex wie ihre Einbindung in den innerbetrieblichen Materialfluss.

Vom FTS zum AMR

Hier hat sich inzwischen einiges geändert. Aus den Fahrerlosen Transportsystemen, die ihre Wege zum Beispiel durch in den Hallenboden eingelassene Markierungen finden, wurden Autonome Mobile Roboter (AMR), die selbsttätig navigieren können. Zudem gibt es mit der VDA 5050 einen Standard, mit dem FTS/ AMR-Flottenmanager verschiedener Hersteller über ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll Daten austauschen können. Und mit der Software ‚EVOorchestration‘ von EVO steht eine Software zur herstellerübergreifenden Aufgabensteuerung bereit, die die in der Fertigung anfallenden Transportaufgaben für AMR-Flotten bereitstellt und ‚managet‘, auch in kleinen und mittelgroßen Fertigungsbetrieben und auch mit nur einem Transportsystem.

Die ‚Orchestrierung‘ der automatisierten Intralogistik

Mit ‚EVOorchestration‘ lässt sich der innerbetriebliche Materialfluss ‚orchestrieren‘ – nicht nur der automatisierte Transport mit FTS und AMR, sondern auch manuelle Transportaufgaben. © EVO

Als Leitsystem überwacht EVOorchestration alle laufenden Transportaufträge zwischen Maschinen, Lager- und Montagebereichen und entscheidet, welchem Roboter oder welchem Mitarbeiter die jeweilige Aufgabe übergeben werden kann. Dazu zählen die Anlieferung von Material, der Weitertransport von Halbfertigteilen zur nächsten Arbeitsstation sowie die Abholung, um fertige Teile ins Lager zu transportieren.

Am Fahrziel angekommen, meldet der Roboter der Leitzentrale, dass die Transportaufgabe abgeschlossen ist. Handelt es sich um einen Auftrag, der einem Logistikmitarbeiter zugeordnet wurde, meldet dieser zum Beispiel per Tablet, dass er die zugeordnete Transportaufgabe erledigt hat, und neue Aufgaben übernehmen kann.

Erstes Projekt in der Praxis umgesetzt

Um die erfolgreiche Umsetzung einem größeren Publikum vorzustellen, erfolgte kürzlich die Erstinbetriebnahme eines EVOorchestration-Projekts in der Demofabrik Smart Factory in Schwäbisch Gmünd.

Ein erster ‚Use case‘ von EVOorchestration wurde kürzlich in der Demofabrik Smart Factory in Schwäbisch Gmünd umgesetzt. © EVO

Anstelle komplexer Sensorintegration an Maschinen und Übergabestationen, die mit großem Engineering-Aufwand individuell für Regelwerke programmiert werden, erhält EVOorchestration die nötigen Fahrbefehle direkt über das MES-System ‚EVOperformance‘, das Maschinen und Fertigungsfortschritt in Echtzeit überwacht und damit automatisch Transportaufträge auslöst. Diese an EVOorchestration weitergegebenen Aufträge schaffen zum Beispiel die Voraussetzung dafür, dass auch in Spät- und Nachtschichten sowie in Wochenendschichten eine zuverlässige Versorgung von Maschinen und Werkstationen gewährleistet ist. Dies ermöglicht den mannlosen Betrieb in einer modernen Fertigungsumgebung. Der Transport kann unterschiedlich gestaltet werden – vom Teiletransport über die Bereitstellung von Werkzeugen bis zur automatisierten Entsorgung von Spänen.

Adaptiert für drei Kommunikationsschnittstellen

Das EVOorchestration-Leitsystem ist aktuell für drei verschiedene Kommunikationsschnittstellen (darunter eine VDA 5050-konforme) für Mobilroboter vorbereitet und kann mit geringem zeitlichen Anpassungsaufwand auf andere Flotten-manager von Herstellern und Integratoren adaptiert werden. Möglich ist auch die Konnektivität über eine REST- oder SOAP-API. Ebenso möglich ist die Anbindung an das ERP-System des Anwenders. Von EVO entwickelte Konnektoren erlauben in diesem Fall die nahtlose Integration in den Gesamtprozess, vom Fertigungsauftrag über die gesamte Wertschöpfungskette in der Fertigung.

Die mit der Nutzung verbundene Zeitersparnis erhöht die Effizienz und ermöglicht die vermehrte Konzentration auf wertschöpfende Prozesse. Wie hoch der konkrete Produktivitätsvorteil ist, hängt unter anderem von der Anzahl an Robotern, der Häufigkeit des Einsatzes sowie der Streckenlänge ab.

Mensch, Maschine und Roboter vernetzen

Jürgen Widmann ist Geschäftsführer von EVO Informationssysteme. © EVO

Zu den Besonderheiten von EVOorchestration gehört, dass sowohl Fahraufträge an den FTS/AMR-Flottenmanager ausgegeben werden können als auch an das Personal, das zum Beispiel per Hubwagen eine Palette mit Rohteilen an die Werkzeugmaschine bringt. So können sowohl ‚normale‘ Tagschichten als auch mannlose Nacht- oder Wochenendschichten mit demselben System abgebildet werden. In beiden Fällen sorgt die Software für einen durchgängigen Materialfluss im Produktionsumfeld sowie für einen durchgängigen Informationsfluss, da sie ‚stand-alone‘ betrieben, aber auch mit dem vorhandenen ERP- oder PPS-System gekoppelt werden kann.

Perspektive: Die autonome Fertigung

Perspektivisch lässt sich die Vernetzung und Automatisierung mit EVOorchestration noch weiterdenken: Automatisierte Werkzeugmaschinen erhalten ihre Fertigungsaufträge über den EVOjobmanager. Die Prozesse werden mit EVOperformance überwacht, und den innerbetrieblichen Transport organisiert EVOorchestration. Dann hat der Anwender die autonome Produktion realisiert.