marion

In globalisierten Wertschöpfungsnetzen besteht ein erheblicher Kostendruck. Die Optimierung einzelner Teilschritte oder einzelner Maschinen reicht nicht mehr aus, um im Wettbewerb bestehen zu können. Vielmehr versuchen Unternehmen Produktivitätssteigerungen durch intelligentes Management der gesamten Wertschöpfungskette zu erzielen. Dies gilt insbesondere für die Landwirtschaft und die innerbetriebliche Transportlogistik.

marion geht einen Schritt weiter. Ziel des Projekts ist eine Roboterisierung von Arbeitsprozessen mit autonomen Fahrzeugen unter Berücksichtigung des gesamten Wertschöpfungsprozesses und der Kooperation aller beteiligten Maschinen. Somit können vormals weitgehend unabhängig agierende Einheiten nun ein gemeinsames Ziel verfolgen.

In marion werden autonome mobile Maschinen entwickelt, die aufgrund ihrer Intelligenz auf Veränderungen in der Umgebung eigenständig reagieren können. Die technologische Basis bilden u.a. Sensoren zur Erfassung der Umwelt sowie ein übergeordnetes Planungssystem. Die jeweils vorliegende Situation wird auf Basis der sensorisch erfassten Informationen neu bewertet. Das Planungsergebnis wird dann per Funk an die miteinander vernetzten mobilen Maschinen übertragen, die so z.B. den Ernteprozess vollkommen eigenständig durchführen können. So entsteht vom Mähdrescher bis zum Erntetransporter am Feldrand ein autonomes Ernte- und Transportsystem. Durch die Betrachtung der gesamten Prozesskette kann die Ressourceneffizienz weiter erhöht werden. Das spart  Zeit, Kraftstoff- und Maschinenkosten. Bei der Bewirtschaftung der Böden können insbesondere Parameter wie Befahrbarkeit, Achslasten und ähnliches berücksichtigt werden.

Der Anwender kann die ökonomischen und ökologischen Kriterien des Planungssystems individuell gewichten. Eine vorausschauende Simulation unterstützt die Optimierung der Planung.

Im zweiten Anwendungsbereich, der innerbetrieblichen Transportlogistik, soll eine autonome Be- und Entladefunktionalität realisiert werden, die sowohl bei automatisierten, wie auch manuell geführten mobilen Transportfahrzeugen zur Anwendung kommen kann. Die Kombination aus autonomen Lade- und Transportvorgängen und einer einfachen Systemkonfiguration soll nicht nur zu der benötigten Flexibilität des Systems im Einsatz führen. Auch die Inbetriebnahme kann so ohne hohen Konfigurationsaufwand erfolgen. Dieses Szenario stellt aufgrund der komplexen Umgebungsbedingungen und der dazu erforderlichen Reaktionen sehr hohe Anforderungen an die Erkennungstechnologien und die kontextbasierte Informationsverarbeitung. Die entwickelten Technologien sind somit auf viele andere Automatisierungsszenarien im innerbetrieblichen Transport übertragbar.

Insgesamt ist die im Projekt erarbeitete generische Vorgehensweise weitgehend branchenunabhängig. So können die Ansätze z.B. auch auf die Hafenlogistik oder die Baustellenlogistik übertragen werden.

Konsortialführer: CLAAS Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH

Konsortialpartner: DFKI Bremen - Robotics Innovation Center, Atos IT Solutions and Services GmbH - C-LAB, STILL gmbH

Projektergebnisse

In globalisierten Wertschöpfungsnetzen besteht ein erheblicher Kostendruck. Die Optimierung einzelner Teilschritte oder einzelner Maschinen reicht nicht mehr aus, um im Wettbewerb bestehen zu können. Vielmehr versuchen Unternehmen Produktivitätssteigerungen durch intelligentes Management der gesamten Wertschöpfungskette zu erzielen. Dies gilt insbesondere für die Landwirtschaft und die innerbetriebliche Transportlogistik.

marion ist einen Schritt weiter gegangen. Ziel des Projekts war eine Roboterisierung von Arbeitsprozessen mit autonomen Fahrzeugen unter Berücksichtigung des gesamten Wertschöpfungsprozesses und der Kooperation aller beteiligten Maschinen. Somit können vormals weitgehend unabhängig agierende Einheiten nun ein gemeinsames Ziel verfolgen.

In marion wurden autonome mobile Maschinen entwickelt, die aufgrund ihrer Intelligenz auf Veränderungen in der Umgebung eigenständig reagieren können. Die Maschinen sind per Funk untereinander vernetzt und können so lokale Informationen wie Sensorwerte austauschen. Ein auf die Maschinen verteiltes, dynamisches Planungssystem bewertet auf dieser Basis kontinuierlich die aktuelle Situation und plant gegebenenfalls neu. Das Planungsergebnis steht allen vernetzten Maschinen zur Verfügung, die so z. B. ihre Fahrrouten untereinander abgestimmt abfahren können.

Use Cases
So entstand im Anwendungsfeld Landwirtschaft vom Mähdrescher bis zum Straßentransporter am Feldrand ein autonom agierendes Ernte- und Transportsystem. Durch die Betrachtung der gesamten Prozesskette und die Integration eines Kennzahlensystems wurde dabei ein definiertes Gesamtoptimum erreicht. Die ökonomischen und ökologischen Kriterien kann der Anwender dabei individuell gewichten. Somit können bspw. Zeit, Kraftstoff- und Maschinenkosten eingespart aber auch die Bodenverdichtung verringert werden. Zudem kann der Anwender die Planausführung im Vorfeld simulieren, um so bspw. Ressourcen optimal auszuwählen und Zeit- und Kostenaufwand abzuschätzen.

Im zweiten Anwendungsbereich, der innerbetrieblichen Transportlogistik, wurde eine autonome Be- und Entladefunktionalität realisiert, die sowohl bei automatisierten, wie auch manuell geführten mobilen Transportfahrzeugen zur Anwendung kommen kann. Das System ermöglicht einen flexiblen Einsatz von Robotern auch in Prozessen, die einem ständigen Wandel unterliegen. Hierfür wurde ein grafisches Konfigurationstool entwickelt, dass den Kunden befähigt, autonome Fahrzeuge mit geringstem Aufwand zu definieren.

Ein dynamisches Planungssystem ermöglicht dabei die kostenoptimale Fahrzeugführung unter Beachtung ästhetischer Gesichtspunkte, die für eine Akzeptanz von autonomen Fahrzeugen, die im gemeinsamen Arbeitsbereich mit Menschen arbeiten, erforderlich sind. Die Fahrzeuge kooperieren dabei auf verschiedenen Ebenen. So berücksichtigt bspw. eine Szenenanalyse die 3D-Laserscannerdaten aller beteiligten Fahrzeuge und ermöglicht so eine Bewertung komplexer Umgebungsbedingungen. Daneben kann bspw. das Schleppzugfahrzeug „CX-T autonom“ selbstständig einen Unterauftrag an ein Entladefahrzeug wie den „FM-X autonom“ vergeben, um am Zielort seine Anhänger entladen zu können


Wege zur Anwendung
Eine erste prototypische Umsetzung eines internetbasierten Marktplatzes ermöglicht den Endkunden den einfachen Erwerb bzw. die Aktivierung der entwickelten maschinennahen Software als Ergänzung zu seiner bestehenden Hardware. Wie dieser Marktplatz sind viele der im Projekt erarbeiteten Lösungen weitgehend branchenunabhängig. Daneben wurden auch erste Schritte Richtung branchenspezifischer Standardisierungen gegangen wie zum Beispiel bei der M2M-Kommunikation in der Landwirtschaft.

Ansprechpartner marion

Projektleitung
CLAAS GmbH
Münsterstr. 33
33428 Harsewinkel

Dr. Max Reinecke
Tel.: +49 (0)52 47-12 2686
E-Mail