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Auf dem Weg zum Zero People Warehouse

Auf dem Weg zum Zero People Warehouse

FÜR DEN AUFBAU VON LOGISTIKLÄGERN (FAST) OHNE PERSONAL IST IN EINIGEN BRANCHEN UND BEREICHEN SCHON JETZT GENÜGEND POTENZIAL VORHANDEN von Stefan Unkrig, TMG CONSULTANTS

Zur Vision der umfassend digitalisierten und vernetzten Industrie-4.0-Welt gehört auch das Zukunftsbild eines Lagers, bei dem die heutigen Logistik-Prozesse vollkommen autonom abgewickelt werden. Bis so ein echtes „Zero People Warehouse“ – ein Lager, das weitgehend ohne Personal auskommt – realisiert werden kann, sind zwar noch etliche technische Weiterentwicklungen erforderlich. Die ersten Schritte auf dem Weg dorthin können und sollten produzierende Unternehmen allerdings schon heute in Angriff nehmen – zum Beispiel, indem sie die Eignung autonomer fahrerloser Transportsysteme (aAGV) und kollaborierender Roboter (Cobots) für bestimmte Einsatzgebiete prüfen und erste Erfahrungen damit sammeln, um nicht ins Hintertreffen zu geraten, sobald die Technik „salonfähig“ ist. Nach TMG-Einschätzung ist die Entwicklung zu einer deutlich verstärkten Lagerautomatisierung nicht mehr aufzuhalten. Das Potenzial für mögliche Produktivitätsverbesserungen wird von Experten auf mindestens 20 Prozent geschätzt.

Visionen liefern Unternehmen die Zielprojektion für die langfristige Ausrichtung. Durch eine Vision wird klar, wohin sich etwas entwickeln soll. In der Lagerwirtschaft ist das die Vision vom „Zero People Warehouse“ (ZPW). Ein solches ZPW ist per Definition in der Lage, die heutigen Logistik-Prozesse eines Lagers vollkommen autonom abzuwickeln. Die Standardprozesse eines Geschäftsbereiches – und damit alle Tätigkeiten „von Rampe zu Rampe“ einschließlich Beladen und Entladen bzw. Übergang in die Produktion – lassen sich ohne manuelle Tätigkeiten umsetzen. Die Steuerung der Prozesse erfolgt vollständig IT-gestützt. Personal wird nur noch für Steuerungsaufgaben sowie für Wartung und Instandsetzung benötigt.

Auch wenn dieses Szenario – Stand heute – noch „Zukunftsmusik“ ist: beschäftigen sollten sich produzierende Unternehmen schon jetzt mit diesem Thema. Und zwar aus mindestens drei Gründen:

  • In einigen Bereichen und Branchen ist schon jetzt hinreichend Potenzial vorhanden, um erste Schritte in Richtung eines Zero People Warehouse zu gehen. Auch mit einer teilweisen Umsetzung des ZPW-Prinzips lassen sich bereits bemerkenswerte Kostenreduzierungen erzielen.
  • Die technologische Entwicklung auf diesem Gebiet schreitet überaus dynamisch voran. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis zwischen „manuell“ und „automatisiert“ verschiebt sich mehr und mehr zugunsten der Technik. Auch das Lösungsangebot nimmt ständig zu. Aus unserer Sicht liegt die große Herausforderung für die Unternehmen daher weniger in der Technik an sich, als in der internen Vorbereitung darauf. Und dazu gehört vor allem, eigene praktische Erfahrungen zu erwerben.
  • Die Anforderungen an eine durchgängige, visualisierte Supply Chain steigen. Dies macht auch vor der Intralogistik keinen Halt. Ein ZPW ist vollkommen vernetzt, und es ist zu jedem Zeitpunkt ersichtlich, an welchem Punkt sich die Ware befindet. Insbesondere an Schnittpunkten zur Produktion mit teuren Stillstandszeiten kann dies wichtig sein. Gleiches gilt bei der Frage, wie zusätzliche Puffer vor den Anlagen vermieden werden können.

 

Abbildung 1:
Automatisierungspotenziale im Lager
an ausgewählten Beispielen

Grundlage für diese Erkenntnisse ist eine umfassende Marktrecherche, die wir bei der TMG in 2015/ 2016 durchgeführt haben, um einmal festzustellen, welche Tätigkeiten sich im Lager – Stand heute – schon automatisiert abwickeln lassen und welche Technik dafür zur Verfügung steht. Gleichzeitig wurde dabei analysiert, wo eine automatische Abwicklung aus heutiger Sicht (noch) nicht sinnvoll ist. Im Endergebnis ist aus den Analysen eine allgemeine „Wertschöpfungsmatrix“ entstanden, aus der sehr schnell eine unternehmensspezifische Version abgeleitet werden kann. Diese spezifizierte Matrix zeigt dann in einer übersichtlichen Darstellung alle Technologien an, die für die speziellen Lagerprozesse des betreffenden Unternehmens relevant sind.

Wie gut sich Prozesse in einem Lager automatisieren lassen, hängt immer von den Rahmenbedingungen „vor Ort“ ab und ist daher grundsätzlich unternehmensindividuell zu bestimmen. Letztlich besteht die Herausforderung immer darin, eine saubere Lösung zwischen manuellen Prozessen und hoch automatisierten Prozessen zu kreieren. Welche Lagertechnik im Einzelfall zu präferieren ist, lässt sich in den allermeisten Fällen erst nach einer umfassenden Analyse und entsprechenden Planungen sagen – schließlich gilt es bei dieser Entscheidung, eine Vielzahl an Einflussfaktoren zu berücksichtigen (Abbildung 2).

 

Abbildung 2:
Einflussfaktoren auf die
Auswahl der richtigen Lagertechnik

Die Wertschöpfungsmatrix zeigt im Prinzip die Möglichkeiten auf, die Unternehmen schon jetzt auf dem Weg zum visionären Zero People Warehouse offenstehen. Eine sehr interessante Option für die ersten Schritte in diese Richtung sind aus unserer Sicht die autonomen automatisierten fahrerlosen Transportsysteme (aAGVs1) und die kollaborierenden Roboter (Cobots2).

1 aAGV = autonomous Automated Guided Vehicle

2 Cobots = Collaborative Robots

Autonome fahrerlose Transportsysteme

Viele produzierende Unternehmen können in der Materialbereitstellung flexibel sein – etwa mit dem Einsatz von Gabelstaplern. Dazu ist aber immer eine manuelle Bedienung erforderlich. Mit den autonomen, fahrerlosen Transportsystemen lassen sich die Vorteile von Automation und Flexibilität miteinander verbinden. Die Technik ist mittlerweile so weit fortgeschritten, dass im Prinzip alle Transportvorgänge automatisiert werden können.

In vielen Fällen sind die Kosten für die neue Technik noch recht hoch. In der Tendenz ist jedoch klar zu erkennen, dass sich das Verhältnis zwischen der Lohnkostenentwicklung und der Entwicklung der Technikkosten immer weiter zugunsten der Automatisierung verschiebt. Die Technik wird zunehmend günstiger und sie wird auch immer einfacher zu bedienen. Früher musste man ein einschlägiges Studium abgeschlossen haben, um ein solches System programmieren zu können. Heute ist das nicht mehr nötig. Die Programmierungshürden sind wesentlich niedriger, und damit entfällt – neben den Kosten – ein zweiter triftiger Grund, um solche Systeme nicht zu nutzen. Nebenbei wird jede Folgeinvestition günstiger, da das benötigte Wissen und die Steuerung bereits im Haus sind.

Die aktuelle Technik ist überwiegend Resultat universitärer Forschung und vergleichbarer Aktivitäten spezialisierter Forschungsinstitute. Klar erkennbar ist aber, dass mehr und mehr Lösungen die Serienreife erreichen. Und: die Technik entwickelt sich mit rasanter Geschwindigkeit weiter. Was heute noch State-of-the-Art ist, kann in sechs, sieben Monaten schon wieder veraltet sein. Um das mögliche Potenzial frühzeitig auszunutzen, halten wir es daher für extrem wichtig, einfach mal anzufangen, ein Pilotprojekt zu starten und sich Schritt für Schritt mit den Möglichkeiten der neuen Automatisierungstechnik vertraut zu machen.

Ein Transport- oder Handling-Roboter kostet in der Einführung derzeit etwa 30.000 Euro, bei vollem Betrieb kommt man auf etwa 50.000 Euro. Dagegen zu rechnen ist, dass das System in drei Schichten in Betrieb sein kann. In eineinhalb Jahren sind die Kosten amortisiert. Doch auch wenn das konkrete Verbesserungspotenzial noch gering sein mag und im schlechtesten Fall eine manuelle Tätigkeit durch eine autonome ersetzt wird – ohne größere Wertschöpfung zu erzeugen: Viel wichtiger ist aus unserer Sicht, dass Unternehmen dadurch bereits einen enormen Erkenntnisgewinn für künftige, wertschöpfende Nutzungsoptionen gewinnen. Zum Beispiel, indem sie Erfahrungen sammeln, wie sich das Logistiksystem auf geänderte Rahmenbedingungen sehr schnell und effizient neu ausrichten lässt. Mit den Erstanwendungen werden Prozesse neu ausgerichtet, angepasst, besser verstanden und zunehmend stabil verkettet. Man gewinnt Adaptionsfähigkeit.

Lange Zeit schien der Trend zur Hochautomatisierung im Hochlohnland Deutschland ungebrochen zu sein. Mittlerweile zeigt sich jedoch, dass bei mehr als einem Drittel der Betriebe die Erwartungen nicht voll erfüllt werden konnten. Der wichtigste Grund für die Unzufriedenheit ist die Inflexibilität dieser Anlagen sowie hohe Anpassungskosten bei notwendigen Veränderungen. Mit aAGV und Cobots lässt sich der Antagonismus zwischen Automatisierung und Flexibilität bei etlichen Anwendungen beseitigen. Transport und Handling wachsen bei den neuen Lösungen immer weiter zusammen.

Es gibt bereits fahrerlose Transportsysteme, auf denen ein Roboter montiert ist. 3 Beim Navigieren orientiert sich der Roboter an den bestehenden räumlichen Gegebenheiten. Er benötigt dazu keinerlei zusätzliche Orientierungshilfen oder Reflektoren in der Betriebsumgebung. Er kann als Einzelsystem betrieben werden. Aufgrund einer modularen und skalierbaren Konstruktion ist das System aber auch jederzeit erweiterbar. Ändern sich Betriebsablauf oder Infrastruktur der Produktionsanlage, lässt sich das System sehr schnell rekonfigurieren und den geänderten Anforderungen entsprechend anpassen. Möglich ist ferner, das System in verschiedenen Prozessen zum Einsatz zu bringen.

3 Maschinenmarkt, August 2016 – www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/robotik/articles/541689/

In der nächsten Stufe der Technologie-Evolution wird es eine weitere Verkettung bisher getrennter Funktionen geben. Montagelinien werden sich dann noch deutlich schneller abbauen und wieder neu aufbauen lassen. Durch die technischen Weiterentwicklungen werden die Unternehmen in ihrer Transport- und Produktionslogistik zunehmend mehr Flexibilität gewinnen. Schwarmtechnologie wird zudem dabei helfen, die Grenzen der Leistung zu verschieben, Fahrzeuge übergreifend zu steuern und dadurch die gesamte Lagerlogistik noch einmal ein Stück weit flexibler zu machen.

Synergieeffekte mit wichtigen Zukunftstrends

Wie wichtig es für Unternehmen sein sollte, in dieses Thema einzusteigen und sich Schritt für Schritt vorzutasten, um den Anschluss nicht zu verlieren, zeigt ein Blick auf Szenarien, in denen die Vision des Zero People Warehouse mit einigen aktuellen Megatrends in Verbindung gebracht wird.

Megatrend: Autonomes Fahren
Beim autonomen Fahren gibt es keine Verpflichtung mehr, Ruhezeiten einzuhalten. Fahrzeuge können theoretisch also zu jeder Tages- und Nachtzeit zum Entladen oder Beladen ankommen. Für ein ZPW stellt das kein Problem dar, Personal muss nicht vorgehalten werden. Beim Szenario des autonomen Fahrens meldet sich das Fahrzeug rund 15 Minuten vor Ankunft an einem Werkstor selbständig an. Vollkommen systemgesteuert bekommt der LKW eine Entladerampe zugewiesen. Anschließend erfolgen alle erforderlichen Schritte ebenfalls voll automatisch: Entladen, Vereinnahmen, Einlagern oder auch Weiterleiten in die Produktion. Da der LKW ja immer selbst den exakten Zeitpunkt seiner Ankunft ankündigt, ist über das System sogar eine Optimierung bei den Wareneingangs- und -ausgangsflächen möglich. Durch ständige Kommunikation zwischen Fahrzeug und Warehouse lässt sich das Rampenmanagement nachhaltig verbessern. Letztlich wird immer eine „Just in time“-Lieferung vom Lager in den LKW hinein realisiert.

Megatrend: Green Factory
Strom ist im Prinzip das einzige, was die automatisierte Technik wirklich als Input benötigt. Eine Green Factory erzeugt ihren Strom aber selbst. Über eine Solaranlage auf dem Dach lässt sich so die gesamte automatisierte Lagertechnik unterhalten. Im Zero People Warehouse einer grünen Fabrik kann also das gesamte Material gelagert werden, ohne Kosten für Strom, Wasser, Gas tragen zu müssen. Auch die eine oder andere Infrastruktur in der Halle wird nicht mehr benötigt.

Megatrend: 3D-Druck
Der 3D-Druck befindet sich massiv auf dem Vormarsch. Die Technologie ist mittlerweile an einem Punkt ihrer Entwicklung angelangt, ab dem sie sich nicht mehr nur für den Prototypenbau eignet, sondern mehr und mehr auch in der Kleinserienproduktion und im Ersatzteilgeschäft zielführend zum Einsatz gebracht werden kann. Wenn sich der 3D-Druck durchsetzt, wird dies die Lagerung von Ersatzteilen massiv beeinflussen. Vielleicht gibt es dann überhaupt keine großen Läger mehr – die Ersatzteile können ja weitgehend bedarfsorientiert „on demand“ hergestellt werden. Irgendwo hat man vielleicht noch ein Pufferlager, das der Logistik zugeordnet ist, dort wird das additiv gefertigte Teil maschinell so verpackt, wie man es braucht. Verpackung und Lagerplätze lassen sich standardisieren und dem Prozess des „On demand“-Druckens anpassen.

Megatrend: Fachkräftemangel
In Zukunft wird es eine enorme Nachfrage nach Spezialisten geben, die über die Qualifikation verfügen, die immer intelligenter werdenden Maschinen zu verstehen, zu steuern und am Laufen zu halten. Dazu ist ein gewisses Ingenieurswissen, die Fähigkeit zum „vernetzten Prozessdenken“ wie auch qualitativ hochwertiges Spezialwissen erforderlich, zum Beispiel im Hinblick auf das Zusammenwirken der einzelnen Prozesse und ihre Anbindung innerhalb der Wertschöpfungskette. Diese Fachkräfte zu rekrutieren und den spezifischen Anforderungen im Unternehmen entsprechend weiterzubilden, wird nicht einfach sein. Mit der zielgerichteten Qualifizierung und dem Aufbau dieser künftig geforderten Kompetenzen kann aus unserer Sicht daher nicht früh genug begonnen werden. Das ZPW bietet ebenso den Vorteil, dass das Personal für die Lagersteuerung zentral für mehrere Läger platziert werden bzw. von jedem erdenklichen Ort über das Internet in die Steuerung eingreifen kann. Bei einer Standortwahl erfährt der Faktor Fachkräfte eine geringere Aufmerksamkeit.

Reduzieren oder sogar Beseitigen lässt sich durch ein Zero People Warehouse noch ein anderes Personalproblem. Heute bereitet es so manchem Verantwortlichen erhebliches Kopfzerbrechen, wie er kurzfristige Spitzen im Lager personell abdecken kann. Auch die Fluktuation ist bei Mitarbeitern in der Intralogistik traditionell recht hoch. Ob Staplerfahrer oder Gruppenleiter: wenn woanders ein wenig mehr zu verdienen ist, wird schnell mal der Arbeitgeber gewechselt. Um all diese Dinge muss man sich bei einem Zero People Warehouse nicht mehr kümmern. Einen Mangel kann es dort nicht geben, weil Lagerfachkräfte gar nicht mehr gebraucht werden.

Wirksamer Hebel zur Senkung des Lohnkostenanteils
In einem Hochlohnland wie Deutschland kann ein Zero People Warehouse ein wirksamer Hebel sein, um die Lohnkosten in der Logistik zu senken und zu einer Reduzierung des Lohnkostenanteils an den gesamten Kosten beizutragen. Welche Argumente sonst noch für oder gegen ein Zero People Warehouse sprechen und wie diese Vorteile und Nachteile im Vergleich zur konventionellen Lösung zu beurteilen sind, veranschaulicht illustrativ Abbildung 3.

 

Abbildung 3:
Konventionelles und Zero
People Warehouse im Vergleich

Eines sollte dieser pointierte Blick in die Zukunft der Lagerwirtschaft gezeigt haben: Die Entwicklung zum immer weiteren Ausbau der Automatisierung ist nicht mehr aufzuhalten und vollzieht sich mit einer solchen Dynamik, dass Unternehmen sich erst gar nicht die Frage stellen dürfen, ob sie sich mit dem Thema befassen sollten. Entscheidend wird sein, wie schnell die Unternehmen lernen, mit den neuen Möglichkeiten nutzbringend umzugehen. Das von Experten geschätzte Potenzial von mehr als 20 Prozent Produktivitätsgewinn sollte Argument genug sein, um mit den ersten Schritten in Richtung der ZPW-Vision nicht mehr allzu lange zu warten.

TMG INSIGHTS-Ausgabe 14 erschienen: "Supply Chain Management & Logistik"

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