Warehouse Control System: Das digitale Nervenzentrum automatisierter Lagerlogistik
Ein Blick hinter die Kulissen automatisierter Lager macht deutlich, dass es um mehr geht als das physische Bewegen von Waren: Es geht um die intelligente Verknüpfung von Daten, Prozessen und Hardware. Über intelligente Sensoren, Scanner, Barcodes, RFID-Tags und Kameras erheben vernetzte Systeme tausende unterschiedlicher Daten stationärer und mobiler Anlagen und analysieren diese in Echtzeit. Dafür bedarf es innovativer und passgenau auf das jeweilige Projekt zugeschnittener Softwarelösungen – in ihrer Gesamtheit WxS genannt –, um die Vielfalt der verschiedenen Ebenen aus Warehouse Execution System (WES), Warehouse Management System (WMS) und Warehouse Control System (WCS) reibungslos zu steuern.
Smarter Datenfluss für einen reibungslosen Materialfluss
Neben dem WMS, das vor allem für die Lager- und Bestandsorganisation zuständig ist, hat insbesondere das WCS eine besondere Bedeutung innerhalb der verschiedenen Softwareebenen. Der ‚Taktgeber‘ automatisierter Materialflüsse plant Routen, erkennt fehlerhafte Artikel, verhindert Kollisionen, orchestriert das Zusammenspiel stationärer und mobiler Anlagen und ermöglicht so eine präzise Just-in-time-Produktionsversorgung. „Ein modernes WCS ist das digitale Nervenzentrum automatisierter Lagerlogistik. Es orchestriert in Echtzeit das Zusammenspiel von Fördertechnik, Robotik und Mensch“, erklärt Johannes Funke, Teamlead Sales & Engineering Automated Intralogistics Solutions STILL. Dafür empfängt das WCS Aufträge, etwa vom WMS, und setzt sie in konkrete Steuerbefehle für die unterschiedlichen Hardware-Komponenten um. So synchronisiert das WCS die Prozesse für reibungslose Abläufe sowie einen optimierten, effizienten Materialfluss und schafft die Grundlage für hohen Durchsatz und gleichbleibende Qualität. Das bedeutet aber auch: Wenn das WCS nicht richtig dimensioniert ist, Anforderungen unklar definiert sind oder kein WCS implementiert wurde, können Automatisierungsprojekte schnell ins Straucheln geraten.
Warehouse Control System: Flexible Steuerung automatisierter Lager
Unternehmen sind daher gut beraten, der Steuerung ihrer automatisierten Materialflüsse großes Augenmerk zu schenken und sie zu einem frühen Stadium der Projektplanung einzubeziehen. So sollte die Integration flexibler und skalierbarer Steuerungssoftware bereits Teil der Projektausschreibung und der Auswahl des passenden Partners sein. Welche Steuerungsebenen im Einzelfall nötig und sinnvoll sind, ist Teil der Analyse und Beratung durch einen professionellen Partner und abhängig von der Komplexität der Anlage, der Menge der Materialflüsse sowie dem individuellen Anspruch an Durchsatz, Transparenz und Fehlerbehandlung. Grundsätzlich jedoch gilt: Je flexibler, desto besser. Denn Automatisierung ist dynamisch. Viele Unternehmen beginnen zunächst mit der Automatisierung einzelner Teilprozesse und erhöhen dann sukzessive ihren Automatisierungsgrad. Und selbst wenn beispielsweise AGV-Flotten im Stand-alone-Betrieb ohne dezidiertes WCS auskommen, wird ein solches dann erforderlich, wenn eine weitere Hardwarekomponente in den Materialfluss integriert wird, die nicht über den Flottencontroller der Flotte gesteuert werden kann. Denn automatisierte Anlagen generieren in Millisekunden tausende unterschiedliche Daten: Shuttlesysteme senden pro Transportauftrag mehrere hundert Status- und Ortsupdates, AGV-Flotten tauschen über die Leitsteuerung der Flotte permanent Standortdaten aus. Ohne ein WCS passiert dann genau das, was durch die Automatisierung von Prozessen eigentlich vermieden werden soll: Es kommt zu Fehlern, Rückstaus und Stillständen.
Skalierbarkeit als Voraussetzung für langfristigen Erfolg
Noch anspruchsvoller wird es, sobald Systeme verschiedener Hersteller interagieren sollen. Dann bedarf es zusätzlich zu einem WMS und einem WCS auch einer Steuerung, die in der Lage ist, mithilfe einer Standardkommunikation Flotten verschiedener Hersteller zu orchestrieren. Hierfür kommen in der Praxis oftmals sogenannte Master Fleet Controller zum Einsatz, die meist den Kommunikationsstandard VDA 5050 nutzen, um die unterschiedlichen Komponenten zu synchronisieren. Aber auch Master Fleet Controller kommen bei wachsender Komplexität und der damit einhergehenden Datenflut an ihre Grenzen. Empfehlenswert ist daher von Beginn an der Einsatz flexibler und skalierbarer Softwarelösungen, die mit dem individuellen Bedarf mitwachsen können. „Skalierbarkeit ist für viele Unternehmen ein entscheidendes Kriterium bei der Wahl der für sie passenden Softwarelösung. Aus gutem Grund: Individuell auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittene Steuerungssoftware ermöglicht eine immer höhere Vernetzung einzelner Prozesse und ebnet den Weg zu einer schrittweisen Automatisierung von Materialflüssen“, erklärtMichael Malik, Head of Intralogistics Solutions STILL Region Deutschland.
STILL iGo flow: Smarte Software reduziert Komplexität und erhöht Skalierbarkeit
Der Markt hält heute eine große Vielzahl unterschiedlicher Konzepte und technischer Lösungen für WxS-Systeme bereit – neben Einzellösungen auch übergreifende oder sogar vollständig integrierte Lösungen wie STILL iGo flow, die gleich mehrere Ebenen der Steuerung in einem System vereinen und damit die Komplexität des Gesamtsystem verringern. Selbst wenn die Entscheidung für eine integrierte Lösung den Abschied von bestehenden Systemen und Insellösungen bedeutet, überwiegen die Vorteile der Automatisierung: Weniger Schnittstellen für Datenübertragung und Kommunikation sowie mehr Transparenz dank einer zentralen Datenbank ermöglichen eine effiziente Steuerung der Lager- und Materialflussprozesse. Auf Fehler und Störungen kann schneller reagiert werden, Anpassungen lassen sich unkomplizierter umsetzen. Damit lässt sich eine integrierte Lösung leichter skalieren als eine Automatisierung mit verschiedenen Einzelsystemen, kann unkompliziert erweitert werden und mit dem Automatisierungsgrad des Kunden mitwachsen. Neben der Simplifizierung des Gesamtsystems liegt hierin für viele Unternehmen angesichts der dynamischen Entwicklungen im Bereich der Automatisierung ein entscheidender Vorteil eines integrierten Systems. Außerdem reduziert die Verschmelzung von WES, WCS und WMS die Anzahl der involvierten Systeme und Partnerfirmen. Dies reduziert den Aufwand für Implementierung und Wartung, verringert die Komplexität im Projektteam und verkürzt so Entscheidungs- sowie Abstimmungswege und senkt schlussendlich die Gesamtkosten.
Praxisnahe Informationen und hilfreiche Checklisten: Das WxS-Whitepaper
Weiterführende Informationen mit besonderem Fokus auf praxisnahe Hilfestellungen bietet das Whitepaper „Warehouse Control System: Der stille Taktgeber automatisierter Materialflüsse. Warum Automatisierungsprojekte oft an der Steuerung scheitern.“
Dieses und weitere lösungsorientierte Whitepaper stehen auf der STILL Website kostenfrei zum Download zur Verfügung: Whitepaper von STILL Experten | STILL Deutschland
STILL ist ein führender Anbieter für innerbetriebliche Logistiklösungen. Das Portfolio umfasst Gabelstapler, Lagertechnik, vernetzte Systeme und Dienstleistungen. Zu den Markenzeichen des 1920 von Hans Still gegründeten Unternehmens zählen kundenspezifische, passgenaue Lösungen mit einem exzellenten Service. STILL hat sich zum Ziel gesetzt, die Intralogistik „smart“ zu machen: intelligente Lösungen zu entwickeln, die die Abläufe in der Lagerwirtschaft reibungsloser und effizienter gestalten, die Gesundheit der dort tätigen Menschen besser schützen und zugleich höchste Nachhaltigkeitsstandards erfüllen. Daher forciert STILL neue Lösungen zur E-Mobilität und zur Automatisierung, für das Flotten- und Energiemanagement bis hin zur Zirkularität, also der konsequenten Schonung von Ressourcen und der Wiederverwertung eingesetzter Materialien. STILL hat seinen Hauptsitz in Hamburg, beschäftigt rund 6.900 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, ist in 89 Ländern präsent und Teil der börsennotierten KION Group AG.
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Digitale Zwillinge für das Warehousing der Zukunft
Wo im Lager befindet sich die gesuchte Palette? Wie viele Lagerplätze habe ich in meinem Lager noch frei? Solche und ähnliche Fragen tauchen in der Praxis tagtäglich auf, vor allem wenn manuelle Aktionen die Daten des Lagerverwaltungssystems verfälschen. Wirkliche Transparenz in Lager- und Produktionshallen erhält man nur über digitale Karten, welche die Standorte von Objekten und Flächen über den Einsatz eines digitalen Zwillings erfassen und darstellen – und zwar in Echtzeit. Wirtschaftlich besonders interessant wird diese Lösung, wenn die dafür notwendigen Daten automatisiert und quasi ‚beiläufig‘ gesammelt werden. Das jetzt abgeschlossene Forschungsprojekt ARIBIC ist unter anderem der Frage nachgegangen, wie sich ein solches automatisiertes Verfahren zur Status- und Datenerhebung darstellen lässt. Die Lösung kennt Dennis Schüthe, Projektleiter bei STILL: „Die für den digitalen Zwilling notwendigen Daten haben wir über ein Sensorsetup in den Flurförderzeugen gesammelt, das die zukünftig integrierten Sensoriken ‚simuliert‘ hat. Diese Daten werden dann zu einer digitalen Darstellung der Umgebung kombiniert, in die Cloud übertragen und mit semantischen Informationen angereichert. Dort kann der Bestand mit dem Lagerverwaltungssystem abgeglichen und Diskrepanzen automatisch identifiziert werden.“ Diese angereicherte Karte bietet Live-Informationen des Lagers, da sich die Flurförderzeuge permanent bewegen und die Karte in Echtzeit aktualisieren. So entsteht ein ‚lebendiger‘, digitaler 3D-Zwilling. Das reduziert den Arbeitsaufwand und erhöht die Datenqualität signifikant.
Ganzheitliche Optimierung von Lagerprozessen
Für Unternehmen ist die Echtzeitdarstellung ihres Lagers ein wichtiger Schlüssel zur Optimierung ihrer Lagerprozesse. „Neben der transparenten Lokalisierung fahrerloser und manueller Transportsysteme ist die Optimierung von Fahrtwegen und Lagerstrukturen ein elementarer Mehrwert eines digitalen Zwillings. Hinzu kommen Möglichkeiten der Echtzeitinventur und automatisierter Materialbestellungen durch eine Verknüpfung mit dem Warenmanagementsystem. Auch die Sicherheit im Lager erhöht sich signifikant durch die Erkennung defekter Infrastrukturen oder versperrter Notausgänge in der 3D-Karte“, ergänzt Dennis Schüthe. Das ARIBIC-Projekt hat durch seine Erkenntnisse sowie durch konkrete Ergebnisse eine wertvolle Grundlage geschaffen für vielseitige digitale Applikationen im Bereich der Intralogistik und Lageroptimierung. Matthias Merz, Senior Director Intralogistics Software Solutions: „Für die kommenden zwei Jahre erwarte ich, dass die Projektergebnisse in konkreten Anwendungen ausgestaltet werden und in kommerzielle Produkte einfließen.“ Bereits im nächsten Jahr wird STILL mit der Umsetzung der Forschungsergebnisse in praxistaugliche Produkte starten, zunächst mit Proof-of-Concept-Installationen in realen Umgebungen.
Das ARIBIC-Projekt
Das ARIBIC-Projekt lief von März 2021 bis Ende 2023. An dem internationalen Forschungsvorhaben waren neben dem Konsortialführer STILL das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Universität Toronto mit dem STARS-Labor und der kanadische Sensorhersteller LeddarTech beteiligt. Gefördert wurde das Projekt durch das deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und das Industrial Research Assistance Program des kanadischen National Research Council (NRC IRAP). Der Hamburger Intralogistikanbieter STILL hat unter anderem seinen OPX iGo neo in das Projekt eingebracht – einen mit Sensorik und Kameratechnik bereits bestens ausgestatteten autonomen Kommissionierer.
STILL ist ein führender Anbieter für innerbetriebliche Logistiklösungen. Das Portfolio umfasst Gabelstapler, Lagertechnik, vernetzte Systeme und Dienstleistungen. Zu den Markenzeichen des 1920 von Hans Still gegründeten Unternehmens zählen kundenspezifische, passgenaue Lösungen mit einem exzellenten Service. STILL hat sich zum Ziel gesetzt, die Intralogistik „smart“ zu machen: intelligente Lösungen zu entwickeln, die die Abläufe in der Lagerwirtschaft reibungsloser und effizienter gestalten, die Gesundheit der dort tätigen Menschen besser schützen und zugleich höchste Nachhaltigkeitsstandards erfüllen. Daher forciert STILL neue Lösungen zur E-Mobilität und zur Automatisierung, für das Flotten- und Energiemanagement bis hin zur Zirkularität, also der konsequenten Schonung von Ressourcen und der Wiederverwertung eingesetzter Materialien. STILL hat seinen Hauptsitz in Hamburg, beschäftigt rund 9.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in 22 Ländern und ist Teil der börsennotierten KION Group AG.
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