Bericht herunterladen (PDF, 380 kB) - LTW Intralogistics GmbH

Fördertechnik
Konzept eines automatischen Containerlagersystems
Geeignet für Stückgüter und Fahr
Die Logistik ist an der Technischen
Universität Dortmund bereits seit
langem ein Schwerpunkt in
Forschung und Lehre. Das von
der NRW.BANK geförderte Forschungsprojekt
„Multifunktionales
Containerlagersystem“ knüpft
an diese Tradition an und greift
eine aktuelle Problemstellung aus
dem Logistikbereich mit einer innovativen
Idee auf.
Bernd Künne
Christian Stumpf
Sebastian Kajewski
Ungelöste Probleme
Be- und Entladen von ISO-Containern,
beispielsweise in Hafenterminals, sind
trotz moderner Flurförderzeuge zeit-
und damit kostenkritische Prozesse. Als
problematisch erweisen sich vor allem
das Beschicken dieser Container mit auf
Europaletten zusammengestellten Gütern
und deren spätere Entnahme am
Zielort oder deren zwischenzeitliche
Umladung unter Zuhilfenahme von Gabelstaplern.
Des Weiteren besteht in einem von
Personen zugänglichen Lagersystem
keine so hohe Sicherheit der Waren wie
in einem automatisierten System, bei
dem nur der Zugriff auf die eigenen
Waren in einem abgeschlossenen Raum
möglich ist. Außerdem besteht im Innenstadtbereich
das Problem, dass es
zu kurzfristigen Lagerplatzengpässen
kommen kann, so dass kostengünstiger,
fl exibler Lagerraum benötigt wird.
Möglichkeiten geprüft
Zur Umgehung der o. g. Probleme
wurde von der Avipo GmbH in Dortmund
als Projektinitiator und Projektleiter
in Kooperation mit der Dortmunder
SDZ GmbH, dem Fachbereich Elektrotechnik
und Informatik der Hochschule
Bochum und dem Fachgebiet
1) Das Projekt „Containerlagersysteme –
Effi zienzsteigerung von Logistikclustern
durch die Entwicklung eines Systems zur
modalen Nutzung von ISO-Containern
für integrierte Prozesse im inner- und
außerbetrieblichen Materialfl uss“ (Förderkennzeichen
280446902) wird vom Ministerium
für Wirtschaft, Mittelstand und
Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
(Programm Ziel2-NRW) und vom Europäischen
Fonds für regionale Entwicklung gefördert
(Laufzeit: 08.04.2009 bis 31.03.2012).
Objekt der Forschung: Außenansicht des automatisierten Containerlagers
im Technologiepark Dortmund
Maschinenelemente der Fakultät Maschinenbau
der TU Dortmund ein neuartiges,
multifunktionales Containerlagersystem
entwickelt. 1) Die Idee, das
Lagersystem aus 20 ft langen ISO-Containern
aufzubauen, stammt von der
Avipo GmbH. Die Container, die neben-
und übereinander gestapelt und in
zwei Reihen angeordnet werden, so
dass eine Gasse entsteht, sind mit speziellen
Rollpaletten ausgestattet, die
die mit Gütern bestückten Europaletten
aufnehmen (Bilder und ).
Die eingesetzten Rollpaletten stammen
aus einem von der Avipo GmbH
entwickelten automatischen Parkhaus-
system in Magdeburg, wo sie sich bereits
seit mehreren Jahren gut bewähren.
In der Gasse verfährt ein Regalbediengerät,
das eigens für den Transport
von schweren Gütern von der
LTW Intralogistics GmbH in Illerkirchberg
konzipiert wurde. LTW übernahm
auch den Aufbau des gesamten
Systems im Dortmunder Technologiepark.
Das 2,5-t-Regalbediengerät ist mit
einem patentrechtlich geschützten
Lastaufnahmemittel (Bild ) ausgerüstet.
Dessen mit Reibradantrieb ausfahrbare
Arme können die Rollpaletten in
die einzelnen Container einlagern bzw.
wieder auslagern [1]. Die Konstruktion
Automatisiertes Containerlager: Bauausführungszeichnung der Prototypanlage
178 www.hebezeuge-foerdermittel.de · Hebezeuge Fördermittel, Berlin 52 (2012) 4

zeuge
des Lastaufnahmemittels beruht auf
einem früheren Kooperationsprojekt
zwischen der Avipo GmbH und dem
Fach gebiet Maschinenelemente der
TU Dortmund. Als Einlagerungs- und
Auslagerungsstation für das Con tai nerlager
system fungiert ein entsprechend
umgebauter ISO-Container in der untersten
Reihe. Die für die Ein- und Auslagerungsstation
passende Steuerung
entwickelte der Fachbereich Elektrotechnik
und Informatik der Hochschule
Bochum. Für die Realisierung der Kommunikationsschnittstelle
in Form eines
Lagerverwaltungssystems war die SDZ
GmbH verantwortlich.
Innovativ:
Einsatz von ISO-Containern
Entscheidend für das neue Containerlagersystem
ist, dass Rollpaletten
schnell und einfach mit einzelnen Stückgütern
(z. B. Fahrzeuge) und auf Europaletten
zusammengestellten Stückgütern
beschickt werden, anschließend im
Lager mithilfe eines Lastaufnahmemittels
und eines Regalbediengerätes
automatisch in Container eingelagert
und aus diesen auch wieder ausgelagert
werden können. Bei der Konzipierung
des neuartigen automatischen
Containerlagersystems sind erstmals im
Vergleich zu vorhandenen automatischen
Systemen in Regalbauweise ISO-
Container eingesetzt worden, die die
Statik eines herkömmlichen Bauwerks
ersetzen. Diese neue und vor allem kostengünstige
Bauform hat sich die Avi po
GmbH durch ein Patent schützen lassen.
Ursprünglich war das System mit
einem Zweiträger-Brückenlaufkran
(Bild ) anstelle des letztlich zum Einsatz
gekommenen Regalbediengerätes
ausgelegt worden. Für den Brückenlaufkran,
der das Lastaufnahmemittel
über vier Drahtseile aufnimmt und mithilfe
einer vom Fachgebiet Maschinenelemente
neu entwickelten Steuerung
eine minimierte Pendelbewegung erzielt
[2], lässt sich eine Kosteneinsparung
um den Faktor 4 bis 5 im Vergleich
Fördertechnik
zu einem herkömmlichen Regalbediengerät
berechnen [3]. Ein Nachteil ist
jedoch die aufwendigere Statik im Bereich
des Daches des Lagersystems, was
schließlich zur Lösung mit dem Regalbediengerät
geführt hat.
Automatisches Parksystem
für Fahrzeuge
Neben Stückgütern auf Europaletten
lassen sich im multifunktionalen Containerlagersystem
alternativ auch Pkw
ein- und auslagern. In Verbindung mit
einer jährlichen Zuwachsrate von mehr
als 1,5 % der in Deutschland zugelassenen
Pkw [4] wächst auch das Aufkommen
des ruhenden Verkehrs, der einen
erhöhten Bedarf an Parkplätzen fordert.
Problematisch in dicht besiedelten
Stadtgebieten sind jedoch fehlende
Freifl ächen sowie die wegen hoher
Grundstückspreise wirtschaftlich nicht
vertretbare Einrichtung von weitläufi
gen Parkplätzen [3]. Die Nutzung des
Containerlagersystems könnte folglich
Hebezeuge Fördermittel, Berlin 52 (2012) 4 · www.hebezeuge-foerdermittel.de 179

Fördertechnik
in diesen Bereichen zu einer adäquaten
Lösung beitragen. Außerdem ist es
möglich, Elektrofahrzeuge in das System
aufzunehmen, deren Batterien
während der Parkzeit aufgeladen werden.
Dazu wird die Rollpalette mit
einer Lade-Schnittstelle ausgerüstet,
die beim Verlassen des Pkw vom Fahrer
per Hand mit dem Ladeanschluss verbunden
wird. Die eingelagerte Rollpalette
bezieht ihren Strom über Kontakte,
die während der Einlagerung geschlossen
werden.
Lastaufnahmemittel mit zwei
Ebenen (Bilder: LTW, TU Dortmund 2, N. Hamke)
Da das Lastaufnahmemittel zwei
Ebenen zur Aufnahme von Rollpaletten
hat, ist im gesamten System eine Rollpalette
mehr vorhanden, als Stellplätze
in den ISO-Containern zur Verfügung
stehen. Dadurch ist es möglich, dass das
Lastaufnahmemittel die Rollpalette der
unteren Ebene an die Einlagerungs-
und Auslagerungsstation übergeben
kann, während auf der oberen Rollpalette
bereits eine Europalette mit Stückgütern
oder ein Fahrzeug auf die Einlagerung
wartet. Beim Einlagerungsvorgang
kann somit schon eine weitere
Europalette oder ein weiteres Fahrzeug
auf der Rollpalette in der Einlagerungs-
180
Modell des Lastaufnahmemittels im Konzept mit Zweiträger-Brückenlaufkran
und Auslagerungsstation positioniert
werden, was die Effektivität des Systems
erhöht.
Praktischer Betrieb
Nutzer des Containerlagersystems erhalten
beispielsweise einen RFID-Transponder,
der vor dem Einfahren in die
Einlagerungs- und Auslagerungsstation
an ein Lesegerät zu halten ist.
Nach der Erkennung des Codes öffnet
sich das Einfahrtstor, und die Stückgüter
oder das Fahrzeug können auf
der Rollpalette positioniert werden. Alternativ
ist eine Autorisierung der Nutzer
per Chip oder Fotografi e denkbar.
Mit einem Start-Taster wird der vollautomatische
Einlagerungsprozess in
Gang gesetzt. Zum Heben dient ein
55-kW-Getriebemotor, für die horizontale
Verfahrbewegung des Bediengerätes
steht eine Antriebsleistung von
11 kW zur Verfügung. Das System bietet
eine maximale Hubgeschwindigkeit
von 45 m/min bei einer maximalen Last
von 2,5 t je Palette.
Das Lagerverwaltungssystem kommuniziert
mit der Regalbediengerätesteuerung
über Industrial Ethernet;
diese leitet dann die Befehle für die Bewegung
der einzelnen Komponenten
an untergeordnete Slave-SPS weiter,
die per Profi bus angesprochen werden.
Der Auslagerungsprozess verläuft in
analoger Weise. Für die Zukunft sind
eine Identifi zierung per Handy und
eine Abrechnung der Lager-, Park- bzw.
ggf. angefallenen Stromkosten für das
Laden der Pkw-Batterie per Handyrechnung
geplant. □
Literatur
[1] PCT-Patentanmeldung „Lager für
Güter, insbesondere Garagenanlage für
Personenkraftfahrzeuge“ vom
03.08.2011.
[2] Eller, J.: Simulationsgestützte Untersuchung
von Steuerungsstrategien für
Krane in Parksystemen. Technische Universität
Dortmund, Dissertation 2010.
[3] Oeken, N.; Vollmer, M.: Bewertung der
Wirtschaftlichkeit eines automatischen
Parksystems in Containerbauweise.
Technische Universität Dortmund,
Seminararbeit 2010.
[4] Kraftfahrt-Bundesamt (KBA), Flensburg/Dresden.
Internet: URL: http:/
www.kraftfahrtbundesamt.de/Abt3_
neu/Fahrzeuge/Bestand/b_zeitreihe.
htm (Stand: 17. April 2007).
Prof. Dr.-Ing.
Bernd Künne
ist Leiter
des Fachgebietes
Maschi nen elemente der
Fakultät Maschi nenbau
der TU Dortmund
Dr.-Ing.
Christian Stumpf
ist wissenschaftlicher
Mitarbeiter
des Fachgebietes
Maschi nen elemente der
Fakultät Maschi nenbau
der TU Dortmund
Dipl.-Ing. (FH)
Sebastian Kajewski
ist wissenschaftlicher
Mitarbeiter
des Fachgebietes
Maschi nen elemente der
Fakultät Maschi nenbau
der TU Dortmund
www.hebezeuge-foerdermittel.de · Hebezeuge Fördermittel, Berlin 52 (2012) 4