Welche Marktprobleme sollte ein exzellentes unbemanntes Gabelstaplersystem lösen?

Laut Statistiken des Büros für die Überwachung der Sicherheit von Spezialgeräten der Staatlichen Marktregulierungsbehörde ereigneten sich zwischen 2015 und 2019 landesweit insgesamt 221 Unfälle mit Spezialfahrzeugen auf Baustellen, bei denen 209 Menschen starben und 44 verletzt wurden. Die Unfallrate mit Todesfolge lag bei 94,571 TP3T. Die meisten Gabelstaplerunfälle sind auf menschliches Versagen zurückzuführen – unerlaubte Bedienung, Bedienung aufgrund von Mängeln, überhöhte Geschwindigkeit, Überladung, gemischte Beladung mit Personen und Gütern sowie der riskante Transport gefährlicher Chemikalien. Um Gabelstaplerunfälle bestmöglich zu vermeiden, ist der fahrerlose Betrieb von Gabelstaplern die beste Lösung.

Warum aber sind unbemannte Gabelstapler schon seit einigen Jahren auf dem Markt, haben sich aber noch nicht weit verbreitet und eingesetzt?

Laut Daten der China Mobile Robot (AGV) Industry Alliance und Statistiken des New Strategy Mobile Robot Industry Research Institute erreichte der Absatz chinesischer Gabelstapler-basierter mobiler Roboter (einschließlich solcher mit visueller Navigation) im Jahr 2020 5.000 Einheiten, ein Anstieg um 851 TP3T gegenüber dem Vorjahr. Davon entfielen rund 3.400 Einheiten auf Produkte mit Laserreflektor. Obwohl der Absatz unbemannter Gabelstapler auf dem Markt stetig zunimmt, ist er im Vergleich zum Gesamtabsatz von bis zu 800.000 Gabelstaplern im Jahr 2020 verschwindend gering. Offensichtlich gibt es im Bereich Materialtransport noch ungelöste Probleme, weshalb die Anwendung und Verbreitung dieser Technologie nur langsam voranschreitet.

Problem 1: Bedarf an hochflexibler Materialhandhabung

Derzeit existieren im Wesentlichen vier technische Ansätze für Navigationssysteme unbemannter Gabelstapler: Magnetschienennavigation, QR-Code-Navigation, Laserreflektornavigation und natürliche Navigation. Die ersten drei Navigationslösungen basieren hauptsächlich auf Markierungen. Obwohl diese Technologie relativ ausgereift ist, eignet sie sich nur für einfache Indoor-Einsatzszenarien, stellt Anforderungen an die Umgebungsgestaltung, weist erhebliche Anwendungsbeschränkungen auf und kann die individuellen Lager- und Handhabungsbedürfnisse der meisten Anwender nicht erfüllen. Unbemannte Gabelstapler, die natürliche Navigationslösungen nutzen, benötigen zwar keine externe Hardware und bieten eine hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an verschiedene Einsatzorte, stellen aber derzeit die größte technische Herausforderung dar.

Auf Basis eines eigens entwickelten Mehrlinien-Lidar-Systems haben wir ein weltweit führendes 3D-SLAM-Navigationssystem für unbemannte Gabelstapler entwickelt. Dank fortschrittlicher Multisensor-Fusionsalgorithmen erreicht der Gabelstapler in verschiedenen komplexen Szenarien eine hochpräzise Positionierung, erstellt hochpräzise 3D-Karten der Einsatzumgebung und realisiert eine flexible Pfadplanung für unterschiedliche Aufgaben – ohne zusätzliche Positionierungseinrichtungen oder bauliche Veränderungen.

Die Positionsgenauigkeit ist die Grundlage für die flexible und autonome Handhabung von unbemannten Gabelstaplersystemen und bildet den Kern der technischen Forschung im Bereich des 3D-SLAM-Navigationssystems für unbemannte Gabelstapler. Das System nutzt Lidar zur Echtzeit-Erfassung von 3D-Punktwolkendaten, fusioniert diese mit Daten von Wegstreckenzähler, IMU usw. und führt eine hochpräzise Zuordnung und Positionierung auf der Szenenkarte durch. Die Ausgabefrequenz der Positionierung nach der Fusion beträgt bis zu 50 Hz und erfüllt somit die Anforderungen an die Positionierung in dynamischen Umgebungen. In Innenräumen liegt die durchschnittliche Positionsgenauigkeit des Systems während der Navigation unter 2 cm, die Wiederholgenauigkeit der Positionierung an Aufgabenpunkten unter 1 cm. Im Freien, in weitläufigen Umgebungen, liegt die durchschnittliche Navigations- und Positionsgenauigkeit des Systems unter 5 cm, die Wiederholgenauigkeit der Positionierung an Aufgabenpunkten unter 2 cm. Bei Umgebungsänderungen von maximal 301 TP3T gewährleistet das System eine stabile Positionsgenauigkeit. (Hinweis: Die obigen Angaben basieren auf empirischen Daten zur Positionsgenauigkeit auf Softwarealgorithmusebene. Die tatsächliche Positionsgenauigkeit des fahrerlosen Gabelstaplers hängt von der Fahrleistung und der Fahrgestellausführung ab.)

Problem 2: Szenarien für den Shuttle-Handling im Innen- und Außenbereich

Die derzeit auf dem Markt erhältlichen Navigationslösungen für fahrerlose Gabelstapler sind hauptsächlich für den Einsatz in Innenräumen geeignet. Tatsächlich ist neben der internen Lagerlogistik auch der Umschlag zwischen Lagerhallen und Außencontainern ein wichtiger Bestandteil. Um einen vollständig automatisierten Gabelstaplerbetrieb zu realisieren, müssen die Umschlagrouten im Innen- und Außenbereich miteinander verbunden werden.

Als Antwort darauf kann das unbemannte 3D-SLAM-Navigationssystem für Gabelstapler dank seiner fortschrittlichen Lidar-Umgebungserkennungstechnologie flexibel zwischen Innen- und Außennavigationsmodus wechseln, Container problemlos be- und entladen und so die weltweite Einsatzmöglichkeit für unbemannte Be- und Entladevorgänge im Innen- und Außenbereich für Gabelstaplerfahrer vollständig erschließen. Die Lösung wird derzeit in mehreren Logistiklagern im Feld getestet und hat die Umwelttests unter komplexen Umschlagbedingungen erfolgreich bestanden.

Problempunkt 3: Hohe Investitionskosten

Unbemannte Gabelstapler können rund um die Uhr arbeiten und sind damit deutlich effizienter als manuelle Bedienung. Allerdings sind die Kosten für das Laserreflektor-Navigationssystem derzeit noch hoch und belaufen sich auf fast 300.000 Yuan. Zudem lässt sich das Lager nach der Einführung nicht flexibel an die sich ändernden Produktionsanforderungen anpassen. Dank der führenden Kostenvorteile bei Hard- und Software kann das 3D-SLAM-Navigationssystem für unbemannte Gabelstapler die Produktkosten der Gabelstaplerhersteller auf unter 200.000 Yuan senken.

Es wird angenommen, dass ein Lagerhaus in jeweils 10 Elektrogabelstapler, Laserreflektor-Navigationsgabelstapler und 3D-SLAM-Lasernavigationsgabelstapler investiert und eine vergleichende Analyse der Kapitalrendite auf Basis einer fünfjährigen Abschreibung durchführt. Offensichtlich sind die Anschaffungskosten manuell bedienter Elektrogabelstapler am höchsten und der wirtschaftliche Nutzen am geringsten. Obwohl die Kosten eines einzelnen Laserreflektor-Navigationsgabelstaplers hoch sind, sind die Gesamtkosten nach der fünfjährigen Abschreibungsperiode immer noch 1,5385 Millionen Yuan niedriger als die von manuell bedienten Elektrogabelstaplern, was einer Kostenreduktion von fast 321 TP3T entspricht. Die Gesamtkosten für unbemannte Gabelstapler mit 3D-SLAM-Lasernavigation über fünf Jahre betragen lediglich 1,3187 Millionen Yuan, was im Vergleich zu manuell bedienten Elektrogabelstaplern eine Einsparung von 731 TP3T an Anschaffungskosten und 591 TP3T an Zeitkosten bedeutet. Darüber hinaus kann das Lager innerhalb von fünf Jahren flexibel erweitert oder angepasst werden, um den sich ändernden Bedürfnissen des Kundenterminalmarktes im Zeitalter des industriellen Internets vollumfänglich gerecht zu werden und so umfassendere Vorteile zu erzielen!

Darüber hinaus bieten wir ein intelligentes Mehrmaschinen-Planungssystem an, das in Echtzeit Arbeitsaufgaben und Navigationswege der Fahrzeuge im Einsatzgebiet auf Basis der vom ERP/WMS-Lagerverwaltungssystem vorgegebenen Aufgaben, des Betriebsstatus der fahrerlosen Gabelstapler und der Einsatzgebietskarte erstellt. Nach dem Prinzip der Priorisierung von Effizienz und Zeit werden die Arbeitsaufgaben und Navigationswege jedes Gabelstaplers optimal zugewiesen, wodurch die Effizienz des fahrerlosen Materialflusses maximiert wird.