FTS in der Factory 56 von Mercedes-Benz.

In der Factory 56 von Mercedes-Benz werden Teile und Karosserien autonom mittels FTS transportiert. (Bild: Mercedes-Benz)

Eine Smart Factory entsteht nicht allein durch die Digitalisierung der Produktion. Erst ihre untrennbare Verbindung mit der Logistik zeigt auf, welchen Stellenwert Automatisierung und Datendurchgängigkeit wirklich einnehmen. Aus vernetzten Maschinen, Gewerken und Standorten im Produktionsverbund werden letztlich ganze Datennetze aus Autohersteller, Zulieferern, Materiallieferanten und Speditionsfirmen. Es ist der Blick auf das große Ganze, den die Technologien der Industrie 4.0 besser ermöglichen als jemals zuvor. Doch auch im Kleinen – bis hin zur Intralogistik – lassen sich Effizienzen heben, Kosten senken oder Emissionen einsparen.

Eines der prominentesten Beispiele für einheitliche Standards bei Daten- und Informationsflüssen ist wohl das Catena-X Automotive Network. Die Cloud-Initiative zählt bereits eine Vielzahl an Branchengrößen zu ihren Mitgliedern und soll zur effizienteren Organisation von Materialflüssen sowie frühzeitigen Erkennung von Lieferengpässen beitragen. „Wir müssen in der Multi-Cloud-Umgebung anschlussfähig bleiben“, betonte ZF-CIO Jürgen Sturm auf dem automotiveIT-Kongress 2021. Catena-X könnte seines Erachtens den Wildwuchs an Ökosystemen beenden sowie eine bessere Integration von kleineren und mittelständischen Unternehmen ermöglichen.

Welche Cloud-Lösungen setzen die Autohersteller ein?

Trotz des konkurrenzübergreifenden Ansatzes bei Catena-X sind Hyperscaler wie Amazon, Google oder Microsoft im Sinne der Multi-Cloud nicht wegzudenken. Sie kommen vor allem dann ins Spiel, wenn Daten aus Logistik und Produktion zusammenfließen. Ein Beispiel für eine derartige Plattformlösung, die auch Lieferanten einbinden kann, ist die Industrial Cloud von Volkswagen, die gemeinsam mit Amazon Web Services (AWS) aus der Taufe gehoben wurde.

Die Renault Group erteilte beim Thema Cloud indes Google den Zuschlag, um die digitale Transformation gemeinsam mit Logistikpartnern anzugehen. BMW setzt bei der Entwicklung industrieller IoT-Anwendungen – zu denen etwa fahrerlose Transportsysteme für die Intralogistik zählen – auf Microsoft Azure und konnte unter anderem Bosch sowie ZF für die Open Manufacturing Platform (OMP) gewinnen.

Echtzeit-Überwachung der Logistik wird zum Standard

Für die Zusammenarbeit mit den Logistikdienstleistern greift der bayerische Autobauer hingegen auf die Connected Supply Chain (CSC) zurück. Das Tool für den Inbound-Logistikverband trägt mit realen Ankunftszeiten zur Materialsteuerung bei. Dabei werden die GPS-Daten der Lkw mit der Advanced Shipping Notification (ASN) verknüpft.

Den größten Aufschlag bei Mercedes-Benz machte derweil die smarte Datendrehscheibe MO360, die von Sindelfingens Factory 56 aus im gesamten Produktionsnetzwerk ausgerollt wird. Auch sie lässt die Logistik nicht außer Acht. Mit der Anwendung AUTO SC sollen demnach Logistikabläufe zwischen und innerhalb der Werke optimiert werden. Frachtvolumen oder Ankunftszeiten werden dadurch weltweit transparent.

Und auch abseits der OEM-Projekte häufen sich die Lösungen: Seien es die jüngst präsentierte Logistik-Plattform von Bosch und AWS oder diverse Logistikdienste der Navigationsexperten von Here, die im Marketplace der Amazon-Tochter angeboten werden. Predicitve Analytics und Echtzeit-Überwachung sind im Transportwesen längst zum Big Business geworden. Ein Umstand, von dem nicht nur die großen Player, sondern auch Startups wie Carrypicker profitieren wollen und den Disponenten deshalb zunehmend neue KI-Tools an die Hand geben.

So lassen sich Lkw-Transporte intelligent steuern

Doch wie gestaltet sich die smarte Logistik abseits abstrakter Cloud-Strategien? Dafür lohnt es, zunächst dort anzusetzen, wo der Material- und Komponentenfluss abgesehen vom Schiffsverkehr seinen Anfang nimmt – beim Transport mit Lkw oder Bahn. Ersterer wird von Daimler Truck seit 2020 mit dem Habbl-Portal des Tochterunternehmen Fleetboard adressiert und die Lösung sukzessiv auf die Pkw-Werke ausgerollt. Am Standort Wörth am Rhein wurde dafür die Lkw-Steuerungssoftware SyncroSupply mit einer App verknüpft, die Spediteuren und Lieferanten das Buchen eines Zeitfensters für die Anlieferung ermöglicht sowie dem Disponenten Echtzeit-Informationen zu Standort und Ankunftszeit der Lkw liefert. Selbst eine Verbindung zum Transportmanagementsystem der Spediteure wäre künftig möglich.

Sobald der Fahrer die beiden Geofences um das Werk erreicht, spielt die App detaillierte Fahranweisungen aus. Die klassische Lkw-Leitstelle wird somit obsolet und durch das Scannen eines QR-Codes ersetzt. Auf dem Warte- oder Entladeplatz angekommen, entscheidet dann der heuristische Algorithmus, wer aufgrund von Verspätungen, geladener Fehlteile oder drohendem Standgeldanspruch die höchste Priorität genießt und bestimmt eine optimale Entladungsreihenfolge. Im Anschluss können mittels Schnittstellen Stapleraufträge an mobile Endgeräte übermittelt werden. Perspektivisch ist in diesem Sinne gar eine Gesamtlösung denkbar, die intralogistische Prozesse miteinbezieht.

Anlieferung und Warenlager werden vollautomatisiert

Im Volkswagen-Konzern finden sich indes Anwendungsfälle für den Güterverkehr per Zug, die zugleich das Potenzial beim Weitertransport ins Lager aufzeigen. Zellmodule aus dem polnischen Wroclaw finden demnach auf der Schiene ins Braunschweiger Komponentenwerk, wo sie zu Batteriesystemen montiert und anschließend ins Fahrzeugwerk Zwickau verbracht werden. Das Be- und Entladen der Züge erfolgt an beiden Standorten vollautomatisch und dauert rund fünf Stunden.

Herzstücke der Anlagen sind die Ladewagen beziehungsweise Ladelifte, die auf eigenen Schienen entlang des Zuges fahren und die Spezialbehälter aus oder in die Waggons heben. Die einzige Lücke im vollautomatisierten Prozess stellt bislang die letzte Meile in Braunschweig dar, die mit autonomen E-Lkw absolviert wird. Mit einem Gleisanschluss an die Montagestelle könnte sich dies ändern.

In Mlada Boleslav hat die Konzerntochter Skoda mittlerweile nachgezogen. Die neue Montagelinie für MEB-Batteriesysteme ist über Förderanlagen mit dem benachbarten Lager verbunden. Ein vollautomatisiertes System – von der Anlieferung bis an die Linie. Und auch die Konkurrenz schläft nicht: So hat BMW bereits Ende 2020 ein neues Hochregallager im Dynamikzentrum Dingolfing in Betrieb genommen, das Gitterboxen durch sechs Regalbediengeräte vollautomatisiert ein- und auslagert. Die Anbindung an die Elektropalettenbahn erfolgt ebenfalls ohne menschliche Handgriffe. Der klassische Lagerist verschwindet in diesem Sinne zunehmend aus den modernen Autofabriken.

Die automatische Entladung der Zellmodule im VW-Werk Zwickau.
Das Entladen der Züge erfolgt im Volkswagen-Werk Zwickau vollautomatisch. (Bild: Volkswagen)

Logistikroboter nutzen künstliche Intelligenz

Wie automatisierte Lösungen zudem aussehen können, verdeutlicht BMW mit seinen Logistikrobotern: So greift etwa der PickBot mit künstlicher Intelligenz auf verschiedene Teile zu, während der SortBot leere Behälter und Kleinladungsträger mit Hilfe neuronaler Netze sortiert und stapelt.

Bei der Kommissionierung von Teilen spielt der Mensch – aufgrund seiner Flexibilität in Bewegungsabläufen sowie Sensitivität beim Greifen – dennoch eine große Rolle. Der Aufwand einer Vollautomatisierung wäre insbesondere bei einer hohen Teilevarianz zu groß. So kommen im Volkswagen-Werk Zwickau zwar einige Komponenten wie Sitze, Cockpits oder Radsätze automatisiert ans Band, den großen Rest übernehmen hingegen Mitarbeiter, die ihre Vorgänge per Handscanner dokumentieren.

Der Pickzettel ist längst digital

Neben Kommissionierrobotern oder -automaten stehen an der Schnittstelle der Intralogistik somit auch Tools im Vordergrund, die menschliche Kommissionierverfahren erleichtern, anstatt sie zu ersetzen. Die Initialzündung für digitale Lösungen war die Abkehr vom klassischen Pickzettel, der Nachteile in größeren Lagern oder bei der Just-in-Time-Produktion mit sich brachte. Das Scannen von Barcodes oder Digitalanzeigen mit Lichtindikator (Pick-by-Light) gehört seither zum Standard und bereitet zugleich den Weg für RFID-Lösungen, sprachbasierten Prozesse mit Headset (Pick-by-Voice) oder Smartglasses mit Augmented Reality (Pick-by-Vision).

Verschiedene Systeme und die Anbindung von Wearables erfordern oftmals jedoch externe Softwarelösungen. Diese müssen jeweils einzeln mit den teils unterschiedlichen Lagerverwaltungssystemen der Werke und Geschäftsbereiche verbunden werden. Der dadurch wachsenden Komplexität begegnet BMW mit einer Pickplattform auf Cloud-Basis. Sie ermöglicht eine Hardware-, Standort- und Datenquellen-unabhängige Kommissionierung, schafft die Grundlage für die weltweite Nutzung von Pick-by-X-Systemen und reduziert im Zuge dessen Softwarekosten sowie Zeitaufwände.

Exoskelette lassen sich in Smart Factory integrieren

Eine anders gelagerte Schnittstelle zu IoT-Geräten könnten aktive Exoskelette darstellen, die den Menschen bei schwereren Hebetätigkeiten unterstützen. Sie fungieren mittels eigener Energiezufuhr als Kraftverstärker, sind softwaregesteuert und mit Sensoren sowie Aktuatoren ausgestattet, die entweder elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden.

Limitationen bei deren Integration in eine industrielle Systemlandschaft gäbe es nahezu keine, dennoch beschränken sich Autohersteller bislang – bis auf wenige Pilotprojekte – auf das passive Pendant. Dabei könnten aktive Exoskelette als Plattform für Smartphones, Tablets oder Wearables dienen, einen Gabelstapler entsperren, als Zutrittsberechtigung für Türen fungieren, mit Hebe- und Lastenrobotern sowie autonom fliegenden Drohnen kommunizieren, Packschemata anzeigen oder sich durch ERP-Integration an Lieferungen anpassen.

Ein Mitarbeiter hebt Kisten mit einem aktiven Exoskelett von German Bionic.
Das aktive Exoskelett von German Bionic ermöglicht einen interoperablen Datenaustausch zwischen allen Unternehmenssystemen. (Bild: German Bionic)

Das Ende des traditionellen Fließbands

Dass die Intralogistik darüber hinaus längst von Robotern dominiert wird, zeigt sich nirgends eindrucksvoller als bei Fahrerlosen Transportsystemen (FTS). Sie treffen auf Anwendungsfälle in allen Gewerken. Beim Rohbau im Mercedes-Werk Bremen ist ihr Ausgangspunkt ein zentraler „Teile-Supermarkt“, in dem die Wagen von Mitarbeitern beladen werden und der über ein Leitsystem mit FTS-Systemen und Fertigungsbuchten vernetzt ist.

Und auch in der Montage werden in Bremen starre Linien durch flexible FTS ersetzt. Das Vorbild liefert die Factory 56 in Sindelfingen. Ein vergleichbares Konzept kommt unter anderem bei Audi in Neckarsulm zum Einsatz. Auch dort werden die lackierten Karossen – mittels Sensorik und RFID – zu den Fertigungsstationen transportiert. Jedes FTS verfügt dabei über einen Rechner, auf dem ein virtuelles Abbild der Fabrik gespeichert ist. Das traditionelle Fließband wird damit obsolet.

Fahrerlose Transportsysteme übernehmen Intralogistik

Der bislang wohl größte Anwendungsfall ist jedoch der intralogistische Transport von Komponenten. Hierbei weichen schienengeführte Systeme und Induktionsschleifen zunehmend autonomen Lösungen. Seien es Regalsysteme bei Ford, Cobots bei Seat, die Mitarbeitern mit der Ladung folgen, Batterietransporte bei Mercedes-Benz oder ganze Routenzüge bei BMW. Die Branche setzt beim Bewegen von Bauteilen seit Jahren auf vollautomatisierte Lösungen und baut das Knowhow weiter aus. So gründete BMW nach der erfolgreichen Pilotphase des Smart Transport Robot (STR) – der sich frei in der Halle bewegt und dabei selbstständig die ideale Route berechnet – das Tochterunternehmen Idealworks, das mittlerweile das autonome FTS iw.hub vertreibt.

Selbst Stapler kommen heutzutage ohne Fahrer aus. Dafür genügt ein Blick in die neue Fertigung von MEB-Batteriesystemen am Skoda-Hauptsitz in Mlada Boleslav. Aber auch bei BMW rollen die Hebehilfen mittlerweile wie von Geisterhand über den Hallenboden. In der Cockpitfertigung am Standort Landshut gab der bayerische OEM den Startschuss für die vollständige Umstellung in den Werkshallen. Auf ein Leitsystem müssen die dafür genutzten Stapler nicht zugreifen. Bei Benteler heben fahrerlose Stapler nicht nur Lasten in das Regallager oder transportieren Versandgebinde, auch die Entsorgung von anfallendem Ausschuss geschieht autonom. Das FTS holt die befüllten Behälter ab, leert sie an der Kippstation aus und bringt sie zum Ausgangspunkt zurück.

Künstliche Intelligenz optimiert Containerbeladung

Das Ende des Produktionsprozesses von Fahrzeugen oder Komponenten markiert jedoch nicht das Ende für smarte Logistiklösungen. So werden Fahrzeuge bei Audi in Ingolstadt bereits seit über fünf Jahren mittels eines Parkroboters auf die Bahnwaggons geladen. Der Roboter erfasst dafür via Lasersensorik die Position und Maße des Autos im Parkhaus, erhält den zugeteilten Platz vom Leitsystem und verlädt, sobald genügend Fahrzeuge mit dem gleichen Versandziel zusammengekommen sind.

Beim Bestücken von Paletten ist der Mitarbeiter ebenfalls nicht auf sich alleine gestellt. In einem Pilotprojekt nutzt Skoda Videomapping-Projektionen, um die korrekte Positionierung der Bauteile zu visualisieren sowie Fehler zu erkennen. Texte, Bilder und Videos informieren bei der Augmented-Reality-Anwendung außerdem darüber, wie die Komponenten optimal befestigt und geschützt werden. Das System kommt dank ultrahochauflösendem Laserprojektor und HD-Kamera gänzlich ohne Smartglasses aus.

Und auch beim Beladen von Seecontainern leisten Smart Logistics ihren Beitrag. Die von Skoda entwickelte App Optikon berechnet unter Verwendung künstlicher Intelligenz, wie das Containervolumen bestmöglich genutzt werden kann. Sie kalkuliert unterschiedliche Palettengrößen sowie eine ausgewogene Gewichtsverteilung mit ein, zeigt die optimale Platzierung auf und prüft abschließend die korrekte Versandzeit der Fracht. Damit wird die Arbeit der Beschäftigten im Teilelager vereinfacht. Transportkosten und CO2-Emissionen sinken. Smarte Logistiklösungen: Sie versprechen kostensenkende Effizienz und tangieren mittlerweile nahezu alle Prozesse des Automobilbaus – von der Anlieferung bis zum Versand.

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