Konzeptplanung eines AGV-Systems: Team, Layout, Simulationen

Ist die Entscheidung „Wir führen ein“ gefallen, beginnt der kreativste Teil der gesamten Methodik: die Planung des AGV-Systems, zugeschnitten auf eine konkrete Halle. Das ist die Konzeptphase – noch vor den Gesprächen mit Lieferanten –, in der Sie festlegen, wer an der Einführung arbeitet, wo die Fahrzeuge fahren, welche Technologie Sie wählen und ob die Annahmen überhaupt aufgehen. Dieser Artikel, Teil der Reihe AGV-Einführung Schritt für Schritt, führt durch die Konzeptplanung, die direkt nach einem positiven Bereitschaftsaudit des Werks entsteht.

Bildung des Projektteams

Eine gute Konzeptplanung entsteht nicht an einem einzigen Schreibtisch. Beginnen Sie mit der formellen Einsetzung eines Einführungsteams mit klar zugewiesenen Rollen – es verantwortet die Qualität der späteren Entscheidungen. Darin müssen Vertreter aller Abteilungen sitzen, die von der Einführung betroffen sind.

• Produktion – kennt den tatsächlichen Takt der Linie und weiß, wann das Material wirklich am Arbeitsplatz gebraucht wird.
• Logistik und Lager – beschreibt Materialflüsse, Volumen und die Punkte, an denen heute Warteschlangen entstehen.
• Instandhaltung – bewertet die Servicefreundlichkeit und den Einfluss der AGV auf die Maschinenverfügbarkeit.
• IT – prüft die Anforderungen an die Integration mit MES/WMS/ERP sowie den Zustand des Netzwerks.
• Arbeitsschutz – bewertet von Anfang an die Risiken und erstellt Sicherheitsrichtlinien für mobile Roboter.

Hinzu kommen eine Projektleitung, die alles zusammenhält, sowie ein Sponsor auf Seiten der Werksleitung – eine Person mit dem Mandat, Entscheidungen zu treffen und Budget freizugeben. Eine solche interdisziplinäre Besetzung stellt sicher, dass Sie bei der Planung die Anforderungen und Einschränkungen aller Seiten berücksichtigen, statt sie erst bei der Inbetriebnahme zu entdecken. Schon jetzt lohnt es sich, die Zusammenarbeit mit dem künftigen Lieferanten zu planen und Ansprechpartner zu benennen.

Prozessmapping und Ziel-Layout

Herzstück des Konzepts ist ein detailliertes Intralogistik-Layout mit eingezeichneten AGV-Routen. Legen Sie auf dem Werksplan optimale Fahrwege fest – solche, die Bereiche mit starkem Personenverkehr umgehen und enge Kurven sowie Stellen meiden, an denen regelmäßig Material herumsteht.

Markieren Sie anschließend die Aufnahme- und Abgabepunkte. Das sind die Orte, an denen das Fahrzeug die Ladung übernimmt (Ladestellen an Maschinen, Pick-up-Regale) und abstellt (Abstellzonen, Docks, Versandbereiche). An jedem davon muss genug Platz zum Manövrieren und für eine eventuelle Pufferstation sein, damit das AGV nicht untätig auf Zugang wartet. Entwerfen Sie die Flusslogik: Welche Punkte werden durch Routen verbunden, wo entstehen Kreuzungen des Fahrzeugverkehrs mit Fußgängern oder manuellem Transport und wie werden sie abgesichert?

Berechnen Sie zum Schluss die Flotte. Schätzen Sie auf Basis der Daten aus der Bedarfsanalyse vorläufig die Anzahl der AGV – ermitteln Sie, wie viele Missionen pro Stunde ein Fahrzeug realistisch ausführt, und stellen Sie dies der Gesamtzahl der Transportaufträge in der Spitze gegenüber. Das ist die erste, grobe Antwort auf die Frage „Wie viele Fahrzeuge?“; die Simulation überprüft sie später.

Technische Anforderungen an das System

Für die geplanten Materialflüsse wählen Sie nun konkrete technische Lösungen. Hier hört das Konzept auf, ein Schema auf dem Plan zu sein, und wird zur Spezifikation.

Navigation: Band versus Laser und SLAM

Entscheiden Sie, wie sich die Fahrzeuge im Raum orientieren sollen. Auf der einen Seite steht die Navigation auf Basis physischer Infrastruktur – Magnetband am Boden, Induktionsschleifen im Hallenboden, RFID-Marker oder Codes in bestimmten Abständen. Auf der anderen Seite die natürliche Navigation ohne zusätzliche Infrastruktur, bei der das AGV die Umgebung per Laser oder Kamera erfasst und sich nach dem eingespielten Gebäudeplan bewegt.

Der Kompromiss ist klar. Band ist günstig und einfach in Betrieb zu nehmen, aber wenig flexibel bei Routenänderungen – jede Anpassung bedeutet physisches Umkleben. Laser- und SLAM-Navigation ermöglicht es, den Routenverlauf frei in der Software zu ändern, ist aber teurer und erfordert eine stabile, für die Scanner gut „lesbare“ Umgebung. Die Wahl sollte sich aus dem Charakter der Halle ergeben: fester oder häufig umgestalteter Raum und wie hoch die geforderte Positioniergenauigkeit der Ladung ist.

AGV-Typ und zu transportierende Ladungen

Legen Sie fest, was und wie die Fahrzeuge transportieren sollen, denn das bestimmt das Modell. Ein Fahrzeug eignet sich zum Ziehen von Anhängerzügen (Schlepp-AGV), ein anderes zum Anheben von Paletten vom Boden (Gabeltyp) und wieder ein anderes für den Transport kleiner Behälter oder Kartons. Prüfen Sie maximales Gewicht und Abmessungen der Ladung sowie die erforderliche Hubhöhe. Entscheiden Sie auch über das Konzept der Lastübergabe: Nimmt das AGV die Palette selbstständig vom Boden auf (dann braucht es eine Gabelfunktion), oder statten Sie die Ladestationen mit Rollenförderern aus, die die Palette automatisch auf die Plattform des Fahrzeugs laden? Das breite Marktangebot erlaubt es, für nahezu jede Ladung ein Fahrzeug zu finden – doch das Flusskonzept, nicht der Katalog des Lieferanten, sollte die Wahl bestimmen.

Opportunity Charging versus zyklisches Laden

Planen Sie die Ladestationen an Stellen, die für die Flotte leicht erreichbar sind – am besten am Hauptgang oder am Ende der Transportschleife. Legen Sie die Ladestrategie fest: Opportunity Charging bedeutet kurzes Zwischenladen bei jeder sich bietenden Gelegenheit, sodass das Fahrzeug selten aus dem Umlauf fällt; zyklisches Laden bedeutet, dass das Fahrzeug erst zur Ladestation fährt, wenn der Akku bis zu einem bestimmten Stand entladen ist. Der erste Ansatz sichert die Kontinuität bei knappem Takt besser, der zweite vereinfacht die Logik und ist oft schonender für die Zellen. Planen Sie zudem die Hilfsinfrastruktur: Navigationsmarker entlang der Routen, gegebenenfalls das Nivellieren des Hallenbodens an kritischen Stellen sowie WLAN-Abdeckung auf der gesamten Routenlänge, da die meisten Flotten drahtlos mit dem Leitsystem kommunizieren. Sicherheitslösungen – Scanner zur Hinderniserkennung, Zonen mit eingeschränktem Zugang, Not-Halt-Taster – stimmen Sie bereits in dieser Phase mit dem Arbeitsschutz-Team ab.

Überprüfung des Konzepts durch Simulation

Bevor Sie Geld für Technik ausgeben, prüfen Sie die Planung des AGV-Systems virtuell. Eine Computersimulation in spezialisierter Software für logistische Prozesse – zum Beispiel FlexSim oder Plant Simulation – macht den Materialfluss unter Beteiligung der Fahrzeuge sichtbar und berechnet die erwarteten Kennzahlen, bevor irgendetwas in der Halle steht.

Was genau liefert ein solches Modell? Vor allem drei Dinge: Missionszeiten, Flottenauslastung und ein Bild der Auftragswarteschlangen. Die Simulation deckt Engpässe auf, die auf einem statischen Plan nicht sichtbar sind – etwa einen Stau, wenn zwei Fahrzeuge sich auf einem schmalen Abschnitt begegnen, oder das Signal, dass die angenommene Anzahl AGV in den Spitzenzeiten nicht hinterherkommt. So nehmen Sie Korrekturen im Modell vor statt in der kostspieligen Realität: Sie ändern eine Route, fügen einen Ausweichpunkt hinzu, passen den Auftragsplan an. Das Modell hilft oft auch bei der Sicherheitsbewertung – es erlaubt, Notfallszenarien durchzuspielen und zu prüfen, ob die Zonen sinnvoll angeordnet sind. Wenn Sie keine Simulationswerkzeuge haben, analysieren Sie zumindest genau den Transporttakt – wie lange eine einzelne Mission dauert und ob die Flotte alle Aufgaben in der geforderten Zeit schafft.

Aktualisierung der Annahmen und Konzeptdokument

Die Simulation ändert fast immer etwas an der ursprünglichen Idee – und das ist gut so, genau darin liegt ihr Wert. Aktualisieren Sie deshalb am Ende der Konzeptphase die Dokumentation der Annahmen: Präzisieren Sie das Lastenheft für das System mit Anzahl der Fahrzeuge, Navigationsart, Hardware- und Integrationsanforderungen, Routenlayout sowie den Schnittstellen zu den Produktionsprozessen.

Dieses Dokument ist Ihr wichtigstes Artefakt beim Einstieg in die Gespräche mit dem Markt. Es wird zur Grundlage der Angebotsanfrage und zum Bezugspunkt, mit dem Sie Angebote nach denselben Kriterien vergleichen, statt sich von Verkaufspräsentationen leiten zu lassen. Wenn Sie in dieser Phase externe Kompetenz hinzuziehen möchten, hilft ein guter Integrator für AGV- und AMR-Systeme, das Konzept abzurunden und die Annahmen zu prüfen, bevor sie in die Spezifikation einfließen.

Zusammenfassung: Was die Planung eines AGV-Systems enthalten muss

Bevor Sie die Konzeptphase als abgeschlossen betrachten, prüfen Sie, ob alle Festlegungen vorliegen:

• Projektteam aus Produktion, Logistik, Instandhaltung, IT und Arbeitsschutz sowie Projektleitung und Sponsor eingesetzt.
• Ziel-Layout mit AGV-Routen, Aufnahme- und Abgabepunkten, Puffern und abgesicherten Kreuzungen.
• Vorläufige Fahrzeuganzahl, berechnet aus der Anzahl der Missionen pro Stunde und dem Auftragsvolumen.
• Navigationstechnologie gewählt, mit Begründung des Kompromisses Band / Laser-SLAM.
• AGV-Typ passend zu Gewicht, Abmessungen und Art der Lastübergabe gewählt.
• Ladestrategie (Opportunity Charging oder zyklisch) und Anordnung der Stationen.
• Sicherheitsfestlegungen mit dem Arbeitsschutz abgestimmt.
• Konzept durch Simulation oder zumindest durch Analyse des Transporttakts verifiziert.
• Aktualisiertes Lastenheft, bereit für die Angebotsanfrage.

Muss die Konzeptplanung mit dem Lieferanten erfolgen?

Nicht zu Beginn. Die Konzeptphase sollten Sie in Eigenregie durchlaufen, um mit klar formulierten Anforderungen statt mit einem leeren Blatt in die Gespräche mit dem Markt zu gehen. Erst dann haben Sie die Kontrolle über die Richtung des Projekts und können Angebote seriös vergleichen. Die Unterstützung eines Integrators ist bei der Prüfung der Annahmen oft wertvoll, die Spezifikation selbst sollte aber von Ihnen kommen.

Was, wenn die Simulation zu wenige Fahrzeuge zeigt?

Genau dafür wird sie durchgeführt. Eine größere Flotte kostet im Modell ein paar Klicks und nicht einen weiteren Kauf nach der Inbetriebnahme. Analysieren Sie, ob das Problem die Anzahl der Fahrzeuge ist oder eher die Routenführung und der Auftragsplan – manchmal löst ein zusätzlicher Ausweichpunkt oder die Verlagerung eines Teils der Missionen aus der Spitzenzeit das Problem, ohne die Flotte zu vergrößern.