25.04.2022 – Kategorie: Komponenten & Systeme

Mobile Assistenzsysteme: Mittels Systembaukasten einfach starten

Mobile AssistenzsystemeQuelle: SEW Eurodrive

Nach zehn Jahren Industrie 4.0, sollte es ein leichtes sein, fahrerlose Assistenzsysteme zu implementieren. Grundsätzlich: ja. Doch es benötigt ein durchdachtes Konzept und einen Systembaukasten, der sich flexibel anpassen lässt.

Mobile Assistenzsysteme: Alles wird digital, alles wird smart und alles wird vernetzt in der Fabrik der Zukunft. Die Fertigung wird extrem flexibel und lässt sich an verschiedene Herausforderungen anpassen, einschließlich einer großen Produktvielfalt und Flexibilität bis zur Losgröße 1. Die Fabrikautomatisierung verlagert sich in Richtung der intelligenten und vernetzten Smart Factory. Aber wo fängt man an?

Um diese Frage zu beantworten und Prozesse entsprechend umzusetzen, schuf SEW-Eurodrive das Geschäftsfeld „Maxolution System Solutions“. Hier bündeln die Bruchsaler Technologien und Know-how, um ganzheitliche Systemlösungen anbieten zu können.

Mobile Assistenzsysteme: Die Planung

Wer heute noch nicht genau weiß, wie er die Abläufe in einer Fabrik modularisieren und flexibilisieren kann, braucht zunächst ein Konzept. Hier können Experten dieses SEW-Geschäftsfeldes mit Rat und Tat zur Seite stehen. Sie unterstützen den Anwender bei der Entwicklung eines eigenen Bildes, welche Möglichkeiten für die modulare Fabrik der Zukunft denkbar sind.

Kommt ein Unternehmen zu dem Schluss, dass es den Weg gehen will oder hat es bereits konkrete Vorstellungen von seiner modularen Fabrik, wird aus dem Konzept eine Detailplanung. Wenn diese Planung steht, ist die neue Fertigung bereits in einer virtuellen Umgebung erlebbar.

Virtual Reality (VR) ermöglicht es, die Fabrik zu begehen und Arbeitsschritte zu testen. Mit Hilfe der VR kann der Anwender sein spezifisches Fahrzeug, Lastaufnahmemittel oder die gesamte Anlage virtuell abnehmen.

Mobile Assistenzsysteme
Die Welt aus Sicht des Assistenten: Wo wird er den Menschen unterstützen? Denkbar sind das Be- und -entladen von Maschinen, Unterstützung bei Fügeprozessen in der Montage. Bild: SEW Eurodrive

Assistenten unterstützen den Menschen

In der Umsetzungsphase konzipiert das Geschäftsfeld Maxolution mobile Assistenzsysteme auf Basis eines Baukasten-Systems, die in der neuen oder bereits bestehenden Fabrik des Anwenders zum Einsatz kommen sollen. Diese Fahrzeugmodule produziert SEW in den Werken Bruchsal und Graben-Neudorf. Sie werden sowohl als Standard wie auch kundenspezifisch montiert. Die Spanne reicht dabei von intelligenten, kleinen und mobilen Logistikassistenten über interaktive, mobile Montageassistenten bis zu kräftigen, vernetzten Transportfahrzeugen.

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) in einer Fertigungs- oder Logistikeinrichtung bestehen aus einem oder sehr vielen Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF). Allerdings werden diese Bezeichnungen am Markt unscharf formuliert. Der Bruchsaler Antriebtechnikhersteller und Systemlieferant baut mobile Assistenzsysteme als Nachfolger der klassischen FTF. Diese Fahrzeuge sollen den Menschen bei allen Prozessen optimal unterstützen. Der Mensch agiert wertschöpfend, und die Logistik wird im angestrebten Szenario durch Assistenten übernommen.

Mobile Assistenzsysteme: Vielfalt aus dem Baukasten

Mobile Assistenzsysteme lassen sich vielfältig und universell einsetzen. Eine Besonderheit der besprochenen Assistenzsysteme ist, dass sie auf einem modularen Baukastensystem basieren. Dadurch lassen sie sich flexibel an die Applikation und spezielle Anforderungen anpassen. Das gilt auch für bestehende Strukturen und Schnittstellen.

Für die Flottensteuerung steht eine eigene Software, der Fleet Manager, bereit. Er übernimmt die Kommunikation zum übergeordneten Warenmanagementsystem und steuert die einzelnen Assistenten gemäß ihrer Transportaufträge, verwaltet Kreuzungen und Vorfahrtsregeln.

Damit sich die mobilen Assistenten im Raum orientieren können, sind sie mit einem Ortungs- und Navigationssystem ausgestattet. Je nach Kundenanforderung kommen dafür unterschiedliche Technologien zum Einsatz.

Zum einen können die Assistenten über die Linienleiter der kontaktlosen Energieübertragung Movitrans induktiv geführt werden; oder sie ermitteln über eine Laser-Konturnavigation ihr Umfeld und steuern die nächste Station an. Alternativ lassen sie sich auch über RFID oder einen Gyrosensor navigieren.

Flexible Energieversorgung

Die mobilen Assistenten werden kontaktlos über einen Luftspalt durch das induktive Energieversorgungssystem gespeist. Die Energieübertragung erfolgt entweder über einen fest verlegten Leiter oder stationär an einem Haltepunkt über einer Feldplatte. Das ermöglicht dem Anwender viel Gestaltungsfreiheit bei der Routenführung.

Wird die Ladung an Feldplatten gewählt, sind die Fahrzeuge unabhängig von festen Strecken und können sich zweidimensional frei im Raum bewegen. Für das induktive Aufladen ihrer Energiespeicher wird nur ein stationärer Haltepunkt über einer Ladeplatte benötigt. Diese Form der Energieübertragung ermöglicht eine besonders hohe Bodenfreiheit und Flexibilität. Dieses System lässt sich für autonome mobile Systeme, Personenbeförderer oder Querverschiebewagen einsetzen.

Die an die Streckenführung gebundene Ladetechnik lässt sich auch über große Förderstrecken kontaktlos, leise und verschleißfrei umsetzen. Der Luftspalt zwischen Linienleiter und Übertragerkopf liegt bei etwa 20 Millimetern. Dank dieser Berührungsfreiheit lassen sich hohe Geschwindigkeiten über 10 Meter pro Sekunde realisieren. Auch wenn der Übertragerkopf nicht mit konstantem Abstand über dem Linienleiter geführt wird, ist eine hohe Übertragungsleistung möglich.

Die elektromagnetische Kopplung erfolgt völlig verschleißfrei und wartungsarm. Dieses System eignet sich sehr gut für den Materialtransport in vielen Branchen. Es ist prädestiniert für Elektrohängebahnen, Heber, Regalbediengeräte, Bodentransportsysteme, Shuttles, Schubplattformen mit Hubtisch oder Transportsysteme in Logistikzentren.

Mobile Assistenzsysteme
Ein durchdachter Systembaukasten hilft bei der Umsetzung. Bild: SEW Eurodrive

Energie für künftige Anforderungen

Maßgeblich für den effizienten Betrieb des mobilen Assistenzsystems ist die Wahl des richtigen Energiespeichers. Sie hängt von der Applikation und den Rahmenbedingungen des mobilen Assistenzsystems ab und wird durch eine gründliche, vorausgehende Systemplanung ermittelt.

Bei den mobilen Assistenzsystemen von SEW kommen unterschiedliche Speichertechnologien zum Einsatz. Sie bedienen ein breites Applikationsspektrum von leistungsstarken, schnellladefähigen Kondensatorspeichern („Supercaps“) über Hybridkonzepte mit Nickel-Metallhydrid-Speichern bis zu typischen Traktionsbatterien auf Lithiumbasis mit hohem Energieinhalt.

Die Speicherauswahl erfüllt auch künftige Anforderungen für die Fabrikautomatisierung zur Zwischenlade- und Schnellladefähigkeit. In Kombination mit der stationären Energieinfrastruktur wird so die maximale Verfügbarkeit der Anlage erreicht. Planmäßige Stillstandszeiten werden effektiv zum Laden genutzt.

Antriebs- und Automatisierungskomponenten

Für die Bewegung und Lastaufnahme der Assistenten kommen Komponenten aus dem Antriebsbaukasten von SEW-Eurodrive zum Einsatz. Die eingesetzte Produktspanne reicht von kleinen Kegelradgetriebemotoren über Antriebsumrichter bis zu Servoantrieben. Für die Autonomie, Kommunikation und Steuerung der Antriebstechnik sowie die Auswertung der Ortungsdaten übernimmt in den mobilen Assistenten ein Movi-C Controller. Er ist zudem für die Fahr- und Bremsbewegungen zuständig sowie für die Bewegung des jeweiligen Lastaufnahmemittels auf dem Assistenten.

Umfassende Sicherheit für mobile Assistenzsysteme

Um die Sicherheit der Menschen, der Assistenten sowie der Fabrikanlagen und Maschinen sicherzustellen, sind alle mobilen Assistenzsysteme mit Sicherheitstechnologien ausgestattet. Diese reichen vom Sicherheitsscannern bis zu einer zentralen Sicherheitssteuerung. Jedes Fahrzeug ist eigensicher konzipiert und reduziert insbesondere sicher die Geschwindigkeit, um drohende Kollisionen zu vermeiden.

Dank einer sicheren Lenkrolle mit Bremsen ist jederzeit eine Notfallbremsung möglich, sollte ein Hindernis unerwartet auf dem Fahrweg auftauchen.

Kommunikation: so oder so?

Die Kommunikation der Assistenzsysteme untereinander und mit der Umgebung kann auf unterschiedliche Weise stattfinden – über ein konfigurierbares Wlan-Modul, über sichtbares Licht, mithilfe integrierter Kamerasysteme oder mittels einer Audio-Einheit. Zudem gibt es bereits Untersuchungen zu 5G in der Kommunikation der Fahrzeuge und auch schon erste realisierte Anwendungen, die 5G zur Kommunikation der Fahrzeuge nutzen.

Zudem können die Fahrzeuge mit einem austauschbaren HMI-Modul ausgestattet werden, das eine Vor-Ort-Bedienung am Fahrzeug erlaubt. Es ermöglicht eine schnelle Statusübersicht mithilfe von Piktogrammen.

Die Autorin Nicola Magrone ist Vertriebs-Manager mobile Systemlösungen bei SEW-Eurodrive. Autor Udo Marmann ist Marktmanager bei SEW-Eurodrive.

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