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Mobile Robotik und autonome Materialflüsse – Einführungskosten und Nutzen vergleichen

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Einleitung

Mobile Robotik und autonome Materialflüsse – Einführungskosten und Nutzen vergleichen

Zielgruppe: Ausbildung in Lagerlogistik, Mechatronik, Automatisierungstechnik und technischen Berufen.

Lernzeit: Sechs kurze Lerneinheiten von jeweils etwa 10–15 Minuten, anschließend Übungen und ein Praxisprojekt.

Leitfrage: Wann lohnt sich ein autonomes Transportsystem wirklich – wenn Anschaffung, Umbau, Betrieb und tatsächliche Prozessleistung berücksichtigt werden?

In diesem aiMOOC untersuchst Du Mobile Robotik, Intralogistik und autonome Materialflüsse. Du vergleichst Kosten, berechnest den Nutzen und überprüfst kritische Annahmen anhand eines Ausbildungsfalls.

Abbildung: Schematische Darstellung eines autonomen mobilen Roboters. Quelle: Wikimedia Commons, Rlistmedia, CC BY 4.0.

Das lernst Du:

Materialfluss: Transportprozesse beobachten und Engpässe erkennen.
Investitionsrechnung: Einführungskosten und laufende Betriebskosten unterscheiden.
Prozessanalyse: Reale Leistung statt theoretischer Höchstleistung bewerten.
Simulation: Virtuelle Transportversuche durchführen und ihre Grenzen erklären.
Quellenkritik: Herstellerangaben, Forschung und Sicherheitsinformationen vergleichen.
Arbeitsschutz: Die Grenzen zwischen Simulation, Planung und sicherem Realbetrieb erkennen.

Verbindliche Sicherheitsregel: Alle praktischen Robotikaufgaben finden ausschließlich in einem vom realen Betrieb getrennten Simulator oder in einem ausdrücklich abgesicherten, fachlich betreuten Schulungsbetrieb statt. Dieser Kurs enthält keine Live-Fahrbefehle. Simulationen ersetzen weder eine Gefährdungsbeurteilung noch technische Prüfungen oder eine betriebliche Sicherheitsfreigabe.

Lerneinheit 1: Mobile Robotik verstehen

Dauer: 10 Minuten

Was ist ein autonomer Materialfluss?

Ein Materialfluss beschreibt die Bewegung von Gütern zwischen Lager-, Produktions- und Versandbereichen.

Beim automatisierten Transport übernehmen Fahrzeuge bestimmte Transportaufgaben selbstständig.

Wichtige Begriffe:

FTF / AGV: Automatisch geführtes Fahrzeug für den Materialtransport.
AMR: Mobiler Roboter, der seine Umgebung erfasst und seine Navigation innerhalb vorgegebener Grenzen anpassen kann.
FTS: Gesamtsystem aus Fahrzeugen, Steuerung, Kommunikation und betrieblicher Infrastruktur.
Flottenmanagement: Koordination mehrerer Fahrzeuge und ihrer Transportaufträge.

Die Grenzen zwischen AGV und AMR sind nicht immer eindeutig. Entscheidend sind die tatsächliche Navigation, die Systemarchitektur und der vorgesehene Einsatz.

Praxisaufnahme eines AMR aus dem Jahr 2026. Quelle: Wikimedia Commons, Marc Auledas Noguera, CC BY 4.0.

Demonstration: Autonomer Transport

Fraunhofer-Verbund Produktion: evoBOT – Transportroboter der nächsten Generation, 2023.

Beobachtungsauftrag: Notiere zwei mögliche Einsatzgebiete und eine Frage, die das Demonstrationsvideo nicht beantwortet.

Feedback: Ein Video kann zeigen, wie ein Roboter eine Transportaufgabe ausführt. Es belegt aber nicht automatisch seine Verfügbarkeit, seine Betriebskosten oder die langfristige Wirtschaftlichkeit.

Lerneinheit 2: Den Materialfluss untersuchen

Dauer: 12 Minuten

Unser Ausbildungsfall: Nordlager GmbH

Die fiktive Nordlager GmbH liefert Material aus einem Teilelager an eine Montage.

Beschäftigte übernehmen bisher die internen Transporte mit Transportwagen. Nun wird der Einsatz von zwei AMR geprüft.

Alle folgenden Zahlen sind ausdrücklich erfundene, plausible Lehrannahmen. Sie sind keine Herstellerangebote, Marktdurchschnittswerte oder gemessenen Betriebsdaten.

Merkmal	Lehrannahme
Betriebstage	220 Tage im Jahr
Arbeitszeit	Zwei Schichten mit insgesamt 16 Stunden täglich
Transportaufträge	120 pro Tag
Menschlicher Zeitaufwand bisher	6 Minuten pro Auftrag
Menschlicher Restaufwand mit AMR	1 Minute pro Auftrag
Rechnerische Entlastung	5 Minuten pro Auftrag
Angesetzter Wert produktiv nutzbarer Arbeitszeit	30 Euro pro Stunde

Vorher: Transportauftrag → Material bereitstellen → Transportwagen bewegen → Material übergeben → Rückweg.

Nachher: Transportauftrag → Material übergeben → AMR führt Transport aus → Zielstation bestätigt Übergabe.

Auch nach der Automatisierung bleiben menschliche Tätigkeiten erhalten.

Beispiel eines robotergestützten Lagers. Quelle: Wikimedia Commons, Techwords, CC BY-SA 4.0.

Mini-Aufgabe: Zeichne die beiden Prozessketten. Markiere, welche Tätigkeit tatsächlich wegfällt und welche nur verändert wird.

Welche Daten müssen erfasst werden?

Kennzahl	Warum sie wichtig ist
Aufträge pro Stunde	Zeigt Nachfrage und Spitzenbelastung
Transportdauer	Misst die reale Bearbeitungszeit
Wartezeit	Deckt Engpässe auf
Erfolgreich abgeschlossene Aufträge	Zeigt den tatsächlichen Durchsatz
Verfügbarkeit	Berücksichtigt Ausfall und Stillstand
Manuelle Eingriffe	Zeigt verbleibenden Personalaufwand

Merksatz: Ein schneller Roboter macht noch keinen schnellen Gesamtprozess.

Lerneinheit 3: Einführungskosten und Umbau

Dauer: 12 Minuten

Was kostet die Einführung?

Der Roboterpreis ist nur ein Teil der Investitionskosten.

Zu prüfen sind auch Fahrwege, Übergabestationen, Ladeinfrastruktur, IT-Schnittstellen, Qualifizierung und die organisatorische Einführung.

Automatisiertes Lager als Anschauungsmodell. Quelle: Wikimedia Commons, Pancho507, CC BY 4.0.

Lehrkalkulation Nordlager GmbH:

Einmaliger Aufwand	Kosten
Zwei AMR	60.000 €
Umbau, Verkehrswege und Ladeinfrastruktur	15.000 €
IT-Anbindung und Auftragsintegration	20.000 €
Inbetriebnahme, Schulung und Planung	15.000 €
Gesamte Einführungskosten	110.000 €

Zusätzlich entstehen laufende Betriebskosten.

Jährlicher Aufwand	Kosten
Wartung	5.000 €
Software und Service	4.000 €
Energie	1.000 €
Technischer Support	2.000 €
Betriebskosten pro Jahr	12.000 €

Weitere mögliche Kosten sind Finanzierung, Ersatzteile, Ausfallreserve, zusätzliche Verkehrsmaßnahmen und spätere Umbauten. Sie müssen bei realen Angeboten ergänzt werden, soweit sie nicht bereits enthalten sind.

Mini-Aufgabe: Erkläre, warum ein Kaufpreisvergleich ohne IT-Anbindung und Umbaukosten zu einer falschen Investitionsentscheidung führen kann.

Lerneinheit 4: Reale Prozessleistung

Dauer: 15 Minuten

Wie viel transportiert die Flotte wirklich?

Eine häufige Fehlannahme lautet: Zwei Roboter schaffen automatisch doppelt so viele Aufträge wie ein Roboter.

Die Transportkapazität hängt zusätzlich von Fahrwegen, Lastübergabe, Ladezeiten, Störungen und Verkehrsbehinderungen ab.

Technische Modellannahmen:

Merkmal	Annahme
AMR-Anzahl	2
Vollständige Transportzykluszeit einschließlich Rückweg und Übergabe	10 Minuten
Rechnerische Stundenleistung je AMR	6 Aufträge
Gemeinsame theoretische Stundenleistung	12 Aufträge
Planungsfaktor für produktive Einsatzzeit	80 %
Modellierte nutzbare Stundenleistung	9,6 Aufträge

Rechnung:

2 × 60 Minuten ÷ 10 Minuten × 0,80 = 9,6 Aufträge pro Stunde

Im Lehrfall beträgt der durchschnittliche Bedarf:

120 Aufträge ÷ 16 Stunden = 7,5 Aufträge pro Stunde

In der Spitzenstunde werden jedoch 11 Aufträge benötigt.

Ergebnis: Die Flotte reicht rechnerisch für den Tagesdurchschnitt, aber nicht für diese Spitzenstunde. Ohne zusätzliche Maßnahmen können Aufträge warten.

Der Planungsfaktor von 80 % ist keine gemessene Verfügbarkeit und kein Sicherheitsnachweis. Auch die angenommene Zykluszeit muss später mit realen Prozessdaten überprüft werden.

Beispiel eines mobilen Roboters mit Lasersensor. Quelle: Wikimedia Commons, S. Winkvist, gemeinfrei.

Allgemeines LiDAR-Prinzip. Quelle: Wikimedia Commons, Kilohn limahn, CC BY-SA 4.0.

Ein LiDAR-Sensor kann Entfernungen messen und die Umfelderfassung unterstützen. Er allein garantiert weder kollisionsfreien Betrieb noch die Einhaltung aller sicherheitstechnischen Anforderungen.

Mini-Aufgabe: Erkläre, warum eine Transportleistung von 9,6 Aufträgen pro Stunde bei einem Spitzenbedarf von 11 Aufträgen problematisch ist.

Lerneinheit 5: Kosten und Nutzen vergleichen

Dauer: 15 Minuten

Wie entsteht ein wirtschaftlicher Nutzen?

Rechnerisch frei werdende Arbeitszeit ist nicht automatisch eine Kosteneinsparung.

Ein Nutzen entsteht beispielsweise dann, wenn Beschäftigte nachweislich zusätzliche wertschöpfende Arbeit übernehmen, Engpässe abbauen oder tatsächlich vermeidbare Kosten entfallen.

Für den Lehrfall wird angenommen, dass 60 % der rechnerisch frei werdenden Zeit wirtschaftlich nutzbar sind.

Schritt 1: Jährliches Bruttozeitpotenzial

120 Aufträge × 5 Minuten × 220 Tage ÷ 60 = 2.200 Stunden

Schritt 2: Wirtschaftlich nutzbare Zeit

2.200 Stunden × 0,60 = 1.320 Stunden

Schritt 3: Angesetzter jährlicher Nutzen

1.320 Stunden × 30 € = 39.600 €

Schritt 4: Jährlicher Nettonutzen

39.600 € − 12.000 € = 27.600 €

Schritt 5: Einfache Amortisationsdauer

110.000 € ÷ 27.600 € = rund 4 Jahre

Wichtig: Dieses Ergebnis gilt nur unter den angenommenen Bedingungen. Insbesondere muss die Spitzenlast beherrscht werden und die Zeitersparnis tatsächlich wirtschaftlich wirksam sein.

Interaktives Szenariomodell: Was wäre, wenn?

Untersuche, wie sich eine veränderte Nutzungsrealisierung auf die Amortisation auswirkt.

Wirtschaftlich nutzbarer Anteil	Jährlicher Bruttonutzen	Jährlicher Nettonutzen	Einfache Amortisation
40 %	26.400 €	14.400 €	7,64 Jahre
60 %	39.600 €	27.600 €	3,99 Jahre
80 %	52.800 €	40.800 €	2,70 Jahre

Arbeitsauftrag: Decke zunächst die Ergebnisspalten ab und berechne die drei Szenarien selbst. Vergleiche anschließend Deine Ergebnisse.

Dies ist ein vereinfachtes Sensitivitätsmodell und keine vollständige Wirtschaftlichkeitsrechnung mit Finanzierung, Steuern, Abschreibung, Preisänderungen oder Kalkulationszins.

Eine Alternative ohne AMR

Auch die Verbesserung des bisherigen Transportprozesses kostet Geld und kann wirtschaftlichen Nutzen bringen.

Die Lehrannahme für eine alternative Wege- und Ablaufoptimierung lautet:

Vergleich	Wegeoptimierung	AMR-Lösung
Einführung	10.000 €	110.000 €
Angenommener jährlicher Nettonutzen	10.000 €	27.600 €
Einfacher kumulierter Überschuss nach fünf Jahren	40.000 €	28.000 €

Entscheidungsfrage: Welche Lösung ist nach fünf Jahren wirtschaftlich günstiger? Welche weiteren Kriterien können die Entscheidung verändern?

Die Zahlen sind Modellannahmen. Beide Varianten müssen mit denselben Leistungsanforderungen verglichen werden.

Lerneinheit 6: Simulation, Sicherheit und Quellenkritik

Dauer: 15 Minuten

Demonstration: Robotik im Simulator

Webots ist eine quelloffene Simulationsumgebung, mit der sich virtuelle Roboter, Sensoren und Umgebungen untersuchen lassen.

Einführungsvideo, verlinkt durch das offizielle Webots-Projekt von Cyberbotics.

Kajal Gada: Einführung in Webots mit einem ersten virtuellen Roboterprojekt, 2020. Die gezeigte Softwareoberfläche kann von aktuellen Versionen abweichen.

Fachlich dokumentierte Simulationsquellen:

Webots – offizielles Projekt

Webots – Quellcode, Dokumentation und Softwarelizenz

Nav2 – dokumentierter Einstieg in die Simulation

Nav2 und moderne Gazebo-Simulation

Simulationsexperiment:

Untersuche in einer ausschließlich virtuellen Umgebung zwei Transportwege. Vergleiche eine freie Route mit einer Route, auf der ein virtuelles Hindernis den Transport verzögert.

Erfasse:

Transportdauer.
Wartezeit.
Erfolgreich abgeschlossene virtuelle Aufträge.
Unterschiede zwischen freiem und blockiertem Weg.

Wichtig: Verwende ausschließlich die Simulationsinstanz. Keine Verbindung zu realen Fahrzeugen, keine Übertragung von Fahrzielen an Hardware und keine Übernahme von Simulationsparametern als Sicherheitsfreigabe.

Feedback: Wenn die virtuelle Transportdauer durch ein Hindernis steigt, sinkt bei ansonsten gleichen Bedingungen die mögliche Stundenleistung. Die tatsächliche Wirkung im Betrieb muss getrennt gemessen und bewertet werden.

Demonstration: Forschung und industrieller Einsatz

Fraunhofer IPA: CURT-Autonomy II. Über die offizielle Fraunhofer-Seite zu Intralogistiksystemen verlinktes Forschungsvideo.

Datei:Jungheinrich EAE 212a autonomous mobile robot.webm

Wikimedia-Commons-Video, aufgenommen im Mai 2026. Marc Auledas Noguera, CC BY 4.0.

Vergleichsauftrag: Unterscheide Forschungsdemonstration, öffentlich dokumentierte Fahrzeugvorführung und eine belastbare Langzeitmessung im Betrieb.

Keine dieser einzelnen Demonstrationen ersetzt eine dokumentierte Prüfung der Gesamtanlage.

Sicherheit im betrieblichen Umfeld

Mobile Fahrzeuge können mit Beschäftigten, anderen Fahrzeugen und betrieblichen Einrichtungen interagieren.

Für eine reale Einführung sind unter anderem Gefährdungsbeurteilung, geeignete Schutzmaßnahmen, sichere Verkehrswege, Lastübergabe, Unterweisung und die notwendigen Prüfungen zu berücksichtigen.

Fachliche Grundlagen, Stand Oktober 2026:

ISO 3691-4:2023 – Sicherheit fahrerloser Flurförderzeuge und ihrer Systeme

DGUV FBHM-119 – Automatisiert fahrende Fahrzeuge in betrieblichen Bereichen, März 2026

VDMA – Leitfaden zu Wartungen und wiederkehrenden Prüfungen von Fahrerlosen Transportfahrzeugen, 2025

Für ISO 3691-4 liegt außerdem ein neuer Entwurf aus dem Jahr 2026 vor. Ein Entwurf ist nicht automatisch die geltende Ausgabe.

Die konkrete rechtliche und technische Bewertung muss durch zuständige fachkundige Personen unter Berücksichtigung des Anwendungsfalls erfolgen.

Merksatz: Eine Simulation kann eine technische Hypothese untersuchen. Sie kann keine reale Anlage für den sicheren Betrieb freigeben.

Quellenvergleich: Welche Aussage ist belastbar?

Quelle	Was sie belegt	Was sie nicht allein belegt
ISO 3691-4:2023	Veröffentlichte sicherheitstechnische Anforderungen und Verifizierungsrahmen	Sicheren Betrieb eines konkreten Standorts
DGUV, 2026	Fachliche Hinweise für betriebliche Gefährdungsbeurteilungen	Wirtschaftlichkeit einer bestimmten Investition
Lackner und weitere, 2024	Forschungsüberblick zu Stand und Grenzen mobiler Robotik	Konkrete Amortisation der Nordlager GmbH
Fraunhofer IPA	Forschung, Anwendungen und Einsatz der Simulation für Machbarkeitsprüfungen	Garantierte Prozessleistung eines eigenen Betriebs
ABB – Herstellerinformationen	Angebotene Technologien und kommunizierte Einsatzmöglichkeiten	Unabhängigen Wirtschaftlichkeitsnachweis

Die wissenschaftliche Übersicht von Lackner und weiteren erschien 2024 in Procedia CIRP und wurde unter Verantwortung des wissenschaftlichen Konferenzkomitees begutachtet. Sie nennt unter anderem Sicherheit, komplexe Umgebungen, Ressourcenplanung, Energieverbrauch und Interoperabilität als Herausforderungen.

Quellenkritische Aufgabe: Vergleiche eine Werbeaussage zu hoher Produktivität mit den Fragen, die ein unabhängiger Betriebstest beantworten müsste.

Medienrechte und Qualitätskontrolle

Für diesen Kurs wurden konkrete Medienseiten und Lizenzangaben überprüft. Stand: 11. Oktober 2026.

Frei lizenzierte Medien:

AMR-Grafik: Rlistmedia, CC BY 4.0.
AMR-Fotografie: Marc Auledas Noguera, CC BY 4.0.
Lagerrobotik: Techwords, CC BY-SA 4.0.
Lagermodell: Pancho507, CC BY 4.0.
LiDAR-Roboter: S. Winkvist, gemeinfrei.
LiDAR-Schema: Kilohn limahn, CC BY-SA 4.0.
AMR-Video: Marc Auledas Noguera, CC BY 4.0.

Bei einer Weiterverwendung sind die jeweiligen Lizenzbedingungen einschließlich Namensnennung, Lizenzlink und gegebenenfalls Änderungsangaben zu beachten.

YouTube: Die eingebundenen Videos haben nach den überprüften Veröffentlichungswegen einen fachlichen Bezug. Ihre Einbettung bedeutet nicht, dass sie unter einer freien Lizenz stehen oder uneingeschränkt bearbeitet und weiterveröffentlicht werden dürfen.

Wichtig: Ein Video, eine Werbedemonstration oder ein Simulationsmodell ist kein unabhängiger Sicherheits- oder Leistungsnachweis.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Aussage beschreibt autonome mobile Roboter im Materialfluss am besten? (Sie können ihre Navigation mithilfe von Umfelddaten innerhalb definierter Grenzen anpassen) (!Sie müssen immer auf Schienen fahren) (!Sie transportieren grundsätzlich keine Güter) (!Sie benötigen niemals betriebliche Schutzmaßnahmen)

Was gehört zu einem Fahrerlosen Transportsystem? (Fahrzeuge Steuerung Kommunikation und betriebliche Infrastruktur) (!Nur ein einzelner Fahrzeugmotor) (!Nur eine Ladestation) (!Ausschließlich das Warenlager)

Welche Position gehört zu den einmaligen Einführungskosten? (Die Anbindung an das Lagerverwaltungssystem) (!Die regelmäßig anfallenden Energiekosten) (!Die jährliche Wartung) (!Die monatliche Serviceabrechnung)

Welche Kosten gehören typischerweise zum laufenden Betrieb? (Wartung und technischer Support) (!Einmalige Beschaffung) (!Erstmalige Einrichtung der Ladeinfrastruktur) (!Erstmalige Projektplanung)

Was bedeutet die wirtschaftliche Nutzungsrealisierung von 60 Prozent im Lehrfall? (Nur ein Teil der rechnerischen Zeitentlastung erzeugt einen bewertbaren Nutzen) (!Alle Transportkosten entfallen vollständig) (!Die Roboter sind nur an 60 Tagen einsatzfähig) (!Der Kaufpreis reduziert sich automatisch um 60 Prozent)

Wie groß ist das jährliche rechnerische Bruttozeitpotenzial der Nordlager GmbH? (2200 Stunden) (!1320 Stunden) (!600 Stunden) (!12000 Stunden)

Wie hoch ist im Basisszenario der jährliche Nettonutzen nach Abzug der Betriebskosten? (27600 Euro) (!39600 Euro) (!12000 Euro) (!110000 Euro)

Was passiert bei einem Spitzenbedarf von elf Aufträgen pro Stunde und einer Modellkapazität von 9,6 Aufträgen? (Es entsteht eine rechnerische Unterdeckung) (!Die Flotte besitzt automatisch ausreichende Reserven) (!Die Einführungskosten entfallen) (!Alle Wartezeiten werden ausgeschlossen)

Welche Aussage zur ISO 3691-4 ist im Oktober 2026 zutreffend? (Die Ausgabe von 2023 ist veröffentlicht und ein neuer Entwurf liegt vor) (!Jeder Normenentwurf ersetzt sofort eine veröffentlichte Norm) (!Die Norm bestätigt die Sicherheit jeder Simulation) (!Die Norm behandelt ausschließlich Personenkraftwagen)

Welche Schlussfolgerung aus einer erfolgreichen Robotersimulation ist zulässig? (Sie liefert Erkenntnisse für weitere Untersuchungen und Prüfungen) (!Der reale Betrieb ist dadurch automatisch sicher freigegeben) (!Eine betriebliche Gefährdungsbeurteilung ist überflüssig) (!Reale Prozessmessungen werden dauerhaft unnötig)

Memory

Ordne die Begriffe ihren passenden Erklärungen zu.

Einmalkosten	Beschaffung und Integration
Jahreskosten	Wartung und Support
Transportauftrag	Geplante Materialbewegung
Spitzenlast	Kurzzeitig hoher Auftragsbedarf
Verfügbarkeit	Anteil einsatzfähiger Zeit
Amortisation	Zeitraum bis zum rechnerischen Kostenrückfluss
Gefährdungsbeurteilung	Prüfung betrieblicher Risiken

Drag and Drop

Ordne den technischen Begriffen die passenden Funktionen zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
WMS	Auftragsschnittstelle
LiDAR	Abstandsmessung
Akkuladung	Energieversorgung
Fahrweg	Infrastruktur
Störfall	Ausfallursache
Prozesskennzahl	Leistungsnachweis

Kreuzworträtsel

LIDAR	Wie heißt ein häufig verwendetes laserbasiertes Verfahren zur Entfernungsmessung?
AMORTISATION	Wie heißt die rechnerische Rückflussdauer einer Investition?
WARTUNG	Wie heißt die regelmäßige Pflege und technische Instandhaltung einer Anlage?
ENGPASS	Wie nennt man eine Stelle, die die Leistungsfähigkeit eines Prozesses begrenzt?
SIMULATION	Wie heißt die Nachbildung eines technischen Vorgangs in einem Modell?
INTRALOGISTIK	Wie heißt das Fachgebiet für innerbetriebliche Material- und Informationsflüsse?

LearningApps

Hier kannst Du nach ergänzenden Lernaktivitäten suchen. Die Suchergebnisse sind nicht automatisch fachlich oder lizenzrechtlich geprüft.

Lückentext

Ein autonomer mobiler Roboter wird häufig mit der Abkürzung

bezeichnet.

Ein fahrerloses Transportsystem dient unter anderem dem innerbetrieblichen

.

Die Beschaffung eines Fahrzeugs gehört zu den einmaligen

.

Die regelmäßige technische Instandhaltung heißt

.

Die Bewegung von Gütern innerhalb eines Betriebs gehört zur

.

Ein kurzfristig besonders hoher Auftragsbedarf wird als

bezeichnet.

Die Anzahl erfolgreich bearbeiteter Aufträge pro Zeiteinheit ist eine Kennzahl für den

.

Die rechnerische Zeit bis zum Rückfluss einer Investition heißt

.

Die Nachbildung eines technischen Prozesses in einer virtuellen Umgebung heißt

.

Ein Lasermessverfahren zur Umfelderfassung wird als

bezeichnet.

Der jährliche Nutzen nach Abzug der laufenden Kosten heißt im vereinfachten Modell

.

Die Untersuchung betrieblicher Gefährdungen heißt

.

Die Gegenüberstellung mehrerer unsicherer Annahmen gehört zur

.

Gestufte Lernhilfen

Nutze die Hilfen erst, wenn Du bei einer Aufgabe nicht weiterkommst.

Hilfe 1: Orientierung

Welche Informationen brauchst Du?

Trenne die Betrachtung in drei Bereiche: einmalige Kosten, jährlich wiederkehrende Kosten und tatsächlich realisierbaren Nutzen.

Kontrolliere außerdem, ob die geplante Transportkapazität den Spitzenbedarf erfüllt.

Hilfe 2: Rechenweg

Welche Formeln helfen?

Jährliche Bruttoentlastung = Aufträge pro Tag × eingesparte Minuten pro Auftrag × Betriebstage ÷ 60.

Realisierbarer Zeitwert = Bruttoentlastung × wirtschaftlich nutzbarer Anteil × Wert je Stunde.

Nettonutzen = realisierbarer Zeitwert − jährliche Betriebskosten.

Einfache Amortisation = Einführungskosten ÷ jährlicher Nettonutzen.

Die letzte Formel ist nur bei positivem und als konstant angenommenem Nettonutzen sinnvoll.

Hilfe 3: Kontrollwerte und Grenzen

Vergleiche Deine Berechnung.

Das jährliche Bruttozeitpotenzial beträgt 2.200 Stunden.

Davon werden im Basisszenario 1.320 Stunden wirtschaftlich nutzbar.

Der Nettonutzen beträgt 27.600 Euro jährlich.

Die einfache Amortisation liegt bei rund vier Jahren.

Achtung: Die geplanten zwei Fahrzeuge können die angenommene Spitzenlast nicht vollständig abdecken. Ohne Lösung für diesen Engpass ist die Wirtschaftlichkeitsrechnung noch keine tragfähige Investitionsentscheidung.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben allein oder im Team. Nutze ausschließlich Zeichnungen, Tabellen, frei lizenzierte Materialien, virtuelle Modelle oder einen ausdrücklich abgesicherten Schulungsbetrieb.

Leicht – Basisaufgaben

Materialfluss: Zeichne eine einfache Prozesskette vom Lager zur Montage und kennzeichne die einzelnen Arbeitsschritte.
Mobile Robotik: Erstelle eine beschriftete Bildcollage, die ein FTF und einen AMR vergleicht. Dokumentiere die Bildlizenzen.
Kostenrechnung: Ordne sämtliche Kosten des Lehrfalls den Kategorien Einführung und laufender Betrieb zu.
Arbeitsschutz: Markiere auf einem gezeichneten Lagerplan drei Bereiche, in denen zusätzliche Sicherheitsfragen entstehen könnten.

Standard – Anwendungsaufgaben

Zeitwirtschaft: Berechne die jährliche Bruttoentlastung bei 120 Transportaufträgen täglich und fünf Minuten Zeitersparnis pro Auftrag.
Investitionsrechnung: Berechne den jährlichen Nettonutzen und die einfache Amortisation für das Basisszenario der Nordlager GmbH.
Robotersimulation: Vergleiche im Simulator einen freien Transportweg mit einem virtuell blockierten Weg und protokolliere die Unterschiede.
Prozesskennzahlen: Entwerfe ein Messprotokoll für Durchsatz, Wartezeit, Störungen, Verfügbarkeit und manuelle Eingriffe.

Schwer – Transferaufgaben

Alternativenvergleich: Vergleiche über fünf Jahre eine organisatorische Wegeoptimierung mit der AMR-Investition. Begründe Deine Entscheidung.
Sensitivitätsanalyse: Untersuche, wie sich der wirtschaftliche Nutzungsanteil von 40, 60 und 80 Prozent auf die Amortisation auswirkt.
Quellenkritik: Vergleiche eine Herstellerinformation mit einer wissenschaftlichen Veröffentlichung und einer DGUV-Quelle. Unterscheide Aussage, Beleg und offene Frage.
Technikfolgenabschätzung: Erstelle eine begründete Empfehlung zur Einführung mobiler Robotik. Berücksichtige Beschäftigte, Kosten, Verkehrsengpässe, Wartung, fehlende Messdaten und Arbeitsschutz.

Begründetes Feedback zu den Aufgaben

Feedback zu den Basisaufgaben

Eine gute Prozessskizze enthält nicht nur den Transport, sondern auch Auftragserteilung, Materialübergabe und Bestätigung.

Die Bildcollage muss die Unterschiede sachlich erklären; die äußere Form allein erlaubt keine sichere Einordnung des Navigationsverfahrens.

Bei den Kosten sind einmalige und jährlich wiederkehrende Zahlungen getrennt auszuweisen. Andernfalls kann eine Investition zu günstig erscheinen.

Eine Gefahrenmarkierung ist sinnvoll, wenn Du den möglichen Konflikt zwischen Personen, Fahrzeugen, Lasten und Infrastruktur begründest. Sie ersetzt keine Gefährdungsbeurteilung.

Feedback zu den Anwendungsaufgaben

Zeitrechnung: 2.200 Stunden ist richtig, weil die fünf Minuten je Auftrag mit der jährlichen Auftragszahl multipliziert und in Stunden umgerechnet werden.

Investitionsrechnung: 27.600 Euro Jahresnettonutzen und rund vier Jahre Amortisation ergeben sich aus den gegebenen Annahmen. Ein positiver Rechenwert allein bedeutet jedoch nicht, dass das Projekt realisierbar ist.

Simulation: Ein gutes Protokoll unterscheidet zwischen beobachteten Messwerten und Erklärungen. Einzelne Simulationsdurchläufe sind noch kein statistisch belastbarer Betriebsnachweis.

Kennzahlen: Ein aussagekräftiges Protokoll berücksichtigt auch Spitzenstunden, Ausfälle und manuelle Nacharbeit, weil der Tagesdurchschnitt allein kritische Engpässe verdecken kann.

Feedback zu den Transferaufgaben

Alternativenvergleich: Nach fünf Jahren hat die Wegeoptimierung im vereinfachten Modell einen kumulierten Überschuss von 40.000 Euro, die AMR-Lösung von 28.000 Euro. Eine größere jährliche Entlastung macht eine Lösung nicht automatisch über jeden Betrachtungszeitraum wirtschaftlicher.

Sensitivitätsanalyse: Bei 40 Prozent ergibt sich eine einfache Amortisation von etwa 7,64 Jahren. Bei 80 Prozent sinkt sie auf etwa 2,70 Jahre. Die Veränderung zeigt, warum die tatsächliche Nutzbarkeit der eingesparten Zeit geprüft werden muss.

Quellenkritik: Ein Herstellervideo zeigt eine technische Möglichkeit. Ein Forschungsbeitrag untersucht allgemeine Erkenntnisse und Grenzen. Eine DGUV-Veröffentlichung unterstützt die Betrachtung betrieblicher Gefährdungen. Keine dieser Quellen ersetzt die jeweils anderen.

Einführungsempfehlung: Eine fachlich gute Empfehlung ist auch dann überzeugend, wenn sie vorläufig gegen die Investition entscheidet. Entscheidend sind nachvollziehbare Daten, Alternativen, Risiken und klar benannte Bedingungen für eine spätere Entscheidung.

Lernkontrolle

Die Lernkontrolle überprüft insbesondere Zusammenhänge, Problemlösung und Übertragbarkeit.

Wirtschaftlichkeitsanalyse: Ein Betrieb erreicht rechnerisch eine Amortisation nach vier Jahren. Die Transportspitze übersteigt jedoch die Flottenkapazität. Erkläre, welche Folgerungen für die Investitionsentscheidung entstehen.
Simulation und Wirklichkeit: Ein Roboter bewältigt im Simulator sämtliche Transportaufträge störungsfrei. Entwickle ein Konzept, wie die reale Prozessleistung später überprüft werden müsste, ohne daraus eine Sicherheitsfreigabe abzuleiten.
Prozessoptimierung: Ein Unternehmen erhält zusätzliche Transportaufträge, aber die Lagerfläche bleibt unverändert. Begründe, ob zunächst eine organisatorische Veränderung oder eine größere Roboterflotte untersucht werden sollte.
Kosten-Nutzen-Analyse: Die jährlichen Software- und Wartungskosten steigen. Erkläre, welche Auswirkungen dies auf die Amortisation hat und welche Vertragsinformationen fehlen.
Quellenbewertung: Ein Hersteller bewirbt eine hohe Verfügbarkeit. Entwickle Kriterien, um diese Angabe mit eigenen Betriebsdaten sachgerecht vergleichen zu können.
Arbeitsschutz und Organisation: Entwickle ein Einführungskonzept, das Beschäftigtenbeteiligung, fachkundige Gefährdungsbeurteilung, Unterweisung, Wartung und kontinuierliche Prozessmessung berücksichtigt.

Lernnachweis

Für einen erfolgreichen Lernnachweis erstellst Du eine kurze, nachvollziehbare Projektdokumentation.

Diese enthält:

Eine Prozessskizze des bisherigen und des geplanten Materialflusses.
Eine vollständige Zuordnung der betrachteten Einführungskosten und Betriebskosten.
Eine nachvollziehbare Berechnung von Zeitpotenzial, realisierbarem Nutzen und Amortisation.
Eine Prüfung der Stundenleistung einschließlich Spitzenlast und Engpassrisiko.
Einen Vergleich mindestens zweier wirtschaftlicher Szenarien.
Ein Protokoll einer ausschließlich virtuellen Untersuchung mit Kennzahlen und Modellgrenzen.
Einen Quellenvergleich mit Angaben zu Herausgeber, Veröffentlichungsjahr, Aussagekraft und Medienrechten.
Eine begründete Handlungsempfehlung mit offenen Fragen, Risiken und weiterem Prüfbedarf.
Eine ausdrückliche Feststellung, dass der Lernnachweis keine reale Sicherheitsfreigabe darstellt.

Bewertungsschwerpunkte: Fachliche Richtigkeit, nachvollziehbare Annahmen, korrekte Berechnungen, kritische Quellenbewertung, Praxisbezug und verantwortungsbewusste Sicherheitsabgrenzung.

OERs zum Thema

Wikipedia: Mobilrobotik

Weitere offene und fachliche Lernressourcen:

Wikipedia: Fahrerloses Transportfahrzeug – Grundbegriffe und Systemkomponenten.
Webots – Open-Source-Simulationssoftware unter Apache-2.0-Lizenz.
Navigation2 – Fachliche Dokumentation zur mobilen Roboternavigation mit Simulationsbeispielen.
Wikimedia Commons: Automated guided vehicles – Frei lizenzierte beziehungsweise entsprechend gekennzeichnete Medien.
Review of autonomous mobile robots in intralogistics – Wissenschaftlicher Überblick, 2024, DOI 10.1016/j.procir.2024.10.187.

Lizenzhinweis: Die Softwarelizenz eines Simulators gilt nicht automatisch für darin verwendete Modelle, Bilder oder Videos. Auch öffentlich zugängliche Fachtexte sind nicht immer uneingeschränkt bearbeitbar. Prüfe deshalb die jeweils konkreten Lizenzbedingungen.