Fahrerlose Transportsysteme. Investitionsmöglichkeiten für Unternehmen


Seminararbeit, 2017

23 Seiten, Note: unbenotet


Leseprobe

III. Inhaltsverzeichnis

I. Vorwort

II. Management Summary

III. Inhaltsverzeichnis

IV. Glossar

V. Tabellenverzeichnis

VI. Abbildungsverzeichnis

VII. Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Ausgangslage
1.1.1 Innerbetriebliche Transportsysteme
1.1.2 Unstetigförderer oft nicht automatisiert
1.1.3 Keine Absicht zur Automatisierung der Transportwege spürbar
1.2 Problemstellung
1.2.1 Marktdruck fordert Trend hin zum autonomen Transportroboter
1.2.2 Materialflusskosten beeinflussen Selbstkosten
1.3 Zielsetzung
1.3.1 Zentrale Fragestellung
1.3.2 Abgrenzung

2 Methodisches Vorgehen

3 Theoretische Grundlagen
3.1 Ziele von Transportsystemen und deren Fördermittel
3.2 Das fahrerlose Transportsystem
3.2.1 Fahrerloses Transportfahrzeug in der Gruppe der Fördermittel
3.2.2 Geschichtliche Hintergründe in vier Epochen
3.2.3 Anwendung des heutigen FTS
3.2.4 Stand der Technologie
3.3 Wirtschaftlichkeit
3.3.1 Interner Transport verursacht Kosten, aber keine Einnahmen
3.3.2 Andere Unstetigförderer im Vergleich zum FTS
3.4 Hemmschwelle Mensch und Roboter

4 Praktische Problembearbeitung
4.1 Organisatorische und technische Voraussetzungen
4.1.1 FTS nicht für den reinen Aussenbereich geeignet
4.1.2 FTF sind keine People Mover
4.1.3 FTS im Umfeld von geschultem Personal
4.1.4 FTS nicht zur Hochpräzisionspositionierung geeignet
4.1.5 FTS umfährt Hindernisse nicht autonom
4.1.6 Gute Paletten und ebener Fussboden vorausgesetzt
4.2 Voraussetzung Pioniergeist
4.2.1 Unstetigförderer sind oft nicht automatisiert
4.2.2 Grund für wenig ausgeprägte Automatisierung
4.2.3 Fazit Automatisierung von Unstetigförderern fordert Pioniergeist
4.3 Wirtschaftliche Voraussetzung: Liquidität
4.3.1 Voraussetzung liquide Mittel & Priorität vom Materialflusssystem
4.3.2 Voraussetzung ganzes Materialflusssystem wird betrachtet
4.4 Voraussetzung Ressourcen für komplexes Projekt bereitstellen
4.4.1 Der FTS Markt
4.4.2 Fehlende Segmentierung resultiert in passivem Anbieterverhalten
4.4.3 Einfaches Produkt- versus komplexes Projektgeschäft
4.4.4 Fazit für FTS Einführung ist komplexes Projekt gefordert

5 Fazit

Literaturverzeichnis

I. Vorwort

Im Rahmen einer Seminararbeit im 6. Semester zum Bachelor of Science FH in BusinessAdministration an der PHW Bern durfte das Thema frei gewählt werden. Das Thema «Fah-rerlose Transportsysteme» war für den Autor der vorliegenden Arbeit besonders interes-sant, weil er in einem industriellen Grosskonzern arbeitet. Dort ist die Digitalisierung undAutomatisierung zwar omnipräsent - und doch werden die Waren grösstenteils mit be-mannten Gabelstaplern transportiert. Entsprechend könnte neues Wissen bezüglich fahrer-lose Transportsysteme bislang unbeachtete Potenziale identifizieren und neue Wege öff-nen. Die vorliegende Arbeit wurde im Mai 2017 beauftragt und vier Monate später einge-reicht.

II. Management Summary

Das fahrerlose Transportsystem (FTS) macht innerbetriebliche Warentransporte auf vor-handenen Transportwegen, benötigt dafür keine fix installierten Rollenbahnen und gehörtdamit zur Gruppe der unstetigen Fördermittel. Die meisten Fördermittel in dieser Gruppesind nicht automatisiert, dabei ist der Stapler das bekannteste Beispiel. Das FTS befindetsich im Wandel der 4. Epoche und wird zunehmend autonom, dies kann zu intransparenterscheinendem Verhalten und somit zu einer ablehnenden Haltung beim Menschen führen.

Im vorliegenden Bericht werden im Wesentlichen Antworten auf die folgende zentrale Frage zusammengetragen: Welche Voraussetzungen braucht es für ein Unternehmen, um eine Investition in ein FTS in Betracht ziehen zu können?

Dabei gilt es, technische und organisatorische Voraussetzungen zu beachten. So werden beispielsweise ein ebener Boden, gute Paletten sowie nicht ständig zugestellte Transportwege vorausgesetzt. Das FTS sollte hauptsächlich im Inneren von Gebäuden operieren, denn Begegnungen mit ungeschulten Menschen wie beispielsweise Kindern stellen eine besondere Herausforderung dar.

Der Preis eines einzelnen fahrerlosen Transportfahrzeugs (FTF) wird auf etwas über100'000 Euro geschätzt. Im Durchschnitt besteht ein FTS aus 6 FTF-Einheiten und verur-sacht somit relativ hohe Investitionskosten. Diese relativieren sich jedoch, wenn man dasgesamte Materialflusssystem und dessen Optimierungspotenzial beim Einsatz eines FTSbetrachtet. Somit wird vorausgesetzt, dass das ganze Materialflusssystem betrachtet wirdund dass genügend liquide Mittel vorhanden sind. Da die meisten Unstetigförderer heutenicht automatisiert sind und das FTS nicht als Produkt gekauft werden kann, muss das FTSmithilfe eines komplexen Projekts an sein Umfeld adaptiert werden. Für die Realisierungeines solchen Projekts braucht es einerseits Pioniergeist und anderseits genügend Res-sourcen.

IV. Glossar

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

V. Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Ziele von Transportsystemen

Tabelle 2: Bewertung der Eignung vom FTS für verschiedene logistische Funktionen

VI. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Stapler vom Typ Elektro Hubwagen

Abbildung 2: Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF)

Abbildung 3: Unterteilung der Fördermittel

VII. Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Ausgangslage

1.1.1 Innerbetriebliche Transportsysteme

Gemäss dem Lehrbuchautor und emeritierten Professor Harald Ehrmann besteht die Aufgabe von innerbetrieblichen Transportsystemen aus dem Transportieren von Waren und anderen Objekten innerhalb eines Unternehmens. Die dafür notwendigen Fördermittel werden in die Gruppen Stetigförderer und Unstetigförderer unterteilt.

Stetige Fördermittel wie beispielsweise fix installierte Rollenbahnen sind vor allem bei klarvordefinierten Transportstrecken mit hohem Durchsatz und in der Massenfertigung verbrei-tet. Dies sind meist starre, automatisierte Installationen (vgl. Ehrmann, 2008, S. 217-220).

1.1.2 Unstetigförderer oft nicht automatisiert

Bei den Stetigförderer ist die Automatisierung ein etablierter Standard, nicht aber bei den Unstetigförderer. Unstetigförderer können ihre Transportrichtung grösstenteils selber bestimmen; sie dienen also dem Transport von Waren über nicht vordefinierte Transportwege. Dabei ist der Stapler das meist verbreitetet Flurförderzeug. Der Stapler existiert in verschiedensten Ausführung (vgl. Ehrmann, 2008, S. 219, 220).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Stapler vom Typ Elektro Hubwagen.

Quelle: (Direct Industry, 2017, online).

Daneben existieren auch Flurförderzeuge mit hohem Automatisierungsgrad: Die fahrerlosen Transportsysteme (FTS) (vgl. Ehrmann, 2008, S. 223).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Fahrerloses Transportfahrzeug (FTF).

Quelle: (Swisslog AG, 2017, online).

1.1.3 Keine Absicht zur Automatisierung der Transportwege spürbar

Der Autor der vorliegenden Arbeit ist seit 16 Jahren in einem namhaften internationalenGrosskonzern tätig, dies mehrheitlich in Werkstätten und Lagern in der Schweiz. Gemässseiner Erfahrung sind fahrerlose Transportsysteme nur vereinzelt anzutreffen. Automatisie-rungsprojekte zielen oft auf einen in sich geschlossenen Verbund von Fertigungszellen oderauf ein in sich geschlossenes Lagersystem ab. Studien oder gar Projekte, welche den Sta-tus Quo der manuellen, innerbetrieblichen Transportsysteme hinterfragen und dabei eineAutomatisierung anstreben, wurden bis anhin nicht oder nur selten angestossen.

1.2 Problemstellung

Wie in der Ausgangslage beschrieben, existiert mit dem FTS ein automatisierter Unstetigförderer, mit welchem ein automatisiertes innerbetriebliches Transportsystem angestrebt werden kann. Heute wird von dieser Möglichkeit nur selten Gebrauch gemacht. Die folgenden zwei Absätze zeigen aktuelle Probleme auf, welche jedoch sehr wohl Anreiz geben, den Status Quo zu hinterfragen.

1.2.1 Marktdruck fordert Trend hin zum autonomen Transportroboter

Gemäss der Dissertation von Dr. Ing. Peter Tenerowicz-Wirth an der Technischen Univer-sität München globalisieren sich die Beschaffungsmärkte immer mehr. Gekoppelt mit zu-nehmender Variantenvielfalt, kleineren Losgrössen und kürzer werdenden Innovationszyk-len fordert dies zunehmend flexible Logistiksysteme. Starre Einrichtungen wie beispiels-weise Rollen- oder Kranbahnen decken die geforderte Flexibilität zunehmend nicht mehrab. Somit gewinnt die Gestaltung von Materialflusssystemen, welche sich schnell an än-dernde Rahmenbedingungen anpassen, an Bedeutung (vgl. Tenerowicz-Wirth, 2012).

1.2.2 Materialflusskosten beeinflussen Selbstkosten

Die Autoren Wolfram Fischer und Lothar Dittrich beschreiben im Buch Materialfluss undLogistik die Relevanz der Materialflusskosten an den Selbstkosten eines Produkts. Die Ma-terialflusskosten beeinflussen somit die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit einesUnternehmens unmittelbar. Gemäss ihnen setzt sich die Durchlaufzeit der Herstellung ei-nes Produkts ungefähr wie folgt zusammen: (Die Angaben sind als Anhaltspunkte zu ver-stehen; sie werden von Faktoren wie beispielsweise Branche oder Produkt beeinflusst.)

- 10% Bearbeitungszeit (also wertschöpfend im engeren Sinn)
- 85% Transport-, Lagerung- und Wartezeiten
- 5% Zeit für Kontrollen und Störungen

Da der Materialflussanteil mit 85% Durchlaufzeit zu Buche schlägt, ist bei ihm besonders viel Einsparpotenzial zu erwarten. Denn lange Durchlaufzeiten verursachen in der Regel mehr Ware in Arbeit (WIP) für das Unternehmen und höhere Personalkosten für das Produkt. Viele Betriebe suchen deshalb nach erfolgsversprechenden Wegen zur Optimierung ihrer Förder- und Lagertechnik (vgl. Fischer & Dittrich, 2013, S. 1).

1.3 Zielsetzung

Auf nicht vordefinierten Transportwegen werden Waren innerbetrieblich mehrheitlich vonMenschen verschoben, oft mit Hilfe von Staplern. Diesbezügliche Automatisierungen schei-nen keine allzu hohe Priorität zu geniessen. Doch durch eine Automatisierung liessen sichdie Produktkosten senken. Weiter fordert der Markt zunehmende Flexibilität von den Mate-rialflusssystemen, und dadurch zeigt sich ein Trend hin zum selbstnavigierenden, autono-men Transportroboter.

1.3.1 Zentrale Fragestellung

Was sind konkrete Voraussetzungen, damit eine Investition in ein fahrerloses Transportsystem (FTS) in Betracht gezogen werden kann?

- Gibt es relevante wirtschaftlichen Voraussetzungen?
- Existieren andere relevante Voraussetzungen?

1.3.2 Abgrenzung

Die Erkenntnisse dieser Arbeit dürfen für das Vorantreiben von automatisierten Transport-systemen verwendet werden, es ist jedoch nicht das primäre Ziel dieses Berichts, eine Im-plementierung anzustossen. Diese Seminararbeit erhebt keinen Anspruch auf Vollständig-keit, vielmehr sollen einzelne relevante Punkte identifiziert und analysiert werden.

2 Methodisches Vorgehen

Die theoretischen Grundlagen in Kapitel 3 beziehen sich auf vorhandene Literatur. Sie um-schreiben die logistischen Ziele von innerbetrieblichen Transportsystemen, wie sich dasFTS in die Logistikwelt eingliedert und was man sich unter einem FTS vorstellen kann. Da-bei wird die Geschichte, Anwendung, der Stand der Technologie sowie speziell die Wirt-schaftlichkeit des FTS dargestellt. Abschliessend wird das Zusammenspiel von Mensch undRoboter mit Fokus auf die möglichen Hemmschwellen des Menschen erläutert.

Die praktische Problembehandlung in Kapitel 4 beantwortet die zentrale Fragestellung und nennt konkrete Voraussetzungen, damit eine Investition in ein FTS in Betracht gezogen werden kann. Dabei werden Erkenntnisse aus der Literatur aufgenommen und zu konkreten Voraussetzungen abgeleitet. Neben den technischen Gesichtspunkten ist ein spezielles Augenmerk auf organisatorische sowie wirtschaftliche Aspekte gelegt.

Das Fazit in Kapitel 5 fasst die Erkenntnisse aus der praktischen Problembehandlung zusammen und empfiehlt abschliessend, wie diese von interessierten potenziellen FTS Anwendern weiterverwendet werden können.

3 Theoretische Grundlagen

3.1 Ziele von Transportsystemen und deren Fördermittel

Wie in der Einleitung Kapitel 1 beschrieben und wie von Ehrmann erklärt, haben innerbetriebliche Transportsysteme die Aufgabe, Wege und Räume innerhalb eines Unternehmens zu überwinden. Ausserbetrieblich würde man von Verkehrsmitteln sprechen. Innerbetrieblich bezeichnet man die für den Transport eingesetzten Instrumente als Fördermittel. Bei der Konzipierung der Transportsysteme und deren Fördermittel sind folgende Ziele zu verfolgen (vgl. Ehrmann, 2008, S. 217):

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Ziele von Transportsystemen.

Quelle: Eigene Darstellung gem. (Ehrmann, 2008, S. 217).

3.2 Das fahrerlose Transportsystem

Tenerowicz-Wirth bezeichnet das FTS als ein innerbetriebliches, flurgebundenes Förder-system mit automatisch gesteuerten fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF), welche dieprimäre Aufgabe des Materialtransports erfüllen. In der Regel besteht ein FTS aus folgen-den Elementen.

- Mehrere FTF
- Leitsteuerungssystem
- Kommunikationseinrichtung (Bsp. W-LAN) Navigationssystem
- Sicherheitseinrichtung
- Infrastruktur und äusserliche Einrichtungen (Tenerowicz-Wirth, 2012, S. 15)

3.2.1 Fahrerloses Transportfahrzeug in der Gruppe der Fördermittel

Die Fördermittel werden gemäss Ehrmann systematisch in zwei Gruppen eingeteilt: DieUnstetigförderer und die Stetigförderer. Die Unstetigförderer unterscheiden sich von denStetigförderer dadurch, dass sie ihre Transportrichtung grösstenteils selber bestimmen. DieUnstetigförderer werden in die Gruppen Hebezeuge und Flurförderzeuge unterteilt. FTF istdie Bezeichnung für das eigentliche Flurförderzeug des FTS; es gehört zu den Flurförder-zeugen mit hohem Automatisierungsgrad (vgl. Ehrmann, 2008, S. 217-220).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Unterteilung der Fördermittel.

Quelle: Eigene Darstellung gem. (Ehrmann, 2008, S. 218, 221).

3.2.2 Geschichtliche Hintergründe in vier Epochen

Günter Ullrich, ein Mitglied des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) und anerkannter For-scher und Lehrbeauftragter rund um das Thema FTS, teilt die Geschichte zu FTS in vierEpochen ein.

Die erste Epoche startete 1953 mit der Erfindung des ersten FTS in Amerika: eine Schlepp-zug Anwendung für wiederkehrende Sammeltransporte über grosse Strecken. Die Zugma-schine konnte fünf Transportwagen ziehen und war mit einfachen Sensoren ausgerüstet.Die einfache Spurfolgetechnik mithilfe von Magnetfeldern kennen wir heute als induktive Spurführung.

Zeitgleich mit dem Start der 2. Epoche in den 1970er Jahren entstand letztlich das klassische FTS. Die Epoche dauerte bis anfangs 1990 und war geprägt von der Automatisierungseuphorie. Das FTS hat von nun an leistungsstarke Elektronik und Mikroprozessoren, die Batterien laden sich automatisch und die zu transportierenden Materialien können automatisch aufgenommen werden.

Von Mitte der 1990er Jahre bis zirka 2010 dauerte die dritte Epoche. Dabei gab es wesentliche Fortschritte in der Technologie wie auch in den Anwendungsbereichen. Nachfolgend einige Beispiele:

- Fahrzeuge mit erhöhter Geschwindigkeit beim Fahren und Rangieren
- Varianten mit induktiver Energieübertragung
- Navigationsverfahren mit Magnetpunkten, Laser, Transponder und Gebäudenavigation
- Datenübertragung meist per W-LAN (vgl. Ullrich, 2013, S. 1-10)

Ullrich schreibt, dass sich das FTS seit zirka 2010 in seiner 4. Epoche befindet. Es werdeneinerseits preiswertere und intelligentere Sensorsysteme erwartet, welche Informationenbesser verwerten können. Andererseits existiert die Wunschvorstellung der Schwarmintel-ligenz, dass FTF autonom untereinander und mit anderen Maschinen kommunizieren sol-len. Im Idealfall kann sich ein FTF in einer neuen Umgebung ohne grosse Installation zu-rechtfinden, und es benötigt kein FTS-Leitrechner mehr (vgl. Ullrich, 2013, S. 175-182).

Auch Tenerowicz-Wirth macht den Trend hin zum autonomen FTF deutlich. Gemäss ihmverlangen die von der Globalisierung geprägten Märkte zunehmend Produktindividualisie-rung und entsprechend wachsende Sortimente. Das steigert die Komplexität und Dynamikder Logistiksysteme. Als Reaktion auf die neuen Rahmenbedingungen zeichnet sich einTrend hin zu dezentralen, autonomen, sich selbst steuernden FTF ab. Diese navigierenautonom und können dank ihrer Flexibilität und Reaktionsfähigkeit besser auf die zuneh-mend ungeplanten Ereignisse reagieren (vgl. Tenerowicz-Wirth, 2012, S. 137).

3.2.3 Anwendung des heutigen FTS

Generell kann jedes Stückgut mit einem FTS transportiert werden. Das gilt für Paletten und Behälter genauso wie für Container, Rollen oder Pakete. Deshalb lassen sich auch unterschiedlichste Branchen auf das FTS ein (vgl. Ullrich, 2013, S. 11).

Das Haupteinsatzgebiet des FTS sieht Ullrich jedoch in der Intralogistik respektive in der Organisation, Steuerung, Durchführung und Optimierung der innerbetrieblichen Materialund Informationsflüsse. Das FTS erledigt in der Regel folgende Aufgaben:

- FTS in Produktion und Dienstleistung: Handhabung von Gütern im Warenein-und -ausgang, in der Lagerhaltung, Kommissionierung, bei der Übergabe und Bereit-stellung.
- FTS als Organisationsmittel: Das FTS strukturiert und optimiert Abläufe und Materialflüsse und schafft Ordnung auf Dauer.
- Taxibetrieb: Das FTS transportiert Waren von der einen zur anderen Station. Der Startpunkt wird jeweils Quelle, der Endpunkt Senke genannt.
- Fliesslinienbetrieb und Serienmontage: Das FTS dient als Haltevorrichtung vom Pro- dukt und begleitet dieses vom ersten bis zum letzten Montageschritt.
- Lagern und Kommissionieren: Das FTS unterstützt die Kommissionierung und/oder verwaltet eigenständig ein Blocklager.
- Ausseneinsatz: Infolge Wettereinflüssen, Navigation und Personenschutz steht das FTS im Aussenbereich teilweise noch vor ungelösten Herausforderungen (vgl. Ullrich, 2013, S. 17-33).

Tenerowicz-Wirth erkennt die Kernfunktion vom FTS im Tranport eines logistischen Objektsvon der Quelle zur Senke, also vom Aufnahme- zum Abladepunkt. Weiter bewertet er dieEignung des FTS für verschiedene intralogistische Funktionen, wie in der folgenden Tabelle abgebildet:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Bewertung der Eignung vom FTS für verschiedene logistische Funktionen.

Quelle: Eigene Darstellung gem. (Tenerowicz-Wirth, 2012, S. 58, 59).

[...]

Ende der Leseprobe aus 23 Seiten

Details

Titel
Fahrerlose Transportsysteme. Investitionsmöglichkeiten für Unternehmen
Note
unbenotet
Autor
Jahr
2017
Seiten
23
Katalognummer
V424406
ISBN (eBook)
9783668697966
ISBN (Buch)
9783668697973
Dateigröße
504 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
FTS Automatisierung Industrie Fahrerlose Transportsysteme Logisik Intralogistik Digitalisierung
Arbeit zitieren
Felix Bircher (Autor), 2017, Fahrerlose Transportsysteme. Investitionsmöglichkeiten für Unternehmen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/424406

Kommentare

  • Noch keine Kommentare.
Im eBook lesen
Titel: Fahrerlose Transportsysteme. Investitionsmöglichkeiten für Unternehmen



Ihre Arbeit hochladen

Ihre Hausarbeit / Abschlussarbeit:

- Publikation als eBook und Buch
- Hohes Honorar auf die Verkäufe
- Für Sie komplett kostenlos – mit ISBN
- Es dauert nur 5 Minuten
- Jede Arbeit findet Leser

Kostenlos Autor werden