Schwarmintelligente Routenführung

Die große Schwärmerei

Eigenständig planende Fahrzeuge sind eine Vision für die Intralogistik. Aber sind Automatisierung und schwarmintelligente Routenführung nur im Doppelpack denkbar?

2016-07-15

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Eine Ameise hat keinerlei Sinn für Geometrie. Trotzdem folgen Ameisenstraßen fast immer der geometrischen Logik gerader, effizient geplanter Wege. Der sogenannte Ameisenalgorithmus ist eines der Beispiele aus der Natur, wo erst durch das Zusammenspiel mehrerer Beteiligte eine Lösung entsteht, die als Einzelleistung nicht möglich gewesen wäre. In diesem Fall durch den Einsatz von Duftstoffen, durch die sich erst zufällig, dann gezielt, der kürzeste Weg herauskristallisiert.


Nun ist eine Lagerhalle zwar kein Ameisenhaufen, aber könnten nicht auch hier Fahrzeuge und Waren eigenständig ihre Routen planen? Mit dieser Vision verbindet sich die Hoffnung auf handfeste Vorteile: Ohne ein zentrales Steuersystem wäre diese Schwarmintelligenz sehr ausfallsicher und gleichzeitig flexibel. Besonders attraktiv, weil es in der Lagerlogistik immer mehr auf Schnelligkeit ankommt und gleichzeitig der Trend zu individuellen Verpackungsgrößen und sich ständig ändernden Gegebenheiten zunimmt. Gesucht wird ein variables und gleichzeitig effizientes Logistiksystem.


Wenn das Fahrzeug selbst planen könnte…


„Wer heute auf automatisierte Fahrzeuge setzt, muss im Grunde zwei Mal investieren: In das Fahrzeug selbst, und auch in die Integration des Fahrzeugs in die Prozesse und Lagerumgebung“, beschreibt Joachim Tödter, Leiter des Bereichs Technologie und Innovation bei der KION Group. Verlockend wirkt da die Idee eines Fahrzeugs, das sich direkt nach Inbetriebnahme selbst ins WLAN einwählt und mit allen anderen Fahrzeugen abstimmt. Bevor das zur Realität wird, sind allerdings noch eine Reihe Fragen zu klären.


Da ist zum einen die selbständige Orientierung im Raum. Fahrzeuge begegnen in Werkshallen häufig allen Arten von Sonderfällen: Gegenstände stehen im Weg, Mitarbeiter laufen umher, Regale werden umgebaut, sodass völlig neue Räume entstehen. Herkömmliche Fahrzeuge aber orientieren sich über fest definierte Routen. Vereinzelt wird bereits versucht, das zu ändern: Linde entwickelt zusammen mit dem französischen Partner Balyo unter dem Label „Linde Robotics“ Fahrzeuge, die mit Hilfe von Geo-Navigation und 3D-Kameras ihren Weg finden. STILL hat mit dem iGo neo einen Stapler auf den Markt gebracht, der sich autonom im Gang bewegt. „Das klingt banal, ist aber für die Intralogistik ein völlig neuer Ansatz“, sagt Tödter. Viel spricht derzeit dafür, dass die Grenzen zwischen manueller und automatischer Steuerung immer stärker aufgeweicht werden und Fahrzeuge künftig Mischformen praktizieren werden. Mehr Flexibilität ist für Logistikplaner und Manager von Warenlagern derzeit oft wichtiger als die Aussicht auf vollautomatisierte Wegfindung.


Komplexes Zusammenspiel


Der andere wichtige Punkt ist die Interaktion zwischen verschiedenen Fahrzeugen. Auch hier wird bereits eifrig geforscht: Mit dem Hub2Move-Projekt hat STILL Shuttle-Fahrzeuge mit Flurförderzeugen verknüpft, beim Verbundprojekt „marion“ unter anderem einen Schlepper und einen Schubmaststapler direkt miteinander interagieren lassen, ohne dass eine zentrale Stelle Anweisungen gab. Auch solche Handlungen erfordern gewisse Algorithmen, erklärt Tödter: „Die Fahrzeuge müssen aushandeln, wo sie sich treffen und dann zeitgenau die Ladung übergeben oder absetzen und abholen.“ Wenn automatisierte Flurförderzeuge diese Aufgabe beherrschen, bedeutete das tatsächlich den ersten Schritt in Richtung Schwarmintelligenz. Der Lagerrealität noch angemessener wäre allerdings, auch bemannte Fahrzeuge einzubeziehen, die sich gleichberechtigt zusammen mit vollautomatischen Fahrzeugen durch das Lager bewegen. Je komplexer die Zusammenarbeit wird, desto komplexer auch die Algorithmen und die Anforderungen – unter anderem auch an das Netzwerk: Eine einzige Sekunde Latenzzeit im internen WLAN kann bei zwei aufeinander zufahrenden Fahrzeugen bereits zum Unfall führen. Die Hoffnungen ruhen hier auf weiterentwickelten Hochgeschwindigkeitsnetzen, dem „5G“-Netz, das neue Maßstäbe in der Datenübertragung setzen könnte.


Die Vorteile des Mischsystems


Wenn aber alle diese Fragen geklärt sind, die Fahrzeuge also sowohl in der Lage sind, sich selbständig zu orientieren als auch miteinander zu interagieren – braucht es dann tatsächlich noch den zusätzlichen Schritt der komplett dezentralen Schwarmintelligenz, fragt Tödter: „Man könnte auch die Disposition zentral steuern, aber konkrete Einzelfälle wie die Vorfahrt zwischen den Fahrzeugen selbst aushandeln lassen“, gibt er zu bedenken. Denn der einzige handfeste Vorteil, den ein dezentrales System dann noch bietet, wäre vermutlich das geringe Ausfallrisiko. Mit einer Struktur, die sowohl in den Übertragungswegen als auch den Aufträgen mehrere Redundanzen aufweist, so dass ein einzelner Ausfall nicht den gesamten Komplex lahmlegt. Davon abgesehen aber hätte ein Mischsystem aus zentralen Anweisungen und schwarmintelligenten Ausführungen viel mehr Vorteile, glaubt Tödter.


„Die Forschung ist auf einem guten Weg“, sagt er. Und die KION Group mit ihren zahlreichen Projekten ganz vorne mit dabei. „Das wichtige für die Kunden ist es, flexibel zu sein und den Installationsaufwand der Fahrzeuge zu reduzieren“, lautet Tödters Fazit. Dafür ist der Schwarm zwar eine der denkbaren Möglichkeiten – viel entscheidender aber wird sein, die Fähigkeiten der einzelnen Fahrzeuge generell zu stärken.