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Automatisierung und IT geben der Intralogistik Impulse

Konzepte der Automatisierung: Intralogistik als Trendsetter der Industrie 4.0
Automatisierung und IT geben der Intralogistik Impulse

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Industrie 4.0 wird es uns ermöglichen, Wertschöpfungsketten hin zu Wertschöpfungsnetzwerken weiterzuentwickeln, sagt Hondo Santos, Director Logistics bei Balluff. Das setzt einerseits eine enge Verzahnung der IT-Systeme – insbesondere bezüglich des ERP – zwischen Kunde, Transportdienstleiter und Hersteller voraus, fordert andererseits aber auch fertigungsseitig eine Datendurchgängig- und -verfügbarkeit vom ERP bis hinein in die Feldebene und zurück. Balluff arbeitet in Neuhausen zusammen mit den Intralogistik-Spezialisten von viastore systems intensiv an der Umsetzung solcher Szenarien. Beide Unternehmen zeigen das auch vor Ort am 24. Juni 2014 zusammen mit weiteren Automatisierungsanbietern und der elektro AUTOMATION (siehe Kasteninfo).

Michael Corban, Chefredakteur, elektro AUTOMATION

In der gegenwärtigen Diskussion rund um Industrie 4.0 lohnt es sich, ausgehend vom derzeit Machbaren einen Blick auf das zukünftig Denkbare zu werfen. Hilfreich ist auch, sich den evolutionären Charakter dieser Entwicklung vor Augen zu führen: Der Begriff des ‚Internets der Dinge‘, sprich der Allgegenwärtigkeit von Daten, wurde speziell in der Intralogistik schon vor rund zehn Jahren aufgegriffen. Eines der Ziele war es bereits damals, zentrale Steuerungsinstanzen durch lokale Intelligenz zu ersetzen, um so mehr Flexibilität und damit Reaktionsfähigkeit in technischen Systemen zu erreichen (siehe Industrieanzeiger, Ausgabe 46/2004, ‚Nicht alle Agenten gehören zu Scotland Yard‘). Auch das Zusammenwachsen der realen Welt und ihres digitalen virtuellen Abbilds wurde bezüglich Cyber-physischer Systeme schon 2006 in Amerika beschrieben (siehe elektro AUTOMATION, Ausgabe 5/2013, ‚Industrie 4.0 ist die logische Fortsetzung des Computer Integrated Manufacturings‘).
Beides – die Allgegenwärtigkeit von Informationen (Big Data) und die digitale Abbildung und Planung von Produkt und Produktion – kennzeichnen Industrie-4.0-Konzepte. Ziel ist stets, vorhandene Ressourcen effizienter einzusetzen (was neben Maschinen und Anlagen auch den Material- und Energieverbrauch einschließt), ohne dabei auf eine möglichst weitgehende Anpassung an kundenspezifische Bedürfnisse (Stichwort Losgröße Eins) verzichten zu müssen. Ein Blick auf die Abläufe bei den Sensorikspezialisten von Balluff zeigt, dass dies sowohl unternehmensübergreifend zu einer intensiveren Zusammenarbeit (sprich Vernetzung) mit Kunden und Transportdienstleitern führen kann, parallel dazu aber auch den unternehmensinternen Materialfluss (die Intralogistik) und damit die vertikale Vernetzung bis hinunter auf die Feldebene in der Produktion tangiert.
Hohes Potenzial bei Kanban-Konzepten
„Meine persönliche Vision für Industrie 4.0 ist, dass wir beispielsweise beim Paketversand den immensen Aufwand bei allen Beteiligten reduzieren können“, betont etwa Hondo Santos, Director Logistics bei Balluff in Neuhausen. „Versehen wir jedes Paket mit einem RFID-Tag, den wir ERP-konform mit Angaben zum Inhalt und den Routing-Informationen bis zum Kunden beschreiben, können sowohl der Transport als auch die Vereinnahmung beim Kunden erheblich vereinfacht werden.“ Der heute noch hohe manuelle Aufwand würde entfallen, auch beim Transportdienstleiter, wenn sich das Paket ‚selbst‘ den Weg durch das Verteilzentrum beziehungsweise Lager suche.
Über den effizienteren Transport von Ware zum Kunden hinaus denkt man in Neuhausen aber wesentlich weiter – bis hin zur Steuerung der eigenen Produktion in Abhängigkeit vom Verbrauch bei den Kunden im Sinne einer vorausschauenden Produktionsplanung. Voraussetzung ist allerdings die softwaregestützte Einbindung aller Beteiligten einschließlich des Speditions-Dienstleisters, der bereit heute beispielsweise die Kanban-Versorgung sicherstellt. Die Wirkung von Produkten, die per RFID-Tag zu ‚smarten‘ Produkten werden, kann auf diese Weise bis hinein in die Fertigungsplanung beim Hersteller reichen, in dem etwa ‚automatisch‘ Rohmaterialien bestellt und Fertigungskapazitäten eingeplant werden. Für Jürgen Gutekunst, Geschäftsbereichsleiter Networking/Systeme bei Balluff, sind genau das die interessanten Ansatzpunkte für Industrie 4.0:
  • Die Optimierung der Wertschöpfungskette hin zum Kunden – unter Einbeziehung von dessen Abläufen.
  • Die Optimierung der eigenen Fertigung, die damit flexibler und am Ende auch unempfindlicher gegenüber Störungen wird.
Hintergrund sei, so Gutekunst, dass „die auch weltweit steigenden Bedürfnisse ein sowohl produktions- als auch logistikseitig erheblich reaktiveres System erfordern – und Industrie 4.0 ist darauf ausgerichtet, diesen Anforderungen zu begegnen“. Bei Kunden und Hersteller löse das Produkt dazu automatisch Beschaffungs- und Fertigungsprozesse aus. „RFID wird hier vor dem Hintergrund der Entwicklung von Industrie-4.0-Szenarien eine wichtige Rolle spielen, ergänzend wird aber auch zusätzliche Sensorik für die intelligente Erfassung von Informationen erforderlich sein, was bis hin zur Bildverarbeitung reicht.“
Der Ist-Zustand: Auftragsverfolgung auf Losebene
Realisiert hat Balluff bereits teilweise die RFID-Kennzeichnung auf Behälterebene im Bereich der internen Fördertechnik. „Ziel war hier zunächst, die Durchlaufzeiten zu verkürzen, um auf diese Weise flexibler auf Marktanforderungen reagieren zu können“, erläutert Jürgen Gutekunst. Zu unterscheiden ist dabei zwischen Produktions- und Liegezeiten. Die reine Produktionszeit liegt zwischen 8 und 12 % der gesamten Durchlaufzeit, der Rest entfällt auf Liegezeiten. „Das ist nicht schlimm, entscheidend ist, dass ich steuernd eingreifen kann – was allerdings entsprechende Daten erfordert.“ Über einen RFID-Tag am Behälter werden deswegen pro Los der Standort in der Produktion sowie Fertigungs- und Liegezeiten erfasst. „Mit diesen Informationen können wir nachvollziehen, in welchem Status sich ein bestimmter Fertigungsauftrag befindet und diesen bei Bedarf beschleunigt bearbeiten“, so der Geschäftsbereichsleiter weiter. Auch ein ‚Stau‘ ließe sich so umgehen. „Wir wollen so früh wie möglich Engpässe erkennen und die Transparenz über den gesamten Prozess bekommen.“
Abgebildet werden diese Informationen bislang in dem SAP-ERP-System, das bei Balluff im Einsatz ist. Der zuständige Mitarbeiter erhält dazu Textinformationen, die mit der Auftragsnummer und der Position des Behälters verknüpft sind. Bei beschleunigt zu bearbeitenden Aufträgen oder Störungen kann er so auf einfache Weise erkennen, an welcher Stelle er manuell eingreifen muss. Eingeführt wird derzeit auch der SAP-Event-Manager, der immer dann automatisch reagiert, wenn etwa ein Behälter nicht im vorgesehenen Zeitfenster eine bestimmte Position erreicht hat. Über ein strukturiertes Tool will man solche Vorgänge zudem planbar machen.
„Zukünftig und mit Blick auf Industrie 4.0 können wir uns vorstellen, dass an dieser Stelle der Behälter auch automatisch ‚angesprochen‘ wird und damit selbstständig auf die Anforderungen reagiert“, betont Gutekunst. „Damit kommen wir dann von der zentralen zur dezentralen Steuerung – letztlich durch die Kunden selber.“ Im Einzelfall kann das auch dazu führen, dass ein bereits vorhandener Auftrag zugunsten eines Eilauftrags zurückgehalten wird, so lange dabei die vorgegebene Lieferzeit nicht überschritten wird. Auf diese Weise ließe sich auch ein erhöhter Bedarf in einem der Konsignationslager flexibel einplanen und abarbeiten. „IT-seitig sind solche dynamischen Prozesse natürlich nicht ganz so einfach abzubilden.“
Interner Materialfluss bietet Optimierungspotenzial
Generell ließe sich mit smarten Behältern der interne Materialfluss optimieren, ist Logistik-Chef Hondo Santos überzeugt. „Analog der Idee zum Internet der Dinge kann sich der Behälter so Aufträge suchen, die besonders gut zur eigenen Route passen, um etwa Leerfahrten zu vermeiden.“ Diese ‚Intelligenz‘ stecke bislang noch im Materialflussrechner, ‚intelligente‘ Behälter wären aber flexibler. Noch liegt das Problem in der Umsetzung, denn allein in Neuhausen müssten insgesamt rund 200.000 Behälter umgestellt werden.
Welches Potenzial allerdings dahinter steckt, wird klar, wenn man einen Blick auf die vier Lager bei Balluff in Neuhausen wirft, in denen in der Summe über 50.000 Materialien (sowohl Eingangsware als auch Fertigprodukte) untergebracht sind:
  • Ein 7-gassiges vollautomatisches Kleinteilelager (AKL) mit 50.000 Behälterplätzen (mit teilweise doppelttiefer Lagerung), 28 m lang und 15 m hoch; angeschlossen ist eine vollautomatische Behälterförderanlage bis hinein in die Fertigungsbereiche;
  • ein Palettenlager mit 1200 Lagerplätzen sowie
  • ein vollautomatisches Kardex-Shuttle (Paternosterlager) mit 2500 Lagerplätzen und
  • ein Langgutlager mit 1700 Lagerplätzen.
Angeschlossen sind zudem zwei Arbeitsplätze für den Wareneingang mit vollautomatischer Zuführung in die Qualitätskontrolle und über die Behälterförderanlage in das AKL, sowie ausgangsseitig neun Pick&Pack-Kommissionierarbeitsplätze. Möglich ist so bereits heute eine weitestgehend automatische Steuerung des gesamten Materialflusses. Rohmaterialien kommen per Lkw an, werden vereinnahmt und automatisch zu den jeweiligen Arbeitsplätzen in der Fertigung transportiert; anschließend werden die Fertigprodukte wieder direkt eingelagert, bis sie zum Versand kommen.
Vorangegangen war die Entscheidung der Geschäftsführung, die Rezession im Gefolge der Finanzkrise 2008 für die grundlegende Neustrukturierung der Logistik zu nutzen. Azyklisch investierte das Unternehmen deswegen in die Modernisierung des ursprünglich 4-gassigen AKLs und holte als Generalunternehmer dafür die Stuttgarter Intralogistikspezialisten von viastore systems mit ins Boot, die nun auch für die Fördertechnik im ganzen Unternehmen zuständig sind. Erreicht wurde so eine Leistungssteigerung von mehr als 40 %, so dass sich heute deutlich mehr Pakete in den Versand bringen lassen. Im Anschluss daran fiel dann die Entscheidung, den Standort Neuhausen als Zentrale für die weltweite Verteilung der Produkte zu etablieren. In Deutschland werden dabei Standardlaufzeiten von rund 24 h erreicht. Ziel der zentralen Lagerhaltung ist auch hier, die Bestände besser verwalten zu können.
Softwareseitig ist aus historischen Gründen noch ein separates Warehouse-Management-System (WMS) im Einsatz, das aber an das SAP-System gekoppelt ist. Das WMS kommuniziert zudem mit dem Materialflussrechner, an den wiederum die Fördertechnik und die Regalbediengeräte angeschlossen sind. Möglich sind so bereits Strategien, bei denen beispielsweise per Lkw ankommende Materialien nur in Schwachlastzeiten eingelagert werden, so dass die Mitarbeiter an den Kommissionierplätzen nicht auf Ware warten müssen.
Hinweis: Welche Szenarien sich Balluff und viastore vor dem Hintergrund der Industrie-4.0-Diskussion vorstellen können, erläutern Vertreter der Unternehmen zusammen mit Spezialisten unter anderem von Mitsubishi Electric und Phoenix Contact am 24. Juni 2014 vor Ort in Neuhausen. Dort besteht auch die Möglichkeit, Lager und Fördertechnik samt Steuerungstechnik zu besichtigen. Details dazu finden sich im beigestellten Kasten sowie unter der unten angegebenen Internetadresse.
Beide Unternehmen werden diese Anwendung und Ideen zum Thema Industrie 4.0 im Rahmen von Vorträgen anlässlich der Veranstaltung ‚Intralogistik als Trendsetter der Industrie 4.0‘ am 24. Juni 2014 vorstellen, Details dazu unter:

VOR-ORT: TRENDTHEMEN IM FOKUS

Im Rahmen der Veranstaltungsreihe ‚Konzepte der Automatisierung‘ können vorab registrierte Leser der elektro AUTOMATION am 24. Juni 2014 die hier beschriebenen Abläufe vor Ort mit Experten von Balluff und viastore systems diskutieren. Zudem stellen auch Fachleute von Mitsubishi Electric, Phoenix Contact und weiteren Automatisierungsspezialisten ihre Vorstellungen zu Industrie 4.0 vor. Hintergrundinformationen zu zwei Vorträgen finden Sie auf den folgenden Seiten (ab S. 46 und 49). Weitere Informationen, auch zur Anmeldung, erhalten Sie unter:
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