Wie viele FTF brauchen Sie? Die Dimensionierung einer fahrerlosen Flotte

Von Mirko Peters · 2026-11-11

Wie viele FTF brauche ich? Dimensionieren Sie eine fahrerlose Flotte anhand von Bewegungen pro Stunde, Fahrzeit und Auslastung und prüfen Sie anschließend mit einer Simulation, ob es zu Staus kommt, bevor Sie kaufen.

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Wie viele FTF brauche ich? Berechnen Sie den Transportaufwand in Fahrzeugstunden pro Stunde, teilen Sie ihn durch eine Zielauslastung deutlich unter 100 Prozent, runden Sie auf und testen Sie das Ergebnis anschließend in einer Simulation, denn Warteschlangen und Staus kosten mehr Zeit, als eine Formel zeigt. Dieser Leitfaden richtet sich an Produktionsleiter, die die Anzahl der Fahrzeuge begründen müssen, bevor sie ein fahrerloses Transportsystem kaufen. Sie lernen die Workload-Methode kennen, erfahren, warum einfache Schätzungen zu niedrig ausfallen, sehen ein durchgerechnetes Beispiel mit Zahlen, eine Routine in fünf Schritten und die Fehler, die am meisten kosten.

Das Wichtigste in Kürze

• Beginnen Sie mit der Transportarbeit: Bewegungen pro Stunde mal Zeit einer Bewegung ergibt die benötigten Fahrzeugstunden pro Stunde.
• Eine Bewegung umfasst beladene Fahrt, Leerfahrt, Be- und Entladen. Außerdem verliert das Fahrzeug Zeit durch Warten, Blockaden und Laden.
• Teilen Sie den Arbeitsaufwand durch eine Zielauslastung deutlich unter 100 Prozent, runden Sie auf, addieren Sie eine Reserve und testen Sie das Ergebnis anschließend in einer Simulation.
• Einfache Schätzungen fallen tendenziell zu niedrig aus: In einem veröffentlichten Lehrbeispiel führte eine analytische Schätzung von zwei Fahrzeugen zu schlechten Bewegungszeiten, eine Simulation ergab drei.
• Mehr Fahrzeuge sind nicht immer besser, denn die Konkurrenz um Streckenabschnitte, Kreuzungen und Stationen kann alles verlangsamen.

Wie viele FTF brauche ich? Beginnen Sie mit dem Arbeitsaufwand

Die Dimensionierung beginnt bei der Arbeit, nicht beim Fahrzeug. Die Arbeit ist die Anzahl der Bewegungen pro Stunde, und jede Bewegung dauert eine bestimmte Zeit. Eine Bewegung ist nicht nur die Fahrt mit Last. In einem Lehrbeispiel aus dem Buch Beyond Lean: Simulation in Practice von Charles Standridge, veröffentlicht auf Engineering LibreTexts, setzt sich die Fahrzeugauslastung aus fünf Anteilen zusammen: beladene Fahrt, Leerfahrt, blockierte Zeit, Ladezeit und Entladezeit. Dasselbe Beispiel berechnet die Fahrzeit aus Strecke und Fahrzeuggeschwindigkeit und setzt für jede Aufnahme und jede Abgabe 30 Sekunden an.

Aus diesen Anteilen ergibt sich eine erste Schätzung. Dies ist unsere eigene Planungshilfe, kein Standard:

1. Zeit pro Bewegung = beladene Fahrt + Leerfahrt + Beladen + Entladen.
2. Arbeitsaufwand in Fahrzeugstunden pro Stunde = Bewegungen pro Stunde × Zeit pro Bewegung in Stunden.
3. Flottengröße = Arbeitsaufwand ÷ Zielauslastung, aufgerundet, plus eine Reserve für Ausfälle und Wartung.

Die Zielauslastung muss deutlich unter 100 Prozent liegen. Ein FTF, das ständig arbeitet, hat keinen Spielraum für Wartezeiten an einer Station, für das Vorfahrtgewähren an einer Kreuzung oder für das Laden an einer der Ladestationen. Welcher Wert richtig ist, hängt vom Layout und vom Verkehr ab. Prüfen lässt sich das am besten mit einer Simulation.

Warum die einfache Antwort oft zu klein ausfällt

Eine Formel behandelt die Arbeit als Durchschnittswert und die FTF als unabhängig voneinander. In einer Produktionshalle warten FTF jedoch aufeinander.

Der Fall Standridge zeigt die Lücke. Die analytische Schätzung ergab zwei AGVs. Die Simulation prüfte danach zwei und drei AGVs über einen 16-Stunden-Tag, mit 20 Wiederholungen. Bei zwei AGVs betrug die durchschnittliche Zeit für eine Fahrt 9,4 Minuten, und die maximale Zeit lag im Mittel bei etwa 81,5 Minuten. Mit drei AGVs sank der Durchschnitt auf etwa 3,1 Minuten, die Auslastung lag bei rund 80 %, und etwa 11,8 % der Zeit gingen durch Staus verloren. Das Management entschied sich für drei. Der Autor folgert, dass eine Simulation nötig war, um den Kompromiss zwischen Reaktionsfähigkeit und Konkurrenz um Ressourcen zu finden.

Ein älteres Papier von Onur Ulgen und Pankaj Kedia der Modellierungsfirma Production Modeling Corporation, ohne angegebenes Jahr, vergleicht eine analytische Methode mit einer Simulation für eine zellulare Montageanlage. Das Modell der Autoren erreichte den höchsten Durchsatz mit drei AGVs, während die analytische Methode zwei lieferte. Als sie alle Zykluszeiten auf ein Zehntel senkten, ergab die analytische Methode fünf AGVs und die Simulation 11. Ihr Modell zeigte außerdem, dass die Blockaden von etwa 1 % mit drei AGVs auf etwa 47 % mit vier AGVs stiegen. Dies sind Ergebnisse vereinfachter Modelle, und die Autoren haben ein Interesse an Simulationswerkzeugen. Betrachten Sie sie deshalb als Veranschaulichung des Musters, nicht als allgemeingültige Regel.

Beide Quellen stimmen in zwei Punkten überein. Eine erste Formel ist ein nützlicher Ausgangspunkt, und Staus machen die reale Antwort anders. Der Fall Standridge ergänzt, dass zusätzliche AGVs die Fahrzeiten verkürzen, aber die Konkurrenz um Steuerungspunkte und Streckenabschnitte erhöhen, was kontraproduktiv sein kann.

Daraus folgt eine praktische Konsequenz. Wenn die eigentliche Grenze ein Engpass ist, etwa eine einzige Übergabestation, ein schmaler Gang oder eine gemeinsam genutzte Kreuzung, helfen mehr AGVs nicht. Sie stauen sich nur an derselben Stelle. Finden Sie den Engpass, bevor Sie AGVs hinzufügen.

Verschiedene AGV-Typen und AGV-Navigation: Was sich für die Dimensionierung ändert

AGVs gibt es in mehreren Typen, zum Beispiel Schlepp-AGVs, die Wagen ziehen, Unit-Load-AGVs, die eine Palette oder einen Behälter transportieren, und automatisierte Gabelstapler. Der Typ bestimmt, welche Lasten bewegt werden können und wie lange Be- und Entladen dauern. Dadurch ändern sich die Lade- und Entladewerte in der Workload-Methode. Die Navigation ist der zweite Unterschied. Klassische AGVs folgen einer festen Führung, etwa einem Magnetband oder einer optischen Linie, oder sie nutzen Lasernavigation mit Reflektoren. Autonome mobile Roboter (AMRs) finden selbstständig einen Weg um Hindernisse herum. Flexiblere Navigation verändert die Routen, die Sie anbieten können, aber sie ändert nichts an der Logik der Workload. Klassische AGVs und AMRs stauen sich beide an Stationen und teilen sich Gänge, daher bleibt der Leitfaden zur Dimensionierung gleich. Fragen Sie den Lieferanten, welche Navigationstechnologie zu Ihrem Hallenboden passt und welche Geschwindigkeit das Fahrzeug in Kurven und in der Nähe von Personen tatsächlich einhält.

AGV-Integration: Was das AGV-System zu den Fahrzeugen hinzufügt

Die Fahrzeuge sind nur ein Teil eines AGV-Systems. Das Steuerungssystem weist jedem Fahrzeug den nächsten Transportauftrag zu, etwa aus einem Lagerverwaltungssystem (WMS) oder aus den Abrufsignalen der Linie, und es steuert den Verkehr auf den Strecken. Ein Sicherheitssensor an jedem AGV lässt es vor einer Kollision mit einer Person oder einem Hindernis anhalten. Jeder solche Halt verursacht Wartezeit, die die Workload-Methode nicht erfasst. Wenn die AGVs Lasten an ein Förderband, einen Lift oder einen Gabelstapler übergeben, bestimmt die Schnittstelle, wie lange ein Fahrzeug wartet. In Projekten zur Materialflussgestaltung können diese Details darüber entscheiden, ob das Produktivitätsziel erreicht wird. Fragen Sie für die Dimensionierung den Lieferanten nach dem Echtzeitverhalten der Verkehrssteuerung, denn es bestimmt, wie viel Zeit die AGVs an Kreuzungen verlieren.

Lagerautomatisierung und Produktion: Wo AGVs eingesetzt werden

FTF (fahrerlose Transportfahrzeuge, AGVs) kommen in Lagern, in der Produktion und dazwischen zum Einsatz. Der Nutzen ist in beiden Bereichen gleich: ein gleichmäßiger Transport zu bekannten Kosten pro Fahrt, ohne dass für jede Strecke ein Fahrer nötig ist. Im Lager können sie Strecken übernehmen, die heute ein Gabelstapler fährt, und die Transportaufträge kommen aus dem Lagerverwaltungssystem. In der Produktion versorgen sie Linien, holen Fertigware ab und verbinden Zellen, die ein Förderband nicht erreicht. Die Art der Strecke bestimmt die Dimensionierung. Eine Lagerschleife mit vielen kurzen Fahrten wird durch die Stationen und die Gänge begrenzt. Eine Produktionsschleife mit weniger, längeren Fahrten wird durch die Fahrzeit begrenzt. Automatisieren Sie zuerst die Strecken mit dem höchsten und gleichmäßigsten Aufkommen, denn deren Auslastung ist planbar und der Produktivitätsgewinn lässt sich leicht messen. Ein Bediener, der an einer Station be- und entlädt, bringt Schwankungen hinein. Berücksichtigen Sie deshalb die Handhabungszeit in den Lade- und Entladewerten. Betrachten Sie das Projekt als Automatisierung eines Workflows und nicht nur als Fahrzeugkauf. Lassen Sie mehrere FTF eine gemeinsame Verkehrssteuerung nutzen, die mit den Systemen integriert ist, die die Aufträge erzeugen.

Beispiel: eine Schleife zur Linienversorgung

Dies ist eine illustrative Berechnung und kein gemessener Fall. Ein Werk transportiert Material von einem Lager zu einer Linie. Der Spitzenbedarf liegt bei 120 Fahrten pro Stunde.

• Beladene Fahrt: 150 Meter bei einer effektiven Geschwindigkeit von 1,2 Metern pro Sekunde, die langsame Zonen einschließt, ergeben 125 Sekunden.
• Leere Rückfahrt zur nächsten Abholstelle: im Durchschnitt 90 Meter, also 75 Sekunden.
• Beladen 20 Sekunden und Entladen 20 Sekunden.

Die Zeit pro Fahrt beträgt 125 + 75 + 20 + 20 = 240 Sekunden, also 4 Minuten.

Die Arbeitslast beträgt 120 Fahrten × 4 Minuten = 480 Fahrzeugminuten pro Stunde, also 8 Fahrzeugstunden pro Stunde. Bei einer Ziel-Auslastung von 75 %, einem Planungswert, der Wartezeiten, Laden und Stau berücksichtigt, ergibt sich eine Anzahl von 8 ÷ 0,75 = 10,7 FTF, also 11 FTF. Mit einem Fahrzeug als Reserve für einen Ausfall liegt die erste Schätzung bei 12.

Testen Sie nun die Empfindlichkeit. Steigt der Spitzenbedarf um 20 % auf 144 Fahrten pro Stunde, beträgt die Arbeitslast 9,6 Fahrzeugstunden, die Anzahl 12,8, also 13 FTF, mit Reserve 14. Jede Steigerung des Volumens um 10 % kostet etwa ein Fahrzeug. Prüfen Sie außerdem, was bei einer längeren Strecke passiert: Wenn die beladene Strecke von 150 auf 200 Meter steigt, wächst die beladene Fahrzeit von 125 auf etwa 167 Sekunden und die Zeit pro Fahrt auf etwa 282 Sekunden. Dadurch steigt der Bedarf auf 13 FTF ohne Reserve.

Die Schätzung ist ein Ausgangspunkt. Das Team modelliert anschließend 10, 11, 12 und 13 FTF in einer Simulation mit dem realen Layout, den Kreuzungen, dem Laden und den Spitzenzeiten. Die Entscheidungsregel legen Sie selbst fest, zum Beispiel: die kleinste Anzahl an FTF, bei der die längsten Fahrzeiten und der Anteil an Staus innerhalb der Grenzen bleiben, die die Produktionslinie tolerieren kann. Die Simulation kann zeigen, dass 12 ausreichen, oder dass eine Kreuzung eine Änderung der Regeln erfordert, bevor die Flotte wachsen kann.

Die Dimensionierung in fünf Schritten

1. Fahrten erfassen. Zählen Sie die Fahrten pro Stunde nach Strecke und nach Tageszeit, nicht nur den Durchschnitt. Die Spitze bestimmt die Flottengröße.
2. Strecke messen. Ermitteln Sie die Entfernungen, die realen Geschwindigkeiten einschließlich langsamer Zonen und Türen sowie die Lade- und Entladezeiten aus einer Testfahrt oder dem Layout.
3. Erste Schätzung berechnen mit der Arbeitslastmethode und notieren Sie die Annahmen zu Auslastung, Laden und Reserve.
4. Simulieren. Modellieren Sie die FTF, die Kreuzungen, die Stationen, das Laden und die Ausfälle. Simulieren Sie die Spitzenzeiten und den Wachstumsfall.
5. Entscheiden Sie anhand von Kriterien und einem Überprüfungstermin. Wählen Sie die kleinste Anzahl an FTF, die Ihre Ziele mit Puffer erreicht, und planen Sie, die Werte nach den ersten Betriebsmonaten zu überprüfen.

Häufige Fehler

• Dimensionierung nach der durchschnittlichen Stunde. Die Spitzenstunde entscheidet, ob die Linie ihr Material rechtzeitig erhält.
• Leerfahrten vergessen. Das Fahrzeug muss zur nächsten Abholstelle fahren, und diese Zeit zählt als Arbeit.
• Laden, Ausfälle und Wartung ignorieren. Ein Fahrzeug am Ladegerät oder in der Reparatur transportiert keine Lasten. Planen Sie die Verfügbarkeit, nicht das Typenschild.
• Annehmen, dass mehr FTF immer helfen. Konkurrenz um Strecken und Kreuzungen kann die Wartezeit wieder erhöhen, wie die Quellen zeigen.
• Stationen übersehen. Wenn eine Abholstelle nur wenige Ladungen pro Stunde bedient, begrenzt sie das System, unabhängig von der Flottengröße.
• Einer einzelnen Zahl vertrauen. Eine Formel liefert einen Ausgangspunkt. Die Entscheidung braucht einen Test mit dem realen Layout und der Spitzenlast.

Wie Software helfen kann

Factory-Simulation ist ein kontrolliertes Modell, wie sich die Arbeit durch einen Teil einer Fabrik bewegt. Es basiert auf den aktuellen Betriebsregeln, Ressourcen, Aufträgen und üblichen Schwankungen, sodass sich eine Änderung testen lässt, bevor Sie sie umsetzen. Für eine Flotte kann ein Modell die Anzahl der AGVs, die Verkehrsregeln, das Laden und die Stoßzeiten prüfen. Im laufenden Betrieb übernimmt eine Flottenmanagement-Software die Disposition und die Verkehrssteuerung der AGVs. Die Simulation unterstützt die Entscheidung. Die Ziele legen weiterhin Menschen fest.

Nächster Schritt

Ermitteln Sie die Stoßzeit einer Transportroute und messen Sie die Dauer einer Fahrt von einer Abholung bis zur nächsten Abholung. Wenden Sie anschließend die Workload-Methode an. Lassen Sie dann eine Simulation die Frage beantworten, wie viele AGVs Sie benötigen, wenn die AGVs in Warteschlangen stehen, laden und sich die Fahrgassen teilen.