Smart Picking – Smarte Kommissionierung

Veröffentlicht am: 13. Juli 2021 / Update vom: 27. Oktober 2021 – Verfasser: Konrad Wolfenstein

Roboter und Virtual Reality der Lagerlogistik

Roboter sind seit Jahrzehnten in der deutschen Wirtschaft allgegenwärtig. Bisher lag das Einsatzgebiet der mechanischen Helfer jedoch vor allem in Fertigung und Montage, während sie in der Logistik meist ein Schattendasein fristeten. Mit Einzug der Industrie 4.0 und fortschreitender Vernetzung sowie Automatisierung im Lager beginnt jetzt jedoch auch dort die Zeit der Roboter.

Betrachtet man die Verwendung von Robotern im Lager, dann fällt auf, dass sie meist lediglich für den Transport von Waren mithilfe führerloser Transportsysteme (FTS) eingesetzt werden. Im Bereich der Einlagerung und Kommissionierung finden sich die automatisierten Lösungen zur Zeit jedoch kaum. Angesichts der rasanten technischen Entwicklung und den Vorteilen der automatischen Systeme in puncto Wirtschaftlichkeit, Geschwindigkeit und Sicherheit erfolgt in der Branche allerdings mittlerweile ein Umdenken. Inzwischen können sich immer mehr Logistikfirmen den zukünftigen Einsatz von Robotersystemen im Einlagerungs- und Bereitstellungsbereich vorstellen – oder führen diesen bereits durch.

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Dies ist auch nötig, denn angesichts des durch den demografischen Wandel begünstigten und bereits jetzt deutlich spürbaren Fachkräftemangels und dem stetigen Umschlagwachstum steht die Logistikbranche vor großen Herausforderungen. Um dem entgegenzutreten, machen automatisierte Systeme und eine autonome Kommissionierung durchaus Sinn. Während der Warentransport durch ein Lager mithilfe von Förderbändern oder FTS relativ unkompliziert zu bewerkstelligen ist, ist die Kommissionierung bei weitem schwieriger zu automatisieren. Statistiken zufolge beträgt der Anteil manueller Arbeit hier noch immer über 90 Prozent. Das liegt daran, dass es bisher schlicht zu kompliziert war, das menschliche Auge und die menschliche Hand samt ihrem Tastsinn für eine Roboterlösung zufriedenstellend und kostengünstig nachzubilden.

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Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass Roboter in einem Warenlager nicht nur sicher navigieren, sondern auch mit den sich permanent wechselnden Bedingungen klarkommen müssen. Sie haben anderen Systemen selbstständig auszuweichen und müssen darüber hinaus in der Lage sein, am Regelplatz oder der Kommissionier Station vielfältig dimensionierte Artikel Stückgenau greifen zu können. Da in naher Zukunft auf menschliche Arbeitskräfte nicht gänzlich verzichtet werden kann, müssen sie zudem in einer Mensch-Roboter-Kooperation interagieren, ohne den Arbeiter zu stören oder gar zu gefährden.

Präzise greifen und erkennen – die zwei großen Probleme von Robotern

Die aufwändige Softwaresteuerung haben Entwickler mittlerweile im Griff, was Grundlage für die koordinierten Bewegungen der Roboter-Greifarme ist. Ein viel größeres Problem ist jedoch der Griff der Ware an sich, was vor allem auf die Heterogenität des Artikelspektrums zurückzuführen ist. Die zu pickenden Waren in einem Lager weisen teils große Unterschiede hinsichtlich ihrer Form, Steifigkeit, Festigkeit, Gewicht, Volumen und Oberfläche auf. Um diese Artikel erfolgreich zu bearbeiten, kommen unterschiedliche Techniken zum Einsatz. Aber ob nun Klemm-, Traktions- oder Vakuumgreifer, jeder für sich kann nicht das gesamte Artikelspektrum abdecken. Deshalb sind noch variablere Lösungen gefragt, um alle Waren wirklich zuverlässig zu entnehmen.

Ein weiterer Grund für die Schwierigkeit der Pick-Automatisierung mit Robotern ist die fehlende Flexibilität bei der Bildverarbeitung durch die automatischen Systeme. Bisher fiel es den Geräten schlichtweg zu schwer, die Vielzahl der unterschiedlichen Waren eindeutig zu identifizieren. Firmen behalfen sich deshalb damit, jeden der zu bearbeitenden Artikel zuvor aufwändig mit seinen Eigenschaften in puncto Beschaffenheit, Gewicht und besonderen Handling-Anweisungen zu listen. Eine Lösung, die für einen überschaubaren Warenbestand vielleicht noch Sinn ergibt, aber bei einer Sortimentstiefe von mehreren hundert oder gar tausend Artikeln an ihre Grenzen stößt. Inzwischen ist es jedoch mit einer Kombination aus 2D- und 3D-Bildverarbeitung möglich, dass sich Roboter von der Warenvielfalt nicht mehr so schnell durcheinanderbringen lassen und die Identifikation unterschiedlichster, auch gestaffelt oder schräg stehender Produkte und Verpackungen für sie lösbare Aufgaben darstellen.

Wie das geht, zeigt der französische Schmuckhersteller Maty, der die Bereitstellung seiner Artikel erfolgreich automatisiert hat. Herzstück der Anlage ist ein softwaregesteuerter Pick- & Place-Roboter, der Schmuckstücke und die dazu passenden Etuis vollautomatisch für die weitere Kommissionierung bereitstellt. Im Vergleich zur manuellen Bearbeitung der Aufträge konnte auf diese Weise der Output an versandfertigen Paketen um 50 Prozent gesteigert werden.

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Teilautomatische Lösungen mit Einsatz von Virtual Reality-Techniken

Einen Schritt weiter sind Systeme, die Lagerarbeiter bei der Kommissionierung unterstützen. Nachdem Datenbrillen bereits ihren Einzug in die Logistik gehalten haben, bahnt sich mit dem Einsatz von Virtual und Mixed Reality-Lösungen ein weiterer Umbruch an. Im Gegensatz zu den kleinen Displays der Datenbrillen besteht beispielsweise bei der HoloLens nicht die Gefahr, dass die Augen der Nutzer allzu rasch ermüden oder Beschwerden wie Kopfschmerzen auftreten. VR-Brillen verfügen über sehr viel größere und damit nutzerfreundlichere Displays, was auch einen längeren Einsatz möglich macht. Da die geschlossenen VR-Brillen das reale Umfeld des Nutzers ausblenden, scheiden diese Systeme allerdings vorerst für eine regelmäßige Nutzung in der Logistik aus.

Bei der halbtransparenten Lösung der HoloLens tritt dieses Problem nicht auf, denn der Nutzer hat weiterhin sein gewohntes Sichtfeld. Im Lager erfolgt orts-, zeit- und blickwinkelabhängig eine situationsbezogene Bereitstellung von relevanten Informationen, was die Arbeit erheblich erleichtert. Im realen Einsatz erkennt die HoloLens den Lagerplatz eines zu pickenden Artikels und weist dem Kommissionierer stets den optimalen Weg dorthin. Am Lagerfach angekommen wird mithilfe eingeblendeter Symbole der korrekte Behälter mit dem zu entnehmenden Artikel angezeigt. Über ein Scanner-Modul wird der gegriffene Artikel kontrolliert und sogleich als bearbeitet in der elektronischen Pickliste markiert. So steigt gleichermaßen die Geschwindigkeit der Zugriffe und ihre Präzision.

Extended Reality Pionierleistung mit Xpert.Digital: So wurde im Rahmen eines Hochschulprojekts der Universität Neu-Ulm mit Xpert.Digital und dem VR Experten Richard Hagl, einem Entwickler von digitalen B2B-Lösungen rund um die virtuelle Zukunftswelt die Auswirkungen der Nutzung von HoloLens-Brillen auf Kommissionierprozesse im Lager untersucht. Dafür wurden die Datenbrillen mit einer eigens entwickelten Picking-Software ausgestattet, deren Nutzerfreundlichkeit während des Projekts getestet und optimiert werden soll.

Bei Erfolg kann diese innovative Art des Pick by View in Zukunft durchaus in der Lage sein, klassische Methoden zu ersetzen und eine Brücke zwischen manueller Tätigkeit und Automatisierung im Lager zu schlagen. Für den regelmäßigen Einsatz müssen allerdings noch Verbesserungen hinsichtlich Gewichts und Akkulaufzeit der Geräte erfolgen.

 

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Xpert.Digital – Konrad Wolfenstein

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