​Weihnachten 4.0 - Wie Roboter in Zukunft den Weihnachtsmann unterstützen

In wenigen Tagen ist Weihnachten. Der Weihnachtsmann hat wieder viel Arbeit: Er muss die zahlreichen Briefe mit den Wünschen der Kinder und Erwachsenen lesen, die gewünschten Gegenstände besorgen und verpacken und anschließend mit seinem Rentierschlitten die Geschenke vom Nordpol in die jeweiligen Häuser transportieren – und das Ganze am Ende auch noch unbeschadet durch den Schornstein bekommen. Dabei ist der Termindruck groß: Am 24. Dezember müssen die Geschenke unter dem Weihnachtsbaum liegen. Mobile Roboter und autonome Systeme in der Logistikkette könnten jedoch schon in naher Zukunft Abhilfe schaffen und den Weihnachtsmann bei seiner Arbeit deutlich entlasten.

Die Wirklichkeit sieht etwas anders aus, der Termindruck ist aber auch hier groß. Immer mehr Menschen bestellen Weihnachtsgeschenke für ihre Liebsten im Internet und das oft erst wenige Tage vor dem Fest. Sie erwarten einen schnellen, möglichst kostenlosen Versand und eine fehlerfreie Lieferung. Allein der amerikanische Versandhändler Amazon stellt zur Abwicklung des Weihnachtsgeschäfts in Deutschland rund 10.000 zusätzliche Kräfte in seinen Distributionszentren ein. Kurier-Express-Paket-Dienstleister wie DPD rechnen rund um die Feiertage mit einem Sendungsvolumen von etwa 300.000 Paketen pro Stunde.

Der Druck auf die Fulfillment-Center – spezialisierte Logistikdienstleister, die im Zusammenhang mit Elektronischem Handel alle Aufgaben, die nach einer Online-Bestellung anfallen, übernehmen – steigt in diesen Zeiten enorm: Von der Bestellungsannahme über die Lagerhaltung und Kommissionierung bis zum Versand und Retourenmanagement muss alles optimal aufeinander abgestimmt sein und mit minimalem Zeit- und Kostenaufwand realisiert werden.

Ablauf in einem traditionellen Fulfillment-Center

Wenn Tante Erna in einem Online-Shop ein Bilderbuch für ihren Neffen für Weihnachten bestellt, wird eine ganze Prozesskette angestoßen: Zunächst muss die Bestellung an das Lagerverwaltungssystem übermittelt werden. Ist das Produkt im Warenlager vorrätig, erstellt der Computer daraufhin eine Pick-Liste. Mit dieser Liste wird ein Mitarbeiter (Kommissionierer) zu den entsprechenden Regalplätzen geschickt, wo die gewünschten Artikel laut Datenbank lagern. Dabei errechnet der Computer aus den eingehenden Bestellungen die bestmöglichen Routen. Jeder einzelne Lagerplatz und jedes Produkt sind mit einem Barcode eindeutig gekennzeichnet. Der Kommissionierer scannt diese Barcodes bei der Entnahme der Artikel mit einem Handscanner, damit die Datenbank aktuell bleibt.

Anschließend werden die kommissionierten Produkte von einem anderen Mitarbeiter nach Bestellungen sortiert und in der Packstation von einem weiteren Mitarbeiter für den Versand vorbereitet, wobei die Etikettierung automatisch erfolgt. Das fertige Paket wird dann in ein Zustellauto geladen und von einem Paketboten bis zur Haustür gebracht.

Die verschiedenen Schritte verlangen den Mitarbeitern einiges ab: Der Kommissionierer muss nicht nur lange Wege zurücklegen und ergonomisch ungünstige Aufgaben wie das Greifen aus niedrigen und hohen Regalfächern ausführen, sondern steht gleichzeitig unter hohem Leistungsdruck. Damit steigt auch die Anfälligkeit für Kommissionierfehler, zum Beispiel durch Entnahme aus falschen Bereitstelleinheiten oder durch Verwechslung von Artikeln. Gerade in der Weihnachtszeit ist der Stress für die Mitarbeiter besonders hoch. Ein Blick in die Zukunft verspricht Entlastung: Die Prozesskette von der Bestellung bis zur Auslieferung wird intelligent.

Kommissionier-Roboter und Drohnen: Wie die Logistikkette der Zukunft aussehen könnte

„Industrie 4.0“ – mit diesem Schlagwort wird die Zukunft der Wirtschaft beschrieben. Die vierte industrielle Revolution – aufbauend auf der Mechanisierung, der Elektrifizierung und der Automatisierung – zeichnet sich durch den wachsenden Einsatz von intelligenten Maschinen, Lagersystemen und Betriebsmitteln in Fabriken aus, die eigenständig Informationen austauschen und Aktionen auslösen. Damit sind sie in der Lage, sich selbst zu optimieren und sich an dynamisch wandelnde Bedingungen anzupassen. Für die Logistikbranche und speziell die Fulfillment-Center eröffnen sich dadurch neue Möglichkeiten, vor allem in Hinblick auf das stressige Weihnachtsgeschäft.

Wenn Tante Erna in Zukunft ein Geschenk für ihren Neffen im Internet bestellt, wird in der Lagerhalle des Fulfillment-Centers ein autonomer mobiler Kommissionier-Roboter automatisch informiert und fährt daraufhin selbstständig zum entsprechenden Regal. Tritt ein Mensch vor ihn, weicht der Roboter dem Hindernis aus und berechnet die optimale Route neu. Am entsprechenden Lagerplatz angekommen, fährt der Roboter nah an das Regal heran, um den Inhalt mit der in den Greifarm eingebauten 2D- und 3D-Kameratechnik zu scannen, bis er das gesuchte Objekt findet. Anschließend greift er den Artikel präzise und lagert ihn in seinem Ablagesystem zwischen. Findet er das gewünschte Produkt nicht, bittet er einfach seine Roboter-Kollegen um Hilfe. Kommt es zu einem Defekt an einem der Roboter, sendet dieser automatisch eine Wartungsmeldung an den Service. Ebenso verhält es sich mit eventuell auftretenden Verzögerungen im Ablauf – der Kunde wird automatisch per E-Mail oder SMS informiert.

Kommissionierfehler, wie sie einem Menschen aus Unachtsamkeit oder Übermüdung unterlaufen, sind mit einem Roboter ausgeschlossen, zum Beispiel eine Verwechslung von Artikeln. Zudem kann der Kommissionier-Roboter an sieben Tagen die Woche 24 Stunden am Stück arbeiten – ausgenommen Ladezeiten oder Zeiten für den Batteriewechsel. Dadurch können gerade zur Weihnachtszeit im arbeitsreichsten Quartal des Jahres Kosten und Zeit eingespart werden, damit alle Kunden ihre Geschenke rechtzeitig bekommen.

Um sperrige oder sehr komplexe Objekte kümmert sich weiterhin ein Mitarbeiter, der mit einer Datenbrille ausgestattet ist. Informationen zum Ort der Entnahme, den Artikeln und der Anzahl der zu pickenden Waren werden über die Datenbrille kontextabhängig direkt in seinem Blickfeld eingeblendet. Die virtuelle und die physische Welt verschmelzen zu einer erweiterten Realität (Augmented Reality).

Hat der Kommissionier-Roboter seine Route beendet, bringt er die gepickten Gegenstände zu einer Pick & Place Station. Hier werden die Produkte automatisch sortiert, von einem Greifarm platzsparend in die jeweiligen Kartons gelegt und etikettiert. Je nach Entfernung und Lage des Ziels werden eine unbemannte Paket-Drohne oder alternativ ein autonom fahrender Paketroboter gewählt, die das Päckchen zum Wunschzeitpunkt und –ort transportieren. Bis zur tatsächlichen Lieferung kann der Roboter über eine App in Echtzeit verfolgt werden. Unnötige Wartezeiten und zeitraubende Gänge zur Filiale entfallen dadurch für den Kunden.

Cyber-Physische Systeme und das Internet der Dinge

Doch nicht nur die Roboter sind in Zukunft intelligent – die Gegenstände selbst werden smart. Produkte können über das Netzwerk – per Funk oder über das Internet – untereinander und mit den Maschinen kommunizieren und sich selbst steuern. So ist es denkbar, dass das bestellte Produkt dem Kommissionier-Roboter selbst mitteilt, wo es sich befindet, wie es sich am besten greifen lässt und wo es hin möchte oder ob es defekt oder das Mindesthaltbarkeitsdatum erreicht ist – und das alles in Echtzeit. Die Gegenstände könnten auch untereinander klären, welches Produkt mit welcher Dringlichkeit ausgeliefert werden muss und Vorrang genießt.

Die Produkte sind dafür mit Sensoren und automatischen Identifikationssystemen, zum Beispiel RFID-Tags oder Produktcodes ausgestattet, die Informationen über das Produkt enthalten und per Funkübertragung ausgelesen werden können. Aus der Vielzahl von Prozessdaten lässt sich der Weg und Zustand der einzelnen Sendung in Echtzeit bis ins Detail nachverfolgen.

Es gibt keine Zentraleinheit mehr, die alles steuert – die Gegenstände und Roboter werden zu aktiven Teilnehmern am logistischen Prozess und planen die einzelnen Schritte selbstständig. Der Roboter berechnet autonom die effizienteste Pick-Route, das Paket veranlasst seinen Transport, indem es mit einer Paket-Drohne kommuniziert. Aus der Vernetzung der Gegenstände untereinander entsteht ein „Internet der Dinge“, das die virtuelle mit der physischen Welt zu einem Cyber-Physischen Logistiksystem verknüpft.

Welche Roboter werden Weihnachten 2016 schon im Einsatz sein?

Die Zukunft hält für die Logistik also einiges bereit: Selbststeuernde Roboterschwärme, die Bestellungen picken, autonome Transport-Drohnen, die Pakete zum gewünschten Zeitpunkt und Ort abwerfen, intelligente Gegenstände, die miteinander kommunizieren und ihren Weg zum Ziel selbst organisieren und eine lückenlose Warenverfolgung. Die Entwicklung geht in Richtung vollständige Automatisierung, Vernetzung und Flexibilisierung – am Ende steht das intelligente, sich selbst verwaltende Lager.

Bis fahrende Paket-Roboter und -Drohnen im Einsatz sind, wird es wohl noch eine Weile dauern, denn die rechtlichen Hürden für autonome Roboter im öffentlichen Verkehr bzw. im öffentlichen Luftraum sind hoch. Anders verhält es sich mit Technologien, die innerhalb des Warenlagers eingesetzt werden. Datenbrillen für die Kommissionierung werden bereits von einigen Anbietern vertrieben und auch die mobilen Kommissionier-Roboter sind auf dem Vormarsch. Der Regal-Roboter TORU der Magazino GmbH ist bereits in der Testphase und wird laut Herstellerangaben schon ab Frühjahr nächsten Jahres die Mitarbeiter in einem Distributionszentrum beim Picken von Büchern unterstützen.

Für den Weihnachtsmann bedeutet das eine große Entlastung. Statt im Akkord Geschenke einzupacken, mit dem Rentierschlitten durch die Kälte zu eilen und sich durch Schornsteine zu zwängen, kann sich der Weihnachtsmann zu Hause vor dem Kamin ausruhen. Seine vielen Roboter-Helfer nehmen ihm die Arbeit ab und sorgen dafür, dass die Menschen ein entspanntes und frohes Fest mit ihren Liebsten verbringen können – Weihnachten 4.0.