Optoelektronik für anspruchsvolle Logistik

Michael Ehinger

Zentral zwischen den beiden Röstereien in Hamburg und Berlin gelegen, versorgt das Tchibo Logistik Zentrum (TLZ) etwa 22000 Handelskunden mit allem, was es bei Tchibo zu kaufen gibt. Nach der Grundsteinlegung im Oktober 1994 und einjähriger Bauzeit ging das TLZ stufenweise in Betrieb. Das Investitionsvolumen betrug ca. 200 Mio. DM. Heute beschäftigt das Logistikzentrum etwa 450 Mitarbeiter im Zweischichtbetrieb. Etwa zweitausend Reflexionslichtschranken, zahlreiche optoelektronische Zylindersensoren, mehrere optoelektronische Systeme und Barcodescanner an mehr als 50 Lesestellen sorgen für einen reibungslosen Informationsfluß bei Ein- und Auslager- sowie Kommissioniervorgängen.

Bohnenkaffee ist nur noch ein Teil des Tchibo-Warensortimentes. Sortimentsartikel wie z.B. lösliche Kaffees und besonders wöchentlich wechselnde Gebrauchsartikel – vom Badetuch bis zur Kaffeemaschine, vom Serviettenring bis zum Kinderfahrrad – machen einen Großteil des Angebotes aus. So stehen 6000 Palettenstellplätzen für Kaffee im TLZ 35000 Stellplätze für Non-Food-Artikel gegenüber. Die einzelnen Warengruppen des breiten Artikelsortiments weisen dabei völlig unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Maße und Gewichte, ihrer Zusammensetzung, ihrer Verweildauer im Lager und ihres Kommissionierablaufs auf. Durch den Einsatz geeigneter Sensoren erhält der Leitrechner der Anlage, unabhängig von den physischen Eigenschaften der Ware, die notwendigen Informationen, um die Ein- und Auslagerungs- sowie Kommissionierabläufe automatisch steuern zu können. So müssen beispielsweise Lichtschranken Objekte auf wechselnde Entferungen erkennen und die fest installierten Scanner die jeweiligen Barcodeetiketten finden und identifizieren können (Abb. 1).

Alle Tchibo-Marken werden von den Röstereien auf sortenrein gepackten Paletten angeliefert. Vor der automatischen Einlagerung auf einem der 6000 Palettenplätzen im Hochregallager des TLZ ermittelt das optoelektronische Konturerkennungssystem OTD die Außenmaße der verschweißten Palette, erkennt verrutschte oder überstehende Ladung und veranlaßt die Ausschleusung aller nicht maßhaltigen Einheiten (Abb. 2). Gleichzeitig bestimmen mehrere Reflexionslichtschranken der Baureihe WL 27 die Position der Palette. Der Lichtsender dieser Schranke ist eine LED-Einheit mit sichtbarem Rotlicht. Je nach Reflektortyp verfügen diese Systeme über Reichweiten zwischen 0,1 und 10m. Durch den integrierten Polarisationsfilter sind auch Gegenstände mit spiegelnden Oberflächen, z. B. Kunststoff-Schrumpffolie oder Aluminiumpapier, sicher zu detektieren.

Parallel zur Konturkontrolle wird das Barcodeetikett, mit dem jede Palette gekennzeichnet ist, von einem Laserscanner des Bautyps CLV 230 gelesen. Der Scanner entspricht der Laserschutzklasse 1 und ist somit augensicher. Sein fester Focusbereich zwischen 100 und 700mm sowie der Öffnungswinkel der Optik von 52° reichen aus, um alle im TLZ einzulagernden Paletten sicher zu identifizieren und die Ware in Echtzeit im Lagerverwaltungssystem anzumelden.

Während die Kaffeepaletten in der Regel innerhalb bestimmter Maße gepackt sind, schwanken die Abmessungen der Sortiments- und Gebrauchswarenpaletten zum Teil erheblich. Die Detektionsreichweiten der eingesetzten Lichtschranken sowie die von den Barcodescannern überbrückbaren Lesedistanzen stellen jedoch in allen Fällen sicher, daß die Anlagensteuerung die richtigen Informationen erhält und weiterverarbeiten kann. Nach erfolgreicher Eingangsprüfung transportiert eine insgesamt 1,5 km lange Elektrohängebahn die Paletten zu den Regalbedienfahrzeugen des Hochregallagers. Lichtschranken überwachen dabei die Belegung und einwandfreie Palettenpositionierung auf jedem der 120 Gehänge.

Die auftragsbezogene Kommissionierung wurde früher vom Verkaufsfahrer erledigt, heute wird sie zentral und weitgehend automatisiert durchgeführt. Vor Inbetriebnahme des TLZ hielten die insgesamt 22 Regionalläger größere Artikelbestände vor, die den Verkaufsfahrzeugen mitgegeben und bestellungsgemäß vor Ort vom Fahrer kommissioniert wurden. Aus mehreren Gründen war es erforderlich, diesen Ablauf zu modifizieren:

l Die ständig steigende Anzahl von Kunden hätte die Kapazität der Regionalläger in absehbarer Zeit überlastet.

l Auf den Fahrzeugen war es nicht möglich, alle Artikel des Sortimentes mitzuführen, woraus zusätzlicher Aufwand durch Nachlieferungen resultierte.

l Die Auftragsabwicklung vor Ort war zeitintensiv, was durch kritische Parkmöglichkeiten in engen Gassen oder Fußgängerzonen weitere Belastungen erzeugte.

l Die begrenzte Transportkapazität der Verkaufsfahrzeuge schränkte die Möglichkeit ein, Verpackungsmüll aufzunehmen und einer adäquaten Entsorgung zuzuführen.

Die Probleme wurden durch Inbetriebnahme des TLZ gelöst. Täglich können 6200 Aufträge mit 118000 Positionen bearbeitet werden. 68000 Behälter und Trays sowie 2700 Paletten sind im Umlauf. Der nachts von der Zentrale in Hamburg per Internet überspielte Kundenauftrag gelangt per Eingabe zur Kommissionierung. Am folgenden Tag werden alle Auftragspositionen für die Filialen komplett zusammengestellt. Als Transporthilfsmittel im automatischen Kommissionierablauf dienen unter anderem Trays, die sortenrein mit verschiedenen Kaffeemarken bestückt sind (Abb. 3). Je nach Auftrag erfolgt der Abruf der entsprechenden Anzahl Trays aus den einzelnen Vorratsbahnen und deren Transport per Gurtförderer an die Packplätze. Zahlreiche Lichtschranken überwachen den Füllgrad der Vorratsbahnen. Bei Unterschreiten eines Mindestbestandes löst das Signal des Sensors einen Nachschubauftrag im System aus (Abb. 4).

Für Aufträge, die eine gemischte Kommissionierung mit Sortiments- und Gebrauchsartikel erforderlich machen, kommen Kunststoff-Faltbehälter zum Einsatz. Diese werden beim Auftragsstart am I-Punkt mit dem Kundenauftrag informationslogistisch verbunden. Hierzu erfaßt ein Laserscanner der Baureihe CLV 210 das Barcodeetikett des Faltbehälters und verküpft die Daten im Leitrechner mit der Auftragsnummer (Abb. 5). Während des Durchlaufens der Kommissionieranlage erfolgt an jeder Verzweigung ein erneutes Scannen des Behältercodes. Die große Stärke dieses Scanners ist seine kleine Bauform. Mit einer Einbautiefe von nur 32 mm und einem Öffnungswinkel der Optik von max. 60° eignet sich das Gerät besonders für die Leichtfördertechnik-Anlage des TLZ. Der CLV-210-Scanner arbeitet mit sichtbarem Rotlicht und ist in die Laserklasse 1 eingeordnet. Leistungsdaten, wie der maximale Lesebereich von 270mm, die Auswertung in Echtzeit von bis zu drei erkannten Codes pro Scan und die variable Einsatzmöglichkeit als Linien- oder Rasterscanner (abhängig von der Strichcodeplazierung zur Förderrichtung), bieten neben zuverlässiger Technologie auch die Vorteile einer leichten Montage und vereinfachten Lagerhaltung. Im laufenden Betrieb überwacht sich der Laserscanner selbst und liefert der Anlagensteuerung, neben den gelesenen Informationen, zusätzliche Diagnosedaten, z.B. zur Lesequalität oder zur Strichcodeposition am Förderobjekt. So können Abweichungen früh erkannt und lesefehlerbedingte Unterbrechungen im Kommissionierablauf des TLZ sicher vermieden werden.

Die gelesenen Daten werden zur Zielsteuerung des Faltbehälters an den nächsten Kommissionierplatz genutzt. Alle Trays und Faltbehälter, die zu einem Auftrag gehören, erreichen schließlich gemeinsam den gleichen Packarbeitsplatz. Nach der Verpackung des Auftrages erfolgt der Ausdruck der Lieferscheine und die Verladung der Ware auf Lkw-Wechselbrücken zur Auslieferung.

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