Greiftechnik als Schnittstelle zum Produkt

Auf dem Weg zum autonomen Warenlager

Massiv beeinflusst durch die zunehmende Digitalisierung erlebt die Automatisierungstechnik derzeit einen grundlegenden Wandel. Das gilt sowohl für Online-Bestellungen als auch für den Versand der Waren sowie für die nötige Handhabungstechnik. Auf dem Weg zum autonomen Warenlager übernehmen Greifsysteme als Schnittstelle zum Produkt eine Schlüsselposition.

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

Funktionieren Greifsysteme nicht zuverlässig, gerät der Automatisierungsprozess im Warenlager schnell ins Stocken. 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. Unternehmen stellen sich darauf ein, indem sie ihre Fabriken vor dem Hintergrund von Industrie 4.0 zunehmend vernetzen, intelligenter gestalten, auf Effizienz trimmen und so flexibel wie möglich ausrichten.

Im autonomen Warenlager kommissioniert ein Roboter die Ware selbstständig, mit integrierter elektrischer Vakuumerzeugung sowie Datenaustausch per Funk. (Bild: J. Schmalz GmbH)

Autonomes Warenlager

Waren in der Vergangenheit der Aufbau eines Lagers und die angekoppelten Prozesse meist solide planbar, sind Unternehmen heute gezwungen, sich auf wechselnde Bedingungen einzustellen. Denn die Warenstruktur verändert sich ständig, häufig gleicht keine Bestellung der anderen. Das gilt im Übrigen für das B2B- wie für das B2C-Geschäft gleichermaßen. Für den B2C-Bereich beispielsweise veröffentlichte der Bundesverband E-Commerce und Versandhandel Deutschland für das Jahr 2015 eindrückliche Daten: Der Umsatz mit Waren im Onlinehandel betrug rund 46,9Mrd.Û – ein Wachstum von zwölf Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Spitzenreiter bei den Warengruppen war das Segment Bekleidung, gefolgt von Elektronikartikeln und Telekommunikation sowie Büchern bzw. E-Books. Online-Händler wie Amazon oder Zalando sind also gefordert, ihre Lager flexibel zu gestalten, um eine hohe Lieferflexibilität und -genauigkeit zu erreichen. Die Vision: ein autonomes, selbstdenkendes und selbsthandelndes Warenlager.

Auswirkung auf 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 Schmalz. Das Unternehmen beschäftigt sich seit Jahren damit, welchen Beitrag die Greiftechnik zu intelligenteren, effizienteren und flexibleren Produktionsprozessen leisten kann. Dazu gehört u.a. ein Vakuum- und Druckschalter, der wichtige Prozessdaten via Near Field Communication direkt auf das Smartphone oder das Tablet des Anwenders schickt. 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 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 verschiedene 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.“ Schmalz bietet deshalb bereits heute mehrere Lösungen, mit denen sich solche Automatisierungsprozesse verbessern lassen – von der einzelnen Komponente wie Vakuumerzeugern oder -schaltern bis zum kompletten Greifsystem. Dabei integriert das Unternehmen verschiedenste Funktionen: Intelligente Vakuumerzeuger beispielsweise sind mit einer Energie- und Prozesskontrolle ausgestattet. Damit lassen sich u.a. Energieverbräuche laufend kontrollieren und verbessern.

Greifer mit druckluftfreier Vakuumerzeugung

Speziell bei autonomen Warenlagern gerät die herkömmliche Vakuumerzeugung über Druckluft allerdings an ihre Grenzen. „Druckluft ist in Warenlagern von Versandhändlern oft nur an wenigen Stellen oder überhaupt nicht vorhanden“, erklärt Dunkmann. „Wenn Druckluft vorhanden ist, geht das zudem immer mit Schläuchen einher.“ Das Unternehmen stellt deshalb aktuell einen Greifer mit druckluftfreier Vakuumerzeugung vor. Das Vakuum lässt sich dabei rein elektrisch, beispielsweise über eine Batterie, erzeugen. Das macht den Greifer energieeffizient und gleichzeitig mobil. Er lässt sich also mit mobilen und autark arbeitenden Robotern einsetzen, die Bestellungen an unterschiedlichen Orten im Warenlager kommissionieren. Die Schlauchführung ist komplett im Greifer integriert – so entstehen keine Störkonturen, die den Prozess negativ beeinflussen. Das Unternehmen bietet darüber hinaus verschiedene modulare Anschlussmöglichkeiten aus seinem Vakuum-Endeffektor-Programm, um unterschiedliche Produkte zuverlässig und sicher zu handhaben. „Gleichzeitig bringen unsere Greifer mit elektrischer Vakuumerzeugung auch die notwendige Intelligenz mit sich“, sagt 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, so dass der Anwender Rückschlüsse auf den Automatisierungsprozess ziehen und diesen verbessern kann.