Erhöhte Prozesssicherheit für den internen Kunden Produktion

Das neue automatische Kleinteilelager (AKL) wurde im 1. Obergeschoss eines Bestandgebäudes eingebracht. Angebunden an das neue Lager sind umfangreiche Fördertechnikstrecken inklusive Loops, die den Wareneingang, spezifische Bearbeitungsplätze sowie den Warenausgang erschließen. Die 3-gassige Regalkonstruktion des AKL verfügt, bei einem Behältergrundmaß von 400x600mm, über 16.000 Stellplätze. Diese werden durch drei vollautomatische BOXer-Regalbediengeräte von Stöcklin bedient – eine Baureihe, die sich seit fast 15 Jahren als Bestseller im Bereich der automatischen Kleinteilelagerung bewährt. Um Kunststoffbehälter und Sonderladungsträger sicher handhaben zu können, sind die Geräte mit einem Karton-Greifer ausgestattet. Betrieben wird das AKL inklusive Peripherie im Drei-Schicht-Betrieb an fünf Arbeitstagen in der Woche.

Zukunftssichere Lagerlogistik auf der Agenda

Das Daimler-Werk in der NRW-Landeshauptstadt unterliegt stetig wachsenden Prozessanforderungen. Um diese wirtschaftlich abbilden und zukunftssicher ausrichten zu können, wurde Anfang 2017 der Entschluss gefasst, in eine automatisierte Montageversorgung zu investieren und parallel die zeit- und ressourcenaufwändige Bereitstellung über den ‚Supermarkt‘ deutlich zu verringern. „Die Herausforderung bei diesem Projekt bestand darin, auf begrenzt verfügbarem Raum eine Lösung umzusetzen, die gleich mit einer ganzen Reihe ambitionierter Zielsetzungen verbunden war“, berichtet Markus Blaß, Werkplaner bei Daimler in Düsseldorf. „Unser Systempartner war aufgefordert, eine auf kurzen Durchlaufzeiten und maximal möglicher Anlagenverfügbarkeit basierende sequenzgesteuerte Linienversorgung umzusetzen.“ Gleichzeitig galt es, den Ressourcenbedarf im Sinne verschlankter Abläufe zu minimieren und möglichst weitere Rationalisierungspotenziale zu erschließen, um die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems nochmals zu steigern.

Modularität und Flexibilität gewünscht

Für die erste Baustufe wurde ab Auftragsvergabe Mitte September 2017 ein Zeitfenster von gerade einmal neun Monaten veranschlagt. Sämtliche Funktionen waren modular und standardisiert auszulegen. Ebenso die manuellen Arbeitsplätze, welche nach Vorgabe des Automobilherstellers weitestgehend kompakt und unter besonderer Berücksichtigung von ergonomischen Aspekten zu gestalten waren. Um Laufwege zu minimieren und die Effizienz in den Prozessen zu erhöhen, sollte es zudem möglich sein, an den einzelnen Stationen mehrere Funktionen abzuwickeln.

Das AKL samt Vorzone hat Stöcklin im Obergeschoss einer bestehenden Industriehalle installiert. Zur Verfügung stand eine Fläche von maximal 63,50m Länge und 33,00m Breite. Die lichte Höhe konnte bis 6,50m genutzt werden. Transportiert und gelagert werden in erster Linie Kunststoffbehälter (VDA-KLTs), Kartons und auch Sonderladungsträger mit einem zulässigen Gesamtgewicht bis je 25kg. Das Gros weist Grundmaße von 300×200, 400×300, 600×400 und 800x600mm in variierenden Höhenklassen auf. Zu berücksichtigen war ferner, dass verschiedene KLT-Böden, wie etwa Waffel-, Rippen- und flache Böden, über die Fördertechnik transportiert und präzise gegriffen werden müssen. Auch sollten kleinere Beschädigungen respektive Gebrauchsspuren an den im steten Umlauf befindlichen Behältern den Materialfluss nicht behindern. Infolge waren entsprechende Toleranzen bereits bei der Auslegung der Förder- und Handhabungstechnik einzubeziehen.

Automatische Identifikation und Depalettierung

Die umgesetzte Intralogistiklösung umfasst den gesamten Prozess vom Inbound bis zum Outbound. Dem Daimler-eigenen Warehouse Management System (WMS) obliegt hierbei die zentrale Verwaltung und Steuerung. Das WMS kommuniziert mit dem StöcklinWCS (Warehouse Control System), ein Lagerplatzverwaltungssystem, welches auch eine Materialflusssteuerung samt Leitstand enthält. Da das Bestands-WMS bereits über einen integrierten Lagersteuerungsrechner verfügt, wurde im Fall von Daimler ausschließlich das StöcklinWCS-Hauptmodul benötigt. In dessen Applikationsumfang enthalten ist auch eine auf dem TIA-Portal basierende WinCC-Anlagenvisualisierung.

Seit dem Go-Live und der finalen Abnahme im Spätsommer 2018 werden die von den Zulieferbetrieben bereits mit Labeln versehenen KLTs der Wareneingangszone auf unterschiedlichen Ladungsträgern zugeführt. Hierbei handelt es sich in erster Linie um Euro- und Industriepaletten. Die Depalettierung übernimmt ein Linienportal-Roboter, der mit zwei frei programmierbaren Achsen, einem wartungsfreien Drehstrom-Servo-Antrieb, einem inkrementalen Wegmesssystem sowie einer Kamera ausgestattet ist, über die der Roboter die Gebinde identifiziert. Gleichzeitig liefern die Aufnahmen Informationen, wie die KLTs nach Vereinzelung auf die Behälterfördertechnik abzugeben sind. Infolge werden sie mittels Dreh-Umsetzer in die richtige Position für die Einlagerung gebracht. Sondergebinde, zum Beispiel aus Übersee, sowie übergroße Paletten und Gitterboxen, werden hingegen mit Staplerunterstützung zunächst an den manuellen Umpackplätzen bereitgestellt. Dort erfolgt eine Vermessung. Diese Angaben sind relevant für das nachfolgende Handling im AKL. Auch wird die aktuelle Ausrichtung des Ladungsträgers erkannt, sodass eine zügige Positionierung über den Dreh-Hubumsetzer gewährleistet ist.

Exakte Aufgabenverteilung auf IT-Ebene

Nach erfolgter Kontrolle und Steuerbarcode-Erfassung wird jeder KLT vom WCS an das übergeordnete System gemeldet. Dieses vergibt einen entsprechenden Lagerplatz unter Berücksichtigung der Behälter-Klasse, sodass folgerichtig 1-, 2- oder 4-fachtief eingelagert werden kann. Die Fachtiefen werden wiederum durch das WCS verwaltet, wobei das WMS dafür sorgt, dass nur die jeweils für den gleichen Lagerplatz zulässige Anzahl an Gebinden vergeben wird. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass ausschließlich gleiche Artikel/Chargen eingelagert werden. Um sämtliche Behältertypen mit ihren variierenden Zwischenmaßen aufnehmen zu können, ist das AKL als Fachbodenregal ausgeführt worden. Zudem konnte durch die Möglichkeit einer 4-fachtiefen Lagerung von kleineren KLTs (300x200mm, 400x300mm) eine hohe Lagerdichte erzielt werden.

Eine Besonderheit in diesem Projekt ist der Prozess ‚Gruppenbildung‘. Dieser wird aufgerufen, sobald ein Behälter den I-Punkt verlassen hat. „Ziel ist, eine maximal mögliche Anzahl an Behälterklassen einem Lastaufnahmemittel zuzuordnen, sodass die Spiele der Regalbediengeräte optimiert werden“, sagt Stöcklin-Projektleiter Serkan Zeyrek. Das WCS stellt im Zuge dessen sicher, dass Behälter mit dem gleichen Materialinhalt möglichst über alle drei Gassen des AKL hinweg gleich verteilt werden. Auch werde bei der Gruppenbildung stets darauf geachtet, dass ein Kanal komplett gefüllt wird. Voraussetzung für das Einlagern in einen Kanal sind gleiche Material- und ZGS-Nummern sowie übereinstimmende Chargen.

Sicherheit und Intelligenz integriert

Ver- und entsorgt werden die Behälter-Stellplätze im automatischen Kleinteilelager (AKL) durch drei automatische, 6,50m hohe Regalbediengeräte des Typs BOXer D1. Diese sind jeweils mit einem Kartongreifer bestückt und projektspezifisch gemäß dem Prinzip der ‚Gruppenbildung‘ auf die Mitführung von bis zu vier Ladeeinheiten ausgelegt. Demzufolge lässt sich ein Gesamtgewicht bis 100kg in einer Tour sicher aufnehmen und transportieren. Die Geräte verfügen darüber hinaus über je zwei industrietaugliche Kameras inklusive Scheinwerfer, die so angebracht sind, dass die Waren auf dem Lastaufnahmemittel von oben aufgezeichnet werden können. Die Übertragung an das kundenseitige IT-Netzwerk erfolgt per Ethernet. Kennzeichnend für das BOXer-AKL ist ferner ein integriertes Energiemanagement. So lassen sich die Regalbediengeräte in durchsatzschwachen Zeiten mit verringerter, schonender Fahrdynamik betreiben. Bei Nichtgebrauch kann ein Großteil der elektrischen Komponenten auch vom Strom getrennt und in den Sleep-Modus versetzt werden. Überschüssige Bremsenergie wird in das Haupt-Stromnetz zurückgespeist.

Verbesserte Servicequalität dank Sequenzierung

Der überwiegende Anteil der Behälter ist für die Auslagerung zu den Sequenzern bestimmt. „Die beiden Sequenzer dienen dazu, in der Montage benötigte Behälter mit Bauteilen analog zur vorgegebenen Verbau-Reihenfolge auszulagern und der Fächergestell-Beladung zuzuführen“, erklärt Stöcklin-Experte Serkan Zeyrek. „Sie sind zudem mit einer Pufferfunktion ausgestattet, um bei etwaig unregelmäßigen Routenzugabfahrzeiten Leistungsschwankungen auszugleichen.“ Die Sequenzierung sowie die Befüllung der Gestelle für die Routenzüge erfolgen über drei Fördertechnik-Loops, die auf den Ebenen +600, +1.200 und +1.800mm angeordnet sind. Ausgelöst wird der Prozess durch das WMS, indem es pro Routenzug einen Transportauftrag zum Zielplatz generiert. Die übermittelten Informationen beinhalten die Lagerkoordinaten sowie eine Reihenfolge/Tour pro Gebinde. Auf Grundlage dieser Informationen errechnet das WCS, welcher KLT welchem Routenzuggestell zuzuordnen ist und stößt den Auslagerprozess bedarfsgerecht an. Nach Eintreffen des Gebindes, das zuvor über einen Dreh-Hub-Umsetzer in die korrekte Gestell-Position ausgerichtet worden ist, übermittelt das WCS eine Quittierung des Auftrags an das übergeordnete Kunden-System.

Die Fördertechnik erbringt eine Leistung von 360 KLT pro Stunde. Grund für diesen vergleichsweise geringen Durchsatz ist, dass das Daimler-System exakt vorgibt, welche Ladungsträger in welcher Reihenfolge auszulagern und platzgenau im Kanal zu positionieren sind. Als Konsequenz müssen die Behälter, die in fünf Größen im Einsatz sind, nach der Depalettierung in die richtige Position gedreht werden. Auch werden sie so gewendet, dass der angebrachte Barcode für die Mitarbeiter einfach einlesbar ist. Um die Sequenzen einzuhalten, kann es zudem passieren, dass KLTs aus dem Regalfach umgelagert werden müssen, um an die hinteren zu gelangen, die gerade angefordert werden. Der jeweilige Aufwand verursacht Restriktionen in der Auslagerstrategie und mindert die Durchsatzleistung, die aus funktional-technischer Sicht regulär bei bis zu 600 Behältern pro Stunde liegen würde.

Parallel wurde die Möglichkeit für manuelle Gestell-Beladungen geschaffen. Im Zuge dessen werden die betreffenden Behälter aus dem AKL über Auslagerstiche zu den Arbeitsplätzen ausgeschleust. Auch in diesem Bereich ist für hinreichend Pufferkapazität auf der Fördertechnik gesorgt. Ergänzend zu den Vollbehälter-Auslagerungen sind zudem Teilentnahmen an den Kommissionierarbeitsplätzen möglich. Besonders dringliche Materialien lassen sich darüber hinaus im Cross Docking-Verfahren in den Outbound-Prozess durchschleusen. Die entsprechenden Telegramme übermittelt das WMS KLT-bezogen an die Anlagensteuerung. Materialflusstechnisch erfolgt das Cross Docking über die Vorzone des BOXer-AKL.

Aktueller und zukünftiger Bedarf abgesichert

Bei weiter steigenden Prozessanforderungen lässt sich die integrierte Gesamtsystemlösung für eine sequenzgesteuerte Linienversorgung in vergleichsweise kurzer Zeit anpassen. Die hierfür erforderlichen Voraussetzungen sind bereits während der Entwicklung des Anlagenlayouts berücksichtigt worden. „Wir sind mit der gewählten Lösung, die sich jederzeit flexibel auf neue Anforderungen und Aufgaben anpassen sowie bei Bedarf erweitern lässt, sehr zufrieden“, so Markus Blass, Werkplaner im Daimler-Werk Düsseldorf.