Piece by piece – Einzelstückkommissionierung von SSI Schäfer

Der Markt als Wegweiser

Die Roboterdichte, d. h. die Kennzahl der Roboterinstallationen pro 10.000 Mitarbeiter*innen, steigt von Jahr zu Jahr. Mit derzeit 113 Robotern pro 10.000 Mitarbeiter*innen hat die Roboterdichte einen neuen globalen Rekord erreicht. Deutschland liegt mit 346 Einheiten (Robotern) weltweit auf Platz 4 und führt Europas Rangliste vor Schweden und Dänemark an.^[1] Aktuell ist der Großteil aller Installationen noch der produzierenden Industrie zuzuordnen, doch die Logistik holt auf.

Diese Entwicklung hält selbstverständlich auch in intralogistischen Prozessen verstärkt Einzug. Ob Depalettieren, Palettieren oder Kommissionieren: Hochperformante Robotertechnologie ist in vielen Lagern nicht mehr wegzudenken und bei hohen Durchsätzen unerlässlich.

Picking Technologien von SSI Schäfer

SSI Schäfer bietet sowohl Piece Picking als auch Case Picking Lösungen an. Die Case Picking Kommissionierung kommt meist in Distributionszentren zum Einsatz, die Einzelhandelsgeschäfte mit filialgerechten Paletten beliefern. Je nach Applikationsfall werden dabei in der Praxis bewährte Greifprinzipien gemeinsam mit intelligenter Objekterkennung eingesetzt, und dies für sämtliche Temperaturbereiche (auch Tiefkühl bei minus 28°C) und Durchsätze.

Ein weiterer, sehr häufiger Anwendungsfall ist das Piece Picking, die Einzelstückkommissionierung in ein Versandbehältnis. Piece Picking zählt zu den kostenintensivsten Vorgängen und erfordert für eine höchst effiziente Abwicklung besonderes Augenmerk. Dabei stehen vor allem zwei Herausforderungen im Mittelpunkt: ein prozesssicheres und schonendes Produkthandling sowie der optimale Einsatz intelligenter Softwaretechnologien.

Piece Picking – smart und flexibel

Maschinelles Lernen und speziell optimierte, äußerst leistungsfähige Algorithmen sind wesentliche Faktoren für die Produktivität von Kommissionier-Robotern. Mit aktuellen Algorithmen dank künstlicher Intelligenz (KI) und 3D-Bildverarbeitung können Roboter nicht nur mehr vordefinierte Bewegungsabläufe wiederholen, sondern auch komplexere Tätigkeiten übernehmen. So können sie mittlerweile situationsbedingt reagieren und handeln, was sie zunehmend für noch komplexere intralogistische Anwendungsszenarien qualifiziert. In der Intralogistik ist jede einzelne Lieferung ein Unikat und das Ergebnis eines individuellen Kommissioniervorgangs. Durch automatische und teilautomatische Lösungen stehen dabei neben Effizienzsteigerungen die ergonomische Entlastung des Menschen – vor allem bei gesundheitsschädlichen, repetitiven Tätigkeiten – im Vordergrund. Dank dieser Lösungen können einzelne Prozesse fließend ineinandergreifen. Geht es um Performance, Robustheit und Qualität, hat Kollege Roboter im Vergleich zu manuellen Lösungen einige Vorteile – sofern ein geeignetes Spektrum an Versandartikeln gegeben ist und er im entsprechenden Automatikumfeld eingesetzt wird. Hier konnten deutliche Entwicklungsschritte gesetzt werden, denn heute erlauben spezielle Algorithmen, was vor Jahren noch undenkbar war. Roboter eignen sich für das Greifen verschiedenster Formen wie zum Beispiel zylindrisch, kubisch, konisch etc.

Integrator-Kompetenz als Erfolgsfaktor

Standardisierte Piece Picking Roboterapplikationen decken nicht nur die Anforderungen unterschiedlichster Auftragsstrukturen ab, sie können auch branchenübergreifend eingesetzt werden. SSI Schäfer Piece Picking Applikationen werden zudem problemlos in bestehende Systeme integriert. Abhängig von Einsatzgebiet und Prozessumfeld erreichen Hochleistungs-Pickroboter eine Leistung von bis zu 1.000 Picks pro Stunde.

Das Ziel jeder Applikation ist stets dasselbe: das Erreichen maximaler Performance – selbstverständlich immer bei gleichzeitiger Sicherstellung maximaler Prozesssicherheit. Auf dem Weg zu diesem ambitionierten Ziel vertrauen wir vor allem auf folgende Erfolgsfaktoren: eine umfassende Integrator-Kompetenz für Piece Picking Anwendungen wie AI Vision (Bilderkennung in Produktion und Logistik), bewährte Scanning-Technologien und die detaillierte Analyse von Roboterzellen mittels Echtzeit-Anlagenvisualisierung durch unsere Software WAMAS^® Lighthouse. Letztere kann durch die Erfassung wichtiger Betriebsdaten vorausberechnen, wann eine Wartung durchgeführt werden muss. Diese Predictive Maintenance Methode macht Wartung planbar, kalkulierbar und vermeidet Ausfälle.

Die daraus resultierenden Vorteile liegen auf der Hand:

• Smarte Robotik-Lösungen für hohe Systemverfügbarkeit bei konstanter Leistung
• Nahtlose Integration des Warehouse Management Systems WAMAS in die vorhandene Infrastruktur

• Maximale Leistung aufgrund hoher Prozesssicherheit durch optimales Greifen und produktgerechte Roboterbeschleunigungen, die sowohl Spitzenzeiten als auch saisonale Schwankungen bewältigen
• Flexible und skalierbare Lösungen

Wie eine Software die Welt sieht

Die Software des SSI Schäfer Piece Pickings kann als voll integrierte Komponente einer WAMAS-Installation betrieben werden. Doch sie lässt sich auch als autarkes Standalone-System nahtlos mit Warenwirtschafts- und Materialflusssystemen von Fremdanbietern koppeln. Zentrales Element der Piece Picking Software ist das Software-Modul WAMAS^® Vision. Es hat die Aufgabe, die Artikel in einem Behälter zu detektieren und den idealen Greifbereich zu identifizieren. Dafür kommen neben modernsten Bildverarbeitungsalgorithmen smarte Methoden der KI zum Einsatz. Die Augen der Software in die „reale Welt“ sind 3D-Kamerasysteme, die den Inhalt des Behälters abbilden. Um mit der „realen Welt“ interagieren zu können, übermittelt WAMAS Vision die Daten an die Steuerung des Roboters. Dieser verarbeitet die Daten, berücksichtigt die Bewegungsfähigkeit als auch die physikalischen Eigenschaften seines Greifers für ein optimales Picking. Die Software ist somit in ein hochkomplexes System aus Sensor- und Roboter-Technologie eingebunden. Wertvolle Erfahrungen im Umgang mit Kamera- und Sensor-Technologien hat SSI Schäfer über viele Jahre im Bereich Schäfer Case Picking gesammelt. Dieses einzigartige Know-how im technologischen Kern des automatisierten Pickens stärkt SSI Schäfer zusätzlich durch seine in diesen Anwendungsbereichen immer erforderliche Prozesskompetenz – also das Wissen über die umliegenden Prozesse, in die die automatisierte Pickzelle einzubinden ist.

Maßgeschneiderte Lösungen in der Praxis

Seit 2020 laufen die ersten SSI Schäfer Piece Picking Zellen bei einem Pharmazie-Großhändler in Nordamerika. Die Zellen werden über eine Behälterfördertechnik versorgt. Dabei handelt es sich um Multi-Order-Ausführungen, bei welchen der Roboter zeitgleich mehrere Aufträge aus zwei Quellbehältern in drei Zielbehälter kommissioniert. Die erste Installation der Zelle kommissioniert im Bereich von Drogerie-Produkten. Zudem sind bereits sieben weitere Instanzen dieses Zellentyps, die Medikamente kommissionieren werden, in Betrieb gegangen. Obwohl sich beide Projekte auf den ersten Blick ähneln, verschiebt sich aufgrund des Produktspektrums der Fokus der Entwicklung. So orientiert sich das Design von Drogerie-Produkten an den Erwartungen und Ansprüchen der Endkunden im Geschäft. Eine Verpackung, welche die Aufmerksamkeit des Verbrauchers auf sich ziehen soll, bringt für so manches System eine nicht zu unterschätzende Hürde mit sich. Das von SSI Schäfer auf KI-Basis installierte System meistert solche Herausforderungen jedoch mit Bravour.

Im Vergleich zu Drogerie-Produkten kommen Medikamente meist in weniger aufwendigen Verpackungen auf den Markt. Diese können zwar auch optische Fallstricke in sich bergen, doch die Schwierigkeit bei Medikamenten ist eine ganz andere – nämlich die Null-Fehler-Toleranz beim Picken. Die Prozesssicherheit beim Picken wird maßgeblich durch die Wahl der Greifpositionen bestimmt. Eine möglichst breit aufgestellte Sensorik überwacht sie zusätzlich. Ausgefeilte Statistiken und tiefreichende Analyse-Werkzeuge machen die Abläufe in der Roboterzelle transparent. Simulationen und Verfahren des Machine Learnings optimieren diese Abläufe über das Produktspektrum.

Piece Picking Roboterzellen von SSI Schäfer bieten standardisierte Lösungskonzepte für die Kleinteile-Kommissionierung in Behälter- oder Pouch-Loading-Systemen. Die höchst flexible WAMAS Vision-Software kommt auch in anderen logistischen Kontexten zum Einsatz.

Über den Autor:

Armin Grüb absolvierte das Studium der Elektrotechnik/Automatisierungstechnik an der FH Würzburg-Schweinfurt, arbeitetet längere Zeit im Bereich Automatisierung von Kran- und Intralogistiksystemen und entwickelte im Anschluss Software für Lagerverwaltung, Bildverarbeitung und Visualisierung als selbständiger Unternehmer. Seit 2006 ist Armin Grüb bei SSI Schäfer in der Softwareentwicklung für die Case- und Piece-Picking Systeme zuständig und erarbeitet mit seinem Team praxistaugliche Produktlösungen im Bereich Bildverarbeitung, Packmusterberechnungen sowie zur Integration der Robotik in komplexe intralogistische Systeme.

[1] https://ifr.org/…