Gewichtheber. Robotertechnologie von ABB hilft beim effizienten Gepäckverladen

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1 Gewichtheber Robotertechnologie von ABB hilft beim effizienten Gepäckverladen auf Flughäfen Staff Report Sie checken Ihr Gepäck an einem Flughafenschalter ein. Es verschwindet auf einem Laufband, und das nächste Mal sehen Sie es an einem anderen Flughafen, vielleicht sogar am anderen Ende der Welt, wieder. Hinter den Kulissen sorgt eine Rechenleistung von der Größenordnung eines Supercomputers dafür, dass Ihr Gepäck durch ein regelrechtes Labyrinth aus Sortiervorgängen an den richtigen Bestimmungsort gelangt. Ein Wunder der Automatisierung? Nicht ganz. Trotz der erstaunlichen Technologie im übrigen Abfertigungssystem erfolgt die eigentliche Gepäckverladung noch immer von Hand. Dies erfordert den Einsatz von vielen Arbeitskräften, die viel nützlicher eingesetzt werden könnten als für diese anstrengende, gefährliche und monotone Tätigkeit. Aber die Zeiten haben sich geändert! Das automatische Gepäckverladesystem von ABB reduziert die manuellen Tätigkeiten erheblich und sorgt gleichzeitig für mehr Sicherheit, eine zügigere Abwicklung und eine höhere Qualität bei niedrigeren Kosten. Der robotergesteuerte Gepäckverlader hat seine Feuertaufe kürzlich in einer Versuchsanlage am Zürcher Flughafen erfolgreich bestanden. E s gehört schon viel Vertrauen dazu, einer Fluggesellschaft einen Koffer voll persönlicher Gegenstände in der Gewissheit zu überlassen, ihn Tausende von Kilometern entfernt und vielleicht sogar auf einem anderen Kontinent wieder in Empfang nehmen zu können. Aus genau diesem Grund besteht ein direkter Zusammenhang zwischen dem Image der Luftverkehrsunternehmen und der Zuverlässigkeit und Professionalität, mit der das Gepäck abgefertigt wird. Umso überraschender erscheint es, dass das Einladen des Gepäcks in die Transportcontainer, die so genannten Unit Load Devices (ULDs), und auch das Ausladen noch immer von Hand erfolgt. Das liegt daran, dass der gesamte Ablauf für eine Automatisierung bisher einfach zu komplex war. Doch die sorgfältige Abfertigung des Gepäcks ist nur ein Aspekt. Ebenso wichtig ist das Wohl der Menschen, die das Gepäck von Hand verladen. Die Gepäckverladung ist eine harte und gefährliche Tätigkeit, die durch die Monotonie der Bewegungen ABB Technik 1/

2 2 Sensoren erfassen Gewicht, Größe, Bestimmungsort und Flugklasse der vorbeifahrenden Gepäckstücke. noch erschwert wird. Ein großer Koffer wiegt meist mehr als 20 Kilo und ein Gepäckverlader bewegt so stündlich oft eine Tonne. «Im Vergleich zu den übrigen Arbeitsprozessen an einem Flughafen erscheint mir dieser Arbeitsschritt wie aus der Steinzeit», sagt Dr. Günther Nagel, produktverantwortlicher Leiter bei ABB Airport Technologies. Bei dieser harten körperlichen Arbeit sind Krankheitsausfälle und langwierige Arbeitsschäden unvermeidbare Konsequenzen. Mit dem automatischen Gepäckverladesystem von ABB können Flughafenbetreiber eine ihre Mitarbeiter stark belastende manuelle Arbeit beträchtlich reduzieren und gleichzeitig einen wichtigen Arbeitsprozess am Flughafen deutlich effizienter gestalten. Dabei macht das automatische Gepäckverladesystem den Arbeiter nicht überflüssig, 1 Prozess Hardware Software Gepäckanalysestation Analysis Strichcodescanner Waage VMS sondern erhöht die Qualität seiner Arbeit. Außerdem hilft die rasche Abfertigung, die durch das automatische Verladesystem ermöglicht wird, die Transferzeiten so kurz wie möglich zu halten (ein wichtiger Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit eines modernen Flughafens). Und kurze Wartezeiten an der Gepäckausgabe wirken sich natürlich entsprechend positiv auf die Kundenzufriedenheit aus. Neben einer Reduzierung der Kosten und einer Verbesserung der Servicequalität ermöglicht die automatische Gepäckverladung von ABB auch erhebliche Verbesserungen in einem Bereich, der gerade heute von besonderer Bedeutung ist: der Sicherheit. Im letzten Herbst hat ABB Airport Technology in enger Zusammenarbeit mit Die automatische Gepäckverladung umfasst vier Hauptprozesse: Gepäckanalyse, Planung der Verladefolge, das physische Verladen der Gepäckstücke durch einen Roboter und die Überprüfung der Daten. LCM TLM Baggage Classification Manager Feedback Control Manager Load Control Manager Transfer and Load Manager Load Manager Bag Handler Load Controller Sortieren Verladen Rückmeldung Förderbänder Puffertürme Ausrichteinheit Sensoren LCM PLC DBM Roboter Steuerung Handhabungswerkzeug Werkzeugaufbewahrung TLM Containerscanner ABB Corporate Research versuchsweise ein automatisiertes Gepäckverladesystem am Zürcher Flughafen installiert. Der sehr erfolgreiche Einsatz der Anlage hat gezeigt, dass die Kombination bekannter Technologien (wie IT, Messtechnik, Robotik und Mechatronik) mit anwendungsbezogenem Know-how ABB die Führung auf diesem neuen und wachstumsstarken Markt beschert hat. Denn kein anderes Unternehmen bietet eine vergleichbare Lösung. Doch der Roboter selbst ist nur ein Teil der Lösung. Vor der eigentlichen Verladung sind noch zwei weitere Arbeitsschritte erforderlich die Gepäckanalyse und die Planung der Verladefolge 1. Gepäckanalyse Das Gepäck-Screening-System, in dem Gewicht, Größe, Bestimmungsort, Flugklasse und die so genannte Bounding Box (der kleinste ein Objekt umhüllende Quader) für jedes Gepäckstück bestimmt werden, stellt eine bedeutende technologische Innovation dar. Mit Hilfe der beim Screening ermittelten Daten ist der Roboter in der Lage, Stapelungsmodelle für eine optimale Beladung, d.h. unter bestmöglicher Nutzung des in den ULDs verfügbaren Platzes, zu erstellen. Auf ihrem Weg durch die Analysestation passieren die Gepäckstücke insgesamt drei Sensoreinheiten 2 : Zuerst liest ein Strichcodescanner die Gepäckanhänger, um die 26 ABB Technik 1/2002

3 3 Analysieren, Planen und Transportieren: Der gleicht die Daten aus der Gepäckstückanalyse ab und übergibt diese dem LCM, der sie an die Transport Control Application weiterleitet. Diese versorgt die Robotersteuerung mit den notwendigen Daten für die Beladung des ULD (Gepäckdaten und weitere Informationen aus den Flughafensystemen). Mit Hilfe von Laserscannern prüft der die Richtigkeit der Ergebnisse und alarmiert den LCM, wenn Gepäckstücke sich unerwartet verschieben, sodass der LCM dies beim nächsten Ladevorgang entsprechend berücksichtigen kann. Strichcode Geometrie Gewicht Scannereinheit RS422 Schnittstelle zum Gepäckinformationssystem BSM Loading Manager Schnittstelle zur Flughafen- Förderbandsteuerung E-Stop SPS Sensoren & Antriebe Transport Control Application Roboter- Steuerung S4C Roboter einzelnen Gepäckstücke zu identifizieren und mit den Flugdaten des Abflugkontrollsystems abzugleichen. Dann werden die Gepäckstücke während des Weitertransports von einer dynamischen Waage gewogen. Der Wägevorgang kann auf Förderbändern mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2 m/sec erfolgen. Danach wird mit Hilfe von Scannern die Geometrie des Gepäckstücks bestimmt. Sämtliche Sensoreingaben werden dazu verwendet, das Gepäckstück in ein Schema einzuordnen, das die vollautomatische Verladung vereinfacht. Die erforderlichen Berechnungen werden in Echtzeit durchgeführt, während die Gepäckstücke durch die Analysestation laufen. Dieses intelligente Softwaremodul mit der Bezeichnung Baggage Classification Manager () wurde von ABB speziell für dieses Produkt entwickelt. Load Control Manager Nachdem der die verschiedenen Parameter der Gepäckstücke ermittelt hat, entscheidet der Load Control Manager (LCM), in welcher Reihenfolge die Gepäckstücke in den ULD verladen werden. Nicht alle Gepäckstücke werden in der Reihenfolge verladen, in der sie ankommen. Gepäckstücke, die bestimmten Standardvorgaben entsprechen, werden schnell und sicher in die ULDs gepackt. Gepäckstücke mit ungewöhnlichen Formen oder Gewichten werden in einem Regal zwischengelagert, bis es im Gepäckcontainer eine passende Lücke dafür gibt. Das System ist eng mit dem logistischen Gepäckhandhabungsprozess des Flughafens verbunden. Neben den Daten vom erhält der LCM auch Informationen vom Fluginformationssystem des Flughafens. Damit kann zum Beispiel festgestellt werden, ob ein Fluggast bereits eingecheckt hat und das Gepäckstück verladen werden kann. «Im Vergleich zu den übrigen Arbeitsprozessen an einem Flughafen erscheint mir dieser Arbeitsschritt wie aus der Steinzeit». Dr. Günther Nagel, produktverantwortlicher Leiter bei ABB Airport Technologies. ABB Technik 1/

4 4 Ortsfeste (links) und mobile (rechts) Roboterkonfigurationen Darüber hinaus registriert der Feedback Control Manager () mit Hilfe von Laserscannern den noch verfügbaren Platz im ULD und dessen Form und gibt diese Information an den LCM weiter 3. Dadurch wird der gesamte Prozess flexibler und noch zuverlässiger. Sollten sich Gepäckstücke einmal unerwartet verschieben, werden die Daten unverzüglich an den LCM weitergegeben, der sofort reagiert und dies bei der Positionierung der nächsten Ladung entsprechend berücksichtigt, indem er ein anderes Gepäckstück wählt oder in kritischen Situationen den Eingriff des Bedieners erzwingt. Zusätzlich wird eine «Ladeliste» erstellt, in der das genaue Gewicht jedes ULD und genaue Angaben dazu, wo jedes Gepäckstück zu finden ist, aufgeführt sind. Dies erleichtert die Arbeit erheblich, wenn einmal ein Gepäckstück wieder entladen werden muss (weil das Flugzeug z.b. nicht starten darf, wenn der Besitzer eines Gepäckstücks nicht an Bord ist). Ein Grund für viele Verspätungen ist, dass die Gepäckverlader die Gepäckräume eines Flugzeugs nach Einheit 4. Bei der ortsfesten Konfiguration steht der Roboter fest an einer Stelle, umgeben von mehreren ULDs, und wird von zwei Förderbändern «versorgt». In der mobilen Anordnung bewegt sich der Roboter entlang einer Bahn mit jeweils einer Gepäckbandzuführung an jedem Ende 5. Der Roboter nimmt die Gepäckstücke auf und verlädt sie in die ULDs, die rechts und links der Bahn stehen. Der Vorteil der mobilen Konfiguration ist, dass mehr ULDs gleichzeitig bedient werden. Welche Konfiguration für einen Standort am besten geeignet ist, richtet sich nach der Intensität der Arbeitsprozesse und nach den topografischen Gegebenheiten vor Ort. Verschiedene Werkzeuge ermöglichen es dem Roboter, die Gepäckstücke vom Förderband aufzunehmen und in den ULDs zu ver- einem bestimmten Gepäckstück durchsuchen müssen. stauen 6. Diese Werkzeuge können während des Betriebs in der Werkzeugwechselstation, die sich ebenfalls innerhalb der Gepäckverladung Der Roboter ist in zwei Grundkonfigurationen lieferbar: als ortsfeste und als mobile Die Wahl des Werkzeugs wird unter Roboterzelle befindet, ausgetauscht werden. 5 Bei der mobilen Roboterkonfiguration bewegt sich der Roboter entlang einer Bahn und kann so mehr ULDs bedienen. 28 ABB Technik 1/2002

5 6 Zwei austauschbare Grundwerkzeuge reichen aus, um die meisten Probleme bei der Gepäckverladung zu lösen. Comment... Daniel Thévenaz, CEO of Swissport Baggage Sorting AG, kommentiert: «Für mich stellt die automatisierte Gepäckverladung einen entscheidenden Schritt zur Verbesserung der Arbeitsqualität in der Gepäckabfertigung dar. Solche modernen Technologien helfen uns hier bei der Eliminierung von schädlicher Arbeit.» Dr. Axel Stepken, Geschäftsführer von ABB Airport Technologies, fügt hinzu: «Das automatische Gepäckverladesystem ist ein ausgezeichnetes Beispiel dafür, wie Kenntnisse innerhalb der ABB-Gruppe synergetisch zusammenwirken können: Im automatisierten Gepäckverladesystem verschmelzen das Wissen von ABB im Automatisierungsbereich mit dem Know-how in der Flughafenindustrie.» Berücksichtigung der Gepäckstückklasse und der berechneten Ladeposition vom LCM bestimmt. So gesehen ist der Roboter «dumm», denn er nimmt lediglich Instruktionen vom LCM entgegen und verfügt selbst über keine intelligenten optischen Erkennungssysteme. Eine menschliche Arbeitskraft verlädt durchschnittlich Gepäckstücke in der Stunde. Je nach Gestalt der Roboterzelle liegt die Kapazität des automatischen Gepäckverladesystems zwischen 120 und 300 Gepäckstücken pro Stunde. Während das manuelle Ergebnis ist die erste und bisher einzige anwendungsbezogenem Know-how. Das Verladen in drei Schichten erfolgt, kann der Lösung dieser Art. Nach Dr. Axel Stepken, Roboter fast ohne Unterbrechung arbeiten Geschäftsführer von ABB Airport Technologies, ist das automatische Gepäckverlade- (bei einer voraussichtlichen Verfügbarkeit von 95 %). system «ein ausgezeichnetes Beispiel dafür, Doch trotz aller Effizienz ist der Mensch wie Kenntnisse innerhalb der ABB-Gruppe nicht ganz überflüssig. Ein Bediener, der bis synergetisch zusammenwirken können: zu 4 Stationen beaufsichtigen kann, muss Im automatischen Gepäckverladesystem jederzeit verfügbar sein. Falls notwendig, verschmelzen das Wissen von ABB im kann der Bediener den Roboter in seine Automatisierungsbereich und das Know-how Ausgangsposition zurückfahren und neu in der Flughafenindustrie.» initialisieren. Als wichtiger Bestandteil seiner umfassenden Unternehmensstrategie setzt ABB Ein Schritt in die Zukunft auf die Entwicklung eines breiten Produktangebots unter dem Dach der Industrial IT - Der technologische Ansatz für dieses Produkt beruht auf einer sorgfältig durchdachten Initiative. Ziel dieser Initiative ist die Standardisierung von ABB-Produkten zu Verknüpfung bekannter Technologien mit «Bausteinen» für größere Lösungen mit integrierter Funktionalität, die ein nahtloses Zusammenwirken mehrerer Produkte als Komponenten von Echtzeit-Automatisierungs- und Informationssystemen ermöglichen. Weit mehr als eine Marketingstrategie, ist das Industrial IT - Konzept praktisch richtungsweisend für den unternehmerischen Weg von ABB in die Zukunft. Es ist gerade das langfristige Bekenntnis von ABB zu diesem Ziel, das das Industrial IT -Konzept von seinen Nachahmern unterscheiden wird. Auch das automatische Gepäckverladesystem wurde als Bestandteil der Industrial IT -Initiative entwickelt. Darüber hinaus lässt sich die für die Gepäckverladung verwendete Technologie ohne weiteres an eine Vielzahl von Anwendungen, z.b. für die Warenverteilung oder Kommissionierung, anpassen. Das automatische Gepäckverladesystem ist nur ein Produkt, das ABB die technologische Führung in diesem Kernbereich des Flughafenbetriebs sichert. Zurzeit wird eine Lösung für das Entladen von Gepäckstücken entwickelt, die sich eine einfachere, aber ebenso wirksame Technologie zu Nutze macht (die Gepäckstücke werden über eine Kippvorrichtung aus dem Rampenfahrzeug oder ULD auf Förderbänder geladen). Die Installation der ersten Versuchsanlage ist für 2002 geplant. ABB Technik 1/