Effizienz- und Flexibilitätsvergleich statischer und dynamischer Planungsmethoden für innerbetriebliche Routenzugsysteme

Tesis (Bachelor) , 2019 , 141 Páginas , Calificación: 1,0

Economía de las empresas - Aprovisionamiento, producción, logística

Die Notwendigkeit einer effizienten Materialversorgung von Produktionsprozessen hat in erster Linie zu einer steigenden Verbreitung von Routenzugsystemen geführt. Da die Anzahl an Routenzugsystemen in den unterschiedlichsten Bereichen stetig ansteigt, wird eine einheitliche Planung und Dimensionierung der Systeme immer wichtiger. Die Planung hat hierbei einen gravierenden Einfluss auf den Ressourceneinsatz und die Betriebskosten. Auf diese Weise wirkt sich die Planung direkt auf die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit und damit auf die Effizienz des gesamten Routenzugsystems aus.

Die Planung von Routenzugsystemen erweist sich oftmals als komplexe Aufgabenstellung, für deren Lösung bisher keine standardisierte Vorgehensweise existiert. Bei der Routenzugplanung treten darüber hinaus häufig Schwachstellen auf, die darauf zurückzuführen sind, dass die Systeme mangelhaft geplant wurden. Darüber hinaus werden bereits bestehende Routenzugsysteme oftmals ineffizient betrieben. Das Einbeziehen von Flexibilität und Wandlungsfähigkeit bei der Planung von Routenzugsystemen kann außerdem die Effizienz des gesamten Systems steigern. Aktuelle Forschungsschwerpunkte konzentrieren sich daher auf neue Steuerungsmethoden, die auf den aktuellen Transportbedarf ausgerichtet sind. In Anbetracht der Dimensionierung der Systeme können außerdem unterschiedliche Planungsmethoden zum Einsatz kommen. Bei Anwendung der verschiedenen Methoden weichen nicht nur die Planungsaufgaben voneinander ab, auch die Reihenfolge der Planungsschritte kann stark variieren. Aus diesem Grund unterscheiden sich die Planungsmethoden nicht nur bezüglich ihrer Eignung und Anwendungsvoraussetzungen, sondern unter Umständen auch hinsichtlich ihrer Planungsergebnisse. Bei der Planung von Routenzugsystemen werden typischerweise langfristig Routen geplant, auf denen die Routenzüge zyklisch verkehren. Hierbei wird ein fester Takt definiert, nach dem der Routenzug abfährt. Durch die klaren Strukturen wird zwar ein transparentes System geschaffen, es ist jedoch notwendig Sicherheitspuffer einzuplanen, um die auftretenden Schwankungen und Störungen im Betrieb abfangen zu können. Dies führt zu erheblichen Einschränkungen im Hinblick auf die Flexibilität und die Effizienz des Systems. Bei der Anwendung von dynamischen Planungsmethoden werden die Touren hingegen auf den aktuellen Transportbedarf angepasst und bieten damit mehr Flexibilität.

II.Inhaltsverzeichnis

III. TABELLENVERZEICHNIS

IV. ABBILDUNGSVERZEICHNIS

V. ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

VI. GLOSSAR

1 EINLEITUNG
1.1 MOTIVATION UND PROBLEMSTELLUNG
1.2 ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE

2 AKTUELLER STAND DER TECHNIK6
2.1 ROUTENZUGSYSTEME
2.1.1 Grundlegende Definitionen
2.1.2 Grundlegende Begriffe
2.1.3 Funktionalität und Systemelemente
2.1.4 Vorteile von Routenzugsystemen
2.1.5 Flexibilität und Wandlungsfähigkeit von Routenzugsystemen
2.2 PLANUNG VON ROUTENZUGSYSTEMEN
2.2.1 Grundlegende Planungsaspekte
2.2.2 Gestaltungsmöglichkeiten
2.2.3 Dimensionierung des Systems
2.2.4 Herausforderungen bei der Planung
2.3 PLANUNGSMETHODEN FÜR ROUTENZUGSYSTEME
2.3.1 Statische und dynamische Planungsansätze
2.3.2 Statische Planung
2.3.3 Dynamische Planung
2.3.4 Vorteile der Planungsmethoden
2.3.5 Nachteile der Planungsmethoden
2.3.6 Auswahl einer geeigneten Planungsmethode

3 VORGEHENSWEISE UND ERGEBNISSE DER PLANUNGSMETHODEN
3.1 EINGANGSDATEN FÜR DIE SIMULATION
3.2 DATENTRANSFER MITTELS IPO.LOG
3.3 ERGEBNISSE UND AUSWERTUNGEN DER PLANUNGSMETHODEN
3.3.1 Unterschiede der Berechnungsgrundlagen
3.3.2 Statische Ergebnisse der Planungsmethoden
3.3.3 Auswertungen der Systeme

4 VERGLEICH DER PLANUNGSMETHODEN
4.1 METHODIK
4.1.1 VDI Methode
4.1.2 ESB Methode
4.1.3 Software IPO.Log
4.2 NOTWENDIGE DATENGRUNDLAGEN
4.2.1 VDI Methode
4.2.2 ESB Methode
4.2.3 Software IPO.Log
4.3 STEUERUNG DES SYSTEMS
4.3.1 VDI Methode
4.3.2 ESB Methode
4.3.3 Software IPO.Log
4.4 MÖGLICHE EINSATZSZENARIEN
4.4.1 VDI Methode
4.4.2 ESB Methode
4.4.3 Software IPO.Log
4.5 FLEXIBILITÄT UND EFFIZIENZ DES PLANUNGSPROZESSES
4.5.1 VDI Methode
4.5.2 ESB Methode
4.5.3 Software IPO.Log
4.6 FLEXIBILITÄT UND EFFIZIENZ DER ROUTENZUGSYSTEMSTEUERUNG
4.6.1 VDI Methode
4.6.2 ESB Methode
4.6.3 Software IPO.Log
4.7 NORMIERUNG DER ERGEBNISSE
4.8 GEEIGNETE ANWENDUNGSBEREICHE

5 KRITISCHE BETRACHTUNG UND AUSBLICK
5.1 EINSCHRÄNKUNGEN DER FORSCHUNGSMETHODE
5.2 ZUKÜNFTIGE FORSCHUNGSEMPFEHLUNGEN

6 FAZIT

VII. LITERATURVERZEICHNIS

III. Tabellenverzeichnis

Tabelle 1. Ergonomiekennzahlen für Routenzugsysteme

Tabelle 2. Punkteskala der einfachen Punktbewertung

Tabelle 3. Verwendete Inputdaten aus dem PFEP

Tabelle 4. Vergleich der Berechnungsgrundlagen

Tabelle 5. Wesentliche Planungsergebnisse

Tabelle 6. Dimensionierung der Pufferplätze

Tabelle 7. Auswertungen der statischen Planungsmethoden

Tabelle 8. Unterschiede der notwendigen Eingangsdaten

Tabelle 9. Punktbewertung der Reaktion auf Änderungen VDI

Tabelle 10. Punktbewertung der Integration von Rahmenbedingungen VDI

Tabelle 11. Punktbewertung der Einschränkungen bei der Planung VDI

Tabelle 12. Punktbewertung von Kosten und Aufwand der Planung VDI

Tabelle 13. Punktbewertung der Reaktion auf Änderungen ESB

Tabelle 14. Punktbewertung der Integration von Rahmenbedingungen ESB

Tabelle 15. Punktbewertung der Einschränkungen bei der Planung ESB

Tabelle 16. Punktbewertung von Kosten und Aufwand der Planung ESB

Tabelle 17. Punktbewertung der Reaktion auf Änderungen IPO.Log

Tabelle 18. Punktbewertung der Integration von Rahmenbedingungen IPO.Log

Tabelle 19. Punktbewertung der Einschränkungen bei der Planung IPO.Log

Tabelle 20. Punktbewertung von Kosten und Aufwand der Planung IPO.Log

Tabelle 21. Punktbewertung der Steuerungsflexibilität VDI

Tabelle 22. Punktbewertung des notwendigen Sicherheitsbestands VDI

Tabelle 23. Punktbewertung der Steuerungseffizienz VDI

Tabelle 24. Punktbewertung der Steuerungsflexibilität ESB

Tabelle 25. Punktbewertung des notwendigen Sicherheitsbestands ESB

Tabelle 26. Punktbewertung der Steuerungseffizienz ESB

Tabelle 27. Punktbewertung der Steuerungsflexibilität IPO.Log

Tabelle 28. Punktbewertung des notwendigen Sicherheitsbestands IPO.Log

Tabelle 29. Punktbewertung der Steuerungseffizienz IPO.Log

Tabelle 30. Normierte Ergebnisse

Tabelle 31. Einsatzbereiche Unternehmensziele

Tabelle 32. Einsatzbereiche Prozessparameter

IV. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1. Elemente eines Routenzugsystems

Abbildung 2. Gründe für die Einführung eines Routenzugsystems

Abbildung 3. Planungsschritte VDI Methode

Abbildung 4. Planungsschritte ESB Methode

Abbildung 6. Vorgehensweise für den Vergleich der Planungsmethoden

Abbildung 7. Darstellung Beispielszenario

Abbildung 8. Screenshot Software - Cockpit

Abbildung 9. Screenshot Software – Schichtplan

Abbildung 10. Screenshot Software - Logistisches Mengengerüst

Abbildung 11. Screenshot Software - Layout

Abbildung 12. Screenshot Software - Wegenetz Layout

Abbildung 13. Screenshot Software - Route Layout

Abbildung 14. Screenshot Software - Standardversorgungsketteneditor

Abbildung 15. Screenshot Software - Zuweisung der SVK

Abbildung 16. Screenshot Software - Simulation des Beispielszenarios

Abbildung 17. Screenshot Software - HeatMap

Abbildung 18. Screenshot Software - Sankey Diagramm

Abbildung 19. Screenshot Software - Lagerauswertung des Layouts

Abbildung 20. Vergleichende Aspekte der Planungsmethoden

Abbildung 21. Planungsprinzip VDI Methode

Abbildung 22. Planungsprinzip ESB Methode

Abbildung 23. Planungsprinzip IPO.Log

Abbildung 24. Bewertung von Flexibilität und Effizienz

V . Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

VI. Glossar

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10}

1 Einleitung

Unternehmerische und wirtschaftliche Entwicklungen der letzten Jahre sind durch eine Sättigung der Märkte und eine Individualisierung der Nachfrage gekennzeich- net. Außerdem führt ein kontinuierlicher Prozess der Internationalisierung und De- regulierung der Märkte zu einem erhöhten Wettbewerbsdruck. Aus technischer Sicht verkürzen sich die Innovationszyklen der Produkte und Prozesse im Unter- nehmen. Die Komplexität und Dynamik, die sich durch diese Aspekte ergibt, stellt Produktionsunternehmen vor neue Herausforderungen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird versucht eine „schlanke Produktion“ nach dem Toyota-Pro- duktionssystem (TPS) zu erreichen.¹¹ Zur Verwirklichung einer schlanken Produk- tion wird die höchste Qualität bei einer minimalen Durchlaufzeit und einer gleichzei- tig maximalen Effizienz angestrebt. Durch geringere Bestände, eine Optimierung des Personaleinsatzes sowie der Fabrikflächen wird außerdem die Wettbewerbsfä- higkeit von Unternehmen gesteigert.¹² Als Transportmittel, um diese effiziente und kundenorientierte Materialversorgung zu gewährleisten, dient dabei immer häufiger der Routenzug.¹³

1 .1 Motivation und Problemstellung

Die Notwendigkeit einer effizienten Materialversorgung von Produktionsprozessen hat in erster Linie zu einer steigenden Verbreitung von Routenzugsystemen geführt. In der Automobilindustrie werden Routenzüge schon seit Jahren vermehrt zur Ma- terialversorgung in der Produktion eingesetzt.¹⁴ Da die Anzahl an Routenzugsyste- men aber auch in anderen Bereichen stetig ansteigt, wird eine einheitliche Planung und Dimensionierung der Systeme immer wichtiger.¹⁵ Die Planung hat hierbei einen gravierenden Einfluss auf den Ressourceneinsatz und die Betriebskosten, die für das Betreiben des Routenzugsystems notwendig sind. Auf diese Weise wirkt sich die Planung direkt auf die ökologische und ökonomische Nachhaltigkeit und damit auf die Effizienz des gesamten Routenzugsystems aus.¹⁶ Die Planung von Routen- zugsystemen erweist sich oftmals als komplexe Aufgabenstellung, für deren Lösung bisher keine standardisierte Vorgehensweise existiert. Infolgedessen lässt sich in der wissenschaftlichen Literatur ein starkes Interesse an den vorhandenen Pla- nungsätzen zur Dimensionierung der Systeme betrachten.¹⁷ Häufig erfolgt die Pla- nung von Routenzugsystemen jedoch intuitiv und Effizienzpotentiale werden nicht in vollem Umfang ausgeschöpft. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine Planungs- methode zu wählen, die sich für das betrachtete Unternehmen eignet.¹⁸ Mit der Ein- führung eines Routenzugsystems wird in erster Linie die Effizienz der Materialver- sorgung gesteigert. Dies geschieht beispielsweise durch eine hochfrequente Pro- duktionsversorgung und durch eine Reduzierung von Beständen an den Bereitstell- orten.¹⁹ Es werden sowohl eine erhöhte Versorgungssicherheit und schlankere Pro- duktionsprozesse, als auch eine optimale Ressourcenauslastung erreicht.²⁰ Die Po- tentiale, die sich bei der Einführung eines Routenzugsystems erwarten lassen, kön- nen jedoch nicht immer in vollem Umfang realisiert werden. Eine Studie des Lehr- stuhls (fml) aus dem Jahr 2012 demonstriert, dass sich bei einer fehlerhaften Aus- legung der Systeme in manchen Fällen einige Aspekte sogar verschlechtern kön- nen. Folgen sind ein erhöhtes Transportaufkommen, höhere Personalkosten sowie erhöhte Bestände im System.²¹ Bei der Routenzugsystemplanung treten darüber hinaus häufig Schwachstellen auf, die darauf zurückzuführen sind, dass die Sys- teme mangelhaft geplant wurden. Darüber hinaus werden bereits bestehende Rou- tenzugsysteme oftmals ineffizient betrieben.²² Eine problemlose Integration von Routenzugsystemen setzt also grundsätzlich voraus, dass eine fehlerfreie und be- ständige Planungsgrundlage sowie eine geeignete Planungsmethode verwendet wird.²³ Bei Routenzugsystemen handelt es sich um komplexe und dynamische Sys- teme. Hinzukommend treten in den meisten Routenzugsystemen verstärkt Schwan- kungen und Störungen auf. Außerdem sind die Transportbedarfe in der Regel erst relativ kurzfristig bekannt. Finden diese Aspekte bei der Planung eines Routenzug- systems keine Berücksichtigung, besteht das Risiko von Engpässen bei der Mate- rialversorgung in der Produktion.²⁴ Trotzdem muss durch die Planung eine stabile, sichere und effiziente Versorgung der Bereitstellorte gewährleistet werden, um die Vorteile dieser auch tatsächlich nutzen zu können.²⁵ Die Routenzugsystemplanung ist zwar sehr komplex, bestimmt aber, aus den genannten Gründen, hauptsächlich den späteren Erfolg der Umsetzung des Systems.²⁶ Das Einbeziehen von Flexibilität und Wandlungsfähigkeit bei der Planung von Routenzugsystemen kann außerdem die Effizienz des gesamten Systems maßgeblich steigern.²⁷ Aktuelle Forschungs- schwerpunkte konzentrieren sich daher auf neue Steuerungsmethoden für Routen- zugsysteme, die auf den aktuellen Transportbedarf ausgerichtet sind.²⁸ In Anbe- tracht der Dimensionierung der Systeme können außerdem unterschiedliche Pla- nungsmethoden zum Einsatz kommen. Bei Anwendung der verschiedenen Metho- den weichen nicht nur die Planungsaufgaben voneinander ab, auch die Reihenfolge der Planungsschritte kann stark variieren. Aus diesem Grund unterscheiden sich die Planungsmethoden nicht nur bezüglich ihrer Eignung und Anwendungsvorausset- zungen, sondern unter Umständen auch hinsichtlich ihrer Planungsergebnisse.²⁹

Bei der Planung von Routenzugsystemen werden typischerweise langfristig Routen geplant, auf denen die Routenzüge zyklisch verkehren. Hierbei wird ein fester Takt definiert, nach dem der Routenzug abfährt. Durch die klaren Strukturen wird zwar ein transparentes System geschaffen, es ist jedoch notwendig Sicherheitspuffer ein- zuplanen, um die auftretenden Schwankungen und Störungen im Betrieb abfangen zu können. Dies führt zu erheblichen Einschränkungen im Hinblick auf die Flexibilität und die Effizienz des Systems.³⁰ Aufgrund der wachsenden Dynamik und einer ge- wissen Unsicherheit über die Bedarfe kann das Systemverhalten mit statischen Pla- nungsmethoden heutzutage nur noch mangelhaft abgeschätzt werden.³¹ Bei der Anwendung von dynamischen Planungsmethoden werden die Touren hingegen auf den aktuellen Transportbedarf angepasst und bieten damit mehr Flexibilität. Strate- gien, um die Touren dynamisch an die aktuellen Systemzustände anzupassen, wer- den in der Praxis dennoch kaum umgesetzt.³²

1 .2 Zielsetzung und Vorgehensweise

Der Unterscheidung von statischen und dynamischen Planungsmethoden wurde bisher in der Forschung nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl die Entschei- dung über eine geeignete Planungsmethode maßgeblich den Erfolg eines Routen- zugsystems bestimmt. Während statische Planungsmethoden anhand fixer Ein- gangsdaten planen, sind dynamische Planungsmethoden in der Lage, den genauen Bedarfszeitpunkt in der Produktion zu berücksichtigen. In diesem Zusammenhang wird in der Literatur aktuell immer häufiger der Vorteil ereignisdiskreter Steuerungen für Routenzugsysteme diskutiert. Diese Steuerungsform kann beispielsweise durch die Anwendung einer zeitdiskreten Software erfolgen. Ausgangspunkt für alle wei- teren Untersuchungen ist demnach die Annahme, dass statische Planungsmetho- den für Routenzugsysteme den heutigen Anforderungen hinsichtlich Flexibilität und Effizienz nicht mehr gerecht werden können. Mit dieser Arbeit soll demnach nach- gewiesen werden, dass eine dynamische Planung von Routenzugsystemen, durch eine ereignisdiskrete Software, deutlich effizientere Ergebnisse liefert. Außerdem wird davon ausgegangen, dass eine Software, im Gegensatz zu statischen Pla- nungsmethoden, in der Lage ist auf Schwankungen sowie Änderungen der Rah- menbedingungen zu reagieren. Diese Vergleichsforschung dient demnach dazu, die Vorteile dynamischer Planungsmethoden durch die Anwendung einer Software zu prüfen. An dieser Stelle liegt die Frage nahe, inwiefern sich eine Softwarelösung tatsächlich von der statischen Planung unterscheidet. Das wesentliche Ziel der Ar- beit besteht darin, einen Überblick hinsichtlich der Aspekte Effizienz und Flexibilität zu ermöglichen. Dies soll durch einen zielgerichteten Vergleich der Planungsmetho- den erfolgen. Hierzu soll ein Routenzugsystem, welches anhand von statischen Pla- nungsmethoden bereits vollständig dimensioniert wurde, nochmals mithilfe einer Software validiert werden. Alle auftretenden Planungsunterschiede und die damit korrelierenden Dimensionierungsergebnisse werden anschließend analysiert. An- hand einer vergleichenden Betrachtung der wichtigsten Planungsaspekte und Steu- erungsprinzipien werden drei ausgewählte Planungsmethoden gegenübergestellt. Dabei werden zwei statische Planungsansätze mit einer Softwareplanung vergli- chen. Die ausgearbeiteten Unterschiede sollen es schlussendlich ermöglichen, Aussagen über die Effektivität und Effizienz der unterschiedlichen Methoden zu tref- fen. Weiterhin wird eine Entscheidungshilfe erarbeitet, die den Planer bei der Aus- wahl einer geeigneten Planungsmethode für unternehmensspezifische Anwen- dungsfälle unterstützen soll.

Die Bachelorarbeit gliedert sich insgesamt in sechs Kapitel. Kapitel 1 soll die Rele- vanz des Themas begründen und den Leser über die Motivation und Problemstel- lung der vorliegenden Arbeit informieren. Darüber hinaus wird die Zielsetzung kon- kretisiert. In Kapitel 2 wird zunächst ein Überblick über den aktuellen Stand der Technik geschaffen. Der erste Teil widmet sich den terminologischen Begrifflichkei- ten in Bezug auf Routenzugsysteme. Darüber hinaus werden die grundlegenden Planungsunterschiede von statischen und dynamischen Methoden betrachtet. Au- ßerdem werden die ausgewählten Planungsmethoden und deren Berechnungs- grundlagen vorgestellt. Abschließend werden dem Leser aktuelle Herausforderun- gen der Routenzugsystemplanung nähergebracht. Darauf aufbauend wird in Kapitel 3 das notwendige Vorgehen für die Erreichung der vorgestellten Ziele der Ab- schlussarbeit beschrieben. Zuerst wird das zugrundeliegende Beispielszenario mit den entsprechenden Eingangsdaten für die Simulation vorgestellt. Nachfolgend wird die Vorgehensweise bei der Datenübertragung mithilfe einer zeitdiskreten Soft- ware veranschaulicht. Darüber hinaus werden die angewandten Berechnungs- grundlagen der Methoden gegenübergestellt, und ausgehend von den resultieren- den Planungsergebnissen, miteinander verglichen. Ausgangspunkt von Kapitel 4 ist der Vergleich der ausgewählten Planungsmethoden. In diesem Zusammenhang werden alle relevanten Planungsaspekte der Methoden betrachtet. Diese gliedern sich in die Planungsmethodik, notwendige Datengrundlagen, Steuerung der Touren und schließen mit den möglichen Einsatzszenarien der Methoden ab. Die Verglei- che werden durchgeführt, um schlussendlich eine Aussage über die Flexibilität und Effizienz der Planung und der Steuerung für die unterschiedlichen Methoden treffen zu können. Darauf basierend folgt eine Empfehlung über mögliche Einsatzszena- rien. In Kapitel 5 wird die Forschung abschließend kritisch betrachtet. Auch weitere mögliche Forschungen in diesem Bereich werden am Ende dieses Kapitels emp- fohlen. Kapitel 6 schließt mit einem Fazit zu den grundlegenden Potentialen und Einschränkungen der Methoden ab. Hierzu werden die ermittelten Flexibilitäts- und Effizienzunterschiede zusammenfassend gegenübergestellt.

2 Aktueller Stand der Technik

Trotz der steigenden Verbreitung von Routenzugsystemen in den unterschiedlichs- ten Branchen ist zu diesem Thema vergleichsweise wenig Literatur verfügbar. Häu- fig beschränkt sich diese auf eine allgemeine Definition der Systeme und Einzelas- pekte der Dimensionierung. Aus diesem Grund soll in diesem Kapitel ein umfassen- der Überblick über den aktuellen Stand der Technik von Routenzugsystemen für die innerbetriebliche Materialversorgung geschaffen werden.³³ Außerdem haben sich bisher noch keine Standards etabliert und die Planung der Systeme geschieht oft- mals ohne den Einsatz routenzugspezifischer Planungsmethoden. Da diese jedoch erheblich die Effizienz, Ergonomie und Flexibilität des Systems beeinflussen, wer- den in diesem Kapitel grundlegende Aspekte und Ansätze zur Planung themati- siert.³⁴ Ziel dieses Kapitels ist es, dem Leser alle grundlegenden Kenntnisse für ein besseres Verständnis der Arbeit zu vermitteln. Zu diesem Zweck werden im ersten Punkt die wesentlichen Grundlagen der Routenzugsystemplanung behandelt. Dies geschieht, um folgend die Planung von Routenzugsystemen detaillierter betrachten zu können. Hierbei werden alle wesentlichen Aspekte der Planung vorgestellt, die für den Vergleich der Planungsmethoden in den darauffolgenden Kapiteln notwen- dig sind. Schlussendlich werden unterschiedliche Planungsmethoden vorgestellt. Hierbei beschränkt sich die Arbeit auf die Unterscheidung zwischen statischen und dynamischen Planungsmethoden. Nach einer Gegenüberstellung der wesentlichen Planungsansätze, werden dem Leser die angewandten Planungsmethoden dieser Forschung nähergebracht. Auch deren Berechnungsgrundlagen und die grobe Vor- gehensweise bei der Planung wird dabei beleuchtet.

2 .1 Routenzugsysteme

Das erste Teilkapitel der Bachelorarbeit beginnt mit grundlegenden Definition von Routenzugsystemen. Anhand dieser Definition erfolgt eine Systembeschreibung so- wie eine Erklärung der wesentlichen Systembestandteile. Aufgrund der zentralen Fragestellung der Bachelorarbeit wird zudem die Wichtigkeit einer flexiblen und ef- fizienten Planung und Steuerung der Systeme hervorgehoben. Auch der Zusam- menhang zwischen Effizienz und Flexibilität spielt hierbei eine wichtige Rolle und wird am Ende des Kapitels erläutert.

2 .1.1 Grundlegende Definitionen

Für die Begriffe „Routenzug“ und „Routenzugsystem“ sind bisher keine einheitlichen Definitionen in der Literatur verfügbar. Werden die klassischen Definitionen betrach- tet fällt vor allem auf, dass mehrheitlich Eigenschaften beschreiben werden, die be- stimmte Gestaltungsmöglichkeiten der Systeme ausschließen. Am Häufigsten wer- den Routenzugsysteme mit einem festen Takt und fixen Routen beschrieben. Diese Aspekte sind jedoch für die Beschreibung einer dynamischen Routenzugplanung nicht geeignet. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit eine Definition verwendet, die keine spezifischen Systemkonfigurationen ausschließt.³⁵ Ein Routenzug ist ein innerbetriebliches Transportsystem, durch das Transporteinheiten als Zug gebün- delt bewegt werden. In der Regel besteht der Routenzug aus einem Schlepper und mehreren Anhängern und wird durch einen Fahrer, den sogenannten Routenzug- fahrer, bedient.³⁶ Entsprechend dient ein Routenzugsystem zur innerbetrieblichen Materialversorgung auf einer oder mehreren Routen.³⁷ Hierbei werden vorkommis- sionierte Ladungsträger auf einer Tour transportiert und bedarfsgerecht an zuvor definierte Bereitstellorte gebracht.³⁸ Der Routenzug fährt dabei bestimmte Haltestel- len ab, um die Bereitstellorte mit Material zu versorgen.³⁹ Folglich wird dieses Kon- zept mehrheitlich mit dem Konzept des Personennahverkehrs verglichen. Ein oder mehrere Routenzüge liefern hierbei im Regelfall Material von den Quellen (Lager), zu den Senken (Bereitstellorte) aus. Das Routenzugsystem beschreibt demzufolge das Zusammenspiel zwischen einem Schlepper und mehreren Anhängern.⁴⁰ Rou- tenzugsysteme können darüber hinaus als soziotechnische Systeme bezeichnet werden. Die Mitarbeiter und die Routenzugtechnik sind diesbezüglich darauf aus- gerichtet, die Fertigung bedarfsgerecht mit Material zu versorgen. Der soziotechni- sche Ansatz bezieht sich dabei auf die wechselseitige Abhängigkeit zwischen dem sozialen System (Mitarbeiter) und den dazugehörigen technischen Komponenten. Hierbei hat die ausgewählte Routenzugtechnik erhebliche Auswirkungen auf das soziale System und demnach auf die Mitarbeiter, die für das Betreiben des Systems notwendig sind.⁴¹

2 .1.2 Grundlegende Begriffe

Um das Verständnis der Arbeit zu erleichtern, werden in den folgenden Abschnitten einige grundlegende Begriffe im Zusammenhang mit dem Betreiben von Routen- zugsystemen definiert. Im Hinblick darauf werden der Supermarkt, das notwendige Wegenetz, die dazugehörige Route, eine Tour sowie die vorhandenen Haltestellen des Systems definiert. Ein Supermarkt stellt eine manuelle Lagerstufe zur innerbe- trieblichen Materialversorgung dar. In den meisten Fällen sind Supermärkte produk- tionsnah angeordnet und werden nach dem sogenannten Pull-Prinzip gesteuert. Supermärkte werden dabei generell verwendet, um einen Produktionsbereich mit Material zu versorgen.⁴² Einen weiteren wichtigen Begriff der Routenzugsteuerung stellt das sogenannte Wegenetz dar. In der Graphentheorie bezeichnet ein Wege- netz eine Liste aufeinanderfolgender Knoten in einem Graphen. Durch diese Knoten werden mögliche Verbindungen zwischen dem Anfangs- und dem Endknoten be- schrieben. Normalerweise existieren hierbei eine Reihe von Verbindungen und mögliche Wege.⁴³ Das Wegenetz ist unter anderem notwendig, um im nächsten Schritt die Route des Routenzugsystems festlegen zu können. Eine Route stellt hierbei einen definierten Weg dar, bei dem die Anfangs- und Endknoten miteinander übereinstimmen. Die Route verbindet die vorgegebene Menge an Knoten auf dem kürzesten Weg. Als Route wird demnach also eine Folge von Knoten verstanden, die einen Weg von einer Quelle zur Senke bilden. Die Quelle stellt dabei das Lager oder einen Supermarkt in der Produktion dar, während die Senke einen spezifischen Bereitstellort definiert. Eine Tour hingegen beinhaltet eine Fahrt des Routenzugs auf der dafür vorgesehenen Route.⁴⁴ Innerhalb einer Tour werden zwar alle vorhan- den Knotenpunkte im Wegenetz abgefahren, jedoch werden nur diejenigen belie- fert, die mit der aktuellen Beladung des Routenzugs übereinstimmen. Als Haltestel- len werden darüber hinaus diejenigen Orte auf der Route bezeichnet, an denen der Routenzug anhält und das Beladen, beziehungsweise das Entladen der Ladungs- träger erfolgt. Die Haltestellen sind hierbei den jeweiligen Bereitstellorten in der Pro- duktion zugeordnet.⁴⁵

2 .1.3 Funktionalität und Systemelemente

Ein Routenzugsystem kann generell anhand von Systemelementen und System- prozessen vollständig beschrieben werden. Das Element ist hierbei ein physischer Bestandteil des Routenzugsystems. Demnach kann ein Element beispielsweise ei- nen Supermarkt oder den gewählten Ladungsträger darstellen. Auch der Routenzug und die notwendigen Anhänger zählen zu den Elementen eines Routenzugsystems. Ein Prozess stellt, im Gegensatz hierzu, einen spezifischen Vorgang innerhalb des Systems dar. Dieser Vorgang kann beispielsweise das Beladen und Entladen der Ladungsträger am Bereitstellort beschreiben. Demnach ist ein Prozess in diesem Zusammenhang als notwendiger Vorgang für das Betreiben des Routenzugsystems zu definieren. Die nachfolgende Abbildung soll die Funktionalität eines Routenzug- systems mit den dazugehörigen Systemelementen visualisieren.⁴⁶

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1. Elemente eines Routenzugsystems (Quelle: In Anlehnung an A. Martini, 2017, S.10)

Zuerst werden die Materialien im Supermarkt auf Ladungsträgern für den Routen- zug bereitgestellt. Bei den Ladungsträgern lässt sich generell in Kleinladungsträger (KLT) und Großladungsträger (GLT) unterscheiden. Der Supermarkt stellt in diesem Beispiel die Quelle des Routenzugsystems dar. Hier werden die Ladungsträger kommissioniert und auf den Routenzug geladen. Anschließend hält der Routenzug- fahrer an den Haltestellen an und versorgt die Bereitstellorte in der Produktion (Sta- tionen) mit den notwendigen Materialien. Die Bereitstellorte können beispielsweise Stellplätze oder Regale auf definierten Flächen darstellen. An den Bereitstellorten kann zusätzlich ein Leergutprozess integriert werden. Die leeren Behälter werden in diesem Fall eingesammelt und an den Leergutsammelplatz im Supermarkt ge- bracht. Des Weiteren ist Personal für das Betreiben des Routenzugsystems not- wendig. Zum Personal des Routenzugsystems zählen alle Mitarbeiter, die für die Kommissionierung, Beladung, Entladung oder für die Fahrt notwendig sind. Die Kommissionierung muss jedoch nicht vom Routenzugfahrer selbst ausgeführt wer- den, sondern kann auch als Vorarbeit eines separaten Mitarbeiters geleistet wer- den. Das Zeitintervall der Fahrtstrecke sowie die Belade- und Entladezeiten bestim- men darüber hinaus die Zeit, die der Routenzug insgesamt für eine Tour benötigt.⁴⁷

2 .1.4 Vorteile von Routenzugsystemen

Die Einführung eines Routenzugsystems erfolgt häufig aus der Forderung nach ei- ner staplerfreien Fabrik, die in den meisten Produktionssystemen verankert ist. Ne- ben dieser strategischen Zielsetzung lassen sich durch diesen Versorgungsprozess eine Vielzahl an Vorteilen realisieren. In erster Linie können durch eine hochzykli- sche Versorgung mit Routenzügen auch kleinere Losgrößen effizient in der Produk- tion bereitgestellt werden. Zudem führt die höhere Frequenz der Anlieferungen in einem Routenzugsystem zu einer deutlichen Bestandsreduzierung an den Bereit- stellorten in der Produktion. Darüber hinaus ergibt sich durch die Bündelung von Transporten ein insgesamt verringertes Verkehrsaufkommen in der Produktion. Dadurch wird die Unfallgefahr, sowohl für den eingesetzten Mitarbeiter, als auch für das Material erheblich reduziert.⁴⁸ Außerdem werden insgesamt weniger Fahrzeuge im Fuhrpark benötigt und ermöglichen somit Einsparungen der Investitionskosten, Betriebskosten sowie Personalkosten. Zusätzlich wird der Anteil an Leerfahrten deutlich reduziert. Der Routenzug ist darüber hinaus, im Vergleich zu herkömmli- chen Gabelstaplern, nicht nur sicherer, sondern auch schneller. Des Weiteren wird die Handhabungszeit für jeden Ladungsträger auf ein Minimum reduziert.⁴⁹ Um diese generellen Vorteile mit den erwarteten Unternehmenszielen zu vergleichen, wird nachfolgend eine Studie des Lehrstuhls (fml) aus dem Jahr 2018 betrachtet.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2. Gründe für die Einführung eines Routenzugsystems (Quelle: Auszüge der fml Studie, 2018, S.53)

In dieser Abbildung sind die häufigsten Unternehmensziele dargestellt. Vergleichs- weise sind die Anteile der Zielverfolgung einer älteren Routenzugstudie zu entneh- men. Während einige der genannten Vorteile von Routenzugsystemen auch von den teilnehmenden Unternehmen angegeben wurden, unterscheiden sich diese in einigen Punkten. Simultan zur Literatur versuchen Unternehmen mit der Einführung eines Routenzugsystems Bestände zu reduzieren, Personalkosten zu senken, Un- fälle zu vermeiden und das gesamte Transportaufkommen zu reduzieren. Abwei- chende Gründe sind das Standardisieren des Versorgungsprozesses, eine Redu- zierung des Flächenbedarfs, eine erhöhte Versorgungssicherheit sowie die Redu- zierung der Wiederbeschaffungszeiten. Als wichtigsten Beweggrund für die Einfüh- rung eines Routenzugsystems nennen die Teilnehmer mit einer Mehrheit von 73% die Notwendigkeit, den Versorgungsprozess zu standardisieren. Auch eine Redu- zierung von Beständen, Flächenbedarfen und dem gesamten Transportaufkommen werden jeweils von über 50% der betrachteten Unternehmen erwartet.⁵⁰

2 .1.5 Flexibilität und Wandlungsfähigkeit von Routenzugsystemen

Es gibt einige unterschiedliche wissenschaftliche Definitionen für die Flexibilität von Materialflusssystemen. Im Allgemeinen kann unter dem Begriff Flexibilität die effek- tive Anpassungsfähigkeit eines Systems auf sich ändernde Rahmenbedingungen verstanden werden. Sie stellt damit eine kostengünstige, schnelle und qualitätser- haltende Anpassung dar.⁵¹ Die Flexibilität eines Systems steigt mit der Anzahl an unterschiedlichen Zuständen, die es annehmen kann. Ein Zustand kann hierbei bei- spielsweise eine variantenreiche Fertigung darstellen. Neben der Anzahl der mög- lichen Zustände des Systems müssen jedoch auch die anfallenden Kosten und die Zeitspanne für den Zustandswechsel berücksichtigt werden.⁵² Im Wesentlichen können vier Aspekte der Flexibilität betrachtet werden. Diese gliedern sich in die Fördergutflexibilität, die Layoutflexibilität, die Prozessflexibilität sowie in die Durch- satzflexibilität. Mit der Fördergutflexibilität ist die Fähigkeit gemeint, im Voraus fest- gelegte Teile unabhängig von Geometrie oder Gewicht transportieren zu können. Die Flexibilität des Layouts trifft Aussagen darüber, wie anpassbar die Materialfluss- wege innerhalb des Systems sind. Die Prozessflexibilität hingegen gibt Auskunft darüber, wie flexibel und effizient das System auf Störungen reagiert. Den wichtigs- ten Aspekt bei der Betrachtung der Flexibilität von Routenzugsystemen stellt die Durchsatzflexibilität dar. Diese trifft Aussagen darüber, wie veränderbar die ge- samte Durchsatzmenge in Bezug auf schwankende Produktionsmengen ist. Hierbei wird bewertet, ob das System dazu in der Lage ist, auch bei schwankenden Bedar- fen eine effiziente Materialversorgung zu gewährleisten.⁵³ Wegen der genannten Herausforderungen bei der Materialversorgung muss auch die Anpassungsfähigkeit von Routenzugsystemen deutlich gesteigert werden. Diese setzt sich aus der Flexi- bilität und der Wandlungsfähigkeit eines Systems zusammen.⁵⁴ Die Wandlungsfä- higkeit ist dabei als Fähigkeit definiert, die Materialflusssteuerung auch bei unge- planten Änderungen kurzfristig anzupassen.⁵⁵ Neue Entwicklungen machen es au- ßerdem notwendig, von der üblichen taktgebundenen Steuerung auf eine ereignis- gesteuerte Steuerung zu wechseln.⁵⁶

2 .1.5.1 Zusammenhang zwischen Flexibilität und Effizienz

Die Flexibilität von Routenzugsystemen hat einen bedeutenden Einfluss auf die Ef- fizienz des gesamten Systems. Ziel ist es, das Routenzugsystem so zu planen und zu dimensionieren, dass eine maximale Flexibilität und Wandlungsfähigkeit und da- mit eine höhere Effizienz des Routenzugsystems erreicht wird. Um die Materialver- sorgung in jedem Fall aufrechterhalten zu können, werden bei der Planung jedoch häufig pauschal Flexibilitäten vorgehalten, die entweder gar nicht oder nur teilweise für das System erforderlich sind. Dies führt zu einer geringeren Effizienz des Rou- tenzugsystems und darüber hinaus zu erhöhten Investitionskosten hinsichtlich des benötigten Equipments.⁵⁷ Es kann also festgehalten werden, dass eine bewusste Gestaltung der Flexibilität und Wandlungsfähigkeit von Routenzugsystem die Effizi- enz der geplanten Systeme deutlich steigern kann.⁵⁸ Ein effizienter Einsatz von Routenzugsystemen zeichnet sich durch eine hohe Logistikleistung bei gleichzeitig geringen Kosten aus. Außerdem müssen die gestellten Qualitätsanforderungen ein- gehalten werden. Dadurch ergibt sich die Voraussetzung einer anforderungsge- rechten Planung der Systeme. Bereits bei der Systemfindung müssen hierbei die Bedingungen für den Betrieb bestimmt werden.⁵⁹ Es wird deutlich, dass das Einbe- ziehen von Flexibilität und Wandlungsfähigkeit zwar viele Chancen mit sich bringt, jedoch auch ein gewisses Risiko besteht. Auf der einen Seite entstehen bei der Schaffung von Flexibilitätspotentialen Kosten für das Unternehmen. Andererseits können aus strategischen Gründen Chancen gegenüber den Mitbewerbern entste- hen. Um ein geeignetes Maß an Flexibilität festzulegen, muss dabei zwischen den Kosten und dem erwarteten Nutzen unterschieden werden. Dies gestaltet sich je- doch in den meisten Fällen als sehr komplexe Aufgabe. Während die Kosten leicht quantifizierbar sind, lässt sich der Nutzen eines flexiblen Systems nur schwer mes- sen.⁶⁰ Die vorangegangenen Abschnitte machen deutlich, dass vor dem Hinter- grund einer steigenden Dynamik und Komplexität nicht mehr auf den Faktor Flexi- bilität verzichtet werden kann, um die neuen Anforderungen effizient zu erfüllen.⁶¹ Die Flexibilität eines Routenzugsystems wird dabei maßgeblich durch die Planung und demnach durch die verwendete Planungsmethode bestimmt.

2 .2 Planung von Routenzugsystemen

Damit ein Routenzugsystem effizient eingesetzt werden kann, ist gegenüber dem herkömmlichen Staplereinsatz ein erheblicher Planungsaufwand zu berücksichti- gen.⁶² Aus diesem Grund beschäftigt sich das nächste Teilkapitel mit der Planung von Routenzugsystemen. Hierzu soll zunächst ein Überblick über die generelle Vor- gehensweise und die notwendigen Eingangsdaten bei der innerbetrieblichen Mate- rialflussplanung geschaffen werden. Im Fokus des Kapitels stehen die wesentlichen Planungsaspekte, da diese sich bei der Anwendung der unterschiedlichen Pla- nungsmethoden erheblich unterscheiden. Diese Aspekte gliedern sich generell in die Gestaltung und die Dimensionierung der Systeme. In Bezug auf die Dimensio- nierung von Routenzugsystemen werden alle wichtigen Ergebnisse der Planung nä- her erläutert. Auch deren Zusammenhänge werden in diesem Kapitel dargestellt, um eine Zuordnung zu den jeweiligen Planungsmethoden zu ermöglichen. Schluss- endlich wird ein Überblick über die Herausforderungen bei der Planung geschaffen. Diese Aspekte sollen den Einsatz einer Software begründen und legen damit den Grundstein der vorliegenden Bachelorarbeit.

2 .2.1 Grundlegende Planungsaspekte

Grundsätzlich kann bei der Planung von Materialflusssystemen zwischen der Top- Down und der Bottom-Up Vorgehensweise unterschieden werden. Das Top-Down Vorgehensmodell kann durch ein sequentielles Abarbeiten der vorgegebenen Pla- nungsschritte charakterisiert werden. Hierbei wird von einer „allgemeinen“ Aus- gangssituation auf einen spezifischen Anwendungsfall hin geplant. In jedem Pla- nungsschritt werden die jeweiligen Ergebnisse des vorangegangenen Schrittes prä- zisiert. Dabei sind auch Rücksprünge zu vorherigen Berechnungen möglich. Ent- spricht ein Ergebnis nicht den Vorstellungen des Planers, können die Parameter entsprechend angepasst werden. Das exakte Gegenstück der Top-Down Methode stellt die sogenannte Bottom-Up Methode dar. Die Bottom-Up Methode wird im Kon- text der innerbetrieblichen Logistikplanung auch als Line-Back Prinzip bezeichnet. Bei der Anwendung dieser Methode wird davon ausgegangen, dass der Bereitstel- lort in der Produktion den zentralen Engpass des Routenzugsystems darstellt. So- mit bildet dieser den Ausgangsprozess der Planung. Die Planung beginnt demnach ausgehend von der Produktion und verläuft schrittweise entgegensetzt zum Materi- alfluss.⁶³ Bei der Line-Back Vorgehensweise wird der Materialfluss ab der System- grenze rückwirkend betrachtet. Die Eingangsdaten stellen hierbei beispielsweise das Layout oder die Verbräuche der Ladungsträger dar. Außerdem werden weitere Daten über die Prozesse benötigt. Dabei müssen Daten, wie die Bereitstelltechnik, Pufferplätze, Ladungsträger und die Art der Bereitstellung bereitgestellt werden. Au- ßerdem muss der Materialabruf in der Produktion bekannt sein. Demnach, ob es sich um eine Nachschubsteuerung handelt und welche Informationstechnik im Un- ternehmen vorhanden ist.⁶⁴ Die Planung von Routenzugsystemen erfolgt meist sta- tisch und nach dem klassischen Top-Down Ansatz. Die einzelnen Planungsschritte werden jedoch teilweise in unterschiedlichen Reihenfolgen und Reichweiten abge- arbeitet.⁶⁵ Abgesehen davon welche Vorgehensweise angewandt wird, müssen im- mer die aktuellen Randbedingungen, Schwierigkeiten und Anforderungen an das System analysiert werden. Im Anschluss daran sollte eine Definition der Anforde- rungen an das Routenzugsystem erfolgen. Auch die notwendige Datengrundlage für die Planung muss in diesem Schritt festgelegt werden. Bei der Ermittlung der Datengrundlage werden alle benötigen Mengen sowie eventuelle Schwankungen im System erfasst. Hierzu zählen beispielsweise Layoutdaten, Steuerungsdaten so- wie die dazugehörigen Zeitwerte der Prozesse. Anhand dieser Daten erfolgt die Ge- staltung und die Dimensionierung des Routenzugsystems.⁶⁶ Bei der Gestaltung von Routenzugsystemen geht es hauptsächlich um die Entwicklung der notwendigen Elemente und Prozesse des Systems. Dies geschieht durch die Auswahl einer Viel- zahl an möglichen Gestaltungsalternativen. Mit der Dimensionierung von Routen- zugsystemen ist die Berechnung des Systems gemeint. Die Berechnungen erfolgen hinsichtlich aller benötigten Ressourcen, wie beispielsweise der Fördermittel, dem notwendigen Personal, der Anzahl an Touren und der Anzahl an benötigten La- dungsträgern für das System.⁶⁷ In den folgenden Kapiteln wird in diesem Zusam- menhang auf die Gestaltung und die Dimensionierung von Routenzugsystemen ein- gegangen.

2 .2.2 Gestaltungsmöglichkeiten

Es besteht generell eine Vielzahl an Gestaltungsmöglichkeiten für Routenzugsys- teme. Grundsätzlich lässt sich zwischen der Gestaltung des Prozesses und der Steuerung des Systems differenzieren. Bei der Gestaltung des Prozesses muss in erster Linie der Material- und Informationsfluss im Unternehmen berücksichtigt wer- den.⁶⁸ Demnach muss bekannt sein, nach welchem Abrufprinzip die betrachtete Produktion gesteuert wird. Eine allgemeine Empfehlung zur Gestaltung von Rou- tenzugsystemen, die auf spezifische Anwendungsfälle abgestimmt sind, gibt es je- doch aktuell nicht. Für den Planer ergibt sich somit die Notwendigkeit, sich selbst einen Überblick über die verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten zu verschaffen. Hierbei muss der Planer selbst Planungsvarianten bilden, die mit den Rahmenbe- dingungen des betrachteten Unternehmens übereinstimmen. Dies ist mit einem er- höhten Planungsaufwand verbunden und die Ergebnisse der Planung hängen von den Erfahrungen und Kenntnissen des jeweiligen Planers ab.⁶⁹ Nachfolgend wer- den die unterschiedlichen Steuerungsformen für Routenzugsysteme aufgezeigt. Hierbei wird zwischen der Steuerung der Touren und der Routen im System unter- schieden. Außerdem soll in diesem Kapitel auf organisatorische und ergonomische Gestaltungsmöglichkeiten eingegangen werden. Diese Aspekte wirken sich maß- geblich auf die Flexibilität sowie die Effizienz des gesamten Systems aus und stellen aus diesem Grund einen wichtigen Bestandteil der vorliegenden Arbeit dar.

2 .2.2.1 Steuerung der Touren

Die Steuerung des Routenzugs bestimmt, zu welchem exakten Zeitpunkt und auf Basis welcher Ereignisse eine Tour gestartet wird.⁷⁰ Prinzipiell kann hierbei zwi- schen vier unterschiedlichen Planungsmöglichkeiten unterscheiden werden. Zum einen kann ein fester Fahrplan für das Routenzugsystem festgelegt werden. In die- sem Zusammenhang werden die Touren zu einem fixen Zeitpunkt gestartet. Außer- dem kann eine auslastungsorientierte Routenzugtaktung bestehen. Hierbei wird versucht, eine möglichst hohe Kapazitätsauslastung zu erzielen. Bei Anwendung dieser Steuerungsmöglichkeit wird üblicherweise auf eine Auslastung von 90% ab- gezielt. Von einer ereignisorientierten Tourenplanung wird hingegen gesprochen, wenn die Tourensteuerung nach dem festgelegten Meldebestand erfolgt. Dies ist der Fall, wenn Kanban -Systeme für die Produktionssteuerung eingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit der Tourensteuerung stellt die permanente Tourenplanung dar. Diese beschreibt den Anwendungsfall, wenn zwischen einer und der nächsten Tour keine Wartezeit vergeht.⁷¹ Dabei wird das Material für alle Transportaufträge solange aufgeladen, bis keine Kapazität mehr verfügbar ist. Erst bei Erreichen der Kapazität wird schließlich eine Tour gestartet. Alle vier Steuerungsprinzipien besit- zen bestimmte Fähigkeiten und Einschränkungen, die sich aus den Unterschieden bei der Steuerung ergeben. Bei einer fixen Steuerung wird ein transparentes Sys- tem für alle beteiligen Personen im Unternehmen geschaffen. Außerdem werden Abweichungen vom Standard für alle Beteiligten sofort sichtbar. Die Zykluszeit des Routenzugsystems und die Wiederbeschaffungszeiten bleiben darüber hinaus vor- hersehbar und konstant. Eine flexible Reaktion auf Schwankungen der Transport- mengen ist jedoch nicht möglich. Hierzu ist es notwendig, Zeit- und Kapazitätsre- serven bei der Dimensionierung einzuplanen. Bei einer auslastungsorientierten Fahrt hingegen kann eine hohe Kapazitätsauslastung des Systems erreicht werden. Die Transportaufträge unterliegen jedoch längeren Wartezeiten. Diese Wartezeiten haben im Umkehrschluss Schwankungen der Wiederbeschaffungszeiten zur Folge. Abweichungen sind bei dieser Steuerungsmethode nicht transparent und werden im schlimmsten Fall erst sichtbar, wenn das Material zu spät bereitgestellt wird. Dar- über hinaus muss mit längeren Wartezeiten am SM gerechnet werden. Bei einer permanenten Fahrt hingegen entstehen keine Zeitpuffer und daher auch keine War- tezeiten. Bei Bedarfsschwankungen können jedoch Kapazitätsauslastung und Wie- derbeschaffungszeiten schwanken. Ist kein Material vorhanden, wird gegebenen- falls mit einem leeren Routenzug gefahren. Außerdem sind auch bei dieser Methode Abweichungen vom Standard kaum sichtbar.⁷² Entscheidungskriterien, die bei der Planung des Tourenabstands miteinfließen, gliedern sich in den Verbrauch der La- dungsträger, Steuerungsaufwand, Transparenz, Wiederbeschaffungszeiten der Materialien sowie in die zeitliche und kapazitive Auslastung der Route. In der Praxis werden vor allem Fahrpläne mit festen Zeiten eingesetzt, da diese eine hohe Pla- nungseffizienz sowie eine hohe Transparenz über die Transporte ermöglichen.⁷³

2 .2.2.2 Steuerung der Route

Eine Route entsteht durch das Zusammenfassen von mehreren Haltestellen, von denen aus die Bereitstellorte beliefert werden.⁷⁴ Die Route eines Routenzugsys- tems hat die Aufgabe die Route den Quellen und Senken zuzuordnen und den Fahr- weg des Routenzugs festzulegen. Hierbei müssen die Lage von Quellen und Sen- ken sowie die verfügbaren Teile an den Quellen und Senken (Haltestellen) berück- sichtigt werden.⁷⁵ Grundsätzlich kann bei der Wahl der Routensteuerung zwischen einer fixen, einer frei wählbaren und einer dynamischen Route entschieden werden. Bei einer fixen Steuerung werden die Routen bereits in der Planung festgelegt und im operativen Betrieb auch nicht mehr verändert. Hierbei ist es möglich, mehrere Routenpläne zu definieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass der Rou- tenzugfahrer aufgrund der aktuellen Beladung seine Route frei wählt. Werden die Routen dynamisch geplant, werden diese aufgrund der aktuell anstehenden Trans- portaufträge durch ein IT-System neu festgelegt. Dementsprechend sind die Fahrer und Routenzüge bei einer fixen Steuerung den Routen fest zugeordnet. Bei einer dynamischen Planung hingegen werden den jeweiligen Fahrern und Routenzügen durchgehend andere Routen zugewiesen. Bei einer frei wählbaren Route bestimmt der Routenzugfahrer die Route selbst. Auch bezüglich der Routensteuerung können bestimmte Vor- und Nachteile der Steuerungsarten festgehalten werden. Wird eine fixe Routensteuerung angewendet, kann die Transparenz und Standardisierung des Transportprozesses deutlich erhöht werden. Jede Abweichung vom Standard wird hier sofort sichtbar. Durch eine fixe Zuordnung der Routen kann das System auch ohne hohen IT-Aufwand einfach umgesetzt werden. Ändern sich häufig die Anfor- derungen an das Routenzugsystem, ist diese Methode jedoch wenig flexibel. Au- ßerdem kann eine hohe Schwankungsbreite zu einer geringeren mittleren Auslas- tung oder häufigen Verspätungen führen. Aus diesem Grund sollten diese Schwan- kungen über einen Sicherheitspuffer bei der Dimensionierung des Systems berück- sichtigt werden. Bei einer dynamischen Steuerung hingegen kann eine hohe Trans- portauslastung bei schwankenden Transportbedarfen erreicht werden. Außerdem ist es möglich flexibel auf wechselnde Anforderungen zu reagieren. Ist die Route für den Fahrer frei wählbar, hängt die Qualität des gesamten Versorgungsprozesses maßgeblich vom eingesetzten Fahrer ab. Demnach also von dessen Erfahrungen und Aufmerksamkeit.⁷⁶ In den meisten Fällen bleiben die gewählten Routen lang- fristig bestehen und müssen bei Änderungen der Rahmenbedingungen gegebenen- falls angepasst werden. Eine Änderung der Route kann beispielsweise beinhalten, dass der Route ein Bereitstellort hinzugefügt wird, oder dass jede Tour auf einer individuellen Route abgefahren wird. Darüber hinaus kann die Reihenfolge der Be- reitstellorte angepasst werden.⁷⁷

2 .2.2.3 Organisatorische Gestaltung

Bei der organisatorischen Gestaltung von Routenzugsystemen geht es hauptsäch- lich um die Durchführung der Prozesse. Typischerweise umfassen die Prozesse in einem Routenzugsystem folgende Schritte: zuerst werden die Ladungsträger aus einer Quelle entnommen und auf den Routenzug geladen. Im nächsten Schritt er- folgt die Bereitstellung der Ladungsträger zu den jeweiligen Bereitstellorten in der Produktion. Hierbei kann der Leergutprozess integriert werden, oder separat erfol- gen. Die genannten Prozessschritte können entweder durch einen oder durch meh- rere Mitarbeiter erfolgen. Außerdem können die Prozesse manuell oder automati- siert durchgeführt werden.⁷⁸ Es ist beispielsweise möglich, dass der Fahrer des Routenzugs die Ladungsträger im Supermarkt selbst kommissioniert, oder die Vor- arbeit durch einen separaten Logistikmitarbeiter geleistet wird. Darüber hinaus gibt es verschiedene Anhängersysteme, die spezifische konstruktive Eigenschaften vor- weisen. Hierbei gilt es zu beachten, dass sich nicht alle technischen Lösungen auch für alle Kombinationen aus Prozessen und Steuerungsalternativen eignen.⁷⁹ Außer- dem sind räumliche Gegebenheiten, das Prinzip der Nachschubsteuerung sowie die Art der Quelle zu berücksichtigen. Bei der Art der Quelle kann beispielsweise zwi- schen einem Supermarkt oder einem automatisierten Lager unterschieden wer- den.⁸⁰ Aus den genannten Punkten resultiert eine Vielzahl unterschiedlicher Gestal- tungsalternativen, die jeweils ihre Vor- und Nachteile besitzen.⁸¹ Das geeignete Routenzugkonzept sollte aus diesen Gründen immer anhand der spezifischen Rah- menbedingungen des betrachteten Unternehmens gewählt werden.

2 .2.2.4 Ergonomische Gestaltung

Bei der Anwendung eines Routenzugsystems zur innerbetrieblichen Materialversor- gung müssen, im Vergleich zur Versorgung mit einem Gabelstapler, die Lasten am Bereitstellort manuell gehandhabt werden.⁸² Aufgrund der hohen Frequenzen der Materialanlieferung müssen, durch den Routenzugfahrer, eine Vielzahl an Ladungs- trägern am Tag bereitgestellt werden. In diesem Zusammenhang müssen viele ma- nuelle Handhabungsschritte ausgeführt werden.⁸³ Hierbei ist es teilweise notwen- dig, Gewichte von 500 Kilogramm und mehr zu bewegen. Eine fehlerhafte Gestal- tung von Routenzugsystemen kann zu einer hohen körperlichen Belastung der Mit- arbeiter führen. Dies kann wiederum langfristige Einschränkungen und gesundheit- liche Schäden der Mitarbeiter zur Folge haben. Gleichzeitig führt dies, aus Sicht des Unternehmens, zu erheblichen Zusatzkosten.⁸⁴ Aus den genannten Gründen muss bei der Planung von Routenzugsystemen, außer der zeitlichen und kapazitativen Auslastung des Systems, auch die körperliche Belastung der Mitarbeiter berück- sichtigt werden.⁸⁵ Aufgrund der hauptsächlich manuellen Tätigkeiten muss zum ei- nen auf eine ergonomische Gestaltung des Equipments geachtet werden. Diese beinhaltet beispielsweise die Anhänger, Fahrzeuge und Ladungsträger. Zum ande- ren muss eine intuitive sowie eindeutige Gestaltung der Informationen über die not- wendigen Touren erfolgen. Dies geschieht beispielsweise anhand eines Fahr- plans.⁸⁶ Außerdem können zur Bewertung der Ergonomie von Routenzügen unter- schiedliche Kennzahlen betrachtet werden. Diese können der nachfolgenden Ta- belle entnommen werden.

Tabelle 1. Ergonomiekennzahlen für Routenzugsysteme (Quelle: Eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei einer Betrachtung des Maximalgewichts der LT muss in erster Linie zwischen einer Handhabung mit KLT und GLT unterschieden werden. Während bei KLT das Heben und Tragen berücksichtigt werden muss, wird bei GLT das Schieben und Ziehen betrachtet.⁸⁷ Zur Betrachtung des Maximalgewichts von KLT können die Grenzwerte der DIN EN 1005-2 herangezogen werden. In dieser Richtlinie werden die maximalen Lastgewichte für den allgemeinen beruflichen Gebrauch definiert. Während sich dieses bei Männern auf maximal 25 Kilogramm beläuft, beträgt das maximale Lastgewicht für Frauen 15 Kilogramm. Die Lasten müssen regelmäßig erfolgen, das heißt mindestens einmal täglich, aber maximal 200 Mal innerhalb einer Stunde. Für das manuelle Ziehen und Schieben von GLT kann hingegen die Leit- merkmalmethode angewandt werden. Dazu wird im ersten Schritt eine Bestimmung der Zeitwichtung durchgeführt. Hierbei wird die Anzahl der Belade- und Entladevor- gänge festgelegt. Im nächsten Schritt wird das Gewicht des zu transportierenden Ladungsträgers benötigt. Auch die Positioniergenauigkeit, die Körperhaltung sowie die Ausführungsbedingungen müssen hierbei bestimmt werden. Bei der Bewertung werden die aufgeführten Gewichtungskriterien addiert und mit der Zeitwichtung aus dem ersten Schritt multipliziert. Die Auswertung ist durch ein Ampel-System mit den Farben: Grün, Gelb und Rot visualisiert. Während bei der Auswertung bei einem Zahlenwert von unter 25 (Grün) kein Handlungsbedarf hinsichtlich der Ergonomie besteht, werden bei einem Zahlenwert ab 50 (Rot) weitere Gestaltungsmaßnahmen empfohlen.⁸⁸ Außerdem kann die durchschnittliche Fahrunruhe bei der Bewertung der Ergonomie betrachtet werden. Diese Kennzahl wird herangezogen, um einen subjektiven Eindruck über störende Vibrationen und Stöße während der Fahrt er- halten zu können.⁸⁹ Für die Bewertung erfolgt lediglich eine Einschätzung der Fahr- unruhe in gering oder hoch.⁹⁰ Für die Bewertung der Anzahl an Bückvorgängen in einer Schicht wird hingegen ein Zahlenwert angegeben, der sich aus der Anzahl an notwendigen Handhabungsvorgängen ergibt. Ein weiterer Bewertungsaspekt der Ergonomie stellt die Geräuschentwicklung dar. Für dieses Kriterium ist ausschließ- lich die Angabe erforderlich, ob diese vorhanden ist oder nicht.⁹¹

2 .2.3 Dimensionierung des Systems

Nach der Wahl der möglichen Gestaltungsalternativen folgt die Dimensionierung des Routenzugsystems. Diese vollzieht sich prinzipiell anhand der Bestimmung ei- niger Parameter, die in den folgenden Abschnitten beschrieben werden.⁹² Bevor mit der tatsächlichen Dimensionierung des Systems begonnen werden kann, muss je- doch eine gewisse Vorarbeit geleistet werden. Zum einen muss zuerst eine Ermitt- lung der notwendigen Planungsdaten erfolgen. Hierzu werden Prozesskette, Steu- erung, Kundenanforderungen, Layout sowie spezifische Restriktionen berücksich- tigt. Zum anderen muss eine Spezifikation der Prozesse stattfinden. Dabei muss abgeleitet werden, welche Tätigkeiten für das Betreiben des Routenzugsystems notwendig sind. Gegebenenfalls sind weitere Aufgaben zu berücksichtigen, wie bei- spielsweise das Auslösen von Kanban-Aufträgen. Außerdem müssen vor Beginn der Dimensionierung alle notwendigen Zeitwerte der Prozesse und Tätigkeiten er- mittelt werden. Diese können durch eine Messung vergleichbarer Prozesse, Sys- teme vorbestimmter Zeiten (MTM), Mitarbeiterbefragungen oder Schätzungen fest- gelegt werden. Auch eventuell anfallende Suchzeiten oder Wartezeiten müssen hierbei berücksichtigt werden, da diese die Zykluszeit des Routenzugsystems be- einflussen.⁹³ Bei der Dimensionierung von Routenzugsystemen müssen im ersten Aspekt die Zykluszeit, die Frequenz der Route sowie die Anzahl der notwendigen Routenzüge für die Transporte bestimmt werden. Für die Dimensionierung ist es darüber hinaus wichtig die festgelegten Gestaltungsmerkmale, die in den vorheri- gen Abschnitten beschrieben wurden, für das System zu berücksichtigen. Hierbei gilt es sowohl die Art der Ladungsträger und Materialien sowie die notwendigen Pufferplätze an den Bereitstellorten einzubeziehen.⁹⁴ Ausgangspunkt der Planung aller Materialflusssysteme ist eine ausgedehnte und gefilterte Datenbasis. Für die Vorbereitung und Beschaffung dieser Datenbasis muss vor Beginn der Planung ein erheblicher Zeitaufwand eingeplant werden. Für alle Planungsmethoden wird hier- bei die Information über den betrieblichen Durchsatz vorausgesetzt.⁹⁵ Die Zykluszeit eines Routenzugsystems stellt die dabei Zeit dar, die ein Routenzug für alle vorhan- denen Prozesse benötigt.⁹⁶ Der Zeitabstand zwischen dem Startzeitpunkt einer Tour und der nächsten wird demnach als Zykluszeit des Routenzugsystems be- zeichnet.⁹⁷ Die Zykluszeit des Systems ist bei der Planung eine sehr wichtige Kenn- zahl. Das Ermitteln der Zykluszeit wiederum stellt eine große Herausforderung dar, da eine Vielzahl an unterschiedlichen Routenzugtechniken und Prozessvarianten existieren. Dies begründet sich darin, dass der Einfluss dieser auf die ermittelte Zyk- luszeit aufgrund der vielfältigen Wechselwirkungen nicht ausreichend Berücksichti- gung findet. Die Zykluszeit ist darüber hinaus erforderlich, um die Anzahl der Rou- tenzüge zu bestimmen, die notwendig sind, um das gesamte Routenzugsystem zu betreiben.⁹⁸ Zwischen der Zykluszeit und der Routenfrequenz besteht gleicherma- ßen ein direkter Zusammenhang. Die Routenfrequenz wird mit der Häufigkeit der Startzeitpunkte je Zeiteinheit beschrieben.⁹⁹ Für jede im System vorhandene Route wird demnach die entsprechende Frequenz ermittelt. Die Routenfrequenz stellt hier- bei die mittleren Zeitabstände zwischen den Startzeitpunkten der Touren dar. Die Berechnung der Routenfrequenz basiert dabei auf den zu transportierenden Men- gen sowie auf der Transportkapazität des Routenzugs.¹⁰⁰ Bei der Dimensionierung sind außerdem mögliche Restriktionen des Unternehmens zu berücksichtigen. Diese können beispielsweise eine maximal zulässige Wiederbeschaffungszeit, eine maximal verfügbare Materialreichweite oder begrenzte Flächen an den Bereitstell- orten darstellen. In jedem Planungsschritt muss demnach geprüft werden, ob die Rahmenbedingungen tatsächlich erfüllt werden können. Ist dies nicht der Fall, müs- sen gegebenenfalls Routen angepasst oder die Taktung entsprechend verändert werden. Besteht keine Möglichkeit, die Rahmenbedingungen bei der Dimensionie- rung zu berücksichtigen, muss ein anderes Konzept gewählt werden.¹⁰¹ Es kann darüber hinaus festgehalten werden, dass die Zykluszeit eine wesentliche Größe für die Dimensionierung eines Routenzugsystems darstellt. Diese kann innerhalb von ermittelten Grenzen variiert werden und hat dabei Einfluss auf weitere wichtige Kennzahlen. Die Zykluszeit wirkt sich außerdem erheblich auf den Nutzungsgrad der Kapazität sowie den zeitlichen Nutzungsgrad des Routenzugsystems aus.¹⁰²

Der Nutzungsgrad der Kapazität sagt aus, wie viel der gegebenen Kapazitäten tat- sächlich genutzt werden. Mithilfe des mittleren zeitlichen Nutzungsgrads wird die zeitliche Auslastung anhand der Zykluszeit für eine Tour dargestellt. Der Gesamt- nutzungsgrad des Routenzugsystems ergibt sich wiederum aus dem Nutzungsgrad der Kapazität und dem mittleren zeitlichen Nutzungsgrad.¹⁰³ Der Nutzungsgrad der Kapazität wächst proportional zur Zykluszeit des Routenzugsystems. Dies ergibt sich daraus, dass eine kürzere Zykluszeit des Systems gleichzeitig auch eine hö- here Routenfrequenz voraussetzt. Durch eine höhere Anzahl an Startzeitpunkten für die Route erhöht sich im selben Schritt das mögliche Transportangebot bei gleichbleibender Liefermenge. Der zeitliche Nutzungsgrad des Routenzugsystems verläuft hingegen indirekt proportional zur Zykluszeit. Dies ergibt sich daraus, dass für die Einhaltung der Zykluszeit jeweils ein zusätzliches Transportmittel notwendig ist. Wird aus dem kapazitativen und dem zeitlichen Nutzungsgrad wiederum ein Ge- samtnutzungsgrad errechnet, ist dieser nicht mehr unmittelbar abhängig von der Zykluszeit des Routenzugsystems. Wird eine bestimmte Anzahl an Transportmitteln transportiert, entsteht eine konstante Gesamtauslastung. Eine Änderung der Zyk- luszeit bewirkt also lediglich eine Verschiebung zwischen einer hohen kapazitativen und einer hohen zeitlichen Auslastung des Routenzugsystems.¹⁰⁴

2 .2.4 Herausforderungen bei der Planung

Ausgehend von den vorangegangenen Kapiteln lassen sich einige grundsätzliche Herausforderung bei der Planung von Routenzugsystemen erkennen. Diese sollen in den nächsten Abschnitten nochmals aufgeführt und konkretisiert werden. Trotz der weiten Verbreitung von Routenzugsystemen existiert bisher noch keine allge- mein gültige Vorgehensweise für die Planung und Dimensionierung der Systeme.¹⁰⁵

Bei der Planung müssen im ersten Schritt die betrieblichen Rahmenbedingungen berücksichtigt werden. Vor dem Aspekt der zunehmenden Vernetzung von Syste- men stellt auch die Datenverfügbarkeit eine wichtige Grundlage für den zuständigen Planer dar.¹⁰⁶ Hinzu kommt, dass die Anwendungsszenarien von Routenzugsyste- men immer vielfältiger werden. Hierbei gilt es, verschiedene Gestaltungsmöglich- keiten zu beachten, die je nach Planungsmethode stark variieren können.¹⁰⁷ Oft- mals sind zahlreiche Ausprägungen vorhanden, deren Verträglichkeit untereinander nicht unbedingt gegeben sein muss. Nicht nur die richtige Technikauswahl spielt hierbei eine bedeutende Rolle, sondern auch die Bedingungen an das Layout sowie an die Gestaltung der Materialbereitstellung. Da die Kenntnis der vielen verschie- denen Einflussfaktoren und deren Wechselwirkungen ausschlaggebend für die Pla- nungsergebnisse sind, wird der Planungsprozess zu einer Herausforderung für den zuständigen Planer. Die Vorgehensweise bei der Planung muss außerdem unbe- dingt auf das jeweilige Unternehmen angepasst werden, da diese von den unter- nehmensinternen Randbedingungen und Zielen abhängig ist.¹⁰⁸ Die Planung von Routenzugsystemen erweist sich, aus den genannten Gründen, als besonders kom- plex. Diese Komplexität wird problematischer Weise häufig dadurch vereinfacht, dass die Planer sich an bereits bestehenden Routenzugsystemen orientieren. Hier- bei müssen die bereits bestehenden Planungsdaten auf die unternehmensspezifi- schen Rahmenbedingungen angepasst werden. Diese Aspekte lassen darauf schließen, dass eine systematische und zielorientierte Planung von Routenzugsys- temen auf der Basis von Annahmen und Erfahrungswerten nur bedingt möglich ist.¹⁰⁹ Grundsätzlich werden Routenzugsysteme nach dem sogenannten Busprinzip geplant. Das heißt, die Routenzüge fahren nach einem festen Fahrplan, einer vor- gegebenen Route sowie mehreren Haltestellen. Diese Methode kann jedoch zu überfüllten Touren führen und zur Folge haben, dass nicht alle Bereitstellorte mit Material versorgt werden können. In den meisten Fällen werden demnach Haltestel- len abgefahren, an denen gar kein Handlungsbedarf besteht.¹¹⁰ Außerdem werden bei der Planung häufig Schwankungen des Bedarfs außer Acht gelassen und die Puffer werden so dimensioniert, dass ausreichend Spielraum für Betriebsstörungen vorhanden ist.¹¹¹ Eine erhöhte Flexibilität des Routenzugsystems hat in diesem Zu- sammenhang jedoch zur Folge, dass die Effizienz des Systems aufgrund der hohen Bestände deutlich eingeschränkt wird.¹¹²

2 .3 Planungsmethoden für Routenzugsysteme

Es bestehen bereits einige Methoden zur Planung, Bewertung und Optimierung von Routenzugsystemen in den Bereichen der Produktionstechnik, des Operations-Re- search sowie der Softwareentwicklung. Die Planungsansätze der Produktionstech- nik basieren meist auf Regeln und bauen auf einfachen Berechnungen sowie An- nahmen auf. Das Ziel dieser Methoden ist es, in erster Linie eine funktionierende Lösung zu finden und nicht das Ermitteln des absoluten Optimums. Der Bereich des Operations-Researchs befasst sich mit Teilproblemen, bildet diese mithilfe von Glei- chungssystemen ab und löst sie schließlich mithilfe von linearen Optimierungsver- fahren. Die Planung mit einer Softwarelösungen hingegen hat zum Ziel, die Dimen- sionierungs-, Dispositions- und Optimierungsverfahren des Operations-Researchs für reale Planungsprobleme anwendbar zu machen.¹¹³ Untersuchungen an einem Modell können durch analytische Modelle oder Simulationsmodelle durchgeführt werden. Bei einem analytischen Lösungsansatz ist es möglich, bestimmte festge- legte Werte in ein Gleichungssystem einzusetzen und mithilfe eines geschlossenen Lösungskonzepts den aktuellen Systemzustand zu ermitteln. Es kann festgehalten werden, dass analytische Modelle sich für Systeme eignen, die keine hohe Komple- xität aufweisen. Dies ist unter anderem auf mathematische Restriktionen und auf manuelle Berechnungen zurückzuführen. Bei der Anwendung von Simulationsmo- dellen hingegen wird der Zustand des Modells schrittweise modelliert. Deshalb eig- nen sich Simulationsmodelle vor allem um das Systemverhalten sowie komplexe Zusammenhänge innerhalb eines Routenzugsystems erkennen zu können.¹¹⁴

2 .3.1 Statische und dynamische Planungsansätze

Grundsätzlich kann bei der Planung von Routenzugsystemen zwischen statischen und dynamischen Ansätzen unterschieden werden. Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Arbeit werden in diesem Kapitel die grundlegenden Eigenschaften und Unterschiede von statischen und dynamischen Planungsansätzen vorgestellt. Hierzu wird beleuchtet, welche Problematik sich vor allem bei der Planung mit sta- tischen Konzepten hinsichtlich der Flexibilität des Systems ergibt. In diesem Zusam- menhang wird die Planung mit der VDI Methode und der ESB Methode genauer beschrieben. Diese Planungsmethoden werden in dieser Arbeit für die statische Di- mensionierung des Systems angewandt. Darüber hinaus werden die Grundsätze einer dynamischen Routenzugplanung dargelegt. In diesem Zusammenhang soll die Simulation mit der Materialflussplanungs-Software IPO.Log näher beschrieben werden. Es wird nicht nur auf die Planungsgrundlagen der verschiedenen Methoden eingegangen, sondern auch auf die zugrundeliegenden Berechnungen. Die Berech- nungsgrundlagen stellen dabei die Grundlage für die Ergebnisse im nachfolgenden Kapitel dar. Durch die Unterschiede, die sich bei der statischen und dynamischen Routenzugplanung ergeben, werden in den anschließenden Kapiteln die Vor- und Nachteile der Methoden aufgezeigt und einander gegenübergestellt.

2 .3.2 Statische Planung

Das klassische Routenzugsystem beinhaltet eine statische Anpassungsplanung bei einem weitestgehend dynamischen Umfeld. Wird ein Routenzugsystem mittels sta- tischem Ansatz geplant, werden die wichtigsten Eigenschaften des Routenzugs durch den Planer getroffen. Alle Parameter werden fix festgelegt. Bei der klassi- schen Routenzugplanung werden alle Elemente wie die Route, die Routenfrequenz, die Beladung, die Anzahl an Routenzügen und die Zuordnung der Routenzüge zu der jeweiligen Route fest definiert. Außerdem ist keine Transparenz über die not- wendigen Informationen vorhanden. Zwischen den jeweiligen Arbeitsstationen, Routenzügen und Systemen findet kein Datenaustausch statt. Trifft ein klassisch geplantes Routenzugsystem auf die Individualisierungsentwicklung von heute, ge- rät das gesamte System schnell an seine Grenzen. Diese Faktoren können die ur- sprünglich vorteilhaften Aspekte eines Routenzugsystems erheblich limitieren.¹¹⁵

Hiermit kann festgehalten werden, dass statisch geplante Routenzugsysteme bei einem komplexen und dynamischen Umfeld die ursprünglichen Optimierungswir- kungen nicht in vollem Umfang nutzen können. Diese beinhalten eine Minimierung des Bestands, die Verkürzung der Durchlaufzeiten, eine Verkleinerung der Losgrö- ßen, die Selbststeuerung des Systems sowie die Einfachheit in Bezug auf Steue- rungsaspekte.¹¹⁶ Statische Planungsansätze lassen sich grundsätzlich dadurch be- schreiben, dass sie die zeitlichen Abläufe der Prozesse sowie das zeitliche Zusam- menwirken der Systemelemente nicht berücksichtigen. Aus diesem Grund sind sie generell einfacher und übersichtlicher.¹¹⁷ Hieraus ergibt sich jedoch bei der stati- schen Planung das Problem, dass das Einwirken der dynamischen Systemele- mente das Ergebnis schon zu Beginn der Planungsphase verfälschen kann. Dies begründet die Notwendigkeit einer dynamischen Planung von Routenzugsyste- men.¹¹⁸ Statische Berechnungen sind in einem dynamischen Umfeld bezüglich ihrer Aussagekräftigkeit stark eingeschränkt. Es fehlt die Möglichkeit die Auswirkungen von Einflussgrößen wie Störungen zu prüfen und das Systemverhalten bei einer hohen Auslastung auf die Versorgungssicherheit zu untersuchen.¹¹⁹ Werden bei der Planung keine dynamischen Aspekte berücksichtigt, wird häufig ein Sicherheitspuf- fer eingeplant.¹²⁰ Dieser Sicherheitspuffer macht sich jedoch hinsichtlich der Effizi- enz des Routenzugsystems bemerkbar. Um die Prinzipien der statischen Planung beispielhaft aufzuzeigen werden folgend sowohl die VDI Methode, als auch die ESB Methode näher beschrieben.

2 .3.2.1 VDI 5586

Die VDI Richtlinie besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil, „Blatt 1“, schafft einen groben Überblick über die wichtigsten Bestandteile von Routenzugsystemen und die möglichen Systemkonfigurationen bei der Anwendung von verschiedenen Be- reitstellungskonzepten. Hierbei wird zwischen dem Push-Prinzip und dem Pull-Prin- zip unterschieden. Im zweiten Teil, „Blatt 2“ wird eine Planungsmethode zur Dimen- sionierung eines Routenzugsystems vorgestellt, welche sich jedoch ausschließlich auf Anwendungsbereiche mit dem Push-Prinzip konzentriert.¹²¹ Die VDI Richtlinie 5586 stellt erstmals ein allgemeines Berechnungsmodell für die Planung und Di- mensionierung von Routenzugsystemen dar. Das Vorgehen bei der Planung mit der VDI Methode basiert auf Durchschnittswerten und ist für die strategische Planung konzipiert. Eine detaillierte Betrachtung im operativen Bereich ist mit dieser Me- thode nicht möglich. Es können keine schwankenden Materialbedarfe, variable Startzeitpunkte der Touren, oder dynamische Routenbildungen abgebildet wer- den.¹²²

Bei Anwendung der VDI Richtlinie liegt der Schwerpunkt auf der Betrachtung des Materialflusses. Die Methode begrenzt sich durch einige wichtige Annahmen an die Gegebenheiten des Systems. Bei der Planung mittels VDI Methode wird der Infor- mationsfluss nur teilweise berücksichtigt. Das gesamte Routenzugsystem wird demnach ausschließlich anhand des Bedarfs gesteuert.¹²³ Die Planung eines Rou- tenzugsystems mit der VDI Methode kann grundsätzlich in vier Planungsphasen unterteilt werden. Diese Schritte werden mithilfe der nachfolgenden Abbildung visu- alisiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3. Planungsschritte VDI Methode (Quelle: In Anlehnung an VDI, 2016, S.5)

Im ersten Schritt ist es notwendig, die gegebenen Randbedingungen im Unterneh- men zu identifizieren und zu analysieren. Als Prämisse müssen hier die Vorgaben des Unternehmens gelten. Diese sind für die Gestaltung sowie Dimensionierung des Routenzugsystems von großer Bedeutung. Hierbei kann es sich beispielsweise um Geschwindigkeitsbegrenzungen oder maximal erlaubte Gewichte der Ladungs- träger handeln. Der nächste Schritt befasst sich mit der Gestaltung von Routenzug- systemen. Hier findet die Technikauswahl statt, also die Bestimmung der Art des Schleppers sowie der Anhänger. Dies geschieht in jedem Schritt unter Berücksich- tigung der zuvor festgelegten Einflussgrößen. Bei der Dimensionierung des Rou- tenzugsystems geht es in erster Linie um die rechnerische Auslegung hinsichtlich aller benötigten Ressourcen. In diesem Schritt der Planung werden beispielsweise die Anzahl der notwendigen Routenzüge sowie die erforderliche Zykluszeit für das Betreiben des Systems berechnet. Diese werden anhand der Inputdaten wie Durch- satzanforderungen, Kapazitätsrestriktionen und Prozesszeiten ermittelt. Durch den Vergleich von Durchsatz und Kapazität wird zunächst die erforderliche Anzahl Touren je Zeiteinheit berechnet. Anhand der Dauer einer Tour kann daraufhin die An- zahl der notwendigen Routenzüge bestimmt werden. Bei der Auswertung der Er- gebnisse wird das gesamte Routenzugsystem durch berechnete Kennzahlen be- wertet. Die wichtigsten Bewertungskennzahlen stellen hierbei der zeitliche sowie der kapazitative Nutzungsgrad dar.¹²⁴ Bei Anwendung der VDI-Methode wird davon ausgegangen, dass sowohl die Länge der Route, die benötigten Haltestellen, als auch deren Reihenfolge bereits definiert ist. Ausgehend davon kann das Routen- zugsystem anhand von 8 aufeinander folgenden Schritten dimensioniert werden. Diese werden in den folgenden Abschnitten detaillier beschrieben.¹²⁵

2 .3.2.1.1 Berechnungsgrundlagen VDI Methode

Zuerst werden der Durchsatz des gesamten Systems, die Routenfrequenz sowie der notwendige Tourenabstand berechnet. Daraufhin folgt die Prüfung des kapazi- tativen Nutzungsgrads der Route. Im nächsten Schritt wird die erforderliche Zyklus- zeit und die Anzahl an notwendigen Routenzügen berechnet. Hierauf folgt erneut eine Prüfung mithilfe der Berechnung des zeitlichen Nutzungsgrads der Route. Im letzten Schritt erfolgt schließlich die Berechnung der notwendigen Pufferplätze am Bereitstellort.¹²⁶ Der Durchsatz errechnet sich bei der VDI Planungsmethode durch die Addition des Durchsatzes der Ladungsträger des Teils (A) am Haltepunkt (H) und dem Durchsatz aller Artikel für den Haltepunkt (H). Das Ergebnis ist schließlich der Durchsatz aller Ladungsträger der gesamten Route über alle vorhandenen Hal- tepunkte. Das Ergebnis wird in Ladungsträger je Stunde ausgerechnet. Folgende Formel wird bei der Berechnung des Durchsatzes verwendet:

(1) 𝜆� = ∑� 𝐻 𝜆𝐻 = ∑� 𝐻 ∑� � ���,𝐻

Wobei 𝜆� den gesamten Durchsatz des Routenzugsystems darstellt. Die Anzahl der Haltestellen im System wird durch ∑� 𝐻 beschrieben und der Durchsatz der La- dungsträger für die jeweiligen Artikel an den definierten Haltestellen wird durch die Variablen ∑� � ���,𝐻 dargestellt. Unter der Routenfrequenz wird die Anzahl der Fahr- ten in einem Zeitintervall verstanden, die benötigt werden, um den angestrebten Durchsatz zu transportieren. Bei der Berechnung wird zwischen der minimal erfor derlichen und der maximalen Routenfrequenz unterschieden. Die minimale Routen-frequenz (fr,mn) ergibt sich durch das Dividieren des Durchsatzes an Ladungsträ-gern (yr), über die gesamte Route und alle vorhandenen Haltestellen, durch die Transportkapazität des Routenzuges (Krz). Unter der Transportkapazität des Rou-tenzuges wird die maximale beladbare Anzahl an Ladungsträgern je Tour verstan-den. Folgende Formel wird für die Berechnung der Routenfrequenz angewendet:

[...]

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¹ Vgl. J. Golz 2014, S.34

² Vgl. Reinhardt Jünemann 1989, S.11

³ Vgl. Koether 2018, S.109

⁴ Allgayer 1999, S.15

⁵ Vgl. Szczutkowski 2018

⁶ Vgl. Bruno Lötter/Hans-Peter Wiendahl 2006, S.64

⁷ Vgl. Dangelmaier kein Datum

⁸ Vgl. Klug 2018, S.200 f.

⁹ Vgl. Klug 2018, S.200 f.

¹⁰ Vgl. Wilfried Adami 2008, S.144 f.

¹¹ Vgl. Reuter 2009, S.18

¹² Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.9

¹³ Vgl. Andreas Martini M.Sc 2018, S.1

¹⁴ Vgl. Christian Lieb 2017, S.23

¹⁵ Vgl. Christian Lieb 2017, S.12

¹⁶ Vgl. Andreas Martini M.Sc 2018, S.1

¹⁷ Vgl. Andreas Martini/Ulrich Stache/Florian Trenker 2014, S.1

¹⁸ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.9

¹⁹ Vgl. VDI 2016, S.2

²⁰ Vgl. Wustmann 2016

²¹ Vgl. Christian Lieb 2017, S.12

²² Vgl. Dreher 2009, S.131 f.

²³ Vgl. Wustmann 2016

²⁴ Vgl. Christian Lieb 2017, S.14

²⁵ Vgl. o.V. 2013, S.167 f.

²⁶ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.203

²⁷ Vgl. Andreas Krause/Egon Müller/Jörg Strauch 2015, S.97

²⁸ Vgl. Christian Lieb 2017, S.17

²⁹ Vgl. Martini 2017, S.1 f.

³⁰ Vgl. Christian Lieb 2017, S.13

³¹ Vgl. o.V., Simulation in Produktion 2013, S.167 f.

³² Vgl. Christian Lieb 2017, S.13

³³ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.27

³⁴ Vgl. W. A. Günthner, 2016, Zusammenfassung

³⁵ Vgl. Andreas Martini/Ulrich Stache/Florian Trenker 2014, S.1

³⁶ Vgl. VDI 2016, S.2

³⁷ Vgl. David Braun 2017, S.188

³⁸ Vgl. Christian Lieb 2017, S.12

³⁹ Vgl. David Braun 2017, S.188

⁴⁰ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.6

⁴¹ Vgl. Andreas Krause/Egon Müller/Jörg Strauch 2015, S.1

⁴² Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.64

⁴³ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.6

⁴⁴ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.2 f.

⁴⁵ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.6

⁴⁶ Vgl. Andreas Martini/Ulrich Stache/Florian Trenker 2014, S.1

⁴⁷ Vgl. David Braun 2017, S.189

⁴⁸ Vgl. o.V 2013

⁴⁹ Vgl. Ingolf Meinhardt 2012, S.1

⁵⁰ Vgl. Christian Lieb 2017, S.53

⁵¹ Vgl. Andreas Krause/Egon Müller/Jörg Strauch 2015, S.99

⁵² Vgl. C. Zanker 2016, S.15 f.

⁵³ Vgl. Hendrik Thamer 2016, S.2

⁵⁴ Vgl. F. Zeidler 2018, S.488

⁵⁵ Vgl. Hendrik Thamer 2016, S.2

⁵⁶ Vgl. F. Zeidler 2018, S.488

⁵⁷ Vgl. Andreas Krause/Egon Müller/Jörg Strauch 2015, S.101

⁵⁸ Vgl. o.V. 2013, S.87 ff.

⁵⁹ Vgl. Martini 2017, S.1

⁶⁰ Vgl. C. Zanker 2016, S.17 f.

⁶¹ Vgl. C. Zanker 2016, S.32

⁶² Vgl. J. Golz 2013, Gleitwort

⁶³ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.36

⁶⁴ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.17

⁶⁵ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.36

⁶⁶ Vgl. Ingrid Göpfert 2017, S.190

⁶⁷ Vgl. Huber 2014

⁶⁸ Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.100

⁶⁹ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.16

⁷⁰ Vgl. C. Keuntje 2016, S.31

⁷¹ Vgl. C. Keuntje 2016, S.11

⁷² Vgl. C. Keuntje 2016, S.102 f.

⁷³ Vgl. C. Keuntje 2016, S.11

⁷⁴ Vgl. Christian Lieb 2017, S.64

⁷⁵ Vgl. J. Golz 2013, S.9

⁷⁶ Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.102 f.

⁷⁷ Vgl. Christian Lieb 2017, S.64

⁷⁸ Vgl. Christian Lieb 2017, S.37

⁷⁹ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.14 f.

⁸⁰ Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.100

⁸¹ Vgl. Christian Lieb 2017, S.37

⁸² Vgl. Markus Seiler 2016, S.1

⁸³ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.16

⁸⁴ Vgl. W. A. Christopher Keuntje 2016, S.16

⁸⁵ Vgl. Markus Seiler 2016, S.1

⁸⁶ Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.123

⁸⁷ Vgl. Andreas Martini M.Sc 2018, S.103

⁸⁸ Vgl. o.V. 2002

⁸⁹ Vgl. J. H. Christopher Keuntje 2016, S.145

⁹⁰ Vgl. J. H. Christopher Keuntje 2016, S.147

⁹¹ Vgl. W. A. Günthner 2016, S.147

⁹² Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.116

⁹³ Vgl. Willibald A. Günthner 2013, S.117

⁹⁴ Vgl. David Braun 2017, S.188

⁹⁵ Vgl. Dieter Arnold 2010, S.233

⁹⁶ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.8

⁹⁷ Vgl. Ingolf Meinhardt 2012, S.61

⁹⁸ Vgl. C. Keuntje 2016, S.1

⁹⁹ Vgl. Ingolf Meinhardt 2012, S.64

¹⁰⁰ Vgl. D. Wustmann 2016, S.192

¹⁰¹ Vgl. D. Wustmann 2016, S.123

¹⁰² Vgl. Ingolf Meinhardt 2012, S.64

¹⁰³ Vgl. VDI 2016, S.2

¹⁰⁴ Vgl. Ingolf Meinhardt 2012, S.64

¹⁰⁵ Vgl. David Braun 2017, S.189

¹⁰⁶ Vgl. Wustmann 2016

¹⁰⁷ Vgl. Thomas Liebetruth 2018, S.6

¹⁰⁸ Vgl. Huber 2014, S.23

¹⁰⁹ Vgl. Andreas Martini/Tobias Mauksch/Ulrich Stache 2017, S.279

¹¹⁰ Vgl. M.S.c Jonas Amri 2018, S.3

¹¹¹ Vgl. Huber 2014, S.14

¹¹² Vgl. Andreas Martini/Tobias Mauksch/Ulrich Stache 2017, S.279

¹¹³ Vgl. Andreas Martini/Tobias Mauksch/Ulrich Stache 2017, S.280

¹¹⁴ Vgl. Page 1991, S.4

¹¹⁵ Vgl. F. Zeidler 2018, S.490

¹¹⁶ Vgl. F. Zeidler 2018, S.491

¹¹⁷ Vgl. Klug 2018, S.33

¹¹⁸ Vgl. Wiendahl 1996, S.26

¹¹⁹ Vgl. Klug 2018, S.34

¹²⁰ Vgl. Klug 2018, S.33 f.

¹²¹ Vgl. Augusto Urru/Marco Bonini/Wolfgang Echelmeyer 2018, S.405

¹²² Vgl. Dr.-Ing. I. Meinhardt 2018, S.282

¹²³ Vgl. Augusto Urru/Marco Bonini/Wolfgang Echelmeyer 2018, S.404

¹²⁴ Vgl. Andreas Martini M.Sc 2018, S.1

¹²⁵ Vgl. Augusto Urru/Marco Bonini/Wolfgang Echelmeyer 2018, S.405

¹²⁶ Vgl. Augusto Urru/Marco Bonini/Wolfgang Echelmeyer 2018, S.405

• Universidad: Reutlingen University
• Calificación: 1,0
• Autor: Nadja Nilsson (Autor)
• Año de publicación: 2019
• Páginas: 141
• No. de catálogo: V459955
• ISBN (Ebook): 9783668895393
• ISBN (Libro): 9783668895409
• Idioma: Alemán
• Etiqueta: Routenzug, Milkrun, Produktion, Logistik, Routenzugsystem, Routenzugplanung, Materialfluss, Produktionsversorgung, Materialversorgung, Effizienz, Flexibilität, Vergleich, statisch, dynamisch, Tugger Train, Produktionssteuerung