Vernetzte Distributionszentren – Intralogistik 4.0

Vor über 5 Jahren (23. März 2015) haben wir diesen Artikel über vernetzte Logistikzentren veröffentlicht und nannten es Intralogistik 4.0. Was ist in der Zwischenzeit passiert? Wir haben diesen Artikel nicht verändert, es ist immer noch aktuell und es mit neuen Informationen ergänzt, die wir in blauer Farbe hervorgehoben haben.

Der technologische Fortschritt macht vor der Intralogistik nicht halt. Aufgrund der rasend schnellen Entwicklung im IT-Bereich werden auch dort in den nächsten Jahren neue Konzepte und Lösungen gefragt sein, die ein noch effizienteres Handling immer größerer Auftragsmengen ermöglichen. Doch dies ist erst der Beginn einer Entwicklung, aus der mittelfristig eine Intralogistik 4.0 entstehen wird, wobei wir mit Intralogistik 4.0 die vollständige IT-Vernetzung von Lagersystemen bezeichnen.

Heutzutage sind es vor allem drei Faktoren, welche die Entwicklung in der Logistik maßgeblich beeinflussen und beschleunigen:

1. Die kontinuierliche Zunahme des internationalen Informationsflusses, begünstigt durch eine permanent engere Vernetzung aufgrund des immer leistungsfähigeren Internets. Die weltweite Suche nach dem genau passenden Produkt, deren Bestellung und ihr Transport – all das lässt sich bereits heute per Mausklick erledigen. Neben dem beschleunigten Datenaustausch hat diese Entwicklung für die Lagerlogistik vor allem Auswirkungen auf die Frage, wie die zunehmenden Warenströme noch effektiver angenommen und bearbeitet werden können.

2. Die fortschreitende Globalisierung der Weltwirtschaft, was zu einer weiteren Annäherung geografisch weit entfernter Marktteilnehmer führt. Der Informations- und Warenaustausch wird gesteigert, was für die Logistiker gleichbedeutend mit dem Handling größerer Volumina unterschiedlichster Herkunft und Art ist.

3. Die zunehmende Konzentration von Unternehmen auf ihre Kernprozesse, was dem Outsourcing von nicht dazugehörigen Bereichen weiteren Zulauf beschert. Für viele Unternehmen ist die Intralogistik einer dieser Bereiche (Stichwort 3PL), wodurch auf dem Logistiksektor ganz neue Anbieter entstehen, die den Firmen diese Arbeiten abnehmen.

Eng einher mit diesen drei Einflussfaktoren geht die Fortentwicklung in der IT, was mittelfristig zu einem Umbruch der Logistikprozesse führen wird. Sind heutzutage die in der Logistikkette involvierten Objekte nur rudimentär oder überhaupt nicht untereinander vernetzt, so werden sie sich schon bald zu vollautomatisch agierenden Bestandteilen eines umfassenden Logistiksystems weiterentwickeln, dessen Warenströme durch Unmengen an Informationen gesteuert werden: Big Data.

Mit Big Data Prozesse effektiver gestalten

Mit 230 Milliarden Euro Umsatz und annähernd 2,9 Millionen Beschäftigten ist die Logistikbranche in bereits 2013 der drittgrößte Wirtschaftsbereich Deutschlands. Dabei ist das Wachstum dieses Sektors etwa doppelt so stark wie das der Gesamtwirtschaft. Ein ernstzunehmendes Hemmnis in der Entwicklung ist die teilweise veraltete Verkehrsinfrastruktur, die mit dem rasanten Aufschwung und den daraus resultierenden Anforderungen nicht schritthalten kann. Beispiele dafür sind marode Autobahnbrücken oder überlastete Häfen, vor denen die Schiffe teilweise tagelang auf Reede liegen, bis sie endlich abgefertigt werden können.

Bis derartige Nadelöhre beseitigt werden, können Jahre vergehen. Ein schneller greifender Ansatz ist, die Teilnehmer mit besseren Informationen auszustatten und die Verkehrsflüsse effizienter zu regeln, damit derartige Staus überhaupt nicht mehr auftreten. Auch die Intralogistiker profitieren von dieser Entwicklung; können sie doch mithilfe dieser Informationen viel genauer mit den ein- und abgehenden Transporten kalkulieren.

Das Voranschreiten des sogenannten Internets der Dinge (Verzahnung von elektronischen Sensoren mit immer mehr Artikeln des täglichen Lebens) führt dazu, dass die Marktteilnehmer zwecks Optimierung der Warenströme Daten wie Positionskoordinaten, Wetterbedingungen oder den Zustand der Waren untereinander austauschen können. Die zum Handling dieser riesigen Datenmengen benötigten IT-Voraussetzungen werden gerade geschaffen, damit die Auslesung dieses stark anschwellenden Big-Data-Stroms überhaupt handhabbar gemacht werden kann.

Bereits heute sind in der Logistik eine ganze Reihe von Big-Data-Anwendungen im Einsatz, hauptsächlich im Flottenmanagement von Transportunternehmen. Hauptziel ist dabei, die Fahrtzeiten der Fahrzeuge zu steigern und gleichzeitiger Minimierung der Standzeiten. Zukünftig kommt neben den bereits genutzten Möglichkeiten der effizienten Distribution der Waren im Lager mithilfe von Big Data eine ganz besondere Bedeutung zu.

So ist die softwaregesteuerte Lagerverwaltung stets genau darüber informiert, wann eine neue Lieferung an Waren im Lager eintreffen wird. Diese Kenntnis wird genutzt, um im Lager die zum Handling der neuen Artikel benötigten Ressourcen bereitzustellen: Gleichzeitig freie und für die Weiterverarbeitung der unterschiedlichen Teile räumlich jeweils optimal liegende Lagerflächen werden identifiziert, sowie Mensch und Maschine zum Transport der Güter vom Eingang in die dynamischen Lagersysteme bereitgestellt. Noch Mensch und Maschine, sollte man sagen, denn mit zunehmender Prozessautomatisierung ist zu erwarten, dass der Anteil der menschlichen Arbeitskraft in den Lagertätigkeiten weiter sinken wird.

Auch dafür ist die Leistungssteigerung in der Informationstechnik zumindest mitverantwortlich: Wo vor zehn Jahren zumeist mit herkömmlichen Fachbodenregalen gearbeitet wurde, haben in vielen Bereichen teil- oder gar vollautomatische Lager und Lagerlifte Einzug gehalten. Mithilfe dieser Geräte können Ein- und Auslagerungen, Picks und Kommissionierungen meist schneller, genauer und mittelfristig kostengünstiger erledigt werden, als dies mit menschlichen Arbeitskräften der Fall wäre. Ermöglicht wird dies durch den Einsatz ausgeklügelter Softwarelösungen, die die Warenströme effektiv lenken.

Amazon setzt schon lange voll auf die Automatisierung und treibt seine Robotik voran. Kombiniert mit der autonomen Stromversorgung setzt Amazon mit diesen Maßnahmen seine Schwerpunkte für die Zukunft. Was bei uns vor 5 Jahren nicht auf dem Radar stand: Die autonome Stromversorgung. Themen wie Grüne Logistik oder Energieeffizienz waren Themen für Umweltschutz und Energie sparen, aber noch kein Schwerpunkt für strategische Wirtschaftsvorteile und Markensicherung wie -ausbau. Und das bereits vor den politischen Themen wie dem Green Deal und Friday for Future.

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Vollautomatisierung ist in Japan schon lange ein Thema. Das betrifft die Themen wie Urbanisierung und dass Japans Bevölkerung altert und schrumpft. Ausbau der RFID-Technologie und weitere Maßnahmen sind Beispiele, wie Japan bereits jetzt für die Zukunft vorsorgt. Und dann ist da noch Fast Retailing, die mit dem Intralogistik Weltmarktführer DAIFUKU zusammen die Vollautomatisierung aller 78 Lagerhäuser in Japan und Übersee vorantreibt. Dafür sind Investitionen von 917 Millionen US-Dollar eingeplant.

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Mit dem Autonomous Retail Systems (ARS) setzt DAIFUKU einen weiteren Meilenstein im Bereich der Automatisierung wie Autonomisierung der Logistik für E-Commerce und No-Line-Commerce bzw. Unified Commerce, dem nächsten logischen Schritt nach Multi-Channel und Omni-Channel.

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Transportroboter als Beschleuniger des Materialflusses

Der nächste Schritt ist die intelligente Automatisierung des Materialflusses, mit dessen Hilfe die Artikel schneller aus den Lagern an die Arbeits- und Produktionsplätze geschafft werden. Primäres Ziel ist dabei, die Warenlagerung und Bereitstellung sowie Montage und Produktion intelligent miteinander zu verzahnen und dadurch einen durchgängig automatisierten Materialfluss zwischen allen Lager-, Produktions- und Montagebereichen zu realisieren. Dies gelingt mit der Einführung „zellularer Transportsysteme“ im Lager. Dabei handelt es sich um Schwärme autonom agierender Fahrzeuge, die mit Hilfe von Laserscannern, Infrarotsensoren und RFID-Chips ihre Umgebung eigenständig erfassen und sich autonom zu ihren jeweiligen Zielen bewegen. Ohne eine zentrale Steuerung verhandeln diese Geräte die eingehenden Transportaufträge untereinander, legen Vorfahrtsregeln fest und tauschen Daten über ihre jeweilige Position im Lager aus. Da jedes Shuttle seine Informationen dezentral verarbeitet, ist das gesamte Steuersystem auf viele virtuelle Schultern verteilt. Treten Störungen auf, reagiert der Schwarm der Fahrzeuge eigenständig und behebt das Problem.

Bei aller Automatisierung ist das Konzept eines Pufferlagers immer im Auge zu behalten. Die Corona-Pandemie hat gezeigt, dass in Krisenzeiten der zeitweilige Einbruch im Supply-Chain (Lieferkette) von der Logistik wie Intralogisitk aufgefangen werden muss.

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Einen Schritt weiter gehen cyberphysische Systeme (Cyber-Physical Systems): intelligente Transportfahrzeuge und Warenbehälter, die untereinander kommunizieren und nach dem Prinzip der Schwarmintelligenz operieren. Eine zentrale Steuerung dieser Systeme entfällt, da die Geräte autark operieren, Aufträge zuweisen oder übernehmen und an die benötigten Stellen transportieren.

Zu Beginn der Entwicklung, die maßgeblich vom Fraunhofer-Institut begleitet wird, ging es darum, eigenständig operierende Transportfahrzeuge zu konstruieren. Diese zellularen Transportsysteme werden nun mit intelligenten, mit Sensoren und Kameras ausgestatteten Transportbehältern (sogenannten Smart Objects) kombiniert. Mit Hilfe ihrer eingebauten 3-D-Sensoren können die Geräte ihre Umwelt erfassen und so in Echtzeit auf Veränderungen reagieren, indem sie beispielsweise anderen Transportrobotern ausweichen. Darüber hinaus können die Behälter stets ihren Inhalt überprüfen und im Bedarfsfall eigenständig einen Bestellvorgang auslösen. Im nächsten Schritt werden die automatisierten Helfer Maschinen oder Menschen selbst mitteilen, was mit ihnen geschehen soll, bzw. welcher Prozessschritt als Nächstes anliegt.

Zukünftig werden ganze Schwärme dieser Einheiten selbstständig durch das Lager navigieren können, ohne dass Menschen ihnen dafür Aufträge erteilen müssen. Eine Schwierigkeit stellt – noch – die Handhabung dieser vielen Geräte dar; produzieren sie doch einen Datenstrom, der auch mit modernen Rechnern momentan kaum wirtschaftlich zu erfassen ist. Experten des Fraunhofer-Instituts sind jedoch sicher, dass in wenigen Jahren die benötigte Rechenleistung zur Verfügung stehen wird. Dem Durchbruch einer Intralogistik 4.0 steht spätestens dann nichts mehr im Weg.

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