Kompliziert war gestern

Kompliziert war gestern

Ein Vergleich klassischer AKL und Shuttle mit Autostore

Der globale Trend hin zu automatisierten Lager- und Materialflusstechnologien ist ungebrochen. Im Bereich der Automatischen Kleinteilelager (AKL) mit Ware-zur-Person-Arbeitsplätzen haben sich verschiedene Technologien durchgesetzt – vom Regalbediengerät über Carouselsysteme oder Shuttles bis hin zum Autostore-System. Mit welcher Lösung kann der zur Verfügung stehende Raum optimal genutzt werden? Welches System ist am besten skalierbar und wie schnell amortisiert sich die Investition?

1.  (Quelle: Auto Store)

Unternehmen stehen heute vor vielfältigen Herausforderungen in der Logistik. Eine schnelle Lieferfähigkeit ist zum wettbewerbsentscheidenden Faktor geworden. Um mehr Aufträge zuverlässig abwickeln zu können, müssen sie ihre Logistikleistung an die wachsende Dynamik anpassen. Manuelle Systeme können größere Artikelmengen und kleinteiligere Bestellungen nur mit zusätzlichem Personal und einer Ausweitung der Lagerfläche bewältigen. Das ist nicht effizient, fehleranfällig und mit hohen Personalkosten verbunden. Dazu kommen begrenzte Personalressourcen und stark verteuerte Logistikflächen – wenn sie überhaupt vorhanden sind.

Daher investieren aktuell Industrie- und Handelsunternehmen aber auch immer mehr Kontraktlogistiker in automatisierte Transport-, Lager- und Kommissionierlösungen. Sie wollen so einerseits den (vorhandenen) Lagerraum besser auslasten und andererseits ihre Kapazitäten und Leistungsfähigkeit an den steigenden Durchsatz anpassen. AKL-Systeme mit Ware-zur-Person-Kommissionierung versprechen neben einer höheren Lagerkapazität einen effizienteren Personaleinsatz und ergonomische Arbeitsplätze.

Die Schwierigkeit ist es jedoch, aus der Fülle des Angebotes am Markt die richtige Lösung für die Artikel und den zur Verfügung stehenden Raum sowie den Gesamtprozess und die zukünftigen Logistikanforderungen zu finden. Eine sorgfältige Planung, in der zunächst alle Anforderungen in Bezug auf den Ladungsträger und die Zuladung sowie die Kapazität und Leistung der Gesamtanlage erfasst werden sollten, ist daher unumgänglich, um die einzelnen Systeme im geforderten Leistungsbereich sorgfältig gegeneinander abzuwiegen. Neben aktuellen Ist-Daten sollten darin auch verschiedene Prognosen und Wachstumsszenarien betrachtet werden. Ein Automatisierungsvorhaben während des laufenden Anlagenbetriebs muss vorab detailliert geplant werden, um eine reibungslose Inbetriebnahme sicherzustellen.

Flächenverbrauch und Lagerdichte

Im Vergleich zu klassischen Regalgängen bei denen sich die Kommissionierer mit Flurförderzeugen oder manuellen Wagen durch die Gänge bewegen, erzielen alle AKL-Systeme eine verbesserte Flächennutzung. Gassen- und Regalgebundene AKL mit Regalbediengeräten oder als Shuttle-System können je nach Lastaufnahmemittel mehrfachtiefe Regalebenen bedienen, benötigen aber neben dem Raum für die Fahrgasse auch noch Platz für Lifte und eine Vorzone mit Fördertechnikloop, um die Behälter oder Kartons zu den Arbeitsplätzen zu befördern. Rotierende Carousel-Systeme sind ebenfalls in Gassen angeordnet und benötigen Freiraum zwischen den einzelnen Modulen und je Modul Raum für die Lagermaschine, den Heber und die Stichbahn zum Fördertechnikloop. Zudem sind sie in der Höhe auf etwa fünf Meter begrenzt, können aber auch in zwei Ebenen übereinander angeordnet werden.

Autostore hat mit seiner genialen Idee, Behälter ohne Gassen einfach übereinander zu stapeln und per Roboter von oben ein- und auszulagern, den Markt für Automatische Kleinteilelager revolutioniert. Durch die Lagerung der Systembehälter (Bins) im Block und ohne Regal sowie die Andienung der Behälter an den Arbeitsplätzen ohne eine zwingend notwendige Fördertechnikanbindung oder Vorzone erreicht das Autostore-System die höchste Lagerdichte aller AKL.

Die Behälterstapel sind lediglich durch ein Aluminium-Gestell (Grid) getrennt, dass den Autostore-Robotern oberhalb der Behälterstapel als Fahrschiene dient. Die Maximalstapelhöhe beträgt je nach Behältergröße 5,40 Meter beziehungsweise 6,20 Meter. Dazu kommt die Arbeitshöhe für die Lagerroboter. Das Autostore-System lässt sich bei Bedarf und vorhandener Deckenhöhe ebenfalls über mehrere Ebenen installieren.

Ein- und Auslagerleistung

Die Durchsatzleistung von AKL-Systemen ist von vielen Faktoren abhängig. Bei Systemen, die einen Heber bzw. Lift benötigen, wird die Ein- und Auslagerleistung von diesem limitiert. Bei hohen Durchsatzanforderungen werden deshalb mehrere Lifte pro Gasse installiert. Die Heberleistung wirkt sich damit direkt auf die Kommissionierleistung aus, die jedoch auch von der Auftragsbearbeitung (Single-Order/Multi-Order) und Ausstattung (zum Beispiel mit Pick-to-Light-Systemen) sowie der Größe des Behälterpuffers auf der Förderstrecke beeinflusst wird.

Autostore bietet aktuell vier verschiedene Arbeitsplätze an, die bis zu 650 Behälterandienungen pro Stunde (Relay Port) ermöglichen, wobei sich jeder Behälter in bis zu 32 Fächer unterteilen lässt. Die Leistung eines Autostore-Systems ist neben der Art des Ports auch von der Systemgröße, der Anzahl der Roboter und der eingesetzten Software (Standard oder Router) abhängig. Aufgrund der hohen Lagerdichte und der hohen Leistung gilt Autostore als das schnellste Order-Fulfillment-System pro Quadratmeter Hallenfläche am Markt.

Alle Ports lassen sich in Multiorder-Pickstationen integrieren, um so mehrere Aufträge gleichzeitig kommissionieren zu können. Über sogenannte Transferzellen lässt sich jedes Autostore-System mit anderen Intralogistik-Anlagenbereichen verbinden. Dadurch können vielfältige individuell gestaltete Arbeitsplätze realisiert, Pickroboter angebunden, Transporte zu anderen Bereichen ermöglicht oder die Anbindung von Geschossen und Bühnen über Wendelfördertechnik oder Aufzüge und vieles mehr realisiert werden.

Kosten für Anschaffung und Betrieb

Die Investitionskosten jedes AKL-Systems sind natürlich von der Größe, Komplexität und den individuellen Anforderungen abhängig. Generell lässt sich jedoch sagen, dass regalbasierte Systeme und hier insbesondere Shuttlesysteme aufgrund der benötigten Fahrschienen einen aufwändigeren und damit teureren Stahlbau benötigen. Dazu kommen bei AKL mit Regalbediengeräten oder Shuttles die Kosten für Heber und Fördertechnik zur Anbindung der gewünschten Anzahl an Arbeitsplätzen. Beide Systeme arbeiten zudem mit Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) und sind in der Technik als auch in der Wartung aufwendig, weshalb viele Anwender kostenintensive Service-Verträge mit den Herstellern vereinbaren, um eine hohe Verfügbarkeit ihrer Anlage sicherzustellen. Diese Komplexität und die im Verhältnis zur Lagerfläche hohen Kosten sind auch bei eventuell späteren Erweiterungen zu kalkulieren.

Mit der äußerst kompakten automatischen Lagerlösung Autostore können Unternehmen mit überschaubaren Investitionskosten in die Automation einsteigen, da sich das System in nahezu jedes Bestandsgebäude integrieren lässt. Die Kosten für das Aluminium-Grid machen nur einen Bruchteil der Stahlbaukosten regalbasierter AKL-Lösungen aus. Zudem können Betreiber mit nur einem Port und wenigen Robotern starten, da jeder Roboter Zugriff auf jeden Bin hat. Im laufenden Betrieb lässt sich jede Autostore-Anlage dann je nach Anforderung hinsichtlich Leistung, Lagerkapazität und Arbeitsplätze problemlos und schnell erweitern – entweder durch mehr Roboter, weitere Ports, eine Erweiterung des Grids mit zusätzlichen Bins und/oder dem Einsatz der Effizienzsoftware Router.

Investitionen in Heber und Fördertechnik sowie SPS-Technik sind bei Autostore-Systemen nicht nötig. Gesteuert wird die Anlage über den Controller, der als Stand-Alone-Lösung oder integriert mit Schnittstelle zu jedem Lagerverwaltungssystem kostengünstig realisiert werden kann. Die Betriebszeit ohne einen Stillstand des Systems gibt Autostore mit 99,6 Prozent an, wobei die übliche Wartung vom Anwender selbst durchgeführt werden kann. Dieser hohe Wert ergibt sich aus der Erfahrung aus über 650 Installationen in 35 Ländern. Die Anschaffungskosten für Behälter der einzelnen AKL-Systeme hingegen unterscheiden sich nur marginal. Hier punkten die Hersteller vielmehr durch die Langlebigkeit und die CO2-Einsparung ihrer Mehrweglösung. Alternativ können einige RBG- oder Shuttlelösungen auch Kartons oder Tablare handhaben.

Der Energieverbrauch von AKL-Systemen ist abhängig von der zu bewegenden Masse, weshalb klassische Regalbediengeräte den höchsten Verbrauch aufweisen, auch wenn moderne Modelle inzwischen mit energieeffizienten Steuerungen und Systemen zur Rekuperation der Bremsenergie ausgestattet sind. Die leichteren Shuttlesysteme liegen im Vergleich auf Platz 2. Besonders energieeffiziente Modelle werden mit Supercaps angetrieben, die innerhalb weniger Sekunden geladen werden. Hinzugerechnet werden muss jedoch auch der Energieverbrauch der Hebe- und Fördertechnik. Den niedrigsten Energieverbrauch haben Autostore-Systeme, da die Roboter mit nur durchschnittlich 100 Watt pro Stunde betrieben werden und dazu keine Beleuchtung und im Temperatur-Bereich von 2 Gra Celsius bis 35 Grad Celsius auch keine Heizung oder Klimaanlage benötigen.

Die Inbetriebnahmezeiten sind von der Größe und Komplexität aber auch von Anbieter und Projekt abhängig. Oftmals vergehen für die Planung bereits mehrere Wochen oder Monate. Somit zieht sich die Projektdauer mit Lieferzeit, Inbetriebnahme und Hochlaufphase häufig über ein Jahr und mehr hinaus. Mit der Unterzeichnung des Kaufvertrages sollten Unternehmen mit dem Lieferanten feste Projektphasen vereinbaren und die Anlage möglichst vorab per Simulation testen, um die Inbetriebnahme so kurz wie möglich zu halten.

Autostore als eine „Stand-Alone Lösung“ zeichnet sich durch eine sehr geringe Komplexität aus und kann in deutlich kürzerer Zeit implementiert werden als andere Lagerautomation. Der Hersteller gibt die durchschnittliche Projektdurchlaufzeit – also von Beauftragung bis zur operativen Nutzung – mit sechs Monaten bis zu einem Jahr an. Hierbei spielen unter anderem auch die zur Autostore-Welt gehörenden Design- und Simulations-Werkzeuge eine entscheidende Rolle. Sie ermöglichen, dass das System vollständig getestet auf die Baustelle gelangt und vorab feststeht, wie sich das System später verhält. Der sogenannte „Live-Simulator“ ermöglicht es den WMS-Entwicklern, die Prozesse, um das Autostore-System bereits zu testen, bevor überhaupt die Hardware installiert ist. Auch Erweiterungen können somit innerhalb kürzester Zeit realisiert werden – entweder durch das Aufspielen der Router-Software oder das Hinzufügen von Robotern und Ports oder die Erweiterung des Grids mit zusätzlichen Bins.

Technische Logistik 09/2021 PDF-Download (1.56 MB) Autor: Peter Bimmermann, Business Development Manager, Autostore Systems GmbH, Anja Seemann, freie Fachjournalistin