Ein smarter Transportroboter beförder gegenstände im BMW Werk Regensburg.

Smart-Transport-Roboter beim Einsatz im BMW-Group-Werk Regensburg. Bild: BMW

| von Götz Fuchslocher

Die BMW Group produzierte im vergangenen Jahr 2.564.025 Fahrzeuge. Dies entspricht 86 Millionen Quadratmetern an Transportvolumen pro Jahr – in Bauteilen ausgedrückt: 31 Millionen Teile pro Tag oder 237.000 Sachnummern. Die Zahlen beeindrucken. Um diese Mengen zu jonglieren und die damit verbundenen Abläufe reproduzierbar zu gestalten, sind moderne Hilfsmittel, aber auch neue Wege gefragt. Dennoch gilt es ein Händchen dafür zu behalten, bislang gut laufende Systeme nicht einfach über Bord zu werfen.

Vierstufiges Konzept für Pilotprojekte

Bei BMW spricht man von der Logistik als dem Herzstück des Produktionssystems. Marco Prüglmeier, Leiter für Innovation und Industrie 4.0 in der BMW-Group-Logistik, blickt voraus: „Wir haben permanent mehrere Pilotprojekte an unseren weltweiten Standorten im Einsatz.“ Dabei arbeite man selbst wie ein internes Startup und setze dazu auf agile Entwicklungsmethoden. Diese bauen auf einem vierstufigen Konzept auf. Stufe eins ist der Proof of Technology (and value), kurz POT. „Neue Technologien werden im Lab dahingehend geprüft, ob sie uns eine Wirksamkeit, einen Value, in der Logistik bringen“, schildert Prüglmeier.

Sei dies der Fall, folge Stufe zwei, der Proof of Concept (PoC), in dem die Experten Technologien unter Einbindung in die Prozesse testen, was auch im Lab erfolgen könne. „Spätestens in der dritten Stufe, der Pilotstufe, gehen wir mit der entsprechenden Technologie dann in ein Leitwerk, ein vorher definiertes Werk für die Industrialisierung.“ Dort erfolgt ein Testlauf, der zeitlich und örtlich begrenzt sein kann. Zum Schluss folgt der Serienbetrieb. Hierbei können die Logistiker noch Fragen klären, etwa wie die Wartung auszusehen hat oder wie andere Mitarbeiter in dieser neuen Technologie geschult werden sollen. Anschließend erfolgt der Rollout in den 31 Werken. Die Inhalte laufen in der Vorentwicklung nach dem Scrum-Modell.

Automatisierung der Logistik

Die Lieferkette des OEM besteht aus einem weltweiten Lieferantennetzwerk und lebt von der engen Zusammenarbeit mit zahlreichen Logistikdienstleistern. Ein Tool in dieser Verbindung ist die Connected Supply Chain, kurz CSC, die beim OEM bereits tagtäglich im Inbound-Logistikverband zum Einsatz kommt. Die CSC macht bei der Materialsteuerung mittlerweile über die Ankündigung hinaus auch die realen Ankunftszeiten für den Materialsteuerer sichtbar. Technologisch gesehen wird dabei die GPS-Information des Lkw genutzt und im Hintergrund über die Advanced Shipping Notification (ASN) verknüpft. „Der Materialsteuerer kann so ganz genau erkennen, wo sich ein Lkw befindet. Hinzu kommen einige Filter, mit denen ganz punktuell eine bestimmte Lieferung nachverfolgt werden kann“, erläutert Prüglmeier.

Das wichtigste Logistikinstrument sind Roboter. Die BMW Group arbeitet bereits an der Entwicklung fünf KI-fähiger Logistikroboter zur Verbesserung der Abläufe. Der Warentransportroboter Smart Transport Robot etwa, der bereits in sechs Werken zum Einsatz kommt, wird mit KI für das Greifen bestimmter Teile angelernt. Dieser nutze die gleichen Lithium-Ionen-Packs wie der BMW i3, hebt Prüglmeier hervor: „Ein Achtel der Fahrzeugbatterie steckt quasi in jedem dieser Roboter. Dadurch können wir auch die gesamte Ladetechnologie, das Batteriemanagementsystem BMS, anwenden und so Skalenvorteile dieser recht aufwendigen Fahrzeugtechnologie auch für die Logistik nutzen.“

Ein weiteres Highlight stellt der sogenannte SortBot dar, der leere Behälter und Kleinladungsträger sortiert und stapelt. Sein Greifgut erkennt er mithilfe neuronaler Netze. Wie gut die Ehe klassischer pneumatischer Technologie mit Hightech funktionieren kann, zeigen die kollaborierenden Roboter im Werk Regensburg: Alle verfügen über pneumatische Greifer und eine Kamera, um das Greifgut zu erkennen. Die Absicherung des Umfelds wird in jedem System über zusätzliche Scan-Einrichtungen sowie eine zweikreisige Absicherung gefahren.

Zusammenarbeit mit Tech-Unternehmen Nvidia

Um den Systemen einen weiteren Performanceschub einzuhauchen, stellt man bei BMW von handelsüblichen Industrie-PCs auf Hightech-Grafikprozessoren um. Die Rechenleistung werde sich dadurch in FLOPS circa verzweitausendfachen, erläutert Prüglmeier und ergänzt: „... und dies bei gleichen Kosten für den Rechner.“ In Analogie zum autonomen Fahren soll das Gerät auch unterscheiden können, ob es etwa einem Stapler oder einem Menschen gegenüberstehe. Dies eröffne zahlreiche kontextbasierte Möglichkeiten, sagt Prüglmeier und fügt an: „Alles was das Thema Rechenleistung anbelangt, kann, auch wenn die Rechenleistung heute noch nicht zur Verfügung steht, in ein bis zwei Jahren zu bezahlbaren Kosten möglich sein.“

Dazu bedarf es hochleistungsfähiger Hard- und Software. Die Rechenleistung wird sich sehr schnell bei gleichem Preis verdoppeln, wie es das Moore'sche Gesetz besage, so Prüglmeier. „Die Verwendung von Highend-Technologie im Bereich KI und Visualisierung zur Neugestaltung der Logistik ist revolutionär. Unsere Zusammenarbeit mit Nvidia ermöglicht es uns heute, fortschrittliche Industrie-4.0-Technologien zu entwickeln“, hebt auch Logistikleiter Jürgen Maidl hervor. Die Roboter wurden auf der von Nvidia entwickelten Isaac-Robotics-Softwareplattform entwickelt und verwenden eine Reihe leistungsfähiger neuraler Netzwerke, darunter Wahrnehmung, Segmentierung, räumliche Lage und Bestimmung der menschlichen Position. Zusätzlich zu realen Daten werden die Systeme mithilfe gerenderter Bilder trainiert, um Bauteile und Ladungsträger unter verschiedenen Sicht- und Lichtbedingungen zu erkennen.

Einen veritablen Push für die Logistikplanung soll die Hochleistungs-Computertechnologie in Verbindung mit KI auch für die Logistikplanung bieten, betonen die BMW-Logistiker. KI kann im 3D-Scan verschiedene Objekte wie Behälter, aber auch Gebäudestrukturen oder Maschinen erkennen und so in einer virtuellen Layoutplanung hochauflösende 3D-Scans von ganzen Gebäuden und Fabrikanlagen erstellen. In einer 3D-Planungssoftware lassen sich einzelne Objekte auf diese Weise aus dem Scan entfernen und individuell verändern. Umplanungen etwa sollen dadurch deutlich einfacher werden.

Ein Roboter-Greifarm im BMW Werk greift mit KI verschiedene Teile.
Der Logistikroboter PickBot greift mit Intelligenz auf verschiedene Teile zu. Bild: BMW

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