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Intelligente Systeme sparen Energie

04.10.2013

Automatische Tiefkühllager von viastore

Die Konsumenten erwärmen sich immer mehr für Tiefkühl(TK)-Produkte. Pro Jahr liegt der Pro-Kopf-Verbrauch von TK-Kost in Deutschland nach Angaben des Deutschen Tiefkühlinstituts bei mehr als 40 Kilogramm – und hat sich innerhalb von 20 Jahren fast verdoppelt; insgesamt werden in Deutschland über 3,3 Millionen Tonnen TK-Kost pro Jahr umgeschlagen. Das erfordert immer höhere Kapazitäten in der gesamten Supply-Chain als auch bei der Lagerung und beim Warenumschlag. Gefordert sind sichere, transparente, energiesparende und vor allem prozess effiziente Lösungen.

Tiefkühllager sind nicht nur in der Lebensmittelherstellung und -distribution gefragt, sondern auch in der Medizintechnik oder der Pharmabranche. Überall dort müssen die Kühlkette unterbrechungsfrei, der Warenfluss effizient und die Produkte lückenlos zurückzuverfolgen sein. Um Arbeitsbedingungen human zu gestalten, Fehler zu reduzieren, Platz effizient zu nutzen und Energie zu sparen, kommen Hersteller, Handel und Dienstleister nicht umhin, die Prozesse von TK-Produkten zu automatisieren. Denn Schnelligkeit und Qualität sind der entscheidende Wettbewerbsfaktor. Als Anbieter und Modernisierer von schlüsselfertigen Lagern und Warenverteilzentren, Regalbediengeräten (RBG), Warehouse-Management-Systemen (WMS) und SAP-Logistiklösungen hat die viastore systems GmbH mit Sitz in Stuttgart eine hohe Kompetenz auf diesem Gebiet.

Planung und Prozessgestaltung entscheiden über (Energie-)Effizienz

Grundsätzlich sind die technischen Abläufe in einem TK-Lager so zu konzipieren, dass die Prozesskette nicht unterbrochen und die Ware immer optimal gekühlt, dabei jedoch so wenig Energie wie möglich verbraucht wird. Aus diesem Grund arbeitet viastore nicht nur eng mit dem Betreiber zusammen, sondern auch mit Spezialisten für Kühltechnik, Architektur und Bau. Im ersten Schritt ermitteln die Planungsspezialisten von viastore die für den jeweiligen Bedarf erforderlichen Grundbausteine. Entscheidend ist, dass die richtige Ware in geforderter Menge effizient und in höchstmöglicher Qualität zum Empfänger gelangt. Zu den Grundbausteinen zählen Prozessgestaltung und Ablauforganisation, Gebäudestruktur, Temperaturzonen und ihre Übergänge, individuelle Dimensionierung der Kühltechnik und -methoden, Auslegung der Fördersysteme und RBGs, das Kommissionierkonzept sowie die passende Software, die sämtliche Prozesse abbildet und die Warenhaltung mit MHD-, Seriennummern- und Chargen- Management transparent und rückverfolgbar gestaltet. Erforderlich dabei ist, den höchstmöglichen Nutzungsgrad auf der kleinstmöglichen Fläche zu erreichen, die Zahl der Übergänge gering zu halten und die Prozesse so zu gestalten, dass Häufigkeit und Dauer der Türöffnungen minimal sind. Denn das spart Energie.

Gerade wegen der hohen Energiekosten gilt es auch, die Außenabstrahlungsfläche gering zu halten und Bodenplatte, Dach und Wand nach den aktuellen Vorschriften zu isolieren, damit es nicht zu Kälteverlust sowie zu Schäden durch Kältebrücken oder Kondensation kommt. Die Anbindung des Lagers an vorhandene oder neue Gebäudeteile ist bereits in der Planung zu berücksichtigen. Die Übergänge werden idealerweise mit Luftschleiern oder Schleusen ausgestattet. Auch die Türen und Tore sind nach den gängigen TK-Vorschriften auszulegen, zudem muss ein geregelter Unterfrierschutz berücksichtigt werden.

Kühltechnik ist nicht gleich Kühltechnik

Auch die richtige Auslegung der Kühltechnik spart Energie. Idealerweise ist das Lager in jedem Bereich konstant gekühlt. Die Kälteerzeugung sollte nachts durchgeführt werden, weil dann die Stromkosten geringer sind. Zudem sind die Auswirkungen der Kühltechnik auf die Regalstruktur sowie die Brandschutzvorrichtungen zu berücksichtigen. Wichtig ist dabei, ausreichend Platz und Zugänge für Verdampfer in den Regalzonen zu schaffen. Beim Brandschutz gibt es die Möglichkeiten einer Brandvermeidung durch Inertisierung (Sauerstoffreduzierung) oder einer Brandbekämpfung durch eine Sprinkleranlage mit Frostschutzmittel.

Die Kälteanlage setzt sich zusammen aus dem Kühlmittel, dem Kompressor zur Kälteerzeugung, einem Schrauben- oder einem Kolbenverdichter sowie dem Verdampfer, der die Kälteleistung überträgt und die Luft über den gesamten zu kühlenden Raum verteilt. Die benötigte Leistung der Kälteanlage sollte in 14 bis 16 Stunden erreicht werden.

Maschinentechnik für minus 40 Grad Celsius und darunter

Damit RBG und Fördertechnik reibungslos ihren Dienst verrichten können, müssen sie mit TK-tauglicher Technik ausgestattet sein. Die Antriebe haben ebenso Temperaturen bis minus 40 Grad standzuhalten wie die Steuerungen, die Elektronik und die Mechanik. Zum Beispiel sollten Lichtschranken beheizbar sein, damit sie nicht beschlagen. Schaltschränke müssen beheizt oder, wenn möglich, außerhalb der TK-Zone untergebracht werden. Auch ist auf TK-, lebensmittel- oder pharmataugliche Schmierfette, Öle und Dichtungen zu achten; besondere Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit von Metallen sind zu berücksichtigen.

Effiziente Kommissionierung durch leistungsfähige Software

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von automatischen Systemen ist, dass die Arbeitsbedingungen von Menschen im Lager deutlich verbessert werden. Die reine Lagertätigkeit wird von den RBGs verrichtet. Die Kommissionierung der TK-Artikel erfolgt daher nach dem Ware-zum-Mann-Prinzip. Dabei ist es wichtig, dass der Kommissionierarbeitsplatz ergonomisch gestaltet ist, die Mitarbeiter nicht in monotoner Abfolge schwere Lasten heben müssen und nicht unnötig lange tiefen Temperaturen ausgesetzt sind. Entscheidenden Einfluss darauf hat das WMS, das zum einen Kommissionierhilfen wie Pick-by-Voice oder Lichtanzeigen ermöglicht, zum anderen durch ein gemäß der EU-Verordnung 178/2002 integriertes Chargen-, MHD- und Seriennummer-Management eine hohe Transparenz im Lager und Distributionszentrum erzeugt.

Das WMS berechnet alle Prozesse intelligent voraus, damit sie reibungslos und ohne Zeitverlust ineinander greifen. Zudem sorgt es dafür, dass jedes Produkt von Wareneingang über Lagerung und Kommissionierung bis zum Warenausgang zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist, um die Kühlkette nicht zu gefährden. Die Qualität der Software sollte daher internationalen Standards wie IFS entsprechen und nach GAMP validierbar sein.

Das leistungsfähige Softwarepaket viad@tWMS ist in Funktion und Leistung voll skalierbar. Jeder Lagerprozess wird durch das System anhand von flexibel einstellbaren Strategien optimal gesteuert. Mitarbeiter können sämtliche Informationen in Echtzeit einsehen. Die Bedienung und Steuerung von viad@tWMS ist den Arbeitsabläufen im Lager exakt angepasst. Ein einmaliger Scanvorgang oder Tastendruck genügt, um sofort die nächsten Bearbeitungsschritte auszulösen. viad@t enthält alle erforderlichen Bausteine zur Steuerung von Regalbediengeräten, Fördertechnik und anderen mechanischen Komponenten. Es regelt zudem die Steuerung und Visualisierung der komplexen Materialflusssysteme. Über standardisierte Schnittstellen lässt sich viad@tWMS an Fremdprodukte wie Speditions-, Zoll- oder Versandsoftware koppeln.

Intelligent Energie sparen

Das Energieeinsparpotenzial in TK-Lagern und Logistikzentren ist hoch. Hierzu hat viastore das Energiesparkonzept viastore blue entwickelt, das nicht nur einzelne Verbraucher erfasst, sondern die gesamte Anlage. Ein intelligentes Managementsystem vermeidet überflüssige Warenbewegungen und spart Energie. Um wirtschaftlich und effizient zu arbeiten, können auch energiesparende Antriebe eingebaut, frei werdende Energie genutzt, Prozesse effizienter gestaltet, Verpackungsgrößen passend vorgeplant und Lkw-Ladekapazitäten besser ausgeschöpft werden.

In der Lebensmittel- und Medizinpraxis bewährt

Dass sich diese TK-Kompetenz bereits vielfach bewährt hat, zeigen erfolgreiche internationale Praxisbeispiele. In Friona im US- Bundesstaat Texas hat viastore ein 20-gassiges Distributions-TK-Lager für die Excel Beef Corporation errichtet. Im Lieferumfang für das Lager mit rund 80.000 Karton-Stellplätzen enthalten sind unter anderem 20 IPC-gesteuerte RBGs des Typs viaspeed XL mit zwei nebeneinander angeordneten, einfach tiefen Lastaufnahmemitteln sowie die Fördertechnik, die Regalanlage und die Brandschutzvorrichtungen. Die Lastaufnahmemittel (Riemenzugförderer), die Ein- und Auslagerbahnen sowie die Regalanlage sind für drei unterschiedlich große Kartonabmessungen ausgelegt. Excel Beef ist einer der größten Fleischproduzenten der USA und verarbeitet täglich etwa 3.000 Rinder.

Dem spanischen Pharmaunternehmen Grifols lieferte viastore ein automatisches TK-Lager, das in ein Logistikzentrum im amerikanischen San Marcos (Texas) integriert wurde. Grifols lagert darin Blutplasmaderivate. Diese müssen sicher und bei verlässlich tiefen Temperaturen von minus 35 Grad Celsius gelagert, sorgfältig etikettiert und pünktlich ausgeliefert werden. Die Lösung umfasst ein eingassiges, doppelt tiefes Behälterlager, einen 55 Meter langen Rollenförderer, die Lagersoftware viad@t sowie fünf Arbeitsplätze.

Fazit

In einem automatischen Tiefkühllager von viastore wird das Lagergut permanent überwacht, die geschlossene Kühlkette im Lager und ein optimaler Materialfluss sind sichergestellt. Bei höherem Lagervolumen und geringem Personal- und Verwaltungsaufwand reduzieren sich Bestände und Verweildauer der Produkte am Lager. Das Leistungsspektrum von viastore umfasst die Prozessgestaltung und Ablauforganisation, die Gebäudestruktur inklusive Isolierung, die Übergänge zwischen unterschiedlichen Temperaturzonen, die Auslegung der Klima- und Kältetechnik, die Auslegung erforderlicher Technologien wie beispielsweise Regalbediengeräte und Fördertechnik, integrierte Kommissionierlösungen sowie Software.



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