Entwicklung eines adaptiven autonomen Zustellsystems für die letzte Meile

Ein Projekt im Rahmen des Förderprogramms IKT für Elektromobilität 2021/1 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)

Projektlaufzeit: 01.02.2022 – 31.01.2025

Problemstellung

Der Markt für Kurier-Express- und Paketdienstleistungen (KEP) unterliegt seit vielen Jahren einem stetigen Wachstum. Diese Entwicklung wird vor allem durch den dynamisch wachsenden Online-Handel ausgelöst, der zuletzt auch durch die Corona-Pandemie einen zusätzlichen Aufschwung verzeichnet hat. Als Folge dieses Wachstums werden KEP-Dienstleister vor allem in urbanen Gebieten vor große Herausforderungen gestellt. Dazu gehören negative ökologische Effekte, die durch die Emission klimaschädlicher Treibhausgase hervorgerufen werden. Darüber hinaus entstehen durch die Emission von Lärm und Luftschadstoffen gesundheitliche Folgen für Anwohner:innen. Zusätzlich belastet der Lieferverkehr auch die städtische Infrastruktur sowie den restlichen Verkehr, wodurch weitere Konfliktpotenziale im Zusammenhang mit Nutzungskonkurrenzen, Flächenbedarf, Verkehrsbehinderungen und Unfallrisiken entstehen. Zwar wird durch die fortschreitende Elektrifizierung der KEP-Fahrzeugflotte eine deutliche Reduzierung der Lärm- und Schadstoffemissionen erreicht, jedoch leistet der Wechsel der Antriebsart bei gleicher Baugröße der Fahrzeuge keinen Beitrag zur Lösung der verkehrlichen und infrastrukturellen Probleme.

Ein weitreichendes Potenzial, um die vorliegende Problematik hinsichtlich Emissionen, Verkehrsbelastungen und Infrastrukturbedarfen zu adressieren, bietet der gewerbliche Einsatz von Lastenrädern für die Sendungszustellung. Diese fahren lokal emissionsfrei, reduzieren den Platzbedarf im Straßenraum, behindern kaum den Verkehr, sind häufig schneller als Kfz und fördern somit den Wandel zu einer nachhaltigen, lebenswerten Stadt. Um den Nachteil des geringeren Ladungsvolumens auszugleichen, werden häufig zusätzliche Umschlagspunkte in Form von Micro-Hubs eingesetzt. Die Zustellbereiche in innerstädtischen Mischgebieten sind in der Regel ca. 1-3 km von einem Micro-Hub entfernt und durch eine hohe Stoppdichte gekennzeichnet. Zusteller*innen bedienen in der Auslieferung auf einer Straße häufig Eingänge in kurzem Abstand. Das heißt, sie müssen wiederholt anhalten, absteigen, das Fahrrad aufständern/parken, Sendungen sortieren und entnehmen, das Fahrzeug wieder besteigen und für wenige Meter weiterfahren. Diese Leerprozesse kosten viel Zeit und beanspruchen, besonders bei zweirädrigen Posträdern, das Personal körperlich stark.

Autonome Kleinfahrzeuge wie Follow-Me Roboter adressieren diese Problematik, indem sie der zustellenden Person folgen und somit Auf- und Absteigeprozesse entfallen. Nachteilig ist jedoch, dass diese Fahrzeuge den Zusteller:innen nur mit Schrittgeschwindigkeit folgen können. Da die Bereitstellung am Zustellbereich sowie die Überbrückung der Strecken zwischen den Zustellgebieten entsprechend lange dauert, wird insgesamt kaum Effizienz gewonnen.

Zielstellung

Es wird der Bedarf an einem System deutlich, das die Flexibilität von Lastenrädern mit den ergonomischen Vorteilen und schlanken Zustellprozessen von Follow-Me Robotern verbindet. Um ein effizientes Arbeiten zu ermögliche, muss sich ein derartiges System hands-free dirigieren lassen, auch vor oder neben der Person fahren können (z.B. Entnahme Paket), ein selbstständiges und sicheres Abstellen ermöglichen sowie ganzheitlich in den Informationsfluss von Aufträgen und Touren eingebunden sein.

Das Verbundvorhaben Eaasy System avisiert daher die Entwicklung eines adaptiven autonomen Zustellsystems für die letzte Meile. Dabei wird eine deutliche Verbesserung von Effizienz und Ergonomie urbaner Zustellprozesse angestrebt. Die konkrete Zielstellung des Vorhabens umfasst die Entwicklung, Implementierung und Validierung einer zusteller:innenüberwachten Come-With-Me Funktion und deren Systemintegration auf TRL-6. Dafür werden das erste adaptiv autonome Zustellfahrzeug (Pedal-Assisted-Transporter, PAT) mit sprachgesteuerter Come With-Me Funktion (Abbildung 1) sowie die dazugehörige Dispositions­, Betriebs- und Planungsumgebung entwickelt.

Durchführung

Das Vorhaben lehnt sich im Vorgehen an die VDI 2206 an und ist in insgesamt vier Arbeitspakete (AP) untergliedert. AP 1 umfasst die Anforderungsanalyse und -spezifikation. In AP 2 finden Konzeption und Aufbau von Come-With-Me Funktion und Fahrzeug statt. Die Come-With-Me Funktion wird in AP 3 mit einem Funktionstest implementiert und anschließend in einem Feldtest in AP 4 validiert. Die APs werden jeweils durch einen Meilenstein abgeschlossen. Innerhalb der APs bearbeiten die Partner abgegrenzte Unterarbeitspakete sowie gemeinschaftliche Arbeitspakete zur Zusammenführung von Ergebnissen sowie den Tests und Validierungen. Begleitend erfolgt die Entwicklung von Systemintegration, Geschäftsmodell und Planungstool (AP 5).

Die IAI GmbH realisiert in diesem Projekt wichtige Teilaufgaben. Dazu gehören die Auslegung des Fahrzeugantriebs sowie der Fahrzeuglenkung.

Partner

An dem Verbundprojekt beteiligen sich außerdem:

• Mediengruppe Magdeburg MVD,
• Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg,
• FusionSystems GmbH,
• ONOMOTION GmbH

Die DPD Deutschland GmbH beteiligt sich darüber hinaus als assoziierter Partner.