Systemauswahl Logistiktechnik

iw.hub

Analyse des autonomen mobilen Roboters der BMW-Tochter idealworks und was Sie bei der Implementierung beachten müssen!

Lesezeit: 9 Minuten
Veröffentlicht: 3. Mai 2022

Dieser Blogartikel gibt Ihnen einen Überblick über das Fahrerlose Transportsystem iw.hub der Firma idealworks sowie allgemeine Hinweise zur Planung und Realisierung von FTS in Logistik und Produktion.

Was ist iw.hub und wer ist idealworks?

Der iw.hub ist ein autonomer mobiler Roboter (AMR), welcher zum innerbetrieblichen Transport von Paletten und Sonderladungsträgern eingesetzt wird. Das Fahrerlose Transportsystem (FTS) wurde von idealworks aus München auf den Markt gebracht.

iw.hub
Quelle: Mit freundlicher Unterstützung von idealworks

idealworks ist ein Corporate Spin-Off der BMW Group und wurde Ende 2020 als Tochtergesellschaft des Münchner Konzerns gegründet. Die iw.hubs von idealworks werden von einem Li-Ionen-Zellmodul mit Energie versorgt, welches auch im BMW i3 zum Einsatz kommt. Auf der Bildstrecke bzw. in den Videos sind deshalb auch häufig die für die BMW Group markanten violetten Ladungsträger zu erkennen.

Noch ein FTS?! Was unterscheidet iw.hub vom Wettbewerb?

Der Markt FTS und AMR ist bereits sehr unübersichtlich geworden. Es gibt mittlerweile sehr viele Anbieter, die in der Intralogistik Ware personenlos von A nach B transportieren. Was unterscheidet das Gerät von idealworks also vom Wettbewerb?

Auf der IWL FTF-Matrix befindet sich das System ganz rechts auf der Mitte: ein autonomer mobiler Roboter mit Manipulation definierter Schnittstellen. Das bedeutet im Vergleich haben wir eine der intelligentesten Navigationstechnologien am Markt gekoppelt mit einer aktiven Lastaufnahme – einem so genannten Carrier-System.

Quelle: IWL AG

Diese Navigationsintelligenz gekoppelt mit einem modernen 3D-Sicherheitsscanner lässt einen beeindruckenden Einsatz im Mischbetrieb zu, wie das nachfolgende Video aus dem BWM Werk in Regensburg zeigt. Das Fahrzeug benötigt keinen abgesperrten Bereich und fügt sich in den alltäglichen Verkehrsfluss ein:

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Ein entscheidender Mehrwert: die standardisierte Schnittstelle nach VDA 5050

Auf dem Gebiet der FTS war die Schnittstelle zur Anbindung der FTF an den Materialflussrechner bisher von herstellerindividuellen Lösungen geprägt. 2019 schließlich hat eine Initiative aus dem Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA) beschlossen, diese Schnittstelle zu standardisieren (https://www.vda.de/de/aktuelles/Artikel/vda-5050).
Bahnbrechend ist dabei nicht die Technologie an sich, sondern dass der Endanwender über eine Steuerung sämtliche VDA 5050-fähigen Geräte steuern kann. Die Systeme „sprechen die gleiche Sprache“ und der VDA bezeichnet die Initiative als die „Dirigentin der Werkhallen“.

Diesen Standard hat idealworks bereits vollständig integriert, was aus unserer Sicht maßgeblich wichtig in der Zukunft der FTS wird.

Für welche Anwendungen ist iw.hub geeignet?

Prinzipiell ist der iw.hub für alle Transportaufgaben in der Intralogistik geeignet. Vor einem Einsatz im Freien wird bisher jedoch abgeraten. Es können unterschiedlichste Ladungsträger bis maximal 1.000 kg Gesamtgewicht transportiert werden. Der iw.hub kommt mit einem Eigengewicht von ca. 175 kg daher.

Das System eignet sich auf Grund seiner Maße von 641*1.440*220mm eher für Großgebinde wie EUR-Paletten oder EUR-Gitterboxen, eher nicht für Kleinladungsträger. Grundsätzlich sind Prozesse zum internen Warentransport und Produktionsversorgung denkbar.

Aufnahme von Gütern direkt vom Fußboden

Das AMR kann Paletten und Gitterboxen aufgrund seiner Bauart nicht direkt vom Fußboden aufnehmen. Die automatische Aufnahme bzw. Abgabe erfolgt entweder über Rolluntersetzer oder über Pallet Docks.

Für das Unterfahren der entsprechenden Transporthilfsmittel sind mindestens 220mm Bodenfreiheit erforderlich. Hier zeigt sich die (vielleicht einzige) Schwäche des Systems.

Pallet Docks & Rolluntersetzer
Quelle: Mit freundlicher Unterstützung von idealworks

Welche Fahrwegbreite braucht ein FTS mindestens?

Der iw.hub benötigt wie jedes andere FTS einen Fahrweg. Vom Hersteller gibt es dazu keine fixen Vorgaben, weshalb der allgemein gültige Ansatz aus der VDI 2510 für Fahrerlose Transportsysteme heranzuziehen ist. Dabei ist jeweils ein Randzuschlag und auch ein Begegnungszuschlag von 0,6m plus der entsprechenden Geräte- bzw. Lastbreiten anzusetzen.
Nachfolgend sind Berechnungsbeispiele für eine Lastbreite von 1,20m im Einbahn- und Gegenverkehr mit dem iw.hub angegeben. Demnach ist eine Mindestbreite von 2,40m Fahrweg erforderlich, um die Geräte überhaupt einsetzen zu können.

Quelle: VDI 2510 Blatt 1/Part 1, Erstellung und Ergänzung durch IWL AG

Vor der Implementierung eines FTS ist deshalb eine Begehung der örtlichen Gegebenheiten mit einem Hersteller/Experten, der vor insbesondere die Wegbreiten in Hinblick auf Machbarkeit untersucht, zwingend erforderlich. Vor allem Kurvenradien oder besondere Weg-Konstellationen können ein Show-Stopper im Projekt werden oder kostspielige Umbaumaßnahmen erfordern, die den ROI verschlechtern.

FTS Anbindung an die IT – Schnittstelle Wi-Fi

Dieser Absatz ist wiederum auch allgemeingültig für alle FTS/AMR. Als Infrastruktur zur Anbindung der Geräte ist in Hinblick auf die IT nur eine WiFi Konnektivität erforderlich.

Als besonders pragmatischer Tipp aus der Praxis hat es sich bewährt Wi-Fi-Router wie auf dem Bild mit einer einfachen Kette circa 30-50 cm von der Hallendecke abzuhängen. (Quelle: D-Link) Dadurch erhöht sich die Signalstärke teilweise erheblich, weil entsprechende Reflektionseffekte genutzt werden können.
Wir empfehlen zudem folgende Parameter einzuhalten:

  • WLAN-Kanäle: 2,4 GHz oder 5 GHz (Kanal muss meist exklusiv für die Geräte vorhanden sein; kein anderer Datenverkehr und keine Überschneidungen mit anderen Kanälen ist ratsam)
  • Minimales Signal-Rausch Verhältnis (signal-to-noise ration SNR): 25dB im gesamten Fahrbereich der AMR
  • Minimale Signalstärke: -75dBm im gesamten Fahrbereich der AMR
  • Bandbreite: 100 kByte/s (Server zu GUI – 150 kByte/s)
  • Verschlüsselungs-Empfehlung: WPA2; VPN für Remote Access/Control (Updates etc.) notwendig
  • Schnittstelle zum LVS nach VDA 5050 (oder individuelle API bei anderen FTS)
Wi-Fi-Router
Quelle: D-Link

Die Leitsteuerung des iw.hub – AnyFleet

Als Infrastruktur zur Anbindung der Geräte an die IT ist WiFi Konnektivität erforderlich. Die Fahraufträge (die so genannten Missionen) können im Flottenmanager „AnyFleet“ überwacht und bearbeitet werden. Er dient vor allem zur Visualisierung, Anpassung von Karten oder zur Systemüberwachung.

Beispiel von Linde Material Handling in Aschaffenburg:

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Vor- und Nachteile des iw.hub

Das System bringt einige Vorteile im Gegensatz zu anderen vergleichbaren Technologien am Markt, wie:

  • Freie Navigation basierend auf SLAM – das System ist nicht spurgebunden, es werden keine Marker oder Magneten auf dem Boden für die Navigation benötigt
  • 3D-Kamera für einen Rundumblick, die eine flexible Trägerposition während des Aufnahmevorgangs zulässt.
  • 000 kg Traglast decken sich mit der Tragfähigkeit einer EUR-Flachpaletten oder Gitterbox und decken so den größten Teil aller logistischen Anwendungsfälle ab
  • 2,2 m/s (ca. 8 km/h) max. Geschwindigkeit im Mischverkehr – im Vergleich sehr schnell
  • Hinderniserkennung durch reaktive Navigation – der Roboter umfährt aktiv aufkommende Hindernisse
  • VDA-5050-konforme Schnittstelle – das Fahrzeug kann auf dem Quasi-Standard zukünftig auch flexibel an andere Systeme eingebunden werden

Das Funktionsprinzip bringt jedoch auch gewisse Restriktionen mit sich, die im Zuge eines Projektes neutral bewertet werden müssen. Kritikpunkte sind:

  • Die Aufnahmehöhe der Güter muss ca. 220mm betragen. Eventuell sind spezielle Aufnahmestellen oder Rolluntersetzer notwendig. Der iw.hub kann aktuell keine EUR-PAL direkt vom Fußboden aufnehmen, sondern arbeitet mit Pallet Docks (siehe Abschnitt „Aufnahme von Gütern direkt vom Fußboden“)
  • Gerätebreite von 641 mm * 1.440 mm * 222 mm kann für enge Produktionen oder gewachsene Strukturen zu breit sein
  • Wie bei dem Großteil aller FTS ist der Einsatz außerhalb von Gebäuden im Moment nicht möglich (Regen, Schnee, Eis, Schmutz, etc.)
  • Die Unternehmenskonstellation mit der „Mutter BMW Group“ könnte vermeintliche Wettbewerber zunächst abschrecken; dies wird vom Unternehmen als einer der Hauptgründe für sein Spinout gesehen. Mit idealworks soll auch der externe Markt branchenübergreifend bedient werden.

iw.-hub – Technische Spezifikationen

Merkmal Ausprägung
Sicherheitszertifizierung CE
Prozessor (GPU) NVIDIA AGX GPU
Sicherheitsscanner (personensicher) 2x SICK Microscan3 Pro LiDar 360°
Kamera RGB-D 3D Kamera LIPS AE400
Kommunikationsstandard VDA 5050
Hinderniserkennung < 200 mm
Traglast 1.000 kg (max.)
Geschwindigkeit (Vmax.) 2,2 m/s (ca. 8 km/h)
Eigengewicht 175 kg
Akkumulator 48 V, Li-Ion (Recycling, BWM i3)
Akku-Laufzeit min. 8 Std. Betriebszeit im Dauereinsatz
Ladespannung 230 V
Betriebstemperaturband 5°C bis 45°C
Betriebsluftfeuchtigkeit bis max. 50% bei max. 45°C
Technische Spezifikationen des iw.hub
Quelle: Mit freundlicher Unterstützung von idealworks

Referenzen – Wo ist der iw.hub bereits im Einsatz?

Obwohl wir hier die Technologie eines recht jungen Unternehmens analysieren, sind schon einige namhafte Referenzen in Betrieb genommen worden wie z.B.:

AGCO/Fendt

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DRÄXLMAIER Group

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Zalando SE

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Achtung Fußboden – ein Teil der Anlage!

Der iw.hub hat keine besonderen Anforderungen an den Fußboden, jedoch sollten die gängigen Standards für den Betrieb von Fahrerlosen Transportfahrzeugen berücksichtigt werden.

  • Sauberkeit: keine Folienreste, Palettensplitter, größere Störobjekte
  • Bodeneigenschaften/Rauigkeit
  • Ebenheit/Stichmaß
  • Mindesthaftreibung à Achtung in Produktionen, Öle, Bohrwasser, etc.
  • Abrasionswiderstand (=Abriebwiederstand des Bodens – z.B. bei alten Böden, die beginnen zu „bröseln“ z.B. bei epoxidharzbeschichteten Böden)
  • Tragschichtendicke: Untergrund / Schichtstärken
  • Steigung (Rampen, Gefälle): bis max. 6%
  • Elektrostatisches Verhalten: Erdableitungswiederstand
  • Mindesthärte
  • Dehnungsfugen: Dehnungsfugen > 10 mm – sind mit Epoxidharz oder mit einem Material ähnl. tragender Eigenschaft auszubessern. Auftragend, keine Kuhlenbildung!
  • Höhenunterschied: Ab Höhendifferenz > 5 mm müssen überstehende Kanten abgeschliffen werden
  • Absturzkanten (Laderampen, Treppenabgänge, Bahnsteige)

Ihre nächsten Schritte, um den iw.hub in Ihrer Logistik zu nutzen:

Bei der Planung des Einsatzes eines fahrerlosen Transportsystems gilt es einige Punkte zu beachten und objektiv zu bewerten. Prüfen Sie nachfolgende Punkte, wenn eine solche Anlage für Ihr Unternehmen in Frage kommt:

  • Identifizieren Sie sinnvolle Transportprozesse (Wegstrecke mal Frequenz)
  • Prüfen Sie die Bodenqualität Ihrer Immobilie. Es ist sinnvoll jeden Prozess mindestens einmal zu Fuß abzugehen
  • Prüfen Sie die Minimalanforderungen in puncto Wegbreiten
  • Prüfen Sie Ihren Prozess in Hinblick auf die minimale Unterfahrhöhe (=222mm !)
  • Prüfen Sie physische Schnittstellen im Prozess wie Türen, Tore, Aufzüge oder Absturzkanten
  • Prüfen Sie die Anbindung der Anlage in das Gesamtsystem in Hinblick auf Fördertechnik und IT-System
  • Überprüfen Sie die Eigenschaften der WLAN-Funkabdeckung
  • Errechnen Sie mithilfe des Materialflusses und der dynamischen Lagerkapazitäten die erforderliche Anzahl an AMR für Ihren Prozess. Berücksichtigen Sie Ladezeiten!
  • Legen Sie Parameter zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und ihren individuellen ROI fest
  • Prüfen Sie eventuell notwendige Brandschutzmaßnahmen und Auswirkungen auf Ihren Business Case

Haben Sie noch Fragen oder benötigen Sie Unterstützung bei Ihrem Projekt durch einen herstellerunabhängigen Logistikberater? Sprechen Sie uns gerne an!

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