Andreas Friedrich

Hybrides Vorgehensmodell der
innerbetrieblichen Fördersystemwahl

Entwicklung und Überprüfung eines Modells zur Unterstützung von Planungs- und Investitionsentscheidungen für Fördersysteme im betriebsinternen Materialfluss kleiner und mittelständischer Unternehmen

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Von der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät

der Universität Leipzig

genehmigte

DISSERTATION

zur Erlangung des akademischen Grades

Doktor-Ingenieur

„Dr.-Ing.“

vorgelegt

von Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Andreas Friedrich

geboren am 13.08.1982 in Dresden

Gutachter:   Prof. Dipl.-Ing. Arch. Burkhard Pahl

Prof. Dr. techn. Karl-Heinz Bruhnke

Tag der Verleihung 17.04.2013

Vorwort

Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Grundlagen des Bauens und Planungsmanagement an der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Leipzig.

Der persönliche Ausgangspunkt zur Thematik ergab sich für mich bereits während meines Studiums in der Fachrichtung Wirtschaftsingenieurwesen und dem Parallelstudium zum Bauingenieur. Mein besonderes Interesse galt bereits damals dem Industriebau sowie der Fabrikplanung und der wissenschaftlichen Auseinandersetzung auf diesen Gebieten.

Im Anschluss des Studiums erkannte mein Doktorvater Professor Burkhard Pahl, aufgrund seiner langjährigen beruflichen und wissenschaftlichen Erfahrungen, den Bedarf der Arbeit, die Planung logistischer Systeme des innerbetrieblichen Materialflusses, einem Fachbereich der Fabrikplanung, zu verbessern und transparenter zu gestalten. Ich danke Ihnen an dieser Stelle vielmals für die Gelegenheit zur Promotion und Ihr Vertrauen in meine Arbeit.

Herrn Professor Karl-Heinz Bruhnke danke ich sehr für die Übernahme des Korreferats und die Bereicherung der Arbeit durch seine Kenntnisse auf dem Gebiet des Industriebaus sowie seiner wissenschaftlichen Expertise im Bereich der digitalen Fabrikplanung, wovon ich bereits als studentischer Mitarbeiter und Diplomand profitieren durfte.

Der intensive fachliche Austausch mit Experten der Berufspraxis auf diesem Gebiet schärfte die Zielstellung und untermauerte die Argumentation der Arbeit. Für die inspirierenden Gespräche danke ich u. a. Herrn Michael Weis (Ingenics AG), Herrn Jürgen Hess (Miebach Consulting GmbH) sowie Herrn Bert Laacke (Siemens AG). Herrn Stefan Hüser (Aero Pump GmbH) gilt mein Dank für die Bereitstellung des praktischen Fallbeispiels zur Validierung des Modells.

Die enge Bindung und Ausrichtung der Arbeit zur Industriebaupraxis entspricht gewissermaßen auch meinem persönlichen Leitmotiv. Gemäß dem Grundprinzip der Ingenieurwissenschaften ist es auch das Ziel der vorliegenden Arbeit, einen praktischen, wissenschaftlichen Beitrag zu leisten und mithilfe des Modells und der Methoden ein anwendungsorientiertes Instrument zur Lösung einer realen Problemstellung zu entwickeln.

Vor diesem Hintergrund danke ich für den gelungenen Modelltransfer in eine Softwareanwendung Herrn Steffen Köhler in besonderem Maße, der mich im Rahmen seiner Diplomarbeit dabei unterstützte und somit ein handhabbares Instrument zur Validierung der Arbeit entstand.

Außerdem danke ich dem Kommissionsvorsitzenden Herrn Professor Johannes Ringel für die Leitung des Promotionsverfahrens, allen Kolleginnen und Kollegen u. a. für die sehr zielführenden Diskussionen im Rahmen der gemeinsamen Doktorandenseminare sowie meinen gewissenhaften Lektoren, insbesondere Frau Romy Eichhorst.

Mein größter Dank gilt schließlich meiner Familie und meiner Freundin Katharina für die Geduld und stete Unterstützung in allen Bereichen meines Lebens, wodurch es mir ermöglicht wurde, diesen herausfordernden Weg in meiner beruflichen Entwicklung zu bestreiten. Abschließend darf ich Euch, meinen lieben Freunden, dafür danken, mich zeitweilig daran erinnert zu haben, dass das Leben nicht ausschließlich aus Logistik besteht.

Andreas Friedrich

Leipzig, 06.12.2012

Inhaltsverzeichnis

  1. Vorwort
  2. Abbildungsverzeichnis
  3. Tabellenverzeichnis
  4. Formelverzeichnis
  5. Abkürzungsverzeichnis
  6. 1 Einleitung
    1. 1.1 Problemstellung
    2. 1.2 Zielsetzung
    3. 1.3 Vorgehensweise
  1. 2 Stand von Wissenschaft und Technik
    1. 2.1 Definitionen und Grundlagen
      1. 2.1.1 Einführung Logistik
      2. 2.1.2 Logistik in Unternehmen
      3. 2.1.3 Innerbetriebliche Logistik
      4. 2.1.4 Materialfluss
      5. 2.1.5 Innerbetriebliche Fördersysteme
      6. 2.1.6 Fördermittel
    2. 2.2 Modellierung
      1. 2.2.1 Systeme
      2. 2.2.2 Modelltheorie
      3. 2.2.3 Modellauswahl
      4. 2.2.4 Modellcharakteristik
      5. 2.2.5 Modelltheoretischer Branchenbezug
      6. 2.2.6 Angewandte Vorgehensmodelle
    3. 2.3 Wissenschaftliche Anknüpfung
    4. 2.4 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 3 Regelabläufe der Planung
    1. 3.1 Grundlagen der Unternehmensplanung
    2. 3.2 Grundlagen der Planung von Industrieanlagen
      1. 3.2.1 Logistik in der Industrieplanung
      2. 3.2.2 Abgrenzung
      3. 3.2.3 Objektbereich
      4. 3.2.4 Systemaspekt
      5. 3.2.5 Planungsfelder
      6. 3.2.6 Akteure der Planung
      7. 3.2.7 Planungsphasen
      8. 3.2.8 Modelleinordnung
    3. 3.3 Grundlagen der Materialflussplanung
      1. 3.3.1 Systemgrößen des Materialflusses
      2. 3.3.2 Materialflussuntersuchung
      3. 3.3.3 Planungsphasen
      4. 3.3.4 Materialflussgerechte Industrieplanung
      5. 3.3.5 Planungshilfsmittel
    4. 3.4 Grundlagen der Fördersystemplanung
      1. 3.4.1 Anlässe und Zielgrößen der Systemplanung
      2. 3.4.2 Planungstiefe und Akteure
      3. 3.4.3 Planungsphasen
      4. 3.4.4 Investitionsplanung
      5. 3.4.5 Parameter der Systemauswahl
    5. 3.5 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 4 Innerbetriebliche Fördersysteme
    1. 4.1 Ladeeinheit
      1. 4.1.1 Fördergüter
      2. 4.1.2 Ladeeinheitenbildung
      3. 4.1.3 Modularisierung
      4. 4.1.4 Ladehilfsmittel
        1. 4.1.4.1 Kleinladungsträger
        2. 4.1.4.2 Großladungsträger
      5. 4.1.5 Ladehilfsmittelmodellierung
        1. 4.1.5.1 Modellkriterien
        2. 4.1.5.2 Ladehilfsmitteldatenbank
    2. 4.2 Förderprozess
      1. 4.2.1 Automatisierungsgrad
      2. 4.2.2 Verkettungsprinzipien
      3. 4.2.3 Steuerung
    3. 4.3 Fördermittel
      1. 4.3.1 Stetigförderer
      2. 4.3.2 Systematisierung von Stetigförderern
        1. 4.3.2.1 Kettenförderer
        2. 4.3.2.2 Bandförderer
        3. 4.3.2.3 Rollenförderer
        4. 4.3.2.4 Schwerkraftförderer
      3. 4.3.3 Unstetigförderer
      4. 4.3.4 Systematisierung von Unstetigförderern
        1. 4.3.4.1 Flurförderer
        2. 4.3.4.2 Flurförderzeuge
        3. 4.3.4.3 Hebezeuge und Krane
        4. 4.3.4.4 Hängebahnen
    4. 4.4 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 5 Modellanforderungen und Strukturentwicklung
    1. 5.1 Zielformulierung
    2. 5.2 Anforderungsanalyse
      1. 5.2.1 Inhaltliche Anforderungsanalyse
        1. 5.2.1.1 Planungsdatenbasis
        2. 5.2.1.2 Systemtheoretische Anforderungen
        3. 5.2.1.3 Modelltheoretische Anforderungen
        4. 5.2.1.4 Flexibilität
      2. 5.2.2 Strukturelle Anforderungsanalyse
        1. 5.2.2.1 Modularität
        2. 5.2.2.2 Erweiterbarkeit
        3. 5.2.2.3 Zyklisches Vorgehensmodell
        4. 5.2.2.4 Ergebnisarten- und -strukturierung
    3. 5.3 Modellierungsmethoden
      1. 5.3.1 Aktivitätsorientierte Methoden
      2. 5.3.2 Ereignisorientierte Methoden
      3. 5.3.3 Objektorientierte Methoden
      4. 5.3.4 Symbolarchiv
    4. 5.4 Strukturentwurf
    5. 5.5 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 6 Fördersystemmodellierung
    1. 6.1 Formale Fördersystemobjekte
      1. 6.1.1 Modul „Systematik“
        1. 6.1.1.1 Fördersystemklasse
        2. 6.1.1.2 Fördergeschwindigkeit
        3. 6.1.1.3 Antriebsart
        4. 6.1.1.4 Lasten
        5. 6.1.1.5 Lastfälle
      2. 6.1.2 Modul „Ladeeinheit“
        1. 6.1.2.1 Fördergutgeometrie
        2. 6.1.2.2 Lastaufnahmefläche
        3. 6.1.2.3 Handhabung
        4. 6.1.2.4 Stoffgrößen
        5. 6.1.2.5 Sensitivitäten
      3. 6.1.3 Modul „Förderweg“
        1. 6.1.3.1 Linienführung
        2. 6.1.3.2 Raumprofil
        3. 6.1.3.3 Statik
        4. 6.1.3.4 Boden
        5. 6.1.3.5 Raumklima
      4. 6.1.4 Modul „Förderprozess“
        1. 6.1.4.1 Automatisierung
        2. 6.1.4.2 Steuerung
        3. 6.1.4.3 Materialfluss
      5. 6.1.5 Modul „Wirtschaftlichkeit“
        1. 6.1.5.1 Investitionen
        2. 6.1.5.2 Fixe Kosten
        3. 6.1.5.3 Variable Kosten
        4. 6.1.5.4 Nutzungsdauer
    2. 6.2 Nicht formale Fördersystemobjekte
      1. 6.2.1 Modul „Bewertung“
        1. 6.2.1.1 Flexibilität
        2. 6.2.1.2 Supply-Chain
        3. 6.2.1.3 Automatisierung und Steuerung
        4. 6.2.1.4 Gebäudekompatibilität
        5. 6.2.1.5 Empfindlichkeit und Design
        6. 6.2.1.6 Sicherheit und Ergonomie
        7. 6.2.1.7 Umweltverträglichkeit
    3. 6.3 Fördersystemdatenbank
    4. 6.4 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 7 Methoden und Gesamtdarstellung
    1. 7.1 Modularisierte Modellstruktur
    2. 7.2 Objektschema
    3. 7.3 Obligatorische Verknüpfungen
    4. 7.4 Allgemeine Methoden
    5. 7.5 Komplexe Methoden
      1. 7.5.1 Methode der integrierten Ladeeinheitenbildung
        1. 7.5.1.1 Hilfsmethode Lagenbildung
        2. 7.5.1.2 Hilfsmethode Stapelbildung
        3. 7.5.1.3 Hilfsmethode Standardladehilfsmittelzuordnung
        4. 7.5.1.4 Partialergebnisse
      2. 7.5.2 Methode der statischen Plausibilität
        1. 7.5.2.1 Hilfsmethode Lasteinwirkung
        2. 7.5.2.2 Hilfsmethode Lastaufnahme
        3. 7.5.2.3 Hilfsmethode Tragfähigkeit
        4. 7.5.2.4 Partialergebnisse
      3. 7.5.3 Methode der Durchsatzberechnung
        1. 7.5.3.1 Hilfsmethode Fördergeschwindigkeit
        2. 7.5.3.2 Hilfsmethode Stückgutabstand
        3. 7.5.3.3 Hilfsmethode Grenzdurchsatz
        4. 7.5.3.4 Partialergebnisse
      4. 7.5.4 Methode der Flächenbedarfsermittlung
        1. 7.5.4.1 Hilfsmethode Förderweglänge
        2. 7.5.4.2 Hilfsmethode Förderwegbreite
        3. 7.5.4.3 Partialergebnisse
      5. 7.5.5 Methode der Wirtschaftlichkeitsrechnung
        1. 7.5.5.1 Hilfsmethode Kostenberechnung
        2. 7.5.5.2 Hilfsmethode Statische Investitionsrechnung
        3. 7.5.5.3 Hilfsmethode Dynamische Investitionsrechnung
        4. 7.5.5.4 Partialergebnisse
      6. 7.5.6 Methode der Nutzwertanalyse
        1. 7.5.6.1 Hilfsmethode Erfüllungsgrad
        2. 7.5.6.2 Hilfsmethode Individuelle Präferenzen
        3. 7.5.6.3 Hilfsmethode Nutzwertbestimmung
        4. 7.5.6.4 Partialergebnisse
    6. 7.6 Gesamtdarstellung des Modells
    7. 7.7 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 8 Fallbeispiele zur Anwendung
    1. 8.1 Datenbasis
    2. 8.2 Conveyor Selector
      1. 8.2.1 Programmarchitektur
      2. 8.2.2 Grafische Benutzeroberfläche
    3. 8.3 Fallbeispiele
      1. 8.3.1 Praktisches Fallbeispiel
        1. 8.3.1.1 Planungsdaten
        2. 8.3.1.2 Auswertung
      2. 8.3.2 Theoretisches Fallbeispiel
        1. 8.3.2.1 Planungsdaten
        2. 8.3.2.2 Auswertung
    4. 8.4 Fazit und weiteres Vorgehen
  1. 9 Zusammenfassung und Ausblick
    1. 9.1 Zusammenfassung und Nutzen der Arbeit
    2. 9.2 Ausblick und Ansätze für weitere Forschungsarbeiten
  1. Anhang
    1. Anhang 1: Parameter der Ist-Analyse
    2. Anhang 2: Materialflussbestimmte Bereiche
    3. Anhang 3: Kleinladungsträger
    4. Anhang 4: Großladungsträger
    5. Anhang 5: Ladehilfsmittelobjekte
    6. Anhang 6: Fördermittel
    7. Anhang 7: Formale Fördersystemobjekte
    8. Anhang 8: Nicht formale Fördersystemobjekte
    9. Anhang 9: Fragebogen Fördersystemauswahl
    10. Anhang 10: Planungsdaten Fallbeispiele
  1. Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit

Abbildung 2: Supply-Chain in der Unternehmenslogistik

Abbildung 3: Einordnung der innerbetrieblichen Logistik

Abbildung 4: Materialflussebenen

Abbildung 5: Komponenten eines Fördersystems

Abbildung 6: Einteilung von Fördermitteln

Abbildung 7: Vollständiges System

Abbildung 8: Hauptmerkmale eines Modells im Zielkonflikt

Abbildung 9: Modelltypen

Abbildung 10: Einteilung von Modellen aus „logistischer Sicht“

Abbildung 11: 7-Stufen-Planungssystematik

Abbildung 12: Modellentwicklung

Abbildung 13: Fabrikplanung als Teil der Unternehmensplanung

Abbildung 14: Objektkategorien der Fabrikplanung

Abbildung 15: Fabrik als System

Abbildung 16: Fabrik als hierarchisches System

Abbildung 17: Akteure der Fördersystemplanung

Abbildung 18: Planungsphasen der Fabrikplanung

Abbildung 19: Materialflussplanung nach VDI 2498

Abbildung 20: Materialflussgerechte Planung einer Industrieanlage

Abbildung 21: Zusammenhang von Planungstiefe, Kosten und Expertise

Abbildung 22: Fördersystemplanung nach VDI 2710

Abbildung 23: Investitionsplanung von Fördermitteln und Förderhilfsmitteln

Abbildung 24: Kategorien der Auswahlkriterien

Abbildung 25: Systematik der Ladungs- und Einheitenbildung

Abbildung 26: Optimierte Palettenbelegung durch das Modulmaß

Abbildung 27: KLT (VDA-Maß); Drehstapelbehälter; Sichtlagerkasten

Abbildung 28: Europalette; Gitterboxpalette; Rollcontainer

Abbildung 29: Objekthierarchie

Abbildung 30: Breitenmaße am Beispiel eines nestbaren Behälters

Abbildung 31: Öffnung der Kontaktfläche

Abbildung 32: Förderpositionen (liegend, gekippt, stehend)

Abbildung 33: Zeitliche Abläufe linearer Förderprozesse

Abbildung 34: Stetiges und unstetiges Förderprinzip

Abbildung 35: Symbolik am Beispiel eines Regalstaplers

Abbildung 36: Stetigförderer

Abbildung 37: Unterflurschleppkettenförder; Power-and-Free-Förderer

Abbildung 38: Gurtförderer; Gliederplattenförderer

Abbildung 39: Angetriebene Rollenbahn; Staurollenförderer

Abbildung 40: Röllchenbahn; Stückgutrutsche

Abbildung 41: Unstetigförderer

Abbildung 42: Elektrotragbahn; Automatischer Flurförderer

Abbildung 43: Schlepper; Horizontal-Kommissionierfahrzeug

Abbildung 44: Hydraulikaufzug; Zweiträger-Laufkran

Abbildung 45: Rohrbahn; Elektrohängebahn

Abbildung 46: Potenzielle Systemgrenzen

Abbildung 47: Allgemeine Modellhierarchie

Abbildung 48: Modulare Erweiterbarkeit

Abbildung 49: Zyklus eines Vorgehensprozesses

Abbildung 50: Objekt

Abbildung 51: Modellentwurf der innerbetrieblichen Fördersystemwahl

Abbildung 52: Lastfälle bei linienartigen Konstruktionen

Abbildung 53: Zulässige Überstände

Abbildung 54: Modellstruktur

Abbildung 55: Prinzipielles Objektschema

Abbildung 56: Objektschema Durchsatzberechnung

Abbildung 57: Objektschema Methode Temperaturverträglichkeit

Abbildung 58: Ladeeinheitenbildung

Abbildung 59: 4-Block Heuristik

Abbildung 60: Hilfsmethode Lasteinwirkung

Abbildung 61: Hilfsmethode Lastaufnahme

Abbildung 62: Kosten-Nutzen-Vergleich zweier Alternativen

Abbildung 63: Amortisationsdauer im Variantenvergleich

Abbildung 64: Vorgehensmodell der innerbetrieblichen Fördersystemwahl

Abbildung 65: Programmarchitektur

Abbildung 66: Grafische Benutzeroberfläche

Abbildung 67: Editor

Abbildung 68: Objekte-Fenster und Kontextmenüs

Abbildung 69: System-Selektion und Systemdarstellung

Abbildung 70: Ergebnisdarstellung (Förderprozess und Wirtschaftlichkeit)

Abbildung 71: Modulmatrix und Dialogfenster

Abbildung 72: Fördersystemvergleich

Abbildung 73: Materialfluss im praktischen Fallbeispiel

Abbildung 74: Auswertung praktisches Fallbeispiel

Abbildung 75: Elektrotragbahn und FTS

Abbildung 76: Materialflussoptionen im theoretischen Fallbeispiel

Abbildung 77: Auswertung theoretisches Fallbeispiel (1. Variante)

Abbildung 78: Unterflurschleppkettenförderer und Niederhubwagen

Abbildung 79: Auswertung theoretisches Fallbeispiel (2. Variante „horizontal“)

Abbildung 80: Auswertung theoretisches Fallbeispiel (2. Variante „vertikal“)

Abbildung 81: FTS Typ „Ameise“ und Schwerlastaufzug

Abbildung 82: Kreisförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 83: Power-and-Free-Förderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 84: Unterflurschleppkettenförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 85: Tragkettenförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 86: Paternoster (Typ A, Typ B)

Abbildung 87: S-Förderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 88: Gurtförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 89: Riemenförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 90: Gliederbandförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 91: Gliederplattenförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 92: Spiralförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 93: Wandertischförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 94: Angetriebene Rollenbahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 95: Staurollenförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 96: Skid-Förderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 97: Rollenbahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 98: Röllchenbahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 99: Kugelbahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 100: Stückgutrutsche (Typ A, Typ B)

Abbildung 101: Verschiebewagen (Typ A, Typ B)

Abbildung 102: Elektrotragbahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 103: Regalbediengerät (Typ A, Typ B)

Abbildung 104: Automatischer Flurförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 105: Automatisches Flurförderzeug (Typ A, Typ B)

Abbildung 106: Schlepper (Typ A, Typ B)

Abbildung 107: Wagen (Typ A, Typ B)

Abbildung 108: Gabelstapler (Typ A, Typ B)

Abbildung 109: Regalstapler (Typ A, Typ B)

Abbildung 110: Kommissionierfahrzeug (Typ A, Typ B)

Abbildung 111: Hubwagen (Typ A, Typ B)

Abbildung 112: Aufzug (Typ A, Typ B)

Abbildung 113: Senkrechtförderer (Typ A, Typ B)

Abbildung 114: Hubtisch (Typ A, Typ B)

Abbildung 115: Laufkrane/Hängekrane (Typ A, Typ B)

Abbildung 116: Säulendrehkran (Typ A, Typ B)

Abbildung 117: Rohrbahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 118: Elektrohängebahn (Typ A, Typ B)

Abbildung 119: Gewichtungsfaktoren

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Sachgebiete und Systemaspekte der Fabrikplanung

Tabelle 2: Ziele der Materialflussplanung

Tabelle 3: Systemgrößen des Materialflusses

Tabelle 4: Hilfsmittel der Materialflussplanung

Tabelle 5: Nutzungsdauern von Fördermitteln

Tabelle 6: Fördermittelrelevante Eigenschaften von Fördergütern

Tabelle 7: Abgrenzungskriterien zwischen KLT´s und GLT´s

Tabelle 8: Objekt „Klassifizierung“

Tabelle 9: Stärken-Schwächen-Profil Stetigförderer

Tabelle 10: Stärken-Schwächen-Profil Unstetigförderer

Tabelle 11: Symbolarchiv

Tabelle 12: Objekt „Fördersystemklasse“

Tabelle 13: Objekt „Fördergeschwindigkeit“

Tabelle 14: Klassifizierung der lasteinleitenden Konstruktion

Tabelle 15: Quantifizierung der Modellkriterien

Tabelle 16: Methode der integrierten Ladeeinheitenbildung – beteiligte Objekte

Tabelle 17: Standardladehilfsmittel

Tabelle 18: Hilfsmethode der Standardladehilfsmittelzuordnung

Tabelle 19: Partialergebnisse der integrierten Ladeeinheitenbildung

Tabelle 20: Methode der statischen Plausibilität – beteiligte Objekte

Tabelle 21: Partialergebnisse der statischen Plausibilität

Tabelle 22: Methode der Durchsatzberechnung – beteiligte Objekte

Tabelle 23: Partialergebnisse der Durchsatzberechnung

Tabelle 24: Methode der Flächenbedarfsermittlung – beteiligte Objekte

Tabelle 25: Partialergebnisse der Flächenbedarfsermittlung

Tabelle 26: Methode der Kostenermittlung – beteiligte Objekte

Tabelle 27: Partialergebnisse der Wirtschaftlichkeitsrechnung

Tabelle 28: Methode der Nutzwertanalyse – beteiligte Objekte

Tabelle 29: Nutzwertberechnung des Objektes „Flexibilität“

Tabelle 30: Partialergebnisse der Nutzwertanalyse

Tabelle 31: Ergänzung des Symbolarchivs

Tabelle 32: Systemvergleich im theoretischen Fallbeispiel (1. Variante)

Tabelle 33: Variantenvergleich im theoretischen Fallbeispiel

Tabelle 34: Parameter der Ist-Analyse

Tabelle 35: Materialflussbestimmte- bzw. -beeinflusste Bereiche

Tabelle 36: Kleinladungsträger – Kästen im VDA-Maß

Tabelle 37: Kleinladungsträger – Kästen im Euro-Maß

Tabelle 38: Kleinladungsträger – Kästen oberhalb des VDA-Maßes

Tabelle 39: Kleinladungsträger – Stapeltransportkästen

Tabelle 40: Kleinladungsträger – Nestbare Behälter

Tabelle 41: Kleinladungsträger – Postbehälter

Tabelle 42: Kleinladungsträger – Sichtlagerkästen

Tabelle 43: Kleinladungsträger – Tablare

Tabelle 44: Kleinladungsträger – Faltschachteln

Tabelle 45: Großladungsträger – Europaletten

Tabelle 46: Großladungsträger – Stahlflachpaletten

Tabelle 47: Großladungsträger – Sonstige Flachpaletten

Tabelle 48: Großladungsträger – Behälterpaletten

Tabelle 49: Großladungsträger – Rungengestelle

Tabelle 50: Großladungsträger – Großbehälter

Tabelle 51: Großladungsträger – Transport- und Stapelbehälter

Tabelle 52: Großladungsträger – Rollcontainer und Anhänger

Tabelle 53: Objekt „Klassifizierung“

Tabelle 54: Objekt „Abmessung“

Tabelle 55: Objekt „Kontaktfläche“

Tabelle 56: Objekt „Eignung“

Tabelle 57: Objekt „Handhabung und Ladeeinheitenbildung“

Tabelle 58: Kreisförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 59: Power-and-Free-Förderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 60: Unterflurschleppkettenförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 61: Tragkettenförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 62: Paternoster (Typ A, Typ B)

Tabelle 63: S-Förderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 64: Gurtförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 65: Riemenförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 66: Gliederbandförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 67: Gliederplattenförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 68: Spiralförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 69: Wandertischförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 70: Angetriebene Rollenbahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 71: Staurollenförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 72: Skid-Förderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 73: Rollenbahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 74: Röllchenbahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 75: Kugelbahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 76: Stückgutrutsche (Typ A, Typ B)

Tabelle 77: Verschiebewagen (Typ A, Typ B)

Tabelle 78: Elektrotragbahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 79: Regalbediengerät (Typ A, Typ B)

Tabelle 80: Automatischer Flurförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 81: Automatisches Flurförderzeug (Typ A, Typ B)

Tabelle 82: Schlepper (Typ A, Typ B)

Tabelle 83: Wagen (Typ A, Typ B)

Tabelle 84: Gabelstapler (Typ A, Typ B)

Tabelle 85: Regalstapler (Typ A, Typ B)

Tabelle 86: Kommissionierfahrzeug (Typ A, Typ B)

Tabelle 87: Hubwagen (Typ A, Typ B)

Tabelle 88: Aufzug (Typ A, Typ B)

Tabelle 89: Senkrechtförderer (Typ A, Typ B)

Tabelle 90: Hubtisch (Typ A, Typ B)

Tabelle 91: Laufkrane/Hängekrane (Typ A, Typ B)

Tabelle 92: Säulendrehkran (Typ A, Typ B)

Tabelle 93: Rohrbahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 94: Elektrohängebahn (Typ A, Typ B)

Tabelle 95: Objekt „Fördersystemklasse“

Tabelle 96: Objekt „Fördergeschwindigkeit“

Tabelle 97: Objekt „Antriebsart“

Tabelle 98: Objekt „Lasten“

Tabelle 99: Objekt „Lasteinleitende Konstruktion“

Tabelle 100: Objekt „Systempräferenzen“

Tabelle 101: Objekt „Fördergutmaße“

Tabelle 102: Objekt „Fördergutkontaktfläche“

Tabelle 103: Objekt „Lastaufnahmefläche“

Tabelle 104: Objekt „Handhabung“

Tabelle 105: Objekt „Handhabungskriterien“

Tabelle 106: Objekt „Stoffgrößen“

Tabelle 107: Objekt „Stoffgrößeneignung“

Tabelle 108: Objekt „Sensitivität“

Tabelle 109: Objekt „Sensibilität“

Tabelle 110: Objekt „Linienführung“

Tabelle 111: Objekt „Streckenbewältigung“

Tabelle 112: Objekt „Raummaße“

Tabelle 113: Objekt „Lichtraumprofil“

Tabelle 114: Objekt „Lasteinwirkung“

Tabelle 115: Objekt „Lastaufnahme Hallenbau“

Tabelle 116: Objekt „Lastaufnahme Massivbau“

Tabelle 117: Objekt „Bodenbeschaffenheit“

Tabelle 118: Objekt „Bodeneignung“

Tabelle 119: Objekt „Raumklima“

Tabelle 120: Objekt „Klimaresistenz“

Tabelle 121: Objekt „Automatisierungspräferenzen“

Tabelle 122: Objekt „Automatisierungsgrad“

Tabelle 123: Objekt „Steuerung“

Tabelle 124: Objekt „Steuerbarkeit“

Tabelle 125: Objekt „Materialflussvorgaben“

Tabelle 126: Objekt „Materialflussfaktoren“

Tabelle 127: Objekt „Materialflusseignung“

Tabelle 128: Objekt „Systeminvestitionen“

Tabelle 129: Objekt „Fixe Kosten“

Tabelle 130: Objekt „Variable Kosten“

Tabelle 131: Objekt „Nutzungsdauer“

Tabelle 132: Objekt „Flexibilität“

Tabelle 133: Objekt „Supply-Chain“

Tabelle 134: Objekt „Automatisierung und Steuerung

Tabelle 135: Objekt „Gebäudekompatibilität“

Tabelle 136: Objekt „Sensitivität und Design“

Tabelle 137: Objekt „Sicherheit und Ergonomie“

Tabelle 138: Objekt „Umweltverträglichkeit“

Tabelle 139: Planungsdaten des praktischen Fallbeispiels

Tabelle 140: Planungsdaten des theoretischen Fallbeispiels (Variante 1)

Tabelle 141: Planungsdaten des theoretischen Fallbeispiels (Variante 2a)

Tabelle 142: Planungsdaten des theoretischen Fallbeispiels (Variante 2b)

Formelverzeichnis

Gleichung 1: Allgemeine Systemgleichung

Gleichung 2: Nachweis Betondruckspannung

Gleichung 3: Zielfunktion der 4-Block Heuristik

Gleichung 4: Berechnungen 4-Block Heuristik – Block 1

Gleichung 5: Berechnungen 4-Block Heuristik – Block 2

Gleichung 6: Berechnungen 4-Block Heuristik – Block 3

Gleichung 7: Berechnungen 4-Block Heuristik – Block 4

Gleichung 8: Grenzzustand der Tragfähigkeit

Gleichung 9: Beanspruchung punktueller Konstruktionen

Gleichung 10: Beanspruchung flächiger Konstruktionen

Gleichung 11: Beanspruchung linienförmiger, kontinuierlicher Konstruktionen

Gleichung 12: Beanspruchung linienförmiger, periodischer Konstruktionen

Gleichung 13: Mittlerer Stückgutabstand

Gleichung 14: Grenzdurchsatz Stetigförderer

Gleichung 15: Massenstrom Stetigförderer

Gleichung 16: Spielzeitenberechnung Unstetigförderer

Gleichung 17: Grenzdurchsatz Unstetigförderer

Gleichung 18: Auslastungsgrad

Gleichung 19: Förderweglänge bei geneigten Förderwegen

Gleichung 20: Förderweglänge

Gleichung 21: Förderwegbreite

Gleichung 22: Investitionen

Gleichung 23: Fixkostenberechnung

Gleichung 24: Berechnung variabler Kosten

Gleichung 25: Kostenvergleichsrechnung

Gleichung 26: Transportkostenberechnung

Gleichung 27: Kapitalwert

Gleichung 28: Endwert

Gleichung 29: Annuität

Gleichung 30: Kapitalwertdifferenz zweier Alternativen

Gleichung 31: Amortisationsdauer

Abkürzungsverzeichnis

Abb. Abbildung
AfA Absetzungen für Abnutzungen
AG Aktiengesellschaft
AKL automatisches Kleinteilelager
APS Advanced Planning and Scheduling
AVA Ausschreibung, Vergabe, Angebot
BGF Bruttogrundfläche
BKI Baukosteninformationszentrum
BRI Bruttorauminhalt
BVL Bundesvereinigung Logistik e.V.
bzw. beziehungsweise
ca. cirka
CAD Computer Aided Design
CCG Central for Coorganisation
CSV Comma-Separated Values
d. h. das heißt
DIN Deutsches Institut für Normung e.V.
EDV Elektronische Datenverarbeitung
ELT Elektrotechnik
ERP Enterprise Resource Planning
etc. et cetera
EUL Efficient Unit Load
EUR Europalette
f. folgende Seite
ff. folgende Seiten
ggf. gegebenenfalls
GLT Großladungsträger
GmbH Gesellschaft mit beschränkter Haftung
HLS Heizung, Lüftung, Sanitär
HOAI Honorarordnung für Architekten und Ingenieure
ID Identität
i. d. R. in der Regel
INF infinite
ISO International Organization for Standardization
IT Informationstechnologie
JIT Just in Time
JIS Just in Sequence
Kap. Kapitel
KLT Kleinladungsträger
KMU kleine und mittlere Unternehmen
LAM Lastaufnahmemittel
LEK lasteinleitende Konstruktion
lfd. laufend
LHM Ladehilfsmittel
max. maximal
min. minimal
mm Millimeter
Mio. Millionen
o. ä. oder ähnlich
o. Ä. oder Ähnliches
p. a. per annum
PPS Produktionsplanung und -steuerung
S. Seite
SC Supply-Chain
SCM Supply-Chain-Management
SE Simultaneous Engineering
SLHM Standardladehilfsmittel
Tab. Tabelle(n)
u.a. unter anderem
VDA Verband der Automobilindustrie
VDI Verein Deutscher Ingenieure
VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau
vgl. vergleiche
XML Extensible Markup Language
z. B. zum Beispiel
zzgl. zuzüglich
Geldeinheit Euro
°C Grad Celsius

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

„Sparen Sie zehn Schritte am Tag für zwölftausend Mitarbeiter.

Damit erhalten Sie 50 Meilen an überflüssiger Handarbeit und vergeudeter Energie,

die eingespart werden können." Henry Ford (1863-1947)

Der außergewöhnliche Manager, Geschäftsmann und Erfinder Henry Ford erkannte sehr früh, dass der Erfolg eines Unternehmens wesentlich von effizienten Prozessen beeinflusst wird. In der Gegenwart hält zudem der Faktor „Logistik“ möglicherweise noch größere Chancen für innovative Unternehmen bereit. Der globale Markt bietet schier unbegrenzte Möglichkeiten, doch birgt er auch gewisse Risiken.

Die Trendveränderung des ehemals lokalen Verkäufermarktes hin zum globalisierten Käufermarkt hat sich, besonders in den letzten Jahren, spürbar beschleunigt. Kennzeichnend für diesen Wandel sind beispielsweise abnehmende Produktlebenszyklen und Losgrößen sowie geringere Produktionstiefen, denen eine zunehmende Flexibilität der Unternehmen gegenübersteht. Der Markt bestimmt scheinbar die Regeln und den Grad der Veränderung mit teilweise immer groteskeren Zügen. Produkte besser heute als morgen an den Markt zu bringen („The-Time-to-Market Dilemma“)1 und innerhalb weniger Stunden zu liefern, stellt in steigendem Maße eine Schlüsselgröße und ein Wettbewerbsvorteil dar. Die Chancen der Marktteilnehmer stehen offenbar großen Herausforderungen gegenüber.

Auf die Vernunft und die Beruhigung des Marktes zu warten, ist eine Möglichkeit, wenngleich eine sehr riskante. Die betriebsinternen Prozesse zu optimieren, wäre wohl die bessere! Damit einhergehend steht die Senkung der Logistikkosten. Bei einem Anteil von ca. 10 – 25%2 an den Gesamtkosten eines Unternehmens existiert offenbar jede Menge Einsparpotenzial. Für die innerbetriebliche Logistik muss vor diesem Hintergrund herausgestellt werden, dass auch dieses Teilgebiet der Logistik sich den veränderten Marktbedingungen stellen muss. Grundsätzlich steht dabei die Verbesserung aller Prozesse zwischen Warenein- und Warenausgang zur Disposition.

Die im Fokus der Arbeit stehenden Fördersysteme stellen einen sehr wesentlichen Teil der innerbetrieblichen Logistik dar. Die übergeordneten Ziele der Planung, Realisierung und des Betriebs dieser sogenannten „Leistungssysteme“ sind die Leistungserfüllung, die Qualitätssicherung und die Kostensenkung. Diese, in einem Spannungsdreieck stehenden, Interdependenzen sind gleichzeitig auch die Hauptziele3 der Unternehmenslogistik und unterliegen einer ständigen Korrelation.

Investitionen in Fördertechnik haben, aufgrund ihrer mittel- bis langfristigen Nutzungsdauern von bis zu 20 Jahren,4 Auswirkungen auf die Kapitalbindung sowie die Produktivität und damit auch auf den Unternehmenserfolg. Die Fördersystemplanung ist ein interdisziplinärer Prozess, an dem unterschiedliche Akteure beteiligt sind. Die Vorgaben dieser Fachplanung resultieren in der Praxis üblicherweise aus der Produktionsplanung, im Anschluss der Prozessplanung.5

In diesem Zusammenhang entsteht für die Systemplanung sowie die Systemauswahl eine herausfordernde Situation, da viele Entscheidungen auf Annahmen und Unsicherheiten basieren. Um die verschiedenen Planungsbeteiligten zu synchronisieren, die geringe Vorlaufzeit zu nutzen sowie das Informationsdefizit zu kompensieren, bedarf es entsprechender Hilfsmittel, sodass am Ende nicht die Best Practice Variante6 als Verlegenheitslösung gewählt werden muss.

Die Situationen von Forschung und Praxis zeigen, dass die Notwendigkeit der wissenschaftlichen Auseinandersetzung zum Thema besteht, um Ordnung zu schaffen und einen Teil der beschriebenen Lücken zu schließen. Insbesondere wird dabei auf die Weiterentwicklung rein analytischer Ansätze sowie existierender Entscheidungsregeln hin zu einem hybriden und in seiner Anwendung flexiblen Instrument abgezielt.

1.2 Zielsetzung

Die generellen Zielsetzungen der vorliegenden Arbeit liegen in der Erstellung eines Vorgehensmodells, durch das der Anwender in die Lage versetzt wird, eine optimumsnahe, technologische sowie wirtschaftliche Entscheidung zur Auswahl eines innerbetrieblichen Fördersystems zu treffen, bei gleichzeitiger Steigerung der Planungssicherheit, -genauigkeit und -transparenz. Das Modell soll dabei mit entsprechender Planungstiefe ein positives Verhältnis aus Planungsaufwand und dem erzielten Nutzen aufgrund der Modellanwendung erreichen.

Die Bestrebungen zur Erfüllung der grundsätzlichen Zielstellungen unterliegen den Randbedingungen infolge der veränderten Marktbedingungen, dem Spektrum potenzieller Planungsbeteiligter bzw. Entscheidungsträger sowie den Defiziten existierender Methoden. Für die modellhafte Abbildung künftiger Zustände und der Erreichung der allgemeinen Zielsetzungen, werden folgende Teilziele gesetzt:

  • Darstellung der Bedeutung und des Potenzials der Fördersysteme als Bestandteil des innerbetrieblichen Materialflusses im Kontext der Industrieplanung,
  • Erfassung der Komplexität des Entscheidungsprozesses sowie der Vielfalt entscheidungsbeeinflussender Kriterien und das damit einhergehende Risiko für Unternehmen,
  • Analyse der bisherigen wissenschaftlichen Arbeiten und der angewandten Methoden der Praxis zur Formulierung eines neuen Lösungsansatzes,
  • Entwicklung eines flexiblen und erweiterbaren Modells, um einerseits die situative Informationslage im Projektverlauf und andererseits die differierende Expertise der Modellanwender zu berücksichtigen,
  • Erzeugung einer repräsentativen Fördersystemdatenbank als Modellelement zur Verwaltung der modellierten Fördersysteme mit ca. 75 Beispielsystemen,
  • Fördersystemmodellierung auf der Grundlage einer möglichst hohen Kriterienbasis zur Begrenzung des Abstraktionsgrades und der Erzeugung eines hybriden Modells, sowie
  • die Prüfung auf Anwendbarkeit und gegebenenfalls der Modelltransfer in eine Softwareanwendung.

Abgesehen von den wissenschaftlichen Ergebnissen besteht der Anspruch, mit dieser Arbeit einen Beitrag zur Ressourcenschonung, Nachhaltigkeit sowie bedienerfreundlichen Nutzung zu leisten, indem sowohl Effizienz als auch u. a. energetische Aspekte sowie Ergonomie die Leitmotive im Zuge der Kriteriendefinition sein werden. Für alle Überlegungen soll dabei besonderer Wert auf den Praxisbezug gelegt werden, da dieser die Grundlage einer anwendungsorientierten Wissenschaft darstellt.

1.3 Vorgehensweise

Die vorliegende Arbeit ist in neun Kapitel gegliedert und wurde in Anlehnung an den Forschungsprozess angewandter Wissenschaften nach Ullrich7 aufgebaut (vgl. Abb. 1).

Im Anschluss an die einleitenden Ausführungen des ersten Kapitels zur Problemstellung, Zielstellung und der Herangehensweise erfolgt in Kapitel zwei die thematische Abgrenzung sowie die Bestimmung begrifflicher und konzeptioneller Grundlagen, wobei nach dem Top-down-Prinzip der Objektbereich der innerbetrieblichen Fördersysteme herausgestellt wird. Die Grundlagen der Modellierungstechnik und damit den theoretischen Bezugsrahmen bilden die Modell- und Systemtheorie. Schließlich wird die wissenschaftliche Anknüpfung der vorliegenden Arbeit dargestellt.

Kapitel drei widmet sich den Regelabläufen der Planungspraxis zur Erfassung problemrelevanter Theorien. Durch die schrittweise Eingrenzung der Fördersystemplanung in den übergeordneten Themengebieten der Materialfluss- und Industrieplanung werden der Planungskontext des Fachgebietes herausgestellt und mögliche Abhängigkeiten bzw. Wechselwirkungen aufgezeigt. Auf dieser Grundlage soll die Modelleinordnung und der Anwenderbezug möglicher Akteure gelingen und somit die Forschungsrelevanz unterstrichen werden.

Das vierte Kapitel widmet sich den Fördersystemen, den zentralen technischen Elementen des Materialflusses. Dabei werden die Einzelelemente Ladeeinheit, Förderprozess und Fördermittel dargestellt. Eine zentrale Bedeutung haben ferner die Ladehilfsmittel für den innerbetrieblichen Transport, sodass es beabsichtigt wird, diese separat zu modellieren und in eine Ladehilfsmitteldatenbank zu überführen. Den Schwerpunkt des Kapitels bilden die technische Betrachtung und Kategorisierung der Fördermittel, wobei als Ergebnis eine hinreichend große empirische Menge an Beispielsystemen erzeugt wird und die Basis einer späteren Fördersystemdatenbank bilden soll.

Das fünfte Kapitel dient der Erfassung und Untersuchung des Anwendungszusammenhangs, indem wichtige strukturelle und inhaltliche Anforderungen zur Sicherstellung der Modellfunktionalität bestimmt werden. In diesem Zusammenhang werden insbesondere die Faktoren Modellflexibilität und -erweiterbarkeit angestrebt. Mithilfe ausgewählter Modellierungsmethoden soll die Überführung der Anforderungen in einem Strukturentwurf des zu entwickelnden Modells münden.

Die Erkenntnisse der Fördersystemelemente bilden zusammen mit den Planungsabläufen die Grundlage der Fördersystemmodellierung des sechsten Kapitels, das sich der inhaltlichen Anreicherung des Modells widmet. Durch die Ableitung von Beurteilungskriterien und Gestaltungsregeln soll ein weitestgehend vollständiges, homomorphes Fördersystem anhand einer möglichst hohen Anzahl von Attributen modelliert werden. Schließlich werden die Beispielfördersysteme durch die definierten Attribute abgebildet und in einer dafür erzeugten Fördersystemdatenbank abgelegt.

Das siebte Kapitel dient der methodischen Anreicherung des Modells. Da das Vorgehensmodell einen Auswahlprozess für Fördersysteme abbilden soll, müssen schließlich die entsprechenden Interaktionsregeln und -methoden zwischen den Kriterien definiert werden. Neben der reinen Fördersystemselektion spielen die Ursachen des Auswahlprozesses für den Planer eine entscheidende Rolle, eine entsprechende Darstellung dieser wird beabsichtigt.

Den Abschluss der Untersuchung bildet Kapitel acht. Anhand von Fallbeispielen der Fördersystemwahl soll das Modell theoretisch oder mit Unterstützung einer dafür entwickelten Anwendersoftware validiert und die Funktionalität sichergestellt werden.

In einer abschließenden Zusammenfassung werden im neunten Kapitel die wesentlichen Untersuchungsergebnisse dargestellt sowie ein Ausblick auf mögliche zukünftige Forschungsfelder gegeben.

Die nachfolgende Abbildung visualisiert den Aufbau der vorliegenden Arbeit.

Abbildung 1: Aufbau der Arbeit

1     Vgl. Brem [The Boundaries of Innovation and Entrepreneurship, 2008], S. 115

2     Schulte [Logistik, 2008], S. 1

3     Vgl. Gudehus [Logistik Grundlagen, 2005], S. 8; 74

4     Bundesministerium der Finanzen [AfA-Tabelle, 2000], S. 2 ff.

5     Vgl. Bruhnke [Planungsprozesse, 2010], S. 24

6     Dieser Begriff bezeichnet bewährte Methoden oder Vorgehensweisen in Unternehmen.

7     Vgl. Ulrich [Management, 1984], S. 193 ff.

2 Stand von Wissenschaft und Technik

Ausgehend von der in Kapitel eins erläuterten Problem- und Zielstellung werden im nachfolgenden Kapitel wichtige wissenschaftliche Grundlagen sowie wesentliche Begrifflichkeiten auf den Gebieten der Logistik sowie der Modell- und Systemtheorie erörtert. Anschließend erfolgen die Darstellung des wissenschaftlichen Ausgangspunkts und die Anknüpfung der vorliegenden Arbeit.

2.1 Definitionen und Grundlagen

2.1.1 Einführung Logistik

Der im Fokus stehende Prozess der Fördersystemplanung, als Teildisziplin der innerbetrieblichen Materialflussplanung, ist Gegenstand des dritten Kapitels. Um den innerbetrieblichen Transport als „Kernfunktion“8 der operativen Logistik jedoch näher untersuchen zu können, ist es eingangs erforderlich, den Terminus „Logistik“ zu erörtern und im Sinne der Arbeit einzugrenzen.

In der wissenschaftlichen sowie historischen Betrachtung der Logistik finden sich zahlreiche Darstellungen und Definitionen. Es soll an dieser Stelle keine bedeutungshistorische Analyse der Logistik vorgenommen werden, es muss jedoch festgehalten werden, dass logistische Höchstleistungen nicht erst im 21. Jahrhundert erbracht wurden. Logistische Denkweisen der sinnvollen Verkettung und Vernetzung von Tätigkeiten zu Prozessen zur Erfüllung von Aufgaben wie beispielsweise Transport, Güterumschlag, Lagerhaltung und Entsorgung waren bereits zur Zeit der Seidenstraße, des Baus der chinesischen Mauer und Pyramiden oder der Feldzüge Alexander des Großen erforderlich. Die erste geschichtliche Erwähnung des Terminus stammt aus der Militärtechnik des Schweizer Generals Baron de Jomini (1779 – 1869).9

Die generelle Verwendung des Logistikbegriffs hat sich insbesondere im vergangenen Jahrhundert stark verändert. Zuvor assoziierte man Begriffe wie Feldzüge, Nachschub, Post, Schifffahrt oder Lagerhäuser mit Logistik,10 die Verwendung des Begriffs für betriebswirtschaftliche Belange im heutigen Verständnis erfolgte erst in der „logistischen Neuzeit“ nach dem Zweiten Weltkrieg.11 In der Gegenwart verbindet man damit neuartige Begriffe, teilweise auch Anglizismen wie beispielsweise „Just in Time“ (JIT), „Efficent Consumer Responce“ (ECR) oder „Radio Frequency Identification“ (RFID). Mitunter entstanden auch Formulierungen, die ihre eigentliche Bedeutung eher erahnen lassen, wie beispielsweise „Supply-Chain-Event-Management“. Abgesehen vom bisweilen verwaschenen Verständnis wird der Begriff fast schon inflationär gebraucht: So wurden in den letzten Jahren viele Speditionen zu Logistikern, „[…] ohne dabei nicht mehr geändert zu haben als den Schriftzug auf ihren Fahrzeugen“.12

Zweifelsohne ist eine starke Entwicklung der Branche auf technischem sowie betriebswirtschaftlichem Gebiet festzustellen. Inwiefern man von einer autonomen Wissenschaftsdisziplin sprechen kann, ist in der Fachwelt umstritten. Gudehus fordert die Entwicklung der Logistik von einer Erfahrungswissenschaft zu einer Erkenntniswissenschaft und Jahns hingegen konstatiert, dass diese Wandlung bereits vollzogen werde.13,14 Der überwiegende Teil der Autoren sieht die Logistik jedoch inzwischen als eigenständige Wissenschaft, auch wenn der Entwicklungsprozess noch nicht abgeschlossen zu sein scheint.15 Dass wissenschaftliche Ergebnisse dieser mehr oder weniger selbstständigen Fachdisziplin schließlich Eingang in die Betriebswirtschaftslehre und somit in Unternehmensprozesse gefunden haben und sich logistische Denkweisen entwickelten, ist unumstritten.

Aufgrund der intensiven Verflechtung der Logistik mit anderen Fachdisziplinen und der unterschiedlichen Perspektiven auf den Terminus ist ein übereinstimmendes Begriffsverständnis bei Autoren oder Verbänden nicht erkennbar. Der Ausdruck scheint zwar allgegenwärtig zu sein, wird aber unterschiedlich verwendet und muss daher konkretisiert werden. Das Begriffsverständnis von „Logistik“ in der vorliegenden Arbeit wird aus der Disziplin der Unternehmenslogistik hergeleitet und bezieht sich im Folgenden auf die marktorientierte und integrierte Analyse, Planung und Gestaltung logistischer Systeme sowie auf die Steuerung der darin ablaufenden Prozesse.16 Generelle Zielstellung ist es, die Anforderungen des Marktes bei minimalen Kosten und wenig Kapitalaufwand zu befriedigen,17 d. h. wirtschaftlich zu gestalten.

Um der Arbeit zugrunde liegenden Ausrichtung hinsichtlich logistischer Systeme des innerbetrieblichen Transports gerecht zu werden, wird die Definition der DIN EN 14943 als weiterführende Eingrenzung gewählt. Demnach ist Logistik die „[…] Planung, Ausführung und Steuerung der Bewegung und der Bereitstellung von Menschen und/oder Waren und der unterstützenden Tätigkeiten in Bezug auf diese Bewegung und Bereitstellung innerhalb eines zum Erreichen spezieller Ziele organisierten Systems“.18 Ein logistisches System versteht sich allgemein als jede beliebige Anordnung aus mindestens zwei Elementen von Gegenständen der Logistik, um Aufgabenstellungen der Planung, Steuerung und Überwachung in Systemen auszuführen.19 Der Objektbereich wird dabei durch Sachgüter (Materialien und Produkte), Personen, Informationen, Energie und Kapital definiert. Entsprechend unterscheidet man Güter-, Personenverkehrs-sowie Informations- und Kommunikationslogistik voneinander.

Die benannten Objekte werden schließlich Prozessen zugeschrieben. Mit logistischen (Kern-) Prozessen sind alle Transport- und Lagerprozesse, das Umschlagen, das Kommissionieren sowie das Verpacken und Verteilen, gemeint.20 Für die Durchführung logistischer Prozesse werden bestimmte Systeme benötigt, worauf im späteren Verlauf der Arbeit unter Zuhilfenahme der Systemtheorie genauer eingegangen wird (vgl. Kap. 2.2.1). Üblicherweise sind diese Logistiksysteme in Netzwerken aufgebaut, in denen einzelne Prozesse einen Fluss bilden. Erst durch das Ineinandergreifen von Prozessen entsteht schließlich ein durch Informationen gesteuerter Güterstrom. Die Schwierigkeit liegt dabei in der ganzheitlichen Sichtweise auf die Prozesse in netzwerkbildenden Systemen. Das Prinzip der Flussorientierung, insbesondere des Materialflusses physischer Objekte (vgl. Kap. 2.1.4), stellt eine weitere Spezifizierung des Untersuchungsfelds dar.21

Entsprechend der bisherigen Betrachtungsweise ist ein Logistiksystem ein netzwerkartiges Gebilde, das aus mehreren Logistikprozessen besteht. Vor dem Hintergrund dieser allgemeinen Definition bietet sich die häufig verwendete institutionelle Abgrenzung des Begriffs zur Differenzierung an, die zwischen makro-, meta- und mikrologistischen Systemen unterscheidet.22 Makrologistische Systeme beziehen sich gesamtwirtschaftlich gesehen auf das Verkehrssystem einer Region (Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserwege) oder auf die Volkswirtschaft mit den dazugehörenden logistischen Prozessen des öffentlichen und individuellen Güter- und Personenverkehrs. Mikrologistische Systeme sind Teil eines öffentlichen oder privaten Unternehmens, hingegen haben metalogistische Systeme unternehmensübergreifende Strukturen wie beispielsweise das Logistiksystem kooperierender Unternehmen (z. B. Lieferanten-, Unternehmens-und Kundenbeziehungen). Die so abgegrenzte Mikroebene der Unternehmenslogistik, die sich überwiegend auf Material- und Produktionsströme bezieht, ist Gegenstand des nachfolgenden Kapitels.

2.1.2 Logistik in Unternehmen

Die Aufgabe der Unternehmenslogistik besteht in der Planung, Gestaltung, Steuerung sowie in der Kontrolle aller Material-, Waren-, Produktions- und Informationsflüsse vom Lieferanten bis zum Unternehmen, innerhalb des Unternehmens sowie zwischen Unternehmen und Kunden. Das logistische System eines produzierenden Unternehmens ist die Logistikkette (Supply-Chain). Dieser häufig auch als Lieferkette bezeichnete Güterfluss ist bei differenzierter Betrachtung eine Netzwerkstruktur,23 die eine Vielzahl von Lieferanten, Endkunden und mehrere Produktionsstätten umfassen kann.24 Überträgt man das Prinzip der Flussorientierung auf die Unternehmensebene, bedeutet dies, dass das gesamte unternehmensübergreifende Wertschöpfungssystem den Rahmen eines Netzwerks bildet.

Die Steuerung dieser vielschichtigen, über die Unternehmensgrenzen hinweg miteinander verflochtenen Logistiksysteme, in Verbindung mit stetig wachsenden Kundenansprüchen an Qualität und Aufwandsminimierung, ließ eine neue Managementdisziplin entstehen, das sogenannte Supply-Chain-Management (SCM). Es umfasst die Koordination, Optimierung und Integration aller Logistikprozesse entlang der Wertschöpfungskette. 25 Die prozessübergreifende Sichtweise kann in der Logistik inzwischen als Status quo betrachtet werden, einige Autoren sehen die integrierende Wirkung durch das SCM als noch stärker an. Demnach wandeln sich die isolierten, unternehmensinternen Entscheidungspräferenzen zu einer ganzheitlichen, unternehmensübergreifenden Wertschöpfungskette aller beteiligten Akteure.26

Als Abbildung der Aufgabenbereiche der Unternehmenslogistik ist die Netzwerkstruktur allerdings nur bedingt geeignet. Aus diesem Grunde abstrahiert man den Aspekt häufig zu einer horizontalen Struktur und ordnet die existierenden Subsysteme der Beschaffungs-, Produktions-, Distributions- und Entsorgungslogistik in benachbarte Bereiche an.27 Diese vier funktionalen Phasen bilden ein Logistiksystem, das, mit Ausnahme der Entsorgungslogistik,28 durch einen vorwärtsgerichteten Objektfluss und einen entgegengerichteten Informationsfluss gekennzeichnet ist. Der Produktentstehungsprozess stellt diese Systematik verständlich dar, wobei Lieferanten den Produzenten Rohwaren oder Teilfertigprodukte und diese anschließend ihre Endprodukte den Kunden liefern. Der Anstoß dieses Prozesses geht vom Konsumenten aus und bildet den Beginn des rückwärtsgerichteten Informationsflusses, da die Wirtschaft zunehmend vom Käufermarkt geprägt wird.

Die Logistik versteht sich immer häufiger als eine Querschnittsfunktion und deckt die gesamte Kette von der Beschaffungsseite bis einschließlich der Zustellung zum Kunden ab (vgl. Abb. 2).

Abbildung 2: Supply-Chain in der Unternehmenslogistik29

Die Beschaffungslogistik bildet die „Quelle“ der Logistikkette, die den Material- und Informationsfluss (einschließlich der Planung und Steuerung) zwischen dem Lieferanten und dem Unternehmen umfasst.30 Diese konventionelle Eingrenzung des Subsystems, insbesondere die Auffassung des Wareneingangslagers als scharfe Trennung zur Produktionslogistik, kann als veraltet angesehen werden. Mit zunehmendem Einsatz der Prinzipien „Just in Time“ (JIT) oder „Just in Sequence“ (JIS) wird eine zeitgenaue bzw. art- und mengengenaue Versorgung angestrebt. Basierend auf einer unternehmensübergreifenden Organisationsstruktur werden dadurch Wareneingangslager optimiert, teilweise sogar überflüssig.

Die mehr oder weniger scharfen Trennlinien, dargestellt durch das Beschaffungslager auf der einen Seite und dem Endproduktelager (Distributionslager) auf der anderen Seite, bilden den Rahmen der Produktionslogistik.31 Im weiteren Sinn ist die Produktionslogistik die Gesamtheit logistischer Tätigkeiten, der Maßnahmen und Themenstellungen, die sich aus der Waren- bzw. Leistungserbringung ergeben.32 Differenzierter wird der Begriff als Planung, Gestaltung, Steuerung und Kontrolle des Material- und Informationsflusses in der Produktion über die unterschiedlichen Fertigungs- und Montagestufen, einschließlich der dazugehörenden Produktions- und Distributionslager, beschrieben. Als Hauptziel wird die termingerechte sowie kostengünstige Bereitstellung der richtigen Materialien, am richtigen Ort, zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge ausgewiesen.33 Für alle mit der Produktion verbundenen Lager- und Transportprozesse wird häufig der Begriff „innerbetriebliche Logistik“ verwendet. Dessen weiterführende Definition und die Konkretisierung der o.g. Sichtweise erfolgt im anschließenden Kapitel. Vor dem Hintergrund der Flusstheorie und der prozessübergreifenden Sichtweise ist festzuhalten, dass die Produktionslogistik mit allen logistischen Aufgabenfeldern eines Unternehmens verbunden ist und sich auf die übergeordnete Unternehmenslogistik und die Gesamtheit der Aufgaben im Unternehmen stützt. Eine isolierte Betrachtung der Produktionslogistik ist deshalb nicht zu empfehlen.34

Den Abschluss der Logistikkette markiert die Distributionslogistik (Absatzlogistik), die das Bindeglied zwischen dem Unternehmen und dem Absatzmarkt (dem Kunden) darstellt. Sie umfasst die Planung, Steuerung und Kontrolle der physischen Belieferung (Waren- und Materialflüsse) sowie den dazugehörenden Informationsstrom vom Distributionslager bis zum Kunden35 und kann als Komplementär der Beschaffungslogistik angesehen werden.3637