Drohnen in der Logistik : Liefern, überprüfen, optimieren: Das Potenzial von Drohnen in der Logistik

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Drohnen fanden ihre ersten Einsatzfelder vorwiegend in der Transportlogistik.

- © fotomek - stock.adobe.com

Nach Angaben von Fortune Business Insights wird etwa der Markt für Drohnenlieferungen von 998 Mio. US-Dollar im Jahr 2020 auf 31 Mrd. US-Dollar im Jahr 2028 anwachsen, bei einer jährlichen Wachstumsrate von 24,4 Prozent. Täglich werden weltweit mehr als 2.000 Drohnenlieferungen durchgeführt.

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Was ist eine Drohne?

Unter Drohnen in der Logistik versteht man den Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) zum Transport von Gütern und Materialien oder zur Unterstützung von Lieferaufgaben. Diese Drohnen sind in der Regel automatisiert oder ferngesteuert. Sie werden häufig in Bereichen eingesetzt, in denen herkömmliche Liefermethoden aufgrund geografischer, zeitlicher oder finanzieller Beschränkungen ineffizient sind. Logistikdrohnen können Pakete direkt an Kunden ausliefern, dringend benötigte medizinische Vorräte in entlegene Gebiete transportieren oder Bestände in großen Lagerhallen verwalten.

Drohnen für das Lager

Drohnen revolutionieren zunehmend die Lagerhallen von Logistikunternehmen. Ihre Einsatzgebiete reichen von der Lagerverwaltung über die innerbetriebliche Logistik bis hin zu Sicherheitsmaßnahmen und tragen so maßgeblich zur Effizienzsteigerung und Erhöhung der Sicherheit bei.

In der Lagerverwaltung fliegen Drohnen autonom durch Lagerhallen, scannen Barcodes oder RFID-Tags und ermöglichen so eine schnelle und fehlerfreie Inventur. Diese Technologie beschleunigt den Inventurprozess erheblich und reduziert gleichzeitig Fehler, die beim manuellen Zählen auftreten können.

Auch im Bereich der Inspektion leisten Drohnen ihre Dienste. Sie überprüfen die Infrastruktur von Lagerstandorten, insbesondere schwer zugängliche Bereiche wie hohe Regale oder Dächer. Diese Inspektionen aus der Luft sind nicht nur schneller und effizienter, sondern auch sicherer, da das Risiko für das Lagerpersonal, sich in gefährlichen Höhen aufzuhalten, minimiert wird.

Auch im Sicherheitsbereich werden Drohnen eingesetzt. Sie überwachen Lagerflächen, um Diebstähle und unbefugten Zutritt zu verhindern. Die gewonnenen Daten können ausgewertet werden, um ungewöhnliche Aktivitäten zu erkennen und entsprechende Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten.

Schließlich verbessern Drohnen die interne Logistik, indem sie Kleinteile wie Werkzeuge oder Ersatzteile innerhalb des Lagers transportieren. Dies spart Zeit und reduziert die körperliche Belastung der Lagerarbeiter, was insgesamt zu einer höheren Effizienz führt.

Beispiele für den Einsatz von Drohnen im Lager

Bei Ikea sind derzeit rund 100 autonome Drohnen unterwegs, um den Warenbestand in den Filialen zu kontrollieren. Die Ingka-Gruppe, der größte Betreiber von Ikea-Einrichtungshäusern in Europa, ist dabei nach eigenen Angaben das erste Einzelhandelsunternehmen, das eine solche Drohnenlösung erfolgreich in großem Maßstab für die Inventur einsetzt.

Die Drohnen schwärmen aus, wenn die Mitarbeitenden Feierabend machen. Sie zählen und scannen die Paletten im Hochregallager, messen exakt die tägliche Verfügbarkeit und senden die Daten an das System. Gleichzeitig suchen sie nach beschädigten Paletten und anderen Gefahren. Alle Drohnen sind mit 360-Grad-Sicherheitssensoren ausgestattet. So können sie unerwarteten Hindernissen ausweichen.

Die erste Drohne wurde 2021 bei Ikea Schweiz eingesetzt. Inzwischen sind rund 100 Drohnen in 16 verschiedenen Einrichtungshäusern der Ingka Gruppe in Belgien, Kroatien, Slowenien, Deutschland, Italien, den Niederlanden und der Schweiz im Einsatz.

Bei Mondi wiederum kann nun ein einzelner Mitarbeiter mit einer Drohne den gesamten Bestand im Lager regelmäßig, Gang für Gang und auch während der Betriebszeiten, scannen
. Nach dem Testen mehrerer Technologien für die Bestandsaufnahme im Lager beauftragte das Unternehmen Anyline, einem Anbieter KI-gestützter mobiler Datenerfassung und Data Insights, seine mobile Datenerfassungstechnologie in Drohnen einzusetzen - und war mit dem Output sehr zufrieden.

Inventur-Drohne im Ikea-Lager
Ikea verwendet Drohnen, um den Warenbestand in den Filialen zu kontrollieren. - © Ikea

Lieferdrohnen für den Transport

Vor allem für die Logistik der letzten Meile waren Lieferdrohnen in den letzten Jahren vermehrt im Gespräch. Trotzdem haben sie sich in diesem Bereich (noch) nicht großflächig durchgesetzt. Denn um den staufreien Flugraum zu nutzen - vor allem in der Stadt - müssen Drohnen autonom und sicher unterwegs sein, das heißt die Umgebung muss fehlerfrei erfasst werden können.

Diese autonomen Fluggeräte bieten innovative Lösungen für einige der hartnäckigsten Herausforderungen im Transportwesen, von der Beschleunigung der Lieferzeiten bis hin zur Reduzierung von Verkehr und Umweltbelastungen.

Lieferdrohnen als unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) sind dabei speziell dafür konzipiert, Pakete über kurze bis mittlere Distanzen zu transportieren. Durch den Einsatz von GPS und fortschrittlichen Navigationssystemen können diese Drohnen präzise von einem Punkt zum anderen fliegen und dabei Verkehrsbehinderungen und geografische Barrieren umgehen.

Ein primäres Einsatzfeld von Lieferdrohnen ist die Zustellung von Paketen in urbanen und schwer zugänglichen Gebieten. In Städten, wo dichter Verkehr oft zu Verzögerungen führt, können Drohnen eine schnellere Lieferung ermöglichen, indem sie Staus umfliegen. In entlegenen oder ländlichen Regionen, wo die Zustellung auf dem Boden schwierig und kostspielig ist, bieten Drohnen eine effiziente Alternative, um wichtige Medikamente oder andere dringende Sendungen zu transportieren.

Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich ist die Lieferung von Lebensmitteln. Restaurants und Lebensmittelketten erkunden die Möglichkeit, Drohnen einzusetzen, um Bestellungen innerhalb weniger Minuten nach der Zubereitung zuzustellen. Dies gewährleistet nicht nur eine frische Ankunft der Lebensmittel, sondern optimiert auch das Kundenerlebnis durch drastisch reduzierte Wartezeiten.

Darüber hinaus spielen Drohnen eine zunehmende Rolle in der Notfalllogistik, besonders in Katastrophengebieten. Sie sind in der Lage, schnell Hilfsgüter wie Lebensmittel, Wasser und Medizin zu liefern, was besonders dann lebensrettend sein kann, wenn traditionelle Transportwege unpassierbar sind. Diese schnelle Reaktionsfähigkeit macht Drohnen zu einem unverzichtbaren Werkzeug in modernen Rettungsoperationen.

Auch in der Landwirtschaft finden Drohnen Anwendung, insbesondere bei der gezielten Ausbringung von Saatgut, Düngemitteln oder Pestiziden. Dies ermöglicht eine präzisere Landwirtschaft, die nicht nur effizienter, sondern auch umweltschonender ist, da der Einsatz von Chemikalien reduziert und zielgerichtet gesteuert werden kann.

Die Verwendung von Lieferdrohnen stellt jedoch auch Herausforderungen dar. Fragen der Luftverkehrskontrolle, der Sicherheit und der Privatsphäre müssen adressiert werden, um eine harmonische Integration in den bestehenden Luftraum zu gewährleisten. Zudem sind technische Fortschritte erforderlich, um die Tragfähigkeit und Reichweite der Drohnen zu verbessern.

Beispiele für den Einsatz von Transportdrohnen

Ein prominentes Beispiel für den Einsatz von Lieferdrohnen ist das Projekt von Amazon Prime Air. Amazon hat angekündigt, dass seine Drohnen Lieferungen in weniger als 30 Minuten ermöglichen sollen. Tests und Pilotprojekte laufen bereits in mehreren Ländern, einschließlich der USA und Großbritanniens, und zielen darauf ab, die Effizienz und Zuverlässigkeit dieser Technologie zu demonstrieren.

In Afrika hat das Startup Zipline eine andere wichtige Nische für Drohnenlieferungen erschlossen. Zipline nutzt Drohnen, um medizinische Produkte wie Blutkonserven, Impfstoffe und Medikamente schnell an entlegene Gesundheitszentren in Ruanda und Ghana zu liefern. Diese Initiative hat bereits das Potenzial gezeigt, Leben zu retten, indem sie schnellen Zugang zu lebenswichtigen Gesundheitsressourcen in Notfallsituationen bietet.

In Europa setzen Unternehmen wie DHL auf Drohnentechnologie, um die Zustellung in schwer zugänglichen Gebieten zu optimieren. DHL's "Parcelcopter" ist in der Lage, Inseln und abgelegene Bergregionen zu erreichen, die sonst schwer erreichbar wären. Dieses Projekt zeigt, wie Drohnen dazu beitragen können, logistische Herausforderungen in speziellen geografischen Regionen zu überwinden.

Das norwegische Drohnenlogistikunternehmen Aviant setzt auf einen Drohnen-Hauslieferdienst. Das vom MIT gegründete Unternehmen setzt Drohnen ein, um Menschen in abgelegenen Gegenden bequeme und innovative Hauslieferdienste anzubieten. Das Unternehmen, das von Bring Ventures, dem Venture-Arm der norwegischen Post, unterstützt wird, kann Kunden in einem Umkreis von über 30 Kilometern beliefern.

Ein weiteres Beispiel ist die Schwerlastdrohne von Volocopter. Die VoloDrone kann etwa ISO-Paletten aller Größen mit einem Gewicht von bis zu 200 Kilogramm über eine Reichweite von 40 Kilometern transportieren. Dafür hat der heimische Fahrzeugbauer Schwarzmüller sogar einen eigenen Transporttrailer geschaffen, der als mobile Start- und Landeplattform für die VoloDrone fungiert. Volocopter will solche Drohnen gemeinsam mit dem Logistikriesen DB Schenker als Teil der Logistikkette etablieren.

Die Zeitfracht-Gruppe wiederum setzt Drohnen von Wingcopter für die Auslieferung von Ersatzteilen in Offshore-Windparks ein. Dabei sei der Einsatz der Lieferdrohnen technisch aber sehr anspruchsvoll, denn sie müssen auch auf einem fahrenden Schiff punktgenau landen.

Diese Arten von Drohnen gibt es

  • Multirotor-Drohnen oder Multicoptor sind die am häufigsten verwendeten Drohnen und können mehrere Rotoren haben, typischerweise vier (Quadcopter), sechs (Hexacopter) oder acht (Octocopter). Sie bieten große Stabilität und präzise Steuerbarkeit.

  • Fixed-Wing-Drohnen oder Starrflügel-Drohnen haben eine starre Tragflächenkonstruktion ähnlich wie ein herkömmliches Flugzeug. Sie können nicht schweben und benötigen eine Start- und Landebahn oder ein Katapult für den Start und oft auch Fallschirme oder Netze für die Landung. Sie sind effizient in Bezug auf die Batterielaufzeit und können große Distanzen abdecken.

  • Single-Rotor-Drohnen haben nur einen großen Rotor, ähnlich wie ein Hubschrauber, und oft einen kleinen Heckrotor zur Steuerung der Richtung. Sie sind effizienter und können länger fliegen als Multirotor-Drohnen, sind aber komplexer und gefährlicher im Betrieb.

  • VTOL-Drohnen (Vertical Take-Off and Landing): Diese fortgeschrittenen Drohnen kombinieren Elemente von Multirotor- und Fixed-Wing-Designs. Sie können vertikal starten und landen wie Multirotoren, aber im Flug in ein Flugzeuglayout übergehen, was ihnen Effizienz über längere Strecken ermöglicht.

  • Ornithopter: Weniger verbreitet, ahmen diese Drohnen die Flugbewegungen von Vögeln nach, indem sie ihre Flügel schlagen. Sie sind meist in Forschung und Entwicklung zu finden, bieten aber interessante Möglichkeiten für diskrete Überwachung und Studien in Umgebungen, in denen herkömmliche Drohnen zu aufdringlich wären.

Drohnen aus Österreich und Deutschland

Die Flugdrohnen von Wingcopter, einem deutschen Drohnen-Hersteller, können Reichweiten von bis zu 100 Kilometer erreichen und können bis zu fünf Kilogramm Ladung transportieren. Sie wurden in den letzten Jahren bereits in einigen Projekten eingesetzt - sowohl kommerziell als auch humanitär. Im Rahmen eines gemeinsamen Projekts mit UNICEF und der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) liefern die Drohnen von Wingcopter beispielsweise in Malawi Medikamente und medizinische Güter an Dorfgemeinschaften in schwer zugänglichen Gebieten.

Nun hat die Europäische Investitionsbank (EIB) im Förderbereich „Nachhaltige Infrastruktur“ 40 Millionen Euro in Wingcopter investiert. Das Argument: elektrisch angetriebene Frachtdrohnen können bei der Lieferung dringend benötigter Güter CO2-intensive Verkehrsmittel wie Motorräder, Transporter und Hubschrauber ersetzen und so zum Übergang zu einer grünen, nachhaltigen Wirtschaft beitragen.

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Die Kerninnovationen in Hard- und Software von Wingcopter sind weltweit patentiert. Gemeinsam mit dem Hamburger Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung (ZAL) entwickelt Wingcopter aktuell ein Antriebssystem auf Basis von grünem Wasserstoff für seine batteriebetriebenen Drohnen, damit sie künftig noch größere Distanzen zurücklegen können.

Seit 2017 wird an der FH Wiener Neustadt an der Hightech-Transportdrohne Trogon gearbeitet. Dabei handelt es sich um eine Starrflügeldrohne, die sich laut dem Entwicklerteam vom Studiengang Aerospace Engineering entscheidend von gängigen Drohnen mit Hubschraubertechnik unterscheidet.

Der Flügel erzeugt selbst Auftrieb - dadurch könne man höher, schneller und weiter fliegen und auch größere Lasten transportieren, heißt es.Durch die intelligente Konstruktion sei es möglich, schwere Lasten über sehr weite Strecken zu transportieren.Der Rumpf sei so konstruiert, dass Trogon problemlos 500 Kilogramm schwere Europaletten bis zu 1.500 Kilometer weit transportieren könne.

Holger Kuhn, Christoph Hess und Tom Plümmer von Wingcopter und ZAL
Wingcopter und das ZAL Zentrum für Angewandte Luftfahrtforschung wollen gemeinsam das Potenzial grünen Wasserstoffs für den Antrieb der Drohnen erforschen. - © Wingcopter

Tourenplanungssoftware für Drohnen

Sobald mehrere der Flugroboter gleichzeitig unterwegs sind, entsteht ein potenzielles Problem: Ohne die Möglichkeit, miteinander zu kommunizieren, besteht die Gefahr, dass die Drohnen kollidieren. Nun will das Projekt Drone4Parcel5G mit akademischer und wirtschaftlicher Unterstützung Möglichkeiten untersuchen, Flugrouten genauer und schneller zu planen. Dazu nutzt das Projekt ein leistungsstarkes 5G-Funknetz der Telekom und Schnittstellen auf Basis der Tourenplanungssoftware TransIT von GTS, um die Kommunikation zwischen den einzelnen Drohnen in Echtzeit zu ermöglichen.

5G bietet gegenüber LTE dabei entscheidende Vorteile: Dazu gehört eine höhere Übertragungsqualität von Bildern oder Videos in Echtzeit sowie von Sensordaten nach einem erfolgreichen Flug. Zudem lässt sich das 5G-Signal in einem definierten Bereich, in unterschiedlich großen „Airboxen“ verteilen. So bleibt die Flugstrecke auf ein vorausbestimmtes Gebiet begrenzt und könnte in Zukunft gegebenenfalls auch KI-gestützte Algorithmen zur Flugwegplanung nutzen. Die Sicherheitsmaßnahmen für die Testflüge umfassen außerdem definierte Begrenzungen der Flugbahnen (Fences), Sicherheitslandepunkte entlang der Teststrecke (SLPs) und eine Fernsteuerungsmöglichkeit für Drohnenpiloten, falls diese eingreifen müssen. Damit untersucht das Projekt einen weiteren Forschungsgegenstand: das Verhalten der Drohnen bei einem plötzlichen Signalabbruch oder einem Wechsel auf ein leistungsschwächeres Funknetz. Ist das der Fall, muss das jeweilige Gerät gegebenenfalls an einer nahen Basisstation zwischenlanden.

Für das Projekt wird der Drohnentyp Auriol von Third Element Aviation (3EA) eingesetzt, der mit einem Paketgreifer und einem selbstauslösenden Fallschirm ausgestattet ist. Er zeichnet sich durch eine besondere Stabilität bei geringem Gewicht aus, die er durch ein Chassis aus Karbonrahmen und Polyamidgehäuse erreicht. Damit die Drohnen ihre Aufträge erhalten, kommt ein System von GTS systems and consulting auf Basis der Tourenplanungssoftware TransIT zum Einsatz: Per Schnittstelle überträgt es die auftragsrelevanten Informationen wie Frachtdaten, Standorte und Zeitpläne an das System von 3EA, das daraufhin die Route und eine geeignete Drohne für den Transport ermittelt. Hat das Gerät den Auftrag erledigt, werden die Daten an das System von GTS zurückgespielt und ausgewertet.

Drohne im Luftraum
Das Forschungsprojekt Drone4Parcel5G untersucht Möglichkeiten, um die Flugrouten von autonomen Lieferdrohnen genauer und schneller zu planen. - © GTS

Das sind die 8 größten Drohnenhersteller weltweit

  • DJI - Das in China ansässige Unternehmen DJI ist für seine innovativen Drohnentechnologien bekannt und nimmt eine führende Position auf dem globalen Drohnenmarkt ein.
  • AeroVironment - Dieses amerikanische Unternehmen ist auf kleine VTOL-Drohnen (Vertical Take-Off and Landing) spezialisiert, die sowohl für militärische als auch für kommerzielle Zwecke eingesetzt werden.
  • Skydio - Bekannt für seine autonomen Drohnen mit fortschrittlichen KI-Fähigkeiten, ist Skydio ein wichtiger Akteur in den USA.
  • Kespry - Die Drohnen von Kespry sind auf industrielle Anwendungen ausgerichtet und verfügen über fortschrittliche Sensoren für die Datenanalyse aus der Luft in Bereichen wie Bergbau und Bauwesen.
  • EHANG - Der chinesische Hersteller EHANG hat sich auf Passagierdrohnen und Logistiklösungen aus der Luft spezialisiert.
  • Parrot - Das französische Unternehmen Parrot stellt eine Reihe von Drohnen her, die sich für verschiedene Anwendungen eignen, darunter auch für die Logistik.
  • Autel Robotics hat seinen Hauptsitz in den USA und ist bekannt für hochwertige Drohnen, die mit fortschrittlichen Funktionen wie Hindernisvermeidung ausgestattet sind.
  • Walkera - Das chinesische Unternehmen Walkera stellt sowohl Drohnen für Verbraucher als auch für Unternehmen her, darunter auch solche, die für Logistikanwendungen geeignet sind.