KI für die Echtzeitsteuerung des Materialtransports

Künftig können sich Lagerleiter bei der Optimierung von Materialflussprozessen zunehmend auf künstliche Intelligenz (KI) verlassen. Wie diese Produktvision funktioniert und allmählich Realität wird, zeigte Linde Material Handling (MH) kürzlich im Rahmen des Technical Showcase auf der Messe LogiMAT in Stuttgart. Die Lösung basiert auf der leistungsstarken KI-Plattform Omniverse von NVIDIA, die mit Hilfe eines "digitalen Zwillings" riesige Datenmengen aus dem Lagerbetrieb in Echtzeit erfasst, verarbeitet und analysiert. Diese Initiative schließt sich der Muttergesellschaft von Linde MH, der KION Group, an, die vor kurzem eine groß angelegte Zusammenarbeit mit NVIDIA, einem führenden Unternehmen im Bereich der KI, und Accenture, einem Experten für Digitalisierung, angekündigt hat, um die industrielle Automatisierung auf ein neues Niveau zu heben.

Auf der LogiMAT zeigte Linde ein Szenario, das typisch für das Lager der Zukunft sein könnte - manuelle und automatisierte Stapler, die mithilfe innovativer KI-Technologie in perfekter Harmonie Seite an Seite arbeiten. Diese Entwicklung wird insbesondere für große Staplerflotten von Vorteil sein. Die Integration von intelligenter Hard- und Software, kombiniert mit Rechenleistung, sorgt für Transparenz aller Prozesse im Lager und ermöglicht eine effizientere, zuverlässigere und flexiblere Auftragsabwicklung durch kontinuierliche Simulation. "Künstliche Intelligenz und neuronale Netze werden die Effizienz im Lager verbessern. Der Durchsatz wird sich erhöhen, sowohl Staplerflotten mit manuellen Staplern als auch agv's können optimiert werden und das Personal kann effizienter eingesetzt werden. Dies führt zu erheblichen Kosteneinsparungen für die Unternehmen", sagte Ulrike Just, Mitglied der Geschäftsleitung und verantwortlich für Linde MH Sales & Service EMEA. "Als Technologie- und Innovationsführer in unserer Branche stehen wir bei der Entwicklung von KI-basierten Lösungen an vorderster Front. Diese Lösungen stellen einen großen Durchbruch dar und zielen darauf ab, die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden zu verbessern und die Effizienz ihrer Materialflüsse langfristig zu sichern. Wir planen die ersten Pilotprojekte mit Großkunden, für die der Return on Investment besonders hoch sein wird."

Lokalisierung in Echtzeit schafft Transparenz

Der erste Schritt in der Strategie von Linde MH besteht darin, den manuellen Materialtransport intelligenter zu machen, indem man ihn in ein Netzwerk einbindet. Deshalb arbeitet das Unternehmen an einem neuen Ortungssystem, das genau zeigt, wo sich jeder Stapler befindet - sowohl innerhalb als auch außerhalb des Lagers. Dieses System nutzt moderne Technologie, die nur wenig zusätzliche Ausrüstung erfordert. Den Fahrern werden über einen intelligenten Bildschirm Routenanweisungen und neue Aufträge angezeigt. Das System berücksichtigt den Standort des Staplers und zum Beispiel die Position des Lenkrads. Dadurch kann die Route sofort angepasst werden, zum Beispiel wenn irgendwo viel los ist, um Verzögerungen zu vermeiden.

Irgendwann wird KI unverzichtbar

Je komplexer die Lager werden, desto höher sind die Anforderungen an die Optimierung der Routen und die Koordination des manuellen und automatischen Materialtransports. "Wenn 100 oder mehr Stapler zu koordinieren sind, ist es unerlässlich, eine übergeordnete Intelligenz und Hardware einzusetzen, die in der Lage ist, solch große Datenmengen zu verarbeiten", erklärt Ron Winkler, Geschäftsführer der Digital Business Unit bei Linde MH. "Hier kommt die KI der NVIDIA Omniverse Plattform ins Spiel. Sie erzeugt einen digitalen Zwilling des Lagers, eine virtuelle 1:1-Nachbildung der physischen Umgebung." In diesem digitalen Zwilling können Simulationen in Sekundenbruchteilen durchgeführt werden - sei es, um Routen zu optimieren und FTS und manuelle Stapler optimal zu koordinieren, oder um Optimierungen in bestehenden Lagereinrichtungen vorzunehmen.

Der Hauptvorteil besteht darin, dass Lösungen für sich ändernde Lagerbedingungen, wie neue Aufträge oder Bestandsschwankungen, Verkehrsstaus in bestimmten Lagerbereichen, Hindernisse oder überhängende Lasten, in Echtzeit erkannt, im digitalen Zwilling simuliert und an das Staplerleitsystem zurückgemeldet werden können. Wenn beispielsweise ein Stapler zu spät kommt, kann das System automatisch den nächstgelegenen Gabelstapler zum Entladen zuweisen. Um dies zu erreichen, speichert die NVIDIA Omniverse Plattform alle physischen Daten des Materialtransports (z. B. Nutzlast, Lenkwinkel) und der Infrastruktur (z. B. Regalstandorte, Routen, Arbeitszeiten) digital. Dieser virtuelle Raum verarbeitet dann den ständigen Strom von Informationen, die von Sensoren, intelligenten Stapler- und Infrastrukturkameras, Lagerverwaltungssoftware und Staplersteuerungssystemen stammen.

Simulation ist der Schlüssel

Intelligente Kamerasysteme, die strategisch in der gesamten Lagerinfrastruktur sowie auf manuellen und automatischen Staplern installiert sind, werden zur Verfolgung von Ladungsträgern, AMRs und manuellen Staplern eingesetzt. Außerdem ermöglichen sie die Echtzeitüberwachung von Lade- und Lagerbereichen. Die von diesen Systemen erfassten Bilder werden dann direkt von der KI interpretiert und verarbeitet.

Der Showcase auf dem Stand von Linde demonstrierte dies in der Praxis: Ein Staplerfahrer transportiert die Ware mit einem elektrischen Linde-Stapler in den Wareneingang. Im vorgesehenen Übergabebereich nimmt dann ein vollautomatischer Linde-Stapler die Palette für den Weitertransport ins Lager auf. Zur lückenlosen Dokumentation und Verfolgung der Materialien und Waren auf der Omniverse-Plattform nimmt die mobile, intelligente Kamera des Handstaplers bei der Aufnahme der Palette automatisch ein Bild der Ladung auf und speichert es im System. Gleichzeitig erfasst die Kamera die gesamte Umgebung, identifiziert Personen und Hindernisse und passt das Verhalten des Staplers sofort an die Situation an. Die Kameras im Lager liefern dem System Informationen über die Belegung der Lagerplätze und erkennen auch mögliche Kollisionen mit Personen, was die Stapler veranlassen soll, die Geschwindigkeit zu reduzieren.

Was aber, wenn der Staplerfahrer die Palette nicht genau auf der vorgegebenen Ebene abstellt, wie es ein FTS normalerweise verlangt? Über seine Kameras erkennt der digitale Zwilling die Platzierung der Palette und sendet den Auftrag an das Linde L-MATIC-Kern. Dank der intelligenten Kamera auf dem vollautomatischen FTS erkennt AI die schiefe Palette und bestimmt eine Lösung - in diesem Fall den besten Weg, die Last aufzunehmen. Die Kameras erkennen auch Probleme wie verrutschte Kisten oder überhängende Teile der Ladung. In solchen Fällen kommt die KI zu dem Schluss, dass das FTS die Last nicht aufnehmen sollte. Der Linde L-MATIC-Kern hält dann an und wird einem anderen Transportauftrag zugewiesen. In der Zwischenzeit berechnet AI, welcher manuelle Stapler in der Nähe ist, um die Transportaufgabe zu übernehmen.

"Durch die Konfiguration eines digitalen Zwillings des Lagers kann jede denkbare Infrastruktur- und Flottenkonfiguration in 3D simuliert und auf Effizienz getestet werden", erklärt Ron Winkler. "Die KI kann kontinuierlich trainiert und verfeinert werden. Das ist die Basis für ein Lagersystem, das Herausforderungen proaktiv löst und immer besser wird."