FTS‑Simulation: Herausforderungen bei der Planung fahrerloser Transportsysteme erfolgreich meistern

Fahrerlose Transportsysteme, kurz FTS, gewinnen in der Intralogistik zunehmend an Bedeutung. Sie bieten ein hohes Potenzial zur Optimierung von Material‑ und Warenflüssen. Gleichzeitig sind FTS hochkomplexe Systeme mit zahlreichen Wechselwirkungen. Um ihr Potenzial fundiert zu bewerten, setzen viele Unternehmen daher auf Simulationen. Diese ermöglichen es, Effekte frühzeitig zu testen, Varianten zu vergleichen und Risiken sichtbar zu machen.

In der Praxis stellt die Planung von FTS jedoch besondere Anforderungen. Vereinfachte Annahmen und statische Methoden reichen häufig nicht aus, um das reale Systemverhalten zuverlässig abzubilden.

In diesem Beitrag erfahren Sie,

• welche Herausforderungen bei der Simulation von FTS auftreten,
• warum statische Planungsmethoden nicht ausreichen,
• und wie Simulationen zu belastbaren Entscheidungen beitragen.

Hinweis:
Dieser Beitrag fokussiert sich auf die Simulation klassischer Fahrerloser Transportsysteme.
Einen aktuellen Überblick zur Simulation mobiler Roboter – inklusive AGVs und AMRs – finden Sie hier.

Warum setzen Unternehmen zunehmend auf Fahrerlose Transportsysteme (FTS)?

Gerade in der Intralogistik lassen sich Material‑ und Warenflüsse mit FTS effizient optimieren. Unternehmen reduzieren dadurch Kosten und erhöhen gleichzeitig die Prozesssicherheit. FTS automatisieren wiederkehrende Transportaufgaben. Das entlastet Mitarbeitende und steigert die Produktionsflexibilität.

Als vollautomatisierte Systeme eignen sich FTS grundsätzlich gut für Simulationen. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass ihre Planung häufig noch auf vereinfachten Annahmen basiert.

Als vollautomatisiertes Transportsystem bieten die Fahrzeugsysteme gute Voraussetzungen für eine realistische Abbildung. In Gesprächen mit zahlreichen AGV-Herstellern und AGV-Planern hat sich jedoch bestätigt:

Warum reichen Excel‑Kalkulationen für die Planung von FTS nicht aus?

Gespräche mit Herstellern und Planern zeichnen ein klares Bild:

FTS werden häufig noch mit statischen Excel‑Kalkulationen ausgelegt.

Diese Modelle arbeiten mit Durchschnittswerten. Zeitliche Wechselwirkungen und dynamische Effekte bleiben dabei außen vor. Um diese Unsicherheiten auszugleichen, werden oft pauschale Sicherheitsfaktoren angesetzt. Die tatsächliche Systemleistung lässt sich so jedoch nur eingeschränkt vorhersagen.

Hinzu kommt die hohe Komplexität von FTS. Statische Methoden stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Daher gewinnen moderne und flexible Planungswerkzeuge an Bedeutung. 3D‑Simulationsplattformen wie Visual Components ermöglichen eine realitätsnahe Abbildung dynamischer Systeme.

Welche dynamischen Faktoren erschweren die Planung von FTS besonders?

FTS unterliegen zahlreichen dynamischen Einflüssen. Diese erschweren eine verlässliche Planung erheblich. Fahrzeuge bewegen sich nicht frei durch die Halle. Bei Begegnungen mit anderen AGVs oder Ressourcen müssen sie warten oder ihre Geschwindigkeit reduzieren. Engstellen, Kreuzungen, Hallentore oder Aufzüge verstärken diese Effekte. Bei größeren Flotten kann es dadurch zu erheblichen Verzögerungen bis hin zu Deadlocks kommen.

Ein weiterer zentraler Faktor ist die Akkukapazität. Während eines Ladevorgangs steht ein Fahrzeug nicht für Transportaufgaben zur Verfügung. Wann ein Ladevorgang erforderlich wird, lässt sich im Voraus oft nur schwer abschätzen. Zwischenladungen in Schwachlastphasen erhöhen die Komplexität zusätzlich.

Auch Transportaufträge sind selten gleichmäßig verteilt. Auftragsspitzen, Fahrzeugausfälle und Störungen gehören zur Realität und sollten in der Simulation berücksichtigt werden.

Welche strategischen Entscheidungen beeinflussen die Auslegung eines FTS?

Neben dynamischen Effekten prägen strategische Entscheidungen die Systemauslegung. Sie haben direkten Einfluss auf Durchsatz, Auslastung und Effizienz.

Typische Fragestellungen sind:

• Soll die Fahrzeugflotte zentral oder in Clustern gesteuert werden?
• Wie lassen sich Aufträge optimal auf Fahrzeuge verteilen?
• In welcher Reihenfolge sollten Jobs abgearbeitet werden?
• Welche Route ist für ein Ziel am sinnvollsten?

Simulationen dienen hier als digitales Experimentierumfeld. Planer können Strategien vergleichen, ohne Risiken im realen Betrieb einzugehen.

Welche Vorteile bietet eine FTS‑Simulation gegenüber einer statischen Planung?

Simulationen berücksichtigen dynamische Abhängigkeiten bereits in der Planungsphase. Dadurch steigt die Planungssicherheit deutlich. Denn eine falsche Dimensionierung verursacht hohe Folgekosten. Zu wenige Fahrzeuge senken den Durchsatz und führen zu Stillständen. Zu viele Fahrzeuge erhöhen Investitions‑ und Betriebskosten. Im ungünstigsten Fall leidet die Wirtschaftlichkeit des Gesamtkonzepts und der Auftrag geht an einen anderen Anbieter verloren.

Simulationen liefern daher eine belastbare Grundlage für Investitionsentscheidungen. Zudem lassen sich bestehende Konzepte gezielt weiterentwickeln. Planer testen Varianten mit geringem Aufwand. Fahrwege können ergänzt, gesperrt oder in ihrer Richtung angepasst werden.

Die gewonnenen Erkenntnisse bleiben dabei nicht auf die Planungsphase beschränkt. Simulationen schaffen auch die Grundlage, um Steuerungslogiken und Systemverhalten vor der Inbetriebnahme gezielt zu prüfen und abzusichern.

Wie funktioniert die virtuelle Inbetriebnahme von FTS?

Im realen Betrieb übernimmt eine Flottenmanager-Software die Steuerung der Fahrzeuge. Eine Simulation kann diese Steuerung im Rahmen der virtuellen Inbetriebnahme als digitaler Zwilling abbilden und validieren. Obwohl dabei überwiegend fertige Softwarelösungen zum Einsatz kommen, müssen auch diese konfiguriert werden. Denn Fehlkonfigurationen und nicht optimale Einstellungen zeigen sich oft erst im laufenden Betrieb und sind nicht ohne eine detaillierte Untersuchung zu beheben. Simulationen decken solche Schwachstellen frühzeitig auf. So lassen sich Effizienzverluste und Durchsatzeinbußen vermeiden.

Eine virtuelle Inbetriebnahme auf Ebene der übergeordneten Steuerung bietet einen klaren Vorteil gegenüber der virtuellen Inbetriebnahme von SPS‑Steuerungen und Roboterprogrammen. Der digitale Zwilling lässt sich mit deutlich geringerem Aufwand umsetzen. Bei Bedarf ist ein Umschalten zwischen externer und simulierter Logik möglich. Da einzelne Aktoren sowie Ein‑ und Ausgangssignale der realen SPS‑ und Robotersteuerung nicht nachgebildet werden müssen, eignet sich dieser Ansatz für eine standardisierte Umsetzung,

Standardisierte Schnittstellen zwischen Simulation und Flottenmanagern wie VDA 5050 spielen hierbei eine zentrale Rolle. Auch Anbindungen an ERP‑ oder MES‑Systeme sind denkbar.

Welche Anforderungen muss ein Tool für die Simulation von FTS erfüllen?

Ein Simulationswerkzeug muss leistungsfähig sein und gleichzeitig eine gute Bedienbarkeit bieten. Anwendende erwarten dabei einen hohen Funktionsumfang, ohne dass der Aufwand unverhältnismäßig steigt. Die verständliche Abbildung komplexer Systeme ist dabei eine besondere Herausforderung. Umso wichtiger ist es, dass Bedienkonzept und Funktionalität sorgfältig aufeinander abgestimmt sind.

Genau diese Anforderungen standen bei der Entwicklung der DUALIS Mobile Robots Bibliothek im Fokus. Von Beginn an wurden Praxispartner aus Planung, Betrieb und Herstellerumfeld in die Weiterentwicklung einbezogen. Die Bibliothek wurde dabei schrittweise aufgebaut und kontinuierlich erweitert.

Erste Versionen konzentrierten sich auf grundlegende Transportaufgaben klassischer AGV‑Systeme. Mit zunehmender Projektkomplexität wuchsen auch die Anforderungen an Detailtiefe und Realismus. Aspekte wie Kurvenfahrten, erweiterte Fahrdynamiken und zusätzliche Einsatzszenarien wurden daher sukzessive ergänzt. Parallel dazu wurde die Unterstützung von mobilen Robotern weiter ausgebaut.

Aus der ursprünglichen AGV‑Bibliothek entstand so die heutige Mobile Robots Bibliothek. Sie trägt der wachsenden Vielfalt moderner FTS‑Projekte Rechnung und unterstützt sowohl klassische AGVs als auch weiterentwickelte mobile Robotersysteme. Ziel ist es, die Mobile Robots Bibliothek als Standardwerkzeug für die Simulation und Optimierung intralogistischer Prozesse mit AGVs und AMRs auf Basis von Visual Components zu etablieren.

Wie unterstützen Visual Components und die DUALIS Mobile Robots Bibliothek die FTS‑Simulation?

Visual Components bildet die Grundlage für die Simulation von Fahrerlosen Transportsystemen. Die 3D‑Simulationsplattform ermöglicht es, Layout, Prozesse und Materialflüsse gemeinsam abzubilden und Wechselwirkungen realitätsnah zu analysieren.

Die DUALIS Mobile Robots Bibliothek erweitert diese Basis gezielt für die Simulation komplexer FTS‑ und Mobile‑Robot‑Systeme. Das Mobile Robots Add-on ermöglicht die detailgetreue Simulation von Flottenmanagementsystemen und berücksichtigt dynamische Faktoren wie Batterieladung, Verkehrsregeln und Fehlermanagement. Die Simulation ist dabei so ausgelegt, dass Planungsergebnisse konsistent in nachgelagerte Projektphasen übernommen werden können. So entsteht ein durchgängiger Workflow von der Planung bis zur Implementierung.

Im Zusammenspiel lassen sich unterschiedliche FTS‑Transportkonzepte realitätsnah modellieren – vom Behälter‑AGV über Staplerfahrzeuge bis hin zu Routenzügen. Prioritäten, Ziele und Abläufe können flexibel definiert und an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Auch komplexere Entscheidungslogiken lassen sich realitätsnah abbilden. Neben den fahrerlosen Transportsystemen können weitere Ressourcen wie Werker, Stapler oder Roboter integriert werden. So entsteht ein konsistentes Gesamtmodell des intralogistischen Systems.

Welche KPIs sind für die Auswertung einer FTS‑Simulation entscheidend?

Simulationen liefern mehr als anschauliche Animationen. Sie erzeugen messbare Kennzahlen, mit denen sich das Systemverhalten objektiv bewerten lässt.

Zu den zentralen Flotten‑KPIs zählen unter anderem Durchsatz, Fahrzeugauslastung und Wartezeiten. Darüber hinaus lassen sich Kennzahlen wie Zuweisungsdauer, Laufdistanzen, Ladezyklen und Energieverbrauch erfassen. Auch Engpassbereiche und Zykluszeiten von Strecken liefern wichtige Hinweise auf die Leistungsfähigkeit des Systems.

Diese KPIs bilden die Grundlage für weitergehende Analysen. Visualisierungen wie Heatmaps machen sichtbar, wo sich Verkehr verdichtet oder Verzögerungen entstehen. Engpässe lassen sich gezielt identifizieren und deren Ursachen analysieren. Auf dieser Basis können Varianten systematisch verglichen werden. Unterschiede zwischen Layouts, Steuerungsstrategien oder Flottenkonfigurationen werden transparent. So entstehen belastbare Entscheidungsgrundlagen – nicht aus Bauchgefühl, sondern aus Daten.

Gleichzeitig lassen sie sich für die interne und externe Kommunikation im Rahmen einer Ergebnispräsentation direkt nachnutzen. Stakeholder oder Kunden überblicken damit schnell, welchen Output das Fertigungskonzept mittels Einsatz von AGVs bringt und wie sich intralogistische Prozesse weiter optimieren lassen.

Das DUALIS Statistikmodul für Visual Components unterstützt die strukturierte Auswertung von FTS‑Simulationen und stellt die relevanten KPIs in übersichtlichen Excel‑Reports zur Verfügung.

Fazit: Herausforderungen und Anforderungen im Einklang

Fahrerlose Transportsysteme bieten ein hohes Optimierungspotenzial, stellen jedoch besondere Anforderungen an Planung und Auslegung. Statische Berechnungen stoßen dabei schnell an ihre Grenzen. Realistische Simulationen dagegen machen dynamische Effekte, Wechselwirkungen und Engpässe sichtbar. Sie ermöglichen es, Durchsatz, Auslastung, Ladeverhalten und Netzwerkstrukturen fundiert zu bewerten.

Auf Basis belastbarer KPIs lassen sich Varianten vergleichen und Risiken frühzeitig erkennen. Ergebnisse werden transparent – sowohl für interne Entscheidungen als auch für die Kommunikation mit Kunden und Stakeholdern. Simulationen begleiten FTS‑Projekte dabei nicht nur in der Konzept‑ und Entwurfsphase, sondern auch bei Umsetzung und Inbetriebnahme. Sie verbinden Planung, Bewertung und Optimierung über den gesamten Projektverlauf hinweg.

Die DUALIS Mobile Robots Bibliothek für Visual Components unterstützt diesen Ansatz. Sie verbindet eine realitätsnahe Abbildung komplexer Systeme mit praxisgerechter Bedienbarkeit.

Sie möchten FTS‑Projekte fundiert planen und absichern?
Erfahren Sie, wie Visual Components und die DUALIS Mobile Robots Bibliothek Sie bei Simulation, Analyse und Inbetriebnahme unterstützen.

Möchten Sie mehr über die DUALIS Mobile Robots Bibliothek erfahren?
Auf der Add‑on‑Seite finden Sie einen Überblick über Funktionen und Einsatzmöglichkeiten für die Simulation von AGVs und AMRs auf Basis von Visual Components.