Der Materialfluss in einem Unternehmen verursacht bis zu 80 % der Produktionsselbstkosten. Eine wirksame Möglichkeit, die Effizienz von Materialflüssen zu steigern, ist der Einsatz von automatisierten Fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) in einem Milkrun. Typisch für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sind gewachsene Layouts, die ungeeignet für die Einführung von FTF-Milkruns sind. Einige Quellen beziehungsweise Senken können nicht durch den Milkrun bedient werden, sodass für KMU ein entscheidender wirtschaftlicher Nachteil bei der Bewältigung des intralogistischen Materialflusses entsteht.

Ein vielversprechender Ansatz, um der beschriebenen wirtschaftlichen Benachteiligung von KMU zu begegnen, sind Multimodale Transportsystemen aus FTF und unbemannten Luftfahrzeugen (engl. Unmanned Aerial Vehicles, UAV). Die Quellen und Senken, die durch den FTF-Milkrun nicht bedient werden können, werden hierbei von UAV angeflogen. Das Forschungsvorhaben MulTraSys untersucht dieses innovative Konzept.

Das Forschungsprojekt basiert auf der Arbeitshypothese, dass in Unternehmen mit kleinen und leichten Bauteilen – zum Beispiel in der Halbleiterindustrie – die Logistikleistung steigt, wenn multimodale Transportsysteme aus FTF und UAV eingesetzt werden und die FTF als stetiger Milkrun verwendet werden. Um diese Arbeitshypothese zu überprüfen, soll im Projekt MulTraSys ein multimodales Transportsystem konzipiert und simuliert werden, welches aus einem automatisierten Schlepper-FTF und mehreren automatisierten UAV (Quadrocopter) besteht.

Das FTF soll in einem quasi-stetigen Milkrun Senken beziehungsweise Quellen bedienen und dabei mehrere UAV mit sich führen. Nur Senken beziehungsweise Quellen, die nicht mit dem FTF über eine Hauptverkehrsroute erreicht werden können, sollen durch UAV bedient werden. Im Fall der Produktionsversorgung sollen die UAV dafür starten, sobald sie sich der Senke nähern. Anschließend sollen sie Transporthilfsmittel – zum Beispiel Kleinladungsträger (KLT) mit Deckel – vom FTF aufnehmen, um damit dort zur Senke zu fliegen. An der Senke sollen die Förderhilfsmittel abgegeben werden. Danach sollen die UAV zurück zum FTF fliegen und dort landen. Das FTF soll für diesen Prozess nicht stehen bleiben und quasi-stetig einer Hauptverkehrsroute folgen. Umgekehrt soll es auch möglich sein, mittels UAV Leergut aus Quellen abzuholen und zum sich quasi-stetig bewegenden FTF zu transportieren.

Für die automatisierte Führung des FTF werden bewährte Verfahren verwendet. Sie ist somit nicht Schwerpunkt dieses Vorhabens. Im Gegensatz dazu bildet die automatisierte Führung der UAV einen Schwerpunkt dieses Projekts. Dafür sollen Methoden aus dem Bereich des maschinellen Lernens (Deep Reinforcement Learning) verwendet werden sowie Sensoren, wie zum Beispiel RGB-Kamera, LiDAR oder RADAR.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Ableitung von Anwendungsfeldern und Gestaltungsaspekten für den Einsatz von multimodalen Transportsystemen in der Intralogistik. Hierzu erfolgt die Entwicklung eines mathematischen Optimierungsmodells auf Basis des Vehicle Routing Problems (VRP), welches später dazu dient, die Lieferaufträge den einzelnen Systeme zuzuordnen sowie die übergeordnete Routenberechnung durchzuführen. Anschließend erfolgt die Einbindung des Optimierungsmodells in ein Simulationsmodell. Anhand des Simulationsmodells wird mittels geeigneter Szenarien eine Szenarienstudie durchgeführt. Aus den Ergebnissen sollen Anwendungsfelder für den Einsatz von multimodalen Transportsystemen abgeleitet werden sowie geeignete Gestaltungsaspekte wie zum Beispiel die Anzahl an Flugsektoren oder die Anzahl von UAV pro FTF.

Das Ziel des Forschungsvorhabens wird in die nachfolgenden Teilziele (TZ) eingegliedert:

• TZ 1) Entwicklung eines VRP-Lösungskonzepts
• TZ 2) Entwicklung eines automatisierten Navigationskonzepts
• TZ 3) Simulative Umsetzung und Validierung