Lastaufnahme und Übergabe: die dreißig Zentimeter, an denen Transportroboter-Projekte scheitern

Autonome Navigation ist in Innenräumen und auf Werksgeländen kein offenes Problem mehr. Ein Fahrzeug findet seinen Weg, weicht aus, hält die Taktung und meldet sich, wenn etwas im Weg steht. Wer heute ein Transportprojekt aufsetzt, kauft diese Fähigkeit ein, statt sie zu entwickeln.

Was dagegen in jedem Projekt neu ist, ist der Übergang zwischen Last und Fahrzeug. Er kommt zweimal pro Auftrag vor, er dauert wenige Sekunden, und er ist der einzige Moment, in dem der Roboter physisch mit etwas interagiert, das ihm nicht gehört: einer Palette, einem Rollcontainer, einem Behälter, einem Regal, einer Rampe.

Genau deshalb steht dort der Zeitplan still. Die Fahrstrecke lässt sich am Grundriss planen. Die Übergabe lässt sich nur am realen Ladungsträger planen, und der reale Ladungsträger ist fast nie so, wie er im Datenblatt seines Herstellers steht.

An einer automatischen Lastaufnahme treffen drei Ungenauigkeiten aufeinander. Erstens die Positioniergenauigkeit des Fahrzeugs, also wie exakt es an der Station zum Stehen kommt. Zweitens die Maßhaltigkeit des Ladungsträgers selbst. Drittens die Lage des Ladungsträgers auf oder in der Station: ob er verrutscht steht, schief abgestellt wurde oder über die Kante ragt.

Jede dieser drei Größen wird üblicherweise einzeln diskutiert und einzeln zugesichert. Zusammengerechnet wird sie selten. Dabei ist die Rechnung einfach und unerbittlich: Die Summe der drei Abweichungen muss kleiner bleiben als der Fangbereich der Aufnahmemechanik. Ist sie es nicht, greift die Aufnahme nicht — nicht gelegentlich, sondern systematisch bei einem bestimmten Anteil der Vorgänge.

Der Unterschied zwischen einem Projekt mit 99 Prozent und einem mit 92 Prozent erfolgreicher Aufnahmen ist betrieblich gewaltig, weil jeder Fehlversuch eine Person an die Station holt. Genau diese Person sollte der Roboter ersetzen. Wie man solche Erfolgsraten ehrlich liest, statt sie zu mitteln, haben wir in Erfolgsraten ehrlich lesen beschrieben.

Die Europalette gilt als das Musterbeispiel für Normung, und in gewisser Weise ist sie das auch: 1200 mal 800 mal 144 Millimeter, weltweit gleich, und praktisch jede automatische Förderanlage ist auf dieses Maß kalibriert.

Die Zahlen daneben liest kaum jemand. EPAL nennt für das Holzmaterial Eigentoleranzen von plus/minus 2 Millimetern je Element in den drei Dimensionen Länge, Breite und Dicke; erfolgt die Trocknung in einer holzbefeuerten Darre, können diese Toleranzen bis zu 5 Millimeter betragen. Das ist die Angabe für eine neue, normgerechte Palette.

Im Bestand sieht es anders aus. Paletten quellen, trocknen, splittern, verlieren Klötze und bekommen Nägel, die vorstehen. Beschädigte Paletten verlieren nach EPAL ihre Tauschfähigkeit und stellen ein Sicherheitsrisiko dar; Reparaturen dürfen nur lizenzierte Betriebe ausführen, die das Reparaturkennzeichen verwenden. Für ein Automatisierungsprojekt heißt das: Der Zustand Ihres Palettenpools ist kein logistisches Randthema, sondern eine technische Randbedingung der Lastaufnahme.

Hier liegt der eigentliche Denkfehler vieler Projekte. Bestehende Ladungsträger — Paletten, Rollcontainer, Gitterboxen, Wagen — sind über Jahrzehnte für die Handhabung durch Menschen entstanden. Und ein Mensch hat einen praktisch unbegrenzten Fangbereich.

Ein Staplerfahrer korrigiert fortlaufend. Er sieht, dass die Palette drei Zentimeter schief steht, dreht das Lenkrad ein Stück, setzt neu an, hebt schräg an und rückt beim Absetzen zurecht. Er tut das, ohne es zu bemerken, hunderte Male pro Schicht. Dieselbe Aufgabe hat für ihn keine Toleranz, weil er die Toleranz selbst ist.

Ein Roboter hat genau einen Versuch mit genau einem Fangbereich. Er korrigiert nicht nach Gefühl, sondern nach dem, was seine Sensorik sicher erkennt. Deshalb kann derselbe Ladungsträger, der im manuellen Betrieb dreißig Jahre unauffällig war, im automatisierten Betrieb der begrenzende Faktor sein. Der Roboter ist nicht schlechter geworden. Die stillschweigende Korrektur ist weggefallen.

Für die Übergabe gibt es zwei grundverschiedene Bauformen, und die Entscheidung zwischen ihnen ist eine Kosten- und keine Geschmacksfrage.

Die passive Variante lässt das Fahrzeug alle Arbeit tun. Es fährt unter einen Wagen und hebt ihn an, es nimmt eine Palette auf, es zieht ein Gespann. Die Station ist dann ein Stück Boden mit einer Markierung, vielleicht ein Anschlag. Sie hat keine Steuerung, keine Energieversorgung und keine eigene Sicherheitsbetrachtung.

Die angetriebene Variante teilt die Arbeit: Das Fahrzeug bringt eine Rollen- oder Kettenförderfläche an eine ortsfeste Förderfläche heran, und beide fördern die Last gemeinsam hinüber. Das ist mechanisch eleganter und toleranter, weil die Last geführt übergeben wird statt aufgenommen zu werden. Es hat nur eine Konsequenz, die regelmäßig überrascht: Die Station ist damit selbst eine Maschine, mit eigener Steuerung, eigener Energieversorgung, eigener Konformitätsbewertung und einer Schnittstelle, über die sich beide Seiten verständigen müssen, wann übergeben wird.

Diese zweite Maschine gehört in die Spezifikation und in das Budget. Taucht sie erst in der Inbetriebnahme auf, ist sie der teuerste Posten des Projekts, weil dann Elektroplanung, Abnahme und Fläche nachträglich organisiert werden müssen.

Wer eine gemischte Flotte betreibt, stößt an dieser Stelle auf die Schnittstelle. VDA 5050 kennt die Lastwechsel als Aktionen: pick und drop, jeweils mit optionalen Parametern wie der Dauer, für die die Aktion im Zustand RUNNING bleibt. Im Zustand des Fahrzeugs gibt es ein Feld für die aktuell getragenen Lasten; dieses Feld ist optional, und ein leeres Feld bedeutet für die Leitsteuerung, dass das Fahrzeug seinen Lastzustand selbst beurteilen kann und derzeit keine Last trägt. Ein Fahrzeug kann jeweils nur eine Last aufnehmen und tragen und muss sie abgeben, bevor es die nächste aufnimmt.

Das ist präzise, und es ist begrenzt. Standardisiert wird die Nachricht: dass eine Aufnahme angefordert wurde, dass sie läuft, dass sie abgeschlossen ist. Nicht standardisiert wird die Mechanik: wie hoch gehoben wird, mit welchem Fangbereich, gegen welchen Anschlag, mit welcher Rückmeldung bei einer misslungenen Aufnahme. Zwei Fahrzeuge unterschiedlicher Hersteller können beide normkonform pick melden und trotzdem an derselben Station unterschiedlich scheitern.

Wo die Schnittstelle sonst noch aufhört zu tragen, steht in VDA 5050 und die gemischte Flotte. Für die Übergabe gilt die kurze Fassung: Die Norm sagt Ihnen, dass etwas passiert ist, nicht, dass es passen wird.

Die Fahrzeugauswahl, die Navigation, die Wirtschaftlichkeit und der Weg von der bestehenden Schlepperflotte zu autonomen Fahrzeugen sind in unserem Bestand ausführlich behandelt — unter anderem in Outdoor-AMR spezifizieren und Materialtransfer zwischen Gebäuden. Was dort bewusst offenbleibt, ist diese Liste.

Legen Sie vor jeder Geräteauswahl fest: Welcher Ladungsträger genau, mit Typbezeichnung und nicht als Gattung. In welchem Zustand er im Bestand tatsächlich ist, gemessen an einer Stichprobe und nicht geschätzt. Ob er an beiden Enden derselbe ist oder ob unterwegs umgesetzt wird. Wie hoch die Übergabefläche liegt, an beiden Enden. Ob die Station passiv bleiben darf oder angetrieben sein muss. Und was passieren soll, wenn eine Aufnahme misslingt: erneuter Versuch, Auftrag zurückstellen, Person rufen.

Der letzte Punkt ist der wichtigste und wird am häufigsten vergessen. Ein Fehlversuch ist kein Ausnahmefall, sondern ein regelmäßiges Ereignis mit einer Häufigkeit, die Sie kennen sollten, bevor Sie den Schichtplan darauf aufbauen. Wer das Rückfallverhalten vorher schriftlich festlegt, verhandelt es nicht später im laufenden Betrieb.