Lagerautomatisierung in der Automobilindustrie

Hintergrund und Herausforderungen

Ein Automobilunternehmen hatte die einmalige Gelegenheit, nach einer Übernahme in einem neuen Lager von Grund auf neu zu beginnen. Das Unternehmen beschloss, diese Gelegenheit zu nutzen, um nicht nur die Herausforderungen des derzeitigen Betriebs hinter sich zu lassen, sondern auch für die Zukunft zu planen und dort, wo es möglich war, zu automatisieren. Die Prognosen für die kommenden Jahre sahen gut aus und würden den derzeitigen Betrieb höchstwahrscheinlich unter Druck setzen, da die meisten Prozesse sehr manuell und arbeitsintensiv waren. Einige der wichtigsten betrieblichen Herausforderungen waren:

• Verkehr und Staus: Es gab keine klare Trennung der Verkehrsströme, was bedeutete, dass sich Gabelstaplerverkehr, Personenverkehr sowie Kommissionier- und Transportströme zufällig überschnitten, was zu unsicheren Situationen und Ineffizienz infolge von Staus führte.

• Schlechte Sichtbarkeit der Bestände: Es gab keine durchsuchbaren Lagerorte, und die Standorte wurden nicht systematisch unterstützt. Die Produkte hatten zwar einen bevorzugten Hauptlagerplatz, wurden aber auch an zusätzlichen Lagerplätzen gelagert. Aus diesem Grund mussten die Mitarbeiter im Lager nach Produkten suchen.

• Transport: Ein internes Zugsystem diente als Schnittstelle zwischen der Produktion und dem Lager. Verschiedene Fertigwaren- und Rohstoffzüge fuhren auf den ihnen zugewiesenen Routen umher und nahmen Waren auf bzw. lieferten sie ab. Aufgrund der unausgewogenen Streckenführung und der Größe dieser Züge konnte man sie oft beim Warten auf einen freien Gang antreffen.

• Kommissionierung: Die Kanban-Karten würden in regelmäßigen Abständen von der Produktionslinie abgeholt und dienen als Grundlage, um den Bedarf an Produkten zu signalisieren. Dieses Produkt wurde dann im Lager entnommen, idealerweise an seinem ursprünglichen Standort. Da der Nachschub nicht konsequent durchgeführt wurde, waren die Produkte am Ende nicht mehr vorrätig und das FIFO-Prinzip konnte nicht immer eingehalten werden.

• Ausgehende Sendungen: Die Erstellung von ausgehenden Sendungen wurde als sehr arbeitsintensiv angesehen und brachte auch ergonomische Herausforderungen mit sich. Während sie die gewünschten Paletten für den Kunden zusammenstellten und dabei die Kundenanforderungen in Bezug auf Etikettierung, Palettierung und Bestellmengen beachteten, mussten die Mitarbeiter auf das (richtige) Produkt warten und danach suchen oder Paletten auf der Grundlage von Stammeswissen zusammenstellen.

• Verschmutzung: Aufgrund der unterschiedlichen Transportströme würden Kartonagen und Abfälle im Lager herumgefahren werden. Alle Roh- und Fertigwaren würden auch den Abfallbereich des Lagers passieren, was zu Verunreinigungen führen könnte - was erhebliche Risiken für die Produktionsqualität mit sich bringen könnte.

Der bestehende Lagerbetrieb war sehr manuell und könnte ein Risiko für die Produktivität darstellen, wenn er in der neuen, größeren Einrichtung mit erhöhter Nachfrage repliziert würde. Das Ziel von Establish war es, herauszufinden, wie diese Prozesse verbessert werden können und gleichzeitig ein Lagerdesign zu schaffen, das das Wachstum ermöglicht.

Die Bewertung und Analyse

Establish bewertete die Lager- und Abwicklungsprozesse, um die Lücken und Herausforderungen im Betrieb zu identifizieren. Parallel dazu wurden Lagerdaten gesammelt, analysiert und profiliert, um die Betriebsvolumina zu verstehen und Möglichkeiten für Verbesserungen zu identifizieren. Nach der Analyse wurden die folgenden Feststellungen getroffen:

• Bis zu 80 % der Zeit der Triebfahrzeugführer können als nicht wertschöpfend angesehen werden.

• Auf der Rohmaterialseite benötigen nur 34 Artikel (mehr als) einen vollen Palettenplatz, während 189 Artikel nicht mehr als eine halbe Palettenposition benötigen sollten.

• Bei den Fertigerzeugnissen werden 21 % der Produkte in einer Menge von 1 Karton bestellt, während 70 % der Bestellungen weniger als 10 Kartons umfassen.

• Die Prognosen zeigen ein Wachstum von 39 % in den nächsten zwei Jahren.

Die Empfehlungen

Aus Zeit- und Ressourcengründen wurde eine Prioritätenliste erstellt, die in verschiedene Phasen der Verbesserung und Automatisierung unterteilt wurde. Phase 1 konzentriert sich darauf, das neue Lager betriebsbereit und effizient zu machen, hauptsächlich durch die Optimierung des Verkehrs und der Abläufe. Phase 2 lässt die Möglichkeit für eine weitere Automatisierung durch Regalbediengeräte und Palettierer offen, während Phase 3 als Beginn einer kontinuierlichen Verbesserung angesehen werden kann, die auch ein potenzielles Lagerverwaltungssystem einschließt.

Phase 1

a. Aktualisieren Sie die Kommissioniermethodik, indem Sie Kommissionierer verwenden

Zunächst wurde eine Trennung von Kommissionier- und Transportaktivitäten vorgeschlagen, um unnötigen Verkehr durch die Gänge zu vermeiden und die nicht wertschöpfende Zeit zu reduzieren. Darüber hinaus sollte der vorgeschlagene Einsatz von Kommissionierern, die auf jeder Ebene des Lagers auf Kistenebene kommissionieren können, eine höhere Kommissioniereffizienz ermöglichen und die Probleme bei FIFO und Nachschub verringern. Darüber hinaus werden die Kommissionierer in Regale (eines pro Produktionslinie) greifen, um Artikel und Lieferungen zu gruppieren. Diese Regale werden dann in einer Drop-off/Pick-up-Zone abgestellt.

b. Entwurf eines Layouts mit optimalem Fluss unter Einsatz autonomer mobiler Roboter (AMRs)  

Das Lager wurde so konzipiert, dass es Palettenregale, Umpack-/Versandstationen sowie Bereiche für die Ein- und Auslagerung in der Nähe der Docks umfasst. Aufgrund der Trennung von Kommissionierung und Transport zur Produktion sind weniger Kreuzungen, Verkehr und Staus zu erwarten. Die größten Effizienzgewinne werden durch den Einsatz autonomer mobiler Roboter (AMR) erzielt. Diese Roboter werden für den Transport vom und zum Lager zuständig sein und um die Regale mit Rohstoffen und Fertigwaren herumfahren, um die Streckenführung und die Transporteffizienz ständig zu optimieren.

c. Sicherheit und Verschmutzung, spezielle Verkehrsströme und Kreuzungsmanager.

Durch die Zuweisung bestimmter Schleifen an bestimmte Verkehrsmittel wurde die Zahl der Kreuzungen reduziert und unsichere und ineffiziente Szenarien wurden so weit wie möglich vermieden. Für die verbleibende geringe Anzahl von Kreuzungen sollte die Kreuzungsmanagementtechnologie eine effiziente und sichere Verwaltung ermöglichen. Die AMR-Roboter werden auch zusätzliche Sicherheits- und Geschwindigkeitsanforderungen in Zonen berücksichtigen, in denen mit menschlichem und/oder Gabelstaplerverkehr zu rechnen ist. 

Phase 2

a. Business Case für ASRS

Sobald die Abläufe im Lager in Gang gekommen sind, sollte ein weiterer Automatisierungsgrad in Betracht gezogen werden. In Anbetracht der Tatsache, dass sowohl bei der Ein- als auch bei der Auslagerung viele Artikel auf Kistenebene ein- und ausgehen, kann die Idee der Kistenlagerung innerhalb eines ASRS (Automatic Storage and Retrieval System) die Effizienz auf eine neue Stufe heben. Dies würde auch das Problem der Produkttransparenz und -verfügbarkeit lösen, ohne ein WMS zu benötigen, da das System immer weiß, wo jeder einzelne Karton gelagert ist. Dieser Automatisierungsgrad kann zwar die manuelle Arbeit weiter reduzieren und die Effizienz steigern, hat aber auch seinen Preis - sowohl in Bezug auf das Implementierungsrisiko als auch auf die Kosten, da das System auch reibungslos in die übrigen Abläufe integriert werden muss.

b. Business Case für automatisches Palettiersystem

Das Zusammenstellen von Paletten für ausgehende Sendungen kann als eine der arbeitsintensivsten, ergonomisch anspruchsvollsten und zeitaufwändigsten Tätigkeiten im Lager betrachtet werden. Ein integrierter Palettierer als Ergänzung zur ASRS-Lagerlösung könnte diesen Teil der Wertschöpfungskette weiter optimieren. Ein Roboterarm kann die Paletten einfach, effizient und ergonomisch zusammenstellen und dabei die Kundenanforderungen berücksichtigen.

c. Systemgrenzen und weiteres Verbesserungspotenzial

Es wurde festgestellt, dass das derzeitige System keine durchsuchbaren Lagerorte oder andere Systemfunktionen unterstützte, die einige der oben hervorgehobenen Hauptproblembereiche abmildern könnten. Die Suche nach einem neuen WMS war eine langfristige Empfehlung. Es war wichtig, den Umzug abzuschließen und dem Betrieb die Möglichkeit zu geben, sich zu etablieren, bevor drastische Systemänderungen vorgenommen werden. Die Implementierung eines neuen WMS würde eine flexible Lagerung, eine logische Platzierung, eine verbesserte Bestandstransparenz und andere Bestandsverwaltungsfunktionen ermöglichen, die im aktuellen System nicht vorhanden waren.

Die Ergebnisse

Alle Lager- und Betriebsanforderungen konnten in Phase 1 erfüllt werden, während in Phase 2 eine einfache Skalierung des Betriebs oder der Übergang zu einer automatisierten Lösung möglich war. Die nicht wertschöpfende Zeit könnte durch die Trennung von Kommissionierung und Transport sowie durch aktualisierte Materialhandhabungsgeräte für die Kommissionierung um 60 % reduziert werden. Eine weitere Automatisierung, wie z. B. AMR, würde Leerlaufzeiten, manuelle Arbeit und Kommissionierfehler weiter reduzieren.