Frachtterminals werden zunehmend autonom

Automatisches Beladen von Container und Lkw

Container und Lastkraftwagen sind fixe Bestandteile zahlreicher Logistiklösungen. Die Beladung derselben erfolgt vielerorts manuell durch Arbeiter mittels Hubwagen oder Gabelstapler. Dies ist die ideale Lösung, wenn es sich beispielsweise um ein Lkw-Abholservice einer Palette von der Bordsteinkante handelt. Wenn jedoch ein Container oder Lkw aus einem Lager heraus komplett beladen werden soll, können automatisierte Systeme eine signifikante Effizienzsteigerung bringen und dabei auch noch Arbeitsunfälle vermeiden.

Ein gutes Bespiel: das TRAPO Ladungssystem. Hierbei handelt es sich um einen autonom agierenden „Autobelader“ von 4,30m Länge und 1,3m Höhe, der bis zu 3,6 Tonnen Nutzlast aufnehmen kann. Auf einen stationären Teil werden Paletten aufgeladen und automatisiert nebeneinander in Reihe gebracht. Die mobile Verladeeinheit nimmt diese Reihe dann auf und verlädt sie in den Lkw oder Container, während der stationäre Teil von hinten bereits erneut mit Paletten beladen wird. Der kontinuierliche Ablauf spart Zeit, zudem umfährt das autonom agierende System auch auftretende Hindernisse und gleicht Höhenunterschiede selbsttätig aus. Die vollautomatisierte Beladung dauert zum Beispiel rund 15 Minuten bei einem 13-Meter-Trailer mit einer Kapazität von 33 Paletten. Im Prinzip ganz einfach und dennoch so futuristisch, wie man im Video sieht. 

Es wird gescannt

Ein System, das auch bei Zugterminals immer häufiger Verwendung findet, ist die Optical Character Recognition (OCR). Es wird zur automatischen Erfassung einfahrender Lkws verwendet, aber mittlerweile auch immer wieder zur Identifizierung von Containern auf einem Zug. Dabei werden nicht nur die Anzahl der Container und ihre Position erfasst, sondern diese auch auf etwaige Schäden hin gescannt. Im Vergleich zur Inspektion eines Zugs durch einen Mitarbeiter, die den Zug abschreitet, werden dadurch Zeit und Kosten bei der ohnehin potentiell gefährlichen Arbeit gespart. Das Terminal wird auf diese Weise rasch auf etwaige Fehler bei der Beladung aufmerksam gemacht und kann umgehend reagieren.

In Europa werden diese automatisierten Prozesse bereits an mehreren größeren Zug-Terminals eingesetzt: im italienischen Busto Arsizio-Gallarate, am österreichischen Wiencont-Terminal, das auf Intermodalität von Zug, Straße und Schiff setzt, sowie im deutschen Duisport, das laufend neue Lösungen zur Automatisierung von Prozessen entwickelt.

Zug um Zug am Zug

Das automatisierte Be- und Entladen von Zügen ist komplizierter. Einer Vollautomatisierung bereitet hierbei das gegenwärtige System Probleme, dass man Bolzen verwendet, die manuell gesetzt werden müssen, um Container zu fixieren. Auch andere Arretierungssysteme sind nicht kompatibel mit einer automatisierten Beladung unterschiedlich langer Container. Da aber derartige Tätigkeiten (noch) von Menschen übernommen werden, stellt auch die Automatisierung von Beladekränen eine Herausforderung dar. Denn es werden hochentwickelte Sensoren und Erkennungstechnologien benötigt, damit Unfälle zuverlässig verhindert werden können. Diese sind zwar bereits verfügbar, jedoch noch nicht auf breiter Basis im Einsatz um sich bewähren zu können und werden somit (zumindest in Europa) noch nicht vollständig akzeptiert.

„Think Big“ in den USA und China

Ein Faktor, der eine umfassende Automatisierung zudem etwas bremst, sind die höheren Startinvestments als bei konventioneller Ausstattung. Eine Umstellung ist aus derzeitiger Sicht durchaus kostspieliger und Zugterminals verfügen in der Regel über geringere monetäre Ressourcen als große Hafen-Terminals. Die USA ist hier jedoch im Vorteil. Dort ist man bei der Entwicklung und Nutzung der Automatisierungstechnologien weiter fortgeschritten, da sowohl die Güterzüge als auch die Zugterminals in Übersee deutlich größer als in Europa sind. Die Vorteile einer vollständigen Automatisierung stellen sich dort rascher ein und die Technologien finden in einem größeren Maß Anwendung.

Jedoch wird sich, laut Branchen-Experten, die Verwendung von automatisierten Prozessen in den nächsten 5 bis 10 Jahren auch bei europäischen Zugterminals ausweiten. Wenn die Automatisierung auch hier mehr Verbreitung findet, wird sich diese Entwicklung ab einem gewissen Punkt von selbst noch zusätzlich beschleunigen.

Ähnliche Pläne werden in Chengdu, einer bedeutenden Drehscheibe für Güterzugverkehr zwischen China und Europa, gewälzt. Dort ist das erste vollautomatisierte internationale Zugterminal Chinas geplant. 85% der Prozesse sollen automatisiert werden, das Terminal einen Umschlag von 1,5 Millionen Containern bewältigen können und die Prozesseffizienz um 30% erhöht werden.

Voll- und Teilautomatisierung in Hafenterminals

Die Automatisierung ist bei Häfen bereits weiter fortgeschritten. Seit etwa zehn Jahren steigen die Zahlen der teil- und vollautomatisierten Häfen deutlich an - dennoch sind weltweit bislang nur 1% der Hafenterminals voll- und 2% teilautomatisiert. Australien führt das Ranking mit jeweils drei Hafenterminals an, gefolgt von den Niederlanden und Südkorea.
Der Unterschied zwischen Voll- und Teilautomatisierung liegt darin, dass bei ersterer sowohl die Bewegungen an Land als auch jene zwischen Land und Dock automatisiert ablaufen, bei letzterer nur in einem der beiden Bereiche.

Das teilautomatisierte Terminal von Barcelona, BEST genannt, gilt als einer der produktivsten Häfen der Welt, mit mehr als 220 Bewegungen pro Stunde und Schiff und mehr als 40 pro Stunde und Kran. Elf Kräne können selbst die größten Containerschiffe laden oder löschen, 48 automatisierte Stapelkräne und zwei schienengeführte Brückenkräne arbeiten auf dem 80 Hektar-Areal mit 1.500 Metern an Schiffsliegeplätzen mit einer Tiefe von 16,5 Metern. Hier zeigt sich, dass es nicht zwingend eine Vollautomatisierung braucht, um effizient und produktiv zu sein. Manche Experten sind der Meinung, dass eine solche ohnehin zulasten der Flexibilität gehe, die zunehmend von Hafenterminals erwartet werde. Zudem könnten autonome Maschinen nicht immer perfekt auf unvorhergesehene Ereignisse reagieren.

Vollautomatisierung in Rotterdam und Shanghai

Bereits seit den 1990ern gilt beispielsweise das ECT Delta Terminal (HPH) im Rotterdamer Hafen als Vorreiter in Sachen Automatisierung. Mittlerweile transportiert eine Flotte von 265 autonomen, unbemannten Fahrzeugen Container zwischen Schiff und Stapellager. Dort werden die Container von ebenfalls autonom agierenden 137 Stapelkränen aufgenommen und an die korrekten Plätze gebracht. Die autonomen Fahrzeuge verfügen über Sensoren, um Kollisionen in unvorhergesehenen Situationen zu vermeiden. Mit einer Wassertiefe von bis zu 16,6 m können auch hier große Containerschiffe (mit über 10.000 TEU) anlegen und von Kränen beladen oder gelöscht werden.

Der Hafen Shanghai holt auf

Als größter Hafen der Welt und wichtigster Transportknotenpunkt Asiens zählt der Hafen Shanghai. Hier wechseln jährlich über 40 Millionen TEU von Land auf Schiff und umgekehrt. Seit 2014 investiert der Hafen Milliarden in die Umrüstung auf autonome Technik. Das erste vollautomatisierte Terminal im Tiefwasserhafen Yangshan eröffnete 2017 mit sieben Liegeplätzen auf dem rund zwei km langen Kai. 130 unbemannte Fahrzeuge übernehmen den Transport von Containern, das Aufstapeln erfolgt ebenfalls durch Roboter. Nur noch neun Personen sind anwesend, die in einem zentralen Kontrollraum die Ladeprozesse kontinuierlich überwachen. Besonders herausfordernd ist bei solchen Anlagen die Koordination zwischen Ladekran und dem sich im Wellengang bewegenden Schiff. In Yangshan koordiniert eine KI die Operationen des Landkrans, indem sie alle vier Ecken eines Containers erkennt. Infolgedessen kann der autonome Kran die Box präzise greifen und anschließend auf ein autonomes Hafenfahrzeug laden. Da autonome Fahrzeuge und Kräne dank Laser-Scan und Positionierungs-Verfahren sogar in absoluter Dunkelheit operieren können, wird ein Containerumschlag rund um die Uhr möglich.

Man sieht, dass dem autonomen Be- und Entladen im Güterverkehr die Zukunft gehört. Diese Entwicklung ist wohl unbestritten – wie rasch und umfangreich sie aber Einzug hält, wird sich in den nächsten Jahren weisen. Technische Meisterleistungen sind hierbei garantiert!