Bis eine Waschmaschine zu Hause Wäsche wäscht, haben in der Produktion viele Schritte ineinander gegriffen. Damit das funktioniert, sorgen bei Miele Fahrerlose Transportfahrzeuge dafür, die Fertigungslinien für den Rohbau mit Bauteilen zu versorgen.
Per Lasernavigation sind die Fahrerlosen Transportfahrzeuge (FTF) auf ihrem vorgesehenen Fahrkurs unterwegs. (Bild: Miele & Cie. KG)
Die Miele & Cie. KG stellt hochwertige Hausgeräte her. Am Hauptsitz in Gütersloh beschäftigt das Unternehmen 2.300 Mitarbeiter. Innerhalb der Miele Gruppe findet sich dort auch das Kompetenzzentrum für Wäschepflege. Dort entwickelt und fertigt das Unternehmen seine Waschvollautomaten. Etwa 850.000 Geräte laufen jährlich vom Band.
Im Rohbau der Waschvollautomaten wird deren Gehäuse aus diversen Bauteilen vorgefertigt. Dazu müssen unter anderem die Seitenwände in entsprechenden Sonderladungsträgern zunächst mit Hilfe einer Elektrohängebahn (EHB) aus dem zentralen Hochregallager gebäudeübergreifend in den Rohbau gefördert werden. Ab dem zentralen EHB-Hubwerk erfolgt dann der flurgebundene Transport bis zur Fertigungsanlage. Für den Materialfluss vom EHB-Hubwerk zu den Fertigungslinien suchte Miele eine automatisierte Transportlösung. Mit der Entwicklung und Umsetzung eines Fahrerlosen Transportsystems (FTS) wurde E&K Automation beauftragt. Felix Schad, Projektleiter bei EK Automation sagt: „Die Aufgabenstellung war klar: Miele wollte einen automatisierten und vor allem wandlungsfähigen Weitertransport der Materialien, ausgehend von einem hochfrequentierten EHB-Hubwerk, während die zu versorgenden Fertigungsanlagen nahezu direkt mit den Endmontagelinien verbunden sind.“
Die Anforderungen vor Ort erwiesen aufgrund komplexer räumlicher Begebenheiten anspruchsvoll. Für die Ausarbeitung des Verkehrskonzepts sowie für die Ermittlung der optimalen Anzahl von Transportrobotern nutzt der FTS-Spezialist 3D-Simulation. Dafür kommt das Planungstool Tecnomatix Plant Simulation sowie ein eigenentwickeltes Baukastensystem zum Einsatz. Anhand von möglichst genauen Layoutdatenwird ein Simulationsmodell in 2D oder 3D erstellt. Verknüpft mit den Daten der entsprechenden FTF können dann die Abläufe mit unterschiedlichen Streckenführungen, einer verschiedenen Anzahl von Fahrzeugen, diversen Puffergrößen und mehr abgebildet werden. Im Zeitraffer und aus der Vogelperspektive werden dann alle Möglichkeiten durchgespielt, um früh ungeahnte Herausforderungen, Planungsrisiken, Engpässe und Blockungen zu identifizieren. Auf diese Weise lässt sich das automatisierte Transportsystem exakt auf die räumlichen Gegebenheiten und hohe Produktivität zuschneiden. „In diesem Fall haben wir von Miele 3D-Daten erhalten“, so Schad.
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Seit 2016 ist nun ein FTS für die Bauteil-Versorgung im Rohbau des Waschmaschinen-Werkes im Einsatz. Es wurden zunächst sechs Fahrzeuge aus der Smart Move L16-Reihe von Linde MH eingesetzt, die bis zu 1.600kg tragen können. Die bei EK Automation mit Navigations- und Steuerungssystemen ausgerüsteten Serienfahrzeuge zeichnen sich durch kurze Planungs-, Inbetriebnahme- und Lieferzeiten aus und können an verschiedene Aufgaben angepasst werden. Um die Fertigungslinien zu versorgen, werden die Ladungsträger dem EHB-Hubwerk entnommen und zunächst einem Entkopplungspuffer zugeführt. Erst wenn der Mitarbeiter an der Fertigungslinie die Bauteile anfordert, erfolgt der Ladungsträgerwechsel. Mit den automatisierten Staplern wird alle drei Minuten an der Linie ein leerer Ladungsträger gegen einen vollen ausgetauscht, wobei der Wechsel im Rahmen des Zweibehälterprinzips innerhalb von acht Minuten erfolgen muss. Sobald ein Transportroboter einen Leerbehälter aufgenommen hat, wird von dem Miele Logistics Execution System der Auftrag zur Versorgung des Platzes heruntergegeben. Da Paletten und Ladungsträger sowohl quer als auch längs transportiert werden müssen, ist es aus Gründen der Arbeitsplatzergonomie erforderlich, die Ladungsträger beim Quertransport weit vorn auf den Gabelspitzen zu transportieren. Die Lastaufnahme und -kontrolle wird durch einen optischen Sensor überwacht.
Ihren Fahrkurs halten die Transportroboter per Lasernavigation ein. Ein auf dem Fahrzeug angebrachter Laserscanner vermisst dabei ortsfeste Reflexmarken. Dadurch kann die aktuelle Fahrzeugposition ständig ermittelt werden.
Die Gabelhochhubwagen sind bei Miele mit dem Lithium-Ionen-Energiesystem ausgerüstet. Sie werden automatisch geladen, das heißt je nach Auslastung fahren sie im laufenden Betrieb die Ladestationen an. So bleiben sie über den gesamten Batterielebenszyklus wartungsfrei, schildert Felix Schad. „Es ist für einen 24-stündigen Einsatz an 365 Tagen im Jahr ausgelegt.“
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Zum Schutz der Mitarbeiter sind die Transportfahrzeuge mit Personenschutzscannern ausgerüstet, bei denen Warn- und Schutzfelder eingestellt werden können. Das Gabelfahrzeug leistet eine genaue Abtastung seiner Umgebung, auch wenn es mit den Zinken vorausfährt. Kommt eine Person oder ein Gegenstand in das Schutzfeld, bremst das FTF ab.
Bei Miele zeigt man sich sehr zufrieden mit der Umsetzung und dem Ergebnis des Projekts, wie Mario Kuhn, Projektleiter bei beim Hausgeräteherstelelr unterstreicht: „Das Hauptziel des Projektes bestand in der Implementierung einer automatischen und wandlungsfähigen Transportlösung mit höchster Verfügbarkeit. Nach fast drei Jahren ohne nennenswerte technische Systemausfälle sowie diversen kleineren und größeren Erweiterungen kann ich dem System diese Eigenschaften attestieren.“ Felix Schad ergänzt: „Durch die gute und reibungslose Zusammenarbeit konnten wir das gesamte Projekt im geplanten Zeit- und Budgetrahmen umsetzen.“ Anfang 2017 wurde das bestehende Fahrerlose Transportsystem weiter ausgebaut – drei neue weitere Gabelfahrzeuge kamen hinzu. Dadurch sind nun insgesamt neun automatisierte Stapler für die Waschmaschinenfertigung bei Miele in Gütersloh im Dreischicht-Betrieb im Einsatz und führen bis zu 120 Transporte zu diversen Fertigungsanlagen pro Stunde aus.
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