BOXBAY High-Bay Storage: Wie ein Container-Hochregallager die Hafenlogistik verändert – Dreifache Kapazität auf gleicher Fläche – Bild: Xpert.Digital
Deutsche Ingenieurskunst transformiert die Häfen: So funktioniert das Container-Tetris der Zukunft
Was ist BOXBAY High-Bay Storage und was macht es so besonders?
BOXBAY ist ein revolutionäres Hochregallager-System, das die Art und Weise, wie Container in Häfen gelagert und umgeschlagen werden, grundlegend verändert. Es handelt sich um ein Joint Venture zwischen dem globalen Hafenbetreiber DP World und der deutschen SMS Group, das eine disruptive Technologie entwickelt hat, die den Betrieb von Containerterminals erheblich verbessert.
Das Besondere an BOXBAY liegt in seinem innovativen Ansatz: Anstatt Container wie bisher üblich direkt übereinander zu stapeln, wird jeder Container in einem individuellen Regalfach eines Stahlgestells bis zu einer Höhe von elf Ebenen gelagert. Dies ermöglicht direkten Zugriff auf jeden einzelnen Container ohne das aufwändige und zeitraubende Umstapeln, das bei herkömmlichen Systemen zwischen 30 und 60 Prozent der Containerbewegungen ausmacht.
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Wie funktioniert das BOXBAY-System technisch?
Das technische Herzstück von BOXBAY besteht aus mehreren integrierten Komponenten, die perfekt zusammenarbeiten. Das System nutzt vollautomatisierte Regalbediengeräte (Stacker Cranes), die entlang der Lagergassen zwischen den beidseitigen Regalen verkehren. Diese Kräne können Container mit einer Geschwindigkeit von bis zu 22 Moves pro Stunde innerhalb der Regalstruktur bewegen.
Ein innovatives unterirdisches Palettenfördersystem verbindet die verschiedenen Gassen des Hochregallagers miteinander. Diese schienengebundenen Paletten zirkulieren ständig und sorgen für einen nahtlosen Transport der Container zwischen den Lagergassen und den Schnittstellen zu Wasser- und Landseite. Teleskopeinheiten platzieren die Container in die Regalfächer oder holen sie aus beiden Seiten der Gasse heraus.
An der Landseite werden die Container durch vollautomatische Krananlagen von Lastwagen aufgenommen und auf die Förderpaletten gesetzt. Auf der Wasserseite können Container über verschiedene Schnittstellen zu Portalkranen, Shuttle Carriern oder anderen Transportmitteln transferiert werden.
Welche Containertypen und -größen kann BOXBAY handhaben?
BOXBAY ist für alle standardisierten Containergrößen ausgelegt und kann sowohl 20-Fuß- als auch 40-Fuß-Container handhaben. Die Systemauslegung berücksichtigt die ISO-standardisierten Abmessungen der Container: 20-Fuß-Container messen etwa 6,06 x 2,44 x 2,59 Meter, während 40-Fuß-Container etwa 12,19 x 2,44 x 2,59 Meter groß sind.
Das System kann auch High-Cube-Container aufnehmen, die eine zusätzliche Höhe von etwa 30 Zentimetern aufweisen. In der Proof-of-Concept-Anlage in Dubai können 792 Containerstellplätze für 20- und 40-Fuß-Container gleichzeitig aufgenommen werden. Die modulare Bauweise ermöglicht es, unterschiedliche Konfigurationen je nach Bedarf des jeweiligen Terminals zu realisieren.
Wo wurde BOXBAY bereits erfolgreich getestet und implementiert?
Die weltweit erste BOXBAY-Anlage wurde im Hafen Jebel Ali in Dubai als Proof-of-Concept realisiert. Diese Testanlage ging Anfang 2021 in Betrieb und hat seitdem mehr als 63.000 Containerbewegungen erfolgreich durchgeführt. Die Testergebnisse übertrafen alle Erwartungen: Das System erwies sich als schneller und energieeffizienter als ursprünglich angenommen.
Die erste kommerzielle Installation wird derzeit im Hafen von Busan in Südkorea realisiert. Im März 2023 wurde ein entsprechender Vertrag zwischen der Pusan Newport Corporation (PNC) und BOXBAY unterzeichnet. Diese Anlage wird nahtlos in den bestehenden ARMG-/LKW-Betrieb integriert und soll 350.000 unproduktive Bewegungen pro Jahr eliminieren.
Welche enormen Kapazitätssteigerungen bietet BOXBAY?
Die Kapazitätssteigerungen durch BOXBAY sind beeindruckend: Das System bietet die dreifache Kapazität eines konventionellen Lagerplatzes auf derselben Grundfläche. Während herkömmliche Systeme maximal 1.900 TEU pro Hektar erreichen, kann BOXBAY über 3.000 TEU pro Hektar speichern – bei Leercontainern sogar über 5.200 TEU pro Hektar.
Dies bedeutet, dass die Grundfläche von Terminals um bis zu 70 Prozent reduziert werden kann. In der geplanten Vollausbaustufe für Jebel Ali Terminal 4 soll eine BOXBAY-Anlage mit den Abmessungen 637 x 234 Meter und 45.925 TEU Kapazität mehr als drei Millionen Container pro Jahr handhaben können. Das System erreicht dabei eine 100-prozentige Auslastung, während konventionelle Yards maximal 70-80 Prozent erreichen.
Wie revolutioniert BOXBAY die Nachhaltigkeit in Häfen?
BOXBAY setzt neue Maßstäbe in der nachhaltigen Hafenlogistik. Das System ist vollständig elektrifiziert und benötigt keinen lokalen CO₂-Ausstoß. Durch Solarpanels auf dem Dach kann das gesamte System mit erneuerbarer Energie betrieben werden. In sonnenreichen Regionen erzeugt die Solaranlage sogar mehr Energie, als für den Betrieb benötigt wird, wodurch das System CO₂-positiv arbeitet.
Der Energieverbrauch liegt bei nur 2,1 kWh pro Container, und durch Energierückgewinnungssysteme wird während der Containerbewegungen Strom zurückgespeist. Da keine unproduktiven Bewegungen mehr erforderlich sind, reduziert sich der Gesamtenergieverbrauch erheblich. Das System benötigt auch keine Beleuchtung während des Betriebs und verursacht minimale Lärmemissionen, was die Akzeptanz in urbanen Umgebungen erhöht.
Welche wirtschaftlichen Vorteile bietet BOXBAY für Hafenbetreiber?
Die wirtschaftlichen Vorteile von BOXBAY sind vielfältig und beginnen bereits bei den Investitionskosten. Durch die hohe Flächenausnutzung werden deutlich geringere Landkosten benötigt. Während ein RTG-System etwa vier Hektar für 3.000 TEU Lagerkapazität benötigt, reicht bei BOXBAY nur ein Hektar aus. Bei Landkosten von 2.000-3.000 Euro pro Quadratmeter entspricht dies Einsparungen von 60-90 Millionen Euro allein für die Fläche.
Die Betriebskosten (OPEX) sinken durch weniger unproduktive Bewegungen und reduzierten Wartungsaufwand. Die Stahlstruktur ist nahezu wartungsfrei, und die Ausrüstung ist vor Witterungseinflüssen geschützt. Durch die vollautomatisierung reduzieren sich auch die Personalkosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Arbeitsplatzsicherheit. Die höhere Produktivität der Containerkräne um bis zu 20 Prozent steigert zusätzlich den Durchsatz und damit die Rentabilität.
Wie modular und skalierbar ist das BOXBAY-System?
BOXBAY ist als vollständig modulares und skalierbares System konzipiert. Das Grundelement ist eine Lagergasse mit einer Breite von etwa 9,1 Metern und einer variablen Länge zwischen 200 und 800 Metern. Je nach Länge der Gasse werden ein oder zwei Regalbediengeräte pro Gasse eingesetzt.
Ein BOXBAY-System kann zwischen 4 und 30 Gassen umfassen, und es können mehrere BOXBAY-Gebäude pro Containerterminal errichtet werden. Diese Modularität ermöglicht es, das System stufenweise auszubauen, ohne den laufenden Terminalbetrieb zu beeinträchtigen. Bereits das erste installierte Modul erhöht die Durchsatz- und Lagerkapazität um das Dreifache im Vergleich zu einem konventionellen Lager mit derselben Grundfläche.
Welche unterschiedlichen Konfigurationen bietet BOXBAY?
BOXBAY bietet verschiedene Grundkonfigurationen, um den spezifischen Anforderungen unterschiedlicher Terminals gerecht zu werden. Die beiden Hauptvarianten sind SIDEGRID und TOPGRID, die beide dieselben Baukomponenten und Ausrüstungen verwenden.
Die SIDEGRID-Konfiguration ist für den Betrieb mit Straddle Carriern oder Shuttle Carriern ausgelegt. Die erste Anlage in Dubai ist eine SIDEGRID-Variante, bei der die Regalbediengeräte Container zu den beiden Enden der Lagergasse transportieren, wo sie von Shuttle Carriern übernommen werden.
Die TOPGRID-Konfiguration eignet sich für alle wasserseitigen Operationen mit Terminaltraktoren. Für Leercontainer wurde eine spezielle “Empty Superstack”-Variante entwickelt, die bis zu 16 Ebenen hoch stapelt und eine Speicherdichte von über 5.200 TEU pro Hektar erreicht. Diese Konfiguration nutzt doppelt tiefe Lagerung und kann bis zu 6.000 TEU pro Hektar erreichen.
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Wie läuft die Implementierung eines BOXBAY-Systems ab?
Die Implementierung eines BOXBAY-Systems beginnt mit einer ausführlichen Planungsphase, in der die individuellen Anforderungen und örtlichen Gegebenheiten des Hafens analysiert werden. Zunächst werden Vorstudien und erste Entwurfszeichnungen erstellt, mit denen der Genehmigungsprozess bei den örtlichen Behörden eingeleitet wird.
Nach der behördlichen Genehmigung folgt die detaillierte Planung der Bauwerke, während die Ausrüstung standardisiert ist. Die Bauphase beginnt mit den Fundamentarbeiten, gefolgt von der Errichtung der Regalstruktur, die relativ schnell aufgebaut werden kann. Anschließend wird die zuvor kommissionierte Ausrüstung installiert und das System in Betrieb genommen.
Der gesamte Prozess ist komplexer als bei herkömmlichen automatisierten Terminalsystemen, da eine über 50 Meter hohe Regalstruktur errichtet wird. Die modulare Bauweise ermöglicht es jedoch, das System schrittweise zu erweitern, wenn notwendig.
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Welche technologische Herkunft hat BOXBAY?
Die Technologie hinter BOXBAY stammt ursprünglich aus der Stahlindustrie. Das Hochregallager-System wurde von AMOVA, einer Tochtergesellschaft der SMS Group, für die vollautomatische Handhabung von Stahlcoils entwickelt, die bis zu 50 Tonnen wiegen und in Regalen bis zu 50 Meter Höhe gelagert werden.
AMOVA verfügt über mehr als 80 Referenzen weltweit in diesem Bereich und hat das Vertrauen und Know-how, diese ausgereifte Technologie auf den neuen Markt der Hafenlogistik zu übertragen. Die Entwicklung von BOXBAY für Containerterminals begann in den späten 2010er Jahren, als erkannt wurde, dass diese bewährte Schwergutsystem-Technologie auch für Container angewendet werden könnte.
Die Geschichte der SMS Group und damit auch von AMOVA reicht bis ins Jahr 1871 zurück, als Carl Eberhard Weiss den Grundstein für die Entwicklung mit einer Schmiedewerkstatt in Siegen legte. Durch kontinuierliche Weiterentwicklung, Akquisitionen und Innovationen konnte sich das Unternehmen über Jahrzehnte erfolgreich entwickeln.
Welche Auswirkungen hat BOXBAY auf die Arbeitsabläufe im Hafen?
BOXBAY revolutioniert die Arbeitsabläufe in Containerterminals grundlegend. Der direkte Zugriff auf jeden Container eliminiert die komplexe Hofstrategie und Ausrüstungsplanung, die bei konventionellen Systemen erforderlich ist. Das vollautomatisierte Ausrüstungskontrollsystem und die integrierte Lagerverwaltung übernehmen diese Aufgaben.
Die Vorhersagbarkeit der Systemleistung ist unabhängig von der Auslastung, was eine deterministische Planung ermöglicht. Verspätete Ankünfte, Änderungen der Reihenfolge und Sequenzänderungen haben keinen Einfluss auf die Leistung. Dies führt zu 100 Prozent vorhersagbarer Performance.
Für LKW-Fahrer vereinfacht sich der Prozess erheblich: Hofzuweisungen sind nicht mehr erforderlich, es gibt keine wartenden LKWs mehr, die zum falschen Block fahren, und das Rangieren von LKW-Chassis entfällt. Das “Drive-Through”-Prinzip macht die Abläufe einfacher und sicherer, besonders für Multi-Trailer-Systeme.
Welche Sicherheitsaspekte bietet BOXBAY?
BOXBAY bietet erhebliche Sicherheitsverbesserungen gegenüber konventionellen Systemen. Die vollautomatisierte Funktionsweise trennt den Verkehr zwischen Kai- und Landseite und schafft eine deutlich verbesserte Sicherheitsumgebung. Es gibt keine Fußgängerinteraktion mit Wartungs- und Reefer-Personal, da separate Gehwege innerhalb des Lagers vorhanden sind.
Container können nicht umkippen, und das wetterbeständige System schützt vor Schnee, Wind und Regen. Container stehen außerhalb der direkten Sonneneinstrahlung, was besonders für Kühlcontainer von Vorteil ist. Brandbekämpfungsanlagen können über Sprinkler auf dem Dach oder spezielle Brandbekämpfungscontainer und ferngesteuerte Regalbediengeräte durchgeführt werden.
Die reduzierten manuellen Eingriffe und die vollautomatischen Logistikprozesse erhöhen nicht nur die Effizienz, sondern auch die Arbeitssicherheit in den Terminals erheblich. Multi-Trailer-LKWs können ohne Rückwärtsfahren abgefertigt werden, was zusätzlich zur Sicherheit und Platzersparnis beiträgt.
Wie sehen die Zukunftspläne für BOXBAY aus?
Die Zukunftspläne für BOXBAY sind ehrgeizig und vielversprechend. Das Unternehmen will die Produktpalette weiter ausbauen und arbeitet an einer spezialisierten Lösung ausschließlich für Leercontainer-Depots. Basierend auf dem bewährten BOXBAY-System soll eine noch höhere Verdichtung von bis zu 6.000 TEU pro Hektar erreicht werden.
Nach der erfolgreichen Implementierung der ersten kommerziellen Anlage in Busan hat BOXBAY zahlreiche vielversprechende Projektanfragen aus aller Welt erhalten. Eine wichtige Aufgabe des erweiterten Managementteams unter der Leitung des neuen CEO Christoph Roth ist die konkrete Projektentwicklung, gefolgt von einer profitablen und effektiven Projektdurchführung.
Das Unternehmen fokussiert sich auf die strategische Entwicklung und den Ausbau von Partnerschaften. Mit der bewiesenen Marktreife der HBS-Technologie und den positiven Ergebnissen aus der Proof-of-Concept-Anlage in Dubai ist BOXBAY gut positioniert, um die globale Hafenlogistik zu transformieren.
Welche Branchen-Auszeichnungen hat BOXBAY erhalten?
BOXBAY hat bereits mehrere bedeutende Branchenauszeichnungen erhalten, die seine innovativen Eigenschaften und nachhaltigen Vorteile würdigen. 2022 gewann das BOXBAY-Konzept den prestigeträchtigen Deutschen Logistik-Preis. Die Bundesvereinigung Logistik würdigte dabei die Lösung für die chronischen Probleme der Hafenlogistik: mangelnde Kapazitäten, hohe Durchlaufzeiten sowie Lärm- und Lichtemissionen.
Bei den SEAL Business Sustainability Awards 2024 erhielt DP World eine Auszeichnung für das BOXBAY High-Bay Storage System in der Kategorie “SEAL Sustainable Innovation Award”. Diese Anerkennung würdigt das Potenzial von BOXBAY, die Art und Weise zu transformieren, wie Container in Terminals gestapelt, organisiert und bewegt werden, und dabei deren CO₂-Emissionen erheblich zu reduzieren.
Diese Auszeichnungen unterstreichen die Bedeutung von BOXBAY als wegweisende Innovation in der Hafenlogistik und bestätigen das Potenzial der Technologie, die Branche nachhaltig zu verändern.
Wie trägt BOXBAY zur Digitalisierung der Häfen bei?
BOXBAY ist ein vollständig digitalisiertes System, das neue Standards in der Hafendigitalisierung setzt. Das Digitalisierungspaket umfasst Energieverteilung und -management, hocheffiziente Antriebssysteme, Steuerung und Visualisierung, ein Lagerverwaltungssystem (High Bay Storage TOS) sowie ein Business Intelligence-Modul.
Das System arbeitet mit jedem bestehenden Terminal Operating System (TOS) zusammen und bietet eine nahtlose Integration in vorhandene Hafeninfrastrukturen. Die vollautomatische Systemsteuerung vom Level 0 bis Level 3 ermöglicht eine durchgängige Automatisierung ohne manuelle Eingriffe.
Die Digitalisierung erstreckt sich auch auf die Vorhersagbarkeit der Prozesse: BOXBAY-Systeme kennen jederzeit die Position jedes Containers innerhalb des Lagers. Diese Transparenz und die deterministischen Leistungswerte ermöglichen eine präzise Planung und Optimierung der Terminalabläufe. Die Integration von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen in das System eröffnet weitere Möglichkeiten für die Optimierung der Hafenlogistik der Zukunft.
Das BOXBAY High-Bay Storage System repräsentiert einen paradigmatischen Wandel in der globalen Hafenlogistik. Mit seiner innovativen Kombination aus bewährter Hochregaltechnologie, vollständiger Automatisierung und nachhaltiger Energieversorgung bietet es konkrete Lösungen für die drängendsten Herausforderungen moderner Containerterminals. Die erfolgreichen Tests in Dubai und die erste kommerzielle Implementierung in Busan zeigen, dass diese revolutionäre Technologie bereit ist, die Zukunft der weltweiten Containerlogistik zu gestalten und dabei gleichzeitig ökonomische Effizienz mit ökologischer Nachhaltigkeit zu verbinden.
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