Im Karosserierohbau des internationalen Automobil-Premiumherstellers macht ein fahrerloses Transportsystem die vollautomatisierte Produktion sicherer und effizienter

Als Generalunternehmer verantwortete KUKA die Systemintegration des fahrerlosen Transportsystems (abgekürzt mit FTS) im gesamten Karosserierohbau: Von der Entwicklung des Sicherheitskonzepts, über die Planung, das Engineering, die Simulation und die Projektabwicklung. Ein Meilenstein in der FTS-gestützten Fertigung von Fahrzeugkarossen wurde gesetzt.

Das vollautomatische AGV-System von KUKA verbindet die unterschiedlichen Bereiche des Karosserierohbaus miteinander

Vollautomatisierter Karosserierohbau flexibel verkettet

Im Bereich des Karosseriebaus, dem sogenannten Rohbau, entsteht das Grundgerüst der drei Fahrzeugmodelle: Der Unterboden wird hier mit den Seitenwänden und dem Dach zusammengeführt und verschweißt, dann folgen Anbauteile wie Motorhaube, Heckklappe und Türen. Der Rohbau findet vorwiegend vollautomatisiert unter Einsatz von KUKA KR QUANTEC, KUKA KR FORTEC und weiteren KUKA Robotermodellen statt.

Engineering-Know-how für effiziente Intralogistiklösung

Für den reibungslosen Ablauf der Anlagenverkettung innerhalb dieses Produktionsabschnitts beauftragte Mercedes-Benz den Automatisierungsspezialisten KUKA. „Als Generalunternehmer verfügen wir über das notwendige Engineering-Know-how sämtliche Prozessschritte und Abläufe zu planen und die komplexe Projektabwicklung mit allen Gewerken erfolgreich umzusetzen.“, erklärt Michael Jürgens, Head of AGV Solutions bei KUKA. Nachdem das Team von KUKA das Sicherheitskonzept des fahrerlosen Transportsystems entwickelt und die flexible Anlagenverkettung unter Einsatz von rund 100 fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF oder im englischen AGV) geplant und simuliert hat, koordinierte KUKA die erfolgreiche Umsetzung des FTS.

Personensicherheit durch staplerfreie Produktion

Um die Sicherheit der Mitarbeiter zu erhöhen, erfolgt der Transport der Bauteile zwischen den Bearbeitungsstationen des Karosserierohbaus staplerfrei. Damit Bauteile und Karosserien Just in Time an den Prozessstationen ankommen, entwickelte KUKA ein fahrerloses Transportsystem (FTS). Diese effiziente Intralogistiklösung sorgt dafür, dass rund 100 fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) koordiniert die benötigten Bauteile des jeweiligen Fahrzeugmodells zur richtigen Zeit in die richtige Produktionsstation liefern, in der sie ohne Zwischenpuffer montiert werden. Zahlreiche Arbeitsschritte finden hier gleichzeitig in zwei Prozessmodulen statt. Gleichzeitig müssen die FTF die hohen Sicherheitsstandards zur Interaktion mit den Menschen im Werk erfüllen. Das bedeutet, dass die FTF unter anderem mittels optischer Sensoren erkennen, wenn sich Personen oder andere Hindernisse im Fahrbereich befinden. „In diesem Fall stoppen die FTF eigensicher und warnen zudem akustisch und optisch.“, beschreibt Felix Tschorn, Projektleiter AGV Solutions bei KUKA. „Erst wenn der Weg wieder frei ist, setzen die Fahrzeuge den Transport fort.“



Knapp 100 fahrerlose Transportfahrzeuge in einer Flotte sind am Transport von Karosseriebauteilen und kompletten Karossen beteiligt

Freie Navigation in rauer Produktionsumgebung

„Die besondere Herausforderung des Projekts lag in der Komplexität und im Umfang der Anlagenverkettung.“, sagt Felix Tschorn. „So sollte die Intralogistiklösung die FTF zentral steuern und gleichzeitig mittels einer freien Navigation eine flexibel gestaltete Routenführung ermöglichen.“ Die Navigation der FTF erfolgt dabei über ein hallenweites Magnetrasternetz. In den Boden des Produktionsbereichs sind dazu in einem bestimmten Abstand Magnetpunkte eingelassen. Sensoren an den fahrerlosen Transportfahrzeugen ermitteln anhand dieser Orientierungshilfe ihre exakte Position und melden sie an die zentrale Leitsteuerung zurück. Die zentrale Leitsteuerung übernimmt die Verkehrssimulation und die Fahrzeugsteuerung und sorgt dafür, dass alle FTF koordiniert auf der jeweils optimalsten Route, auf 11 sich kreuzenden Loops, die Bauteile zur richtigen Zeit an den richtigen Ort liefern.

Intuitives und zentrales Steuerungskonzept

Die Leitsteuerung des fahrerlosen Transportsystems ist dazu direkt an das Produktionsleitsystem von Mercedes-Benz angeschlossen. So passen sich die FTF automatisch der übergeordneten Produktionsplanung an, ohne dass ein Eingriff in die Steuerung der FTF nötig ist. Bei einer Produktionspause – beispielsweise an Feiertagen oder verlängerten Wochenenden – gehen die FTF automatisch in einen Stand-by-Modus, der bis zu 92 Stunden lang sein kann. Startet die Produktion innerhalb dieses Zeitraums wieder, nehmen die Fahrzeuge ihre Tätigkeit automatisch wieder auf. Die AGV-Leitsteuerung sorgt darüber hinaus für ein vollautomatisiertes Lademanagement. Die FTF fahren autonom zu den Ladestationen und sind dadurch 24/7 einsatzbereit. Mittels einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) lassen sich neue Routen einfach und intuitiv planen und simulieren. Die auf einer Ebene mit der Produktionsanlage stattfindende Anlagenverkettung lässt so eine sehr schnelle und einfache Anpassung auf Veränderungen in der Produktionsinfrastruktur zu, etwa um neue Modellreihen zu integrieren. Ein weiterer Vorteil der freien, induktiven Magnetrasternavigation: In der rauen Umgebung des Rohbaus können optische Sensoren durch beispielsweise Schweißstaub verunreinigt werden. Die Navigation mittels Magnetraster ist unempfindlich und robust, was sie besonders zuverlässig macht.

Meilenstein der intelligenten Intralogistik

„Das intelligent vernetzte fahrerlose Transportsystem sorgt für eine reibungslose Anlagenverkettung und für mehr Sicherheit der Werker im Karosserierohbau.“, fasst Michael Jürgens zusammen. Das fahrerlose Transportsystem im Rohbau des Produktionswerks in Tuscaloosa ist ein zukunftsweisendes Pilotprojekt. „Wir sind stolz über die erfolgreiche Umsetzung des Projekts, es gilt für alle Beteiligten als Meilenstein der intelligenten Intralogistik. Und umso mehr freuen wir uns über die weitere Zusammenarbeit und das Vertrauen in unser Know-how.“ sagt Felix Tschorn abschließend.

www.kuka.com

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