Eine Studie zur Effizienzsteigerung bei der Modernisierung von Materiallagern in Unternehmen durch den Einsatz von Licht-Kommissioniersystemen

Mit der zunehmenden Digitalisierung der inländischen Fertigungsindustrie, der Komponentenbearbeitung und der Lieferketten im E-Commerce treten in traditionellen Materiallagern, die bisher auf Papierbelege, das menschliche Gedächtnis und das Prinzip „Mensch sucht Ware“ angewiesen waren, nach und nach eine Reihe von Managementproblemen zutage, darunter geringe Kommissioniereffizienz, hohes Risiko von Fehlkommissionierungen, lange Einarbeitungszeiten für das Personal und Schwierigkeiten bei der Rückverfolgung von Lagerbeständen. Das Pick-to-Light-System (PTL) wird als ressourcenschonende und rentable IoT-Lösung im Rahmen der intelligenten Modernisierung von Lagern zunehmend von Unternehmen bei Projekten zur Modernisierung ihrer Lager eingesetzt. Ausgehend von den bestehenden Problemen in traditionellen Materiallagern analysiert dieser Artikel eingehend die technische Architektur, die Arbeitsabläufe und die zentrale Funktionslogik des PTL-Pick-to-Light-Systems und führt anhand von Fallbeispielen aus der Praxis die umfassenden Vorteile des Pick-to-Light-Systems hinsichtlich der Effizienz bei der Lagerkommissionierung, der Bestandsgenauigkeit, der Kontrolle der Personalkosten und der lückenlosen Rückverfolgbarkeit von Materialien quantifiziert; Gleichzeitig werden der Weg zur Systemeinführung, häufige Fehlerquellen während des Umbaus sowie wichtige Aspekte der Hardware- und Software-Integration aufgezeigt, um Fertigungs- und Handelsunternehmen praktische theoretische Anhaltspunkte und umsetzbare Lösungen für die digitale Modernisierung ihrer Lager und die Modernisierung ihrer Materiallager zu bieten. Stichworte: Lichtgesteuertes Kommissioniersystem; PTL; Materiallager; Modernisierung; Steigerung der Lagereffizienz; intelligente Kommissionierung; WMS-Integration

I. Einleitung

In einem Marktumfeld, in dem der Wettbewerb in der Lieferkette immer härter wird, sind Lager als zentrale Drehscheibe für den Materialfluss eines Unternehmens von entscheidender Bedeutung: Die Effizienz der Lagerabläufe bestimmt direkt die Stabilität der Materialversorgung für die Produktion, die Geschwindigkeit der Auftragsabwicklung sowie die Gesamtbetriebskosten des Unternehmens. Derzeit werden in vielen älteren Lagern kleiner und mittlerer Fertigungsbetriebe, Automobilzulieferer, Hersteller von Elektronikkomponenten sowie Industrie- und Handelsunternehmen nach wie vor die traditionellen manuellen Kommissionierverfahren angewendet, die bereits vor mehr als einem Jahrzehnt üblich waren: Lagerverwalter laufen mit ausgedruckten Kommissionierlisten in der Hand zwischen Dutzenden von Regalgängen hin und her, bestimmen den Lagerplatz der Materialien anhand ihrer Erfahrung, überprüfen Zeile für Zeile die Materialtypen und zählen die ausgehenden Mengen. Nach Abschluss der Kommissionierung werden die Belege manuell erfasst, und übergeben die Papierbelege schließlich an Sachbearbeiter, die diese in das Lagerverwaltungssystem eingeben, um Bestandsaufzeichnungen zu erstellen.

Dieses extensive Lagerverwaltungsmodell funktionierte noch in einer Zeit, in der es nur wenige SKUs und Materialarten im Lager gab, die Auftragszahlen gering waren und der Produktionstakt langsam war. Mit der geschäftlichen Expansion des Unternehmens und der stetigen Zunahme der Materialarten wurden jedoch eine große Vielfalt an Artikeln, kleine Losgrößen und häufige Materialentnahmen zur Normalität im Lagerbetrieb. Die Schwachstelle des traditionellen Kommissioniermodells – “Mensch sucht Ware” – wurde dadurch unermesslich verstärkt. Probleme wie übermäßig lange Suchzeiten, Fehler bei der Kommissionierung, das Versagen der FIFO-Kontrolle, Abweichungen zwischen Buchbestand und tatsächlichem Bestand, Überlastung des Lagers in Spitzenzeiten sowie die langsame Einarbeitung neuer Mitarbeiter entwickelten sich nach und nach zu internen Engpässen, die die Produktion und Auslieferung des Unternehmens beeinträchtigten. Viele Unternehmen entscheiden sich vorrangig dafür, hohe Budgets in die Einführung von Hochregallagern, großen automatisierten Sortieranlagen und anderen schweren Automatisierungsanlagen zu investieren. Allerdings sind solche Projekte zur Umrüstung auf schwere Lagerautomatisierung mit langen Bauzeiten und hohen Anfangsinvestitionen verbunden und stellen strenge Anforderungen an die bestehende Lagerkonstruktion, die Bodenbelastbarkeit und die Deckenhöhe. Eine große Anzahl alter Fabrik- und Lagerhallen lässt sich nicht direkt an schwere Automatisierungsanlagen anpassen. Die hohen Investitionen und die langen Amortisationszeiten stellen zahlreiche kleine und mittlere Unternehmen bei der intelligenten Modernisierung ihrer Lager vor ein Dilemma.

Vor diesem Hintergrund haben sich leichtgewichtige, intelligente Lagerlösungen, wie beispielsweise das PTL-Lichtleitsystem, als äußerst kosteneffiziente Modernisierungsmöglichkeit für veraltete Materiallager etabliert. Das Lichtgabel-Kommissioniersystem erfordert weder einen großflächigen Abbau der bestehenden Regale noch bauliche Umbauten am Lager. Durch die Kombination von IoT-Etikettenhardware mit Lagerverwaltungssoftware lässt sich der traditionelle manuelle Kommissionierprozess auf einen lichtgesteuerten Arbeitsmodus umstellen und so eine intelligente Umstellung auf das Prinzip “Ware findet Mensch” realisieren. Ohne wesentliche Änderungen an der bestehenden Lagerlayout lässt sich die Digitalisierung des Lagers zügig abschließen, wodurch sowohl die Kommissioniereffizienz als auch die Kommissioniergenauigkeit deutlich gesteigert werden. Derzeit beschränken sich viele Unternehmensleiter in ihrer Wahrnehmung des lichtgesteuerten Kommissioniersystems (PTL) noch auf ein oberflächliches Verständnis, wonach lediglich “eine Reihe von Leuchtanzeigen an den Regalen angebracht wird”, und erkennen den tiefgreifenden Wert dieses Systems in Bezug auf die Kontrolle des gesamten Materialflusses, die Fehlervermeidung in der Produktion, die Rückverfolgbarkeit des Lagerbestands und die Personaloptimierung nicht in vollem Umfang. Ausgehend von konkreten Projekten zur Modernisierung von Lagern untersucht dieser Artikel systematisch die Anwendungslogik, die Umsetzungswege sowie die Mechanismen zur Effizienzsteigerung des PTL-Systems.

II. Aktuelle Probleme in den Materiallagern traditioneller Unternehmen und die Notwendigkeit einer Umgestaltung

Das Materiallager eines Unternehmens übernimmt vielfältige Aufgaben wie die Einlagerung von Rohstoffen, die Kommissionierung von Materialien für Fertigungsaufträge, den Umschlag von Halbfertigprodukten, die Auslagerung von Fertigprodukten sowie regelmäßige Bestandsaufnahmen. In herkömmlichen Lagern, in denen noch kein Pick-to-Light-System (PTL) eingeführt wurde, hängen die bei der Kommissionierung auftretenden Probleme oft miteinander zusammen und führen zu einem Teufelskreis in der Lagerverwaltung.

2.1 Ineffiziente Kommissioniervorgänge und ein übermäßig hoher Anteil an unproduktiver Bewegungszeit

Beim herkömmlichen Kommissionierverfahren mit Papierbelegen verbringen Lageristen den Großteil ihrer Arbeitszeit nicht mit der Entnahme der Materialien selbst, sondern damit, in den Gängen nach Lagerplätzen zu suchen und wiederholt in den Belegen nachzuschlagen, um die Materialinformationen zu überprüfen. Wenn die Anzahl der SKUs im Lager mehrere Tausend beträgt und die Regalgänge lang sind, müssen die Lageristen für eine einzelne Materialentnahme mehrere Lagerbereiche durchqueren, wodurch sich die unnötige Laufstrecke erheblich erhöht. Untersuchungsdaten aus der Lagerbranche zeigen, dass bei der herkömmlichen manuellen Kommissionierung die Zeit, die das Personal mit der Suche nach Waren verbringt, 60%–70% der gesamten Kommissionierzeit ausmacht, während die Zeit, die tatsächlich für das Entnehmen und Zählen der Materialien aufgewendet wird, weniger als 30 Prozent beträgt. In Spitzenzeiten stößt die Kommissionierkapazität des Lagers schnell an ihre personellen Grenzen. Um die Materialversorgung für die Produktion sicherzustellen, ist man darauf angewiesen, Überstunden zu verlängern und die Zahl der Kommissionierer zu erhöhen. Die Grenzerträge der Lagerbetriebsabläufe sinken kontinuierlich, während die Personalkosten von Jahr zu Jahr steigen, ohne dass dies zu einer entsprechenden Steigerung der Produktionskapazität führt.

2.2 Die Fehlerquote bei der manuellen Kommissionierung ist relativ hoch, und Materialfehler führen zu Folgeverlusten in der Produktion

In den Materiallagern von Fertigungsunternehmen gibt es eine große Anzahl von Bauteilen, die sich äußerlich stark ähneln und sich nur durch geringfügige Unterschiede in der Materialbezeichnung unterscheiden. Bei der manuellen Identifizierung anhand von Papierbelegen ist es sehr leicht zu Fehlkommissionierungen, fehlenden Artikeln oder der Entnahme von zu viel Material zu kommen. Werden solche Kommissionierfehler beim Warenausgang nicht rechtzeitig entdeckt, gelangen die falschen Materialien an die Arbeitsstationen der Produktionslinien, was zu erheblichen Verlusten wie Produktionsstillständen aufgrund von Materialmangel, Nacharbeiten und Reparaturen sowie zur Verschrottung von Produkten führen kann. In der Automobilzuliefer- und Präzisionselektronikbranche können Materialfehler sogar zu Rücksendungen und Schadensersatzforderungen seitens der Endkunden führen, was irreversible negative Auswirkungen auf den Ruf der Unternehmensmarke hat. Um die Wahrscheinlichkeit von Kommissionierfehlern zu senken, sind einige Unternehmen gezwungen, nach Abschluss der Kommissionierung eine zusätzliche Stelle für die Zweitprüfung einzurichten und einen weiteren manuellen Überprüfungsprozess einzuführen, was die Personalkosten im Lager indirekt erneut in die Höhe treibt, ohne dass menschliche Fehler vollständig verhindert werden können.

2.3 Die Einarbeitungszeit für Lagerpersonal ist lang, und die Fluktuation birgt Managementrisiken.

Die Anordnung der Lagerplätze, die Lagerorte der Materialien und die Identifizierung der Materialtypen beruhen in hohem Maße auf Erfahrung. Ein neu eingestellter Lagerverwalter benötigt in der Regel ein bis zwei Monate, um sich einzuarbeiten und die Kommissionieraufgaben im gesamten Lager selbstständig zu bewältigen. Nach dem Ausscheiden erfahrener Mitarbeiter kommt es zu einem deutlichen Rückgang der Lagereffizienz. Der Lagerbetrieb des Unternehmens ist in hohem Maße von erfahrenen Lagerverwaltern abhängig, wodurch erhebliche Personalrisiken bestehen. In der Hochsaison, wenn ein großer Personalmangel herrscht, sind vorübergehend eingestellte Teilzeitkräfte nicht in der Lage, die Kommissionieraufgaben schnell zu bewältigen, was die Spitzenkapazität des Lagers weiter einschränkt.

2.4 Verzögerungen bei den Betriebsdaten und unzureichende Rückverfolgbarkeit des Materialflusses

Bei der Bearbeitung von Kommissionierscheinen in Papierform kommt es zu zeitlichen Verzögerungen: Nach Abschluss der Kommissionierung durch die Lagerverwalter können die Bestandsdaten nicht in Echtzeit im WMS-Lagersystem aktualisiert und erfasst werden. Dies führt dazu, dass die Bestandsdaten im System und der tatsächliche Lagerbestand langfristig nicht synchron sind, was häufig zu Abweichungen zwischen Buchbestand und Ist-Bestand führt. Treten bei Materialien Qualitätsprobleme auf, müssen zur Rückverfolgung, für welchen Arbeitsauftrag die betreffende Charge entnommen wurde, wer die Kommissionierung durchgeführt hat und zu welchem Zeitpunkt genau der Materialausgang erfolgte, zahlreiche Papierbelege manuell durchgesehen werden. Diese Rückverfolgung ist ineffizient und kann die Anforderungen an das Chargenmanagement in modernen Fertigungslieferketten kaum erfüllen.

2.5 Die Sanierung und Modernisierung alter Lagerhallen steht vor einem Dilemma – die Hürden für die Einführung schwerer automatischer Tore sind hoch

In vielen traditionellen Fabriklagern, die bereits seit vielen Jahren bestehen, sind die vorhandenen Regale schon seit Langem im Einsatz, die Lagerhöhe ist begrenzt und der Bodenbelag kann keine großen automatisierten Anlagen tragen. Für den Bau von Hochregallagern, den Einsatz von fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGVs) und andere umfangreiche Automatisierungsprojekte sind umfangreiche Umbauten an Regalen, Bodenbelag und Brandschutz erforderlich, wodurch die Gesamtkosten für die Umrüstung hoch bleiben und sich die Amortisationszeit auf 5 bis 8 Jahre beläuft. Zahlreiche kleine und mittlere Unternehmen benötigen dringend einen Modernisierungsansatz, der mit geringen Investitionen auskommt, schnell umsetzbar ist und sich an die bestehende Lagerinfrastruktur anpassen lässt – und genau diese Marktlücke kann das PTL-Light-to-Pick-System schließen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die zahlreichen Probleme in herkömmlichen Materiallagern im Wesentlichen auf eine Diskrepanz zwischen Informationsfluss und praktischer Abwicklung zurückzuführen sind, da die Informationen zu den Materialaufträgen nicht direkt an die Arbeitsplätze an den Regalen weitergeleitet werden. Das zentrale Ziel der Modernisierung von Lagern besteht darin, die „letzte Meile“ des Informationsflusses zu überbrücken, sodass Auftragsanweisungen direkt an jeden einzelnen Lagerplatz weitergeleitet werden können. Das Light-Guided-Picking-System (PTL) ist eine hervorragende Lösung zur Erreichung dieses Ziels.

III. Technische Grundlagen, Systemarchitektur und Betriebsmodus des Pick-to-Light-Systems (PTL)

3.1 Grundlegende Konzepte des Licht-Kommissioniersystems (PTL)

PTL ist die englische Abkürzung für “Pick-to-Light” und wird in der Branche allgemein als “Pick-to-Light-System” oder „elektronisches Etiketten-Kommissioniersystem“ bezeichnet. Das „Pick-to-Light“-System gehört zu den visualisierten, IoT-basierten Lagerlösungen und besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem Software-Steuerungssystem und elektronischen Etiketten an den Regalen. Dabei wird jeder Lagerplatz mit dem entsprechenden elektronischen Etikett verknüpft. Sobald das Lagerverwaltungssystem (WMS) Aufgaben zur Materialentnahme, zum Warenausgang oder zur Einlagerung generiert, sendet die Backend-Steuerung einen Befehl aus, woraufhin das elektronische Etikett am entsprechenden Lagerplatz automatisch aufleuchtet und auf dem Display gleichzeitig die Menge des zu kommissionierenden Materials angezeigt wird; Der Lagerist muss nicht mehr anhand von Papierbelegen nach dem Lagerplatz suchen, sondern folgt lediglich der Lichtführung, begibt sich zum beleuchteten Regalplatz, entnimmt die angegebene Materialmenge, drückt die Bestätigungstaste auf dem Etikett – woraufhin das Licht erlischt und der Kommissionierauftrag abgeschlossen ist; Die Arbeitssignale werden in Echtzeit an das Lagerverwaltungssystem zurückgemeldet, die Bestandsdaten werden synchronisiert aktualisiert und damit ist der Übergang vom Modell „Mensch sucht Ware“ zum Modell „Ware sucht Mensch“ vollzogen.

3.2 Dreistufige technische Architektur des Light-Guide-Kommissioniersystems

Ein vollständiges, einsatzbereites Light-Guided-Picking-System (PTL) gliedert sich insgesamt in eine obere Softwareebene, eine mittlere Übertragungs- und Steuerungsebene sowie eine untere Hardwareebene vor Ort. Die dreistufige Architektur ermöglicht einen bidirektionalen Datenaustausch und bildet ein geschlossenes Betriebssystem. Erstens: Die obere Softwareebene: Mit dem Lagerverwaltungssystem (WMS) als zentralem Steuerungsmodul lässt sich das System an das ERP- und das MES-Produktionsmanagementsystem des Unternehmens anbinden. Nach der Erteilung eines ERP-Fertigungsauftrags empfängt das WMS-System automatisch die Materialbedarfsliste, optimiert die Kommissionieraufgaben nach Wellen, plant intelligent die Kommissionierwege, erstellt eine Liste der Kommissionieraufträge und leitet die Auftragsdaten an die PTL-Steuerung weiter; Sobald das Kommissionierpersonal den Bestätigungsknopf drückt und den Vorgang abschließt, aktualisiert das WMS in Echtzeit die Bestandsmengen und erstellt Berichte zur Kommissionierleistung sowie Rückverfolgungsprotokolle für die Materialien. Zweitens: die mittlere Übertragungs- und Steuerungsebene: PTL-Gateway-Controller und WCS-Gerätedispositionsdienst, die die Funktion der Datenweiterleitung übernehmen, die vom übergeordneten WMS gesendeten Beleuchtungsbefehle empfangen und diese über kabelgebundene RS485- oder drahtlose Zig-Bee- und WLAN-Kommunikation an jedes elektronische Etikett im Regal weiterleiten; Gleichzeitig erfassen sie die Rückmeldungen der Mitarbeiter beim Drücken der Bestätigungstaste und leiten diese an das übergeordnete Lagersystem zurück, wodurch ein bidirektionaler Datenaustausch gewährleistet wird. Da bei der drahtlosen PTL-Lösung keine umfangreichen Kommunikationskabel an den Regalen verlegt werden müssen, sind spätere Anpassungen der Regalplätze und das Versetzen der Etiketten äußerst flexibel möglich, was diese Lösung besonders für Modernisierungsprojekte in älteren Lagern geeignet macht. Drittens: die untere Hardware-Ebene vor Ort: Dabei handelt es sich um die vor den Regalstellplätzen installierten PTL-elektronischen Etiketten, deren Hardware aus LED-Statusanzeigen, digitalen Displays, Bestätigungstasten und Funktionstasten besteht. Die Statusanzeigen dienen zur Kennzeichnung des Zielstellplatzes, das digitale Display zeigt die zu kommissionierende Materialmenge an, und die Bestätigungstaste dient als Eingabemöglichkeit für die Rückmeldung der Aufgabenerledigung; Einige höherwertige Etiketten verfügen zudem über erweiterte Funktionen wie die Meldung von Materialmangel, Chargensperre sowie akustische und optische Alarmsignale und sind damit für komplexe Materialkontrollszenarien in Fertigungsbetrieben geeignet.

3.3 Die beiden gängigsten Kommissioniermodi des Light-Guide-Kommissioniersystems

Das „Pick-to-Light“-Kommissioniersystem umfasst zwei Hauptbetriebsmodi: „Pick-to-Light“ (Entnahme) und „Put-to-Light“ (Einlagerung). Unternehmen können je nach den Merkmalen ihrer Lageraufträge flexibel zwischen diesen Modi wählen oder beide Modi kombiniert einsetzen. „Pick-to-Light“-Kommissionierung: Dies ist der am häufigsten verwendete Kommissioniermodus. Der Lagerist fährt mit einem Kommissionierwagen und erreicht nacheinander die einzelnen Lagerplätze gemäß den Lichtanzeigen, um die vollständigen Materialsätze für einzelne Arbeitsaufträge zusammenzustellen. Dieser Modus eignet sich für die Materialzusammenstellung bei Fertigungsaufträgen in der Fertigungsindustrie sowie für die Auslagerung vieler verschiedener Artikel in kleinen Stückzahlen und ist zudem die am häufigsten verwendete Arbeitsweise bei der Modernisierung von Werkslagern. „Sämaschinen“-Modus mit Lichtanzeige: Der Lagerist entnimmt zunächst eine große Menge eines bestimmten Materials und fährt mit dem Materialwagen zum „Säwand“-Arbeitsplatz. Die Etiketten über den jeweiligen Auftragsbehältern leuchten nacheinander auf, und der Lagerist verteilt das Material entsprechend der angezeigten Menge in die einzelnen Auftragsbehälter. Das „Sä“-Modell eignet sich für die Zusammenstellung mehrerer Aufträge, den Versand kleiner E-Commerce-Artikel sowie die Materialverteilung aus Lagerbereichen entlang der Fertigungslinie.

IV. Wege zur Effizienzsteigerung durch die Modernisierung von Materiallagern mithilfe des Pick-to-Light-Systems (PTL)

Im Rahmen des Modernisierungsprojekts für das Materiallager hat das Unternehmen ein „Light-Guided Picking“-System (PTL) eingeführt. Die Effizienzsteigerung beschränkt sich dabei nicht nur auf eine Beschleunigung der Kommissioniergeschwindigkeit, sondern umfasst eine umfassende Optimierung und Modernisierung in den fünf Bereichen Arbeitsabläufe, Personalmanagement, Qualitätssicherung, Bestandsmanagement und Datenmanagement.

4.1 Optimierung der Kommissionierwege, Reduzierung unnötiger Wegezeiten und damit direkte Steigerung der Kommissioniergeschwindigkeit

Beim Light-to-Pick-System wird die Planung der Kommissionierrouten im Hintergrund durch das WMS-System im Voraus durchgeführt. Die Kommissionierpunkte werden automatisch nach der kürzesten Laufstrecke und der Reihenfolge der Gänge sortiert. Die Lagerarbeiter folgen den Lichtsignalen entlang der geplanten Route nacheinander, ohne wiederholt zwischen den Regalen hin und her laufen zu müssen, wodurch der zeitraubende Aufwand für die Suche nach Lagerplätzen direkt entfällt. Statistiken zu den Betriebsdaten zahlreicher Fertigungsunternehmen nach der Umstellung zeigen, dass sich die Kommissioniereffizienz pro Mitarbeiter im Lager nach der Einführung des PTL-Lichtleitsystems im Allgemeinen um 30%–65% erhöht hat, die Dauer einzelner Kommissioniervorgänge deutlich verkürzt und die Spitzenkapazität bei der Auftragsabwicklung im Lager ohne Einstellung zusätzlicher Kommissionierer erheblich gesteigert, wodurch die Effizienzgrenze im Lagerbetrieb endgültig durchbrochen wurde.

4.2 Einrichtung eines Fehlervermeidungssystems mittels Beleuchtung, um die Fehlerquote bei der Kommissionierung zu senken und die Kosten für Nachbesserungen und Nachprüfungen zu reduzieren

Das Lichtanzeige-Kommissioniersystem schafft bereits an der Quelle des Arbeitsprozesses eine visuelle Barriere zur Fehlervermeidung: Es leuchten nur die Lagerplätze auf, deren Materialien gemäß der Aufgabenliste kommissioniert werden müssen, während die Anzeigen der übrigen Regalplätze ausgeschaltet bleiben. So werden Ablenkungen durch irrelevante Materialien auf visueller Ebene vermieden. Die Lageristen dürfen nur die beleuchteten Lagerplätze entnehmen, wobei die Menge durch die auf dem Etikettenbildschirm angezeigte Zahl bestimmt wird. Dadurch werden Probleme wie das versehentliche Verwechseln von Materialtypen oder Fehler bei der Stückzahlzählung wirksam vermieden. In vielen Fertigungsunternehmen sank die Fehlerquote bei der Kommissionierung nach der Umstellung von ursprünglich 2%–3% auf unter 0,2%; in einigen Fabriken mit präzisem Management konnte die Fehlerquote sogar auf 0,01% gesenkt werden. Dadurch können die ursprünglich eingerichteten Stellen für die manuelle Zweitkontrolle abgebaut werden, was erhebliche Einsparungen bei den Personalkosten für die Überprüfung sowie bei den wirtschaftlichen Verlusten durch Materialfehler ermöglicht.

4.3 Senkung der Einstiegshürden für die Lagerarbeit, Verkürzung der Einarbeitungszeit für neue Mitarbeiter und Schaffung von Flexibilität beim Personaleinsatz

Die Arbeitslogik des PTL-Kommissioniersystems ist einfach und intuitiv: Lageristen müssen sich lediglich die acht Wörter “Bei Leuchteon die Ware entnehmen, bei Leuchteon bestätigen” merken, um ihre Arbeit aufnehmen zu können. Es ist nicht mehr erforderlich, dass sie sich Hunderte oder Tausende von Lagerplätzen im gesamten Lager einprägen. Während im herkömmlichen Modell eine Einarbeitungszeit von 30 Tagen erforderlich war, können neue Mitarbeiter nach Einführung des PTL-Lichtzeichen-Kommissioniersystems bereits nach einem halben Tag selbstständig Kommissionieraufgaben ausführen. Die mit der Fluktuation des Lagerpersonals verbundenen Risiken werden erheblich reduziert. In der Hochsaison der Auftragsabwicklung können Unternehmen schnell Aushilfskräfte zur Unterstützung der Kommissionierung im Lager einsetzen, wodurch die Flexibilität bei der Personaleinsatzplanung deutlich erhöht wird. Die Schwierigkeiten bei der Besetzung von Lagerplätzen nehmen ab, und die Personalkosten werden optimiert.

4.4 Realisierung eines geschlossenen Regelkreises für Betriebsdaten in Echtzeit und Schaffung eines durchgängigen Rückverfolgungskanals für die gesamte Materialkette

Bei jedem Drücken der Bestätigungstaste des PTL-E-Tags wird das Signal „Kommissionierung abgeschlossen“ in Echtzeit an das WMS-Lagersystem übertragen, wodurch die Bestandsdaten sofort aktualisiert werden. So werden Zeitverzögerungen bei der Erfassung von Papierbelegen beseitigt und Abweichungen zwischen Buchbestand und tatsächlichem Lagerbestand wirksam verringert. Alle Aufzeichnungen zu den Kommissionieraufträgen, den Kommissionierern, den Abschlusszeiten sowie den Chargen der entnommenen Materialien werden automatisch in einer Datenbank archiviert. Sollten später Qualitätsprobleme bei den Materialien auftreten, müssen die Verantwortlichen lediglich die Auftragsnummer in das Lagersystem eingeben, um mit einem Klick die vollständigen Kommissionierdaten abzurufen. Dadurch wird eine lückenlose Rückverfolgbarkeit des gesamten Prozesses vom Lager bis zum Arbeitsplatz in der Produktionslinie gewährleistet, was den strengen Anforderungen des Qualitätsmanagements in der Lieferkette der Fertigungsindustrie gerecht wird.

4.5 Durch eine Gewichtsreduzierung lassen sich ältere Lagerhallen anpassen, wodurch die Kosten und die Dauer der Modernisierungsmaßnahmen gesenkt werden

Im Vergleich zu aufwendigen Lösungen zur Lagerautomatisierung wie Hochregallagern und automatisierten Sortieranlagen handelt es sich beim Light-Guided-Picking-System (PTL) um ein leicht umsetzbares, intelligentes Modernisierungsprojekt. Während der Umbauphase müssen die bestehenden Regalkonstruktionen nicht abgebaut werden, und es sind keine baulichen Maßnahmen hinsichtlich des Lagerbodens, des Brandschutzes oder der Deckenhöhe erforderlich. In den meisten Fällen kann die Hardware für die elektronischen Etiketten einfach auf den vorhandenen Regalen angebracht werden, und die Software lässt sich durch Anbindung an bestehende WMS- und ERP-Systeme problemlos implementieren. Die Projektlaufzeit ist kurz, und das Lager kann bereichsweise umgerüstet werden, während der Betrieb weiterläuft, sodass der normale Lager- und Materialausgabebetrieb des Unternehmens kaum unterbrochen wird. Die Anfangsinvestitionskosten liegen weit unter denen von groß angelegten automatisierten Lagerprojekten, und die Amortisationszeit beträgt in der Regel 1–3 Jahre, was die wirtschaftliche Machbarkeit der Modernisierung veralteter Lager bei kleinen und mittleren Unternehmen erheblich verbessert.

V. Fallbeispiele für die Modernisierung von Lagern mit „Light-to-Pick“-Systemen und quantitative Analyse der Ergebnisse

Um die praktischen Vorteile des Light-Guide-Kommissioniersystems (PTL) bei der Modernisierung von Materiallagern anschaulich darzustellen, wird in diesem Artikel das Projekt zur Digitalisierung des Lagers eines Automobilzulieferers als typisches Fallbeispiel herangezogen und analysiert.

5.1 Probleme im Lager des Unternehmens vor der Umgestaltung

Ein Automobilzulieferer in Ostchina, der sich auf die Herstellung von Fahrwerkskomponenten spezialisiert hat, verfügt über ein Rohstofflager mit einer Fläche von etwa 8.000 m² und lagert dort mehr als 3.200 verschiedene Artikel (SKUs). Die drei Produktionslinien des Werks sind täglich auf die pünktliche Bereitstellung der Produktionsmaterialien aus dem Lager angewiesen. Vor der Umstellung erfolgte die Kommissionierung im Lager manuell anhand von Papierbelegen, wobei jeder Lagerist täglich etwa 350 Zeilen kommissionierte; in Spitzenzeiten der Auftragsfertigung mussten die Lagermitarbeiter regelmäßig Überstunden leisten, und die Verspätungsrate beim Materialausgang erreichte in der Hochsaison 12%; Da sich die Teile äußerlich stark ähnelten, kam es bei der manuellen Kommissionierung monatlich durchschnittlich zu 25 Fehlkommissionierungen. Einmal kam es aufgrund einer Fehlkommissionierung zu einem vierstündigen Produktionsstillstand, was einen direkten wirtschaftlichen Verlust von über 100.000 Yuan verursachte; Die Abweichungsrate zwischen Buchbestand und tatsächlichem Bestand lag bei etwa 3,81 TP3T, was die Rückverfolgung von Materialchargen sehr zeitaufwendig machte; die Einarbeitungszeit für neue Lagerverwalter bis zur selbstständigen Arbeitsausübung betrug bis zu einem Monat; der Lagerbetrieb ist stark von der Erfahrung der langjährigen Mitarbeiter abhängig. Die Unternehmensleitung hat daher ein Projekt zur Modernisierung und Umgestaltung des Lagers ins Leben gerufen. Nach einem Vergleich verschiedener Lösungen fiel die Wahl schließlich auf die Einführung des drahtlosen PTL-Licht-Kommissioniersystems, das in das bestehende WMS-Lagersystem integriert wird, ohne dass größere Änderungen an der bestehenden Regalanordnung erforderlich sind. Die intelligente Modernisierung des Lagers wird schrittweise umgesetzt.

5.2 Umsetzungsplan für die Umrüstung des „Light-to-Pick“-Systems

Phase 1: Aufarbeitung der Lagerplätze im Lager, Einrichtung einer Eins-zu-Eins-Zuordnung zwischen Material-SKUs und Regalplatzcodes, Bereinigung des ungültigen Bestands, Optimierung der ABC-Lagerplatzplanung sowie Anordnung der häufig entnommenen Materialien im „Goldenen Kommissionierbereich“, der für die Kommissionierer bequem erreichbar ist; Phase 2: Installation der Hardware für drahtlose PTL-Elektroniketiketten an den Regalen, Einrichtung von Gateway-Controllern und Kommunikationsnetzwerken sowie Abschluss der Netzwerkkonfiguration und -inbetriebnahme; Phase 3: Anbindung des PTL-Lichtleitsystems an die API-Schnittstellen des WMS (Lagerverwaltungssystem) und des MES (Fertigungsmanagementsystem) des Unternehmens, um die automatische Ausgabe von Lichtleit-Kommissionieraufträgen auf Basis der Materialstücklisten aus Fertigungsaufträgen zu realisieren; Vierte Phase: Durchführung von Schulungen für Lagerverwalter und Kommissionierer; zunächst wird ein Pilotbetrieb in einem Materialbereich einer Produktionslinie gestartet; nach Stabilisierung des Pilotbetriebs wird der Licht-Kommissioniermodus im gesamten Lager eingeführt.

5.3 Quantitativer Vergleich der Vorteile nach Abschluss der Projektumsetzung

Drei Monate nach der offiziellen Inbetriebnahme des Systems führte das Unternehmen eine Nachbetrachtung und Bewertung der wichtigsten Betriebskennzahlen des Lagers durch. Die Modernisierung des Lagers zeigte deutliche Erfolge, und mehrere wichtige Lagerdaten wurden deutlich optimiert: 1. Effizienz der Kommissionierung: Die Anzahl der pro Tag und Mitarbeiter kommissionierten Reihen stieg von 350 auf 567, wodurch sich die Personaleffizienz bei der Kommissionierung um 621 TP3T erhöhte; Bei gleichbleibendem Materialentnahmeaufkommen sank die Überstundenzeit für die Kommissionierung um 351 TP3T; die Verspätungsrate beim Materialausgang in der Hochsaison sank von 121 TP3T auf unter 1,51 TP3T, wodurch Wartezeiten aufgrund von Materialengpässen an den Produktionslinien deutlich reduziert wurden; 2. Kommissioniergenauigkeit: Die Fehlerquote bei der Kommissionierung sank von ursprünglich 2,81 TP3T auf 0,181 TP3T; es gab keine durch Fehlkommissionierungen verursachten Produktionsausfälle mehr, und die Zahl der Mitarbeiter in der ursprünglich eingerichteten Vollzeit-Kontrollstelle wurde um zwei Personen reduziert, was zu Einsparungen bei den Personalkosten im Lager führte; 3. Schulungsdauer für neue Mitarbeiter: Die Zeit bis zur selbstständigen Arbeitsaufnahme neuer Mitarbeiter wurde von 30 Tagen auf 4 Stunden verkürzt, wodurch die Flexibilität bei der Personaleinsatzplanung im Lager deutlich gesteigert wurde; 4. Niveau der Bestandsverwaltung: Die Abweichungsquote zwischen Buchbestand und Ist-Bestand sank von 3,81 TP3T auf 0,71 TP3T; die Zeit für die Rückverfolgung von Materialchargen beim Warenausgang verkürzte sich von 2 Stunden auf wenige Sekunden, wodurch die Audit-Anforderungen der nachgelagerten Fahrzeughersteller hinsichtlich der Rückverfolgbarkeit in der Zulieferkette vollständig erfüllt wurden.

Das Beispiel der Modernisierung des Lagers dieses Unternehmens belegt eindeutig, dass das Light-Guided-Picking-System (PTL) als schlanke, intelligente Lagerlösung mit relativ geringen Umstellungskosten die seit langem bestehenden Probleme in traditionellen Materiallagern – wie Effizienzmängel, Fehlausgaben und Probleme bei der Bestandsverwaltung – effizient lösen kann und somit einen kostengünstigen Weg zur digitalen Modernisierung veralteter Fabriklager darstellt.

VI. Umsetzungspfad und wichtige Auswahlkriterien für die Modernisierung durch den Einsatz eines Light-Guided-Picking-Systems (PTL) im Materiallager eines Unternehmens

Unternehmen, die ein Projekt zur Modernisierung ihrer Lager durchführen und den erwarteten Effizienzgewinn durch ein „Light-to-Pick“-System voll ausschöpfen möchten, dürfen sich nicht darauf beschränken, einfach eine Reihe von ETI-Hardware zu beschaffen und diese direkt an den Regalen zu installieren. Vielmehr müssen sie einen wissenschaftlich fundierten und umfassenden Implementierungsprozess befolgen, der eine gründliche Bestandsaufnahme der aktuellen Lagersituation, die Auswahl des geeigneten Konzepts, die Integration von Hard- und Software sowie die Planung des späteren Betriebs und der Wartung umfasst. In diesem Artikel wird ein standardisierter Weg zur Umsetzung zusammengefasst.

6.1 Bestandsaufnahme der aktuellen Lagersituation und Bedarfsanalyse

Zu Beginn der Umstellung sollten Unternehmen eine umfassende Bestandsaufnahme der bestehenden Probleme im Lager, der Auftragsstruktur, der Anzahl der Material-SKUs, der Regalanordnung und der vorhandenen IT-Software vornehmen. Dabei ist insbesondere zu bewerten, ob die Lageraufträge hauptsächlich der Materialzusammenstellung für Fertigungsaufträge oder der Kommissionierung von Fertigprodukten dienen, um zu entscheiden, ob anschließend das „Pick-to-Light“- oder das „Seed-to-Light“-Kommissionierungsmodell zum Einsatz kommen soll; Es ist zu prüfen, ob die vorhandenen WMS-, ERP- und MES-Systeme über offene API-Schnittstellen für die Anbindung verfügen, um den Aufwand für die spätere Integration der PTL-Systemsoftware abzuschätzen. Falls das Unternehmen noch kein WMS-Lagerverwaltungssystem einsetzt, sollte in der Auswahlphase vorrangig eine integrierte Licht-Kommissionierlösung mit integrierten Lagerverwaltungsfunktionen in Betracht gezogen werden.

6.2 Wichtige Aspekte bei der Auswahl von Hard- und Software für das PTL-Light-to-Pick-System

Auf Hardware-Ebene: Die kabelgebundenen PTL-Etiketten zeichnen sich durch ein stabiles Signal aus und eignen sich für Lagerszenarien, in denen die Regale langfristig fest montiert sind und die Lagerplätze kaum angepasst werden; die drahtlosen Zig-Bee-/Wi-Fi-Versionen der Leuchtetiketten ermöglichen eine einfache Anpassung der Regallagerplätze sowie das Versetzen, Entfernen und Anbringen der Etiketten im Nachhinein und sind daher besser für Modernisierungsprojekte in älteren Lagern geeignet, in denen sich die Materialstandorte regelmäßig ändern. Je nach den Anforderungen an die Materialkontrolle sollte bedarfsgerecht entschieden werden, ob erweiterte elektronische Etiketten mit Funktionen wie Meldung von Materialengpässen, akustischen und optischen Warnsignalen sowie Chargensperre erforderlich sind. Man sollte nicht blindlings nach hochspezifizierter Hardware streben, um unnötige Kostenverschwendung zu vermeiden. Auf Softwareebene: Bevorzugen Sie ein Leuchtetiketten-Kommissioniersystem mit offenen Standardschnittstellen, das sich nahtlos in die bestehende Unternehmenssoftware integrieren lässt; die Softwaremodule sollten Kernfunktionen wie die Optimierung der Kommissionierwellen, die Planung von Kommissionierwegen, Statistiken zur Kommissionierleistung, Berichte zur Materialrückverfolgung sowie das Management von Ausnahmeaufträgen umfassen.

6.3 Schrittweise Einführung des Pilotprojekts und reibungsloser Übergang vom alten zum neuen Betriebsmodus

Im Rahmen des Modernisierungsprojekts für das Lager wird davon abgeraten, das gesamte Lager auf einmal auf die “Light-to-Pick”-Kommissionierung umzustellen. Es wird stattdessen eine Umsetzungsstrategie nach dem Prinzip „zuerst Pilotprojekt – schrittweise Ausweitung – vollständige Einführung“ empfohlen. Zunächst wird ein Materialbereich als Pilotprojekt ausgewählt, das 1–2 Monate lang betrieben wird, um Feedback vom Betriebspersonal zu sammeln, die Systemabläufe zu optimieren und die in der Pilotphase auftretenden Probleme zu beheben; Nach erfolgreichem Pilotversuch wird der Anwendungsbereich der Lichtgesteuerten Kommissionierung schrittweise auf weitere Bereiche ausgeweitet, wobei die alten und neuen Kommissionierverfahren eine Zeit lang parallel laufen. Schließlich wird die Kommissionierung mit Papierbelegen vollständig abgeschafft, um das Risiko eines Fehlschlags bei der Umstellung des Lagers zu verringern.

6.4 Einrichtung eines Managementsystems für den späteren Betrieb und die Wartung sowie für die Prozessabläufe

Die Inbetriebnahme des “Light-to-Pick”-Kommissioniersystems ist nicht das Ende der Umstellungsmaßnahmen. Das Unternehmen muss zusätzlich neue standardisierte Arbeitsabläufe für das Lager einführen und die Arbeitsvorschriften „Kommissionierung nach Leuchtanzeige, Bestätigung per Tastendruck“ klar festlegen; Der Betriebszustand der Hardware der elektronischen Regaletiketten muss regelmäßig überprüft werden, und es muss ein Mechanismus für die Meldung und Behebung von Etikettenfehlern eingerichtet werden; bei einer Anpassung der Lagerplätze im Lager müssen die Lagerplatzzuordnungsdaten im PTL-System gleichzeitig aktualisiert werden, um einen langfristig stabilen Betrieb des Systems zu gewährleisten.

VII. Grenzen und Optimierungsmaßnahmen des Licht-Kommissioniersystems bei der Modernisierung von Lagern

Das Light-Guided-Kommissioniersystem (PTL) ist eine hervorragende, ressourcenschonende intelligente Lagerlösung, jedoch kein Allheilmittel für die Modernisierung von Lagern. Es unterliegt ebenfalls gewissen Anwendungsgrenzen, weshalb Unternehmen bei der Modernisierung ihrer Lager eine nüchterne Einschätzung vornehmen und die Stärken nutzen sowie die Schwächen vermeiden sollten. Erstens eignet sich das PTL-System besser für die Einzelstückkommissionierung sowie für Szenarien mit vielen Artikelnummern (SKUs) und hochfrequenten Auslagerungen; Bei Ein- und Auslagerungen großer Mengen auf ganzen Paletten ist der Spielraum für Effizienzsteigerungen durch Lichtführung begrenzt. In solchen Lagern kann das PTL-System in Kombination mit dem Scannen von Barcodes durch Gabelstapler eingesetzt und eine Zonenverwaltung durchgeführt werden. Zweitens: Das Licht-Kommissioniersystem ist an sich ein Werkzeug zur Arbeitsanleitung und kann den Warentransport nicht automatisch durchführen; die Kommissionierung erfordert weiterhin manuelle Arbeit. Es handelt sich um eine intelligente Modernisierung im Rahmen der Mensch-Maschine-Zusammenarbeit und nicht um eine automatisierte Lösung für eine bemannungsfreie Fabrik; Wenn das langfristige Ziel eines Unternehmens der Aufbau eines vollautomatisierten, bemannungslosen Lagers ist, kann das PTL-Lichtkommissionierungssystem als Grundlage für die erste Phase der digitalen Umstellung dienen. Anschließend können schrittweise AGVs und automatisierte Regalanlagen hinzugefügt werden, um die Automatisierung des Lagers in Phasen abzuschließen. Drittens hängt die Wertschöpfung des Systems in hohem Maße von der Genauigkeit der Arbeitsauftragsdaten des übergeordneten WMS-Lagersystems ab. Wenn die vom ERP-System übermittelte Stückliste bereits Fehler enthält, kann das PTL-Lichtsignal-Kommissioniersystem Probleme in den Quellbelegen nicht erkennen, sodass es weiterhin zu Fehlkommissionierungen kommt. Optimierungsmaßnahme: Gleichzeitig mit der Einführung des PTL-Lichtsignal-Kommissioniersystems sollte das Unternehmen die Genehmigungsabläufe für vorgelagerte Arbeitsaufträge standardisieren, um die Qualität der Materialstücklistendaten bereits an der Quelle zu gewährleisten und so eine koordinierte Verbesserung der vor- und nachgelagerten Prozesse zu erreichen.

VIII. Schlussfolgerungen und Ausblick

Angesichts der digitalen Transformation in den Lagern chinesischer Fertigungsunternehmen ist die Modernisierung veralteter Materiallager zu einem wichtigen Bestandteil der Optimierung der Lieferkette geworden. Das traditionelle manuelle Kommissionieren anhand von Papierbelegen führt zu einer Reihe von Problemen wie Effizienzengpässen, dem Risiko von Materialfehlern, hohen Personalkosten und Schwierigkeiten bei der Rückverfolgbarkeit, was die Effizienz des Materialflusses in der Produktion erheblich beeinträchtigt. Das Pick-to-Light-System (PTL) nutzt IoT-basierte elektronische Etiketten in Verbindung mit Lagerverwaltungssoftware, um Kommissionieraufträge direkt an die Regalfächer zu übermitteln. Damit gelingt ein grundlegender Wandel im Lagerbetrieb von “Mensch sucht Ware” hin zu “Ware sucht Mensch”.

Was die praktischen Ergebnisse in der Praxis angeht, kann das „Light-to-Pick“-Kommissioniersystem im Rahmen von Modernisierungsprojekten für Unternehmenslager die Effizienz der Kommissionierarbeiten effektiv steigern, die Fehlerquote bei der Kommissionierung senken, die Einarbeitungszeit der Mitarbeiter verkürzen und eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Materialien über den gesamten Prozess hinweg gewährleisten. Gleichzeitig bietet es herausragende Vorteile wie einen geringen Umbaufahr, minimale bauliche Veränderungen, kurze Implementierungszeiten, kontrollierbare Investitionskosten und die Eignung für ältere Lagerhäuser und eröffnet damit zahlreichen Fabriklagerhäusern, die nicht über die Voraussetzungen für eine schwergewichtige Automatisierung verfügen, einen äußerst kosteneffizienten Weg zur intelligenten Modernisierung. Natürlich müssen Unternehmen bei der Umsetzung von PTL-Projekten zur Umrüstung auf das „Light-to-Pick“-System auch die Besonderheiten der Lageraufträge, die vorhandene IT-Infrastruktur sowie die mittel- bis langfristigen Entwicklungspläne für die Lagerhaltung berücksichtigen, um eine wissenschaftlich fundierte Auswahl der Systeme zu treffen, schrittweise Pilotprojekte durchzuführen und das Lagerverwaltungssystem entsprechend zu optimieren, damit der Wert des „Light-to-Pick“-Systems hinsichtlich Kostensenkung und Effizienzsteigerung maximal ausgeschöpft werden kann.

Mit Blick auf die Zukunft und angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung der industriellen IoT-Technologie werden die PTL-Kommissioniersysteme (PTL) noch enger mit intelligenten WMS-Lagersystemen, MES-Produktionssystemen, AGV-Transportgeräten, intelligenten Wiege-Regalen und RFID-Materialerkennungstechnologie tiefgreifend integriert werden und sich von einem einfachen Werkzeug zur Kommissionierführung zu einer umfassenden Lösung für die digitale Steuerung und Verwaltung von Produktionslinienlagern und Materiallagern entwickeln. Damit werden sie weiterhin zahlreiche Fertigungsunternehmen bei der Modernisierung und intelligenten Umgestaltung ihrer Lager unterstützen und so die hochwertige Entwicklung der Lieferketten dieser Unternehmen fördern.