Chemielager sind selten nur auf die Lagerkapazität ausgelegt.
Bei Magnesiumsulfat, anorganischen Salzen und anderen chemischen Produkten liegt die Fertigwarenlogistik oft direkt zwischen der kontinuierlichen Produktion und dem ausgehenden Versand. Mehrere Verpackungsformate können gleichzeitig vom Band laufen, Paletten sind schwer, Versandmengen schwanken und jede Charge muss identifizierbar bleiben.
Wenn das Lager nicht mithalten kann, verlagert sich das Problem schnell auf die Verpackungsebene oder auf die LKW-Beladung.
Dies war bei einem Magnesiumsulfat-Projekt der Fall, bei dem die Paletten-Vier-Wege-Shuttle-Technologie als Kern des Fertigwarenlagersystems eingesetzt wurde. Was das Projekt interessant macht, ist nicht nur der Einsatz von Shuttle-Robotern. So wurden Lagerung, Verpackung, Niveauwechsel, Beladung und Software als ein Materialfluss geplant.
Warum ein Four-Way-Shuttle AS/RS gewählt wurde
Die Anlage produziert Monohydrat- und Heptahydrat-Magnesiumsulfat in verschiedenen Verpackungsformaten, darunter 50-kg-Gewebesäcke und 1-Tonnen-Großsäcke.
Das bisherige manuelle Logistikmodell führte zu mehreren praktischen Problemen. Die Bodenlagerung beanspruchte zu viel Platz, die Gänge mit Gabelstaplern reduzierten die nutzbare Kapazität zusätzlich und das Palettieren, Umladen und Beladen mit LKWs erforderte viel Arbeit. Auch der Umgang mit schweren Schüttgutsäcken führte zu zusätzlichen Sicherheitsbedenken.
Das neue Lager musste daher mehr leisten, als nur die Palettenlagerung zu automatisieren. Es musste Verpackung, Eingangshandhabung, hochdichte Lagerung, Entnahme und Beladung miteinander verbinden und gleichzeitig die kontinuierliche Produktion unterstützen.
Der Endlagerbereich wurde mit gestaltet13 Ebenen, 6.309 Palettenplätze, 13Paletten-Vierwege-Shuttle-Roboterund vier gabelförmige Palettenheber.
Ein Grund dafür, dass diese Konfiguration für das Projekt geeignet war, besteht darin, dass Lagerkapazität und Shuttle-Menge getrennt geplant werden konnten.
Die Regale bestimmen, wie viel Lagerbestand untergebracht werden kann, während die Anzahl der Shuttles entsprechend der tatsächlichen ein- und ausgehenden Nachfrage konfiguriert werden kann. Sollten sich die Durchsatzanforderungen später ändern, kann die Shuttle-Kapazität angepasst werden, ohne dass die gesamte Lagerstruktur neu gestaltet werden muss.
Das ist besonders nützlich in Chemiefabriken, in denen die Produktion kontinuierlich läuft, die Lagernachfrage jedoch im Laufe des Tages schwankt.
Mehrere Verpackungslinien machen die Planung wichtiger
Das Lager erhält ca33 Paletten pro Stunde, während ausgehende Vorgänge in zwei Flüsse unterteilt sind: herum30 Paletten pro Stunde für gewebte Säckeund bis zu60 Paletten pro Stunde für Schüttgutsäcke.
Dies bedeutet, dass das AS/RS ein Material nicht in einem festen Rhythmus handhabt.
Nach dem Verpacken durchläuft jede Palette eine Maßprüfung und Barcode-Identifizierung. Paletten, die die Prüfung nicht bestehen, werden zur manuellen Handhabung umgeleitet, während angenommene Paletten weiter zum automatischen Lager weitergeleitet werden. Material-, Chargen-, Paletten- und Lagerortinformationen werden im WMS erfasst.
Von dort aus verwaltet WCS die Ausrüstungsaufgaben.
Die Vier-Wege-Shuttles sind nicht dauerhaft an einzelne Lagergassen gebunden. Aufgaben können entsprechend der Shuttle-Position, dem Ziel, der aktuellen Arbeitsbelastung und der Verfügbarkeit des Lifters zugewiesen werden. Dadurch können mehrere Einlagerungs- oder Bereitstellungsaufträge parallel über verschiedene Ebenen hinweg ablaufen.
Dies wird bei ausgehenden Spitzenzeiten wichtig. Der praktische Vorteil der Vier-Wege-Bewegung besteht nicht nur darin, dass sich ein Roboter längs und seitlich bewegen kann. Das ist esDie verfügbare Shuttle-Kapazität kann neu verteilt werden, wenn sich die Lagernachfrage ändert.
Wenn ein Shuttle nicht verfügbar ist, können nicht erledigte Arbeiten auch anderen verfügbaren Fahrzeugen zugewiesen werden, anstatt den gesamten Lagerbetrieb zu stoppen.
Warum Gabel-Palettenheber verwendet wurden
Eine weitere Entwurfsentscheidung in diesem Projekt betraf den Niveauwechsel.
In einem herkömmlichen mehrstöckigen Shuttle-Lager werden häufig förderbandbasierte Hebegeräte eingesetzt. Jede Lagerebene benötigt dann eine Förderstation zur Aufnahme und Übergabe der Paletten zwischen Heber und Shuttle.
Auf 13 Ebenen kann das eine beträchtliche Menge zusätzlicher Ausrüstung im Inneren des Regals bedeuten: Förderbänder, Motoren, Sensoren, elektrische Komponenten und tragende Strukturen.
Dieses Projekt verfolgte einen anderen Ansatz.
Das Vier-Wege-Shuttle-System wurde mit gepaartPalettenheber mit Gabel. Die Teleskopgabel nimmt die Palette direkt auf und platziert sie auf der erforderlichen Ebene, sodass der Heber Lasten übergeben kann, ohne auf den gesamten Lagerebenen Förderstationen installieren zu müssen.
Der Unterschied ist wichtig, wenn man die Gesamtkosten des Projekts und nicht den Preis einer einzelnen Maschine betrachtet.
Weniger Förderer bedeuten, dass weniger Antriebe, Sensoren, Ketten und elektrische Komponenten gekauft und installiert werden müssen. Außerdem entfernen sie einen beträchtlichen Teil der Ausrüstung von Standorten, die für Wartungszwecke relativ schwer zugänglich sind.
Bei einem Chemiehochregallager kann dies die routinemäßige Inspektion und spätere Reparatur erheblich vereinfachen.
Die vier Hebegeräte waren weiterhin erforderlich, um das Durchsatzziel des Projekts zu erreichen. Jede Einheit bietet ca40 Paletten pro Stunde, mit einer beladenen Hubgeschwindigkeit von40 m/min. Zusammen decken sie den geplanten Spitzenzu- und -abfluss von ca123 Paletten pro Stunde.
Mehrere Lifter sorgen außerdem für Redundanz. Wenn eine Einheit gewartet werden muss, kann die verbleibende Ausrüstung einen Teil der Arbeitslast weiter bewältigen, anstatt einen einzigen Fehlerpunkt für das gesamte Lager zu schaffen.
Mechanisches Design ist in einem Lager für Pulverchemikalien von entscheidender Bedeutung
Magnesiumsulfat bringt einen weiteren Aspekt mit sich, der in einem gewöhnlichen Distributionslager möglicherweise weniger wichtig ist: Kontamination.
Die Paletten-Vierwege-Shuttle-Roboter in diesem Projekt verwenden eine mechanische Hubstruktur anstelle eines hydraulischen Hubs.
Bei Pulver- und Chemikalienanwendungen wird durch die Vermeidung von Hydrauliköl im Lagerbereich eine potenzielle Quelle für Leckagen und Produktverunreinigungen beseitigt. Eine mechanische Getriebestruktur ist außerdem relativ einfach zu prüfen und zu warten.
Dabei handelt es sich um ein kleines Konstruktionsdetail auf einem Spezifikationsblatt, das jedoch viel relevanter wird, wenn die Ausrüstung mehrere Jahre lang ununterbrochen in Betrieb war.
In der Chemielagerhaltung verdienen Wartungsfreundlichkeit und Kontaminationskontrolle oft ebenso viel Aufmerksamkeit wie die maximale Fahrgeschwindigkeit.
Eine Lagerung mit hoher Dichte ist nur dann sinnvoll, wenn die Ware schnell abtransportiert werden kann
Der Prozess endet nicht, wenn eine Palette das AS/RS verlässt.
Das Projekt handhabt 1-Tonnen-Schüttgutsäcke und 50-kg-Websäcke unterschiedlich, da ihre Ausgangsvorgänge unterschiedlich sind.
Schüttgutsäcke werden an einen Portalroboter-Ladebereich übergeben. Ein 3D-Scansystem identifiziert den LKW-Abteil, woraufhin der Roboter die Schwerlastplatzierung durchführt. Die Linie ist für ca. ausgelegt60 Paletten pro Stunde.
Dadurch entfällt ein Großteil der manuellen Handhabung, die mit dem Laden von 1-Tonnen-Paketen verbunden ist.
Die 50-kg-Websäcke gehen einen anderen Weg.
Da diese Aufträge größere Unterschiede bei den Fahrzeugen und den Versandanforderungen mit sich bringen, wurde anstelle des gleichen vollautomatischen Beladungskonzepts ein Teleskopbandförderer mit manueller Depalettierung ausgewählt. Die Linie unterstützt ungefähr30 Paletten pro Stunde, während das Layout die Möglichkeit beibehält, später eine Roboter-Depalettierung hinzuzufügen.
Dies war eine bewusste Investitionsentscheidung.
Durch die Automatisierung des Vorgangs der schweren Schüttgutsäcke wird ein klares Handhabungs- und Sicherheitsproblem gelöst. Für den variableren Betrieb mit kleinen Beuteln bietet die Halbautomatisierung genügend Kapazität, ohne dass Geräte hinzugefügt werden müssen, die für den aktuellen Betrieb nicht erforderlich sind.
WMS und WCS verbinden Produktion, Lagerung und Versand
Die physische Ausrüstung bewegt Paletten, aber auch die Chemiefabrik muss genau wissen, was bewegt wird.
Unterschiedliche Magnesiumsulfatprodukte, Verpackungsformate und Chargen werden im selben Logistiksystem gelagert. Daher muss jede Palette mit ihren Materialinformationen, ihrer Charge, ihrem Standort und ihrer ausgehenden Bestellung verknüpft bleiben.
Das Projekt verbindet ERP/MES-Schnittstellen mit WMS, WCS und SPS-Steuerung auf Anlagenebene.
WMS verwaltet Bestands- und Chargeninformationen sowie FIFO-Regeln. WCS wandelt Lageraufgaben in ausführbare Bewegungen für die Shuttles, Palettenheber, Förderbänder und Ladeeinrichtungen um.
Dieser Zusammenhang ist in der kontinuierlichen chemischen Produktion von Bedeutung.
Sobald Produktion, Lagerbestand und ausgehende Bestellungen denselben Informationsfluss nutzen, wird das Lager nicht mehr als isolierter Lagerbereich verwaltet. Der tatsächliche Lagerbestand kann in Produktions- und Versandentscheidungen einfließen.
Was uns dieses Projekt über Paletten-Shuttle-Anwendungen in der Chemielagerhaltung verrät
Ein Paletten-Vierwege-Shuttle-Regalsystem ist nicht automatisch die richtige Lösung für jedes Chemielager.
Besonders relevant wird es, wenn mehrere Bedingungen zusammen auftreten: palettierte Produkte, begrenzter Bauraum, relativ hohe Lagertiefe, kontinuierliche Produktion, schwere Lasten und die Notwendigkeit, die Gabelstapleraktivität innerhalb des Lagerbereichs zu reduzieren.
Das Magnesiumsulfat-Projekt hatte alle diese Bedingungen.
Es ist6.309 Palettenplätze, 13 Shuttle-Roboter und vier Palettenheberwurden nicht unabhängig ausgewählt. Sie ergaben sich aus der Verpackungsrate, den Ausgangsanforderungen, den Gebäudebedingungen, der Geräteredundanz und der Wartungsstrategie.
Gleiches gilt für das Ladesystem. Wo schwere Schüttgutsäcke dies rechtfertigten, kam Vollautomatisierung zum Einsatz, wohingegen ein einfacherer Ansatz beibehalten wurde, wo es auf betriebliche Flexibilität ankommt.
Für anorganische Salze, Feinchemikalien und ähnliche palettierte chemische Produkte ist dies wahrscheinlich die nützlichere Erkenntnis aus dem Projekt.
Die Frage ist nicht, wie viel Automatisierung dem Lager hinzugefügt werden kann.
Es istwo die Automatisierung ein echtes Problem löst – und wo ein einfacheres Design die Aufgabe besser erledigt.
