Da geht der Intralogistik ein Licht auf

Herbert Waldmann GmbH & Co. KG

Mit welchen spannenden Themen sich die Forschungsgemeinschaft Intralogistik/Fördertechnik und Logistiksysteme e.V. beschäftigt, zeigt ein aktuelles Projekt der Technischen Universität Darmstadt, Fachgebiet Produktion und Supply Chain Management zusammen mit der RWTH Aachen, Deutsche Post Lehrstuhl für Optimierung von Distributionsnetzwerken. Was sich hinter dem Titel „Nutzenpotenziale intelligenter Beleuchtungssysteme für die Lagerwirtschaft am Beispiel der Kommissionierung“ verbirgt, haben uns Dr. Eric Grosse und Marc Füchtenhans von der TU Darmstadt verraten.

Herr Dr. Grosse, wie entstand die Idee für dieses Projekt?
Eric Grosse:
Produktion und Logistik stehen heute unter einem enormen Kostendruck. Deshalb arbeiten wir als betriebswirtschaftliche Forscher daran, diese Kosten zu senken. In den letzten Jahren sind weitere Anforderungen der Nachhaltigkeit dazu gekommen, sprich zum allgemeinen Kostendruck kommt das nachhaltige Wirtschaften noch hinzu. Diese Aspekte sind in der Forschung bisher noch nicht ausreichend berücksichtigt. Es gibt Ansätze, mit deren Hilfe sich Lager- und Kommissionierprozesse optimieren lassen, auch zum Thema Design von Lagerlayouts usw. – doch Energiekosten sind bisher wenig im Fokus. Dabei haben Studien gezeigt, dass bis zu 65 Prozent der Energiekosten in einem Lager auf die Beleuchtung zurück zu führen sind. Darüber hinaus spielt auch die Ergonomie eine Rolle. In Lagern gibt es wenig Tageslicht und die Beleuchtung hat großen Einfluss auf das Mitarbeiterwohlbefinden.

Das ist ein interessantes Spannungsfeld und eben eines, das in der managementorientierten Literatur noch wenig erforscht ist. Und diese Lücke schließen wir mir dem Projekt.

Wie sind Sie dabei vorgegangen?
Marc Füchtenhans:
Wir haben zunächst geschaut, wie die Situation in der Praxis ist und was wir als Wissenschaftler verbessern können. Zusätzlich haben wir mit Unternehmen gesprochen, um das Potenzial abzuschätzen. Und die waren besonders am Energieverbrauch, aber auch generell am Thema Licht im Lager und an einer integrierten Betrachtung im Rahmen von Optimierungsmodellen interessiert. Im nächsten Schritt erfolgte eine Literaturrecherche, mit dem der Stand der Forschung in der wissenschaftlichen Literatur untersucht wurde. Es gibt zahlreiche Publikationen und Arbeiten zum Thema intelligente Beleuchtung, doch nur wenige im Kontext von Industrie und Logistik. Das hat uns überrascht, vor allem angesichts der Potenziale und vor dem Hintergrund, dass Lager jeden Tag 12 Stunden oder mehr beleuchtet werden.

Danach haben wir gezielt Forschungsfragen definiert und einen Fahrplan erstellt. Was sind die Anforderungen und welche wichtigen Zielwerte müssen von Beleuchtungssystemen in Lagern erreichet werden. Was sind bekannte Optimierungsverfahren, bspw. für die Lagerplatzvergabe, das Order Batching oder das Routing der Picker und wie lassen sich diese bestehenden Ansätze zur Kostenreduzierung um das Ziel der Energieminimierung ergänzen? Die Integration von Energieaspekten in Planungsmodelle der Kommissionierung war damit unser wichtigstes Ziel.

Eric Grosse: Gleichzeitig war eine enge Abstimmung mit der Praxis notwendig, um überhaupt einen Überblick zu bekommen, wie der aktuelle Stand der Technik im Bereich der Beleuchtungssysteme ist und um diese technischen Möglichkeiten in ganz konkrete Management-Planungsansätze zu integrieren.

Wir haben dann ein Simulationsmodell entwickelt und sind mit der entsprechenden Software in der Lage, Kommissionierlager mit konkreten Zahlwerten abzubilden und über einen Zeitraum von einem Monat oder einem halben Jahr ganz konkret Energieverbräuche zu berechnen, die unter verschiedenen Ausführungsstrategien anfallen. Das heißt, wir können die unterschiedlichen Verbräuche simulieren, die zum einen mit einer traditionellen Beleuchtung entstehen oder eben für ein intelligentes LED-basiertes Beleuchtungssystem. In diesem Prozess haben wir uns immer wieder sehr eng mit dem projektbegleitenden Ausschuss abgestimmt, die Daten besprochen und validiert, damit die Simulation möglichst praxisnah ist.

Zum Projektausklang arbeiten wir nun noch an einer Amortisationsrechnung, anhand derer Unternehmen in einer standardisierten Eingabemaske prüfen können, wann sich verschiedene Systeme amortisieren – also wann sich die Umrüstung auf ein intelligentes Beleuchtungssystem rechnet.

Herbert Waldmann GmbH & Co. KG

Sind noch andere Ansätze im Bezug auf die Beleuchtungssysteme denkbar?
Marc Füchtenhans:
Ja, unbedingt. Ein Beispiel hierfür ist das Human Centric Lighting. Dieses Konzept umfasst die Wirkung des Lichts auf den Menschen, sodass die Lichtplanung die Bedürfnisse - abhängig vom Aufgabenbereich - mitberücksichtigt. Im Anwendungsfall bedeutet das bspw., dass durch geänderte Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur nach der Mittagspause die Mitarbeiter aktiv bleiben, ohne dabei in ein Mittagstief zu geraten. Eine weitere Möglichkeit für eine angepasste Lichtsteuerung im Lager ist die Reduzierung negativer Folgen von Schichtarbeit. Darüber hinaus spielt das richtige Licht im Lager natürlich auch in punkto Arbeitssicherheit und Fehlervermeidung eine wichtige Rolle. Auch das ist ein interessanter Aspekt für die Forschung.

Ein anderes Feld beschäftigt sich damit, wie sich Daten mit Lichtsignalen übertragen lassen. Die Visible Light Communication-Technologie nutzt das Licht als Übertragungsmedium. Das kann bei der Indoor-Positionsbestimmung bspw. von Lagergeräten genutzt werden. Daneben könnten so auch Lageraktivitäten ausgewertet werden, um hochfrequentierte Bereiche zu ermitteln und diese zu optimieren.

Welche Beleuchtungssysteme kommen zum Einsatz?
Eric Grosse:
Wir haben uns nicht auf ein spezielles System konzentriert, sondern die verschiedenen Möglichkeiten und Eigenschaften bekannter Systeme in unseren Modellen berücksichtigt. Darüber hinaus haben wir unterschiedliche Szenarien im Lager betrachtet. Hierbei wurden beispielsweise Bewegungs- oder Tageslichtsensoren genutzt, um eine Komplett- oder Teilbeleuchtung zu simulieren. Wichtiger Bestandteil einer intelligenten Beleuchtung sind LED-Systeme, mit denen eine energieeffiziente Steuerung und Verknüpfung mit den Lager- und Kommissionierprozessen ermöglicht wird.

Was decken die Planungsmodelle nach Abschluss des Projekts ab?
Marc Füchtenhans:
Im Ergebnis erhalten wir mit dem entwickelten Simulationsmodell und der Amortisationsrechnung eine Kosten-Nutzen-Abschätzung. Unser Optimierungsmodell geht in eine ähnliche Richtung. Hier ist das Ziel, die Möglichkeiten einer intelligenten Steuerung des Lichts mit der Planung und Steuerung der Kommissionierung zu verknüpfen. Sprich, bei der Planung der Kommissionierung werden gleichzeitig die Energieverbräuche berücksichtigt, um die Gesamtkosten zu minimieren. Ein Beispiel wäre, dass man die Gangfolgen der Kommissionierer zeitminimal plant und dabei die Energiekosten durch die Beleuchtung mit einbezieht, indem man die Gangfolgen der einzelnen Kommissionierer synchronisiert. Das Resultat wären weniger zu beleuchtende Regalgassen im Lager.

Welche Rolle spielt eine Forschungsgemeinschaft wie die IFL für Sie als forschende Einrichtung?
Eric Grosse:
Die IFL ist durch ihre starke Einbindung in die Forschung für zukunftsrelevante Themen sehr wichtig. Die IFL fördert dabei nicht nur technische Themen, sondern eben auch Aspekte wie Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und Zukunft der Arbeit in der Intralogistik. Die Projekte der Forschungsgemeinschaft sind stark auf die Anwendung der Ergebnisse in der Praxis ausgerichtet. Das ist für uns deshalb besonders relevant, weil wir natürlich nicht an der Praxis vorbei arbeiten wollen. Zusätzlich profitieren wir von dem regelmäßigen Austausch innerhalb des großen Netzwerks mit den Unternehmen. Und natürlich – last but not least – ist auch die Unterstützung im Rahmen der finanziellen Förderung ein wichtiger Aspekt für uns.

Vielen Dank für das interessante Gespräch.