Autonome mobile Roboter in der Praxis Warum die Integration mobiler Roboter zur Herausforderung wird

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Tausende Roboter, ein Steuerungssystem: Mit wachsenden Flotten steigen die technischen Anforderungen. Geekplus-Manager Markus Ruck erklärt, wie sich Verkehrswege, Schnittstellen und Ausfälle beherrschen lassen.

Autonome mobile Roboter (AMR) müssen sich in bestehende Lager- und Produktionsumgebungen einfügen, mit unterschiedlichen IT-Systemen kommunizieren und ihre Wege mit Menschen und anderen Maschinen teilen. Markus Ruck, Vice President Customer Success bei Geekplus, erläutert im Interview, wie der Hersteller große Roboterflotten koordiniert, welche Rolle offene Standards spielen und wo künstliche Intelligenz die klassische Steuerung ergänzt.

ELEKTRONIKPRAXIS: Wo liegen in der Praxis die größten technischen Herausforderungen, wenn autonome mobile Roboter in bestehende Produktions- und Lagerumgebungen integriert werden sollen?

Markus Ruck: In der Praxis sind die Roboter selbst selten das größte Problem. Die eigentliche Schwierigkeit besteht darin, sie in Anlagen und Prozesse zu integrieren, die ursprünglich gar nicht für ihre Anwendung konzipiert wurden. Die erste Herausforderung ist die IT-Integration: Roboter müssen zuverlässig und in Echtzeit Daten mit bestehenden Systemen austauschen, wie beispielsweise WMS und ERP in Lagern oder MES in der Produktion. Diese sind oft veraltet oder stark angepasst.

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Die zweite Herausforderung ist die physische Umgebung. Die Bodenbeschaffenheit, räumliche Einschränkungen, die Netzabdeckung und Lademöglichkeiten beeinflussen die Leistung und bestehende Gebäude erfüllen diese Anforderungen ohne Anpassungen nur selten.

Die dritte Herausforderung ist die gemeinsame Raumnutzung. Roboter könnten neben Menschen, Gabelstaplern und anderen Geräten arbeiten. Ein sicherer und reibungsloser Betrieb hängt daher von einer sorgfältigen Verkehrsführung und der Einhaltung europäischer Sicherheitsstandards ab. In der Produktion müssen Roboter zudem mit den Unternehmenszielen Schritt halten und ihre Leistung muss den Erwartungen des Kunden entsprechen. Schließlich müssen AMRs mit Förderbändern, anderen Automatisierungssystemen und manchmal auch mit Robotern anderer Hersteller koexistieren und die Integration erfolgt in der Regel bei laufendem Betrieb, was wenig Spielraum für Störungen lässt.

EP: Wie bindet Geekplus seine Robotersysteme an vorhandene SPS-, MES- und Lagerverwaltungssysteme an? Welche Rolle spielen offene Schnittstellen und Standards wie VDA 5050 und inwieweit lassen sich Roboter unterschiedlicher Hersteller gemeinsam betreiben?

Ruck: Die Software von Geekplus ist so konzipiert, dass Kunden Roboterautomatisierung einführen können, ohne ihre IT-Infrastruktur ersetzen zu müssen. Sie vereint das Warehouse Execution System (WES), das Robot Management System (RMS) und die Intelligent Operations Platform (IOP), die über APIs und standardisierte Schnittstellen mit bestehenden ERP-, WMS- und MES-Plattformen verbunden sind.

Die Integration kann direkt über das RMS oder über das WES erfolgen, das die Lagerabwicklung koordiniert und die Anbindung zwischen Geschäftssystemen und Roboter-Workflows vereinfacht. Wenn Förderbänder, Hebevorrichtungen oder automatisierte Maschinen zum Einsatz kommen, kann auch eine Integration mit SPS-basierten Steuerungen erforderlich sein.

Offene Schnittstellen bieten Kunden mehr Flexibilität und verringern die Komplexität der Integration. VDA 5050 unterstützt dies durch die Definition einer gemeinsamen Kommunikationsschnittstelle zwischen mobilen Robotern und Flottenmanagementsystemen. Die Interoperabilität zwischen Herstellern geht jedoch über das Protokoll hinaus: Navigation, Sicherheitssysteme, Verkehrsmanagement und Aufgabenausführung unterscheiden sich je nach Anbieter. Standardschnittstellen erleichtern den Einsatz von Systemen verschiedener Anbieter, doch wie weit die Integration gehen kann, hängt von der jeweiligen Anwendung und den Funktionen der einzelnen Systeme ab.

EP: Wenn Dutzende oder Hunderte mobile Roboter gleichzeitig unterwegs sind, muss ihre Flottensteuerung Fahrwege, Aufträge und mögliche Konflikte koordinieren. Wie löst Geekplus diese Aufgabe technisch?

Ruck: Unser Robot Management System (RMS) koordiniert mehr als 5.000 Roboter in einer einzigen Anlage und verarbeitet 10.000 Aufgaben pro Sekunde. Es analysiert die Arbeitsauslastung, die Verkehrsbedingungen und die Bewegungshistorie der Roboter, um vorherzusagen, wann die Roboter an den einzelnen Arbeitsstationen eintreffen werden, und passt die Anzahl der Roboter pro Station entsprechend an: Zusätzliche Roboter werden vor Auftragsspitzen eingesetzt, überschüssige Roboter werden umgeleitet, wenn die Auslastung sinkt und Aufträge mit hoher Priorität erhalten zuerst Ressourcen. Zur Optimierung der Roboterwege nutzt das RMS MAPF-Algorithmen (Multi-Agent Path Finding), die Staus reduzieren und den Durchsatz um mehr als 15 % steigern. Dank der omnidirektionalen Wegplanung können sich die Roboter in jede Richtung bewegen und Kurven fahren, anstatt festen Einbahnwegen zu folgen; die Routen werden automatisch anhand der Echtzeitbedingungen ausgewählt. „Shelf-to-Person“-, „Tote-to-Person“- und „Pallet-to-Person“-Lösungen können im selben Lager unter einem System betrieben werden und die Recheneffizienz wurde verbessert: Die CPU-Auslastung sank um 35 Prozent und der Speicherverbrauch um 50 Prozent.

EP: Wie wichtig ist eine zuverlässige drahtlose Kommunikation für den Betrieb größerer AMR-Flotten? Welche Anforderungen stellen Ihre Systeme an WLAN-Abdeckung, Latenzen und Netzwerkverfügbarkeit und was passiert bei einem Verbindungsabbruch?

Ruck: In einer großen Flotte koordiniert das zentrale System, welcher Roboter welche Aufgabe übernimmt und wie sich der Verkehr auf dem Gelände bewegt. Daher ist ein ständiger, zuverlässiger Informationsaustausch mit jedem Roboter erforderlich. Für diese Koordinierungsebene ist die Kommunikation von größter Bedeutung. Kernfunktionen wie Navigation, Hinderniserkennung und Sicherheit laufen auf dem Roboter selbst ab und sind nicht vom Netzwerk abhängig. Die Netzwerkanforderungen werden für jedes Projekt individuell festgelegt, basierend auf einer Standortanalyse, bei der die Netzabdeckung, mögliche Interferenzen, die Anzahl der eingesetzten Roboter sowie die Anordnung der Anlage untersucht werden. Auf diese Weise ist die Infrastruktur genau auf den tatsächlichen Betrieb abgestimmt, anstatt einer generischen Spezifikation zu folgen. Verliert ein Roboter die Verbindung, hält er auf kontrollierte und sichere Weise an und bewegt sich nicht unkoordiniert weiter. Sobald die Verbindung wiederhergestellt ist, synchronisiert sich das System neu und der Roboter setzt seine Aufgaben fort, sodass eine kurze Unterbrechung nur diesen einen Roboter betrifft und nicht den Rest der Flotte.

EP: Mit Gravity entwickelt Geekplus ein KI-Framework, das Robotern auch komplexere physische Aufgaben ermöglichen soll. Welche Funktionen übernehmen KI-Systeme heute bereits im produktiven Betrieb und welche Aufgaben werden weiterhin durch klassische Steuerungs- und Planungsalgorithmen gelöst?

Ruck: KI ist besonders dort von Nutzen, wo sich Systeme an veränderte Bedingungen anpassen, Entscheidungen optimieren oder mit höherer Komplexität umgehen müssen. Bei Geekplus unterstützt sie bereits die intelligente Robotereinsatzplanung, die Auftragsprognose und die robotergestützte Auftragsabwicklung, wodurch die Ressourcenzuweisung und die Arbeitsabläufe verbessert werden und Roboter vielfältigere Aufgaben übernehmen können.

Das im Juli 2026 vorgestellte „Gravity“-Konzept ist das Framework für verkörperte KI von Geekplus. Es zielt darauf ab, Robotern zu ermöglichen, ihre Umgebung zu verstehen, komplexe Anweisungen zu interpretieren und physische Aufgaben mit größerer Autonomie auszuführen. Es besteht aus zwei Komponenten: einem „Cognitive Brain“, das Aufgaben versteht, die Umgebung interpretiert und Handlungen plant, sowie einem „Action Brain“, das diese Entscheidungen in physische Bewegungen umsetzt. Es eignet sich besonders für Handhabungs-, Auftragsabwicklungs- und Verpackungsaufgaben sowie andere Aufgaben, die Anpassungsfähigkeit erfordern.

EP: Sie verantworten auch den technischen Service in der EMEA-Region. Welche Fehler und Ausfallursachen treten beim Betrieb autonomer Roboter besonders häufig auf? Wie nutzen Sie Zustandsdaten, Ferndiagnose und Softwareupdates, um die Verfügbarkeit der Systeme langfristig sicherzustellen?

Ruck: Die Software von Geekplus bietet Überwachungs- und Transparenzfunktionen, sodass technische Teams den Status der Roboter überprüfen, Unregelmäßigkeiten erkennen und Probleme untersuchen können. Die „Intelligent Operations Platform“ (IOP) erfasst beispielsweise betriebliche KPIs und Systemzustände und ihre Warnmeldungen helfen den Bedienern, zu reagieren, bevor ein Problem zu einer größeren Störung wird. Die Ferndiagnose beschleunigt die Fehlerbehebung, da die Teams Systemdaten einsehen und Ursachen untersuchen können, ohne jedes Mal vor Ort sein zu müssen.

Software-Updates sind ebenfalls entscheidend für die langfristige Zuverlässigkeit und müssen sorgfältig verwaltet werden, um die Kompatibilität zu gewährleisten und Betriebsstörungen zu minimieren. Insgesamt beruht die hohe Verfügbarkeit auf vorbeugender Wartung, kontinuierlicher Überwachung, effektivem Support und enger Abstimmung mit den Lagerbetreibern. Für uns geht es nicht nur darum, Störungen zu beheben, sondern Probleme frühzeitig zu erkennen und die Leistung über den gesamten Lebenszyklus der Anlage hinweg kontinuierlich zu verbessern.

EP: Können Sie ein konkretes Projekt aus Europa beschreiben, bei dem Geekplus besondere technische Herausforderungen lösen musste? Welche Probleme traten auf, wie wurden sie gelöst und welche messbaren Ergebnisse ließen sich anschließend erzielen?

Ruck: Eine häufige Herausforderung in großen, standortübergreifenden Betrieben ist, dass sich Support-Tickets häufen. Jeder Standort meldet Probleme separat, viele Tickets beschreiben dasselbe zugrunde liegende Problem und die Techniker verbringen den Großteil ihrer Zeit damit, Probleme zu diagnostizieren, anstatt sie zu beheben. Infolgedessen bleiben Leistungseinbußen, wie beispielsweise eine sinkende Auftragseffizienz oder eine geringere Roboterauslastung, oft bis weit in die Schicht hinein unbemerkt, wenn nur noch wenig Zeit zum Reagieren bleibt.

Wir haben unsere neue KI-Plattform „Geekplus Brain“ und „IOP Cloud“ entwickelt, um genau dieses Problem anzugehen. Anstatt darauf zu warten, dass jemand ein Dashboard öffnet oder ein Ticket erstellt, überwacht das System kontinuierlich Schlüsselkennzahlen wie die Effizienz der Arbeitsstationen, die Betriebszeit und die Roboterauslastung. Es erkennt Abweichungen vom Sollwert, erläutert die wahrscheinliche Ursache, empfiehlt eine Maßnahme und sendet eine Benachrichtigung direkt an den zuständigen Vorgesetzten, sodass das Problem noch innerhalb derselben Schicht behoben werden kann. Jede Maßnahme erfolgt unter menschlicher Kontrolle und jeder vom System gelöste Fall trägt zu seinem Lernprozess bei. Da die Plattform einen einheitlichen Überblick über alle Lager bietet, während die Ausführung vor Ort erfolgt, kann ein an einem Standort erkanntes Muster dazu beitragen, dass dasselbe Problem an anderen Standorten vermieden wird. Die Betriebsdaten der Kunden bleiben dabei durchgehend isoliert. Das Ergebnis sind weniger Tickets, eine schnellere Lösung und eine proaktive statt reaktive Problembewältigung.

 (mc)

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