Eine Flotte ist gerechnet, die Roboter sind bestellt, und im Betrieb kommt weniger an als geplant. Wenn wir uns solche Anlagen ansehen, liegt die Ursache oft nicht bei den Robotern. Sie liegt an der Übergabestation.
Eine Übergabestation ist jeder Ort, an dem eine Last den Besitzer wechselt: ein Rollenförderer, ein Regalplatz, ein Hubtisch, ein Bodenstellplatz. Der Roboter fährt hin, nimmt auf oder setzt ab, und fährt weiter. Das klingt nach einem kurzen Vorgang, und genau deshalb steht dafür in vielen Planungsunterlagen eine einzige Zeit. Diese Zeit entscheidet mit darüber, wie viele Roboter Sie brauchen. Sie ist fast nie eine einzige Zeit.
Kurz gesagt: Der Takt der Station begrenzt den Durchsatz unabhängig davon, wie viele Roboter davor warten.
Was eine Übergabestation in der Auslegung ist
Eine Übergabestation ist kein Punkt im Wegenetz, sondern ein Ort mit einer Bearbeitungszeit und einer begrenzten Kapazität. Sie nimmt einen Roboter auf, hält ihn für die Dauer der Übergabe und gibt ihn wieder frei. Solange sie belegt ist, warten alle weiteren Roboter.
Dieses Warten ist der Punkt, an dem die Rechnung kippt. Ein wartender Roboter steht nicht in einer Tabelle, er steht im Layout: vor der Station, in einer Gasse, manchmal auf einer Kreuzung. Damit wird aus einem Kapazitätsproblem an einer Stelle ein Verkehrsproblem an einer ganz anderen.
Der Roboter greift nicht, er nimmt auf und setzt ab
Ein mobiler Roboter greift nicht. Er nimmt auf und setzt ab: Gabeln unter eine Palette, ein Rollenförderer auf dem Deck, ein Hubtisch, beim Schlepper eine Kupplung. Das ist keine Wortklauberei. Es ist der Grund, warum die Zeit an der Station mechanisch bestimmt ist und sich nicht durch bessere Software auf dem Roboter verkürzen lässt.
VDA 5050 bildet genau diese Sicht ab. Der Standard kennt die Aktionen pick und drop, und deren Parameter beschreiben nicht den Roboter, sondern die Übergabe: stationType für die Bauart der Station, loadType für den Ladungsträger, height für die Höhe über dem Boden, side für die Seite, von der übergeben wird. Wer eine Station auslegt, arbeitet also mit denselben Größen, die später im Protokoll stehen.
Drei Zeiten, die an einer Station zusammenkommen
In Planungsgesprächen begegnet mir am häufigsten eine einzige Zahl für die Übergabezeit, sauber begründet für den Lastwechsel und ohne alles davor und danach. Tatsächlich sind es drei Zeiten:
- Anfahren und Positionieren. Hängt an der Genauigkeit, die die Station verlangt, und an der Anfahrrichtung. Eine Station, die nur von einer Seite bedient werden kann, zwingt Roboter zu Umwegen und macht die Zufahrt zur zweiten Engstelle.
- Der Lastwechsel. Mechanisch bestimmt: Hub, Fahrt der Gabel, Umlauf des Rollenförderers. Das ist die Zeit, die in den Unterlagen meistens steht, und die einzige der drei, die tatsächlich am Roboter hängt.
- Die Freigabe durch den Prozess dahinter. Die Zeit, bis die Station wieder aufnahmebereit ist. Ein Förderer muss die Palette abtransportiert haben, eine Maschine ihren Zyklus beenden, ein Mitarbeiter quittieren. Diese Zeit fehlt am häufigsten und ist oft die längste.
Die dritte ist deshalb tückisch, weil sie nicht zur Robotik gehört und in der Zuständigkeit von jemand anderem liegt. Sie begrenzt die Flotte trotzdem.
Warum mehr Roboter den Takt nicht verändern
Eine Station wickelt Übergaben nacheinander ab. Ihr Takt setzt damit eine Obergrenze, und diese Grenze kennt die Flottengröße nicht.
Ein Rechenbeispiel, keine Projektzahl: Braucht eine Station 90 Sekunden je Übergabe, gehen dort 40 Transporte in der Stunde durch. Ob davor fünf Roboter warten oder fünfzehn, ändert daran nichts. Die zusätzlichen Roboter verlängern die Schlange, und die Schlange steht in Ihrem Wegenetz.
Das ist derselbe Mechanismus, der weiter oben in der Anlage den Kipppunkt der Flotte erzeugt, nur mit einer klar benennbaren Ursache. Und er verstärkt sich mit dem Ladekonzept: Roboter, die zum Laden fahren, fehlen genau in der Stunde, für die die Flotte ausgelegt wurde.
Was sich prüfen lässt, bevor bestellt wird
Die Stellgrößen an einer Station sind überschaubar, und keine davon ist eine Frage an den Roboterhersteller:
- Eine zweite Übergabeposition an derselben Station, damit zwei Roboter parallel bedient werden.
- Ein Pufferplatz unmittelbar davor, damit die Schlange nicht in die Gasse wächst.
- Eine kürzere Freigabezeit im Prozess dahinter, oft der größte Hebel und der billigste.
- Eine andere Verteilung der Transporte über die Schicht, damit die Lastspitze nicht auf dieselbe Station fällt.
- Die Anfahrrichtung, damit die Zufahrt nicht selbst zur Engstelle wird.
Welche dieser Stellgrößen trägt, hängt am Layout und lässt sich nicht ansehen. Wir bilden Stationen deshalb als Orte mit Takt und Kapazität in einem graphbasierten Modell ab, mit Knoten, Kanten und Korridoren nach LIF und VDA 5050, und lassen die Anlage mehrere Tage unter Spitzenlast laufen. Wo sich eine Schlange bildet, sieht man sie dann im Layout stehen, statt sie aus einem Mittelwert zu erschließen.
Die Reihenfolge, in der Roboter im Betrieb an eine Station gerufen werden, bleibt Aufgabe Ihres Flottenmanagements. Wir ergänzen es, wir ersetzen es nicht. Unsere Frage ist die davor: Hält der geplante Takt die geplante Flotte aus?
Was das für Ihre nächste Entscheidung heißt
- Die Station gehört in die Kapazitätsrechnung, nicht in eine Fußnote zur Verfügbarkeit.
- Drei Zeiten statt einer. Anfahren, Lastwechsel, Freigabe. Fehlt eine, fehlt meistens die längste.
- Der Takt der Station ist eine harte Grenze. Mehr Roboter verlängern die Schlange, nicht den Durchsatz.
- Der wirksamste Hebel liegt oft außerhalb der Robotik, im Prozess hinter der Übergabe.
Wenn bei Ihnen eine Erweiterung oder eine Ausschreibung ansteht: Ein Erstgespräch klärt in einer halben Stunde, ob Ihre Übergaben die geplante Flotte tragen. Wie eine solche Auslegung abläuft, steht auf unserer Seite zur Planung. Sprechen Sie uns an.
Über den Autor
Tim Nowak
Tim Nowak ist Mitgründer und Geschäftsführer der ScaliRo GmbH. Er begleitet Betreiber, Hersteller und Integratoren bei der herstellerunabhängigen Planung und Simulation mobiler Roboterflotten.
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