Lösungen für die automatisierte Materialhandhabung

Bei einem Hersteller von elektrischen Schutzgeräten in Wenzhou wurden Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) etwa 50 Meter vom Ende der Testlinie zur Verpackungsstation transportiert. Ein Mitarbeiter musste daher durchschnittlich 40 Mal pro Schicht einen Wagen zwischen diesen beiden Positionen schieben. Obwohl sich der Wagen in der Nähe des Einsatzortes befand, war er nicht immer genau dort, wenn er benötigt wurde. Dadurch gab es an der Verpackungsstation zeitweise zu viele und zeitweise zu wenige LS-Schalter, was zu erheblichen Zeitverlusten in Produktion und Verpackung führte. Dieses Problem wurde durch den Einsatz eines fahrerlosen Transportsystems (FTS) behoben. Das FTS transportiert die LS-Schalter auf einem magnetisch geführten Pfad, der mit dem Ausstoß der Testlinie synchronisiert ist. Das FTS trifft genau zum benötigten Zeitpunkt ein, transportiert die korrekte Anzahl an LS-Schaltern und kehrt innerhalb von durchschnittlich weniger als 18 Monaten zur Testlinie zurück, um die nächste Ladung abzuholen. Durch den Einsatz eines einzigen FTS konnte der gesamte nachgelagerte Prozess stabilisiert werden. Automatisierte Materialflusssysteme (ADHMS) bieten heute eine Möglichkeit, die verschiedenen Automatisierungsinseln der Fertigung miteinander zu verbinden und so einen nahtlosen, kontinuierlichen und vorhersehbaren Material-, Teile- und Fertigwarenfluss innerhalb moderner Fertigungssysteme zu schaffen.

Der Stand der automatisierten Materialhandhabung in den Jahren 2025–2026

Markt für automatisierte Materialflusstechnik: Der Markt für automatisierte Materialflusstechnik ist ein bedeutender und expandierender Markt mit beachtlichem Wachstumspotenzial im kommenden Jahrzehnt (bis 2024). Laut dem Material Handling Institute (MHI) wird der globale Marktwert für Materialflusstechnik bis 2024 1,4 Billionen US-Dollar übersteigen und voraussichtlich von 2024 bis 2030 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von ca. 71 bis 111 Billionen US-Dollar wachsen. Dies ist auf drei wesentliche Wachstumstreiber zurückzuführen: einen erhöhten Durchsatz bei gleichzeitig begrenzter Verfügbarkeit von Arbeitskräften; eine steigende Nachfrage nach schnellerer und präziserer Abwicklung von E-Commerce-Bestellungen; und den Übergang zu einer Produktion mit Licht- und Lichtfiltern in Regionen mit hohen Lohnkosten.

Eine Reihe von Trends treibt die Entwicklung automatisierter Materialflusslösungen voran, die ab 2025 in Fabriken und Lagern eingesetzt werden und sich bis 2026 weiter beschleunigen werden:

• Mobile Roboter werden zum Standard für den Punkt-zu-Punkt-Transport. In den letzten zehn Jahren haben sich autonome mobile Roboter (AMRs) und fahrerlose Transportsysteme (FTS) von Pilotprojekten zu einem Standardbestandteil von Lagerhallen und Fabriken entwickelt. Moderne AMRs navigieren dynamisch mithilfe von SLAM-Technologie (Simultaneous Localization and Mapping) und integrierten Kameras, um statischen und dynamischen Hindernissen auszuweichen und ihre Route in Echtzeit anzupassen. Sie operieren in gemeinsam genutzten Produktionshallen mit Gabelstaplern und Fußgängern (ohne separate Fahrwege). Auch die Wirtschaftlichkeit von AMRs hat sich verbessert: Einstiegsmodelle sind heute für unter 1.400.000 Euro erhältlich und somit auch für mittelständische Unternehmen erschwinglich – im Gegensatz zu den großen Automobilherstellern.

• Die Automatisierung von Lagerhallen wird nicht nur vom Volumen, sondern vor allem von der Verfügbarkeit von Arbeitskräften bestimmt. Der E-Commerce-Fulfillment-Sektor, ausführlich dokumentiert von McKinsey & Company, [Land/Region] hat sich als Testfeld für hochdichte automatisierte Lager- und Kommissioniersysteme (AS/RS), Ware-zum-Mann-Kommissionierstationen und autonome Kistenhandhabungsroboter erwiesen. Im Jahr 2026 werden dieselben Technologien auch in Produktionslagern und Distributionszentren Einzug halten, die Produktionslinien und nicht nur Online-Kunden beliefern. Ein Hersteller, der Rohmaterialien, Komponenten und Fertigwaren in einem AS/RS lagert, kann eine Produktionslinie mit dem exakt benötigten Teil zum exakten Zeitpunkt versorgen und so den Bestand an der Linie sowie die dafür benötigte Lagerfläche reduzieren.
• Die Integration mit den Produktionsmaschinen wird immer enger. Ein autonomer mobiler Roboter (AMR), der ein Tablett mit geformten Gehäusen für Leistungsschalter zu einer Montagezelle bringt, “kommt” nicht mehr einfach nur an. Er kommuniziert über ein industrielles IoT-Protokoll (wie OPC UA oder MQTT) mit der Zellensteuerung, bestätigt die Bereitschaft der Zelle und veranlasst den Roboter zum Entladen des Tabletts. Diese Maschine-zu-Maschine-Kommunikation schließt den Regelkreis zwischen Materialhandhabung und Produktion und eliminiert die menschliche Entscheidung, die bisher zwischen “Die Teile sind da” und “Die Zelle kann starten” getroffen werden musste. Für die Elektroindustrie ist diese Integration der Punkt, an dem die Materialhandhabung direkt mit den automatisierten Montage- und Prüflinien von Benlong Automation verbunden wird. MCB-Automatisierungslinie Eine Fertigungslinie, die von einem AMR (Automatic Mobile Reconstruction System) gespeist wird, der Kontaktbaugruppen und Gehäuse auf Abruf liefert, wartet nie auf Teile und häuft nie überschüssige Halbfertigprodukte an.
• Daten und digitale Zwillinge wandeln den Materialfluss in einen gesteuerten Prozess um. Ein Förderband, eine Flotte autonomer mobiler Roboter oder ein automatisiertes Lager- und Kommissioniersystem erfassen Positionsdaten, Fahrgeschwindigkeit, Informationen zum Gewicht der Nutzlasten und zur Auslastung. Die von all diesen Systemen generierten Daten können an ein Manufacturing Execution System (MES) oder ein Warehouse Management System (WMS) gesendet werden, wo sie zur Erstellung einer Echtzeit-Darstellung aller Objekte und Maschinen in der Fabrik genutzt werden können. Ein virtuelles Modell (bekannt als digitaler Zwilling) der Materialflusssysteme ermöglicht es uns, in die Zukunft zu projizieren, potenzielle Produktionsengpässe vorherzusehen und Layoutentscheidungen zu treffen, ohne jemals ein reales Gerät bewegen zu müssen.

Wie sich die automatisierte Materialhandhabung in verschiedenen Branchen unterscheidet

Die gleichen Technologien – Förderbänder (fahrerlose Transportsysteme (FTS), automatisierte mobile Roboter (AMR) und Roboterarme) – werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, jedoch mit unterschiedlichen Verarbeitungsstufen. Die verwendeten Materialien, die Materialmenge und die regulatorischen Rahmenbedingungen beeinflussen daher ihren Einsatz.

Elektro- und Elektronikfertigung

Kleine, oft große und ähnlich aussehende Teile – beispielsweise eine Schale mit Silberkontakten, eine Spulendrahtrolle oder ein Stapel Formgehäuse – stellen hierbei eine zentrale Herausforderung dar. Die Materialhandhabung konzentriert sich fast ausschließlich auf die präzise Just-in-Time-Bereitstellung von Materialien an automatisierte Montagezellen. Autonome mobile Roboter (AMRs) mit Kleinteileträgern oder Schubladen bringen die Komponentensätze direkt zum Roboter in der Montagezelle, wo dieser sie direkt vom AMR entnimmt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit von Regalen entlang der Produktionslinie, und der manuelle Kommissionierungsaufwand reduziert sich erheblich, was die Arbeitskosten und die Fehlerquote deutlich senkt. In der Fertigung von Leitungsschutzschaltern (MCBs), Motorschutzschaltern (MCCBs) und Schützen fungiert das Materialhandhabungssystem als zentraler Bestandteil des gesamten Produktionsprozesses und verbindet Stanzen, Schweißen, Montage, Kalibrierung und Verpackung. Benlong Automation plant diese kompletten Produktionslinien inklusive Materialhandhabung bereits zu Beginn jedes Projekts. So entsteht eine Produktionslinie, bei der der Teilefluss durch das Materialhandhabungssystem optimal auf die verschiedenen Prozesse abgestimmt ist, die die Teile zum Endprodukt verarbeiten.

Automobile und Elektrofahrzeuge

Die Materialhandhabung in der Automobilindustrie umfasst Prozesse mit hohem Gewicht, großen Stückzahlen und vielfältigen Teilen. Materialhandhabungssysteme wie fahrerlose Transportsysteme (FTS) transportieren schwere Lasten (Motorkomponenten, Akkus und Karosserieteile) zwischen den Fertigungszellen. Automatische Lager- und Kommissioniersysteme (AS/RS) halten Tausende von eindeutigen Teilenummern für Just-in-Sequence-Lieferungen zum Montageprozess bereit. Der Trend zur Elektromobilität hat neue Herausforderungen an die Teilehandhabung in der Automobilindustrie geschaffen: Batteriemodule sind schwere Objekte, erfordern aufgrund ihrer Empfindlichkeit einen sorgfältigen Schutz vor elektrostatischer Entladung, und es treten immer mehr Fälle auf, die Investitionen in spezialisierte Automatisierungslösungen für die Handhabung vorantreiben.

Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung

Die Materialhandhabung erfordert Reinigung und sollte im Allgemeinen aus Edelstahl oder wasserabweisenden Materialien bestehen. Dies bedeutet, dass Förderbänder aus hygienischen Materialien gefertigt sein müssen, ebenso wie automatische Palettierer für den Transport von abgepackten Zutaten innerhalb der Produktionsanlagen und fahrerlose Transportsysteme (AGVs) für den Transport großer Behälter durch die Bereiche Kochen, Abfüllen und Verpacken. Im Bereich der Kühlhäuser geht der Trend bis 2026 aufgrund des hohen Personalaufwands und der damit verbundenen Schwierigkeiten hin zu einer verstärkten Automatisierung.

E-Commerce und Logistik

Die automatisierte Materialhandhabung (AMH) ist bekannt für ihre charakteristischsten Betriebsformen, z. B. lange Förderbandstrecken, große Flotten von mobilen Robotern, die Regalsysteme zu den Kommissionierstationen liefern, und schnelle Sortiersysteme, die Pakete zu den entsprechenden Laderampen befördern. Die Unternehmen, die diese Infrastruktur aufbauen — Dematic, Vanderlande, Honeywell Intelligrated — passen nun ihre Lösungen aus dem Lagerhallenmaßstab an die kleineren räumlichen Gegebenheiten der Fertigungslogistik an.

Schlüsseltechnologien in der automatisierten Materialhandhabung

Die Abkürzungen sind kompliziert, aber die Maschinen sind praktisch. Die folgende Tabelle fasst die gängigsten Arten von automatisierten Materialflusssystemen und deren Einsatzgebiete in der Fertigung zusammen.

Was die automatisierte Materialhandhabung einer Fabrik bringt

Automatisierte Materialflusssysteme bieten zahlreiche, nachweislich wertvolle Vorteile. Diese Vorteile müssen nicht erst theoretisiert werden; ein Blick auf all die Fabriken, die ihre manuellen Wagen durch automatisierte Lagerwagen (AMR) und ihre statischen Regale durch automatisierte Lager- und Kommissioniersysteme (AS/RS) ersetzt haben, bestätigt sie.

• Höherer Durchsatz bei gleichem Platzbedarf. Die Teile erreichen die richtige Station genau zum richtigen Zeitpunkt, wodurch Leerlaufzeiten durch die manuelle Teilehandhabung entfallen. Typischerweise sind Durchsatzsteigerungen von 20 bis 401 TP3T auf zuvor manuell beschickten Linien erkennbar.
• Reduzierter Bestand an unfertigen Erzeugnissen.Der kontinuierliche Materialfluss von einer Station zur nächsten macht die Vorhaltung von Pufferbeständen zwischen den Arbeitsgängen überflüssig, wodurch der Bestand an unfertigen Erzeugnissen reduziert und Liquidität sowie Produktionsfläche für andere Zwecke freigesetzt werden.
• Weniger Produktschäden und Handhabungsfehler. Jedes Mal, wenn ein Bauteil angehoben, auf eine Oberfläche abgesetzt und bewegt wird, besteht die Gefahr, es zu zerkratzen oder zu verunreinigen. Automatisierte Bauteile reduzieren dieses Risiko, da sie automatisch gehandhabt werden.
• Verbesserte Sicherheit. Zu den häufigsten Arbeitsunfällen zählen Gabelstaplerunfälle, durch manuelles Heben verursachte Erkrankungen des Bewegungsapparates sowie Stolper- und Sturzunfälle aufgrund von Gedränge in Gängen oder Durchgängen. Fahrerlose Transportsysteme (AGVs) und autonome mobile Roboter (AMRs), die manuelle Gabelstapler ersetzen können, sowie Roboterpalettierer, die manuelle Stapler ersetzen, reduzieren diese Risiken unmittelbar.

Häufig gestellte Fragen

Welche vier Arten der Automatisierung gibt es?

Es gibt vier standardisierte Arten der industriellen Automatisierung. Starre (oder feste) Automatisierungen dienen der Massenproduktion eines einzelnen Produkts. Programmierbare Automatisierungen werden für die Chargenfertigung eingesetzt. Flexible (oder weiche) Automatisierungen fertigen Produkte in gemischten Chargen auf einem kontinuierlichen Fließband. Die integrierte Automatisierung schließlich ermöglicht die computergesteuerte und datenvernetzte Steuerung der gesamten Anlage. Alle vier Automatisierungsarten umfassen automatisierte Materialflusssysteme, beispielsweise stationäre Förderbänder auf einem Fließband für ein einzelnes Produkt oder autonome mobile Roboter (AMR) in einer flexiblen, datenintegrierten Anlage.

Was ist ein Beispiel für automatisierte Materialhandhabung?

Ein typisches Beispiel für einen autonomen mobilen Roboter (AMR) ist eine Einheit, die selbstständig von einer Testlinie zu einer Verpackungsstation navigiert und dabei Tabletts mit montierten Leistungsschaltern transportiert. Der AMR navigiert selbstständig, weicht Hindernissen aus und kommuniziert mit dem Produktionsleitsystem, sodass er genau zum richtigen Zeitpunkt eintrifft, um seine Aufgabe zu erfüllen.

Was ist ein AGV in einem Lager?

Im Lager ist die Version des Unternehmens eines fahrerlosen Transportsystems (FTS) ein Fahrzeug, das ohne Lenkrad auf einer festgelegten Route fährt, die typischerweise durch Magnetbänder, Drahtführungen oder Laserziele vorgegeben ist. Auf dieser Route transportiert es Palettenladungen, Behälter und Container vom Lager zum Kommissionierbereich und schließlich zum Versandbereich. Dadurch ist es eine primäre Methode zum Transport von Materialien innerhalb einer Einrichtung in Situationen, in denen ein erhebliches Volumen vorhanden ist und Aufgaben mit sich wiederholender Natur erledigt werden.

Was sind gängige Beispiele für MHE?

Materialtransportgeräte (MHE) Diese Regelung umfasst alle Mechanismen zur Materialbewegung durch Mensch und Maschine, darunter unter anderem: Handhubwagen, Gabelstapler, Hubwagen, Fördersysteme, fahrerlose Transportsysteme (FTS), autonome mobile Roboter (AMR), automatische Lager- und Kommissioniersysteme (AS/RS), Roboterpalettiersysteme und Kransysteme. Sie deckt das gesamte Spektrum ab, vom manuell bedienten Hubwagen bis hin zu einer autonom fahrenden Flotte mobiler Roboter, die über Datennetzwerke kommunizieren. Jeder Materialhandhabungsmechanismus besitzt spezifische Merkmale und nutzt unterschiedliche Funktionsmechanismen.

Referenzen

• Material Handling Institute (MHI) – Jährlicher Branchenbericht — Marktgröße, Wachstumsprognosen und Einführungstrends für Materialtransportgeräte.
• McKinsey & Company – Automatisierung in Logistik und Fertigung — Forschung über die Auswirkungen der Automatisierung auf die Produktivität von Lagern und Fabriken.
• Dematic – Automatisierte Materialfluss- und Logistiklösungen — Führender Integrator von Förderbändern, fahrerlosen Transportsystemen und Lagerautomatisierung.
• Vanderlande – Lager- und Paketautomatisierung — Weltweit führender Anbieter von automatisierten Fördersystemen für Lagerhallen und Flughäfen.

Lösungen für die automatisierte Materialhandhabung Schließen Sie den Kreislauf zwischen der Produktionsmaschine und der Maschine, die das Produkt verpackt, lagert oder versendet. Diese Systeme sind zwar nicht der sichtbarste Teil einer Fabrik – Montageroboter und Teststationen stehen im Mittelpunkt –, aber sie entscheiden darüber, ob die Produktion reibungslos läuft oder ins Stocken gerät. Ein gut konzipiertes Materialflusssystem, das in die Produktionsanlagen integriert ist, bietet einen höheren Durchsatz, geringere Lagerbestände und eine bessere Konsistenz als jeder manuelle Wagen oder Gabelstapler. Benlong Automation baut automatisierte Produktionslinien für die Elektroindustrie, bei denen der Materialfluss von Anfang an integriert ist. Denn eine Linie, die einen Leistungsschalter perfekt herstellt, aber auf die nächste Kontaktpalette wartet, ist eine stillstehende Linie.