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AMR-Roboter arbeiten im Team – wie die Simulation die Flotte autonomer Maschinen und intralogistische Prozesse unterstützt

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AMR-Roboter in der Fabrikhalle, die wie ein eingespieltes Team oder ein Schwarm fleißiger Insekten agieren – das ist eine Vision, die an eine Szene aus einem Science-Fiction-Film erinnert. Die Maschinen tauschen untereinander Informationen aus, handeln die Vorfahrt aus und ermitteln Umleitungen auf Basis einer laufenden Datenanalyse.

Die Treffung von völlig autonomen Entscheidungen gehört zu den Möglichkeiten von AMR-Robotern. Und das kann sehr nützlich sein. Allerdings sind die Lagerräume nicht so komplex, dass eine so weitreichende Selbstständigkeit notwendig ist. Größeren praktischen Wert haben hier „fertige“ Lösungen.

Wenn Route A blockiert ist, dann wähle Route B

Ein AMR-Roboter kann auf der Grundlage der laufenden Analyse der Daten, die er mit anderen Robotern austauscht, eigene Entscheidungen treffen. Er kann aber auch aus vordefinierten Routen wählen – wenn Route A blockiert ist, dann wählt er Route B und folgt ihr zum Ziel. Und wenn Route B ebenfalls unpassierbar ist, nimmt er dann Route C? Er könnte, aber meistens ist es nicht möglich oder notwendig.

In der Praxis kann der Transport von einem Punkt zu einem anderen auf einer oder zwei beliebigen Routen erfolgen. Ist die Hauptroute blockiert, analysiert der Roboter die Daten, die von anderen Maschinen stammen, ein jedes Mal neu und plant einen alternativen Weg auf Basis dieser Daten.

Die Wahl der optimalen Route ist die Wahl der kürzesten Fahrzeit, nicht der kürzesten Entfernung im Raum. Das folgt daraus, weil sich unter konkreten Bedingungen der Arbeitsumgebung erweisen kann, dass die längere Trasse die schnellere ist. Die Fahrt auf der kürzeren Strecke kann mehr Zeit in Anspruch nehmen, weil es sich um einen verkehrsreicheren Abschnitt handelt oder man sich mit einer viel langsameren Geschwindigkeit bewegen muss.

Wenn die Roboter ein Team bilden, dann fungiert das System als Chef

Wenn der Roboter nicht selbst Daten sammeln und eine Entscheidung treffen kann, z. B. wie er einem Hindernis ausweicht, kommuniziert er mit dem System, das dann entscheidet, welche Aktion er durchführen soll. Wenn sich der Roboter beispielsweise einem Hindernis nähert, das das Fahren auf der Gegenspur erfordert, erhält er vom System die Information, ob sich ein anderer Roboter (ein anderes Fahrzeug) aus der Gegenrichtung nähert oder nicht. Anstatt Daten von anderen Robotern zu sammeln und die Durchfahrt zu verhandeln, handelt er sofort – er überholt oder gewährt einem anderen Fahrzeug die Vorfahrt.

Anfänglich verwendeten wir ein Many-to-Many-Kommunikationsmuster. Die Roboter teilten Daten untereinander ohne die Vermittlung eines Entscheidungszentrums – sagt Paweł Oziębło, Business Development Manager bei VersaBox. – Für größere Flotten bietet ein Sternschema jedoch eine viel höhere Leistung und Vorhersagbarkeit der Funktion der Roboter – alle Roboter kommunizieren mit einem zentralen System, das die Informationen an die einzelnen Maschinen verteilt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass das gesamte System bei einem Verbindungsverlust zum Stillstand kommt. Im Gegenteil – die Roboter führen weiterhin ihre Aufgaben aus. Versabots sind nicht nur dem Namen nach autonome Maschinen.  

Die Grundregel bei Aufgaben in einer Warteschlange lautet „Wer zuerst kommt, mahlt zuerst“. Diese Regel bestimmt die Vorfahrt an Kreuzungen, die Reihenfolge an den Aufnahme- und Absetzpunkten oder den Platz in der Warteschlange zu den Ladestationen. Es können zudem Prioritäten gesetzt werden, indem festgelegt wird, welche Roboter, abhängig von ihrem aktuellen Status (z. B. mit oder ohne Ware), immer Vorrang haben,

Eine Warteschlange kann entladen werden, bevor sie sich bildet

Durch die Verwendung der von VersaBox entwickelten Tools werden übermäßige Warteschlangen und Staus vermieden. Dies folgt daraus, dass das intralogistische System zunächst als virtuelles Modell erstellt wird. Alle Lösungen werden an einem solchen Prototyp getestet, bevor ihre physische Umsetzung beginnt. So können zahlreiche Optionen und alternative Situationen getestet werden. Mit Hilfe der Simulation kann man das System des Materialhandlings nicht nur entwerfen oder testen, sondern auch optimieren, bevor die Roboter in der Produktion oder im Lager eingesetzt werden.

Die oben genannten Aktionen können mit dem Tool VersaBox Virtual Factory durchgeführt werden. Dieses ermöglicht die Modellierung von Intralogistikprozessen, deren Test und das Änderungsmanagement. Es ist äußerst wichtig, dass alle Operationen vom Personal des Endkunden durchgeführt werden können. Die Verwendung des Systems erfordert keine spezielle Vorbereitung oder Programmierkenntnisse.

Dank der Verwendung von VersaBox Virtual Factory an einem virtuellen Modell ist es möglich, praktisch jede Situation zu überprüfen, die in der Realität auftreten kann. In Anlehnung an Analogien aus der menschlichen Arbeitswelt könnte man sagen, dass eine Flotte von Versabots ein Team von autonomen digitalen Mitarbeitern ist, das von einem zentralen System gesteuert wird. Die Einheiten erledigen ihre Aufgaben autonom, während das zentrale System für den reibungslosen Ablauf aller intralogistischen Prozesse sorgt. Dadurch wird das Flottenmanagement vollständig vorhersehbar.

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Paweł Oziębło