Fahrerlose Transportsysteme – Definition, Nutzen, Kosten und intelligente Alternativen

Seit den 1950er Jahren sorgen fahrerlose Transportsysteme (FTS) für höchste Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit bei der innerbetrieblichen Beförderung verschiedenster Produkte, Waren und Güter. Klassische FTS haben allerdings einen Nachteil: Sie sind mehrheitlich spurgeführt und funktionieren nur auf vordefinierten Routen. Verändern sich die Prozesse oder Firmengebäude, ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, um das Streckennetz umzugestalten. Deutlich flexibler sind autonome mobile Roboter (AMR), die ihre Strecken anhand zuvor geladener Pläne oder selbst erstellter Karten eigenständig finden. Damit bieten sie eine größere Flexibilität in sich ändernden Arbeitsumfeldern und eignen sich auch für unstrukturierte Umgebungen wie Außengelände.

Inhaltsverzeichnis:

• Was sind fahrerlose Transportsysteme?
• Arten Fahrerloser Transportsysteme
• Fahrerlose Transportsysteme in der Logistik: Das sind die Vorteile
  
• FTS vs. AMR: Das sind die Unterschiede
  
• Outdoorfähigkeit: Warum ist der AMR das bessere fahrerlose Transportsystem?
• Wie schnell rentiert sich ein Outdoor-fähiges FTS oder AMR?
• Wie Sie das perfekte fahrerlose Transportsystem für Ihren Bedarf finden

Lernen Sie im folgenden Beitrag die beiden Varianten des fahrerlosen Transports näher kennen und erfahren Sie, welche Vorteile AMR wie die von Innok Robotics im kombinierten Indoor- und Outdoor-Einsatz oder im Brownfield bieten.

Was sind fahrerlose Transportsysteme?

Fahrerlose Transportsysteme (engl.: Automated Guided Vehicle, AGV) sind Einheiten automatischer, selbstfahrender Fahrzeuge oder Routenzüge. Häufig werden sie genutzt, um innerbetriebliche Materialflüsse effizienter, flexibler und wirtschaftlicher zu gestalten. Einzelne Fördermittel solcher Flotten werden als fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) bezeichnet.

Die Besonderheit fahrerloser Transportsysteme besteht darin, dass sie Materialien und Güter eigenständig, also ohne menschliches Eingreifen, von einem Ort zu einem anderen autonom befördern können und damit zum Beispiel manuelle Transporte oder solche mit einem Gabelstapler ersetzen. Dabei gewährleisten innovative Navigations-, Spurführungs- und Sensorik-Technologien eine präzise Fortbewegung auf dem Einsatzgelände.

Transportsysteme ohne menschlichen Fahrer sind ein wichtiges Element für die Automation von Produktions-, Lager- und Logistikprozessen. Ihr Einsatzspektrum reicht von Rohstoffen, Halbfertig- und Fertigprodukten über Werkzeuge, Behälter und Paletten bis hin zu Abfällen oder Sonderlasten wie Gefahrgüter.

Arten fahrerloser Transportfahrzeuge

Es gibt unterschiedlichste Typen fahrerloser Transportfahrzeuge, die je nach Anforderungen und Bedingungen zum Einsatz kommen. Hier die wichtigsten im Überblick:

Gabelhubfahrzeuge

Gabelstapler-FTF verbinden die Funktion klassischer Gabelstapler mit der Automatisierung eines fahrerlosen Transportsystems. Sie können palettierte Ladung aufnehmen, transportieren, stapeln, vertikal in Regale einsortieren oder am Boden absetzen. Dabei sind sie in der Lage, Lasten von bis zu einigen tausend Kilogramm zu bewältigen. Zu den wichtigsten Einsatzgebieten zählen das Ein- und Auslagern von Waren zum Beispiel in Regallägern in Distributions- und Logistikzentren.

Unterfahrzeuge

Diese besonders flach gebauten FTF können direkt unter Lastträger wie Paletten, Transportgestelle oder Regale fahren und sie mithilfe einer Hubvorrichtung anheben, um sie eigenständig zu transportieren. Dank ihrer oft kompakten Bauweise bewegen sie sich flexibel durch enge Lagerbereiche. Fahrerlose Transportfahrzeuge dieses Typs sind prädestiniert für kleinere Lasten von bis zu 500 kg. Zu den wichtigsten Anwendungsfeldern gehören das Ein- und Auslagern von Waren.

Huckepackfahrzeuge

Huckepackfahrzeuge nehmen Gitterboxen, Kleinladungsträger oder Paletten mithilfe von Lastaufnahmemitteln (LAM) wie Ketten- und Gurtförderer, Zahnriemenförderer oder Rollenbahnen auf. Um Höhenunterschiede zwischen verschiedenen Transportplattformen oder Ladeflächen ausgleichen zu können, verfügen Huckepack-FTF über hydraulische oder pneumatische Systeme. Einige moderne Modelle sind mit Sensoren ausgestattet, die die Höhenanpassung automatisch realisieren. Diese Fahrzeuge sind vor allem in der Logistik und im intermodalen Verkehr zu Hause.

Montagefahrzeuge

Montage-FTF wurden speziell für den Einsatz in Montageprozessen konzipiert. Ihre Aufgabe besteht darin, Bauteile oder komplette Baugruppen innerhalb einer Fertigungslinie zu transportieren und zu positionieren, damit diese direkt weiterverarbeitet oder montiert werden können. Montagefahrzeuge bewältigen Gewichte von bis zu 5.000 kg. In der Automobilindustrie dienen sie dem Transport von Fahrzeugen zwischen Montagestationen. Im Maschinenbau unterstützen sie die Montage ganzer Maschinen und Anlagen.

Zugfahrzeuge

Schlepper-FTF ziehen Anhänger, Transportwagen, Palettenwägen, Gitterboxen und vieles mehr. Die auch als Tugger oder oft als Routenzug bezeichneten Fahrzeuge können große Mengen an Gütern effizient bewegen. Das macht sie besonders nützlich für die Intralogistik in produzierenden Betrieben, vor allem für den Transport von Lasten über größere Entfernungen hinweg, den Materialtransport zwischen Fertigungsstationen und die effiziente Warenbewegung ohne feste Infrastruktur.

Ihre Zugkraft erlaubt es ihnen, mehrere Anhänger je nach Gewicht gleichzeitig zu ziehen. Einige Modelle besitzen eine automatische Anhängerkupplung, die das An- und Abhängen von Lasten deutlich effizienter und einfacher gestaltet und den Prozess stark beschleunigt. Typische Einsatzfelder sind der Materialtransport zwischen Fertigungsstationen und das Bewegen von Behältern und Paletten innerhalb von Lagerhäusern. Alle Aufgaben dieser und auch der nächsten Kategorie erledigt beispielsweise der INDUROS von Innok Robotics einfach und effektiv.

Universalfahrzeuge

Universal-FTF sind modifizierbar und daher besonders vielseitig einsetzbar. Sie sind nicht auf eine spezifische Transportart beschränkt, sondern können flexibel verschiedene Lasten wie Gitterboxen, Paletten oder andere Behälter bewegen. Da sie sich dynamisch an veränderte Fertigungslayouts anpassen, sind sie vor allem in Industrie-4.0-Szenarien gefragt. Zur Unterstützung der flexiblen Materialbereitstellung bei Montageprozessen können sie ebenso eingesetzt werden wie zum Transport von Paletten und Behältern in Lagerhäusern oder zur Beförderung von Bauteilen zwischen Produktionslinien der Automobilindustrie.

Fahrerlose Transportsysteme in der Logistik: Das sind die Vorteile

Der automatisierte Transport weist eine ganze Reihe von Vorzügen auf. Einerseits reduzieren FTF den Bedarf an menschlichen Arbeitskräften. Damit schließen sie durch Fachkräftemangel entstandene Personallücken und senken die Personalkosten. Da der Faktor Mensch in vielen Arbeitsbereichen entfällt, verringert sich die Fehlerquote deutlich. Zudem können fahrerlose Transportsysteme rund um die Uhr eingesetzt werden, wodurch eine kontinuierliche Versorgung mit den benötigten Gütern zu jeder Tages- und Nachtzeit gewährleistet ist.

Im Vergleich zu fester Transporttechnik wie Förderbändern und Rollenbahnen benötigen fahrerlose Transportsysteme weniger Fläche. Langfristig sind sie kosteneffizienter als herkömmliche Förderanlagen oder Gabelstapler. Da sie Hindernisse erkennen und vermeiden können, minimieren sie das Risiko von Unfällen. Außerdem können sie in Umgebungen arbeiten, die für Menschen problematisch sind, z. B. (Tief-)Kühlhäuser oder chemikalienexponierte Einsatzbereiche in der chemischen oder Kunststoff Industrie.

Fahrerlose Transportsysteme optimieren innerbetriebliche Materialflüsse und machen sie transparenter. Auftragsspitzen und Marktschwankungen lassen sich damit flexibel abfangen. Überdies ermöglichen es die Systeme, den logistischen Warentransport nach der Just-in-Time-Strategie effizient und präzise zu steuern.

FTS vs. AMR: Das sind die Unterschiede

Beim fahrerlosen Transportsystem handelt es sich um ein Gesamtsystem aus einer Leitsteuerung, einem Datenkommunikationssystem, mindestens einem fahrerlosen Transportfahrzeug, Einrichtungen zur Standortbestimmung und peripheren Elementen wie Ladestationen. Die Interaktion zwischen fahrerlosen Transportfahrzeugen und dem zentralen Leit- und Flottenmanagementsystem erfolgt über spezielle Kommunikationsprotokolle wie die Schnittstelle VDA5050 oder eine vom Hersteller bereitgestellte Software wie das InnokCockpit. Meist sind die FTF auf feste Transportwege ausgelegt. Zur Navigation nutzen sie unter anderem folgende Techniken:

• Induktive Leitlinien: Im Boden sind Drähte eingelassen, die ein elektromagnetisches Feld erzeugen. Die FTF folgen diesen mithilfe von Sensoren.
• Optische Spurführung: Mit Kamera- oder Lasersystemen ausgestattete FTF bewegen sich entlang von Markierungen wie Linien oder QR-Codes.
• Magnetische Navigation: Magnetstreifen auf dem Boden dienen als Wegpunkte, die das FTF erkennt und abfährt.
• RFID- oder Barcode-Steuerung: In der Umgebung werden RFID-Tags oder Barcodes platziert, anhand derer die Fahrzeuge ihre Position und die Route ermitteln können.
• Zentrale Steuerung: Bei dieser Variante gibt eine zentrale Software die genauen Fahrstrecken vor.

Autonome mobile Roboter mögen auf den ersten Blick oft ähnlich aussehen wie fahrerlose Transportfahrzeuge, unterscheiden sich von diesen jedoch hinsichtlich des Grades der Innovation und Autonomie. Aus der mobilen Robotik kommend, fokussieren sie sich stärker auf flexible Navigation ohne zusätzliche Infrastruktur wie die oben genannten Leitlinien, Codes oder Reflektoren. Sie bieten insbesondere dann Vorteile, wenn in der Software des Roboters Fahrtrouten realisiert sind, die aber angepasst oder ergänzt werden sollen. Die Leitsteuerung dieser Roboter ist in der Lage Routen anhand vergebener Prioritäten für die einzelnen Missionen in Echtzeit neu zu berechnen, um Transportaufträge optimal abzuwickeln.

Während FTF immer dieselben Transportwege zwischen zwei Orten nutzen, können die Routen bei hochflexiblen AMR-Systemen variieren, wenn zum Beispiel ein Mitarbeiter manuell dem AMR einen Auftrag mit höchster Priorität zuweist. Somit kommt es auch hinsichtlich der Transportdauer zu Unterschieden. Im Durchschnitt lassen sich die Transporte damit schneller realisieren.

Um sich in ihrem Umfeld zurechtfinden und Hindernisse erkennen zu können, nutzen autonome mobile Roboter SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Dieses Verfahren basiert auf Sensoren wie Kameras, Ultraschall oder LIDAR (Light Detection and ranging). Deren Daten verwendet der Transportroboter, um eine Karte der Umgebung zu erstellen (Mapping), mit der er seine eigene Position bestimmt (Localisation).

Wie lange die Unterscheidung zwischen fahrerlosen Transportsystemen und autonomen mobilen Robotern Bestand hat, wird sich zeigen. Die Grenzen verschwimmen zunehmend.

Outdoorfähigkeit: Warum ist der AMR das bessere fahrerlose Transportsystem?

Geht es um den Transport unter freiem Himmel, haben autonome mobile Roboter die Nase auf verschiedenen Ebenen deutlich vorn. Anders als konventionelle fahrerlose Transportsysteme sind sie nicht auf Infrastrukturen wie Magnetstreifen Bodenmarkierungen oder generell absolut flache und saubere Industrieböden angewiesen, sondern fahren ihre Route eben auch outdoor wie zuvor definiert. Das macht sie zu perfekten Transportlösungen für unstrukturierte, wechselhafte Außenbereiche.

Für den Außeneinsatz entwickelte AMR sind so konstruiert, dass sie ihre Aufgaben auch bei wechselnden Lichtverhältnissen, Regen, Schnee und unebenem Terrain erfüllen können. Auch Hindernisse wie Bodenschwellen oder Rampen sollte für diese mobilen Roboter keine Probleme darstellen. Schützende Gehäuse und robuste Sensoriksysteme gewährleisten einen kontinuierlichen Betrieb im Freien, während herkömmliche fahrerlose Transportsysteme für kontrollierte Indoor-Umgebungen konzipiert sind.

An ihre Grenzen stoßen AMR aktuell noch hinsichtlich ihrer maximalen Traglasten. Klassische fahrerlose Transportsysteme kommen für gewöhnlich auch mit Gewichten von vielen Tonnen zurecht. Die neuen mobilen Transportroboter sind im Bereich von einer Tonne, knapp darunter oder darüber. In vielen Anwendungsszenarien kann es sinnvoll sein, die bewährten Systeme durch autonom agierende Roboter zu ersetzen. So ist in der Automobilindustrie die Taktfertigung meist genau geplant, weshalb die Bauteile in einer fest definierten Zeitfolge auf das Band gelangen müssen, die ein AMR mit der richtigen Route und Missionskontrolle optimal einhalten kann.

Nicht selten müssen mobile Transportlösungen in diesen Umgebungen auf Menschen reagieren, die den Fahrweg kreuzen. Der hohe Autonomiegrad und die hohen Standards der Sicherheitssensorik von AMR ist in diesem Einsatzfeld schon allein aus Sicherheitsgründen und zur Unfallvermeidung von Vorteil.

Wie schnell rentiert sich ein Outdoor-fähiges FTS oder AMR?

Die Rentabilität solcher Systeme hängt von mehreren Faktoren ab, insbesondere vom Einsatzgebiet, der Häufigkeit des Einsatzes, der Transport- und Materialumschlagsrate sowie den betrieblichen Rahmenbedingungen. Daher lassen sich diesbezüglich keine allgemeinen Aussagen treffen. Wird das System intensiv genutzt und führt zu optimierten Materialflüssen und erheblichen Kosteneinsparungen im personellen Sektor, kann es sich bereits innerhalb von einem bis zwei Jahren amortisieren wie in diesem Beispiel.

Im Outdoor-Bereich kommt es neben Effizienz auf Robustheit an, da diese eine wichtige Voraussetzung für einen kontinuierlichen Betrieb ist. Systeme, die auch bei unbeständigen Witterungsbedingungen verlässlich arbeiten, reduzieren Ausfallzeiten und vermeiden unvorhergesehene Kosten durch wetterbedingte Produktionsausfälle. Diese permanente Betriebsfähigkeit beschleunigt den Return of Investment (ROI) zusätzlich, vor allem in Einsatzfeldern wie weiträumigen Logistikarealen oder im automatisierten Transport von Materialien oder Waren zwischen mehreren Gebäuden.

Wie Sie das perfekte fahrerlose Transportsystem für Ihren Bedarf finden

Bei der Auswahl eines Systems für den fahrerlosen Transport sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. Überlegen Sie, welche Güter in welchen Mengen befördert werden sollen und wie lang die Transportwege sind. Schauen Sie sich außerdem die Einsatzumgebung genau an. Welche Systemart passt besser: ein spurgebundenes Transportsystem oder ein autonomer mobiler Roboter (AMR).

Beziehen Sie in Ihre Überlegungen auch ein, welche Technologie sich besser in Ihre bestehende Infrastruktur integrieren lässt. Können sie Modifikationen und Umbauten an Ihren Gebäuden vornehmen, benötigen Sie überhaupt VDA5050 oder wollen sie eine schnelle und unkomplizierte Integration der fahrerlosen Transportsysteme für die Logistik mit der zum Fahrzeug passen Herstellersoftware?

Suchen Sie nach einem fahrerlosen Transportsystem für den Innen- und Außeneinsatz, das sich flexibel an dynamische Umgebungen anpasst, wechselnden Witterungsbedingungen standhält und auch in unebenem Gelände störungsfrei funktioniert, haben Sie mit Innok Robotics den richtigen Ansprechpartner gefunden. Setzen Sie sich gern mit uns in Verbindung und lassen Sie sich von unseren Experten zu unserem AMR INDUROS umfassend beraten.