Mit interdisziplinärer Kompetenz arbeiten BASF, Sick und namhafte FTS-Hersteller gemeinsam an einem Konzept für eine autonome und lückenlose Logistikkette im Außenbereich. Bei einem Besuch auf der SPS IPC Drives 2018 in Nürnberg nahmen Marco Burkhart und Tobias Gaschnitz, beide als Automatisierungstechniker bei BASF für Intralogistic Design zuständig, am Sick-Messestand den Outdoorscan3 erstmals genau unter die Lupe. Der Sicherheitslaserscanner kommt für die BASF-Anforderungen an eine sichere und verfügbare Mensch-Maschinen-Kollaboration für den Außenbereich bei BASF in die engere Wahl. Die Logistikexperten der BASF haben viel Erfahrung mit fahrerlosen Transportsystemen im Indoor-Bereich gesammelt. Nun wagen sie den nächsten Schritt für die Zukunft mit automatisierter Logistik im Außenbereich: „Wir wollen ein Outdoor-Fahrzeug zum Einsatz bringen, das auch bei schwierigen Umweltbedingungen autonom ist und ohne menschliche Überwachung funktioniert“, bringt Marco Burkhart das Ziel des Entwicklungsprojektes auf den Punkt.
Sichere Mensch-Maschine-Interaktion
Das Wichtigste dabei ist, so Tobias Gaschnitz, „dass Menschen und natürlich auch Waren vor Kollisionen mit den oft schnellen und teils auch schwer beladenen Fahrzeugen zu hundert Prozent geschützt sind.“ Gleichzeitig darf die Sicherheitstechnik nicht zu einer Verfügbarkeitsbremse werden. Für die sichere Interaktion zwischen Menschen und Maschinen will man zukünftig auf taktile Lösungen mit Sicherheitsschaltleiste verzichten und dafür eine kontaktlose smarte Sensorlösung einsetzen. Hierzu wird der Outdoorscan3 als mögliche Lösung getestet.
Mit der Entwicklung des Sicherheitslaserscanners Outdoorscan3 ist eine Technologie verfügbar, die sich ausgesprochen unempfindlich gegenüber Sonnenlicht, Regen, Schnee oder Nebel zeigt. Dank der Outdoor-safeHDDM-Scantechnologie arbeitet der Laserscanner bei einer Sonneneinstrahlung mit einer Beleuchtungsstärke bis zu 40 000 lx fehlerfrei. Zudem erkennt der intelligente Software-Algorithmus des Laserscanners Regen und Schnee und filtert diese Umwelteinflüsse problemlos aus – Regen beispielsweise bis zu einer Niederschlagsstärke von 10 mm/h. Selbst bei Nebel bis zu einer meteorologischen Sichtweite von 50 m detektiert der Outdoorscan3 alle Hindernisse gewissenhaft.
Applikationsentwicklung
Seit Herbst 2019 erprobt BASF sukzessive die zentralen Features des Outdoorscan3 an mehreren Produktionsstandorten mit individuell konfigurierten Teststationen, um die Tauglichkeit des Outdoorscan3 weltweit zu bewerten. Sick begleitet mit dieser Art Teststationen die Applikationsentwicklung seiner Kunden vor Ort und von Beginn an. Dabei setzt Sick auf praxisorientierte Diagnostik, die über Fernzugriff und Cloud-Dienste für die jeweils bestmögliche Automatisierungslösung im Sinne von Industrie 4.0 sorgt. Michael Badeja, Produkt Manager bei Sick, erläutert die Vorgehensweise: „Produktivität und Sicherheit sind zwei Aspekte, die in dieser gemeinsamen Applikationsentwicklung mit BASF und den FTS-Herstellern stets gleichberechtigt bewertet werden. Unsere Herangehensweise erfolgt auf zwei Ebenen: Wir betrachten zum einen die grundsätzliche Verfügbarkeit und die Arbeitsweise des Outdoorscan3 und zum anderen die Integration auf Systemebene im Fahrzeug. Wir suchen so bei diesen Aspekten gemeinsam nach der jeweils optimalen Lösung und kommen über Synergien zu strukturellen Verbesserungen und neuen Ansätzen, die wir marktbegleitend umsetzen“.
Die bisherigen Ergebnisse aus dem Testszenario stimmen die Logistikexperten positiv, denn die grundsätzliche Verfügbarkeit des Outdoorscan3 ist vielversprechend. Über den Fernzugriff erhalten die Anwender Einblick in standortspezifische Gegebenheiten. So wird zum Beispiel das Verhalten des Laserscanners bei Regen und die daraus resultierende Dauer der kumulierten Feldverletzungen pro Tag diskutiert. Ziel der interdisziplinären Teamarbeit ist es, die unerwünschten Feldverletzungen bei Regen auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei kommt den Synergieeffekten ein erhöhtes Augenmerk zu. Denn erst durch die Installation des Laserscanners Outdoorscan3 im Fahrzeug, den Einsatz eines geeigneten Wetterschutzes und organisatorische Maßnahmen wird eine zufriedenstellende Lösung entwickelt.
Condition Monitoring
Möglich wird diese umfängliche Diagnose als Basis für die erfolgreiche Lösungsfindung mit dem Einsatz der Systeme für Fernzugriff von Sick. Durch digitale Services wie Condition Monitoring und Datenanalyse werden Live-Daten aus der Applikation und ihre Historie visualisiert, ausgewertet und interpretiert. Vierteljährlich erfolgt in einem BASF-spezifischen Bericht eine Analyse der Daten. Ergänzende Wetterdaten erlauben mit Anomalie- und Mustererkennung die Bewertung von Einflüssen auf die Verfügbarkeit des Outdoorscan3. So lassen sich große Datenmengen auf die wesentlichen Aussagen reduzieren und nutzen. Schutzfeldeinstellungen können frühzeitig angepasst und Serviceeinsätze bedarfsorientiert durchgeführt werden. Das erhöht die Verfügbarkeit und minimiert langfristig
die Downtime.
Limitierungen auflösen
Doch warum schaltet der Sicherheitslaserscanner überhaupt ab? Hier kommt die Anforderung für funktionale Sicherheitssensorik zum Tragen. Über Selbstdiagnose im Gerät und smarte Algorithmen muss der Sicherheitslaserscanner kontinuierlich die Umgebungsbedingungen sowie den zuverlässigen Betriebszustand überwachen, um den hohen Sicherheitslevel Pl d (ISO 13849-1) auch für den Außenbereich zu gewährleisten. Dies kann dazu führen, dass bei bestimmten Umgebungsbedingungen die Verfügbarkeit limitiert wird, da die Messdatengüte nicht sichergestellt werden kann. Diese Limitierungen können durch zusätzliches Equipment an Scanner und Fahrzeug, z. B. über Schutzhauben aufgelöst werden.
Nach den vielversprechenden statischen Tests an den Sensorstationen geht der Stresstest für den Outdoorscan3 bei BASF nun in die nächste Phase: Zeitnah beginnt der Aufbau an den fahrerlosen Transportfahrzeugen, um weiter applikationsnah zu testen und das System auf den produktiven Betrieb vorzubereiten. Für alle Beteiligten wird dies ein mit Spannung erwarteter nächster Schritt auf dem Weg in die Zukunft der autonomen Outdoor-Logistik.
Sick AG, Waldkirch
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