ANTS4.0

Über das Projekt

Durch sich immer schneller ändernde Anforderungen der Kund:innen muss die Intralogistik deutlich flexibler werden. Aktuelle Lösungen sind oftmals komplex und es fehlt an Flexibilität. Aus diesem Grund entwickeln wir eine wandelbare, automatisierte und leicht anpassbare Lösung mit fahrerlosen Transportfahrzeugen.

Adaptive Intralogistik mit Low-Cost Automatic Guided Vehicle (AGV) durch die Implementierung von Ameisenkolonie-Algorithmen

Im Rahmen des Forschungsprojekts ANTS 4.0 wird an einem neuartigen Logistikkonzept gearbeitet, durch das flexibel auf Produktionsänderungen eingegangen werden kann. Das Zusammenspiel der NAiSE Traffic-Control, dem intelligenten Pfadplanungsalgorithmus des Instituts für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement der Universität Stuttgart, dem Low-Cost-AGV (Scooty) vom Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart, sowie dem Intelligenten Boden von Bosch Rexroth bieten hierfür die Lösung.

Ziel ist es, aus diesen Komponenten ein innovatives und leistungsfähiges Logistikkonzept zu entwickeln. Hierfür werden zunächst im Auftragsmanagement die Transportaufträge gesammelt. Nach der Berechnung der optimalen Route durch den KI-Algorithmus wird der Fahrweg an den Intelligenten Boden übermittelt. Dieser zeigt die Wegabschnitte, anhand der integrierten LED-Streifen, farbig an. Das Scooty orientiert sich über eine Kamera an den leuchtenden LED-Streifen und transportiert somit die Ware zum Ziel. Falls das Indoor-Lokalisierungssystem von NAiSE oder der Intelligente Boden ein Hindernis auf der Route erkennt, wird diese neu berechnet. Somit entstehen keine unnötigen Wartezeiten auf dem Transportweg.

Das System wird auf einer 200 m² großen Demonstratorfläche in der ARENA2036 aufgebaut. Parallel dazu führt das Technologietransferzentrum Sonthofen eine Simulation durch, die das System auf eine deutlich größere Fläche überträgt und somit den Nutzen in realen Fertigungshallen evaluiert.

Motivation und Ziele

Das Förderprogramm „Biologisierung der Technik“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) hat zum Ziel, Prozesse aus der Natur als Vorbilder für Produktionsprozesse zu nutzen.

Im Forschungsprojekt ANTS 4.0 bildet das Verhalten eines Ameisenschwarms die Grundlage für das Verhalten der Scooty-Fahrzeuge auf dem Intelligenten Boden. Ziel von ANTS 4.0 ist es, die Organisationsfähigkeit der Ameisen als Vorbild für die Produktionsumgebung zu nutzen und ein selbst organisierendes Logistiksystem abzubilden. Die Produktionsumgebung wird komplett wandelbar sein, da Arbeitsstationen berührungslos mit Energie versorgt werden. Die Verkehrssteuerung passt sich jederzeit flexibel an die jeweilige neue Umgebung an und adaptiert die Routenplanung.

Mit Hilfe der Ergebnisse aus dem Projekt werden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Intralogistik von monotonen und körperlich anstrengenden Arbeiten entlastet und können sich auf wertschöpfende Tätigkeiten fokussieren. Gleichzeitig lassen sich Kosteneinsparungen bei den AGVs realisieren, indem der Boden wichtige Steuerungsaufgaben übernimmt. Wie hoch die Einsparungen sein werden, überprüfen wir mit Hilfe von Simulationen, in denen wir beide Systeme miteinander vergleichen.

Durch die Kombination einer wandelbaren Fertigung, kostengünstigen Fahrzeugen und einer dynamischen Routenplanung in Echtzeit, wird ein neuartiges Konzept für die Intralogistik aufgezeigt, mit dem Ziel Effizienz zu steigern und Flächen einzusparen.

Zusammenarbeit im Projekt

Wir arbeiten gemeinsam in einem Konsortium, bestehend aus dem IAT und IFT der Universität Stuttgart, dem Start-up NAiSE, dem Technologietransferzentrum Sonthofen und der Bosch Rexroth AG. Unser Ziel ist es, gemeinsam einen Demonstrator in der ARENA2036 aufzubauen, an dem wir unser neuartiges System demonstrieren und evaluieren können.

Das Transportfahrzeug

Scooty ist eine Konzeptstudie des IFT für kostengünstige und kleinskalige AGVs mit flächenbeweglichem Fahrwerk. Im Low-Cost-Segment für den KLT-Transport (600 x 400 mm) sind solche Fahrwerke mit überlegener Manövrierbarkeit noch wenig verbreitet. Der Fahrzeugaufbau verwendet sehr kompakte Fahr-Lenk-Module, die variabel in Anzahl und Grundfläche kombiniert und daher ideal auf den Intelligenten Boden abgestimmt werden können.

Der intelligente Boden

Der Intelligente Boden ist eine Entwicklung von Bosch Rexroth aus dem Themengebiet „Fabrik der Zukunft“. In der Vision der Fabrik der Zukunft sind nur noch die Wände und Decken fest. Alles andere ist beweglich. Der Intelligente Boden ist ein flexibles System, welches sich jederzeit der Produktion anpassen kann. Die Energie für Maschinen wird kontaktlos übertragen, piezoelektrische Sensoren erkennen Menschen und Fahrzeuge und leiten die Information an die Verkehrssteuerung weiter. LED-Leuchtbänder zeigen jederzeit anpassbare Fahr- und Laufwege.