Ein intelligenter Schwarm im Warenlager - Auch Container sollen kommunizieren können
Forscher des Fraunhofer Instituts für Materialfluss und Logistik (IML) wollen autonome Transport-Shuttles für die Logistik in Warenlagern nutzen.
In einer 1000 Quadratmeter großen Forschungshalle haben die Wissenschaftler ein kleines Distributionslager nachgebildet, mit einem Regallager für 600 Kleinteileladungsträger und acht Kommissionier-Stationen. Herzstück der Versuchsanlage ist ein Schwarm von 50 autonomen Fahrzeugen, den "Multishuttle Moves". "Die Transportsysteme sollen künftig alle Aufgaben von der Auslagerung im Regal bis zur Anlieferung an einer Kommissionier-Station selbstgesteuert übernehmen und damit eine Alternative zu herkömmlichen Fördertechniklösungen bieten", erläutert Prof. Dr. Michael ten Hompel, Geschäftsführender Institutsleiter des IML.
Die Shuttles lernen aus dem Verhalten von Ameisen
Aber woher wissen die Gefährte, was sie wohin transportieren sollen und welches der 50 Shuttles den jeweiligen Auftrag übernimmt? "Die fahrerlosen Transportfahrzeuge werden dezentral gesteuert. Die 'Intelligenz' ist in den Transportern selbst", verrät Thomas Albrecht, Leiter der Abteilung Autonome Transportsysteme, den Lösungsansatz der Forscher. "Wir setzen auf agentenbasierte Software und nutzen Ameisenalgorithmen nach Marco Dorigo. Das sind Verfahren der kombinatorischen Optimierung, die auf dem modellhaften Verhalten von realen Ameisen bei der Futtersuche basieren." Damit nutzen die Shuttles das Prinzip der "Schwarmintelligenz". Kommt ein Auftrag herein, erfahren die Shuttles dies über eine Software. Dann tauschen sie sich über WLan aus, wer die Fuhre übernehmen kann. Das am nächsten befindliche freie Transportsystem erhält den Zuschlag.
Auf der Fläche bewegen sich die Shuttles völlig frei - ohne Leitlinien. Möglich macht das die integrierte Lokalisations- und Navigationstechnik. Die Fahrzeuge verfügen über ein Sensorik-Konzept mit Funkortung, Abstands- und Beschleunigungssensoren sowie Laserscannern. So können die Fahrzeuge die jeweils kürzeste Route zum Ziel berechnen. Die Sensoren helfen auch, Kollisionen zu vermeiden.
"Das System ist gegenüber der herkömmlichen Technik mit Rollbahnen deutlich flexibler und skalierbar", hebt Albrecht hervor. Es könne je nach Bedarf um einige Fahrzeuge erweitert oder reduziert werden. So lasse sich die Systemleistung an saisonale und Tagesschwankungen anpassen. Weiterer Vorteil seien die kürzeren Transportwege, so das ILM. In herkömmlichen Lagern ist der Raum zwischen dem Hochregallager und den Kommissionier-Stationen mit Fördertechnik verbaut. Die Pakete legen etwa eine zwei- bis dreifach längere Strecke zurück als auf dem direkten Weg. "Darüber hinaus erübrigen sich Regalbediengeräte und Stetigfördertechnik", führt Albrecht weiter aus.
Container sollen wissen, was sie transportieren
Aber nicht nur in Lagern wollen die Wissenschaftler intelligente Systeme einführen. Auch Container für lange Transportwege sollen künftig miteinander kommunizieren. Intelligente Container suchen sich selbst ihren Weg und passen auf, dass sie die richtige Ladung transportieren.
Die IML-Forscher arbeiten im Verbundprojekt DyCoNet ("Dynamische Container Netzwerke") an Transportbehältern, die mitdenken: Die intelligenten Container (SmartULDs) sorgen nicht nur dafür, zu ihrem Ziel zu gelangen, sondern kontrollieren auch, ob sie die richtige Ware geladen haben. Die Wissenschaftler integrieren die Intelligenz mit Softwareagenten direkt in die Transportbehälter. Das sind Module, die sich selbst steuern, autonom agieren und mit bestimmten Aufträgen programmiert werden können. Ein Auftrag enthält etwa Informationen, für welchen Zielort der Container bestimmt ist oder mit welcher Ware er beladen werden soll. Wie ein richtiger Agent sucht das System nun eigenständig nach Wegen, um diesen Auftrag zu erfüllen.
Bei Bedarf schlägt der Container Alarm
Durch ein integriertes Sensornetzwerk können die Luftfrachtcontainer Handlungen in ihrem Umfeld erfassen und darauf reagieren. Der "SmartULD" kann Alarm schlagen, wenn er mit der falschen Ware beladen wird. Seinen Inhalt erkennt er dabei mit Hilfe von RFID-Funketiketten. Via Nahfunk können die Behälter untereinander und mit ihrem näheren Umfeld kommunizieren und so etwa eigenständig ein Transportfahrzeug anfordern, das sie zum Flugzeug bringt. Damit die Ware während des Transports nicht beschädigt wird, messen die Sensoren außerdem relevante Parameter im Inneren des Behälters. Bei temperaturempfindlichen Lebensmitteln oder Pharmaprodukten ist so eine lückenlose Kühlkette sichergestellt: Überschreitet die Temperatur einen zulässigen Toleranzwert, können die Sensoren einen Alarm auslösen.
02.05.2012
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idw / mj
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[1] http://www.3sat.de/webtv/?120502_logistik_nano.rm (Die "Multishuttle-Moves"[...] Warenlagern übernehmen)
[2] http://www.3sat.de/webtv/?120416_sofort_nano.rm (Alles immer sofort"Wenn e[...]ze Branchen unterordnen.")
[3] http://www.3sat.de/nano/cstuecke/134722/index.html (Chips in Container wissen, wohin sie wollen)
[4] http://www.3sat.de/nano/gesellschaft/161965/index.html (Viel Aufwand für Frisches im Supermarkt)
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2013 / 3sat
