Was ist Lager-Robotik? Der ultimative Leitfaden für 2022

Manuelle Lagerarbeit eignet sich hervorragend für die Automatisierung, genauer gesagt für die Robotik als Form der Automatisierung. Sie erfüllt mindestens zwei der drei “Ds” der Robotisierung: schmutzig, gefährlich und langweilig. Lagerhäuser sind vielleicht nicht schmutzig – zumindest nicht in einer idealen Welt – aber die Arbeit kann gefährlich sein, und sie ist mit Sicherheit repetitiv.

Branchenexperten haben Lagerarbeitsplätze praktisch seit der Erfindung von Robotern als Kandidaten für die Automatisierung ins Auge gefasst, aber das Feld hat sich erst in jüngster Zeit zu einem geeigneten Stand entwickelt. Lagerroboter sind in der Regel mobil, sehr schwer und können Tausende von Pfund heben. Neue Technologien machen es möglich, dass diese Maschinen den Raum sicher mit menschlichen Arbeitern teilen können.

Es kann noch Jahre dauern, bis es ein vollständig robotergestütztes Lager gibt – Roboter sind für viele Aufgaben noch zu sperrig und können zu teuer sein, um sie zu skalieren. Wenn jedoch Menschen und Maschinen zusammenarbeiten, wird das Ergebnis letztlich ein sicherer und effizienter Arbeitsplatz sein.

Was ist Lagerhaus-Robotik?

Ein Lagerroboter ist eine autonome Maschine, die als eine Form der Automatisierung die menschliche Arbeit in einer Fabrikumgebung ersetzen oder ergänzen soll. Roboter in diesem Zusammenhang sind ein zweiteiliges System – die Maschine selbst, die auf eine einzige Aufgabe spezialisiert ist, und die Software, die sie steuert. Roboter sind in der Regel Einzweckmaschinen. Einige sind ausschließlich für den Materialtransport zwischen Lagerplätzen oder zwischen Lagerplätzen und der Laderampe bestimmt. Andere Roboter können das Lager selbst umgestalten, indem sie ganze Regale umstellen, um einen effizienteren Raum zu schaffen.

In den letzten Jahren haben die Robotikunternehmen bei den Lagerrobotern große Fortschritte gemacht. Während frühere Modelle kaum mehr als automatisierte Straßenbahnen waren, die auf Schienen liefen, verfügen die neuesten Versionen über fortschrittliche Funktionen, wie z. B. Sensoren, die feststellen, ob sich ein Hindernis in ihrem Weg befindet, und es dem Roboter ermöglichen, es sicher zu umfahren. Sie können ihre Routen je nach verfügbarem Bestand ändern. Einige Roboter sind sogar so fortschrittlich, dass sie empfindliche Gegenstände handhaben oder Versandcontainer entladen können.

Wichtigste Erkenntnisse

• Die Technologie der Lagerroboter schreitet schnell voran und eignet sich daher für eine wachsende Zahl von Unternehmen in verschiedenen Branchen.
• Neue Sensortechnologien ermöglichen es den Robotern, sich autonom im Lager zu bewegen.
• Neben dem Transport von Massengütern können Roboter auch Artikel kommissionieren, verpacken und palettieren, was den Erfüllungsprozess erheblich vereinfacht.
• “Cobots” arbeiten jetzt an der Seite des menschlichen Personals, ergänzen dessen Fähigkeiten und verhindern Ermüdung und Burnout.

Lagerhaus-Robotik erklärt

Neben dem technologischen Fortschritt ist einer der Hauptgründe, warum die Lagerautomatisierung an Bedeutung gewonnen hat, die Tatsache, dass die Arbeit in den Lagern für die menschlichen Mitarbeiter sehr anstrengend ist. Bei der Arbeit im Lager müssen sie heben, sich strecken, bücken und gehen und dabei manchmal auch schwere Gegenstände tragen. Diese Arbeit stellt eine erhebliche Belastung während einer Acht-Stunden-Schicht dar, und es kann leicht passieren, dass sich Lagerarbeiter durch wiederholte Belastungen oder Unfälle verletzen.

Roboter hingegen werden nicht müde – und wenn doch, brauchen sie sich nur in der Nähe einer Steckdose aufzuladen. Wenn ihre Gelenke verschlissen sind, können sie ausgetauscht werden. Bücken, Strecken und das Tragen schwerer Gegenstände stellen keine körperlichen Risiken dar. Im Idealfall können Sie Ihre Mitarbeiter von anstrengenden und potenziell verletzungsgefährdenden Tätigkeiten – wie dem Entladen von Frachtcontainern – in Positionen wie dem Kommissionieren und Verpacken versetzen, in denen ihre Fähigkeiten immer noch besser sind als die ihrer robotergestützten Kollegen.

Warum ist die Lagerrobotertechnik so beliebt?

Die steigende Popularität des elektronischen Handels in den letzten Jahrzehnten hat auch die Nachfrage nach Lagerrobotern angeheizt. Die Kunden bestellen nicht nur mehr Produkte online, sie verlangen auch einen schnelleren Versand. Gleichzeitig wurden die Budgets der Lagerhäuser und Fulfillment-Center nicht erhöht, um dem gestiegenen Volumen Rechnung zu tragen. Diese Tatsachen bedeuten, dass Lagerhäuser ihre Produkte schneller als je zuvor vom Lagerplatz zur Laderampe bringen müssen.

Die Lagerrobotik setzt Software und Hardware ein, um die Abläufe zu verbessern und die Abwicklung schneller und weniger anspruchsvoll zu gestalten. So könnte das Lagerverwaltungssystem (LVS) beispielsweise eine Auftragsspitze für drei Produkte feststellen. Das WMS könnte dann seine angeschlossenen Roboter anweisen, diese Artikel näher an der Laderampe zu platzieren, ohne die bestehenden Abläufe zu stören. Wenn es dann an der Zeit ist, diese Aufträge auszuführen, können die Mitarbeiter die Bestellungen schneller kommissionieren oder Paletten zusammenstellen, da sie nicht so weit laufen müssen.

Arten von Lagerrobotern

Dank der jüngsten Fortschritte in der Lagerhaltungsbranche gibt es jetzt verschiedene Arten von Robotern, die auf unterschiedliche Aufgaben spezialisiert sind. Diese reichen von der Überprüfung des Lagerbestands bis hin zum physischen Transport von Waren von Ort zu Ort.

• Automated Guided Vehicles (AGV): Gabelstapler oder Kommissionierwagen benötigen menschliche Fahrer, aber AGVs können sie ersetzen, indem sie das Lager mithilfe von eingebetteten Markierungen oder fortschrittlichem LiDAR navigieren, einer Technologie, bei der Roboter die Welt durch Aufzeichnung der Reflexionen eines sich drehenden Laserarrays erfassen.
• Autonome mobile Roboter (AMR): Während ein AGV entweder mit Hilfe von Schienen oder Sensoren durch das Lager navigieren kann, verwendet der AMR nur Sensoren wie LiDAR, Infrarot oder Onboard-Kameras, um sich fortzubewegen. Da diese Roboter ihre eigenen Routen erstellen können, lassen sich erhebliche Effizienzgewinne erzielen. Außerdem können sie Hindernisse auf intelligente Weise umfahren, anstatt stehen zu bleiben.
• Flugdrohnen: Flugdrohnen können sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegen und sind klein genug, um an Orte zu gelangen, an denen Arbeiter nicht hinkommen. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Aufgaben wie das Scannen von Lagerbeständen – sie können zu einem Lagerplatz fliegen, die darin befindliche Materialmenge schätzen und das Bestandsverwaltungssystem automatisch aktualisieren.
• Unbemannte Luftfahrzeuge (UAV): UAVs können dieselben Aufgaben erfüllen wie Drohnen, aber diese Roboter werden nicht durch autonome Navigation, sondern durch menschliche Bediener gesteuert.
• Automated Guided Carts (AGC): Diese Art von Robotern ist im Wesentlichen dasselbe wie ein AGV, aber ein AGC ist für den Transport kleinerer Mengen von Material ausgelegt.
• Automatisierte Lager- und Bereitstellungssysteme (AS/RS): AS/RS-Roboter sind auf Mobilität ausgelegt. Diese Roboter bewegen sich auf festen Bahnen und nutzen Kräne oder Hebevorrichtungen, um sich durch die Lagergänge zu bewegen und Produkte von dort zu entnehmen, wo sie sich befinden. Sie werden meist in Verbindung mit einem WMS eingesetzt.
• Kollaborative Roboter (Cobots): Cobots teilen den Unterschied zwischen vollständiger Autonomie und menschlicher Kontrolle. Viele von ihnen sind so programmiert, dass sie den menschlichen Mitarbeitern bei der Kommissionierung verschiedener Aufträge folgen. Andere sind einfach so konzipiert, dass sie autonom in Bereichen arbeiten, in denen auch Menschen arbeiten – dank ihrer fortschrittlichen Sensoren ist die Gefahr von Kollisionen gering.
• Gelenkroboterarme: Wie die Beschreibung schon sagt, handelt es sich bei diesen Robotern nur um Arme, die manchmal für den Transport an einem fahrbaren Untersatz befestigt sind. Sie können verwendet werden, um Artikel zu entnehmen, zu verpacken, Komponenten zu montieren, Container zu entladen oder Paletten zu bauen.
• Ware-zur-Person (G2P): Mit Ware-zur-Person können Lagerhäuser auf die Entsendung von Mitarbeitern zur Entnahme von Artikeln aus den Regalen verzichten. Stattdessen bleiben die Kommissionierer am selben Ort und das G2P-Fahrzeug liefert die Artikel zu ihnen.

Vorteile der Lagerrobotertechnik

Von der erhöhten Sicherheit der Mitarbeiter bis hin zur verbesserten Bestandsverwaltung haben viele Unternehmen von den Vorteilen der Lagerrobotertechnik profitiert. In der Tat haben Lagerhäuser mit einer Roboterinfrastruktur oft einen Wettbewerbsvorteil gegenüber denen, die diese Technologie nicht eingeführt haben. Zu den wichtigsten Vorteilen der Lagerrobotertechnik gehören:

• Verbesserte Arbeitssicherheit: Roboter helfen beim Heben schwerer Gegenstände und verringern die Notwendigkeit, dass die Arbeiter lange Strecken zu Fuß zurücklegen müssen. Diese Funktion trägt dazu bei, das Risiko von Verletzungen durch wiederholte Belastungen bei der Arbeit zu verringern.
• Gesteigerte Produktivität: Lagerroboter können die Mitarbeiter dabei unterstützen, das Inventar zur Kommissionierung in einen zentralen Bereich zu bringen, wodurch die Zusammenstellung von Paletten oder einzelnen Aufträgen einfacher und schneller wird.
• Optimierte Lagerung: Einige Roboter können Bestände einlagern und auslagern (oft durch physisches Verschieben von Lagerregalen), und zwar in Bereichen, die für menschliche Mitarbeiter unerreichbar sind. Dieser Vorteil bedeutet, dass die Lagerhäuser die Regale enger zusammenstellen können, wodurch sich der Lagerraum vergrößert.
• Automatisierter Nachschub: Roboter können die sich oft wiederholende Arbeit übernehmen, die mit der Verlagerung von Beständen aus Pufferlagern in Lagerplätze verbunden ist, so dass die Mitarbeiter mehr Zeit für die Kommissionierung und Verpackung von Aufträgen haben.
• Personalbeschaffung: Durch die Anschaffung und den Einsatz von Robotern in Ihrem Lager kann Ihr Unternehmen zu einem attraktiveren Arbeitsplatz werden und mehr Bewerber anziehen.

Welche Branchen setzen Lagerroboter ein?

Nahezu jede Branche kann Lagerroboter einsetzen, aber in bestimmten Sektoren wächst die Akzeptanz schneller. Wie bereits erwähnt, setzt der Online-Handel die Robotik in rasantem Tempo ein. Im Jahr 2019 hatte Amazon beispielsweise über 200.000 Roboter in seinen Lagern im Einsatz, und andere E-Commerce-Giganten haben schnell nachgezogen. Walmart beispielsweise wird laut TechCrunch ab 2021 in 25 seiner Vertriebszentren autonome Roboter einsetzen.

Zu den anderen Branchen, die sich der Robotik zuwenden, gehört die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die auf eine schnelle und präzise Handhabung angewiesen ist, um verderbliche Produkte schnell in die Hände der Verbraucher zu bringen. Die Automobilindustrie war eine der ersten Branchen, die die Robotik in der Fließbandfertigung einsetzte, und nun automatisieren diese Unternehmen rasch auch andere Aspekte ihres Betriebs. Pharmaunternehmen schließlich müssen in ihrer Lieferkette äußerst präzise arbeiten und die Herkunft und den Werdegang jeder produzierten Pille nachverfolgen, und sie verlassen sich zunehmend auf Roboter, um diese Standards zu erfüllen.

Anwendungsfälle für Lagerroboter

Wir haben allgemein über die Aufgaben gesprochen, die Roboter im Lager erfüllen können. Schränken wir sie nun ein. Es ist wichtig zu wissen, dass es sich bei Robotern um Spezialisten handelt – ein Roboter, der für die Kommissionierung entwickelt wurde, eignet sich wahrscheinlich nicht für den Transport oder die Auslieferung. Welche Aufgaben können Roboter erledigen?

• Kommissionierung: Lagerroboter können sich schneller durch das Lager bewegen als menschliche Mitarbeiter und effizientere Wege wählen, so dass sie Aufträge schneller erfüllen können.
• Sortieren: Roboter nutzen Computer-Vision-Systeme in Kombination mit Förderbändern und mechanisierten Armen, um Produkte zu identifizieren und sie zu den richtigen Behältern und Lagerplätzen zu leiten. Diese Aufgabe ist eine der komplexesten, die ein Roboter ausführen kann.
• Be- und Entladen: Neuere Roboter, wie z. B. Stretch von Boston Dynamics, sind so konstruiert, dass sie Lkw mithilfe von Armen und Computer-Vision-Systemen physisch be- und entladen.
• Palettieren und Depalettieren: Mit denselben Systemen können Roboter auch Paletten beladen oder abbauen. Dank künstlicher Intelligenz können Roboter Paletten so bauen, dass sie je nach den zu verladenden Produkten maximale Stabilität und Schutz bieten.
• Verpackung: Einige Roboter können spezielle Gliedmaßen und Greifer verwenden, um Gegenstände in Kartons oder Säcke zu legen. Sie können auch automatisch die Größe des Kartons berechnen, der für ein bestimmtes Produkt benötigt wird.
• Transport: Einige Roboter sind so konzipiert, dass sie Gabelstapler ersetzen, indem sie automatisch Behälter oder Paletten von einem Ende des Lagers zum anderen transportieren.
• Lieferung: Einige fortschrittliche Roboter haben die Form von autonomen Fahrzeugen (in der Regel kleiner als ein Pkw), die die Lieferung vom Lager zum Verbraucher übernehmen. Mehrere Lebensmittel- und E-Commerce-Unternehmen haben diesen Ansatz erprobt, allerdings ist er bisher nur in einigen wenigen Städten verfügbar.
• Nachschub: Roboter, wie z. B. UAVs, können erkennen, wenn die Lagerbestände zu niedrig sind, und die AGVs veranlassen, die entsprechenden Behälter automatisch aufzufüllen.

Wie navigieren Lagerroboter durch die Lagerhallen?

Sicherheit ist das A und O in einem Lagerhaus. Wenn autonome Multi-Tonnen-Roboter herumlaufen, muss sichergestellt werden, dass diese Fahrzeuge einen sicheren Weg haben, um Arbeiter und andere Geräte zu vermeiden.

• Schienennavigation: Schienen sind die einfachste Möglichkeit für einen Roboter, sich in einer Anlage zu bewegen. Indem er einer am Boden befestigten Schiene folgt, kann der Roboter nicht von seiner Spur abweichen und andere Probleme verursachen.
• Drahtgeführte Navigation: Roboter verwenden Sensoren, um den elektromagnetischen Strom eines unter dem Boden angebrachten Drahtes zu erkennen. Der Roboter kann immer noch nicht von seinem Kurs abweichen, aber durch das Entfernen der Schiene wird eine Stolpergefahr für die Arbeiter vermieden.
• Magnetbandgestützte Navigation: Ähnlich wie bei der drahtgesteuerten Navigation folgen die Roboter dem von einem Magnetband erzeugten Magnetfeld. Da das Band einfacher zu installieren ist als Drähte oder Schienen, können die Roboter bei Bedarf leichter umgelenkt werden.
• Etikettengestützte Navigation: Bei dieser Methode folgen die Roboter einer Reihe von Etiketten, die QR-Codes ähneln. Diese helfen den Robotern dabei, zu klassifizieren, wo sie sich befinden und was sie sehen, indem sie sie als Türen, Regale, Paletten, Behälter und mehr verstehen.
• Laserbasierte Navigation: Laser sind ein wesentlicher Bestandteil der kennzeichnungsbasierten Navigation, können aber auch unabhängig davon eingesetzt werden. Ein Mitarbeiter mit einem Laserscanner kann durch das Lager gehen und eine 3D-Karte erstellen, an der sich ein Roboter später orientieren kann.
• Vision-basierte Navigation: Vision-basierte Navigationssysteme sind eine Kategorie, die Laser, aber auch photometrische Kameras umfasst. Mit anderen Worten: Einige Roboter können eine Digitalkamera in Kombination mit Bilderkennung verwenden, um sich in einer Umgebung zurechtzufinden.
• Geo-Guidance: In einigen Fällen können sich Roboter anhand von Orientierungspunkten in der Ladeumgebung orientieren, z. B. an der Laderampe oder an speziell markierten Regalen und Wänden. Diese Orientierungspunkte helfen den mit Geo-Guidance ausgestatteten Robotern bei der Orientierung.
• LiDAR (Light Detection and Ranging): LiDAR ist die neueste Technologie bei autonomen Robotern – ein Sensor, der Laser hunderte Male pro Sekunde in alle Richtungen aussendet, um eine “Punktwolke” zu erstellen, die sich in eine vollständige Karte des Lagers auflöst (plus sich bewegende Hindernisse wie Arbeiter und andere Roboter).

Geschichte der Lagerrobotik

Die Geschichte von Robotern im Lager ist relativ kurz. Im Jahr 1961 installierte General Motors als erstes Unternehmen einen Lagerroboter – einen Roboterarm namens Unimate, der zur Entnahme von Teilen aus Druckgussmaschinen eingesetzt wurde.

Vorprogrammierte Arme und Fahrzeuge, die auf Schienen oder Drähten laufen, waren bis zur Wende zum 21. Jahrhundert der Stand der Technik in der Lagerrobotik. Um diese Zeit herum geschahen drei Dinge: Erstens wurde leistungsfähige Computerhardware erschwinglicher. Dann begannen die Entwickler von Robotern, diese Hardware in Kombination mit fortschrittlichen Sensoren einzusetzen. Dies ermöglichte es den Robotern, Bilderkennung in Echtzeit durchzuführen, der erste Schritt in Richtung Autonomie. Schließlich interessierten sich auch militärische Organisationen wie die DARPA für das Konzept der Autonomie und begannen, Wettbewerbe für Organisationen zu sponsern, die autonome Fahrzeuge und Roboter entwickeln konnten.

Diese Fortschritte gelangten schließlich vom Labor in den Industriesektor und führten zur Entwicklung von Robotern, die sich im Lager bewegen können, ohne Menschen oder das Gebäude selbst zu gefährden.

Trends in der Lagerrobotertechnik

In den letzten Jahren ist der Einsatz von Robotern aufgrund technologischer Durchbrüche, der zunehmenden Beliebtheit des Online-Shoppings und der steigenden Erwartungen der Kunden an eine schnelle Lieferung explodiert. Infolgedessen haben sich viele neue Arten von Robotersystemen durchgesetzt.

Die meisten Lagerroboter führen beispielsweise nur eine Funktion aus, aber die Unternehmen experimentieren jetzt mit Mehrzweckrobotern. Anstatt verschiedene Roboter für mehrere Aufgaben zu kaufen, können Unternehmen nun einen Roboter für mehrere Vorgänge wie z. B. Kommissionieren, Beladen, Einpacken und Auspacken kaufen.

Schließlich wollen die Unternehmen sicherstellen, dass sie ihre menschlichen Arbeitskräfte ergänzen und die Fluktuation von geschultem Personal aufgrund von Burnout verhindern können. G2P-Roboter und Cobots sind die neuesten Beispiele für diesen Trend. G2P-Roboter sollen verhindern, dass die Mitarbeiter jeden Tag kilometerweit durch das Lager laufen müssen, während Cobots den menschlichen Mitarbeitern folgen und sie bei ihrer Arbeit unterstützen. So kann ein Mensch beispielsweise einem Roboter Artikel übergeben, der diese dann verpackt und palettiert.

Schnellere Effizienz mit Lagerrobotern und Software

Lagerroboter mögen wie eine teure Investition erscheinen, aber sie sind in der Lage, eine Reihe verschiedener Aufgaben in dieser Umgebung auszuführen, ohne jemals zu ermüden oder sich zu verletzen. Der Einsatz dieser Systeme hilft Unternehmen, sich wiederholende und gefährliche Aufgaben zu vermeiden und gleichzeitig ihre Effizienz, Produktivität und ihren Umsatz zu steigern, was einen erheblichen Wettbewerbsvorteil darstellt.

Wenn Roboter mit führenden Supply-Chain-Management-Lösungen kombiniert werden, können Unternehmen mehr Prozesse automatisieren und neue Effizienzpotenziale im gesamten Lager erschließen. Durch den Einsatz von Robotern kann ein Unternehmen sein Inventar auffüllen, ohne die Lagerbestände manuell zu überprüfen. Die Produktivität des Lagers kann gesteigert werden, indem die Produkte dorthin gebracht werden, wo sich die Mitarbeiter befinden, und nicht umgekehrt. Sobald Ihr Betrieb eine gewisse Größe erreicht hat und Sie über die richtigen Systeme verfügen, rechtfertigt der Einsatz von Robotern häufig die Vorabinvestition.

Die Lagerrobotertechnik hat einen langen Weg hinter sich. Am Anfang waren die Lagerroboter am Boden festgeschraubt und konnten nur die einfachsten vorgeplanten Bewegungen ausführen. Mit der Zeit gewannen die Lagerroboter erst an Bewegung und dann an Autonomie. Auch wenn Roboter ein Lager nie wirklich kontrollieren werden, arbeiten Lagerverwaltungssoftware und Robotik jetzt zusammen, um die menschliche Arbeit und die Planungsfähigkeiten zu unterstützen, was zu einem Lager führt, das sicherer, schneller und effizienter ist.