Die Nachfrage nach Automatisierungslösungen für die Intralogistik nimmt zu. Gründe dafür sind steigende Lohnkosten, knappe und teure Logistikflächen sowie komplexer werdende Herausforderungen im Tagesgeschäft. Eine schnelle Lieferfähigkeit ist zum zentralen Faktor für die Wettbewerbsfähigkeit geworden. Häufig müssen immer kleinteiligere Aufträge in kurzer Zeit kommissioniert und versandfertig gemacht werden. Hier stößt die manuelle Ware-zum-Mann-Kommissionierung an ihre Grenzen.
Um die vorhandenen Flächen besser auszulasten und die wachsende Dynamik und Zahl von Aufträgen zuverlässig abwickeln zu können, setzen Unternehmen aus unterschiedlichen Branchen auf ein sogenanntes Cube-Storage-System des Herstellers Autostore. Dabei werden Behälter ohne Gassen einfach übereinander gestapelt und mit einem Roboter von oben ein- und ausgelagert. Diese Technik war bei der Einführung vor rund 25 Jahren eine kleine Revolution im Markt für automatische Kleinteilelager (siehe Kasten).
Mit dem System lässt sich die vorhandene Lagerkapazität in Bestandsgebäuden vervierfachen. Gleichzeitig kann der Durchsatz in der Auftragsabwicklung ohne zusätzliches Personal um das Zehnfache erhöht werden. Dabei ist der Aufbau des Systems relativ einfach, denn es gibt nur fünf Module: Die Behälter (Bins), das Fahrschienensystem aus Aluminium (Grid), die Ware-zur-Person-Arbeitsplätze, der Controller und schließlich der Roboter, der sich oben auf dem Würfel bewegt. Hier gibt es den Typ R5 als Standard und das neue Modell B1 für hohe Durchsatzanforderungen, mit dem Autostore beim Robotics Award auf Platz zwei gelandet ist.
Wird Ware aus einem unteren Behälter benötigt, holt der Roboter zunächst alle darüber gestapelten Kisten heraus und stellt sie oben auf den in X- und Y-Richtung verlaufenden Fahrschienen ab. Hat er den gewünschten Behälter erreicht, lagert er diesen aus und stapelt dann die anderen Bins wieder aufeinander. Einer der am meisten geschätzten Vorteile der Technik ist die Möglichkeit, das System zu erweitern, ohne es anzuhalten. Die Leistungsfähigkeit wird durch einfaches Hinzufügen von Robotern oder Bins erhöht. Dadurch wird die Lager- und Durchsatzkapazität gesteigert, ohne den Betrieb zu stören. Bis heute wurde die bestehende Produktlinie „Red Line“ mit dem Roboter R5 ständig weiterentwickelt.
Mit der im Frühjahr 2019 erstmals präsentierten Produktlinie „Black Line“ haben die Norweger ein System speziell für hohe Durchsatzanforderungen konzipiert, das zusammen mit dem Red-Line-System eingesetzt werden kann. Der neue B1-Roboter ist allerdings wesentlich kompakter und im Vergleich zum R5 fast nur halb so groß. Das liegt daran, dass der Lift-Mechanismus für die Bins nun zentral angeordnet ist und die Behälter dadurch innerhalb des Roboters getragen werden. Durch das höhere Roboter-Chassis und das Hohlraum-Design kann der B1 zudem höhere Behälter bis 425 mm transportieren und handhaben.
Der B1 hat einen Direktantrieb an jedem Rad und erreicht dadurch Geschwindigkeiten bis zu 4 m/s. Die Beschleunigung konnte um rund 75 Prozent auf maximal 1,4 m/s2 gesteigert werden. Und Behälter holt der B1 mit 2,5 m/s aus den Tiefen des Würfels. Damit kommt jeder Roboter auf eine Leistung von 30 Doppelspielen pro Stunde. Durch den Direktantrieb verfügt das System über weniger bewegte Teile, wodurch der Betrieb mit 66 dB leiser wurde.
Mit der Black Line wurde zudem ein neues Batteriekonzept umgesetzt. Der B1 macht niemals eine Pause, auch nicht für das Laden der Batterien. Denn das Modell ist mit einem Batteriepack mit Lithium-Ionen-Batterie ausgestattet, das er bei Bedarf in weniger als einer Minute völlig autonom wechseln kann. Damit können die B1-Modelle rund um die Uhr eingesetzt werden.
In Summe benötigt der Betreiber zudem weniger und kleinere Ladestationen. Die Terminals für die Aufnahme und Abgabe der Batteriepacks lassen sich überall auf dem Grid anordnen, da die Fahrzeuge nicht mehr warten müssen, bis ihre Batterie aufgeladen ist. Ein smartes Batterie-Management stellt dabei die Batterie-Lebensdauer sicher und sorgt dafür, dass der Roboter immer rechtzeitig ein geladenes Pack erhält.
Mit der Einführung der Black Line wurde auch das so genannte Double Grid (DDG) etabliert. Dieses besitzt nun doppelte Fahrschienen in X- und Y-Richtung und ist auch der neue Standard bei der Red-Line-Produktlinie. „Das ist unsere neue Autobahn für die Roboter, die jetzt schneller aneinander vorbei kommen“, freut sich Karl Johan Lier, CEO & President von AutoStore AS. „Die Wege werden dadurch kürzer und schneller.“
Zusammen mit dem Controller, der alle drahtlos angebundenen Roboter zentral steuert, können so im System zur gleichen Zeit mehr Roboter eingesetzt werden. Mehr Fahrwege auf gleicher Fläche ermöglichen außerdem raffiniertere Fahrstrategien und Routenplanungen. Außerdem können temporär auf dem Grid abgestellte Behälter besser umfahren werden. Unterm Strich gibt es mehr Raum für effizientere Roboter-Cluster. „Im Schnitt bringt der B1-Roboter 20 Prozent mehr Leistung als der R5“, versichert Lier. „Höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sind wichtig für große Grid-Designs, bei denen die Fahrstrecken länger sind.“
Speziell für hohe Durchsatzleistungen wurde mit der Black Line auch eine neue Ware-zur-Person-Arbeitsstation eingeführt, die aus einem Pick- und mehreren Puffer-Modulen besteht. Jede Pickstation kann dabei 3 bis 6 Puffer-Module haben. Beide Roboter B1 und R5 können diese Abgabe-Positionen aus jeder Richtung anfahren. Über diesen Puffer können die Roboter jederzeit Bins aufnehmen, die zurück ins Grid transportiert werden müssen, sobald ein Bin abgegeben wurde. Auf diese Weise ist immer ein Bin für den Abtransport bereit, wenn Roboter Bins zum Port anliefern. Die minimale Behälterwechselzeit für den neuen Port beträgt 1,5 s. Mit 6 Puffermodulen kann ein Port zusammen mit dem B1-Roboter bis zu 650 Bins pro Stunde handhaben. Mit dem R5-Roboter sind es maximal 450 Bins pro Stunde.
Das System braucht mit durchschnittlich 100 Watt pro Stunde und Roboter zudem vergleichsweise wenig Strom, denn durch die rekuperative Energierückgewinnung werden die Batterien auch zwischendurch immer wieder mit Strom versorgt, wenn die Roboter ihre Geschwindigkeit verringern oder die Behälter absenken. Zudem laden sich die Roboter automatisch zum richtigen Zeitpunkt auf, wodurch unnötiges Aufladen entfällt. Deswegen verbrauchen beispielsweise eine Steuerung und zehn Roboter gerade mal soviel Strom wie ein herkömmlicher Haushalts-Staubsauger.
Hinzu kommt, dass für den Betrieb nur wenig Wärme und kein Licht nötig ist, da die Roboter auch in völliger Dunkelheit und bis zu 2 °C zuverlässig arbeiten. Deswegen kann eine Anlage auch vollständig mit Solarenergie betrieben werden. Damit hilft Autostore zusätzlich bei der Minimierung des ökologischen Fußabdrucks von Unternehmen. „Mit der Black Line können wir größere Objekte handhaben, was zugleich neue Märkte und Anwendungen eröffnet“, versichert Peter Bimmermann, Geschäftsführer der AutoStore System GmbH in Mönchengladbach. (us)
Cube Storage: Aus der Not geboren
In den 90er Jahren wurde die norwegische Hatteland Gruppe zum größten Anbieter von elektronischen Komponenten in Nordeuropa. Ein neues großes Lager wurde gebaut, aber die Regale waren bereits im ersten Monat voll ausgelastet. Es musste etwas geschehen. Statt ein weiteres Lager zu bauen, hatte Ingvar Hognaland, der technische Direktor von Hatteland, eine Eingebung: Warum die Waren wie Dominosteine ablegen, wenn man sie stattdessen wie in einem Zauberwürfel lagern kann? So entstand das Lager ohne Regale und Gänge, in dem die Ware in direkt übereinander gestapelten Behältern aufbewahrt wird.
Für die Ein- und Auslagerung entwickelte Hognaland einen Roboter, der sich auf einem Fahrschienensystem über den Behälterstapeln bewegt und die einzelnen Behälter einlagert und auslagert, sprich stapelt und entstapelt. Das war die Geburtsstunde des Cube-Storage-System und Autostore. Heute beschäftigt das 1996 gegründete Unternehmen rund 300 Mitarbeiter weltweit. Der Hauptsitz befindet sich im norwegischen Nedre Vats. Weitere Niederlassungen gibt es in den USA, England, Deutschland, Frankreich und Japan. Derzeit sind über 470 Systeme weltweit im Einsatz. Die Bandbreite reicht von 1000 Behältern mit drei Robotern bis 350.000 Behältern mit 250 Robotern.
