Adaptive Intralogistik mit Low-Cost AGV durch Implementierung von Ameisenkolonie-Algorithmen (ANTS)

Problemstellung
Die Logistikorganisation der Material- und Warenflüsse spielt innerhalb eines Betriebes eine entscheidende Rolle. Die heutige Intralogistik besteht immer noch aus umfangreicher manueller, teilweiser monotoner und unergonomischer Arbeit. Gleichzeitig befinden sich viele logistikintensive Branchen, wie beispielsweise die Automobilindustrie, in einem digitalen Transformationsprozess. Dieser ist notwendig, um mit der steigenden Variantenvielfalt und Komplexität der Produkte Schritt zu halten. Es bedarf einer signifikanten Steigerung der Flexibilität und Anpassungsfähigkeit heutiger Produktions- und Logistikprozesse durch automatisierte wandelbare Lösungen, wie den Warentransport mit fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF).

Ziel
Im Forschungsvorhaben ANTS wird ein selbstoptimierendes, wandelbares Logistiksystem nach dem Beispiel einer Ameisenkolonie entwickelt. Dazu erfolgt der flexible Aufbau einer Vielzahl miteinander verbundenen Ameisen-FTF auf einem „intelligenten Boden“ mit verbauten LED-Leuchtstreifen. Durch den intelligenten Boden können Informationen aus der Produktionsumgebung aufgenommen werden. Die Herausforderung besteht darin, dass die Ameisen-FTF auf Störungen und Hindernisse reagieren und im Umgang mit menschlichem Personal ein hohes Maß an Sicherheit und Flexibilität aufweisen müssen.

Vorgehensweise
Im Vorhaben wird hierzu ein Prototyp aus einem Schwarm an kleinen Ameisen-FTF, die mit Elektromotoren und Sensoren ausgestattet sind, aufgebaut. Gleichzeitig wird ein intelligenter Boden mit steuerbaren Lichtleitlinien, induktiven Ladeeinheiten und Gewichtssensoren weiterentwickelt. Zur Integration der Ameisen-Logistik wird zunächst ein auf Methoden der Künstlichen Intelligenz basierendes Verkehrskonzept, u. a. mit Verkehrsregeln, Geschwindigkeitsbeschränkungen und Verbotszonen sowie einer Routenführung, erarbeitet. So können beispielsweise FTF durch Interaktionen mit ihrer Umwelt lernen, wie sie in bestimmten Situationen idealerweise reagieren. Durch die einzigartige Kombination des intelligenten Bodens, des Ortungssystems und der KI-Kompetenz ermöglicht das Projekt erstmalig die KI-basierte Realisierung eines selbstoptimierenden FTF-Schwarms. Die Koloniesteuerung der FTF wird anschließend anhand eines Produktionsprozesses demonstriert, bei dem Warenströme zwischen ortsflexiblen Produktionseinheiten und unter Berücksichtigung von Personenverkehr auf derselben Fläche realisiert werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Als Ergebnis wird zunächst ein Demonstrator in der ARENA2036 aufgebaut. Hier bieten sich optimale Bedingungen, um die Projektergebnisse Interessierten zugänglich zu machen, z. B. im Rahmen von „Demo Days“. Mit den smarten FTF sollen Mitarbeiter in der Intralogistik von monotonen, anstrengenden Tätigkeiten entlastet werden. Die Umsetzung erfolgt durch effektive Konzepte aus dem Bereich der Mensch-Maschine Interaktionen im Warentransport der Produktionswerke. Das Projekt soll die Flexibilität und Reaktionsfähigkeit von Unternehmen erhöhen und damit die Attraktivität des Produktionsstandortes Deutschland sichern.

• Bosch Rexroth Aktiengesellschaft
• NAiSE GmbH
• Universität Stuttgart