Handhabung Greiftechnik übernimmt Schlüsselposition im autonomen Warenlager

Redakteur: Jan Vollmuth

Die Automatisierungstechnik erlebt durch zunehmende Digitalisierung einen grundlegenden Wandel. Das beginnt bereits bei der Online-Bestellung von Waren und auch deren Versand. Für die dafür benötigte Handhabungstechnik bringen diese Entwicklungen neue Herausforderungen mit sich.

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Schmalz stellt mit dem Greifer für druckluftfreie Vakuum-Erzeugung eine Technologie-Entwicklung vor, die sich optimal für den Einsatz in autonomen Warenlagern eignet.
Schmalz stellt mit dem Greifer für druckluftfreie Vakuum-Erzeugung eine Technologie-Entwicklung vor, die sich optimal für den Einsatz in autonomen Warenlagern eignet.
(Bild: J. Schmalz GmbH)

Treiber für immer modernere Automatisierungssysteme sind nicht nur neue technologische Möglichkeiten, sondern vor allem die Kunden: Sie fordern individualisierte Produkte, die in der gewünschten Menge schnellstmöglich am richtigen Ort zur Verfügung stehen sollen. Unternehmen stellen sich darauf ein, indem sie ihre Fabriken vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 zunehmend vernetzen, intelligenter gestalten, auf Effizienz trimmen und so flexibel wie möglich ausrichten.

Die Vision vom autonomen Warenlager

Beispiel Warenlager: Waren in der Vergangenheit der Aufbau eines Lagers und die angekoppelten Prozesse meist solide planbar, müssen sich Unternehmen heute auf wechselnde Bedingungen einstellen. Denn die Warenstruktur verändert sich ständig, häufig gleicht keine Bestellung der anderen. Das gilt im Übrigen für das Business-to-Business-Geschäft wie das Business-to-Consumer-Geschäft gleichermaßen.

Für den B2C-Bereich beispielsweise veröffentlichte der Bundesverband E-Commerce und Versandhandel Deutschland e.V. (bevh) für das Jahr 2015 eindrückliche Daten: Der Umsatz mit Waren im Onlinehandel betrug rund 46,90 Mrd. Euro – ein Wachstum von zwölf Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Spitzenreiter bei den Warengruppen war das Segment Bekleidung, gefolgt von Elektronikartikeln/Telekommunikation sowie Büchern/E-Books. Online-Händler wie Amazon oder Zalando sind also gefordert, ihre Lager möglichst flexibel zu gestalten, um eine möglichst hohe Lieferflexibilität und -genauigkeit zu erreichen. Die Vision: ein autonomes, selbstdenkendes und selbsthandelndes Warenlager.

Steigende Anforderungen an die Greiftechnik

Was bedeutet eine solche Vision für die Automatisierungs- und insbesondere die Greiftechnik? „Die Anforderungen an die Greiftechnik steigen enorm“, sagt Walter Dunkmann, Leiter Geschäftsfeld Vakuum-Automation bei der J. Schmalz GmbH. Der Vakuum-Spezialist beschäftigt sich seit Jahren intensiv damit, welchen Beitrag die Greiftechnik zu intelligenteren, effizienteren und flexibleren Produktionsprozessen leisten kann. So brachte das Unternehmen beispielsweise jüngst einen Vakuum- und Druckschalter auf den Markt, der wichtige Prozessdaten via NFC (Near Field Communication) direkt auf das Smartphone oder das Tablet des Anwenders schickt.

Auch für die Vision eines autonomen Warenlagers arbeitet Schmalz an verschiedenen Lösungen und kooperiert dabei eng mit Forschungseinrichtungen, Kunden und anderen Marktpartnern. „Herkömmliche Greifsysteme sind in der Regel auf eine definierte Handhabungsaufgabe eingegrenzt, sowohl vom Greifmittel her als auch durch die Steuerungs- und Regelungstechnik. Zudem lassen sie sich nur beschränkt auf geänderte Anforderungen anpassen“, so Walter Dunkmann. „Roboter in einem autonomen Warenlager müssen aber nicht nur mobil sein, sondern auch mit den sich ständig wechselnden Bedingungen klarkommen: Sie müssen beispielsweise in der Lage sein, stückgenau verschiedenste Waren zu greifen – Bücher genauso wie Schuhkartons oder Elektronikartikel. Gleichzeitig braucht es Systeme, die Intelligenz mitbringen, Daten liefern, dazu lernen und die Arbeit gemeinsam mit den Menschen vor Ort erledigen – möglicherweise bis hin zur Mensch-Roboter-Kooperation.“

Druckluft gerät bei Vakuumerzeugung an die Grenzen

Schmalz bietet deshalb bereits heute eine ganze Bandbreite an Lösungen, mit denen sich solche Automatisierungsprozesse deutlich optimieren lassen – von der einzelnen Komponente wie Vakuum-Erzeugern oder -Schaltern bis zum kompletten Greifsystem. Dabei integriert das Unternehmen verschiedenste Funktionen: Intelligente Vakuum-Erzeuger beispielsweise sind mit einer Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. Damit lassen sich unter anderem Energieverbräuche laufend kontrollieren und optimieren. Speziell für das autonome Warenlager gerät die herkömmliche Vakuum-Erzeugung über Druckluft allerdings an ihre Grenzen. „Druckluft ist in Warenlagern von Versand-Händlern oft nur an wenigen Stellen oder überhaupt nicht vorhanden“, erklärt Walter Dunkmann. „Wenn Druckluft vorhanden ist, geht das zudem immer mit Schläuchen einher.“

Das Unternehmen stellt deshalb aktuell eine Technologie-Entwicklung vor: einen Greifer mit druckluftfreier Vakuum-Erzeugung. Das Vakuum wird dabei rein elektrisch, beispielsweise über eine Batterie, erzeugt und kommt ohne teure Druckluft aus. Das macht den Greifer energieeffizient und gleichzeitig mobil. Er kann also mit mobilen und autark arbeitenden Robotern eingesetzt werden, die Bestellungen an unterschiedlichen Orten im Warenlager kommissionieren. Die Schlauchführung ist komplett im Greifer integriert – so entstehen keine Störkonturen, die den Prozess negativ beeinflussen könnten. Schmalz bietet darüber hinaus verschiedene modulare Anschlussmöglichkeiten aus dem breiten Vakuum-Endeffektor-Programm, um unterschiedlichste Produkte zuverlässig und sicher handhaben zu können.

Kommunikation via IO-Link

„Gleichzeitig bringen unsere Greifer mit elektrischer Vakuum-Erzeugung auch die notwendige Intelligenz mit sich“, sagt Walter Dunkmann. Über eine IO-Link-Schnittstelle kommunizieren sie bidirektional an die übergeordnete Steuerung, zudem sind sie mit Funktionen zur Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. So stehen Daten zur Verfügung, mit denen sich beispielsweise schleichende Veränderungen am Greifsystem oder drohende Ausfälle frühzeitig erkennen und vermeiden lassen. Diese Daten lassen sich in zentralen Cloud Services zusammenführen – für den Anwender entsteht ein weiterer Mehrwert, weil er Rückschlüsse auf den Automatisierungsprozess ziehen und diesen weiter optimieren kann.

„Unsere Aufgabe als Spezialist für Greiftechnik ist es, Trends wie das autonome Warenlager frühzeitig zu erkennen und unsere Kunden in enger Kooperation mit innovativen Lösungen zu unterstützen“, sagt Walter Dunkmann. „Wir sind ,vorne‘ am Greifprozess, die Hand des Roboters. Deshalb ist die Herausforderung natürlich besonders groß. Funktioniert die Greiftechnik nicht, dann stockt der Automatisierungsprozess. Aber diese Herausforderung nehmen wir gerne an – das zeigt unsere Technologie-Entwicklung zur druckluftfreien Vakuum-Erzeugung.“ (jv)

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