Am Boden bleiben oder an die Decke gehen?

In der Vergangenheit wurden Transportaufgaben oft durch den Einsatz stetiger Fördertechniken automatisiert. Die starren Fahrkursführungen dieser Techniken stehen aber den flexiblen und kurzen Produktionszyklen der heutigen Zeit entgegen. Darum haben sic

Betrachtet man die Grundprinzipien von FTS- und EHB-Anlagen, so besteht auf den ersten Blick kein Unterschied zwischen diesen Systemen. Eine FTS-Anlage besteht ebenso wie eine EHB-Anlage aus einem Fahrkurs mit Verzweigungsmöglichkeiten, aus Fahrzeugen, die sich auf dem Fahrkurs bewegen, aus Kommunikationseinrichtungen, aus einem Leitrechner, der die Steuerung der Anlage übernimmt, und aus peripheren Einrichtungen wie Lastübergabestationen /1/.
Diese Übereinstimmung der Systemkomponenten lässt sich aus den ähnlichen Aufgabenspektren der Systeme herleiten. Die Flexibilität in der Fahrkursführung steht dabei immer im Mittelpunkt der Anforderungen, denn die klassischen Quelle-Senke-Beziehungen, also stetig zu bedienende Transporte, sind seltener geworden.
FTS- und EHB-Anlagen eignen sich besonders bei häufig variierenden Be- und Entladeaufgaben. Zwar dient bei beiden Systemen ein fest vorgegebener Fahrkurs der Wegorientierung, aber innerhalb des Fahrkurses können beide Systeme leistungs- und bedarfsgerecht Transporte zwischen den Stationen durchführen. Zudem lassen sich in ein bestehendes Fahrkurssystem weitere Fahrzeuge einschleusen, um die Transportkapazität der Gesamtanlage zu erhöhen. Auch Fahrkurserweiterungen sind ohne große Anpassungen möglich.
Diese Flexibilität lässt sich durch die intelligente Systemsteuerung mit Hilfe des Leitrechners und der Kommunikationseinrichtungen realisieren. Die Steuerung ist hierfür in der Lage, jedes einzelne Fahrzeug bedarfsgerecht anzusprechen, die Position und den Status festzustellen sowie auf Störungen zu reagieren.
Die Unterschiede zeigen sich in den Details. Der gravierendste Unterschied ist die Flurgebundenheit von FTS-Anlagen und die Flurfreiheit von EHB-Anlagen. Diese Besonderheiten haben maßgeblichen Einfluss auf technische Lösungen und parallele Entwicklungen der Systeme.
Den Rahmen abstecken
Um eine Auswahl zwischen FTS und EHB treffen zu können, ist es notwendig die unternehmensspezifischen Probleme unter die Lupe zu nehmen. Eine Auswahlentscheidung ist immer von unternehmens- und anlagenbezogenen Rahmenbedingungen abhängig. Im ersten Schritt muss die Anlage dimensioniert werden. Die wichtigsten Rahmenbedingungen sind dabei die Gestaltung des Fahrkurslayouts, die Ermittlung der maximalen quellenbezogenen Transportmengen und die Ermittlung der Entfernungen zwischen Be- und Entladestationen.
Das Fahrkurslayout ist abhängig von den Planungsvarianten /2/. Das bedeutet, dass ein Unterschied besteht, ob sich die Auswahlentscheidung im Rahmen einer Neuplanung stellt oder ob es sich um eine Erweiterung oder Umgestaltung eines bestehenden Layouts handelt. Die Neuplanung lässt wesentlich mehr Freiheitsgrade zu als die nachträgliche Umgestaltung des Layouts.
Neben der Fahrkursgestaltung mit den technischen, baulichen und sicherheitsrelevanten Fragen sind im Weiteren die maximalen quellenbezogenen Transportmengen an einem Arbeitstag und die Ermittlung der Entfernungen zwischen Quellen und Senken festzuhalten. Das geschieht in der Regel durch die Erfassung der Daten in einer Materialflussmatrix und in einer Entfernungsmatrix /3/. Die Materialflussmatrix mit ihren Quelle-Senkerelationen muss für beide Transporttechniken unabhängig ermittelt werden. Sie ist abhängig von der angestrebten Transportleistung und den von der Fördertechnik gleichzeitig transportierbaren Einheiten. Hieraus können Unterschiede zwischen den Systemen resultieren. Die Entfernungsmatrix bezeichnet die Entfernung zwischen allen zu bedienenden Stationen. Auch die Entfernungsmatrix ist jeweils für beide Systeme zu erstellen. Durch die flurfreie EHB-Anlage können Entfernungen zwischen Be- und Entladestationen gegenüber den flurgebundenen FTS-Anlagen verkürzt werden.
Daneben sind die anlagenspezifischen Anforderungen in die Auswahlentscheidung einzubeziehen. Hierzu zählen in erster Linie technische Daten, wie Fahrgeschwindigkeiten, Lastaufnahme- und Lastabgabezeiten, Positionierzeiten, Batterieladezeiten, Transportkapazitäten und Verfügbarkeit der Anlage /4/. Die anlagenbezogenen Daten dienen dazu, Lastfahrten, Leerfahrten und Transportwege bestimmen zu können. Diese Informationen sind für jede in die Entscheidung einzubeziehende Anlagenvariante festzulegen. Das ist unabhängig davon, ob es sich um FTS- oder EHB-Anlagen handelt.
Last- und Leerfahrten
Mit Hilfe der Transportkapazität jeder Variante und der festgelegten Materialflüsse lassen sich variantenbezogene Lastfahrtmatrizen erstellen. Damit sind die täglich zu absolvierenden Transportfahrten im beladenen Zustand ermittelt. In Verbindung mit den Entfernungen zwischen den Stationen können die täglichen Fahrstrecken unter Last bestimmt werden.
Neben den Lastfahrten sind durch den flexiblen Einsatz der Systeme auch die Leerfahrten einzubeziehen. Die Ermittlung der Leerfahrten ist nicht so eindeutig bestimmbar wie die Lastfahrten. Leerfahrten richten sich nach der Verteilung der Aufträge und den daraus resultierenden Kombinationen der Lastfahrten. Das bedeutet, dass Leerfahrten von der Menge der Aufträge sowie von der Dispositionsstrategie der Aufträge abhängig sind.
Um den Anteil der Leerfahrten abschätzen zu können, stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Zum einen können Werte aus vergleichbaren Anlagen mit ähnlicher Auftragsstruktur herangezogen werden, zum anderen stehen heuristische Verfahren zur Verfügung, die eine befriedigende Näherungslösung liefern. Aus den Leerfahrten können, ähnlich wie bei den Lastfahrten, Leerfahrtmatrizen entwickelt werden. In Verbindung mit den Entfernungsangaben zwischen den Stationen lassen sich so Leerfahrtwegematrizen ableiten.
Die optimale Fahrzeuganzahl
Darauf aufbauend kann man nun die erforderliche Fahrzeuganzahl berechnen. Aus den maximalen Fahrgeschwindigkeiten der Fahrzeuge sowie den Beschleunigungen und Verzögerungen lassen sich für alle Anlagenvarianten und Transportaufgaben im beladenen und unbeladenen Zustand Geschwindigkeitsprofile ermitteln. Diese Profile spiegeln die benötigte Fahrzeit zwischen den einzelnen Quellen und Senken wider.
Neben der reinen Fahrzeit sind die Lasttransferzeiten, die Positionierzeiten, die Wartezeit und die Betriebszeit sowie die Verfügbarkeit relevant. Mit Hilfe der Spielzeitberechnung erfolgt eine detaillierte Ermittlung der Fahrzeit unter Berücksichtigung der Last- und Leerspiele. Dabei werden zusätzlich zu den reinen Fahrzeiten die Transfer- und Positionierzeiten berücksichtigt. Wartezeiten, die infolge von Fahrzeugblockierungen und fehlenden Aufträgen entstehen können, lassen sich durch einen Faktor abschätzen oder bei komplexen Anlagen mit hoher Fahrzeugdichte durch eine Simulation abbilden.
Den beschriebenen Zeiten sind die zur Verfügung stehenden Betriebszeiten gegenüberzustellen. Die mögliche Betriebszeit setzt sich aus der Bruttoarbeitszeit, der Anzahl der Arbeitsschichten, der Verfügbarkeit der Anlage und den Batterieladezeiten zusammen. Die Bruttoarbeitszeit und die Anzahl der Arbeitsschichten resultiert aus der Arbeitsorganisation des Unternehmens. Die Verfügbarkeit bezeichnet die Wahrscheinlichkeit, dass ein Element oder die Anlage zu einem vorgegebenen Zeitpunkt in einem funktionsfähigen Zustand anzutreffen ist. Das bedeutet, dass die Betriebszeit durch technischen Ausfall, Instandsetzungsmaßnahmen und Störungen reduziert wird.
Somit sind alle Zeitanteile ermittelt, die für die Fahrzeuganzahlberechnung der verschiedenen Varianten notwendig sind. Der Fahrzeugbedarf ergibt sich aus der Summe aller Fahr-, Transfer-, Positionier- und Wartezeiten und der zur Verfügung stehenden Betriebszeit.
Wirtschaftlichkeit
Die Dimensionierung der FTS- und EHB-Anlagen ist die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Betrachtung. Dadurch kann das Investitionsvolumen vor dem Hintergrund vordefinierter Leistungsziele festgelegt werden.
Zur Strukturierung und Bestimmung der Kosten stehen sowohl statische als auch dynamische Verfahren der Investitionsrechnung zur Verfügung /5/. Die statischen Methoden wie Kostenvergleichsrechnung und Amortisationsrechnung betrachten lediglich eine Periode, und das unabhängig davon, ob Kostenhöhen im Zeitablauf variieren. Es werden für Kosten, die über mehrere Perioden der voraussichtlichen Nutzung entstehen, Durchschnittskosten bezogen auf eine Periode gebildet. Unter den dynamischen Verfahren sind beispielsweise die Kapitalwertmethode und die Annuitätenmethode einzuordnen. Die dynamischen Methoden zeichnen sich durch die unabhängige Betrachtung von mehreren aufeinander folgenden Perioden der Nutzung aus. Damit besteht die Möglichkeit, Variationen im Kostenanfall zu berücksichtigen. Das kann vor dem Hintergrund eines durchgängigen Kostenmanagements von Bedeutung sein.
Den Kosten werden in der Regel die zukünftig erwarteten Erlöse gegenübergestellt. Die dadurch entstehende Differenz dient als Vergleichsgrundlage der Alternativen und wird durch die verschiedenen Verfahren unterschiedlich weiterbehandelt. Der Bezug auf die Erlöse kann aber nur dann erfolgen, wenn auch Erlöse entstehen oder dienstleistende Unternehmensbereiche wie Profitcenter mit internen Verrechnungssätzen ausgestaltet sind. Gerade der Bereich der Logistik gehört nicht zu den Unternehmensbereichen mit direkter Erlösbeteiligung, so dass sich für einen Vergleich der Wirtschaftlichkeit von FTS- und EHB-Anlagen der Einsatz der Kostenvergleichsrechnung anbietet. Diese statische Methode vergleicht die Kosten von zwei oder mehr Alternativen. Die Erlöse werden bei dieser Methode vollständig außer Acht gelassen.
Die Kostenvergleichsrechnung vergleicht die Alternativen unter der Prämisse der identischen Leistungsmerkmale der Alternativen /6/. Diese Anforderung ist aber schon im Rahmen der vorgeschalteten Anlagendimensionierung durch die Materialflussangaben erfüllt worden. Durch die Kostenvergleichsrechnung werden folgende Kostenarten berücksichtigt:

n Kalkulatorische Kapitalkosten,
n Kalkulatorischen Abschreibungen,
n Kalkulatorische Zinsen,
n Löhne und Gehälter, sowie
Lohnnebenkosten,
n Materialkosten,
n Betriebsstoffkosten,
n Instandhaltungs- und
Reparaturkosten sowie
n Energiekosten.
Hierbei handelt es sich keinesfalls um eine abschließende und vollständige Erfassung der möglichen Kostenarten. Die Zusammensetzung und Gliederung der Kostenarten ist grundsätzlich unter dem Blickwinkel der Kostenverursachung durch die Investitionsalternative zu betrachten. Die Kostenarten lassen sich in leistungsmengenunabhängige, fixe Bestandteile und in leistungsmengenabhängige, variable Bestandteile aufgliedern. Dadurch ist es möglich, leistungsmengenabhängige Aussagen mit Hilfe von abgeleiteten Stückkosten zu treffen und die Alternativen vor dem Hintergrund der zu-künftigen Materialflussentwicklung zu betrachten.
Bei einer Wirtschaftlichkeitsanalyse stehen in der Regel die Kosten im Vordergrund der Betrachtung. Diese Sichtweise reicht aber nicht aus, um eine problemorientierte Entscheidung fällen zu können. Von gleicher Relevanz wie die Kosten sind qualifizierte Daten wie beispielsweise der Nutzenzuwachs durch die auszuwählende Variante und die Einflüsse auf die Schnittstellen zu anderen Unternehmensbereichen. Eine Methode, um den Nutzen von Investitionsalternativen zur ermitteln, ist die Nutzwertanalyse /7/. Hierbei werden unternehmensrelevante, qualitative Anforderungen definiert und mit einem Faktor gewichtet. Dadurch können die Alternativen bezogen auf qualitative Angaben adäquat verglichen werden.
Resümee
Mit einer Investitionsentscheidung in der Logistik erfolgt häufig eine langfristige Festlegung auf eine Technik. Darum ist ein sorgfältiger Vergleich der zur Verfügung stehenden Alternativen unabdingbar. Durch eine fundierte Wirtschaftlichkeitsanalyse kann die Investitionsentscheidung abgesichert werden. Allerdings kann diese Analyse nur so gut sein wie die Informationen, die zugrunde liegen. Die Informationsbeschaffung stellt somit eine ganz besondere Herausforderung dar.
Für das System der Fahrerlosen Transportsysteme hat sich in der Vergangenheit die FTS-Fachtagung als Informationsbörse zukünftiger Entwicklungen herauskristallisiert. Die 6. FTS-Fachtagung findet in diesem Jahr am 19. September 2002 in Hannover statt. Das Motto der diesjährigen Veranstaltung lautet „Innovation und Modernisierung – Fahrerlose Transportsysteme zum Kundennutzen“. Nähere Informationen zur Teilnahme und weiteres Informationsmaterial können am Fachgebiet Planung und Steuerung von Lager- und Transportsystemen unter der
E-Mail fts@pslt.uni-hannover.de der Universität Hannover angefordert werden.