Drohnen

© Fraunhofer IML

Leise schwirren kleine Drohnen im Raum – etwa 15 Stück, ziemlich weit oben unter der Hallendecke. Sie bewegen sich in verschiedene Richtungen, anscheinend unkoordiniert. Doch das täuscht, denn sie sind über eine digitale Plattform miteinander „in Kontakt“, stehen in Verbindung. Über die Plattform werden Daten, die mittels Sensoren in den Drohnen erfasst werden, ausgewertet und weitergeleitet - miteinander ausgetauscht. So werden zum Beispiel die Flugwege der Drohnen so koordiniert, dass Kollisionen vermieden werden.

Biointelligente Systeme

Digitalisiert, automatisiert, optimiert: In der Logistik wird „gerade der Schalter umgelegt“, wie Institutsleiter Prof. Michael ten Hompel kürzlich auf dem „Zukunftskongress Logistik“ erklärte. „Wir nutzen den Drohnenschwarm, um Algorithmen zu entwickeln, mit denen wir autonome Fahrzeuge und Maschinen untereinander und in Interaktion mit dem Menschen steuern“. Ein wenig erinnern die Drohnen an die „Schwarmintelligenz“ bei Fischen oder Vögeln. Und tatsächlich, in der Fachsprache ist dies ein „biointelligentes System“. Das sind im Bereich der Logistik beispielsweise autonome, auf Rollen durch die Lagerhallen fahrende Sortier- und Transportroboter. Wie zum Beispiel die Fraunhofer IML-Entwicklungen „Flip“ oder „Toru“ oder SAM.

Roboter-Kollege SAM weiß, wie er schnell und unfallfrei von A nach B fährt

SAM – die Stack Access Machine - ist ein automatisches Fahrzeug zur Ein- und Auslagerung von Behältern. SAM braucht keine Schienen, sondern fährt autonom und unfallfrei durch das Lager. Während eines Rundgangs durch das Fraunhofer „Innovations-Ökosystem“ können Besucher bei Live-Demonstrationen die Logistik der Zukunft erfahren und die „Kollegen Roboter“ wie SAM kennenlernen, von denen einige auch schon bei betrieblichen Pilotprojekten im Praxiseinsatz sind. Weiß gestrichen und mit neuesten Technologien – wie Laser-Navigation oder Motion Capturing-Verfahren a la Hollywood – ausgestattet, stellen sich die im Juli 2018 feierlich eröffneten Versuchshallen auf 570 qm dar. Das Innovationslabor ist ein Gemeinschaftsprojekt des Fraunhofer IML und der Technischen Universität Dortmund.Besonderer Fokus: Neue Technologien für die Industrie 4.0 und die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. „Wir brauchen Verfahren der künstlichen Intelligenz, um die Partnerschaft zwischen Mensch und Maschine zu realisieren“, so ten Hompel. „Unsere Forschungshalle des Innovationslabors ist genau so eine intelligente Umgebung, wie sie in Zukunft üblich sein wird.“

Logistik 4.0: Deutschland spielt hier ganz vorne mit

Ansicht Bingo

© Fraunhofer IML

Logistik gehört zu den wichtigsten Branchen in Deutschland. Und Deutschland ist hier im globalen Wettbewerb ganz vorne dabei. Gut funktionierende und effiziente Warenlager und Logistikzentren sind die Voraussetzung für Lieferfähigkeit und Liefertreue in Industrie und Handel. Eine Schlüsselbranche! Maschinelles Lernen und autonome Fahrzeuge in der Transportlogistik, Einsatz von künstlicher Intelligenz und ausgeklügelten Algorithmen (wie bei dem Drohnenschwarm): Das Warehouse der Zukunft kommt ohne Digitalisierung nicht aus. „Social Networked Industry“ heißt das in der Fachsprache: „Fahrerlose Transportsysteme“ (FTS) können nicht nur in der „Intralogistik“ innerhalb eines Logistikzentrums eingesetzt werden, sondern auch im Außenbereich - beispielsweise auf einem Flughafenvorfeld, um dort Transport- und Umschlagsprozesse von Fracht oder Gepäck zu automatisieren. Intelligente Drohnen fliegen in 10 bis 40 Meter hohen Hochregallagern mit unzähligen Waren und lesen per Kamera-Sensoren die QR-Codes auf den Paketen – ein enorme Hilfe in Bestandshaltung und Inventur.

„Wie keine andere Branche ist die Logistik für den Einsatz neuer Technologien und künstlicher Intelligenz geeignet“, sagt Andreas Nettsträter, am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und intelligente Logistik IML verantwortlich für strategische Initiativen. Digitale Plattformen sammeln, analysieren und verarbeiten Daten; durch Vernetzung können Daten an Geräte, Maschinen, Transportvehikel weitergegeben und zwischen ihnen fließen bzw. ausgetauscht werden.

Kleine autonome Transporter „schleichen“ auf Rollen durch die Lagerhalle, sie können Pakete oder kleine Paletten aus Regalen nehmen und an ihren Bestimmungsort im Haus bringen. Einige sehen aus wie überdimensionale Hutschachteln: schwarze runde Transportroboter, knapp 1 m Durchmesser, etwa 40 cm hoch, Traglast bis zu 50 kg. Sie sollen ebenso wie der Schwarm autonomer Drohnen bei Lösungen helfen, wie Aufgaben in solchen „Roboterverbänden“ effizient abgestimmt und aufgeteilt werden können. Sie erkennen, wo Hindernisse sind und geben diese Information automatisch an ihre „Kollegen“ - andere autonome Transporter – weiter.

Energieeffizient: Die rollende und flugfähige Drohne „Bin:GO“

Ansicht Istandsetzung

© Fraunhofer IML

Die Erforschung und Entwicklung solcher Systeme ist ein Schwerpunkt der Forschung im Dortmunder Innovationslabor. Die clevere Balldrohne „Bin:GO“ rollt, wenn sie kann, und fliegt nur, wenn sie muss – je nach Transportweg und Hindernissen – und ist somit energieeffizienter als eine „einfache“ Flugdrohne. Einsatzmöglichkeiten gibt es insbesondere im innerbetrieblichen Transport z. B. in Krankenhäusern, wo heute noch manchmal mit Rohrpost gearbeitet wird. Zwei weitere innovative Drohnen heißen InventAIRy und DelivAIRy. Die eine ist für die automatische Inventur: Mittels einer Kamera und spezieller Sensoren kann sie durch die (Hochregal)Lager navigieren, Objekte (z. B. Pakete) erfassen und dokumentieren. Die andere ist mit einem Greifer ausgestattet und kann vollautomatisch Dinge in Regalen – wie z. B. Pakete – herausnehmen und ablegen.

Ob nun das fahrerlose Transportfahrzeug „Flip“, der Kommissionierroboter „Toru“, fliegende Drohnen oder flexible, intelligente Regale: Allen gemeinsam ist, dass sie vernetzte Rechensysteme – digitale Plattformen – als verbindende Elemente haben.

Intelligente Systeme: Das gilt auch für andere Bereiche außerhalb von Transport und Sortierung – Unterstützung bietet hier „Augmented Reality“ (AR). Wenn zum Beispiel eine Maschine auszufallen droht. Sie signalisiert eigenständig z. B. ein verschlissenes Bauteil, so dass dieses ausgetauscht werden kann, bevor es zu einem Stillstand der Maschine oder Anlage kommt. Mittels einer aufgesetzten AR-Brille wird dem Mitarbeiter automatisch angezeigt, was bei einem Teile-Austausch zu machen ist; wenn zum Beispiel der dafür zuständige Spezialist nicht greifbar ist. Oder er ist mit dem Experten über die AR-Brille verbunden, so dass dieser – ohne vor Ort zu sein – ihm die nötigen Schritte zur Reparatur oder Instandhaltung z. B. einer Maschine oder eines Montage-Bands erklären und mitverfolgen kann.

Anderes Beispiel: In der Ausbildung bzw. im Training kann der Mitarbeiter in einer simulierten Umgebung bzw. Situation – also unabhängig von der realen Arbeitsumgebung – Arbeitsprozesse erlernen und wiederholen. Logistik, Produktion und Arbeit der Zukunft: In Dortmund lässt sie sich besichtigen.