Mehrwert durch Roboter in der Logistik

Roboter und Robotersysteme sind schon jetzt aus der Logistik und Intralogistik nicht mehr wegzudenken. Durch die rasante Entwicklung der Künstlichen Intelligenz (KI) werden die einzelnen Systeme immer intelligenter, flexibler und autonomer, was zur Erschließung eines breiten Einsatzspektrums in Unternehmen und auch im Lager führt. Die höhere Leistungsfähigkeit, bessere Nutzerfreundlichkeit, Standardisierung und verbesserte Technologien wie in der Objekterkennung tragen dazu bei. Auch der explodierende E-Commerce hat die Nachfrage nach Roboter-Lösungen wie Kommissionierroboter, Lagerroboter und Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) durch Unternehmen ansteigen lassen. Wann und für wen lohnt sich allerdings der Einsatz der relativ teuren Technologie. Wo bieten Roboter wirklich einen Mehrwert? 

Kollaborative Roboter (sog. Cobots) arbeiten bereits in vielen Bereichen der Logistik und Produktion. Durch sie lassen sich manuell ausgeführte Tätigkeiten, die sehr repetitiv und körperbelastend sind, schrittweise und wirtschaftlich automatisieren (1). Da der Logistikbereich besonders im E-Commerce immer stärker wächst und zudem künftig immer weniger qualifizierte Arbeitskräfte zu Verfügung stehen, kann hier nur die Automatisierung und der Einsatz von Robotern einen Ausweg bieten. In der Automatisierung und Robotik müssen die Parameter Leistung, Flexibilität und Kosten in ein ausgewogenes Verhältnis gebracht werden. Eine hohe Leistung ist in der Automatisierung allerdings nur durch eine hohe Standardisierung zu erreichen. Die Folge sind Einbußen bei der Flexibilität. Eine hohe Flexibilität kann durch autonome Systeme erreicht werden, die mit Objekterkennungstechnik, KI und mit Technik zur Manipulation der Umwelt ausgestattet sind. Diese Systeme sind sehr teuer. Cobots bieten den besten Kompromiss aus Flexibilität, Leistung und Kosten. Sie können flexibel in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden und sind aufgrund der geringen Komplexität des Systems relativ leistungsfähig und günstig in der Anschaffung. Cobots unterstützen Menschen bei der Arbeit im Lager. Es existieren beispielsweise KI-gesteuerte Kollaborative Roboter die Mitarbeiter innerhalb einer Kommissionierzone zu den zu pickenden Artikeln führen (2). Dies steigert die Kommissionierraten um 200 bis 300 Prozent und unterstützt Kommissionierer dabei schneller und genauer zu arbeiten. 

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) erleben laut dem VDI-Fachausschuss FTS durch Industrie 4.0 und Smart Factory einen Boom, da sie vernetzen, organisieren und optimieren (3). Fahrerlose Transportsysteme bieten zudem die nötige Flexibilität, die intelligente Produktionsumgebungen und Intralogistiksysteme benötigen. Durch Fahrerlose Transportsysteme werden Unfälle und Personalkosten besonders im Schichtbetrieb reduziert. Daher amortisiert sich ein FTS schon nach wenigen Jahren. Weitere Vorteile von FTS sind die hohe Flexibilität, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Auch im Notbetrieb mit verringerter Durchsatzleistung können Fahrerlose Transportsysteme weiter eingesetzt werden. Die Variantenvielfalt der FTS in Abhängigkeit vom Anwendungsfall steigt beständig. 

Nicht alle Prozesse in der Intralogistik und Logistik sind für die Automatisierung prädestiniert. Am besten eignen sich repetitive Prozesse mit hohem Betriebsvolumen (große Anzahl von Artikeln, etc.) und standardisierten Ladeeinheiten. Zudem muss ein guter Kompromiss zwischen den Parametern Leistung, Flexibilität und Kosten gefunden werden (s. o.). Ideal wäre natürlich eine hohe Leistung des Systems bei gleichzeitig möglichst großer Flexibilität (Anpassbarkeit) und geringen Kosten. Lagerroboter und Kommissionierroboter rentieren sich daher sehr gut in der E-Commerce-Branche für den Transport, die Kommissionierung und die Bestückung von Regalen. Hier müssen jeden Tag eine große Anzahl von Artikeln schnell bearbeitet werden. Zudem ändert sich die Sortimentsbreite ständig. Im Bereich der Kommissionierung existieren außerdem viele sich wiederholende Prozesse. Laut dem Roboter-Hersteller Magazino lohnen sich autonome Kommissionierroboter vor allem bei kleinen Losgrößen (Anm. d. Red.: breites Sortiment aber kleine Mengen) im Onlinehandel (2). 

Darüber hinaus unterstützen natürlich auch Cobots, Fahrerlose Transportsysteme und automatische Systeme wie automatisierte Regalbediengeräte und Shuttle-Systeme, automatisierte Fördersysteme und Routenzüge sowie mechanische Exoskelette die Arbeit und den Transport im Lager. 

Gemäß dem Magazin Produktion (4) und dem World Robotics Report sind die Hauptgründe für die Investition von Unternehmen in Roboter (und intelligente Fahrerlose Transportsysteme) die Senkung der Betriebs- und Kapitalkosten, die Verbesserung der Produktqualität und -konsistenz und die Steigerung der Qualität der Arbeit für die Beschäftigten sowie die Einhaltung der Gesundheits- und Sicherheitsvorschriften. Darüber hinaus werden die Erhöhung der Produktionsleistung, die Steigerung der Flexibilität in der Produktherstellung (z. B. Anpassung an wechselnde Anforderungen), eine Verringerung des Materialabfalls und Erhöhung der Ausbeute und die Platzeinsparung in hochwertigen Fertigungsbereichen angeführt. D. h. in diesen Bereichen bringen Robotersysteme und robotergestützte Prozessautomatisierung einen wirklichen Mehrwert. 

Die Vorteile von Robotern, Robotersystemen sowie FTS sind die Erhöhung der Gesamtproduktivität. Arbeitskräfte werden von sich wiederholenden und anstrengenden Arbeiten befreit und können ihre Kreativität und Geisteskraft in anderen Arbeitsbereichen einsetzen (5). Zudem können Roboter z. B. größere Chargen in höherer Qualität automatisch produzieren und eine größere Anzahl von Artikel sortieren, verpacken und palettieren. Produktion und Logistik bzw. Intralogistik werden schneller, agiler und flexibler. Die Möglichkeit zur Produktion von kleinen Losgrößen entsteht. Unternehmen können ihre Produktion von linear auf modular umstellen und noch schneller auf sich verändernde Märkte reagieren. 

Nachteile sind die hohen Investitionskosten (6). Weiterhin entstehen Betrieb-, Instandhaltungs- und Raumkosten. Ein großer Anteil der Betriebskosten entfällt auf die Neuprogrammierung der Roboter auf veränderte Arbeitsschritte. Je nachdem ob dafür ein Programmierspezialist benötigt wird oder ob eine spezielle Software die Umprogrammierung auch durch Laien möglich macht, senken sich diese Kosten. Die Anschaffungskosten für Cobots und Fahrerlose Transportsysteme sinken allerdings beständig. 

Literatur:

1 Bonini Marco, Kollaborative Robotik in der Intralogistik, Forschungsgruppe: ESB Logistik Forschungszentrum, Link 

2 Bito Fachwissen, Roboter und Automatisierung im Lager 4.0, Link 

3 Bito Fachwissen, Industrie 4.0 führt zum Boom bei Fahrerlosen Transportsystemen, Link 

4 Poll Dietmar, 11 Roboter-Anwendungen, die vielfachen Mehrwert bringen, Nov. 2021, Produktion, Link 

5 Harz Annelie, Die Vor- und Nachteile der Automation durch Roboter, Wandelbots, 29. April 2020, Link 

6 Industrieroboter, Ab wann sich die Anschaffung eines Robotersystems lohnt, Konstruktionspraxis, Link 

7 Ballinger Neil, Einsatz von Industrierobotern, Roboter lohnen sich auch für KMUs, Elektronik.Net, Link