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Dynamische Lagerung mit Shuttle oder RBG - ein Vergleich

Autor: Christian Berndt, Senior Berater bei der Pierau Unternehmensberatung GmbH

"Omni-Channel", "Losgröße 1" und "Same-Day-Delivery" - eben noch neue Anforderungen an die innerbetriebliche Logistik, jetzt für viele Versender bereits zu erfüllender Standard. Verbunden mit ihnen ist die Frage nach stetig mehr Leistung und Kapazität und vor allem: Automatisierung. Ware-zum-Mann Systeme mit dynamischer Artikelbereitstellung lösen das bisherige Mann-zur-Ware ab. Dynamisch bedingt dabei schnell, sequenziert und ohne Zeitverzug, woraus sich die Leistungsanforderungen an das eingesetzte Lagersystem ergeben. Bewährt haben sich in den letzten Jahren Automatiklager wie AKL und Shuttle-Systeme. Diskussionen, inwieweit die neuere Entwicklung Shuttlelager das mittels RBG bediente AKL ablösen wird, sind mittlerweile größtenteils der Erkenntnis gewichen, dass beide Systeme unabhängig voneinander ihre Existenzberechtigung haben.

Soll bei frei dimensionierbarer Grundfläche und Höhe das ideale System rein hinsichtlich der Lagerkapazität geplant werden, wird die Entscheidung AKL lauten. Zwar wird die Lagerplatzanzahl durch die oberen und unteren Anfahrtsmaße des RBG beim AKL eingeschränkt - beim Shuttlelager im Gegenzug werden dafür jedoch über die gesamte Regalhöhe Wartungsebenen benötigt. Als Richtwert kann davon ausgegangen werden, dass bei einer Lagerguthöhe von ca. 400 mm hinsichtlich der reinen Lagerkapazität jedes RBG-AKL über 14 Meter Regalhöhe dem Shuttlelager überlegen ist. Auch im reinen Investitionsvergleich liegt das RBG-AKL vorne: Geringere Anforderungen an den Stahlbau, der durch das RBG übernommene Vertikaltransport und diverse weitere Faktoren machen das AKL preisgünstiger.

Die Grenzen des AKL

Für ein AKL (4 Gassen mit je einem RBG / 2 LAM und doppeltiefer Lagerung) kann bei einer Gassenlänge von ca. 80 m, einer Regalhöhe von ca. 15 m und einem hohen Lagerfüllgrad von einem Richtwert von ca. 4 x 100 Ein- und Auslagerungen pro Stunde ausgegangen werden. Ein 40-Fuß-Container im Wareneingang mit ca. 700 Kartons würde dieses AKL zwei Stunden mit der Einlagerung auslasten. Natürlich könnte die Ware im Wareneingang zwischengelagert werden, wenn die Einlagerleistung des AKL nicht ausreicht - das zu entscheiden ist eine individuelle Kostenfrage und eine Frage der Schnelligkeit der Artikelverfügbarkeit. Um die benötigte Leistung des Lager-systems zu bestimmen, müssen Warenströme und Prozesse in ihrer Gesamtheit betrachtet werden.

Die Leistung des AKL ist skalierbar durch die Erweiterung der Gassenzahl. Dies ist sinnvoll, wenn parallel auch die Lagerkapazität erhöht werden soll. Ist die vorhandene Lagerkapazität ausreichend bzw. steht nicht mehr Fläche zur Verfügung, könnten die Anzahl an LAM je RBG erhöht oder 2 RBG je Gasse eingesetzt werden. Wird jedoch kurz- oder langfristig eine noch höhere Lagerleistung benötigt, muss der Schritt in Richtung Shuttlelagersysteme erfolgen.

Die Arten des Shuttlelagers

Shuttles sind voneinander unabhängig fahrbare Regalförderzeuge, die sich entlang eines am Regal angebrachten Schienensystems bewegen. Die Zu- und Abführung des Lagerguts in die Regalebenen erfolgt in der Regel über Lifte. Bei der Captive Variante verlassen die Shuttles "ihre" Gasse oder Ebene nicht. Am gebräuchlichsten sind Captive Shuttlelager, in denen Shuttles in jeder Lagerebene und jeder Gasse eingesetzt sind. Es gibt jedoch auch Captive Shuttlelager, in denen die Shuttles mehrere direkt benachbarte Lagerebenen bedienen können.

Captive Shuttlelager sind bislang unschlagbar in ihrer Lagerleistung, bringen aber auch die höchsten Investitionen mit sich. Sie müssen von Anfang an voll ausgestattet werden, was die nachträgliche Leistungserhöhung einschränkt. In gleichbleibender Lagergeometrie können lediglich die Vertikaltransporte gesteigert (zusätzliche Liftsysteme) oder als Gesamtsystemleistung die Vorzone entsprechend vervielfacht werden.

Bei Roaming Shuttlelagern ist nicht jeder Lagerplatz ohne Versetzen der Shuttlefahrzeuge in andere Gassen oder Ebenen erreichbar. Vertikales Roaming bedeutet, dass die Shuttles über ein Lift-System die Regalebenen wechseln; beim horizontalen Roaming ist i.d.R. in der Vorzone ein Schienensystem zum Querverfahren installiert. Das 3D-Roaming kombiniert beide Bewegungs-möglichkeiten. Bei den Roaming Systemen kann die Leistung des Lagersystems erhöht werden, indem die leistungsbeschränkenden Elemente nachgerüstet werden, weitere Shuttles (bei verti-kalem und 3D-Roaming) oder weitere Liftsysteme (bei horizontalem und 3D-Roaming).

Frischer Wind in alten Gebäuden

Ein AKL benötigt über die gesamte Gassenlänge eine einheitliche Höhe, der niedrigste Punkt gibt die Regalhöhe vor. Benachbarte Gassen können zwar in Höhe und Länge abweichen, müssen aber "auf einer Flucht" liegen. Shuttlelager hingegen können die Dimensionen eines vorhandenen Gebäudes flexibler nutzen. Prinzipiell können die Lagerebenen einer Gasse aufgrund von Abweichungen in der Höhe unterschiedlich lang sein. Bei Roaming Systemen können selbst zerklüftetste Gebäudegeometrien genutzt werden durch die Beweglichkeit der Shuttles über Gassenverbindungen oder Liftsysteme. Lagerflächen, die bei ihrem Bau in den 60er oder 70er Jahren auf manuelle Bedienung ausgelegt wurden, können durch Shuttlesysteme heute auch bei lediglich 4m Lagerhöhe automatisiert genutzt werden. Ein AKL wäre hier nicht empfehlenswert, da aufgrund der unteren und oberen Anfahrmaße des RBG kaum Lagerkapazität realisiert werden könnte.

Geschwindigkeit nach Bedarf

Alleinstellungsmerkmal der Shuttlelager ist ihre Lagerleistung. Ein Captive-System mit einer Doppel-Vorzone und 2 Liftsystemen pro Gasse kann bei Einzeltransport pro Liftplattform (in Abhängigkeit von Ebenenzahl, Gassenlänge und Lagertiefe) Leistungen von über 600 Ein- und Auslagerungen erreichen. Limitierendes Element sind hier nicht die Shuttles, sondern der Vertikaltransport. Um sicherzustellen, dass die Lifte ihre volle Leistung entfalten können, sollten auch in Lagern mit hoher Leistung die einzelnen Shuttles mit einer Auslastung von nur 55-65% fahren. Durch dieses Überangebot von Förderzeugen wird verhindert, dass die Shuttles die Lifte weiter ausbremsen.

Warenverfügbarkeit 24/7

Fällt in einem AKL das Regalbediengerät aus, ist die gesamte Gasse bzw. der zugeordnete Gassenbereich inklusive aller Lagerplätze betroffen. Dem kann lediglich mit einer möglichst ausfallsicheren Streuung der Artikel über die mehrere Gassen begegnet werden. Im Shuttlelager hingegen ist die Warenverfügbarkeit bei zwei Liften garantiert. Der Ausfall eines Lifts würde zwar einen Leistungsverlust von 50% bedeuten, aber alle Lagerplätze der Gasse wären weiterhin voll im Zugriff. Nicht nur sind sie über die Wartungsebenen durch das Lagerpersonal erreichbar, einzelnen Shuttles können auch innerhalb weniger Minuten ausgetauscht werden.

Der energetische Aspekt

Zeitgemäße Lagerplanung beachtet den Aspekt Energieeffizienz. Warum soll für das Bewegen einer Nutzlast von wenigen Kilos ein mehrere Tonnen schweres Gerät bewegt werden? Diese Diskrepanz ist beim RBG offensichtlich und wird durch moderne Energierückgewinnung nur bedingt ausgeglichen. Shuttlelager sind energieeffizienter. Der Energiebedarf für den Vertikaltransport von Lagergut mittels Lift entspricht ungefähr dem Energiebedarf des Hubantriebs auf einem RBG. Für den Horizontaltransport jedoch wird im Shuttlelager deutlich weniger Energie benötigt. Moderne Shuttles, die häufig deutlich unter 100 kg wiegen, transportieren Nutzlasten bis zur Hälfte ihres Eigengewichts. Zwar ist ihr Energieverbrauch von Einsatz- und Bauart abhängig, aber ihre Energiebilanz ist deutlich günstiger als die von RBG und wird durch Energierückspeisung noch verbessert.

Die andere Seite der Medaille

Leistung, Energieeffizienz und Artikelverfügbarkeit haben im Falle der Shuttlelager ihren Preis. Sowohl die Erstinvestition als auch die laufenden Kosten (mit Ausnahme der Energiekosten) sind höher als bei einem vergleichbaren AKL. Wartungen beeinflussen bei Shuttlelagern nur dann nicht die Warenverfügbarkeit, wenn sie kurzfristig durchgeführt werden können - es müssen qualifiziertes Personal und Ersatzgeräte vor Ort sein. Da der Technikanteil relativ hoch ist, muss mit einem entsprechenden Betreuungsaufwand gerechnet werden. Zudem sind Shuttlelager in der Hochlaufphase zeit- und personalintensiver. Dies muss im Rahmen von Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Ressourcenplanung berücksichtigt werden.

Fazit

AKL und Shuttlelager sind keine Konkurrenten, ihr Einsatz ist individuell abhängig von der Aufgabenstellung und den Logistikparametern. Die Entscheidung fällt immer dann zugunsten des Shuttlelagers aus, wenn die AKL Leistung nicht ausreichend wäre oder hinsichtlich der Leistung deutliche Entwicklungsperspektiven erforderlich sind. Auch hoher Lagerumschlag und Ausfallsicherheit legen den Einsatz eines Shuttlelagers nah.
Die Auswahl des idealen Systems garantiert jedoch keine leistungsfähige Abwicklung. Die vollautomatische Lagerung muss effektiv mit den anderen Logistikkomponenten verknüpft werden.

Bei neuen Strategien können beispielsweise bei der A-Teile Kommissionierung Shuttles im Nachschubbereich eines Durchlaufregals eingesetzt werden. Durch den Einsatz eines zweiten Kommissioniersystems für A-Teile außerhalb des Shuttlelagers können kostengünstigere Shuttlelösungen eingesetzt werden oder sogar durch AKL-Lösungen ersetzt werden, da die Anforderungen an die Kommissionierleistung sinken.

Soweit der aktuelle Stand der Systeme. Logistikplaner sind jedoch bereits in der Praxis damit beschäftigt, die Automatisierung über die reine Lagerung hinaus auszuweiten. Automatisierte Kommissionierung und Packprozesse sind bereits im Einsatz und werden zukünftig bestehende Systeme ergänzen und ablösen.


Bildmaterial:

Bild 1:
Bildquelle: Trixie Heimtierbedarf GmbH & Co. KG
Bildunterschrift: Dynamische Lagerung mit Shuttle bei Trixie Heimtierbedarf GmbH & Co KG

Bild 2:
Bildquelle: Pierau Unternehmensberatung GmbH
Bildunterschrift: Leistungsbedarf automatisches Lager

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Über Fortna | Pierau

Fortna | Pierau ist seit mehr als 60 Jahren ein fest etabliertes Beratungsunternehmen für Intralogistik- und Supply-Chain-Lösungen. Bis heute haben die Hamburger Spezialisten über 2.500 Projekte in ganz Europa und darüber hinaus erfolgreich abgeschlossen. Das Portfolio umfasst die komplette Bandbreite der Optimierung, Erweiterung oder der Neuplanung und Realisierung von Logistikanlagen und Logistik-IT-Systemen. Seit Anfang 2020 gehört Fortna | Pierau zu dem US-amerikanischen Beratungsunternehmen Fortna(c), The Distribution Experts(TM)

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