Kommissionierung in der Getränkebranche

Die Gerolsteiner Brunnen GmbH & Co. KG ist seit Jahren der Anbieter der meistgekauften Mineralwassermarke auf dem deutschen Markt. Ein wichtiger Wachstumstreiber der letzten Jahre waren die Sorten Sprudel, Medium und Naturell in 1,5- und 0,75-l-PET-Flaschen als folierte Sixpacks. Der Handel wünscht statt sortenreiner Paletten zunehmend Mischpaletten, die auf kleiner Fläche Auswahl bieten und auf denen jeder Verbraucher in jeder Palettenlage sein gewünschtes Produkt bequem findet. Hinzu kam als weitere Anforderung, dass je nach Jahreszeit, Verbraucher und Handel ein individuelles Sortenverhältnis palettiert werden muss. Diese Anforderungen wurden bei Gerolsteiner lange manuell erfüllt, ein zeitintensiver und personalaufwendiger Prozess, der angesichts steigender Nachfrage an Grenzen stieß. Seit Ende 2023 übernimmt eine automatisierte Kommissionieranlage für PET-Sixpacks diesen Part. Die Lösung wurde gemeinsam mit der BMS Maschinenfabrik, Teil der Unternehmensgruppe EOL Packaging Experts, in zwei Baustufen umgesetzt. Die Ziele: Leistung, Flexibilität, Bedienbarkeit und Wirtschaftlichkeit optimieren. Sie wurden in vollem Umfang erreicht.

Vor der Inbetriebnahme der neuen automatisierten Kommissionieranlage für folierte PET-Sixpacks wurden Mischpaletten mit erheblichem Aufwand manuell konfiguriert. Marco Diederichs, Koordinator Technische Planung bei Gerolsteiner, erklärt: „Die für die Folgejahre geplante Menge wäre dann aber aufgrund des Erfolgs einfach nicht mehr mit einem vertretbaren Arbeitsaufwand abbildbar gewesen.“ So wurde eine automatisierte Lösung mit Leistungsreserven gesucht. Im Fokus der Neuinvestition standen dabei die Faktoren Leistung, Flexibilität, Bedienbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Die Wahl fiel auf BMS, gestützt auf bereits vier erfolgreich realisierte gemeinsame Projekte. Diederichs: „Die Qualität passt, der Service ebenso und wir schaffen wichtige Synergien in der Ersatzteilbereitstellung.“

In zwei Baustufen umgesetzt

Umgesetzt wurde das Gesamtprojekt in zwei Baustufen. Baustufe 1 umfasste das Gesamtlayout der Anlage, die Lieferung und Installation des Beladers mit den entsprechenden Pufferbahnhöfen für die Sorten Sprudel, Medium und Naturell. Von Seiten Gerolsteiners bereitgestellt und eingebunden wurden ein Palettenscanner, ein -etikettierer sowie der -wickler. Dieser wurde mit einer Hubvorrichtung nachgerüstet, damit der Palettensockel mitgewickelt werden kann, um eine formschlüssige Einheit zu erhalten. Zudem wurden zwei weitere Besonderheiten verwirklicht: Erstens lässt sich das dem Belader vorgelagerte Palettenmagazin vertikal verfahren, um noch ungesicherte Displaypaletten direkt zum Palettenwickler transportieren zu können. So entstand eine autarke Wickelstrecke. Zweitens wurde für den schnellen Wechsel der Zwischenlagen am Belader ein Wechselmagazin vorbereitet. Das leere wird in diesem Fall einfach nur heraus- und das volle wieder eingefahren. Daraus resultiert ein rascher Wechsel mit sehr geringem Aufwand.

In Baustufe 1 erfolgte die Beschickung der Bahnhöfe noch manuell. Die Baustufe 2 beinhaltete dann die Einbringung des korrespondierenden Entladers, dessen Anbindung an die Pufferbahnhöfe sowie alle notwendigen Palettentransporteure. Baustufe 1 ging im November 2022 in Betrieb. Baustufe 2 folgte im Oktober 2023. Ab diesem Moment war die eigentliche Kommissionierung der PET-Sixpacks bei Gerolsteiner frei von manueller Arbeit.

Portalpalettierer als Hauptkomponenten

Hauptkomponenten der Kommissionierlösung sind zwei Portalpalettierer des Typs Unipal 105. Beim Entlader galt es zu beachten, dass die Flasche der Sorte Naturell aufgrund der fehlenden Karbonisierung deutlich flexibler ist und die gesamte Lage abgehoben werden muss. Hier gilt ein spezielles Augenmerk dem inneren Lagenbereich. Gelöst wurde diese Herausforderung durch den in Vorversuchen optimierten höheren Anpressdruck des Klemmgreifers. Der Greiferkopf verarbeitet so Sprudel, Medium und Naturell, ohne dass an der Maschine umgebaut werden muss. Das gilt für beide Flaschentypen. „Es wird das entsprechende Programm am Touch vorgewählt, dann benötigt es noch einige kleinere Anpassungen an den Führungen, die Paletten müssen selbstverständlich wie gewünscht gewechselt werden – und das war es“, sagt Diederichs. Beim Bepalettierer spielt der Grad der Karbonisierung aufgrund seines Röllchenkopfes im Gegensatz zum Entlader dagegen keinerlei Rolle.

Der Entlader sollte neben seiner eigentlichen Palettieraufgabe gleichzeitig auch das Zwischenlagen- und Palettenhandling übernehmen. Er wurde dazu mit zwei Verfahrachsen ausgestattet, die insgesamt sechs Palettenstellplätze bedienen. Diese werden manuell von einem Stapler bestückt. Diese sechs Stellplätze teilen sich wie folgt auf: Drei sind Entladespuren für die Sorten Sprudel, Medium und Naturell. Die vierte Entladespur kommt momentan zum Einsatz, wenn von einer der Sorten mehr auf die Mischpalette gesetzt werden soll als von den beiden anderen. Sie kann aber auch jederzeit zur Erweiterung des Sortenspektrums dienen. Jede dieser Entladespuren hat einen Puffer- und einen Entladeplatz. Das heißt, dass eine Palette entladen wird und eine Vollpalette im Zulauf wartet. Diese wird dort entfoliert und läuft dann gemäß Bedarf ein. Auf dem fünften und sechsten Stellplatz setzt die zweite Verfahrachse des Portalpalettierers die Zwischenlagen und Leerpaletten ab, von denen sie im Anschluss der Stapler abnimmt und abtransportiert.

Individuelle Kommissionierprogramme

Beim eigentlichen Kommissioniervorgang werden zuerst drei reinförmige Paletten lagenweise entladen, dann die Sixpacks vereinzelt und je nach Bedarf dem jeweiligen Pufferbahnhof im Längslauf zugeführt. Es folgt eine Zusammenführung. Hier werden die Sixpacks von längs auf quer gedreht. Diese Drehstation ordnet im Zusammenspiel mit dem Reihenschieber die Packs gemäß dem vorgewählten Mischschema der Lage an. Die in der Steuerung hinterlegten entsprechenden Programme müssen dort nur angewählt werden. Prinzipiell sind auch neue Muster direkt am Belader frei zu programmieren oder über die Fernwartung einzuspielen. „Eine Inbetriebnahmebegleitung durch BMS ist jedoch immer sinnvoll, um entsprechende Einstellarbeiten und mögliche Feinjustierungen durchzuführen“, so Diederichs.

Auf diesem Wege lässt sich im Lagenbild jeder Position ein Produkt spezifisch zuordnen. Beispielsweise können auf dem Platz 1 A des Lagenbilds entweder Sprudel-, Medium- oder Naturell-Sixpacks völlig frei platziert werden. Abschließend setzt der Belader die aus den drei Sorten gebildeten Lagen auf die Euro- oder Halbpalette auf. Ein integrierter Applikator legt dabei die gewünschten Zwischenlagen aus Pappe ein. Die Gesamtanlage wird von einem Staplerfahrer ver- und entsorgt. Ein zweiter Mitarbeiter kümmert sich um die Entfolierung im Zulauf des Entladers. Überwacht und bedient wird die Gesamtanlage schließlich von ein bis zwei Mitarbeitern pro Schicht. Es sind demnach für den Gesamtbereich maximal vier Mitarbeiter im Einsatz. Zum Vergleich: Beim rein manuellen Kommissionieren waren es in der Regel sieben Mitarbeiter an der Anlage sowie ein Staplerfahrer, bei einer deutlich geringeren Leistung.

Ein sinnvoller Materialfluss

Stichwort Leistung: Die Kommissionierung erreicht bei der 1,5-l-Variante und der Euro-Palette eine Nennleistung von 11.520 Flaschen beziehungsweise 24 Paletten pro Stunde. Im 0,75-l-Bereich ist die reine Flaschenleistung der Gesamtanlage mit stündlich 14.040 Flaschen zwar höher, der Palettenausstoß sinkt jedoch auf 18. Grund hierfür ist, dass die Lage hier etwas anders gebildet und eine Lage mehr aufgesetzt werden muss, was gleichbedeutend mit einem zusätzlichen Arbeitsschritt pro Palette ist. Aktuell spielt der Faktor Maximalleistung aber noch keine zentrale Rolle, wie Diederichs unterstreicht: „Unser Nadelöhr ist der Palettenwickler. Der bremst uns ein. Aber mit Blick auf den reinen Be- und Entladebereich haben wir noch Luft nach oben.“

„Alles hat wie gewohnt gut funktioniert. Das Layout passt, es ist ein sehr sinnvoller Materialfluss“, resümiert Diederichs. Konkret gelöst wurde diese Herausforderung mit einem so genannten Hufeisen-Layout. Die Paletten können dabei auf dem einen Schenkel aufgesetzt und am andern abgenommen werden. So erfolgt die Ver- und Entsorgung von ein und derselben Seite, in der Anlage selbst gibt es keinen Kreuzungsverkehr. Für Diederichs „einfach eine wirklich gute Lösung“. Beeindruckt zeigt sich Diederichs zudem von der schnellen und reibungslosen Abwicklung der Baustelle. Dazu trugen ganz wesentlich der Einsatz des Baustellenmanagementsystems LOP 4.0 und des Engineering-Tools „Virtuelle Inbetriebnahme“ bei.

Strategische Entscheidungen

Markt

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Cloudbasiertes Managementsystem

LOP 4.0 ist ein cloudbasiertes Informationsmanagementsystem, auf das alle Projektbeteiligten zugreifen können. Diese digitale Plattform bildet den aktuellen und künftigen Projektstatus mit höchstmöglicher Transparenz ab. Jeder Projektpartner kann beispielsweise Fotos oder Videos hochladen, nächste Schritte zur Diskussion stellen oder einzelne Punkte priorisieren. Wechselwirkungen auf den weiteren Verlauf werden so sofort sichtbar. Das reduziert Reibungs- und Abstimmungsverluste und führt zu einem hohen Grad an Planbarkeit. Die „Virtuelle Inbetriebnahme“ wiederum geht weit über die reine Computersimulation hinaus. Das Programm steuert exakt die SPS an, die beim Kunden zum Einsatz kommen wird, und diese wiederum die Simulation. Die in diesen Tests nahezu unter Einsatzbedingungen gewonnen Erkenntnisse helfen, die Anlagenkonstruktion sowie die spätere Inbetriebnahme beim Kunden optimal zu gestalten, was Diederichs ausdrücklich bestätigt: „Wir sind am dritten Tag zum Teil bereits Vollgas gefahren. Die Komponenten waren alle gut vorbereitet.“