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Wie Unternehmen die für sie richtige Automatisierungslösung finden Autonom, teilautonom oder doch manuell

| Redakteur: Silvano Böni

Die Aussicht auf effizientere Warenumschlagsprozesse und damit geringere Kosten sowie eine höhere Produktivität sorgt bei Intralogistikern für zunehmendes Interesse an automatisierten Material­flusslösungen. Doch wie viel Automatisierung ist sinnvoll? Die Antwort liefert ein schrittweises Vorgehen.

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(Bild: Pixabay)

Am Anfang steht eine gute Vorbereitung. Dazu gehört in einem ersten Schritt die Strukturierung und möglichst genaue Beschreibung aller infrage kommenden Materialflussprozesse. Diese Analyse der Ist-Situation bildet die Basis für fundierte Entscheidungen. Welche Daten gilt es zu erheben? In Fertigungsbetrieben mit Montagelinien spielt die effiziente Materialandienung an die Bänder eine besonders grosse Rolle. Im Hinblick auf eine mögliche Automatisierung gilt es zunächst für jeden einzelnen Logistikprozess genau zu definieren, welche Waren mit welchen Ladungsträgern über welche Strecken transportiert werden. Eine wesentliche Rolle spielt zudem die Art der Bereitstellung – sprich: Welche Güter gelangen auftragsbezogen just in time oder just in sequence an die Bänder und welche Materialien lagern auf Vorrat direkt am jeweiligen Montageplatz? Hinzu kommt, dass jede Produktionsversorgungslösung aus zwei Teilen besteht: dem Aufnehmen und Ablegen der Last sowie dem Transport der Last zwischen Aufnahme- und Ablagepunkt. Automatisieren lassen sich entweder Fahren und Heben bzw. Kommissionieren oder nur Teile davon. Ein Beispiel sind selbstfahrende Routenzüge, die Waren vom Hochregal-Lager über weite Strecken ans Band bringen, wo das Material dann von einem Mitarbeiter, sprich manuell, entladen wird.

Zur Ist-Analyse gehört weiterhin die Prüfung der infrastrukturellen Rahmenbedingungen im Betrieb – Beispiel IT-Netzwerke: Zwar gibt es in vielen Fertigungshallen bereits WLAN, allerdings ist bei Automatiklösungen eine Datenübertragung in Echtzeit notwendig, sodass die Kommunikation leistungstechnisch ausreichend dimensioniert sein muss. Ist das nicht der Fall, kann es bereits dann zu Störungen bei den autonomen Systemen kommen, wenn in der Mittagspause viele Kollegen gleichzeitig zum Smartphone greifen, um per Messenger-App Bilder oder Videos zu versenden.

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Bewerten, priorisieren, auswählen

Nach Abschluss der Ist-Analyse steht im nächsten Schritt die Bewertung der technisch möglichen Transportoptionen an. Dabei werden alle infrage kommenden manuellen sowie teil- und vollautomatisierten Lösungen aufgelistet und priorisiert. Dies geschieht unter anderem anhand von folgenden Kriterien: dem Grad der Transporteffizienz, der Transportwege-Flexibilität und der Handhabung unterschiedlicher Ladungsträger.

Betrachtet man beispielsweise die manuellen Transportoptionen, so sind Routenzüge bezogen auf den Grad der Transporteffizienz Gegengewichtsstaplern oder Doppelstockbeladern überlegen, da sie eine grössere Warenmenge gleichzeitig transportieren können. Demgegenüber haben Einzelfahrzeuge in puncto Flexibilität die Nase vorn, da die Fahrer quasi auf Zuruf Änderungen oder neue Aufträge entgegennehmen können. Im Fall der (teil)automatisierten Transportoptionen schafft der autonom fahrende Logistikzug einen hohen Grad an Transporteffizienz, ist aber hinsichtlich möglicher Routenänderungen der autonomen FTS- oder Turtle-­Lösung unterlegen.

Die getroffenen Bewertungen der verschiedenen Transportlösungen lassen sich nun hinsichtlich ihrer Eignung für verschiedene Ladungsträger im Indoor- und Outdoorbereich erweitern und in einer Matrix übersichtlich darstellen. Damit wird das Auffinden der «richtigen» Lösung weiter eingegrenzt. Für den Transport von Grossladungsträgern wie beispielsweise Gitterboxen empfehlen sich demnach manuell bediente Stapler oder autonom fahrende Routenzüge sowie automatisierte Handhubwagen (zum Beispiel Linde L-Matic). Beim Handling von Kleinladungsträgern haben teil- beziehungsweise vollautomatisierte Turtles oder manuelle beziehungsweise teilautomatisierte Routenzüge aktuell die grössten Effizienzvorteile.

Sind die technisch favorisierten Optionen identifiziert, gilt es, die wirtschaftlichste Lösung zu finden. Die Ermittlung des ROI (Return on Investment) berücksichtigt notwendige Investitionskosten für teil- oder vollautomatisierte Systeme sowie das aktuelle Lohnniveau und geltende Schichtmodell. In die Gesamtbewertung fliessen darüber hinaus das zu bewältigende Transportvolumen und eine Reihe von qualitativen, kundenspezifischen Gewichtungsfaktoren ein. Dazu gehören Ansprüche an die Arbeitssicherheit, Fehlerraten, die IT-Readiness, Nachhaltigkeitsziele oder die Akzeptanz der Mitarbeiter in Bezug auf (teil)automatisierte Lösungen. Das Ergebnis ist eine individuelle Auswertung für jede manuelle beziehungsweise (teil)automatisierte Transportlösung.

Von der Theorie in die Praxis

Wir sind in einem typischen Maschinenbaubetrieb. Die Güter für die Montage gelangen in vier Prozessen ans Band: erstens über Kommissionierwagen, die von Mitarbeitern in einem zentralen Supermarkt auftragsspezifisch bestückt werden, anschliessend per Routenzug in die Fertigung gelangen und dort an Fahrerlose Schlepper gehängt werden. Weitere Montagekomponenten gelangen zweitens über Grossladungsträger aus einem Schnelldreherlager sowie drittens einzeln und just in time zu den spezifischen Bandabschnitten. Den vierten Prozess bildet die Materialzulieferung aus einem AKL, wobei hier mehrere Kleinladungsträger in Grossladungsträgern zusammengefasst sind.

Untersucht werden sollte nun, ob sich die vier Prozesse durch Automatisierung effizienter gestalten lassen. Eine Kostenbewertung der einzelnen Abläufe ergab, dass vor allem die Just-in-time-Lieferung von Komponenten ans Band sowie die Versorgung mit Kleinteilen über das AKL mit hohen Prozesskosten verbunden waren.

Beim Prozess der Just-in-time-Anlieferung von Grosskomponenten ans Band zeigte sich, dass durch eine Optimierung der manuellen Abläufe das grösste Effizienzpotenzial erzielt werden kann. Durch vergleichsweise einfach umzusetzende Massnahmen wie etwa eine Reorganisation der Fahrwege liessen sich Einsparungen von 60 Prozent pro Ladungsträger erzielen. Die errechneten Kostensenkungen durch Teil- oder Vollautomatisierung lagen zwar noch höher, allerdings nicht bezogen auf den «Benefit per Invest».

Anders beim zweiten betrachteten Teilprozess, dem Materialtransport vom AKL in die Montage: Hier punktete die teilautomatisierte Lösung mit einem Verbesserungspotenzial von rund 70 Prozent pro Ladungsträger und erreichte damit trotz der notwendigen finanziellen Aufwendungen für automatisierte Geräte und zusätzliche IT-Infrastruktur den grössten «Benefit per Invest».

Fazit

Der Trend geht zu automatisierten Systemen. Jedoch sind diese nicht in jedem Fall sinnvoll oder bringen nicht den erwarteten Effekt. Klarheit verschafft eine dreistufige Vorgehensweise, die zunächst die Ist-Situation analysiert, anschliessend die technischen Möglichkeiten bewertet und diese am Ende einer Wirtschaftlichkeitsanalyse unterzieht. Dann zeigt sich, ob voll- bzw. teilautomatische Lösungen wirklich zu einer höheren Effizienz und damit Kosteneinsparungen beim innerbetrieblichen Warenfluss führen oder bereits durch eine Reorganisation der manuellen Handlingsprozesse ein hoher Nutzen erreicht wird. SMM

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