Lagerautomatisierung

Effizienz und Wirtschaftlichkeit sind essenzielle Faktoren in der Welt der Wellpappe-Verpackungsindustrie. Hierbei kann eine entscheidende Rolle von der Automatisierung der Lagerprozesse ausgeführt werden. Die Optimierung dieser Prozesse kann zu einer signifikanten Steigerung der Produktivität führen und eröffnet der Wellstar-Packaging GmbH neue Möglichkeiten in puncto Geschäftsstrategie und Kundenbedienung. Zusätzlich ermöglicht Lagerautomatisierung eine bessere Auslastung von Flächen, reduziert interne Transportwege und senkt die Durchlaufzeiten vom Wareneingang bis zum Warenausgang. In Zeiten schwankender Nachfrage trägt sie zur Stabilität der Lieferfähigkeit bei, erhöht die Bestandsgenauigkeit und schafft Transparenz entlang des Materialflusses. Nicht zuletzt unterstützt sie eine ergonomische, sichere Arbeitsumgebung und schafft belastbare Daten für Planung, Prognosen und kontinuierliche Verbesserung. Ergänzend verbessert sie die Prozesssicherheit bei Lastspitzen, ermöglicht standardisierte Abläufe über Schichten hinweg und erleichtert die Integration von Qualitätsprüfschritten (z. B. Stichproben, Etikettenvalidierung) direkt im Materialfluss.

Definition: Was versteht man unter Lagerautomatisierung?

Die Lagerautomatisierung umfasst die Integration von Technologie, um den gesamten Arbeitsablauf in einem Lager oder auf einer Verteilungsplattform effizienter und robuster zu gestalten. Systeme und Ausrüstung, die für die Automatisierung eingesetzt werden, umfassen – sind jedoch nicht darauf beschränkt – Regalbediengeräte, Förderbänder, Durchlaufregale, automatisierte Sortier- und Verteilsysteme sowie Informationstechnologien zur Verwaltung und Kontrolle der automatisierten Aktionen. Dazu zählen außerdem fahrerlose Transportsysteme (AGV/AMR), automatische Kleinteilelager (AKL), Shuttlesysteme, Pick-by-Light/Voice, Barcode- und RFID-Erfassung, kamerabasierte Erkennung, Waagen und Volumenmessung, Etikettier- und Umreifungsstationen. Auf Softwareebene werden typischerweise ein Warehouse Management System (WMS) für Bestandsführung und Auftragssteuerung, ein Warehouse Control System (WCS) für die maschinennahe Ablaufsteuerung und gegebenenfalls ein Warehouse Execution System (WES) für die dynamische Priorisierung und Taktung eingesetzt. Ergänzend spielen Schnittstellen zu ERP/MES, IoT-Sensorik, Sicherheits- und Brandschutzsystemen sowie Analysewerkzeuge für Leistungskennzahlen eine Rolle. Lagerautomatisierung kann teil- oder vollautomatisiert erfolgen und umfasst sowohl den physischen Materialfluss als auch die digitale Abbildung der Prozesse (Track-and-Trace, Chargen- oder Serienverfolgung). Ein hohes Maß an Datenqualität (Stammdaten, Abmessungen, Gewichte, Verpackungseinheiten), standardisierte Identifikationslogik (z. B. SSCC, Ladungsträger-IDs) und definierte Prozessregeln (Freigabekriterien, Prioritäten, Sperrgründe) sind Grundpfeiler für zuverlässige, skalierbare Automatisierung.

Technologische Komponenten und Funktionsbausteine

Im Zentrum der Lagerautomatisierung stehen kombinierbare Module, die je nach Aufgabenstellung in der Wellpappe-Logistik ausgewählt und dimensioniert werden. Dazu zählen Hochregallager mit automatischer Ein- und Auslagerung, Sequenz- und Pufferstrecken für variierende Auftragslosgrößen, transportsichere Übergaben zwischen Fördertechnik und AMR/AGV, kamera- und sensorgestützte Qualitäts- und Identprüfungen sowie konsolidierende Pack- und Versandbereiche. Ergänzende Bausteine wie automatische Ladungssicherung (Wickeln, Umreifen), Leerpaletten- und Zwischenlagenhandling, Stapelbildoptimierung, Kanten- und Flächenschutzbereitstellung sowie Daten- und Ereignismanagement (Echtzeit-Monitoring, Alarme) runden den Funktionsumfang ab. Schnittstellenstandards (z. B. OPC UA, MQTT, EDI) erleichtern die Integrationsarbeit und reduzieren Projekt- und Betriebsrisiken.

Anwendungsbeispiele in der Wellpappe-Verpackungsindustrie

In der Wellpappe-Verpackungsindustrie gibt es vielfältige Beispiele für den Einsatz von Lagerautomatisierung. Zum Beispiel kann ein automatisiertes Lagerverwaltungssystem (Warehouse Management System, WMS) die Lagerprozesse optimieren, indem es die Lagerbestandsverwaltung, Bestellabwicklung und Lieferketten-Planung automatisiert. Ein weiteres Beispiel sind Palettierroboter, die das Stapeln von Wellpappe-Verpackungen auf Paletten deutlich beschleunigen können. Schließlich können automatisierte Sortiersysteme den Prozess der Sortierung unterschiedlicher Wellpappe-Verpackungsarten verbessern und gleichzeitig die Fehlerquote reduzieren. Darüber hinaus kommen automatische Fördertechnik und AMR/AGV zum Einsatz, um Kommissionierbereiche zu versorgen, Leergut bereitzustellen oder interne Transporte zwischen Wareneingang, Qualitätsprüfung, Zwischenlager und Versand zu übernehmen. Kamerasysteme prüfen Etiketten und Lesbarkeit, Wiege- und Vermessungsstationen validieren Versanddaten, während Umreifungs- und Wickelstationen das Ladegut sichern. Eine wichtige Ergänzung bilden Schutz und Stabilisierung von Paletten im Versandprozess, um Transportschäden zu vermeiden und die Ladungssicherheit zu erhöhen. Praxisrelevante Erweiterungen umfassen dynamische Puffer für Serienstreuungen, sequenzierte Bereitstellung nach Tour und Route, Zonen- und Batch-Kommissionierung sowie automatische Depalettier- oder Umpackstationen für Retouren und Umlagerungen.

Weitere praxisnahe Anwendungsfälle umfassen:

• Automatisierte Nachschubversorgung von Kommissionierplätzen (dynamisches Slotting nach ABC-/XYZ-Kriterien) zur Reduktion von Greifwegen.
• Cross-Docking-Prozesse für Eilaufträge mit direkter Umlagerung vom Wareneingang zum Versand ohne Zwischenlagerung.
• Zyklische, automatisierte Inventuren mit kontinuierlicher Zählung zur Steigerung der Bestandsgenauigkeit und Minimierung von Stillständen.
• Rückführungs- und Retourenprozesse mit automatisierter Identifikation, Qualitätscheck und schneller Wiedereinlagerung.
• Etikettierung, Kennzeichnung und konsolidierte Versandvorbereitung nach Tour, Route oder Empfängeranforderungen.
• Automatisierte Bereitstellung von Zwischenlagen, Kantenschutzprofilen und Deckbrettern entsprechend dem Stapelbild.
• Sequenzierte Versandbereitstellung nach Zeitfenster, Ladezone und Fahrzeugtyp inklusive digitaler Verladefreigabe.
• Vollständige Ladungsträgerverfolgung (inkl. Tauschpaletten, Gitterboxen) mit digitaler Bestands- und Umlaufkontrolle.

Dimensionierung, Layout und Skalierung

Die Auslegung einer automatisierten Lagerlösung richtet sich nach Artikelstruktur (Formate, Höhen, Bündel, Paletten), Auftragsprofilen (Linienartikel, Variantenmix), Spitzenlasten und Servicezielen. Layoutvarianten (Hochregal, Flachlager mit Shuttle, Mischkonzepte) werden hinsichtlich Durchsatz, Zugriffszeiten, Flächen- und Höhennutzung sowie Erweiterungsfähigkeit verglichen. Simulationsmodelle zeigen Engpässe, Pufferbedarfe und die Wirkung von Steuerungsregeln (Wellenstart, Priorisierung, Replenishment-Trigger). Ein modulares Design ermöglicht spätere Kapazitätssteigerungen durch zusätzliche Gassen, Shuttles oder AMR-Flotten, ohne die bestehende Infrastruktur grundlegend zu verändern.

Strategien zur Implementierung von Lagerautomatisierung

Es gibt verschiedene Strategien zur Implementierung von Lagerautomatisierung, wählen Sie die passende Methode je nach den spezifischen Anforderungen Ihres Unternehmens. Eine schrittweise Umsetzung kann zum Beispiel eine gute Vorgehensweise sein, wenn eine vollständige, umfassende Implementierung zu kostspielig oder aufwendig wäre. Dabei werden zunächst nur bestimmte Prozesse automatisiert und die Technologie im Laufe der Zeit erweitert. Eine andere Möglichkeit ist die komplette Automatisierung von Anfang an, dies ist besonders für Neubauten geeignet oder wenn die finanziellen und technischen Ressourcen vorhanden sind. In beiden Fällen sind eine fundierte Prozessanalyse, belastbare Daten (Artikelstammdaten, Dimensionen, Gewichte, Bewegungsprofile), eine klare Zieldefinition (z. B. Durchsatz, Bestandsgenauigkeit, Servicelevel) und ein strukturiertes Change-Management wesentlich. Ein skalierbares, modulares Design erleichtert spätere Erweiterungen; Pilotbereiche und Proof-of-Concept-Setups reduzieren Projektrisiken und beschleunigen die Inbetriebnahme. Entscheidend ist außerdem ein Governance-Modell für IT/OT, das Verantwortlichkeiten, Servicefenster, Versionsstände und Backup-Strategien eindeutig regelt.

• Vorphase: Ist-Analyse, Wertstromaufnahme, Engpassidentifikation, Sicherheits- und Brandschutzkonzept, IT-Schnittstellenplanung.
• Konzeptphase: Variantenvergleich (Make-or-Buy), Layoutentwurf, Simulation des Materialflusses, Wirtschaftlichkeitsrechnung (TCO, Amortisation, Sensitivität).
• Realisierung: Agile Umsetzung in Wellen, Testen (FAT/SAT), Schulungen, Datenmigration, Ramp-up mit Leistungsabnahme nach KPIs.
• Stabilisierung: Kontinuierliche Verbesserung, Wartungs- und Ersatzteilkonzept, Monitoring mit Dashboards, Benchmarking.
• Lebenszyklusmanagement: Obsoleszenzplanung, Software- und Firmware-Updates, Erweiterungsroadmap, standardisierte Änderungsprozesse (Change Control).

Datenqualität, Stammdaten und Identifikation

Automatisierte Lager benötigen konsistente, vollständige und aktuelle Stammdaten. Neben Artikelnummer, EAN/GTIN, Abmessungen und Gewichten sind Verpackungseinheiten, zulässige Stapelhöhen, Griff- und Kantenempfindlichkeiten, Ladungssicherungsvorgaben sowie zulässige Lagerbereiche zu pflegen. Identtechnologien wie Barcode (1D/2D) und RFID ermöglichen robuste Track-and-Trace-Prozesse. Eindeutige Ladungsträger-IDs, SSCC-Labels und eine saubere Etikettengestaltung (Position, Kontrast, Schutzzone) reduzieren Lesefehler und sichern Prozessgeschwindigkeit. Datenpflegeprozesse und regelmäßige Validierungen (z. B. Stichprobenmessungen) sichern die Qualität langfristig ab.

Vor- und Nachteile von Lagerautomatisierung

Einer der Hauptvorteile der Lagerautomatisierung ist die Verbesserung der Effizienz und Produktivität. Durch Automatisierung können Arbeitsabläufe beschleunigt und der Bedarf an manueller Arbeit reduziert werden. Daraus ergibt sich auch eine geringere Fehlerrate, da automatisierte Systeme präziser als menschliche Arbeit sind. Zudem kann die Lagerautomatisierung die Sicherheit im Lager erhöhen, da sie das Risiko von Unfällen durch menschliches Versagen reduziert. Hinzu kommen eine verbesserte Transparenz (Echtzeit-Daten), erhöhte Prozessstabilität bei Lastspitzen und eine bessere Nutzung von Lagerflächen durch höhere Verdichtung und strukturierte Abläufe. Darüber hinaus fördert sie reproduzierbare Prozessqualität, ermöglicht nachvollziehbare Freigabeentscheidungen und unterstützt datenbasierte Kapazitäts- und Personalplanung.

• Vorteile im Überblick:
• Steigerung von Durchsatz, Kommissionierleistung und Termintreue (verlässliche Auftragsabwicklung).
• Erhöhung der Bestandsgenauigkeit, Verringerung von Schwund und Nacharbeiten.
• Standardisierte Prozesse, klare Verantwortlichkeiten und konsistente Qualität.
• Ergonomische Entlastung und geringere körperliche Belastung in wiederholenden Tätigkeiten.
• Verbesserte Rückverfolgbarkeit und Datenbasis für Planung und Prognose.
• Optionale Energie- und Ressourceneinsparungen durch optimierte Fahrwege und Betriebsmodi.
• Schnellere Einarbeitung durch geführte Prozesse, visuelle Assistenz und einheitliche Bedienoberflächen.
• Planbare, messbare Service-Levels durch definierte Priorisierungen und Pufferstrategien.

Auf der anderen Seite können die hohen anfänglichen Investitionskosten ein Nachteil sein, besonders für kleine und mittlere Unternehmen. Zudem kann die Implementierung von Lagerautomatisierung eine umfassende Änderung der Betriebsabläufe erfordern, was zusätzlich zur Kostenbelastung auch eine Herausforderung für das Personal darstellen kann. Es kann auch schwierig sein, passende Automatisierungslösungen zu finden, die speziell auf die Bedürfnisse der Wellpappe-Verpackungsindustrie zugeschnitten sind. Darüber hinaus sind Komplexität, Abhängigkeiten von Lieferanten sowie Anforderungen an IT-Sicherheit und regelmäßige Wartung zu berücksichtigen. Zusätzlich spielen bauliche Rahmenbedingungen (Traglasten, Brandschutz, Fluchtwege), klimatische Einflüsse (Feuchte, Temperatur) und staubbelastete Umgebungen eine Rolle, die Sensorik, Fördertechnik und Reinigungsintervalle beeinflussen können.

• Herausforderungen und mögliche Gegenmaßnahmen:
• Hohe CAPEX: modulare, skalierbare Architektur, stufenweises Vorgehen, sorgfältige TCO-Betrachtung.
• Komplexität/Integrationsrisiken: klare Schnittstellen, Standardprotokolle, erprobte Referenzarchitekturen, Simulation.
• Stillstandsrisiken: redundante Systeme, präventive Instandhaltung, Ersatzteil- und Servicekonzepte.
• Technologischer Wandel: Update- und Migrationspfade, offene Systeme, Schulungs- und Qualifizierungsprogramme.
• IT-/Cyber-Sicherheit: Segmentierung, Zugriffsmanagement, Monitoring, regelmäßige Audits.
• Organisatorischer Wandel: Change-Management, Rollen- und Verantwortlichkeitsmatrix, kontinuierliche Trainings.
• Bauliche und brandschutztechnische Anforderungen: frühzeitige Abstimmung mit Fachplanungen, Nachweisführung und Abnahmen.

Kennzahlen und Erfolgsmessung

Die Wirksamkeit der Lagerautomatisierung wird anhand klar definierter Kennzahlen bewertet. Typische KPIs umfassen Auftragsdurchlaufzeit, Pickgenauigkeit, Bestandsgenauigkeit, Zeilen pro Stunde, Anlagenverfügbarkeit, Termintreue sowie Flächennutzung. Ergänzend sind Qualitätskennzahlen (Fehlerquote, Nacharbeit), Prozessstabilität (Varianz), Sicherheit (Unfallhäufigkeit) und Wirtschaftlichkeit (Kosten je Auftrag/Position) relevant. Weitere Kennzahlen wie OEE, MTBF, MTTR, Energieverbrauch je Position, Nachschubtrefferquote, Umlagerungsquote, Auslastung von Pufferzonen und Störungsdichte im Schichtverlauf erhöhen die Aussagekraft und erlauben gezielte Korrekturen.

• Leistungsdashboards in Echtzeit mit Alarmen bei Abweichungen.
• Regelmäßige Soll-Ist-Vergleiche und Ursachenanalysen (KVP).
• Quarterly Business Reviews zur Anpassung von Parametern, Layouts und Strategien.
• A/B-Tests von Steuerungsregeln (z. B. Wellenstart, Priorisierung) zur objektiven Leistungsbewertung.

Sicherheits- und Compliance-Aspekte

Automatisierungslösungen müssen geltende Sicherheitsnormen und betriebliche Vorgaben erfüllen. Anwendungsrelevante Richtlinien und Normen (z. B. für Lagereinrichtungen, fahrerlose Transportsysteme und Verpackungsmaschinen) sind bei Planung, Abnahme und Betrieb zu berücksichtigen. Ein integrales Sicherheitskonzept umfasst Maschinenschutz, Not-Halt-Konzepte, Zonentrennung, Personenerkennung, Brandschutz und Evakuationswege. Schulungen, klare Betriebsanweisungen und regelmäßige Übungen sind ebenso wichtig wie die Dokumentation von Änderungen und Prüfungen. Ergänzend sollten Zutritts- und Freigabekonzepte, Lockout-Tagout-Verfahren sowie regelmäßige Notfalltests etabliert sein, um reibungslose und sichere Abläufe zu gewährleisten.

• Risikobeurteilung und Abnahmeprozesse vor dem produktiven Start.
• Regelmäßige Wartungs- und Sicherheitsinspektionen mit dokumentierten Prüfpunkten.
• Koordination zwischen Intralogistik, Arbeitssicherheit, IT und Instandhaltung.
• Definierte Sicherheitszonen und Layout-Markierungen für Mensch-Maschine-Koexistenz.

Besonderheiten der Wellpappe-Logistik

Die Eigenschaften von Produkten aus Wellpappe beeinflussen die Gestaltung der Lagerautomatisierung. Voluminöse, leichte Güter mit variierenden Formaten, empfindlicher Kantenstruktur und stapelabhängiger Stabilität erfordern geeignete Greifer-, Förder- und Lagertechniken. Zudem müssen Feuchtigkeit, Temperatur und Druckbelastungen berücksichtigt werden. Unterschiedliche Palettenbilder, variable Zwischenlagen und Formatwechsel wirken sich auf Fördermittel, Pufferstrategien und Kommissionierkonzepte aus. Staub und Partikel können Sensorik beeinträchtigen und erfordern geeignete Reinigungs- und Wartungszyklen.

• Materialschonende Fördertechnik und angepasste Greifer vermeiden Beschädigungen.
• Flexible Stellplatzstrategien für unterschiedliche Formate und variable Auftragsmuster.
• Schneller Wechsel zwischen Serien und Varianten mit kurzen Rüstzeiten.
• Berücksichtigung von ECT/BCT-relevanten Belastungen bei Druck und Stapelhöhen.
• Format- und bündelgerechte Etikettier- und Scanzonen zur Sicherstellung hoher Leseraten.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Automatisierte Lager bieten Potenziale zur Reduktion von Energie- und Ressourcenverbrauch. Intelligente Fahr- und Standby-Modi, bedarfsorientierte Beleuchtung, Rekuperation in Antrieben, optimierte Routenplanung und kurze Greifwege senken den Verbrauch. Durch geringere Fehl- und Nacharbeiten sinken zusätzlich Materialverluste und Transportschäden. Energie- und Umweltkennzahlen sollten regelmäßig gemessen und in die Optimierung der Steuerungsstrategien eingebunden werden.

• Lastmanagement und Peak-Shaving zur Netzstabilität.
• Monitoring von Energie je Auftrag/Position und Ableitung von Verbesserungsmaßnahmen.
• Verschleißarme Antriebs- und Fördertechnik für längere Lebenszyklen.

Zusammenfassung:

• Lagerautomatisierung führt zu optimierter Lager- und Materialflussgestaltung, was letztlich zur Effizienzsteigerung beiträgt, insbesondere für Unternehmen, die Verpackungen aus Wellpappe anbieten.
• Durch den Einsatz von automatisierten Lager- und Kommissioniersystemen kann die Verfügbarkeit von Verpackungen aus Wellpappe besser gesteuert und damit Lieferzeiten minimiert werden.
• Die Lagerautomatisierung ermöglicht eine präzise Bestandsüberwachung und -kontrolle, dies reduziert Fehlbestände und Verluste und steigert die Rentabilität von Unternehmen, die sich auf die Produktion und den Vertrieb von Wellpappe-Verpackungen spezialisieren.
• Schrittweise Umsetzung, modulare Technik und belastbare Daten reduzieren Projektrisiken und erhöhen die Planbarkeit.
• Vorteile umfassen höhere Produktivität, stabilere Prozesse, bessere Rückverfolgbarkeit und mehr Arbeitssicherheit.
• Herausforderungen wie Investitionshöhe, Integration und Wartung lassen sich durch Standardisierung, Prävention und klare Verantwortlichkeiten beherrschbar gestalten.
• Messbare KPIs (z. B. Durchlaufzeiten, Bestands- und Pickgenauigkeit) sichern die nachhaltige Wirkung der Automatisierung.
• Besonderheiten der Wellpappe (Formate, Kantenstabilität, Feuchte) erfordern angepasste Technik und Steuerungskonzepte.