Pick by robot

Veröffentlicht am: 28. April 2015 / Update vom: 26. November 2018 – Verfasser: Konrad Wolfenstein

Mensch-Roboter-Kollaboration: der erste Schritt zum menschenleeren Lager?

Industrie 4.0 ist eines der großen Schlagwörter der diesjährigen Industrie Leitmesse in Hannover, und tatsächlich reihen sich in den Hallen die Stände von Anbietern, welche die Erstellung von Lösungen für die digitale Vernetzung in Industrie und Produktion sowie der künftigen Zusammenarbeit von Mensch und Maschine zu ihrem Geschäftsfeld erkoren haben. Denn je effizienter und flexibler diese verzahnt wird, desto produktiver können die Unternehmen wirtschaften.

Einsatz in der Produktion

Da sich gerade in der Produktion der Einsatz intelligenter Maschinensysteme immer weiter durchsetzt, wird der sogenannten Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ein hoher Stellenwert beigemessen. Kein Wunder, dass hier dem Sicherheitsaspekt besondere Bedeutung zukommt; arbeiten Maschine und Menschen doch oftmals Seite an Seite. So präsentiert das Schweizer Unternehmen ABB auf der Messe erstmals seinen zweiarmigen Roboter YuMi, wobei der Name für “you and me” (in etwa: wir arbeiten zusammen) steht und die reibungslose Kooperation zum Ausdruck bringen soll. Das Gerät ist ein kollaboratives Montagesystem, welches mit zwei Greifern samt berührungsempfindlicher Sensorik, einem präzisen Visionsystem und einer Anzahl integrierter Sicherheitskomponenten ausgestattet ist. Er wurde in erster Linie entwickelt, um auf die schnellen und wechselnden Fertigungsanforderungen in der Elektronikindustrie und der Kleinteilefertigung insgesamt reagieren zu können, wobei der Roboter nach und nach auch in anderen Branchen zum Einsatz kommen wird. Hauptschwerpunkt des Designs ist der Sicherheitsaspekt, um die angestrebte enge Interaktion zu ermöglichen. Daneben kommuniziert das System mit seinen menschlichen Kollegen, indem es sie beispielsweise auf Fehler hinweist.

Auf der Messe ist YuMi ist ein System von vielen Herstellern, die sich dem Ziel der Verfeinerung der MRK verschrieben haben. Denn nicht nur in der industriellen Fertigung macht eine enge Kooperation zwischen Mensch und Maschine durchaus Sinn, wenn es darum geht, Produktivität und Ertragskraft zu steigern.

MRK in der Intralogistik

Auch in der trotz fortschreitender Automatisierung noch immer relativ personalintensiven Intralogistik macht die Einführung von Robotern durchaus Sinn. Obwohl automatisierte Hochregal- und Karusselllager oder Lagerpaternoster immer ausgefeilter und effizienter operieren, herrschen vielerorts noch immer klassische Lösungen mit Fachbodenregalen vor. Kostengünstig und flexibel nutzbar, haben sie in der Tat ihre Vorteile, besonders wenn es um ein sehr breites Artikelsortiment geht, welches im Lager vorgehalten werden muss. Bei dieser Lösung ist die menschliche Arbeitskraft neben den Energiekosten inzwischen der treibende Kostenfaktor. Kein Wunder, dass immer mehr Unternehmen auch bei dieser Lagerlösunge nach Wegen suchen, den Anteil menschlicher Leistung zu reduzieren. Amazons Robotersystem Kiva, bei der die Regale von mobilen Einheiten direkt an die Pickstationen gefahren werden, ist da nur eine Lösung von vielen.

Darüber hinaus präsentierten die Firmen Kuka und Swisslog auf der Messe einen kombinierten Mensch-Roboter-Arbeitsplatz zur Kommissionierung von Waren. Unter dem Begriff Automated Item Pick wurde diese vollautomatische Ware-zur-Person-Kommissionierlösung vorgestellt, bei der die bereitstehenden Auftragsbehälter simultan durch den Lagerarbeiter sowie einen Roboter-Greifarm befüllt werden, ohne dass eine Abgrenzung oder gar Umzäunung zwischen Mensch und Maschine nötig wäre. Der Greifarm identifiziert die Objekte mit Hilfe von Sensoren und einer Bildverarbeitungstechnologie.

Pick-Roboter übernehmen die Arbeit von Lagerarbeitern

Einen weiterführenden Ansatz verfolgt die Münchner Münchner Magazino GmbH, die den Transportroboter Toru auf den Weg durch die Regallager schicken. Dieses auf vier Rollen operierende Gerät soll die Arbeit herkömmlicher Arbeitskräfte übernehmen, indem es selbstständig durch die Reihen navigiert und gespeicherte Picklisten abarbeitet. Das System kann Objekte aus Regalen von bis zu 1,75 Metern greifen, die es nach Beendigung des Auftrags zur Kommissionierstation bringt.

Und dort, wo normalerweise ein Lagerarbeiter wartet, um die angelieferten Artikel versandfähig zu machen, kann ein weiterer, von Magazino entwickelter Roboter zum Einsatz kommen. Dieser, Kado genannt, entspricht einer Kommissionierstation, was bedeutet, dass er die angelieferten Waren mittels Scanner und Kamera annimmt, sie identifiziert und sodann kommissioniert und für den Versand oder die nächste Produktionsstufe vorbereitet. Noch können die Roboter aufgrund ihrer Konstruktion nicht sämtliche Objekte greifen, was beispielsweise für weiche Artikel wie Shirts oder Kleider gilt, die von den Saugarmen nicht gegriffen werden können. Es ist jedoch abzusehen, dass der Hersteller oder Zulieferer in naher Zukunft auch hierfür eine Lösung finden werden.

Das von Magazino entwickelte System ermöglicht dabei einen sukzessiven Ausbau des Robotereinsatzes. Es kann also mit einem Gerät begonnen werden und bei Erfolg die Anzahl der im Lager operierenden Torus und der ihre Waren kommissionierenden Kados nach und nach erhöht werden.

Der kombinierten Einsatz beider Geräte könnte es somit zukünftig ermöglichen, ein herkömmliches Fachbodenregallager ganz ohne menschliche Arbeitskraft zu bewirtschaften. Neben reduzierten Lohnkosten bedeutet dies vor allem eine enorme Ausdehnung der Betriebszeit; ist das Robotersystem doch rund um die Uhr an sieben Tagen die Woche einsatzbereit.

Aber nicht nur bei den Fachbodenregalen macht der Einsatz der elektronischen Helfer Sinn: Auch automatische Kleinteilelager, Shuttlesysteme oder Paternosterlagerkönnen von dem Einsatz der Kommissionierstation profitieren. Denn auch bei diesen automatisierten Bereitstellungssystemen lässt sich der Kado anstelle der sonst üblichen Packstation an der Entnahmeöffnung integrieren – also genau dort, wo bisher der Lagerarbeiter steht. Auch diese Lösung ermöglicht die mannfreie Bewirtschaftung des Lagers, was neben den oben bereits erwähnten Vorteilen auch zu einer Senkung der Energiekosten führt, da die Hallen nicht mehr in gleichem Maße beleuchtet oder beheizt werden müssen. So ist es nicht weiter verwunderlich, dass die Nutzung einer solchen Roboter-Lagergerät-Kombination zu einem deutlichen Produktivitätsschub führen wird, der die Mehrkosten in der Anschaffung rasch amortisieren kann. Zusammen mit der höheren Flexibilität und kürzeren Durchlaufzeiten im Lager macht dies das Paket somit zu einer interessanten Alternative zu herkömmlichen Intralogistiklösungen.

Von daher steht der breiten Einführung von pick-by-robot-Systemen und dem menschenleeren Lager aus wirtschaftlicher Sicht kaum noch etwas im Wege. Zumal abzusehen ist, dass sich aufgrund sowohl steigender Anzahl der auf diesem Gebiet operierenden Hersteller, als auch höherer Stückzahlen der produzierten Roboter die Preise für die Lagerlogistiker tendenziell nach unten bewegen werden.