Shuttle-Systeme mit dritter Dimension

Shuttle-Systeme mit dritter Dimension

Distributionszentren werden zu Fulfillment-Maschinen

Dreidimensionale Lager- und Kommissioniersysteme können sich frei auf allen Regalebenen und durch alle Gassen bewegen. Theoretisch reicht zukünftig ein einziges Shuttle aus, um alle Lagerplätze im gesamten Lagersystem zu bedienen.

1. "Adapto"-Shuttle-Lager angebunden an ein Zonenpick-System. (Quelle: Vanderlande)
2. Alle Shuttle-Systeme funktionieren nach dem gleichen Prinzip: Im ERP- oder Warehouse Management System (WMS) eingehende Bestellungen werden zum Warehouse Control System (WCS) weitergeleitet, das die Shuttles steuert. (Quelle: Vanderlande)
3. Eindimensionales Shuttle-System (Quelle: Vanderlande)
4. Zweidimensionales Shuttle-System (Quelle: Vanderlande)
5. Dreidimensionales Shuttle-System (Quelle: Vanderlande)
6. Flexibel, skalierbar und effizient - smarte Automatisierung mit "Adapto" (Quelle: Vanderlande)
Der Mehrwert 
des dreidimensionalen Systems
Für Anwendungen in der Bauteile- und Komponentenbranche bietet ein dreidimensionales System mit Full-Roaming-Shuttles wie das „Adapto“ große Vorteile gegenüber Systemen mit Captive- oder Aisle-Captive Shuttles.

Förderer sind überflüssig, da sich die Kommissionierstationen direkt neben jedem Lift befinden und jedes Shuttle jede Kommissionierstation erreichen kann.

Dank der hohen Anzahl an Möglichkeiten, die die Querkanäle zum Erreichen der Kommissionierstationen bieten, stellt die Sequenzierung keine Herausforderung mehr dar und zusätzliche Puffer erübrigen sich.

Die Shuttle-Kapazität kann viel besser auf die benötigte Verarbeitungskapazität abgestimmt werden. Das bedeutet in der Praxis: Im Durchschnitt sind 30 bis 40 Prozent weniger Shuttles nötig.

Algorithmen, um die Arbeitslast optimal über die Gassen zu verteilen und eine maximale Verarbeitungskapazität zu realisieren, sind in den meisten Fällen nicht erforderlich. Auch wenn dies dazu führt, dass viele Shuttles in der gleichen Gasse aktiv sind, kommt es dank der großen Anzahl von Ausweichmöglichkeiten kaum zu Stauungen und Verzögerungen.

Die Algorithmen, die für jedes Shuttle die effiziente Route berechnen, sind von wesentlicher Bedeutung für die Kapazität. Da diese Algorithmen nicht von der spezifischen Konfiguration eines einzelnen Systems abhängen, lohnt es sich, in die Verbesserung dieser Algorithmen zu investieren, die den Benutzern durch Updates zur Verfügung gestellt werden. Somit haben die Distributionsunternehmen die Sicherheit, dass ihr System kontinuierlich verbessert wird.

Aufgrund der Skalierbarkeit, Flexibilität und des modularen Entwurfs ist die Anfangsinvestition niedriger als die für andere Shuttle-Systeme, da nicht in Shuttles, Regale, Lifte oder Kommissionierstationen investiert werden muss. Sowohl die Lager- als auch die Verarbeitungskapazität kann schnell und einfach ohne Beeinträchtigung des laufenden Betriebs erhöht werden.

Die Erwartungen der heutigen Verbraucher – morgens bestellt, abends geliefert –, die sie als private Konsumenten haben, übertragen sie auch in den beruflichen Bereich. Dies führt zu hohen Anforderungen an den Service der Vertreiber von Bauteilen und Komponenten, deren Online-Kanäle zunehmend wichtiger werden: Ein Installateur, der morgens online ein wichtiges Teil bestellt, erwartet, dies noch am gleichen Nachmittag montieren zu können. Ein Servicemonteur, der am Wochenende eine dringende Reparatur durchführt, erwartet, dass sein Ersatzteilelieferant auch am Sonntag ausliefert wird.

Aufgrund des Erwartungshorizonts, der durch das schnelle Aufkommen von E-Commerce entsteht, werden auch an die Verfügbarkeit und die Preise von Artikeln immer höhere Anforderungen gestellt. Hat ein Lieferant einen Artikel nicht vorrätig oder berechnet einen zu hohen Preis, wechselt der Kunde mit einem einzigen Mausklick zum Webshop der Konkurrenz. Das Management des stark wachsenden Online Channels wird durch andere Entwicklungen in der Bauteile- und Komponentenbranche, wie die rasante Verbreiterung der Sortimente, erschwert. Vertreter der Branche erwarten in den kommenden zehn Jahren sogar eine Verdreifachung der Artikelpositionen (Stock Keeping Units – SKU). Gründe für diesen Trend sind unter anderem die zunehmende Variation und stets kürzeren Lebenszyklen der Endprodukte, wodurch die Anzahl der einzelnen Teile und Komponenten immer schneller steigt. Das Abschreiben alter Teile ist oft nicht möglich, da auch diese noch immer nachgefragt werden.

Da jede SKU zu zusätzlichen Fixkosten für Eingangskontrolle, Lagerung, Cycle-Counting und Bestandsmanagement führt, steigt der Druck auf die Kosten. Eine steigende Anzahl von SKU erfordert außerdem kompakte Lagermethoden. Nicht nur, weil Lagerraum teuer ist, sondern auch, weil die Wege im Lager zu groß werden.

Zudem wälzen Kunden immer mehr Logistikaufgaben auf das Distributionsunternehmen ab. Installationsfirmen ordern für ein komplettes Neubauprojekt nicht länger eine komplette Lieferung, sondern rufen täglich nur die Materialien ab, die sie am Folgetag benötigen.

Höhere Erwartungshorizonte, komplexere Bestellstrukturen, kürzere Lieferzeiten und ein weiter zunehmender Kostendruck: Die Distributionszentren von Bauteilen und Komponenten müssen daher heute eine Omni-Channel-Strategie entwickeln, um die Aufträge aus verschiedenen Kanälen korrekt, mit der richtigen Geschwindigkeit und zu möglichst niedrigen Kosten ausliefern zu können.

Die Rolle des Distributionszentrums

In einer Lieferkette, in der ein Distributionszentrum die aktive Rolle übernimmt, ist dies nicht länger nur ein Lager, in dem Vorräte auf Kunden warten, sondern eine äußerst effektive und effiziente Fulfillment-Maschine, die Angebot und Nachfrage zum richtigen Zeitpunkt aufeinander abstimmt.

Waren Kosten und Qualität früher die Maßstäbe bei der Einrichtung von Distributionszentren, ist jetzt der Faktor Geschwindigkeit hinzugekommen. Während früher Effizienz und fehlerfreie Auslieferung höchste Priorität bei der Bestellabwicklung hatten, ist eine kurze Lieferzeit heutzutage manchmal oberstes Gebot. Das bedeutet, dass Batch-Picking nicht mehr möglich ist, weil es zu viel Durchlaufzeit kostet. Stärker noch: Für manuelle Kommissionierung ist keine Zeit mehr, weil durch Laufwege und die Suche nach den richtigen Artikeln zu viel Zeit verloren geht. Eine Ware-zur-Person-Kommissionierung (Goods-to-Person) führt nicht nur zu kürzeren Durchlaufzeiten, sondern erfordert auch weniger kostspieligen Raum und senkt die Fehlerquote.

Ein Lager- und Kommissioniersystem auf der Grundlage des Prinzips Ware-zur-Person muss drei Anforderungen erfüllen:

Skalierbarkeit: Veränderungen müssen in immer kürzerer Zeit erfolgen und die Zukunft ist nicht vorhersehbar. Diese Unsicherheit erfordert ein System, dessen Lager- und Verarbeitungskapazität optimal skalierbar sind, am besten unabhängig voneinander.

Flexibilität: Im heutigen Omni-Channel-Zeitalter wechseln große und kleine Aufträge einander ab, unterschiedliche Kontrollverfahren oder Lieferzeiten werden gewünscht. Dies erfordert ein System, das in der Lage ist, verschiedene Arten von Aufträgen parallel zu verarbeiten.

Reaktionsschnelligkeit: Next-Day-Delivery ist eine Selbstverständlichkeit, aber Same-Day-Delivery ist im Kommen und in einigen Sektoren bereits die Norm. Dazu wird ein System benötigt, das in der Lage ist, äußerst kurze Durchlaufzeiten zu realisieren.

Die Umsetzung eines skalierbaren, flexiblen und reaktionsschnellen Lager- und Kommissioniersystems erfordert eine strikte Trennung zwischen der Hardware und der Steuerungs-Software (Warehouse Management System oder Warehouse Control System). Gelingt es, die Komplexität der Auftragsstruktur, die Variation beim Bestellverhalten und die Unsicherheit über künftige Volumina gänzlich mittels Steuerungs-Software aufzufangen, reicht im Distributionszentrum selbst ein vollständig standardisiertes Verfahren. Heißt: Die Steuerungs-Software hat die Aufgabe, alle Bestellungen – ungeachtet der Anzahl der Auftragspositionen, des Volumens oder der Lieferzeit – in Standardaufgaben für das Lager- und Kommissioniersystem umzusetzen. Dieser Ansatz bietet Distributionsunternehmen die beste Garantie, auch künftige Veränderungen ohne erneute Investitionen in Hardware bewältigen zu können. Ändert sich das Bestellverhalten, die Sortimente, die Durchlaufgeschwindigkeiten oder die Lieferanforderungen, erfordert dies höchstens eine Anpassung der Steuerungs-Software.

Shuttle als Lösung

In den letzten Jahren ist eine neue Generation von Lager- und Kommissioniersystemen entstanden, die den aktuellen Anforderungen in hohem Maße entsprechen. Ein wesentliches Element dieser Systeme sind Shuttles: kleine, schnelle Fahrzeuge für die Ein- und Auslagerung von Artikelbehältern in den Regalen. Da mehrere Shuttles in der gleichen Lagergasse im Einsatz sein können, ist die Verarbeitungskapazität von Shuttle-Systemen um ein Vielfaches höher als die der herkömmlichen Regalbediengerätesysteme, bei denen im Allgemeinen nicht mehr als ein einziger Lift pro Gasse die Artikel ein- und auslagert. Die modular aufgebauten Shuttle-Systeme, deren Konfiguration genau auf die verfügbare und benötigte Fläche abgestimmt ist, sind die optimale Lösung zur Realisierung kurzer Durchlaufzeiten und somit auch schneller Lieferungen.

Alle Shuttle-Systeme funktionieren nach dem gleichen Prinzip: Im ERP- oder Warehouse Management System (WMS) eingehende Bestellungen werden zum Warehouse Control System (WCS) weitergeleitet, das die Shuttles steuert. Das WCS erteilt den Shuttles den Auftrag, die Behälter mit den benötigten Artikeln aus den Regalen zu entnehmen und zur richtigen Kommissionierstation zu transportieren. Ein Bediener nimmt die korrekte Anzahl Artikel aus den Behältern und legt sie in den entsprechenden Versandkarton. Wichtig für einen schnellen und effizienten Prozess ist die Fähigkeit des Systems, die Behälter zum richtigen Zeitpunkt und mit der richtigen Sequenzierung zur Kommissionierstation zu befördern.

Shuttle mit unterschiedlich starken Leistungskapazitäten

Je nach der Anzahl Dimensionen, in denen sich die Shuttles bewegen können, haben die einzelnen Shuttle-Systeme stark unterschiedliche Leistungskapazitäten:

Eindimensionales System: System mit gassen- und niveaugebundenen Shuttles, die sich nur horizontal bewegen können. Diese Captive-Shuttles können nur den Artikelbehälter aus dem Regal entnehmen, nach vorne transportieren und einem Lift übergeben, der den vertikalen Transport durchführt. Bei diesem System muss auf jeder Regalebene in jeder Gasse ein Shuttle installiert werden, um alle Stellplätze des Lagers bedienen zu können.

Zweidimensionales System: System mit gassengebundenen Shuttles, die sich sowohl horizontal als auch vertikal bewegen können. Diese Aisle-Captive-Shuttles übergeben die Artikelbehälter nicht an einen Lift, sondern positionieren sich selbst mit dem Behälter im Lift. Außer dem Behälter wird auch das Shuttle transportiert, dass somit auf allen Regalebenen operieren kann.

Dreidimensionales System: System mit Shuttles, die sich frei auf allen Regalebenen und durch alle Gassen bewegen können. Diese Full-Roaming-Shuttles, wie das kürzlich mit dem VDI Innovationspreis Logistik 2016 ausgezeichnete „Adapto“ von Vanderlande, können sich ebenso wie die Aisle-Captive Shuttles mit Hilfe von Liften vertikal bewegen, aber mittels speziell entworfener Querkanäle auch auf jeder Regalebene in eine andere Gasse hineinfahren.

Theoretisch reicht also ein einziges Shuttle aus, um alle Lagerplätze im gesamten Lagersystem zu bedienen. Dreidimensionale Systeme wie „Adapto“ haben den großen Vorteil, dass die Lager- und Verarbeitungskapazität unabhängig voneinander hoch- oder heruntergefahren werden können. Distributionsunternehmen von Bauteilen und Komponenten, die mit einer Sortimentserweiterung konfrontiert werden, ergänzen einfach weitere Regale, ohne zusätzliche Shuttles einsetzen zu müssen. Bei Unternehmen, bei denen mehr Bestellungen eingehen, reicht der Einsatz zusätzlicher Shuttles.

Die Bauteile- und Komponentenbranche verändert sich schnell und das Tempo der Veränderungen wird sich weiter erhöhen. Dies stellt die Firmen in diesem Sektor vor große Herausforderungen, vor allem was die Einrichtung ihrer DZ anbelangt.

Eine effiziente Kommissionierung mit Schnelligkeit und Qualität zu verbinden, ist wichtiger als je zuvor. Die weitgehende Mechanisierung und Automatisierung der Verfahren im DZ ist daher unvermeidlich. Diese muss einhergehen mit zukunftsorientierter Skalierbarkeit und Flexibilität, um Lager- und Kommissioniersysteme zu realisieren, die auch künftige Veränderungen bewältigen können.

„Adapto“ bietet ein Maß an Skalierbarkeit und Flexibilität, das von keinem anderen System geboten werden kann. Gerade durch die optimale Nutzung der dritten Dimension entsteht ein relativ einfaches System, das keine komplexen Förderer-Systeme, Puffer und konfigurationsabhängige Algorithmen enthält und daher einfach an veränderte Anforderungen angepasst werden kann.

Die Anforderungen an die Lager- und Kommissionierkapazität werden sich verändern, schneller als man denkt und wahrscheinlich auch schneller als die Zeit, in der sich die Investition für ein Lager- und Kommissioniersystem amortisiert hat. Mit „Adapto“ hat man zum Einen die Sicherheit eines Standard-Lager- und Kommissioniersystems, mit dem jede Bestellung effektiv und effizient durchgeführt, zum anderen eine Steuerung, die einfach an Veränderungen der Sortimente, des Bestellverhaltens und der Lieferanforderungen angepasst werden kann.(jak)

Technische Logistik 09/2017 PDF-Download (2.29 MB)