Transportsteuerung in einem Logistiknetzwerk und an einem Logistikstandort in Zeiten von Industrie 4.0

Inhaltsverzeichnis

1. Vorwort:

2. Ziel des Konzeptes:

3. Transportsteuerung in Logistik Netzwerken:

4. Transportsteuerung in Logistik Standorten

5. Ausblick und weitere Möglichkeiten:

6. Schlusswort:

7. Über den Autor:

8. Literaturverzeichnis:

9. Anlage 1: Transportsteuerung in Logistik Netzwerken:

10. Anlage 2: Transportsteuerung in Logistik Standorten

1. Vorwort:

Industrie 4.0, das Schlagwort der aktuellen Wirtschaftsliteratur, unter dem viele Akteure und Berater der Wirtschaft vieles subsumieren wollen, ist in aller Munde.

Um dieses Schlagwort und dessen Kernelement - die Smart Factory - gibt es aber eine Vielzahl von Begrifflichkeiten, die eine mehr oder weniger starke Verbindung zu Industrie 4.0 haben.

Industrie 4.0 kann deshalb nicht isoliert gesehen werden, da es weitreichende Verknüpfungen zu anderen Systemen gibt. Dazu zählen Smart Home, Smart Building oder Smart Grid (das intelligente Stromnetz) und ebenso die Smart Logistik.

Steigende Komplexität, Just in Time Fertigung, verkettete Produktion, moderne Steuerungsmethoden, erhöhte IT-Nutzung, extreme Anforderungen an Sicherheit und immer neue gesetzliche Regularien sind nur einige der Herausforderungen für Logistikunternehmen. Alles Themenbereiche, die eine erhöhte Aufmerksamkeit auf die Steuerung von logistischen Systemen und Transporten notwendig machen.

Die Wechselwirkungen zwischen diesen Systemen und Industrie 4.0 sind vielseitig und teilweise für eine funktionierende Smart Factory als Kern von Industrie 4.0 essentiell. Dies gilt auch für die erforderliche interne wie externe Logistik.

Weitreichende Veränderungen in der IT-Landschaft haben das Internet der Dienste und Internet der Dinge (Internet of Things/IoT) entstehen lassen.

Erkennbar für uns alle ist dies an der veränderten Leistungsfähigkeit eines PC oder des Smart Phone. Hervorzuhebende Merkmale sind die Entwicklung der Daten-Cloud oder die Miniaturisierung der Computer und Prozessoren. Als Wesentlich für das Internet der Dinge wird unter anderem die automatische Identifikation mittels RFID (radio-frequency identification) angesehen.

Diese Entwicklungen wirken in viele Bereiche hinein, die bisher wenig durch die Informationstechnologie betroffen waren und erzeugen dort einen Innovationsschub. Da auch diese Bereiche mit der Smart Factory verbunden sind, entstehen weitreichende IT Wechselwirkungen und Verbindungen.

Nachfolgende Abbildung soll dies verdeutlichen.

Die Smart Logistik als Teilsystem beeinflusst durch das Internet der Dienste und Internet der Dinge.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Quelle: Kagermann/Wahlster (2013): S.23

Was wäre eine Smart Factory ohne eine Smart Logistik?

Spätestens seit der Einführung der Just in Time Fertigung als Teil des Toyota Produktionssystems in den 1970er und des Lean Production System ist für einen reibungslosen Prozessablauf in der Smart Factory die funktionierende interne und externe Logistik unersetzlich.

2. Ziel des Konzeptes:

Ziel des Logistikkonzeptes ist die Darstellung eines Modells wie Logistik unter Berücksichtigung der Anforderungen von Industrie 4.0 aussehen könnte. Dabei wird die Forderung von Industrie 4.0 aufgegriffen Produktionsdaten aus der Smart Factory mit Anwendungsfeldern in der Smart Logistik zu verbinden, um einen Mehrwert für zu generieren.

Das Konzept stellt einen ganzheitlichen Ansatz dar, der verschiedene Nutzeranfor­derungen in einem System verbindet.

Ein Informationsfluss aus den Produkten durch die Smart Factory in das Netzwerk der Smart Logistik und zurück in die Smart Factory stellt eine starke Verzahnung der beiden Systeme dar.

Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Anwendung neuer, und bereits bekannter IT- Systeme und der dazu passenden Hardware.

Eine umfangreiche Verknüpfung der Anwendungsfelder Smart Factory und Smart Logistik ist das Ergebnis.

Das Logistikkonzept greift viele Neuerungen der letzten Zeit auf und setzt sie in einem nutzvollen Ansatz mit den Anforderungen an Logistik im Zeitalter von Industrie 4.0 um.

Die optimale Kombination der Komponenten und Software führt zu einem System, dass weitestgehend autonom arbeitet.

Der Mensch ist hierbei - ganz im Sinne von Industrie 4.0 - nur der Kontrolleur oder nutzt die systemisch selbstständig entstandenen Daten.

Exkurs: Die Entwicklungen auf dem Gebiet der IT gehen immer weiter. Bekannte, aber noch nicht serienreife Entwicklungen, wie zum Beispiel autonomes oder teilautonomes Fahren, eSim Anwendungen oder in den Körper implantierte RFID sollen hier nicht berücksichtigt werden.

Im nachfolgenden Logistikkonzept sollen diese Auswirkungen auf die Transportsteuerung in einem Logistik Netzwerk und einem Logistikstandort dargestellt werden.

Eine smarte Logistik hört sich erst mal so an, als ob im Bereich der Logistik alles einfacher gehen würde. Dies ist sicher auch richtig. Zusätzlich soll aber mit einem solchen Konzept auch anderen Interessenvertretern (Security, Logistikpartnern, usw.) Verbesserungen auf deren Anforderungsgebieten ermöglicht werden.

Es wird ein ganzheitlicher Ansatz angestrebt, der verschiedene Nutzeranforderungen in einem System verbindet. So sollen neben der eigentlichen Transportsteuerung auch Verbesserungen auf anderen Gebieten erreicht werden. Hier sei beispielhaft die Sicherheit im Netzwerk und auf dem Betriebsgelände genannt, die gerade in Zeiten steigender Gefährdungspotentiale erhöhte Aufmerksamkeit verdient.

Wie nun könnte ein vom Internet der Dinge und Internet der Dienste beeinflusstes Logistikkonzept aussehen?

In den beiden Teilen der Darstellung, wie eine Steuerung von Fahrzeugen in smarten Logistik Netzwerken aussehen kann, wird deutlich, dass beide Teile sich auch sinnvoll zu einem Ganzen ergänzen.

Gleichwohl kann man einige Komponenten auch nur in einem Teil des Gesamtsystems Smart Logistik wirken lassen.

Dabei wird die Detailplanung nur soweit vorgenommen, wie sie für das Verständnis des Konzeptes und einer möglichen Umsetzung notwendig ist.

3. Transportsteuerung in Logistik Netzwerken:

Beginnen wir mit dem Start eines Fahrzeuges noch auf dem Gelände des Sorting Centers (SC).

Siehe dazu Anlage 1 „Transportsteuerung in Logistik Netzwerken“

Das Fahrzeug ist bereits beladen und abfahrbereit. Diese Informationen hat der Fahrer von der Beladekraft auf seine Smartphone App erhalten. Der Fahrer meldet bei Start der Fahrt seine Abfahrt an den zentralen Logistik Server des Logistik Netzwerkes (LogServ).

Bevor der Fahrer das Gelände verlässt, wird das Kennzeichen des Zugfahrzeuges und ggf. des Anhängers oder Aufliegers von der optischen Erfassung erfasst; (Kennzeichenerkennung analog der Erfassung auf deutschen Autobahnen). Damit wird gleichzeitig die Abfahrtszeit generiert.

Des Weiteren wird das GPS Signal gesendet, dass die Bewegungen des Fahrzeugs außerhalb des Geländes auf der Fahrt zum Sorting Center 2 kontinuierlich nachhält.

Exkurs: Wie bereits bei der Eingrenzung der angewendeten Technologien dargestellt, könnten beim Verlassen des Geländes weitere Erkennungsmerkmale erfasst werden. Dazu gehört auch der Fingerabdrucksensor für den Fahrer oder das Erfassen der Daten einer RFID Chipkarte, die der Fahrer bei sich führen muss.

Während der Fahrt - zum Beispiel Fahrt „F99" - wird das Fahrzeug permanent mittels GPS überwacht. Der Fahrer erhält bei Bedarf Informationen über den Verkehr auf der vor ihm liegenden Wegstrecke.

Der erste Status zur Fahrzeit und Fahrtstrecke wurde ihm aufgrund der Zieldaten bereits vor Abfahrt im Sorting Center 1 über die Logistik Applikation (LogApp) auf sein Smartphone übermittelt.

Die Software zur Transportsteuerung auf dem Logistik Server übermittelt in vorgegebenen Zeitabschnitten oder bei besonderen Entwicklungen notwendige Informationen an die Logistik Applikation des Fahrers.

Falls notwendig, wie zum Beispiel bei Staus und Sperrungen, wird die Logistik Steuerung (LogSt) aktiv in die Steuerung der Fahrt eingreifen und dem Fahrer Alternativrouten empfehlen und ihn darüber leiten. Dies geschieht in der 1. Stufe durch das System selbst und in der 2. Stufe durch einen Logistik Koordinator mittels direktem Kontakt.

Weiterhin wir auch überprüft, ob der Fahrer von der Route abweicht, eventuell das falsche Ziel ansteuert, nicht zulässige Stopps durchführt oder die Fahrzeit zu lange unterbricht.

Daten des Fahrzeugs werden permanent an den Logistik Server übermittelt. Das Steuerungssystem plant aufgrund der intern und extern verfügbaren Daten (LKW Verkehr auf dem Ziel-Betriebsgelände, Belegung der Ladetore, dem Verkehrsfluss, den Wetterbedingungen und sonstigen Einflüssen) die Planankunftszeit und hält diese nach.

Der Fahrer bestätigt oder korrigiert die systemisch geplante Ankunftszeit zu einem bestimmten Zeitpunkt vor Eintreffen im Sorting Center 2 über die Logistik Applikation.

Die Daten der Fahrt „F99" stehen über den Logistik Server der zentralen Fahrtenplanung ebenso zur Verfügung wie auch anderen Beteiligten z. B. der Logistik Steuerung im Sorting Center 1 und 2 (LogStSC).

Der Logistik Server steuert die komplette Logistik im Netzwerk. In der Logistikzentrale kann bei Bedarf manuell nachgesteuert werden.

Produktionsdaten und Verbindung zum Transport:

Die auf dem Fahrzeug beförderten Waren sind im Zeitalter von Industrie 4.0 ebenfalls immer nach verfolgbar, da in der Smart Factory umfassend Daten erstellt, erhoben und verarbeitet werden.

Wie in Anlage 1 „Transportsteuerung in Logistik Netzwerken" dargestellt, läuft parallel zum Logistikdatenstrom der Produktionsdatenstrom.

Im Konzept werden die Produktionsdaten aus dem Sorting Center 1 aus der Produktionsdatenbank ausgelesen und mit der Fahrt „F99" „gematcht". Damit sind die eingeladenen und transportierten Waren immer ihrem aktuellen Aufenthaltsort zuzuordnen.

Unregelmäßigkeiten wie ein möglicher Verlust einzelner Waren können somit eingegrenzt werden.

Exkurs: Wie und wo das Matchen der Produktionsdaten mit der Fahrt stattfindet, in der Produktionsdatenbank des Sorting Center 1 oder im Logistik Server ergibt sich aus der Umsetzung. Grundsätzlich ist es sinnvoll Produktionsdaten auf der Produktions-datenbank zu belassen und Logistikdaten auf der Logistikdatenbank.

Die Produktionsdaten aus dem Sorting Center 1 stehen dem Sorting Center 2 seit Erstellung zur Verfügung. Die Daten dienen seitdem „Matchen" mit der Fahrt „F99" der internen Kapazitätsplanung und Produktionssteuerung.

4. Transportsteuerung in Logistik Standorten.

Logistikstandorte als Teil der Smart Logistik sind im Zeitalter von Industrie 4.0 hochgradig transparent. Das Internet der Dinge und das Internet der Dienste wirken intensiv auf die Strukturen einer Standortlogistik ein.

Wie unter Nr. 3. „Transportsteuerung in Logistik Netzwerken" dargestellt, werden alle notwendigen Produktionsdaten aus dem Sorting Center 1 auf die Produktions­datenbank im Sorting Center 2 übertragen; siehe Anlage 2.

Das gleiche gilt für die Logistikdaten, die im Logistik-Server für die Transportsteuerung auch im Sorting Center 2 zur Verfügung stehen.

Bei Ankunft am Tor des Sorting Center 2 wird die Fahrt „F99" optisch erfasst, das Kennzeichen gelesen, die GPS Daten erneut angefordert und in Zukunft gegebenenfalls der Fahrer zusätzlich über seinen persönlichen RFID Chip erfasst. Diese erfassten Fahrzeugdaten werden dann mit den im Logistik-Server vorhandenen Fahrzeugdaten, die beim Verlassen des Sorting Center 1 erfasst wurden abgeglichen.

Es gilt: „Ist das richtige Fahrzeug mit dem richtigen Fahrer am richtigen Sorting Center angekommen"? Unstimmigkeiten würde die Software beim Abgleich mit den Solldaten erkennen und an die örtliche Logistik Steuerung im Sorting Center (LogStSC) übermitteln.

Die umfassende Kontrolle am Tor dient auch der Sicherheit auf dem Betriebsgelände.

Exkurs: In „ferner“ Zukunft wird der Fahrer ggf. über einen in seinem Handballen implementierten RFID Chip identifiziert werden. So planen es zumindest die Vordenker für den beleglosen Zahlungsverkehr, was sich auch auf die Anwendung bei der Zugangskontrolle nutzen ließe.

Kernstück der Logistik Steuerung im Sorting Center ist eine optische und Funküberwachung der Bewegungen aller Personen und Fahrzeuge auf dem Betriebsgelände. Die lokale von GPS getrennte Standorterfassung ermöglicht eine zentimetergenaue Erfassung. Mit dieser wird das Fahrzeug permanent erfasst und die genaue Position wird auf einem Übersichts-Monitor in der Logistik Steuerung im Sorting Center angezeigt. So hat diese alle Fahrzeugbewegungen immer im Blick.

Die Software für die Logistik Steuerung im Sorting Center stellt über die visuelle Abbildung die komplette Übersicht über alle Fahrzeuge auf dem Gelände dar. Sie berechnet den optimalen Fahrweg für alle Fahrzeugbewegungen auf dem Betriebsgelände und kann so Soll-Fahrwege vorgeben. Damit kann eine optimale Fahrwegplanung auf dem Gelände durchgeführt werden.

Ziel ist die geringste mögliche Anzahl von Bewegungen und Kreuzverkehre auf dem Gelände. Diese Vorgehensweise benötigt keine Einbahnstraßenregelung um Staus oder unnötiges Halten zu vermeiden.

Die Logistik Steuerung im Sorting Center (bzw. Software) weist dem Fahrer der Fahrt „F99" über die Logistik Applikation den Fahrweg und das korrekte Ladetor schon vor Einfahrt auf das Gelände zu. Ergänzt wird der Hinweis durch die elektronische Toranzeige.

Produktdaten Abgleich Soll Zugang versus Ist Zugang Transport:

Der Datentransfer zu den mit der Fahrt „F99" transportierten Waren zwischen den Sorting Center 1 und 2 hat bereits auf den Produktionsdatenbanken stattgefunden.

Die Daten werden der Entladekraft an „TOR 3" zeitgerecht vom Server auf das Tablet gespielt.

Die Daten werden mit den vom Sorting Center 1 übermittelten Daten bei der Entladung automatisch durch das Erfassen aller Waren mit RFID abgeglichen. Fehler werden der Entladekraft sofort angezeigt. Eine manuelle Nachkontrolle kann damit entfallen.

Die Entladekraft bestätigt dem Fahrer auf dem Smartphone die vollständige und korrekte Übergabe der Ladungsgegenstände. Fahrer und Entladekraft bescheinigen auf dem Tablet der Entladekraft per Unterschrift den Zugang.

Alle diese bisher noch nicht vorliegenden Eingaben und Ergänzungen werden sodann mit der Fahrt „F99" „gematcht" und zusammengeführt.

Falls erforderlich kann der korrekte Eingang der Fahrt „F99" mit Zeitstempel dem Fahrer auch auf sein Smart Phone gesandt werden. Dieser kann dann die Daten an sein Unternehmen weiterleiten.

Soll der Fahrer/das Fahrzeug eine weitere planmäßige Fahrt durchführen oder eine kurzfristig angesetzte Fahrt übernehmen, so wird ihm diese bereits im Vorlauf auf die Applikation auf dem Smart Phone angezeigt.

Grundsätzlich wird versucht, eine erneute Beladung des LKW am gleichen Tor durchzuführen. Kann dies aber nicht realisiert werden, so erhält der Fahrer die Anzeige, wie er am optimalsten zum neuen „Tor X" kommt.

Dort verläuft der Beladeprozess umgekehrt wie der Entladeprozess. Falls dieser länger dauern sollte, kann der Fahrer auch sein Fahrzeug verlassen, um z. B. seine Pausen einzuhalten.

Für jede Fahrt wird der aktuelle Beladezustand anhand der Volumenberechnung der Transportmittel (z. B Paletten/ oder Waren bei loser Beladung) berechnet. Der Beladezustand wird dem Fahrer dann als Restbeladezeit auf die Applikation überspielt.

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