Regalbediengeräte / Shuttle

Mitten rein statt außen rum

Das sogenannte „Injektionsprinzip“ ist eine innovative Materialflusstechnologie, bei der Material in kleinen Mengen mittels autonomer Transportroboter direkt am benötigten Platz angeliefert wird. Dadurch werden Handhabungsvorgänge reduziert und der Materialfluss beschleunigt. Durch dieses Prinzip können außerdem Laufwege und Fläche eingespart werden.

Foto: Kompetenzzentrum Fabrikplanung
Beim Injektionsprinzip erfolgt der Transport mittels moderner Materialflusstechnik – beispielsweise mit Hilfe von Transportrobotern, die platzsparend entlang der Hallendecke fahren. Foto: Kompetenzzentrum Fabrikplanung

Das Kompetenzzentrum Fabrikplanung integriert das Injektionsprinzip in die Werklayoutplanung, um mittelständische Fertigungsunternehmen mit gewachsenen und häufig kleingliedrigen Standortstrukturen besser aufzustellen und zusätzliche Flächen auch ohne Neubaumaßnahmen zu gewinnen.

Supermarkt-Lösung benötigt viel Platz

Ein gängiger, nach Lean-Kriterien geplanter Produktionsbereich besteht meist aus dezentralen Supermärkten, die in Form von Durchlaufregalen an den einzelnen Maschinen stehen. Der Maschinenbediener entnimmt die benötigten Teile aus dem Supermarktregal, in dem sämtliche, für den jeweiligen Fertigungsschritt benötigte Teile vorhanden sind. Die leeren Behälter werden anschließend in die Regale zurückgelegt und rutschen nach außen.

Standorte produktiver gestalten

Bereits 70 bis 80 Prozent der Herstellungskosten eines Produktes werden durch die Planung und Struktur des Betriebs festgelegt. Ist das Werklayout nicht optimal gestaltet, sind unnötige oder lange Fahr- und Laufwege und ein damit verbundener erhöhter Aufwand die Konsequenz. Mit dem Ansatz des Lean Factory Design unterstützt das Kompetenzzentrum Fabrikplanung produzierende Unternehmen dabei, ihre Fabrik konsequent nach Lean-Kriterien auszurichten, prozessorientierte Strukturen zuschaffen und sich wettbewerbsfähiger aufzustellen.
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Der leere Behälter, beziehungsweise die daran befestigte Kanban-Karte, signalisiert für den Logistiker – häufig mit einem Routenzug unterwegs, der nach einem fest getakteten Zeitplan seine Runden durch die Fertigungshallen dreht – einen Auftrag. Der Logistiker entnimmt den leeren Behälter, befüllt ihn entsprechend des Auftrags in einem zentralen Lager und liefert ihn in der nächsten Runde wieder an. Diese Lösung benötigt vergleichsweise viel Platz für die Supermarktregale und bedingt lange Laufwege bei der Mehrmaschinenbedienung. Zudem fährt der Routenzug außen um die Maschinen herum, was wiederum Flächen für Wege und Haltestellen erfordert.

Idee des Injektionsprinzips

Abb.: Kompetenzzentrum Fabrikplanung

Im Gegensatz dazu ist die Grundidee des Injektionsprinzips, Material nicht großflächig von außen anzuliefern, sondern möglichst nah am Standort der Maschinen in kleinen Mengen in den Produktionsbereich einzubringen, zu „injizieren“. Übertragen auf die Praxis bedeutet dies, Material von oben direkt an den benötigten Platz bereit zu stellen – also quasi mitten hinein in die laufwegoptimierte Anordnung mehrerer Maschinen.

Somit wird die Richtung des Materialflusses umgedreht. Die Materialbereitstellung erfolgt nicht von außen sondern von innen, von wo aus das Material dann nach außen abfließt. Der Transport beim Injektionsprinzip erfolgt mittels moderner Materialflusstechnik, die an der Hallendecke entlang geführt wird. Am Boden wird nur der Abgabepunkt in Form eines Behälteraufzugs benötigt. Dadurch können die Maschinen näher aneinander platziert werden. Aufgrund der Schnelligkeit und Reaktionsfähigkeit des Systems entfallen die Supermarktregale. Leere Behälter werden über den Behälteraufzug wieder in das System zurückgegeben und zur Leergutstation transportiert.

Foto: Servus Intralogistics
Foto: Servus Intralogistics

Dezentrale Schwarmroboter

Als sogenannte „Enabler“ für das Injektionsprinzip fungieren innovative Transportroboter, die als dezentrale Schwarmroboter agieren. Anbieter eines solchen Systems ist Servus Intralogistics mit Sitz im österreichischen Dornbirn. Mit diesen Lösungen können beispielsweise alle betriebsinternen Logistikprozesse – vom Wareneingang über Lager, Büro, Produktion, Montage oder Kommissionierung bis zum Warenausgang – in einen effizienten, schnittstellenlosen Fließprozess integriert werden. Kernstück ist der intelligente und autonome Transportroboter Servus ARC3 (Autonomous Robotic Carrier). Die im ARC integrierten Lastaufnahmemittel ermöglichen selbständiges Be- und Entladen links oder rechts entlang der Strecke. Assistenten, wie Heber oder Weichen, erlauben eine einfache Anbindung dezentraler Lagerorte, Montage- oder Kommissionierplätze in verschiedenen Etagen oder Gebäuden.

Bild 2 visualisiert den Ansatz des Injektionsprinzips. Der Maschinenbediener bekommt sämtliches Material aus dem Ausgabeturm in der Mitte bereitgestellt und befüllt die Maschinen. Der Werkerbereich, in dem sich der Maschinenbediener die überwiegende Zeit aufhält, kann im Vergleich zur konventionellen Lösung deutlich verkleinert werden, denn dieser muss das Material nicht mehr vom Rand seines Bereiches holen.

Damit sind kürzere Wege und eine reibungslose Mehrmaschinenbedienung möglich. Nur bei Störungen, Umrüstvorgängen oder ähnlichem muss der Mitarbeiter in den Maschinenbereich. Und nur hin und wieder müssen im Fertigteilebereich Tätigkeiten, wie etwa ein Behälterwechsel für Fertigprodukte, durchgeführt werden. Dadurch kann eine Verkürzung der Laufwege um über 50 Prozent erreicht werden.

Fazit

Im Rahmen der Fabrik- und Werklayoutplanung bietet das Injektionsprinzip große Potenziale, insbesondere wenn es darum geht, wertvolle Fläche im Produktions- und Lagerbereich einzusparen.

Prof. Dr. Markus Schneider, M. Eng. Stefan Kaspar

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