Shuttle-Systeme

Flexibilität im Automatiklager

Neue Prozesse, kürzere Lieferzeiten und immer kleinere Auftragsvolumen - Intralogistik-Lösungen müssen sich heute rasch wechselnden Bedingungen anpassen können. Shuttle-Systeme sollen hier den Weg in die Zukunft frei machen und dem Anwender mehr Flexibilität ermöglichen. Angeblich können sie das besser als klassische AKL. Aber auch die lassen sich ja skalieren und erweitern. Wann also macht der Shuttle-Einstieg Sinn? Diese Frage stellen sich derzeit viele Unternehmen, die in ein automatisches Kleinteile- oder Stückgutlager investieren wollen. SCOPE-Redakteur Michael Stöcker hat sich auf die Suche nach Entscheidungskriterien gemacht.

Ein Hauch von Wehmut erfasste viele Technologie-Fans, als mit der Atlantis-Landung vom 21. Juli 2011 die Ära der Space-Shuttles endete. Manchen NASA-Freak sahen die global allgegenwärtigen TV-Kameras gar mit feuchten Augen nach seinem Taschentuch greifen. Aber hallo, nicht traurig sein, liebe Raketen-Ritter, die Shuttle-Idee lebt ja weiter! Zum Beispiel in der Logistik, genauer gesagt in der Intralogistik. Seit einiger Zeit streiten hier nämlich ausgefuchste Shuttle-Systeme mit dem traditionellen Regalbediengerät (RGB) um die Vorherrschaft im automatisierten Kleinteilelager.

Logistikleiter und Investoren stellt das vor Probleme bei der Entscheidungsfindung. Insbesondere, wenn sie Parolen hören wie "Das Shuttle ist die Zukunft, das RGB ist out!" oder "Shuttles sind flexibel und sexy, das RGB ist in die Jahre gekommen!". Fachleute, die es wissen müssen, lassen solche Aussagen die Nase rümpfen. Wir haben uns deshalb in der Branche umgehört, um zu erkunden, worin Pro und Contra der Shuttle-Systeme liegen und in welchen Fällen sie wirklich besser sind als Automatikläger mit Regalbediengeräten. Und wer jetzt keine Zeit hat weiterzulesen, dem sei hier rasch dies mit auf den Weg gegeben: Beide Konzepte haben ihre Daseinsberechtigung. Auch in Zukunft.

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Ein Shuttle-Lager besteht – vereinfacht betrachtet – aus einem Regalsystem mit Stützrahmen, Hubliften an den Stirnseiten und Fahrzeugen (Shuttles) mit oder ohne Hubfunktion. Schaut man genauer hin, zeigen sich als weitere Hauptkomponenten die Fahrschienen mit der Technik für die Energie- und Datenübertragung, allerlei Wartungslaufgänge und selbstverständlich geeignete Behälter. Je nach den konkreten Anforderungen kommt noch mehr oder weniger komplexe (angetriebene) Förder- und Kommissioniertechnik in den Vorzonen und an den Arbeitsplätzen zum Einsatz. Als übergeordnete Systeme wirken die Steuerung, die Lagerverwaltung und das Warenwirtschaftssystem. Nicht zu vergessen, weil als Komponente maßgebend: Das Lagergut selbst.

Klar, dass viele Investoren in erster Linie wissen wollen, ob sie mit einem Shuttle-System am Ende des Tages preiswerter fahren als mit einem klassischen RGB-Lager. Als Antwort erhalten sie da oft ein "Es kommt drauf an." Martin Fackelmann ist Produktmanager bei SSI Schäfer Noell, das als Generalunternehmen beide Lagerkonzepte realisiert. Er sagt: "Das hängt von der individuellen Situation des Anwenders ab. Man kann allerdings konstatieren, dass der Regalbau beim Shuttle-System aufwändiger ist als beim herkömmlichen AKL. Im Gegensatz zu einem RGB sind den Shuttles innerhalb der Gassen einzelne Regalebenen zugewiesen. Die Shuttles bewegen sich dann auf eigens montierten Schienen, was erhöhte Anforderungen an die Stahlbau-Konstruktion stellt." Auch Michael Fritz, Bereichsleiter für automatisierte Läger beim Lager- und Behälterbauer Bito, betont: "Die Regaltechnik für Shuttleanlagen liegt preislich über klassischen AKL-Lösungen. Die Shuttle-Schiene mit ihren erhöhten Anforderungen an Durchbiegung, Genauigkeit und Schienenstoß-Ausführung schlägt hier zu Buche. Nicht exakt ausgeführte Stoßbereiche führen zu Vibrationen in der Anlage, denn die Shuttles sind nicht am Boden abgestützt, sondern werden von der Regalanlage getragen." Selbst Heinrich Amminger, Co-Geschäftsführer des österreichischen Shuttle-Herstellers Ylog, bestätigt: "Grundsätzlich ist der Stahlbau in einem Shuttle-System aufwändiger als in einem herkömmlichen AKL, weil die Schienen im Regal integriert sind. Dadurch hat das konventionelle RGB im direkten Vergleich mit einer Anwendung, die für Gassengeräte ausgelegt ist Kostenvorteile. Doch schon in der Standardanwendung verzeichnet das Shuttle aufgrund der einfacheren Wartung während des Anlagenbetriebs und der Redundanz Pluspunkte, die einen Kostennachteil oft aufwiegen. Es hängt immer von der Anwendung ab." Angesprochen auf die Kostenfrage betont Marco Gebhardt, Geschäftsführer von Gebhardt Fördertechnik, das ein seriöser Vergleich nur möglich ist, "wenn verschiedene Systeme mit gleichen Parametern hinsichtlich Leistung, Kapazität - bezogen auf die benötigte Fläche - Energieverbrauch und Verfügbarkeit verglichen werden. Hinzu kommen weiche Faktoren wie Flexibilität, Variabilität und Skalierbarkeit. Passen die Kundenanforderungen auf eine klassische RBG-basierte AKL-Lösung, hat es ein Shuttle-System schwer, preislich auf ein ähnliches Niveau zu kommen. Demgegenüber kann ein Shuttle-System aus einer Gasse mehr Leistung generieren als mehrgassige RBG-Läger. Hier wäre das Shuttle-Lager günstiger."

Erhöhte Anforderungen an den Regalbau

Bleiben wir noch einen Augenblick bei der Regaltechnik. Hier muss nämlich immer auch berücksichtigt werden, dass die AKL-Regaltechnik seit Jahrzehnten erprobt ist und dass die Realisierung der Anlagen auf etablierten Arbeitsabläufen zwischen RGB- und Regalherstellern basiert. Dabei regeln Normen wie etwa die FEM 9.832 für automatische Kleinteile-Regalanlagen die Freimaße und Montagetoleranzen. Die Schnittstellen sind also definiert. Bei den Shuttle-Anlagen existiert eine solche Norm (noch) nicht; jeder Gerätehersteller dokumentiert eigene Schnittstellen und Toleranzen für Durchbiegung, Fertigung und Montage. „Das ist natürlich ein Zusatzaufwand“, sagt Michael Fritz von Bito mit Blick auf den Regalbau.

Letzthin entscheidend für die Kostenfrage ist – wie so oft – der Blick aufs große Ganze, also auf die komplette Systemlösung. Das macht es freilich nicht einfacher, weshalb man beispielsweise im Hause Gebhardt ein Software-Tool entwickelt hat, dass dabei hilft, die passende Lösung zu ermitteln. Und wie bei allen Logistikprojekten gilt auch hier beim direkten Systemvergleich: Der Weg zur optimalem Lösung führt nur über eine Planungs- und Simulationsphase, bei der allerlei Stellschrauben zu berücksichtigen sind, als da wären: Dynamik, Statik, Produktmerkmale, Ausfallsicherheit, Flexibilität, Lieferzeiten, Auftragsvolumen, Umschlagleistung, Entwicklungspotential für die Zukunft, Anpassungsfähigkeit an volatile Märkte – um nur die ganz zentralen Faktoren zu nennen.

Tatsächlich trifft, wer diesen Katalog abarbeitet, dann auf Kriterien, die deutlich für oder gegen ein Shuttle-System sprechen. Als ein ganz augenscheinlicher Pluspunkt schält sich unter anderem die recht gute Anpassungsfähigkeit an architektonische Zwänge heraus. Ein RGB ist konstruktionsbedingt auf eine quaderförmige Bauweise angewiesen. Das Shuttle-Lager hingegen kann sich Gebäudestrukturen anpassen. Auch „bei nachträglichen Erweiterungen erweist sich ein Shuttle-Lager als flexibler, da keine fest installierte Gangausrüstung benötigt wird“, sagt Marco Gebhardt. Martin Fackelmann von SSI Schäfer Noell kommt ebenfalls zu dem Ergebnis: „Shuttles weisen im Gegensatz zum klassischen AKL eine verbesserte Raumnutzung auf.“

Raumvorteil für die Shuttle-Systeme

Das mit der verbesserten Raumnutzung leuchtet eigentlich sofort ein: Das untere Anfahrmaß eines Shuttle-Lagers liegt viel niedriger als das eines RGB-Lagers, weil die zentrale Fahrschiene und das Fahrwerk entfallen. Das bringt Kapazitätsvorteile bei Lagern, denen ein Höhenwachstum versagt ist. Außerdem, so Marco Gebhardt, „ist die Höhe eines Shuttle-Lagers nicht durch die Toleranzen des Regals begrenzt, da dieses steifer ausgeführt werden kann. Regalsteher werden zusätzlich durch die Fahrschienen verbunden und in deren Schatten können zusätzliche Verstrebungen angebracht werden. Ungenauigkeiten und Toleranzen lassen sich so ausgleichen“. Ylog-Geschäftsführer Heinrich Amminger sieht Shuttle-Systeme grundsätzlich bei Räumlichkeiten überlegen, die für klassische AKL nicht geeignet sind, „weil zu breit, zu lang oder zu hoch“. Nicht vergessen darf man an dieser Stelle aber, dass die Hublifte an den Stirnseiten der Shuttle-Regalanlagen selbstverständlich auch ihren Platz brauchen.

Weitere Entscheidungshilfen ergeben sich, wenn man das Pferd von hinten aufzäumt. Wenn man also nach Einsatzgebieten fragt, für das ein Shuttle-System nicht taugt. Viele Fachleute nennen hier: Langsam drehende Lager mit hohem Lagervolumen, Schwerlast-Tablare, Reinraum- und Ex-Schutz-Anwendungen. SSI-Produktmanager Martin Fackelmann sieht zudem Einschränkungen durch das Gewicht und die Abmessungen der Ladegüter. Außerdem meint er: „Shuttle-Systeme, bei denen die Shuttles die Ebenen via separatem Heber wechseln, sollten kritisch überdacht werden; hier sprechen doch viele Argumente für eine RGB-Lösung.“

Soweit, so gut. Legen wir nun die wohl wichtigsten Entscheidungsparameter als Maßstab an: Durchsatz und Umschlagfrequenz – sozusagen die innere Power eines automatisierten Lagers. Ohne Zweifel gilt auch hier stets die Prämisse, dass jede Logistiklösung der individuellen Kundensituation angepasst werden muss. Zur besseren Orientierung versuchen wir aber mal, Einsatzbereiche auszumachen, die sich der einen oder anderen Seite zuordnen lassen. Martin Fackelmann (SSI Schäfer Noell) formuliert es so: „Shuttle-Systeme eignen sich eher für kleine bis mittelgroße, hochflexible Lager, da sie gut skalierbar sind in Bezug auf sich verändernde Leistungsanforderungen. Handelt es sich um große, hochfrequente Lager mit einer sehr hohen Ein- und Auslagerleistung, sollte das klassische AKL berücksichtigt werden.“ Auch das Kommissionieren einer großen Anzahl verschiedener Artikel und geringe Schwankungen im Lagersystem sprechen laut Fackelmann eher für das klassische RGB.

Marco Gebhardt vertritt hingegen die Meinung, dass sich ein Shuttle-Lager an beide Anforderungen anpassen lässt und begründet: „Maßgebend ist das Konzept der Heber in der Vorzone und der Shuttleanzahl. Bei geringen Durchsätzen bietet sich ein System mit einem Heber und weniger Shuttles als das Regal Ebenen hat an. Ist hingegen großer Durchsatz notwendig, kann jede Ebene mit einem Shuttle ausgestattet werden. Zum vertikalen Transport der Fördergüter kommen kontinuierliche Heber zum Einsatz.“ Außerdem punkten Shuttle-Lager seiner Ansicht nach bei Einsätzen „im Hochleistungsbereich bis 1000 DS/h pro Gasse, wo RGB nicht konkurrenzfähig sind (…) und im unteren Leistungsbereich, wo ein RGB überdimensioniert wäre. In diesem Fall können wenige Shuttlefahrzeuge die geforderte Leistung erfüllen.“ Nicht zuletzt sieht er Shuttlesysteme auch „in den Grenzbereichen klassischer Regalbediengeräte sowie in Lagern, die flexibel auf veränderliche Anforderungen reagieren müssen.“


Vom Standpunkt des Lager- und Behälter-Herstellers aus kommt Michael Fritz von Bito zu einer ähnlichen Einschätzung: „Wir erleben aktuell beide Anwendungen. Zum einen realisieren wir hochfrequente Shuttle-Anlagen, bei denen Spielzeiten von 600 bis 800 Doppelspiele pro Stunde vom Systemanbieter umgesetzt werden; zum anderen kleinere Einheiten, eingesetzt als Auftragskonsolidierungspuffer. Bei diesen hohen Leistungsdaten wird es für ein klassisches AKL schwierig bis nicht umsetzbar. Zum anderen realisieren wir sehr große Anlagen im niederfrequenten Bereich – wie etwa mit Vanderlande Industries das Projekt Ahlsell in Schweden mit knapp 90 000 Stellplätzen, aber nur einer geringen Anzahl an Shuttle-Geräten und mit einer rudimentären Ausstattung an Fördertechnik auf Bodenebene.“

Ylog-Geschäftsführer Heinrich Amminger ist der Ansicht, dass es „keine Anwendung gibt, in der ein Shuttle keine Chance hat. Unabhängig von Bauform und Stellplatzzahl kann der Durchsatz beliebig variiert werden; sowohl von ganz niedrig – wenige Shuttles für ein großes Regal – bis viel höher als mögliche Durchsätze von RGB“.

Im Zentrum dieser Meinungsvielfalt funkelt einer der großen Pluspunkte der Shuttle-Systeme – die Flexibilität gepaart mit der Skalierbarkeit. „Shuttles sind im Gegensatz zum klassischen AKL besser skalierbar in Bezug auf sich verändernde Leistungsanforderungen“, sagt Martin Fackelmann von SSI Schäfer Noell. Auch Marco Gebhard sieht die „Flexibilität durch die Skalierbarkeit der Anzahl von Hebern und Shuttles“ als Vorteil. Seiner Ansicht nach kann ein Shuttlelager an verschiedene Kundenanforderungen angepasst werden und „Mischformen können Anforderungen erfüllen, die zwischen den beiden genannten Beispielen (hochfrequente Großlager – hochflexible Kleinlager, A.d.Red.) liegen.“ Außerdem sieht er Shuttle-Lösungen den RGB dann überlegen, „wenn das System bei gleichbleibender Lagerkapazität zukünftig eine höhere Leistungen bieten muss“. Am Rande bemerkt sie hier noch, dass sich Shuttle-Lager auch als Pufferlager und zur Sequenzierung eignen.

Shuttle-Pluspunkt Flexibilität

Ein Lagersystem, dass Vorteile bei Skalierbarkeit und Flexibilität verzeichnet, verschafft dem Betreiber ein Stück mehr Zukunftssicherheit. Er kann einfach, schnell und kostengünstig auf marktbedingte Veränderungen reagieren. Auch die bereits erwähnten Raumvorteile des Shuttle-Systems, also die einfache Anpassung an Gebäudestrukturen, kommt hier als Pluspunkt zum Tragen. Und mancher Fachmann vertritt zudem die Meinung, dass der Wiederverkaufswert einer Shuttle-Anlage höher liegt als jener einer konventionellen Anlage, weil sich Regalmodule und Gassenflitzer weiter verwenden lassen.

Bleiben wir noch einen Augenblick bei der Zukunft: Wer heute ein Lagersystem projektiert, muss zwangsweise auch den Aspekt des Energieverbrauchs mit in seine Planungen einbeziehen. Da lässt es schon aufhorchen, wenn Geschäftsführer Heinrich Amminger berichtet, dass „der Energieverbrauch eines Shuttles durch die geringe bewegte Masse bei unter einem Prozent eines herkömmlichen RGB liegt, so das Ylog-Systeme im Schnitt weniger als zehn Prozent des Energiebedarfs eines herkömmlichen AKL haben; ähnlich verhält es sich mit der erforderlichen Anschlussleistung“. Marco Gebhardt argumentiert in die gleiche Richtung, wenn er auf die vorteilhafte Relation von Nutz- und Gesamtlast der Shuttle-Fahrzeuge zu sprechen kommt: „Unser Storebiter OLS Shuttle weist ein Verhältnis von Nutz- zu Gesamtlast von 1:1 auf; bezogen auf die Lagerung eines Behälters ergibt sich so ein sehr geringer Energieverbrauch.“ Unterm Strich ist freilich der Gesamt-Energiebedarf eines Lagersystems maßgebend, und der ist letzthin abhängig von mehreren Faktoren – beim Shuttlesystem unter anderem von der Anzahl der Fahrzeuge und Heber. „Bezogen auf die verfügbare Leistung ist der Energieverbrauch gering, jedoch absolut nicht zwingend niedriger als bei einem RGB“, gibt Marco Gebhardt zu bedenken.

Verdrängen die Shuttles das Regalbediengerät?

Schließen wir den Blick in die Zukunft mit einer Frage ab, die jeden Investor interessieren muss: Werden die Shuttles die Regalbediengräte verdrängen? Klare Antwort: Nein. „Gleichwohl die Nachfrage nach Regaltechnik für Shuttleanlagen bei uns in den letzten zwei Jahren deutlich zugenommen hat, sehen wir mittelfristig beide Systeme als mögliche und praktikable Lösungen am Markt. Die Aufgabe für den Systemintegrator, Logis-tikplaner oder Bediengeräte-Hersteller wird sein, die für den Kunden passende und optimale Lösung zu finden.“, sagt Michael Fritz von Bito. Auch Marco Gebhardt geht davon, dass beide Systeme koexistieren werden und verweist darauf, dass „die Anforderungen am Markt zu unterschiedlich sind, als dass ein System jegliche Lösungsmöglichkeit abbilden könnte“. Sein Unternehmen hat übrigens eine Kombi-Lösung aus Shuttle und RGB namens Dynamic Handover System entwickelt.

Shuttle-Hersteller Heinrich Amminger meint: „In Standardanwendungen haben traditionelle AKL immer noch Kostenvorteile. Das wird vermutlich auch noch eine Weile so bleiben. Aber die Shuttlesysteme entwickeln sich weiter, sodass sich ihre Anwendungsgebiete in Zukunft vermutlich noch erweitern. Sicher nicht ganz unrecht hat er, wenn er sagt, dass „vielen Planern und Logistikspezialisten die Möglichkeiten, speziell eines lenkenden Shuttles, noch nicht bekannt sind, sodass manche Planungen den bereits bestehenden technischen Möglichkeiten nicht gerecht werden.“

Die Meinung der SCOPE-Redaktion? So bald wird es keine Wachablösung der konventionellen AKL-Technik geben. Vielmehr werden beide Systeme noch lange Zeit nebeneinander existieren – und sich sogar von Fall zu Fall sinnvoll ergänzen. Betrachtet man es übergreifend, so bereichern die Shuttle-Systeme die Logistikszene um eine weitere Alternative. Und zwar nicht nur technologisch, sondern vor allem deswegen: Der Anwender hat nun die Wahl. Michael Stöcker

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