3D-Matrix erhöht Flexibilität und Effizienz

Hochdynamische Lagersysteme | Für die Karl Storz GmbH & Co. KG hat SSI Schäfer als Generalunternehmer ein hochdynamisches Navette-Lager nach dem Konzept der 3D-Matrix Solution realisiert. 120 000 Behälterstellplätze, eine auf höchste Flexibilität und Erweiterbarkeit ausgelegte Anlagenkonzeption sowie der Einsatz von 42 innovativen Navette-Fahrzeugen bieten Karl Storz eine mehr als 20-prozentige Effizienzsteigerung gegenüber herkömmlichen Anlagenkonzeptionen.


Bild 1 Nur zwölf Monate nach Auftragserteilung konnte Karl Storz das neue Logistikzentrum termingerecht in Betrieb nehmen.

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Nur zwölf Monate nach Auftragserteilung konnte Karl Storz das neue Logistikzentrum termingerecht in Betrieb nehmen.

In einem „Ideenwettbewerb“, so Albrecht Scheurle, Bereichsleiter Logistikzentrum, schrieb die Karl Storz GmbH & Co. KG mit Sitz in Tuttlingen den Bau und die Ausstattung ihres neuen Logistikzentrums im Gewerbepark des schwäbischen Neuhausen ob Eck aus. „Wir haben unsere Mengengerüste und Perspektiven definiert; die Lösungsansätze sollten diejenigen entwickeln, die sich mit den Anlagen, Systemen und Technologien auskennen.“ Den Zuschlag als Generalunternehmer für die Logistikausstattung erhielt schließlich SSI Schäfer.
Der Systemlieferant legte das Grobkonzept für ein hochautomatisiertes Logistikzentrum mit automatischem Behälterlager nach der 3D-Matrix Solution, 18 Arbeitsplätzen und der verbindenden Behälterfördertechnik vor. Es überzeugte unter anderem durch eine innovative und skalierbare Systemtechnik im Lagerkubus, dem Navette-Lager. Überdies bietet die 3D-Matrix höchste Flexibilität und Effizienz – und sie ermöglichte Karl Storz ein einzigartiges Anlagendesign. „Das Lager ist in allen Komponenten hinsichtlich Kapazität und Leistung flexibel ausbaubar“, so Scheurle. „Lagerspeicher und Kommissionierarbeitsplätze sind zudem in gänzlich getrennten Gebäudebereichen untergebracht. Darüber hinaus bot uns SSI Schäfer alle Leistungen von der Planung über die Ausstattung bis hin zum Zuschnitt des passgenauen SAP EWM-Systems aus einer Hand.“
Nur zwölf Monate nach Auftragserteilung konnte Karl Storz das neue Logistikzentrum termingerecht in Betrieb nehmen (Bild 1). SSI Schäfer übernahm die gesamte Projektplanung für die Intralogistik. In Simulationsmodellen wurden Materialflusskonzept und Prozesssteuerung überprüft, die Lösung optimiert und auf die gewünschten Mengengerüste ausgerichtet. Anschließend installierte SSI Schäfer den Regalbau für das Navette-Lager. 120 000 Stellplätze für Packstücke mit einer Grundfläche von 600 x 400 mm stehen darin zur Verfügung. Im Layout der Anlage sind Erweiterungen auf bis zu 180 000 Stellplätze bereits berücksichtigt. Dies ist durch die modulare Konzeption der 3D-Matrix Solution sogar bei laufendem Betrieb und ohne wesentliche Änderungen der Anlage und der Materialflüsse möglich.
Parallel zur Einrichtung der Lagertechnik wurde das SAP-basierte ERP-System, für das bei Karl Storz eine eigene IT-Abteilung zuständig ist, von SSI Schäfer um SAP EWM als Lagerverwaltungssystem (LVS) erweitert. Zudem wurden die Schnittstellen zwischen SAP EWM und der Logistiksoftware Wamas von SSI Schäfer eingerichtet. „Die vorherigen manuellen Prozesse konnten wir mit dem ERP-System führen“, erklärt Scheurle. „Mit der Automation entschieden wir uns zur Installation eines separaten Lagerverwaltungssystems. Dabei wollten wir allerdings in der SAP-Infrastruktur bleiben. SSI Schäfer bot uns sowohl die Automationslösung für effiziente Lagerprozesse als auch die Implementierung und den passgenauen Zuschnitt von SAP EWM als führende Lager-IT.“

Neue Dialogmuster für SAP EWM

So übernimmt Wamas im Logistikzentrum von Karl Storz die gesamte Materialflusssteuerung und Visualisierung. Über die von SSI Schäfer eingerichtete Schnittstelle wurden die Funktionsumfänge von SAP EWM derart erweitert, dass sämtliche Automationssysteme und Prozesse im neuen Logistikzentrum in SAP EWM abgebildet und direkt aus dem IT-System gesteuert werden können. „Aufgrund der neuen Prozesse waren einige Erweiterungen für SAP EWM erforderlich“, sagt Oliver Schneidereit, zuständiger SAP-Projektleiter bei SSI Schäfer. So mussten neue, anlagenspezifische Transportaufträge angelegt werden. Darüber hinaus entwickelten die SAP-Spezialisten von SSI Schäfer neue Dialogmuster für die Wareneingangsbearbeitung, Kommissionierung und Packplätze und überführten diese schließlich in bedienerfreundliche Benutzeroberflächen und Layouts für die Bildschirmmasken der jeweiligen Storz-Mitarbeiter.
Inzwischen arbeitet das Logistikzentrum von Karl Storz im Volllastbetrieb. Mehr als 22 000 verschiedene Artikel von kleinen Instrumenten für die minimalinvasive Chirurgie über mittelgroße Komponenten wie Leuchten bis hin zur Ausstattung ganzer Operationssäle im Projektgeschäft sind in Neuhausen gelagert. Der Durchsatz liegt bei 6 000 Lieferscheinpositionen pro Tag. 700 Packstücke entsprechend 450 Sendungen verlassen täglich das Logistikzentrum. Dabei ist die aktuelle Anlagen- und Fördertechnikkapazität auf bis zu 1 600 Ein- und 1 500 Auslagerungen pro Stunde ausgelegt. „Neben der Prozessoptimierung bei Lagerung und Kommissionierung sollte der Neubau künftig alle Vertriebskanäle, so auch den E-Commerce, optimal bedienen können“, erklärt Scheurle. „Dies war eine Frage der Auftragsfertigungszeiten. Mit der Lösung von SSI Schäfer haben wir den Zeitaufwand insbesondere bei Großaufträgen halbiert. Jetzt können wir den Anteil unserer Expresslieferungen und damit unsere Servicequalität und Wettbewerbsfähigkeit deutlich ausbauen.“
Die Basis dafür legt zu weiten Teilen die Anlagenkonzeption nach der 3D-Matrix Solution. Die technologische Besonderheit bildet das Mehrebenen-Shuttle Navette. „Konzeption und Lagerfahrzeug markieren einen Innovationssprung in der Anlagentechnik hochdynamischer Lagersysteme“, urteilt Christoph Müller, Projektleiter SSI Schäfer. Denn einerseits trennt die patentierte 3D-Matrix Solution von SSI Schäfer konsequent die Arbeitsprozesse auf den drei Achsen im Lagerspeicher. Die Transportprozesse finden völlig unabhängig voneinander statt. „Das überführt die Dynamik der eingesetzten Geräte direkt in Effizienzsteigerungen der Gesamtanlage“, so Müller.

Bis zu vier Behälter mit nur einem Lastspiel

Zum anderen baut die 3D-Matrix auf ein dynamisches Stellplatz-Bedien- und Transportgerät: das Navette. Das Gerät arbeitet auf separat abgeschlossenen Fahrebenen im Regal. Durch eine integrierte Hubeinrichtung umfasst der Aktionsradius pro Gerät 4 Lagerebenen in der Höhe einer Gasse.

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Das Navette bewegt mit einem Lastspiel gleichzeitig 4 Behälter, mit denen in einem Arbeitsgang Stellplätze auf 2 Lagerebenen bedient werden können.

Die Länge der Fahrebenen ist frei wählbar. Weiteres markantes Merkmal der Geräte sind ihre zwei übereinander angeordneten Lastaufnahmemittel (LAM). Ihr Abstand zueinander entspricht dem Abstand zweier Regalebenen. Dabei kann jedes LAM zwei Behälter transportieren. In Summe bewegt das Navette bei Karl Storz mit einem Lastspiel also gleichzeitig vier Behälter, mit denen in einem Arbeitsgang Stellplätze auf zwei Lagerebenen bedient werden können (Bild 2).
Mit diesen Konstruktions- und Leistungsmerkmalen sorgt allein der Navette-Einsatz im Lagerspeicher für höchste Effizienz und Leistungskennzahlen. „Darüber hinaus sind alle in der 3D-Matrix Solution eingesetzten Transportgeräte lokal, quantitativ und leistungsbezogen skalierbar“, erklärt Projektleiter Müller. „Die eingesetzten Transportmedien lassen sich je nach Bedarf in nahezu beliebiger Anzahl und Anordnung in den Lagerspeicher einbringen.“

Bild 3 Die auf Ebene 0 angelieferten, behälterfähigen Artikel werden an 4 Wareneingangsplätzen in Behälter umgepackt.

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Die auf Ebene 0 angelieferten, behälterfähigen Artikel werden an 4 Wareneingangsplätzen in Behälter umgepackt.

Im neuen Logistikzentrum von Karl Storz sind in der gegenwärtigen Ausbaustufe 42 Navette-Fahrzeuge im Einsatz. Die auf Ebene 0 angelieferten, behälterfähigen Artikel werden an vier Wareneingangsplätzen in Behälter umgepackt (Bild 3). Großvolumige Artikel werden palettiert vereinnahmt und von Staplern in einen Blocklager-Bereich überführt. Fördertechnik-Linien führen die Artikelbehälter an die Übergabeplätze für die Lifte, so genannte Navette-Heber. Besonderheit: Die Fördertechnik und die Übergabeplätze befinden sich unter dem Navette-Lager. Der Regalbau für die 120 000 Behälterstellplätze des Navette-Lagers wurde auf der Betondecke einer zweiten Ebene errichtet. Auf diese Weise sind Fördertechnik und Kommissionierbereiche komplett vom Lagerspeicher getrennt. Durch dieses Konzeptionsmerkmal der 3D-Matrix Solution ist nicht nur der Lagerspeicher ohne nennenswerte Betriebseinschränkungen flexibel erweiterbar. Vielmehr lassen sich Lager- und Arbeitsbereiche auch mit unterschiedlichen Heiz- und Beleuchtungswerten führen – wodurch erhebliche Energieeinsparungen zu erzielen sind.

Sequenztower für optimale Pickfolgen

An den Übergabeplätzen übernehmen die Lifte die Behälter mit zwei unabhängig voneinander gesteuerten Rollenförderern. So können die Ladungsträger separat auf dem LAM ausgerichtet und von den Liften auf verschiedene Fahrebenen einzeln abgegeben werden. Die Navette-Heber sind mit identischen LAM ausgestattet wie die Navette-Fahrzeuge. Bei Karl Storz sorgen zwölf solcher Lifte für den vertikalen Transport der Behälter in den Lagerspeicher. Sie versorgen sieben Fahrebenen im Regalbau, auf denen die Navette jeweils vier Lagerebenen bedienen. An Transferplätzen auf den Fahrebenen puffern die Lifte das Lagergut für die Übernahme durch die Navette. Dort greifen die Shuttles mit ihren beiden LAM bedarfsgerecht bis zu vier Behälter ab, verfahren sie in ihrem Gassenbereich und verbringen sie an die designierten Lagerplätze.
Für die Auftragskommissionierung stößt SAP EWM die Auslagerung der entsprechenden Behälter an. Dabei lagern die Navette die Behälter zunächst wahllos aus. Die Lifte greifen die Behälter ab und übergeben sie an die Fördertechnik unterhalb des Lagerspeichers. Dort bedienen die Förderstrecken vier Sequenztower, die vier Kommissionierarbeitsplätzen vorgelagert sind. Aus diesem Behälterpuffer werden die Behälter sequenziert nach Strategien für eine optimale Pickreihenfolge an die vier Kommissionierplätze ausgelagert. An diesen Ware-zur-Person-Arbeitsplätzen wird aus je einem präsentierten Quellbehälter in zwei Zielbehälter kommissioniert. Die Pickvorgaben aus SAP EWM erfolgen über eine spezielle, von SSI Schäfer entwickelte Dialoganzeige. Bestätigt werden die Picks an Drucktasten ähnlich dem Pick-by-Light-Prinzip. Über die im SAP-System hinterlegten Stammdaten und eine an den Pickplätzen integrierte, automatische Gewichtserfassung wird die Kommissionierung bereits während der Pickprozesse auf ihre Richtigkeit überprüft. Anbruchbehälter und die kommissionierten Auftragsbehälter werden nach Abschluss der Kommissionierung wieder im Navette-Lager eingelagert. Beim Abruf zur Versandfertigstellung erfolgt die sequenzierte Auslagerung der Behälter an sechs Packplätze auf Ebene 0.

Dort werden die Artikel gescannt, was den Druck der Versandpapiere und -label anstößt, in Versandkartons gepackt und nach Durchlaufen einer Umreifungsmaschine in optimaler Reihenfolge auf zwei Fördertechnikstichen zur Verladung vor den sieben Versandtoren bereitgestellt. „Für spezielle Aufgabenbereiche wie die Services und die Veranstaltungslogistik sind in der Anlage zudem eigene Ein- und Auslagerungsstiche installiert“, ergänzt Müller.
„Die Anlage und der Projektverlauf haben unsere Erwartungen vollauf erfüllt“, resümiert Scheurle. „Von der Planung über die Ausstattung bis hin zur SAP-Kompetenz hat SSI Schäfer hervorragende Arbeit geleistet. Insgesamt sind wir nun gegenüber herkömmlichen Anlagen mindestens 20 % effizienter. Zudem ist die modular konzipierte 3D-Matrix Solution in allen Komponenten flexibel ausbaufähig. Eine zukunftsfähige Investition in eine rundum gelungene Lösung.“