FTS bei BMW

Im neuen BMW Werk in Leipzig werden mittelfristig bis zu 650 Fahrzeuge der 3er Reihe täglich gebaut. Im Bereich der Teileversorgung übernimmt erstmals in der Geschichte der Automobilindustrie ein Fahrerloses Transportsystem (FTS) umfangreiche Logistikfunktionen.

 

Flexibilität für mehr Nachhaltigkeit

Die Vision der Nachhaltigkeit bedeutet für BMW die Schonung von Ressourcen und die Sicherung der Zukunftsfähigkeit. Um dieser Vision gerecht zu werden, wurde das Werk Leipzig so gebaut, dass Erweiterungen und strukturelle Veränderungen jederzeit mit relativ geringem Aufwand realisierbar sind. Beispiele dafür findet man überall, auch in der Fahrzeugmontage.

Das Layout der Montagehalle ähnelt einer Hand mit vier Fingern. Jeder der unterschiedlich langen Finger lässt sich, etwa wenn sich Arbeitsinhalte ändern oder Arbeitstakte hinzukommen sollten, leicht verändern oder erweitern.

Für die Teileversorgung der Montage wurden für das Werk Leipzig folgende Standardprozesse definiert:

1. Direktanlieferung per LKW: Große Teile mit geringer Komplexität (z.B. Bodenmatte oder Kofferraumverkleidung) werden per LKW zeitnah und in unmittelbare Nähe des Verbauortes angeliefert. Für die Direktanlieferung stehen derzeit 36 Direktanliefertore zur Verfügung, die innerhalb nur eines Werktages versetzt werden können.

2. Modulanlieferung per EHB: Große und komplexe Baugruppen (z.B. Cockpit) werden direkt auf dem Werksgelände von externen Lieferanten oder BMW Mitarbeitern montiert. Eine Elektronische Hängebahn (EHB) bringt die Module dann in Sequenz an den Verbauort in der Montagehalle.

3. Lagerware per FTS: Die Mehrzahl der Teile wird im Versorgungszentrum Ost gelagert, kommissioniert und mit Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) an die jeweiligen Verbauorte in der Montage gebracht.

Im Versorgungszentrum Ost werden alle Lagerteile bevorratet. Von hier aus werden die Teile per FTS an die jeweiligen Verbauorte in der Montage gebracht. Das gesamte Streckenlayout hat eine Länge von 14,5 km mit ca. 400 Bahnhöfen – so werden die Last -aufnahmestation  und -abgabestationen genannt.

Für die Teileversorgung sind derzeit insgesamt 74 FTF im Einsatz (LxBxH 2.400x800x380 mm). Diese sind jeweils als Dreirad-Fahrzeuge ausgeführt und werden von einem Drehstrom-Radnabenmotor angetrieben und gelenkt. Als Ladehilfsmittel werden mehr als 2.000 Rollwagen in zwei unterschiedlichen Ausführungen eingesetzt. Je FTF werden entweder zwei kleine Rollwagen, zur Aufnahme von Behältern bis DIN-Größe, oder ein so genannter übergroßer Rollwagen zur Aufnahme von Großbehältern eingesetzt. Eine Ausnahme bilden die Sequenziergestelle aus dem Sequenzlager mit Sonderaufbauten.

 

FTF-Transporte 

Um einen Rollwagen zu transportieren, wird dieser vom FTF unterfahren und angehoben. In Hauptfahrtrichtung fahren die Fahrzeuge mit einer maximalen Geschwindigkeit von 1,2 m/s. Den Personenschutz und die Hinderniserkennung übernimmt dabei ein Laser-Scanner, der den Bereich vor dem Fahrzeug überwacht. Rückwärts fahren die Fahrzeuge lediglich um zu positionieren - und das mit maximal 0,3 m/s und eingeschaltetem akustischen Warnsignal. Eine Tritt-Schaltleiste, die an der Rückseite des Fahrzeuges angebracht ist, verhindert, dass Mitarbeiter vom rückwärts rangierenden Fahrzeug verletzt werden.

So genannte Line-Runner ermitteln den Teilebedarf in der Montage. Sie scannen den Barcode der leeren Behälter (HU = Handlings-Unit) in der Montage ein. Per WLAN wird der Abruf ins SAP-System übertragen, wodurch automatisch ein entsprechender Auftrag an das jeweilige Lager generiert wird. Die gesamte Material-Wiederbeschaffung dauert je nach Priorität von 20 Minuten bis zu maximal zwei Stunden.

Die ausgelagerte Ware wird in einer Gitterbox oder auf einer Palette an einem der 65 FTS-Bahnhöfe bereitgestellt und dort auf einen leeren Rollwagen gebracht. Per Scanner wird die HU-Nummer mit der aktuellen Bahnhofsadresse (Quelle) verheiratet. Der Ziel-Bahnhof wurde bereits mit der Bedarfsanforderung durch den Line-Runner festgelegt.

Um die Transportwege in der weitläufigen Montagehalle zu reduzieren, ist das Steckenlayout in drei Standard-Routen aufgeteilt. Bei der Auslagerung aus dem HRL, aus dem 60% der Transporte erzeugt werden, wird systemseitig geprüft, ob zeitnah weitere Transporte für die eine der drei Routen aus dem AKL und BL anliegen. Ist dies der Fall, findet eine so genannte Pärchenbildung statt, d.h. auf einem FTF werden gleichzeitig Teile aus unterschiedlichen Lagern transportiert. Die Zuordnung dieser Pärchen erfolgt am Dispositionspunkt. Hier stehen bis zu zehn FTF in Warteposition und können wahlfrei für die anstehenden Aufträge herangezogen werden.

Versorgungszentrum und Montage sind mit einer Brücke verbunden. Das Niveau der Brücke erreichen die FTF über jeweils vier Heber an den Brücken-Enden. Auf dieser Brücke befinden sich auch die automatischen Batterie-Ladestationen. Hier werden die Batterien der Fahrzeuge auf der Rückfahrt von der Montage in das Versorgungszentrum nachgeladen.

 

Ablaufsteuerung 

In der Montage hat jeder Takt einen eigenen Abgabebahnhof mit jeweils zwei Haltepositionen. Je nachdem ob der vordere oder der hintere Rollwagen vom FTF abgesetzt werden soll, wird die entsprechende Haltposition angefahren.

Der Line-Runner verschiebt den vollen Rollwagen vom FTF auf den Montageplatz und gibt einen leeren oder mit Wertstoffen beladenen Rollwagen wieder auf. Per Fußtaster am FTF wird der Rückweg bzw. die Weiterfahrt gestartet. Zurück geht es wieder über die Brücke in das Versorgungszentrum Ost, bzw. zur Leerguthalle wo die Wertstoffentsorgung erfolgt.

Für den Teileabruf aus dem Sequenzlager wurde ein abweichender Prozess definiert. In den Sequenziergestellen werden verschiedene Varianten spezieller Teilefamilien gemäß Montagereihenfolge kommissioniert und manuell an den dafür vorgesehenen FTF-Bahnhöfen bereitgestellt. Da jedes Sequenziergestell nur für eine bestimmte Teilefamilie geeignet ist, verschlüsselt eine Festcodierung jedes Gestell in Bezug auf Teilefamilie und dem Verbauort (Ziel). Diese Codierung wird von den Fahrzeugen erkannt.

Die Transporte der Sequenziergestelle haben immer eine hohe Priorität da. Leere Sequenziergestelle werden nicht zur Leerguthalle, sondern zum Ausgangspunkt in der Sequenzierzone zurück gebracht. 

 

Navigation der FTF

Die Fahrerlosen Transportfahrzeuge finden ihren Weg mit Hilfe der so genannten freien Navigation. Damit ist gemeint, dass es im Boden keine physikalische Leitspur für das Fahrzeug gibt. Solche physikalischen Leitspuren können etwa stromdurchflossene Leitdrähte, oder aber aufgeklebte bzw. aufgemalte Leitspuren sein, die entweder mit einem induktiven oder optischen Sensor erkannt werden.

Die freie Navigation kommt ohne derartige Hilfsmittel aus, sondern arbeitet nach einem kombinierten Prinzip aus Kopplung und Peilung. Kopplung bedeutet die Auswertung von fahrzeuginternen Sensoren (Messräder und ein faseroptischer Kreisel), wodurch der zurückgelegte Weg mitsamt Kurven bestimmt wird. Etwa alle fünf Meter wird gepeilt. In diesem Abstand sind über das gesamte Layout verteilt insgesamt 3.000 kleine Dauermagneten im Boden eingelassen. Diese zylindrischen Magneten haben einen Durchmesser von 20 mm und sind 10 mm hoch. Sie werden beim Überfahren von einer Magnetsensorleiste, die an der Unterseite des Fahrzeuges befestigt ist, erkannt und ausgewertet.

Bei jeder Peilung werden aufgetretene Fahrfehler, die durch Schlupf der Räder oder durch Veränderungen des Raddurchmessers auftreten können, korrigiert. Die Vorteile dieses, auch Magnet-Navigation genannten, Verfahrens liegen in der Zuverlässigkeit und der Flexibilität bei zukünftigen Layoutanpassungen.

Die Umsetzung der freien Navigation war im BMW Werk Leipzig notwendig, da das Streckenlayout durch viele sich überschneidende Kurvenradien gekennzeichnet ist. Mit Leitdraht oder anderen physikalischen Leitspuren ist eine solche Streckenführung nicht realisierbar. Zudem sind die Genauigkeitsanforderungen an den Bahnhöfen der Montage sehr hoch. Mit der kreiselunterstützten Magnetnavigation positionieren die FTF innerhalb nur ± 7 mm.

 

Leitsteuerung des FTS

Die FTS-Leitsteuerung ist der stationäre, übergeordnete Koordinator der Fahrerlosen Transportfahrzeuge. Sie ist über das BMW Ethernet-Netzwerk und den hausinternen WLAN-Breitbandfunk sowohl mit den Fahrzeugen (als Auftragausführende) als auch mit dem SAP-System (als maßgeblicher Auftraggeber) verbunden. Die FTS-Leitsteuerung kommuniziert auf diese Weise ebenso mit den peripheren Einrichtungen wie Heber, Batterie-Ladestationen und Brandschutztore.

Eine Hauptfunktion der FTS-Leitsteuerung ist die Transportauftragsabwicklung. Alle Transportaufträge werden in einer Liste geführt und entsprechend ihrer Dringlichkeit priorisiert. Auf diese Weise wird die Reihenfolge der Auftragsabwicklung festgelegt.

Die Fahrzeugdisposition wählt nach verschiedenen Kriterien für jeden Transportauftrag ein FTF aus. Ist dies geschehen, überwacht die Fahrauftragsabwicklung die Durchführung des Auftrages. Dabei unterstützt sie das Fahrzeug auf seinem Weg bei der Bedienung der Heber und der weiteren peripheren Einrichtungen.

Die im BMW Werk Leipzig eingesetzte FTS-Leitsteuerung zeichnet sich durch eine weitgehende Parametrierbarkeit aus, wodurch sie überaus flexibel ist. So ist es möglich, während des Betriebs durch die Veränderung von Systemparametern Optimierungen zu testen und gegebenenfalls durchzuführen. Außerdem kann eine Vielzahl von Ausnahmen, die im täglichen Betrieb vorkommen, gehandhabt werden. Damit sind die FTF fast so flexibel einsetzbar wie manuelle Flurförderzeuge.

Kontakt und weitere Informationen unter

info@forum-fts.de
c  +49 2855 3037945

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