Dark Warehouse: So gelingt die Vollautomatisierung im Lager

Angesichts zahlreicher Lieferengpässe in den vergangenen Jahren kommt dem Lager wieder eine neue Bedeutung zu, soll es ja genau vor Engpässen jeglicher Art schützen und die Produktion am Laufen halten. Gleichzeitig steigen Fachkräftemangel und Energiekosten. Ein vollautomatisiertes Lager, ein so genanntes Dark Warehouse oder ASRS (Automated Storage and Retrieval System), kann beidem entgegenwirken. Es hat zahlreiche Vorteile: Unternehmen nutzen damit den Platz für den Warenumschlag optimal aus und können die höchste möglichsten Packungsdichte für ihr Lager erreichen. Sie senken menschliche Arbeitskosten und Eingriffe auf ein Minimum. Das Lager läuft 24 Stunden am Tag ohne Schichtwechsel oder Pausenzeiten, ohne Beleuchtung und mit reduzierter Heizung. Auf diese Weise sinken die Energiekosten und der CO2-Ausstoß, was sich durch optimierte Bewegungen der Roboterarme noch einmal verstärkt. Mitarbeitende können sich statt repetitiver Routinen wieder Aufgaben mit größerer Wertschöpfung widmen. Zudem lassen sich per Roboter- und Computersteuerung die Picking-Qualität erhöhen und die Fehlerrate senken. Die Inventory-Daten-Qualität verbessert sich, was schließlich dazu führt, dass eine Inventur komplett verzichtbar wird.

Vor der Implementierung eines Dark Warehouse gibt es allerdings einige Entscheidungen zu treffen und wichtige Rahmenbedingungen zu beachten. Aimtec ist Digitalisierungspartner und hat bereits mehr als 5.200 Projekte weltweit erfolgreich abgeschlossen, darunter zahlreiche Lagerautomatisierungen. Aus dieser Erfahrung hat Aimtec eine Checkliste abgeleitet, die Unternehmen als Leitfaden bei ihrem Vorhaben der vollständigen Lagerautomatisierung unterstützen soll.

Leitfaden für die Einführung eines Dark Warehouse

1.  Grundsatz-Check: Grundsätzlich gibt es beim Dark Warehouse zwei Ansätze. Erstens, der Bau eines komplett neuen Lagers, das von Anfang an als Dark Warehouse konzipiert ist und auf der grünen Wiese entsteht. Zweitens, ein existierendes Lager wird schrittweise umgebaut und Prozesse nach und nach automatisiert. Der zweite Fall ist der deutlich häufigere – und kompliziertere, weil der Betrieb trotz Umbau weitergehen muss. Das macht die Planung der einzelnen Automatisierungsschritte deutlich komplexer.
2. Waren-Check: Je standardisierter die Waren und Verpackungen und je repetitiver die Tätigkeiten im Lager, desto besser eignen sie sich für die Automatisierung. In der Regel sind Menschen den Maschinen beim Picken loser Waren oder nicht standardisierten Verpackungen klar überlegen. In einem Dark Warehouse sollten die Verpackungen der Waren also unbedingt standardisiert sein und sich auf wenige unterschiedliche Packungsgrößen verteilen. Roboter haben nur eine begrenzte Anzahl an Greifern und können keine beliebigen Gegenstände sicher fassen. Gibt es also eine Vielzahl an verschiedenen Waren (eventuell sogar lose, also ohne Verpackung oder normiertem Behälter), ist eine vollständige Automatisierung nicht zielführend.
3. Ausnahmen-Check: In einem vollständig automatisierten Warenlager darf es keine unvorhergesehenen Ereignisse geben, da es dort keine Menschen gibt, die solche Situationen unkompliziert lösen können. Bei der Konzeption eines Dark Warehouses müssen daher alle möglichen Ausnahmesituationen im Vorfeld ermittelt und automatisierte Lösungen definiert werden. Dies ist die größte Herausforderung bei der Planung, die besonderes Know-how verlangt und von Unternehmen häufig unterschätzt wird. Sie sollten sich spätestens an dieser Stelle externe Expertise an Bord holen, damit sie nichts übersehen.
4. Management-Check: Um ein Dark Warehouse aufzubauen, stehen umfassende Investitionen im Raum und die Unternehmensprozesse ändern sich grundlegend. Deshalb ist es wichtig, dass die Führungsetage des Unternehmens vollständig hinter dem Projekt steht und es mit genügend Ressourcen ausstattet ‒ finanziell und personell. Tipp: Hier kann ein externer Digitalisierungspartner mit Zahlen, zum Beispiel dem Return on Investment aus abgeschlossenen Projekten, wertvolle Argumentationshilfen liefern.
5. Mitarbeiter-Check: Gleichzeitig müssen die Mitarbeitenden, die bisher im Lager gearbeitet haben, vorbereitet und mitgenommen werden. Denn viele fragen sich, was mit ihnen geschieht, wenn im Lager keine Menschen mehr arbeiten, und stehen der Planung erstmal kritisch gegenüber. Sie müssen verstehen, dass ihre Arbeit nicht wegfällt, sondern sich verändert. Daher ist es wichtig, sie an allen Projektschritten zu beteiligen, zu informieren und weiterzubilden. Tipp: Oft sind Pilotprojekte im kleinen Maßstab hilfreich, um mögliche Probleme frühzeitig erkennen und beheben zu können. Die Belegschaft sieht dann, wie die Automatisierung funktioniert und kann dazu wichtiges Feedback geben. Die Anpassungen zeigen den Mitarbeitenden, dass ihr Know-how wichtig ist. Wie bei jedem anderen tiefgreifenden Digitalisierungsprojekt ist also ein sensibles Change Management gefragt.
6. Design-Phase: Ist die Entscheidung für ein vollautomatisiertes Lager gefallen, steht als erstes das Design der Automatisierung auf dem Plan. Dieses definiert unter anderem die Art der Technologien, die Anzahl der Geräte sowie die Betriebslogik der Technologie. Dafür ist es wichtig, dass das Unternehmen seinen Technologiepartner mit exakten Daten zu seiner internen Logistik und den Prozessen versorgt. Tipp: Je mehr Daten der Partner bekommt, desto genauer lässt sich die Lösung designen und desto realitätsgetreuer sind später die Simulationen. Diese Phase sollte auf keinen Fall unterschätzt werden. Idealerweise reichen die notwendigen Daten zwei bis drei Jahre vor Beginn des Designs der Automatisierungslösung zurück. Diese Daten können aus vorhandenen digitalen Tools wie einem WMS stammen.
7. Technologie-Auswahl: Im nächsten Schritt sollte die Auswahl der einzusetzenden Key-Technologien und Transportsysteme stattfinden. Für vollautomatische Warenlager gibt es zahlreiche Anbieter von Transportlösungen, etwa automatische Hochregalsysteme oder VNAs und Vertical Lifts. Aber welche Systeme harmonieren miteinander und lassen sich zu einer großen, automatisierten Lösung zusammenfügen? Diese Frage können unabhängige Automationsexperten beantworten, die in vielen Projekten verschiedene Systeme integriert haben und die Vor- und Nachteile der einzelnen Anbieter kennen.
8. Prozess-Design: Neben den Technologien müssen Firmen auch die Prozesse und Workflows definieren. Das heißt, sie definieren alle Ereignisse, die im laufenden Betrieb auftreten. Dazu zählen die Routen der einzelnen Flurförderzeuge, wann welches Regal womit bestückt wird und wie Teile an die Produktion übergeben werden. In manchen Anwendungsfällen ist sogar spezifiziert, in welchem Winkel bestimmte Teile abgelegt werden, damit sie sich einfach aufnehmen lassen.
9. Technologie-Dimensionierung: Technologien wie Förderbänder oder Depalettierer müssen exakt dimensioniert sein, damit sie in das Lager hineinpassen und sich an der richtigen Stelle befinden, um den verfügbaren Platz so effizient wie möglich zu nutzen. Die Dimensionierung erfolgt in der Regel parallel zur Technologie-Auswahl und dem Prozessdesign.
10. Testing-Phase: Noch in der Planungs- und Konzeptionsphase des Lagers ist ein ausgiebiges Testing aller Workflows und Abläufe (inklusive aller möglichen Ausnahmesituationen) in einer Simulationsumgebung notwendig. Diese muss ein vollständiges Abbild der zukünftigen Logistikhalle sein. Tipp: Ein perfektes Werkzeug in dieser Phase ist der digitale Zwilling. Er bildet auch die Hardware ab und verhält sich exakt so wie das später aufgebaute Dark Warehouse. Er ermöglicht intensive Tests, auch wenn noch keine physischen Maschinen im Einsatz sind. Eine besondere Aufgabe kommt ihm zu, wenn es darum geht, auf außergewöhnliche Situationen zu reagieren. Diese lassen sich mit einem digitalen Zwilling leicht erzeugen und dann testen, ob die geplanten Workflows reibungslos funktionieren. Während der Implementierungsphase des Projekts ist dies sehr hilfreich, um verschiedene Szenarien zu besprechen und zu definieren. Auch beim Training der Key User und während der Prototypisierungs-Phase ist ein digitaler Zwilling hilfreich, denn er visualisiert die verschiedenen Szenarien in 3D, was für ein schnelleres und besseres Verständnis der einzelnen Szenarien sorgt.
11. Integration: Ist das Zielsystem ausführlich getestet, wird die reale Umgebung gebaut. In dieser Phase finden die Erfassung, Systemintegration und Programmierung der neuen Technologien und bestehenden Systeme statt. Und natürlich braucht es für den vollautomatischen Warehouse-Betrieb ein Steuerungs- und Lager-Management-System, das als zentrale Plattform alle eingesetzten Lösungen koordiniert, steuert, Aufträge erzeugt und über Schnittstellen die Datenströme mit allen verbundenen Systemen managt. Diese Plattform sollte von Haus aus mit Warenwirtschaftssystemen (wie etwa SAP) kommunizieren können und sich flexibel konfigurieren lassen, um beispielsweise alle Ausnahmesituationen ohne manuelle Eingriffe meistern zu können.
12. Optimierungs-Phase: Steht das Dark Warehouse, sollten sich Unternehmen auf eine meist mehrmonatige Optimierungsphase einstellen. Dabei werden Abläufe analysiert und kritisch betrachtet, um beispielsweise Bottlenecks zu ermitteln und die Steuerung bei verschiedener Auslastung des Lagers zu bewerten.

Um die Lagerlogistik mit einem Dark Warehouse komplett zu automatisieren, sind umfassende Investitionen zu tätigen. Ein ROI wird erst nach mehreren Jahren erreicht. Dennoch überwiegen langfristig die Vorteile, wenn Unternehmen ein solches Projekt richtig angehen: Sie können schneller und flexibler reagieren, sind weniger stark vom Fachkräftemangel betroffen, haben mehr Transparenz in ihrer Lagerlogistik und operieren kostenoptimiert.