Der Shuttle-Boom

Wir haben uns die verschiedenen Automatisierungskonzepte für Lager genau angeschaut und uns für die Shuttle-Technologie entschieden", sagt Manfred Starnecker, Geschäftsführer von Weisser Spulenkörper. "Das neue Lager sollte möglichst nah an der vorhandenen Produktion angedockt werden. Dort stand aber nur eine begrenzte Fläche zur Verfügung. Mit dem Shuttle-System können wir mehr Kartons unterbringen als mit anderen Lagertypen."Der Hersteller von technischen Kunststoffteilen aus Neresheim hat sich für eine Lager-Technologie entschieden, die für die vergangenen zwei Dekaden eine Weiterentwicklung und Nachfragesteigerung aufweisen kann, wie kaum eine Zweite. Allein der österreichische Anbieter Knapp hat im ersten Halbjahr dieses Jahres nach eigenen Angaben weltweit 6000 Shuttles verkauft. "Im Laufe der letzten 15 Jahre haben fast alle etablierten Intralogistikanbieter diese Technik in ihr Portfolio aufgenommen und die Lösungen weiter spezialisiert", erläutert auch Jan Behling vom Fraunhofer-Institut IML (siehe Interview, S. 12).Der Shuttle-Boom fällt nicht von ungefähr zusammen mit dem rasanten Wachstum des Internet-Handels und - wie im Falle von Weisser - mit Geschäftsmodellen der Just-in-Time-Services etwa bei der Ersatz- und Bauteilversorgung. Parallel dazu fordern Retailer von der Logistik sequenziert kommissionierte und auf Filial-Layout ausgelegte Anlieferungen. Damit sind die Anforderungen an die Lagerlogistik deutlich komplexer geworden: das vorzuhaltende Artikelspektrum steigt, die Posten pro Auftrag sinken und schnelle, termingerechte Lieferung ist inzwischen eine kundenseitige Erwartungshaltung. In Folge wurden Lagerung und Artikelbereitstellung zunehmend automatisiert und die Kommissionierung auf das Prinzip Ware-zum-Mitarbeiter ausgerichtet. Für Behälter-, Karton- und Tray-Lagerung etwa wurden Automatische Kleinteilelager (AKL) mit vorgelagerten Kommissionierstationen eingerichtet.Die im AKL eingesetzten, gassengebundenen Regalbediengeräte (RBG) arbeiten auf allen drei Achsen des Lagerkubus: in Ganglängsrichtung (x-Achse) bewegt sich die Fahreinheit, quer zum Gang (z-Achse) ver- und entsorgt die Lastaufnahmeeinheit die Stellplätze; den vertikalen Transport (y-Achse) übernimmt die integrierte Hubeinheit des RBG. Damit ist die Gassenleistung - die Umschlaghäufigkeit der Stellplätze - auf etwa 100 bis 150 Doppelspiele pro Stunde begrenzt. Die Leistung des Gesamtsystems ist im Wesentlichen von der Gassenanzahl abhängig.Vor diesem Hintergrund entwickelten die Hersteller in den 2000er-Jahren verschiedene Optimierungskonzepte für die AKL-Prozesse: die Shuttle-Systeme. Markantes Merkmal: die Trennung von Horizontal- und Vertikaltransporten. "Üblicherweise übernehmen die Shuttle-Fahrzeuge den Horizontaltransport und die Lastaufnahme und -abgabe im Regal, während der Vertikaltransport über Lifte realisiert wird", konkretisiert die 2015 aufgelegte VDI-Richtlinie 2692 "Shuttle-Systeme für kleine Ladeeinheiten". Mit vielfältigen Vorteilen: Die Entkoppelung ermöglicht den parallelen Einsatz von Transportgeräten auf den verschiedenen Achsen des Lagerkubus. Das führt zu deutlich höheren Durchsätzen des Gesamtsystems im Vergleich mit herkömmlichen RGB-Anlagen. Zudem ist die Leistung durch den flexiblen Einsatz mehrerer Transportgeräte auf den unterschiedlichen Ebenen durchweg skalierbar.Ein Shuttle-System lässt sich außerdem unabhängig von der für RBG erforderlichen quaderförmigen Bauweise realisieren - und komfortabel an vorhandene Gebäudestrukturen anpassen. Bei etwaigen Erweiterungen müssen nicht zwingend komplette Gangausrüstungen installiert werden. Überdies fällt der Energiebedarf der eingesetzten Geräte deutlich effizienter aus als bei den RBG-Prozessen. Und: Die Gesamtsysteme wurden und werden kontinuierlich weiterentwickelt. "Im Zuge der rasanten Entwicklung haben sich innerhalb weniger Jahre unterschiedliche System-, Fahrzeug-, Energie- und Antriebskonzepte entwickelt, deren technologische Besonderheiten die etablierten Richtlinienwerke bislang nicht abdecken", begründen die Verfasser der VDI 2692 die Erstellung des Standardwerks.Kostenfaktor FahrschienenDas betrifft einerseits die baulichen Aspekte, andererseits die an den Shuttle-Prozessen ausgerichteten Varianten. Bestimmendes Merkmal für ein Shuttle-System sind neben Regalsystem, Hubliften und Shuttles die integrierten Fahrschienen, auf denen die Shuttles sich in den Lagerebenen bewegen. Das stellt hinsichtlich Stabilität, Genauigkeit und Ausführung von Schienenstößen und Spurführung erhöhte Anforderungen an die Stahlbaukonstruktion - einer der Kostenfaktoren, die für ein Shuttle-Lager gegenüber herkömmlichen RBG-AKL ein höheres Investitionsvolumen erfordern.In ersten Konzepten waren die Lifte zunächst an der Stirnseite des Shuttle-Lagers installiert. Sie übernahmen ausschließlich die Zu- und Abführung des Lagergutes, das von den Shuttles in den Gassen transportiert wird. Bei der sogenannten Captive-Variante sind alle Gassen und Ebenen mit einem Shuttle ausgestattet. Das Lagergut wird, wie etwa beim Vario.sprinter von Psb Intralogistics, an den Stellplätzen mit Ziehtechniken wie Tablar-, Behälter-, Kartongreifer oder Kassettenschieber aufgenommen oder von den Shuttles unterfahren, angehoben und dann zu den Übergabeplätzen befördert. Die Captive-Variante gilt als leistungsstärkste Shuttle-Lösung. So hat Psb für die Api Computerhandels GmbH, Baesweiler, ein zweigassiges, 140 Meter langes und mehr als 20 Meter hohes Shuttle-Lager mit über 60.000 Stellplätzen realisiert, in dem gut 100 Shuttles und zwölf Lifte mit doppeltem Lastaufnahmemittel (LAM) eine Gassenleistung von 2500 Doppelspielen pro Stunde erzielen. "Die kann in weiteren Ausbaustufen auf 3750 Doppelspiele pro Stunde erweitert werden", unterstreicht Psb-Vertriebsleiter Volker Welsch.Um das Repertoire der möglichen Anwendungen zu steigern, entwickelten die Hersteller weitere Optionen. So wurden für die Captive-Variante Mehrebenen-Shuttles wie das Navette von SSI Schäfer oder das KlinCAT von Klinkhammer Intralogistics konstruiert. Sie können gleichzeitig mehrere benachbarte Lagerebenen bedienen und bündeln so im mittleren bis hohen Leistungsbereich gewissermaßen die Vorteile von Regalbediengerät und Shuttle-System. "KlinCAT schließt die Lücke zwischen der Leistung eines RGB von etwa 120 Doppelspielen pro Gasse und Stunde und einer klassischen Shuttle-Lösung von bis zu 1000 Doppelspielen pro Gasse und Stunde", lässt der Hersteller verlauten. Die Shuttles erreichen jeweils bis zu neun Behälterebenen, können in jeder Gasse mehrfach übereinander eingesetzt werden und sollen die Leistung im Vergleich zum klassischen RGB um mehr als das Dreifache steigern.3D-Roaming für mehr FlexibilitätParallel dazu entstanden sogenannte Roaming-Varianten. Bei diesen Lösungen können die Lifte sich mittels eines in der Vorzone installierten Verfahrwagens auf der y-Achse bewegen (horizontales Roaming) und verschiedene Gassen bedienen; zudem können sie auch die (Einebenen-) Shuttles aufnehmen und in andere Ebenen versetzen (vertikales Roaming). Wenn, wie etwa beim Full-Roaming-Shuttle Adapto von Vanderlande Industries, beide Roaming-Varianten angewendet werden, sprechen die Hersteller von 3D-Roaming.Jüngste Anlagenkonzepte ermöglichen nun die wahlfreie Einbindung der Lifte im Lagerkubus und reduzieren auf diese Weise nicht nur Betriebslärm und Verkehre in der Vorzone. "Der Einsatz von integrierten Hebern in variabler Anzahl ermöglicht eine Anpassung der Systemleistung entsprechend den Kundenanforderungen und nach erfolgreicher Systemrealisierung", erklärt Andreas Koch, Head of Product Management Storage Technology bei SSI Schäfer. "So kann das 'bottle neck' eines rein stirnseitigen Heberkonzepts eliminiert werden."Andere aktuelle Entwicklungen bieten mit der 2D-Funktionalität Einebenen-Shuttles, die die Gassen wechseln und auf der xund z-Achse arbeiten können. Dazu sind die Shuttles, wie etwa das AIV-Shuttle der österreichischen Ylog GmbH (seit 2016 Knapp Industry Solutions) oder das OSR Shuttle Evo 2D von Knapp, mit vier bis zu 90 Grad schwenkbaren Rädern oder je zwei Räderpaaren für beide Richtungen ausgestattet. "Das System unterstützt von einer einfachtiefen bis mehrfachtiefen Lagerung alle Kombinationsmöglichkeiten und ist sowohl für Mittel- und Hochdurchsatzbereiche in Omni-Channel-Lösungen wie auch für Einsätze im Niedrigdurchsatzbereich geeignet", so Christoph Gailberger, Senior Product Manager Storage Systems bei Knapp.So auch bei Weisser Spulenkörper. Die von Viastore installierte 3D-Roaming-Anlage ist über drei Geschossebenen konzipiert. Im Erdgeschoss befinden sich die Einlagerstrecken sowie sechs Kommissionierplätze, die über einen Fördertechnik-Loop miteinander verbunden sind. Drei Lifte und neun Viaflex³-Shuttles bedienen auf jeweils elf Ebenen in den Regalen der beiden oberen Etagen knapp 37.000 Stellplätze. Die durch Akkus energieautarken Shuttles für solche Anlagen kauft Viastore bei Knapp als strategischem Partner zu. Sie fahren auf Schienen, die an jeder Regalzeile angebracht sind, und werden über Lifte auf die entsprechende Regalebene gehoben. Über Weichen und Durchstiche in den Regalen wechseln sie mit ihren bis zu 90 Grad schwenkbaren Rädern bei Bedarf die Gassen auf den jeweiligen Ebenen. Durch Unterfahren nehmen sie die Kartons und Behälter auf und befördern sie an die Kommissionierplätze."Shuttle-Systeme besitzen ein großes gestalterisches Anpassungspotenzial", fasst Jessica Heinz, Leitung Marketing und Kommunikation von CE Dematic, zusammen. "Mit der flexiblen Skalierbarkeit durch standardisierte Module sind sie kurzfristig umbau- und erweiterbar und decken damit Unsicherheit in der Nutzungsperspektive beziehungsweise Wachstum und/oder Veränderungen in den Produktanforderungsprofilen ab."Kontinuierlich neue KonzepteWeitere aktuelle Entwicklungen beginnen bei den Lastaufnahmemitteln, die sich - etwa bei der Flex-Variante des Dematic Multishuttle oder dem SSI Flexi Shuttle - mit Breitenschub automatisch anpassen und die Handhabung heterogener Sortimente ermöglichen, und reicht bis hin zur Auslegung des Gesamtsystems auf Tiefkühlbedingungen und Transporteinheiten bis zu 50 Kilogramm."Generell ist es spannend, zu sehen, wie sich immer neue Systeme und Konzepte aus den Shuttle-Lösungen entwickeln", urteilt Christian Grimm, Business Development Manager bei Vanderlande Industries. ",Klassische' Systemkomponenten wie Vorzonen-Loops und Konsolidierungsoder Sequenzierungspuffer werden plötzlich nicht oder nur noch sehr begrenzt benötigt." Viele dieser Funktionen werden mit und in Shuttle-Systemen gebündelt. Parallel dazu versuchen die Hersteller, mit ihrer Entwicklungsarbeit bei den Shuttle-Systemen, neue Anwendungsoptionen und Kostensenkungspotenziale durch weitere Modularisierung und Komponentenstandardisierung umzusetzen."Im Wesentlichen mit dem Ziel, die Plattformen der verschiedenen Shuttle-Typen verstärkt zu vereinheitlichen", unterstreicht Grimm. "Damit werden Fertigungszeiten verringert, und die Shuttles können kostengünstiger produziert werden." Die mit den Shuttle-Lösungen gestiegene Prozesskomplexität beherrschen die Hersteller über ihre Engineering-Kompetenz und die Anbindung der Steuerungssoftware an die prozessführenden WMS-, WWS- und ERP-Systeme. Angesicht der rasanten Entwicklungen bei IT und Sensorik - etwa zur Entwicklung der Selbststeuerung sowie dezentraler Steuerungskonzepte - bleibt abzuwarten, welche Optionen sich von dieser Seite für eine Optimierung und Flexibilität der Gesamtsysteme noch bieten.Hardwareseitig bricht die Frage nach einem Shuttle auf, das sowohl im Lagerkubus arbeitet als auch den Transport im Lager übernimmt. "Das würde einerseits eine flexible Flächen- und Raumnutzung unabhängig von fest installierten Fördersystemen ermöglichen", resümiert SSI Produkt-Manager Koch. "Andererseits führt ein solches Systemkonzept zu Engpässen an Übergabeplätzen zur Versorgung hochdynamischer Arbeitsplätze beziehungsweise bedingt ein erhöhtes Fahrzeugaufkommen. Grundsätzlich ist die Entwicklung realisierbar - ob sie wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab."Zehn namhafte Hersteller von Shuttle-Lösungen- Dematic GmbH, Heusenstammwww.dematic.com- Gebhardt Fördertechnik GmbH, Sinsheimwww.gebhardt-foerdertechnik.de- Klinkhammer Intralogistics GmbH, Nürnbergwww.klinkhammer.com- Knapp AG, Hart bei Graz, Österreichwww.knapp.com- psb GmbH, Pirmasenswww.psb-gmbh.de- SSI Schäfer Fritz Schäfer GmbH,Neunkirchen/Siegerlandwww.ssi-schaefer.com- Swisslog Automation GmbH, Ettlingenwww.swisslog.com- TGW Logistics Group GmbH, Marchtrenk, Österreichwww.tgw-group.com- Vanderlande Industries B.V., Germany, Mönchengladbachwww.vanderlande.com- Ylog Industry Solutions (seit 2016 Knapp Industry Solutions GmbH), Dobl, Österreichwww.knapp.com

Der Shuttle-Boom

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