Die Philosophie der Lean Production verfolgt eine strikte Prozessorientierung. Dabei gilt: Erst Prozess, dann Technik. Jedoch gibt es innovative Materialflusstechnologien, die das Potential haben, prozessorientierte Strukturen zu unterstützen sowie die Intralogistik mittels völlig neuer und hocheffizienter Prozesse zu revolutionieren. Einer davon ist das Injektionsprinzip, bei der Material in kleinen Mengen mithilfe von autonomen Transportrobotern direkt am Verarbeitungsplatz angeliefert wird. Dies ermöglicht nicht nur eine Reduzierung von Handhabungsvorgängen, einen beschleunigten Materialfluss und kürzere Laufwege, sondern insbesondere auch deutliche Flächeneinsparungen. Das Kompetenzzentrum Fabrikplanung integriert dieses Prinzip in die Werklayoutplanung.

Autonome Transportroboter können platzsparend an der Hallendecke entlang geführt werden. Bild: Servus Intralogistics GmbH

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 benötigten Teile vorhanden sind. Die leeren Behälter werden anschließend in die Regale zurückgelegt und rutschen nach außen. Der leere Behälter beziehungsweise die daran befestigte Kanban-Karte signalisiert dem 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 dem Auftrag entsprechend 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.

Nah an der Maschine

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, benötigtes Material von oben direkt am Verarbeitungsplatz anzuliefern – 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. Der Maschinenbediener bekommt sämtliches Material aus dem Ausgabeturm in der Mitte bereitgestellt und befüllt die Maschinen. Der Werkerbereich, wo 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 kurze Wege und eine reibungslose Mehrmaschinenbedienung möglich. Nur bei Störungen, Umrüstvorgängen oder ähnlichem muss er in den Maschinenbereich. Und nur hin und wieder müssen im grünen Fertigteilebereich (Bild rechts) Tätigkeiten, wie etwa ein Behälterwechsel für Fertigprodukte, durchgeführt werden. Dadurch kann eine Verkürzung der Laufwege um über 50 Prozent erreicht werden.

Roboter als Enabler

Als sogenannte Enabler für das Injektionsprinzip fungieren innovative Transportroboter, die als dezentrale Schwarmroboter agieren. Zu den Anbietern solcher Systeme zählt die Servus Intralogistics GmbH mit Sitz im österreichischen Dornbirn. Mit deren 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). Individuell konfiguriert nach Größe, Leistung oder Lastaufnahmemittel kann der ARC nahezu alles transportieren. Dies reicht von einfachen Kartons, Boxen und Trays bis hin zu Schüttgut oder kundenspezifischen Werkstücken bis 50 Kilogramm. Ausgestattet mit modernen Technologien wie Antiblockiersystem, Elektronisches Stabilisierungssystem, Antischlupfregelung und Energiemanagement mit Energierückgewinnung ist der ARC ein zuverlässiges und wartungsarmes Produkt. Die im Roboter integrierten Lastaufnahmemittel ermöglichen selbständiges Be- und Entladen links oder rechts entlang der Strecke. Das System funktioniert ähnlich wie ein Taxiunternehmen. Über Hochfrequenz-Funktechnologie bekommt der ARC seine Aufträge von der Zentrale, welche direkt an die Kundensoftware angebunden ist, erledigt diese selbständig und immer auf dem kürzesten Weg. Durch modulare Komponenten kann das System nach dem Baukastenprinzip mit Lager- und Schienenelementen flexibel und platzsparend sowie für jeden Kunden maßgeschneidert gestaltet werden. Assistenten, wie Heber oder Weichen, erlauben eine einfache Anbindung von dezentralen Lagerorten, Montage- oder Kommissionierplätzen und verschiedenen Etagen oder Gebäuden.

Injektionsprinzip mit Materialausgabe in der Mitte der Maschinen. Bild: Kompetenzzentrum für Fabrik- und Standortplanung GmbH

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