Warehouse Management 4.0 Die Lagerlogistik macht sich fit für die Zukunft

Kürzere Produktlebenszyklen, höhere Arbeitsgeschwindigkeiten und individuellere Kundenwünsche, aber vor allem die Vielzahl an neuen technischen Möglichkeiten verändern und prägen die Lagerlogistik. Angelehnt an den Begriff der „Industrie 4.0“ ergibt sich das „Warehousing 4.0“, das viele Potenziale für die Lagerlogistik birgt.

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Obwohl verschiedene Auffassungen existieren, was unter dem Begriff Industrie 4.0 genau zu verstehen ist, herrscht Konsens darüber, dass es dabei größtenteils um die Vernetzung und den Informationsaustausch von Maschinen, Menschen, Wertschöpfungsketten und vielem mehr geht. Das Internet der Dinge spielt dabei eine entscheidende Rolle. Es sollen alle erdenklichen materiellen Einheiten digital abgebildet und über das Medium Internet miteinander vernetzt werden. So kann beispielsweise der Status von Anlagen, Produkten und Ladungsträgern über die gesamte Supply Chain hinweg abgefragt und dokumentiert werden. Unabhängig von der konkreten Ausprägung der einzelnen Innovationen ist jedoch sicher, dass diese Veränderungen auch einen substanziellen Einfluss auf die Lagerlogistik der Zukunft – das Warehousing 4.0 – haben und diese entscheidend prägen werden. Doch was genau verbirgt sich hinter dem Begriff Warehousing 4.0, was ist aktuell schon möglich und welche Entwicklungen kommen auf die Lagerlogistik noch zu?

Am Wareneingang eines Lagers müssen üblicherweise die eingehenden Güter in das Lagerverwaltungssystem eingepflegt werden. Darüber hinaus muss eine Qualitätskontrolle und Mengenprüfung durchgeführt werden, um konsistente Datensätze sicherzustellen. Dabei ist es möglich, dass sich die realen Objekte gegenseitig identifizieren und auch miteinander kommunizieren können. Für die Identifikation stehen verschiedene automatische Identifikationstechnologien (Auto-ID), wie zum Beispiel Barcodes (ein- und zweidimensional) oder RFID, zur Verfügung, die von entsprechenden Sensoren erfasst werden. Kommen zusätzlich Funktechnologien, wie Bluetooth, zum Einsatz, so wird eine lagerübergreifende Kommunikation aller logistischen Elemente ermöglicht, die maximale Transparenz zur Folge hat. Werden RFID- und kamerabasierte Technologien in Verbindung mit sogenannten „intelligenten Ladungsträgern“ über die gesamte Supply Chain hinweg eingesetzt, so können diese Teilprozesse vollkommen automatisiert werden. Intelligente Ladungsträger ermöglichen dabei beispielsweise mithilfe verschiedener Sensor- und Kommunikationstechnologien sowohl während des außerbetrieblichen als auch während des innerbetrieblichen Transports die Echtzeitevaluation von Menge und Qualität der geladenen Güter.

Nicht alle Lagersysteme können automatisiert werden

Der innerbetriebliche Transport, der in der heutigen Lagerlandschaft größtenteils teilautomatisiert erfolgt, kann durch große Fortschritte in der Robotik im Warehouse 4.0 automatisiert mittels fahrerloser Transportsysteme und autonomer mobiler Roboter (AMR) realisiert werden. Diese kommunizieren untereinander, positionieren, transportieren und priorisieren eigenständig und können sich dabei auch zu Transportverbünden zusammenschließen, wenn beispielsweise der Transport eines größeren Guts ansteht. All dies wird von Algorithmen der künstlichen Intelligenz unterstützt, um eine andauernde Verbesserung des Gesamtsystems zu erreichen. Der innerbetriebliche Transport hat dabei auch einen direkten Einfluss auf die Art der Lagerung, da sich nicht alle Lagersysteme für eine Automatisierung eignen.

Die Kommissionierung in Lägern findet vielerorts auch heute noch manuell mithilfe papiergebundener Picklisten statt. Hier existieren bereits verschiedene technische Möglichkeiten, mit welchen der menschliche Kommissionierer größtenteils durch Anwendungssysteme unterstützt werden kann. Diese können bei der Person-zur-Ware-Kommissionierung vor allem die Kognition und die Informationsbereitstellung verbessern, indem zum Beispiel Pick-by-Light-, Pick-by-Voice-, Pick-by-Vision- oder Pick-by-Watch-Systeme eingesetzt werden. Diese Systeme können helfen, Fehler zu vermeiden und die Performance des Kommissioniervorgangs zu verbessern. Speziell Pick-by-Vision-Systeme könnten – eine entsprechende Positionserfassung vorausgesetzt – den menschlichen Kommissionierer durch das Lager leiten und dabei eine dynamische Routenoptimierung anwenden, was hohe Effizienzsteigerungspotenziale verspricht. Die Unterstützung des Menschen beim Kommissioniervorgang beschränkt sich im Warehousing 4.0 allerdings nicht auf die Informationsbereitstellung, sondern berücksichtigt auch, vor allem vor dem Hintergrund des demografischen Wandels, ergonomische Bedürfnisse. So können neue Managementkonzepte implementiert werden, die eine integrierte Optimierung von Kostengrößen (zum Beispiel Minimierung der Durchlaufzeit) und ergonomischen Kennzahlen (zum Beispiel maximales Lastgewicht) ermöglichen. Auch bei den physischen Tätigkeiten können wiederum technische Assistenzsysteme Unterstützung leisten; das wären unter anderem körpergetragene Hebehilfen wie Exoskelette, die dazu beitragen, die auf einen Kommissionierer einwirkenden Lasten zu mindern und somit die Ergonomie nachhaltig zu verbessern. Diese Ansätze erlauben eine alters- und fähigkeitsgerechte Organisation des Kommissioniervorgangs.

Für definierte Artikelspektren existieren auch Speziallösungen, bei denen die Kommissionierung automatisiert von Robotern durchgeführt wird. Breite Anwendung in der Kommissionierung werden zukünftig wohl aber Serviceroboter haben, die in Kooperation mit dem Menschen arbeiten. Daneben werden heute auch bereits mobile Lagerroboter eingesetzt, um das Ware- zur-Person-Prinzip zu unterstützen und somit die Bewegung der Güter im Lager vollständig zu automatisieren. Die Lagerroboter werden dabei automatisiert gesteuert und können ganze Regalzeilen anheben und zu einem Kommissionierarbeitsplatz transportieren, wo ein Arbeiter dann die Ware entnimmt (zum Beispiel unterstützt durch ein Pick-by-Light-System).

Flexibilität in der Lagerlogistik steigert die Wettbewerbsfähigkeit

Parallel zur Informationsbereitstellung für den Kommissionierer kann mithilfe der gleichen oder ähnlicher Systeme eine unmittelbare Qualitätskontrolle erfolgen, die ihrerseits wiederum dazu beiträgt, die Transparenz im Lager durch die Bereitstellung von Echtzeitdaten deutlich zu erhöhen. So kann einerseits der Pickvorgang selbst verifiziert werden, indem das entsprechende Informationsbereitstellungssystem die durchgeführte Aktion überprüft und quittiert. Wird hierbei eine Diskrepanz zwischen zu entnehmendem und entnommenem Gut festgestellt, kann eine unmittelbare Rückmeldung an den Kommissionierer erfolgen, sodass dieser den Fehler umgehend korrigieren kann beziehungsweise muss. Fehlfunktionen einzelner Systemkomponenten, wie zum Beispiel Sensoren, kann durch eine umfassende Integration aller Komponenten entgegengewirkt werden. Zusätzlich können dann analytische Echtzeitverfahren auf ein gesamtes Lager oder eine ganze Supply Chain angewendet werden. Dadurch wird eine bessere Planung und Steuerung von internen Abläufen möglich, die die Flexibilität der Lagerlogistik erhöht und damit nicht zuletzt die Wettbewerbsfähigkeit derjenigen Unternehmen deutlich steigern kann, die hier eine Vorreiterrolle einnehmen. Speziell die Möglichkeiten der Lagerautomatisierung bieten im Kontext des Warehousing 4.0 entscheidende Rationalisierungsmöglichkeiten.

Die Herausforderungen des Warehousing 4.0 bestehen vor allem in der Integration der verschiedenen Technologien und Ansätze, was in Zukunft durch entsprechende Standards erleichtert werden kann. Auf dem Weg dorthin müssen Übergangslösungen gefunden werden, die bereits in einigen Pilotprojekten getestet werden. So existiert der Ansatz zur (teil)automatisierten Inventur – die bei einem vollvernetzten Lager mit absoluter Transparenz nicht mehr notwendig wäre – mithilfe von Drohnen. Diese können eine Inventur kameragestützt durchführen, was speziell in höher gelegenen Regalebenen zu erheblichen Sicherheits- und Zeitvorteilen gegenüber einer manuellen Inventur führt. Mittel- bis langfristiges Ziel muss es sein, die Fähigkeiten des Menschen wie Kreativität, Kognition und Problemlösungskompetenz unter anderem mit den Vorteilen der Maschinen intelligent zu verbinden und so eine maximale Transparenz herzustellen, um alle Vorteile der neuen Technologien effektiv und effizient nutzbar zu machen. Wir erleben durch das Warehousing 4.0 daher nicht die Abschaffung der manuellen Arbeit im Lager – vielmehr wird die Arbeit der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aufgewertet sowie unterstützt und diese werden letztendlich entlastet.

* Ruben Teßmann, Christoph Glock und Dr. Eric Grosse sind an der Technischen Universität Darmstadt am Fachgebiet Produktion und Supply Chain Management beschäftigt, grosse@pscm.tu-darmstadt.de

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