Wettbewerbsdruck, hohe Kundenerwartungen, Personalmangel – die produzierende Industrie steht unter Druck. Gefragt sind flexible Fertigungstechnologien, um variantenreiche Produkte effizient und ressourcensparend herzustellen. Sind Autonome Mobile Roboter (AMR) eine der Lösungen? Welches Optimierungspotenzial bieten sie für die modernen Fertigung und insbesondere für den innerbetrieblichen Transport?

Die Matrixproduktion kombiniert die wirtschaftlichen Vorzüge der Fließfertigung mit der Flexibilität einer Werkstattfertigung. Waren die Maschinen und Arbeitsstationen einer Fließfertigung herkömmlicherweise an einen festen Takt gebunden, lassen sie sich im Rahmen der Matrixproduktion in variabler Geschwindigkeit betreiben und flexibel kombinieren. Dies ermöglicht der Industrie eine hohe Anpassungsfähigkeit, Flexibilität und Widerstandsfähigkeit in der Fertigung. Bestandteile der Matrixproduktion sind unter anderem

• unabhängig vernetzte, modulare Fertigungseinheiten und Prozesse, die flexibel verknüpft werden können,
• intelligente Systeme für die Produktionsplanung, eine zentrale Steuerung der verschiedenen Systeme und Module sowie deren Kommunikation untereinander,
• ein effizientes Logistik- und Materialmanagement sowie ein automatisiertes und anpassungsfähiges Transportsystem.

Durch das Zusammenspiel der Komponenten der Matrixproduktion werden Aufträge nicht mehr in einer festgelegten Reihenfolge abgearbeitet, sondern können kurzfristig freigegeben werden. Die clevere Steuerung des Materialflusses spielt dabei eine besondere Rolle, um im Material- und Warentransport kurzfristige Routing-Flexibilität zu erreichen und schnell auf Störungen, Verzögerungen und Engpässe zu reagieren.

Materialfluss durch Visualisierung optimieren

Innerhalb eines Produktionsprozesses werden zahlreiche Materialien – vom Rohstoff über Halbfertigprodukte bis hin zu Verpackungsmaterialien – an den unterschiedlichsten Stationen benötigt. Um den Fluss der Materialien genau zu verstehen, empfiehlt sich eine Visualisierung in einer sog. Materialflussmatrix. Mit ihrer Hilfe lassen sich die Optimierungspotenziale bei den innerbetrieblichen Materialtransportprozessen definieren.

Autonome Mobile Roboter (AMR) für die Matrixproduktion

AMR spielen für den Materialtransport eine zentrale Rolle. Sie sind die Lastenträger, die Materialien abholen und genau dorthin transportieren, wo sie benötigt werden – automatisiert, flexibel und wenn nötig 24 Stunden am Tag. Ihre Implementierung leistet einen wichtigen Beitrag für mehr Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit.
Einer der Vorteile von AMR-Systemen ist, dass sie sich kostengünstig implementieren oder in bestehende Umgebungen einbinden lassen. Es müssen keine Nagivationshilfen wie beispielsweise Induktionsschleifen installiert oder übermäßige Anpassungen an vorhandener Förderinfrastruktur vorgenommen werden. Da die Roboter mit integrierten Sensoren und Software ausgestattet sind, können sie sicher und autonom durch Lager- und Produktionshallen navigieren, Hindernisse erkennen und adäquat darauf reagieren. AMR übernehmen routinemäßige Transportaufgaben, wodurch Mitarbeiter attraktivere und höherwertige Wertschöpfungstätigkeiten übernehmen können. So steigern Unternehmen nicht nur ihre Effizienz, sondern wirken auch dem Fachkräftemangel entgegen.
Auch die Zusammenarbeit von AMR mit anderen Robotersystemen und  -technologien ist möglich und macht Produktionsprozesse effizienter. Entscheidend für die Interoperabilität sind Schnittstellen zwischen den Systemen wie beispielsweise AMR, fahrerlosen Transportsystemen (FTS) oder automatischen Gabelstaplern. Dieser Ansatz ermöglicht das Zusammenspiel verschiedener Systeme und unterstützt den Aufbau vernetzter Fabriken, in denen Fertigung und Logistik ineinanderfließen. Zudem verkürzen AMR die Durchlaufzeiten und verbessern die Arbeitssicherheit.

Die Integration gut planen!

Bei der Implementierung von AMR-Systemen in Produktionsumgebungen sind strategische und operative Aspekte sowie die IT-Architektur einzubeziehen. Dies erfordert eine enge Kooperation zwischen Endanwendern, Systemintegratoren und Nutzern:

• Da Unternehmen für eine sichere Arbeitsumgebung verantwortlich sind, sind CE-Sicherheitszertifizierungen seitens des Endanwenders und/oder des Integrators ein Muss.
• Aufgabe der Systemintegration ist es, die AMR in vorhandene IT-Systeme sowie in das Arbeitsumfeld einzubinden und dabei die gesamte Applikation einschließlich Aufsatzmodulen, Ladestationen und Equipment zu berücksichtigen. Eine Risikobewertung und Programmierung gemäß Sicherheitsnormen gewährleisten zudem eine sichere Interaktion der Roboter mit den Menschen.
• Transparenz zwischen Integrator und Nutzer ist essenziell, um den sicheren Betrieb zu gewährleisten. Dies beinhaltet Richtlinien für Wartung, Instandhaltung sowie Handhabung der Roboter.

Skalierbar und agil

Dank hochentwickelter AMR-Technologie können die Roboter in dynamischen Produktionsumgebungen arbeiten und einfache wie komplexe Aufgaben meistern. So haben Unternehmen die Möglichkeit, zunächst mit einfachen Anwendungen zu starten und dann den Einsatz von AMR schrittweise auszubauen.
Sollen AMR-Systeme im Rahmen der Matrixproduktion für komplexe Aufgaben wie eine automatisierte Materialbewegung eingesetzt werden, müssen sie an existierende IT-Systeme wie Enterprise Resource Planning Systeme (ERP), Manufacturing Execution Systeme (MES) oder Warehouse Management Systeme (WMS) angebunden werden.
Im hart umkämpften Wettbewerb können AMR für viele Unternehmen zum Game-Changer werden. Ihre Stärken sind intuitive Bedienbarkeit, einfache Inbetriebnahme und Skalierbarkeit. Sie sind eine kosteneffiziente Komponente bei der Flexibilisierung und Automatisierung von innerbetrieblichen Produktions- und Logistikprozessen, die sich häufig innerhalb eines Jahres amortisiert.

Der Autor:

Jörg Faber verantwortet die Geschäftsentwicklung von Mobile Industrial Robots (MiR) im DACH- und Benelux-Raum. Er setzt sich dafür ein, das Konzept mobiler Robotik bekannter zu machen und so dem Bedarf nach innovativen Intralogistiklösungen gerecht zu werden.