25. - 27. September 2018 // Nürnberg, Germany

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Vollautomatische Getränkekommissionierung

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                        … die Wirtschaftlichkeit entscheidet

Die Kommissionierung von Getränkeprodukten erscheint prädestiniert für die Automatisierung: Die Verpackungen/Gebinde sind stabil und leicht handhabbar, die Produktvielfalt ist einigermaßen überschaubar und das hohe Produktgewicht ein Grauen für jeden Arbeitsmediziner.

Doch, obwohl auch die technischen Lösungsansätze für die automatische Kommissionierung verfügbar sind, findet man nur wenige realisierte Anlagen. Bei genauem Hinsehen wird klar, dass das Problem weniger darin besteht, eine technische, denn eine wirtschaftliche Lösung zu finden. Die Lieferungen sind eben doch relativ homogen (im Getränkemarkt steht immer eine komplette Palette einer Biersorte), d.h. es wird nur ein kleiner Teil der Lieferungen kommissioniert bzw. erweist sich die menschliche Arbeitskraft trotz der hohen Produktgewichte als erstaunlich effizient, denn es werden meist ganze Stapel übergesetzt. Außerdem verfügt der eher mittelständisch strukturierte Getränke-Fachgroßhandel entweder nicht über die nötigen finanziellen Mittel oder die erforderlichen Umschlagmengen, um in eine komplexe Automatisierungslösung zu investieren.

Bausteine der Automatisierung

Der automatische Kommissionierprozess setzt sich bausteinhaft aus Elementen/Einzelschritten zusammen. Das sind einmal die Komponenten der Technik, zu denen Handhabungsgeräte (in der Regel Roboter), Greifer, Fördereinheiten  und Verteiltechnik sowie Hilfsmodule wie z.B. Stapler/Entstapler, Etikettierer etc. gehören. Zum anderen sind es die Prozess-Schritte wie Depalettieren, Sortieren, Fördern (Ladungsträger wie Produkte) und Palettieren. Es gilt, aus diesen Einzelkomponenten ein leistungsfähiges, wirtschaftliches Gesamtsystem zusammenzufügen.

Handhabungstechnisch stellt die Depalettierung die größte Herausforderung dar. Sie wird aber selbst für so empfindliche Produkte wie Papp-Trays mit Getränkedosen sicher beherrscht. Allerdings beschränkt sich die Aufgabe nicht nur auf die sichere und schonende Handhabung, sondern betrifft gleichermaßen die Optimierung der Kosten-zu-Ausbringungs-Relation des Greifelementes.

Bei der Auswahl des Roboters punkten Portalrobotersysteme. Sie liefern die erforderlichen großen Arbeitsbereiche und die nötige Tragfähigkeit. Vor allem aber können sie die Produkte überfahren und ermöglichen unübertroffen effektive Verfahrstrategien.

Die Palettierung macht handhabungstechnisch am wenigsten Probleme, erfordert aber die meiste Intelligenz. Sie muss zu stabilen Paletten bei hohem Palettennutzungsgrad führen. Das gelingt nur mit komplexen Berechnungsalgorithmen, die eine möglichst optimale und stabile Palettenbeladung aus Produkten unterschiedlicher Abmessungen ermitteln.

Systeme aus dem Baukasten

Mit den benannten „Bauklötzchen“ lassen sich anpassbare Systeme für die Getränkekommissionierung zusammensetzen.

Im ersten Beispiel sei eine „richtig teure“ Anlage vorgestellt. Sie rechnet sich jedoch, weil – wegen der starken Marktstellung des Produzenten – nur selbstproduzierte Artikel mit hoher Umschlagleistung kommissioniert werden. Die hohe Ausbringung (bis zu 200 kommissionierte Paletten/h) kombiniert mit hoher Auslastung (Nachtschichten!) garantiert die Wirtschaftlichkeit des Konzeptes.

Es werden die Quellpaletten unter großen Portalrobotern platziert und die depalettierten Getränkeprodukte über Fördertechnik und Weichen auf die Zielroboter geführt, um dort die Auftragspaletten aufzubauen. Neben der Produktfördertechnik sorgt eine komplexe Palettenfördertechnik für den Nachschub an Produkten und Ladehilfsmitteln sowie den Abtransport der fertig kommissionierten Paletten.

Weit bescheidener fällt das Investment aus, wenn Produktvielfalt und Leistung überschaubar sind. Dann kann der Aufwand an Automatisierung gering gehalten werden, indem die Produkte doppelreihig unter einem Portalroboter aufgestellt und die Kundenpaletten mitten durch die Reihe getaktet werden. Jeweils an einem Haltepunkt benachbarte Produkte werden dann kommissioniert und die Kundensendung nach und nach über den Weg durch das Produktpalettenspalier gebildet.

Die mit dieser Lösungsvariante erreichbare Leistung bleibt mit ca. 15 Paletten/h moderat, allerdings halten sich die erforderlichen Investitionen ebenfalls in einem überschaubaren Rahmen.

Schicht um Schicht zur Kundenpalette

Ein besonders „pfiffiges“, hoch wirtschaftliches Konzept wurde für eine lagenweise Kommissionierung umgesetzt.

Grundlage der Aufgabenstellung war die automatische, lagenweise durchzuführende Kommissionierung von 60 unterschiedlichen Produkten, bestehend aus Mehrwegkästen, PET-Schrumpfgebinden, Dosen und Kartons. Es galt ein Konzept zu finden, das die Quellpaletten mit den zu bildenden Kundenpaletten zusammenführt bzw. verbindet.

Die Quellpaletten werden auf der einen Seite der Anlage mittels Querverschiebewagen zugeführt und über Rollenbahnplätze eingetaktet. Vorderseitig in der Mitte befindet sich der Zielplatz für die Produkte, belegt mit der aufzubauenden Kundenpalette. Ein großer, tragstarker Portalroboter nimmt von den Quellpaletten Lage für Lage und schichtet sie auftragsbezogen auf der Kundenpalette auf. Sobald eine Kundenpalette fertiggestellt worden ist, wird sie hinausgefördert, und es wird auf einer Leerpalette ein neuer Kommissioniervorgang angestoßen.

Als Quelle für die Leerpalette kann sowohl ein Palettenspender dienen wie auch ein Stapel von Leerpaletten, der sich aus abgearbeiteten Quellpaletten bildet. Sobald nämlich die letzte Lage einer Quellpalette aufgenommen wurde, nimmt der gleiche Roboter die Leerpalette heraus, stapelt sie auf und schafft so die Möglichkeit, dass die Folgepaletten nachrücken und das Fließlager von hinten wieder aufgefüllt wird.

Wie schon angesprochen, werden Getränke „dummerweise“ nicht nur in Modulkästen verschickt, sondern in verschiedensten Kastenformen, Trays, PET-Sixpacks und auch als Kartonware. Um die Anlage wirtschaftlich zu betreiben, ist es unabdingbar, dass der Lagengreifer alle diese Produkte aufnehmen und – nach Stapelregeln – auf die Kundenpalette schichtet.

Die völlig unterschiedliche Verpackungsnatur stellt sich einer einfachen Lösung und einem einheitlichen Greifprinzip beharrlich in den Weg. Es zeigte sich, dass die Vielfalt des Spektrums nur aus einer genau abgestimmten Kombination von Vakuumvolumenstrom und mechanischer Krafteinleitung gehandelt werden kann.

Hier gibt es beide Extrema hinsichtlich des Greifprinzips und aller denkbaren Zwischenstufen. Es ist klar, dass Modul-Getränkekisten nicht „gesaugt“ werden können, sondern lediglich mit mechanischer Klemmung handelbar sind. Ähnliches gilt für geschrumpfte PET-Flaschen, wobei hier durchaus ein positiver Effekt aus dem Unterdruck entsteht. Anders gestaltet sich die Manipulation von Kartonware, die wiederum sehr leicht saugbar ist, aber mechanische Klemmung nicht toleriert.

So ist für jedes Produkt ein spezifisches Greifprogramm hinterlegt, welches die Prinzipien des Unterdruckgreifens bzw. der allseitigen mechanischen Klemmung in idealer Weise kombiniert.

Im Resultat werden mit der beschriebenen Anlage 60 unterschiedliche, schnell drehende Getränkeprodukte mit einer Lagen-/Leerpalettenleistung von 200 - 250 Lagen/h kommissioniert.

Vor dem Hintergrund der erheblichen bewegten Massen einerseits, der Ausbringleistung von 50 Kommissionierpaletten/h und dem niedrigen Systempreis eine gelungene Lösung, die sich für Nachahmer anbietet. Für den Betreiber hat sich das System bei „Rund-um-die-Uhr-Nutzung“ jedenfalls in kürzester Zeit amortisiert.

Lohnt sich das?

Die „Gretchen-Frage“ jeder Investition ist die Kosten-Nutzen-Rechnung bzw. die Frage nach Amortisation und Einsparpotential. Eine pauschale Antwort fällt naturgemäß schwer, obgleich schon eine Abschätzung interessante Resultate liefert.

Die Kosten einer manuellen Kommissionierung dürften sich im Bereich von 0,15 bis 0,25 EUR pro Pick bewegen, abhängig von den Stundensätzen bzw. Arbeitsbedingungen.

Die Kosten der automatischen Kommissionierung errechnen sich aus den Abschreibungen und Unterhaltskosten zu 0,05 bis 0,15 EUR pro Artikel abhängig von der Wahl des Systemkonzeptes bzw. den Arbeitsbedingungen. Voraussetzung dafür ist allerdings eine Zwei-Schicht-Nutzung des Systems.

Eine Automatisierung macht also nur bei entsprechend hoher Leistung und Betriebszeit Sinn, allerdings verschieben sich die Vorteile noch deutlicher in Richtung der Automatisierung bei längerer Nutzungsdauer.

In diese Betrachtung nicht eingerechnet sind positive „Nebeneffekte“ der Automatisierung, wie geringe bis nicht existierende Fehlerrate, Transparenz bzgl. der Lieferungen und Bestände, Wegfall von Dispositions- und Rekrutierungsproblemen des Personals etc.

Wenn also eine hohe Kommissionierleistung verlangt wird, sollte man sehr ernsthaft über eine Automatisierung nachdenken. Die demographische Entwicklung der Bevölkerung lässt ohnehin bald keine andere Wahl.

Bilderkennung: Mit den Augen des Roboters

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Roboter als Alleskönner

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