Das Ziel der vorliegenden Masterthesis ist die Beantwortung der Frage, ob die vollautonome Navigation von Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) in Produktion und Logistik bereits zuverlässig erfolgen kann. Auf Grundlage einer Marktrecherche werden nicht nur der aktuelle Stand der Technik untersucht, sondern auch notwendige Einsatzbedingungen, generelle Herausforderungen und Risiken vor dem Hintergrund aktueller produktsicherheits- und arbeitsschutzrechtlicher Vorgaben. Unter anderem wird ein Vorschlag für die Neudefinition des Autonomiebegriffs im FTS-Bereich gegeben, da das Feld der Vollautonomie zwar betroffen ist, jedoch nur beschränkt. Auf Basis aktueller FTS-Unfallstatistiken und im direkten Vergleich zu anderen FTS-Navigationsverfahren wird mithilfe einer quantitativen Online-Umfrage die allgemeine Technologieakzeptanz gegenüber dieser neuartigen Systeme erforscht, beispielsweise hinsichtlich Kriterien wie Kosten/Nutzen-Verhältnis, Vertrauen in vollautonome Technik oder der Klärung der Haftungsfrage bei einem Betriebsunfall.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Wissenschaftliche Vorgehensweise
1.3 Zielstellung
1.4 Motivation
2. Grundlagen zur Produktsicherheit und zum Arbeitsschutz
2.1 Hersteller, Betreiber und Inkrafttreten der Haftung
2.2 Gesetzeslage in der Europäischen Union
2.2.1 Umsetzung der Produktsicherheit in Europa
2.2.2 Umsetzung des Arbeitsschutzes in Europa
2.2.3 Zusammenfassung von Hersteller- und Betreiberpflichten
2.3 Konsequenzen nach Rechtsverstößen
2.3.1 Interaktion der verantwortlichen Personen und Instanzen
2.3.2 Konsequenzen für Hersteller
2.3.3 Konsequenzen für Betreiber
2.4 Analyse aktueller Unfallstatistiken zu FTS
2.5 Zusammenfassung der rechtlichen Grundlagen
3. Sicherheit beim Betrieb industrieller (vollautonomer) FTS
3.1 Grundlagen zu FTS
3.1.1 Allgemeine Definition von FTS
3.1.2 Ausführungsformen von FTS
3.1.3 Gründe für einen FTS-Einsatz
3.2 Absicherung von FTS-Anwendungen
3.2.1 Sicherheitstechnik für den Personen- und Kollisionsschutz
3.2.2 Interaktionsszenarien zwischen FTS und Mensch
3.3 Autonome FTS
3.3.1 Definitorische Abgrenzung: FTS und Autonomie
3.3.2 Regelwerksanalyse hinsichtlich vollautonomer FTS
3.3.3 Problemfelder der Vollautonomie
3.4 Die FTS-Navigation
3.4.1 Grundlagen zur FTS-Navigation
3.4.2 Klassifikation der Navigationstechnologien von FTS
3.4.3 Klassische FTS-Navigationsverfahren
3.4.4 Vollautonome FTS-Navigation
3.4.5 FTS-Navigationstechnologien im Vergleich
3.5 Zusammenfassung zu Autonomie im Bereich FTS
4. Empirische Meinungsumfrage
4.1 Untersuchungsdesign
4.2 Ergebnisse der Meinungsumfrage
4.2.1 Fragen, Antworten und Auswertungen
4.2.2 Zusammenfassung der Meinungsumfrage
5. Zusammenfassung
5.1 Ergebnisse
5.2 Forschungsempfehlung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die Masterarbeit untersucht, ob die vollautonome Navigation von Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) in Produktion und Logistik bereits zuverlässig und sicher einsetzbar ist. Dabei werden insbesondere die rechtlichen Rahmenbedingungen der Produktsicherheit und des Arbeitsschutzes analysiert, um zu klären, inwieweit diese für neue, autonome Anwendungen ausreichen oder Anpassungsbedarf besteht.
- Aktueller Stand der vollautonomen Technik in der industriellen FTS-Navigation
- Analyse und Bewertung der geltenden europarechtlichen produktsicherheits- und arbeitsschutzrechtlichen Regelwerke
- Untersuchung der technologischen Herausforderungen und Risiken bei der Implementierung von Vollautonomie
- Erhebung der allgemeinen Technologieakzeptanz gegenüber vollautonomen Systemen durch eine Expertenbefragung
- Überprüfung der Haftungsrisiken und versicherungsrechtlichen Implikationen bei Betriebsunfällen
Auszug aus dem Buch
Problemfeld 2: Neuartigkeit
Aufgrund der mangelnden Praxiserfahrung mit vollautonomen Systemen stellt sich außerdem die Frage, ob die Investitionskosten im Verhältnis zum Nutzen stehen. Diese Tatsache wird einen großen Einfluss auf die allgemeine Technologieakzeptanz haben. Hier besteht noch eine große Unklarheit, insbesondere ob vollautonome Systeme klassische Anwendungen vom Markt verdrängen können. Nach dem BMWI (2016, S. 14) ist die Bedienung autonomer Systeme derzeit noch wenig intuitiv, wodurch zuständige Mitarbeiter umfangreiche Qualifikationen im Umgang mit den Maschinen mitbringen müssen. An dieser Stelle ist aber kritisch anzumerken, dass die Mitarbeiter das Verhalten eines vollautonomen FTS vermutlich trotz umfangreicher Schulungsmaßnahmen nur unter Einschränkungen vorhersehen könnten, wodurch die Betriebssicherheit gefährdet würde. Die Konsequenz wäre, dass es zu Störungen im Verkehrsfluss kommt, z.B. zu ungewollten Stopps mit anderen Verkehrsteilnehmern, besonders in stark frequentierten Bereichen. Außerdem sollen mit der Implementierung der Systeme in bestehende Abläufe trotzdem weiterhin aufwendige Vorbereitungen einhergehen, beispielsweise auf Seiten der Software. Trifft diese Aussage zu, dann wäre die angepriesene Flexibilität der Systeme geringer als erwartet.
Aus der Neuartigkeit dieser Anwendungen ergeben sich weitere Herausforderungen, beispielsweise zu unbekannten Risikosituationen oder technischen Sicherheitslücken. Genauso wie beim selbstfahrenden Automobil muss bei Risikosituationen die Entscheidungsfindung und Handlungsausführung von vollautonomen FTS klar geregelt sein. Im Mischbetrieb mit Menschen, deren Verhalten nicht immer unbedingt vorhersagbar ist, bedeutet das, dass zwingend interne Regelungen (z.B. Fahren nach Verkehrsregeln) eingehalten werden müssen, um Missverständnisse im Ablauf zu minimieren. Ebenfalls beginnen ethische Fragestellungen an dieser Stelle: was wäre beispielsweise, wenn eine Unfallkollision mit Menschen, z.B. einem querfahrenden Gabelstapler, unumgänglich ist und bei entsprechender Geschwindigkeit entweder eine Einzelperson oder eine Personengruppe angefahren werden würde? Keine der beiden genannten Optionen stellt wirklich eine befriedigende Handlungsalternative dar. Hinsichtlich des automatisierten und vernetzten Automobilverkehrs hat die Ethik-Kommission des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur bereits Mitte 2017 zwanzig ethische Regeln ausgearbeitet, in denen es auszugsweise heißt (BMVI (2017, S. 11)):
„Bei unausweichlichen Unfallsituationen ist jede Qualifizierung nach persönlichen Merkmalen (Alter, Geschlecht, körperliche oder geistige Konstitution) strikt untersagt. Eine Aufrechnung von Opfern ist untersagt. Eine allgemeine Programmierung auf eine Minderung der Zahl der Personenschäden kann vertretbar sein. Die an der Erzeugung von Mobilitätsrisiken Beteiligten dürfen Unbeteiligte nicht opfern.“
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in die Problematik des automatisierten Personentransports und der industriellen Materiallogistik ein, legt die Forschungsfragen dar und motiviert die Untersuchung auf Basis aktueller Industrie-Trends.
2. Grundlagen zur Produktsicherheit und zum Arbeitsschutz: Dieses Kapitel erläutert die europarechtliche Systematik der Produktsicherheit und des Arbeitsschutzes und zeigt auf, wie Hersteller und Betreiber rechtlich in die Pflicht genommen werden.
3. Sicherheit beim Betrieb industrieller (vollautonomer) FTS: Dieses Kapitel behandelt die technischen Grundlagen, Sensorik und Navigationsverfahren von Fahrerlosen Transportsystemen und untersucht kritisch die Anwendbarkeit aktueller Normen auf vollautonome Systeme.
4. Empirische Meinungsumfrage: Hier werden die Ergebnisse einer Online-Umfrage unter Experten hinsichtlich der Akzeptanz, der Risikowahrnehmung und des Vertrauens in die vollautonome FTS-Technologie ausgewertet.
5. Zusammenfassung: Das abschließende Kapitel fasst die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und gibt basierend auf den Forschungsfragen konkrete Empfehlungen für Politik, Normungsgremien und die Industrie.
Schlüsselwörter
Vollautonome Fahrerlose Transportsysteme, FTS, vollautonome Navigation, Vollautonomie, Produktsicherheit, Arbeitsschutz, Industrie 4.0, Risikobeurteilung, Technologieakzeptanz, Maschinelle Lernverfahren, Sensorik, Unfallvermeidung, Haftungsrecht, mobile Robotik
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Sicherheit und Zukunftsfähigkeit vollautonomer Fahrerloser Transportsysteme (FTS) im industriellen Kontext unter Berücksichtigung rechtlicher und gesellschaftlicher Rahmenbedingungen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die europäische Produktsicherheit, der Arbeitsschutz, die verschiedenen Navigationstechnologien von Robotern sowie die Technologieakzeptanz bei Anwendern.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage der Arbeit?
Ziel ist es zu klären, ob vollautonome FTS bereits in aktuellen Regelwerken ausreichend adressiert sind und ob sie für einen industriellen Einsatz bereits sicher genug sind.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden verwendet?
Die Autorin kombiniert eine Literaturanalyse zu technischen und rechtlichen Grundlagen mit einer Korrelationsanalyse der relevanten Normen sowie einer empirischen Online-Umfrage bei Experten.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte Auseinandersetzung mit regulatorischen Haftungsfragen sowie eine tiefgehende technische Analyse autonomer Navigationsmethoden und deren Sicherheitsanforderungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Schlagworte sind Vollautonomie, FTS, Produktsicherheit, Arbeitsschutz, Risikomanagement sowie Mensch-Roboter-Kollaboration.
Welches Fazit zieht die Autorin hinsichtlich der Gesetzeslage?
Es wird aufgezeigt, dass die aktuellen Normen vollautonome Technologien nur unzureichend erfassen und dringend eine definitorische Anpassung sowie neue, typspezifische Standards erforderlich sind.
Was ergab die Meinungsumfrage zur Technologieakzeptanz?
Die Umfrage ergab eine grundsätzliche Offenheit gegenüber autonomen FTS, jedoch auch große Unsicherheiten hinsichtlich unvorhersehbarer Risiken und der Haftungsklarheit bei Unfällen.
- Arbeit zitieren
- Dominik Ulrich Hoppe (Autor:in), 2018, Vollautonome Navigation von Fahrerlosen Transportsystemen in Produktion und Logistik, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1275561
