Dissertation Transportlog Druckversion2

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Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik
der Technischen Universität München
EDV-gestützte Disposition mit Telematikeinsatz
und mobiler Datenerfassung in der Baulogistik
Stefan Sanladerer
Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Maschinenwesen
der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades
eines
Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.)
genehmigten Dissertation.
Vorsitzender:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Bernd Heißing
Prüfer der Dissertation:
1. Univ.-Prof. Dr.-Ing. Willibald A. Günthner
2. Univ.-Prof. Peter Klaus, DBA/Boston
FAU Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg
Die Dissertation wurde am 13.03.2008 bei der Technischen Universität München
eingereicht und durch die Fakultät für Maschinenwesen am 17.04.2008 angenommen.
Herausgegeben von:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Willibald A. Günthner
fml – Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik
Technische Universität München
Zugleich: Dissertation, München, TU München, 2008
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte,
insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, der Entnahme von Abbildungen, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ähnlichem Wege und
der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben – auch bei nur auszugsweiser Verwendung – vorbehalten.
Layout und Satz: Stefan Sanladerer
Copyright © Stefan Sanladerer 2008
ISBN: 978-3-9811819-2-0
Printed in Germany 2008
Vorwort
Die vorliegende Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik der Technischen Universität München. Zum Gelingen dieser Arbeit haben zahlreiche Personen beigetragen, von denen ich einigen an dieser Stelle meinen besonderen
Dank aussprechen möchte.
Beim Ordinarius des Lehrstuhls, Herrn Prof. Dr.-Ing. Willibald A. Günthner,
möchte ich mich für die Betreuung und Unterstützung aber auch die Gewährung
der notwendigen Freiräume bei meiner Forschungstätigkeit am Lehrstuhl bedanken.
Mein Dank gilt auch Prof. Peter Klaus für die Übernahme des Korreferats und
Prof. Dr.-Ing. Bernd Heißing für den Vorsitz der Prüfungskommission.
Besonderer Dank gilt der Fa. Max Bögl, speziell dem Leiter der Transport und
Geräte GmbH, Herrn Peter Guttenberger, sowie seinen Mitarbeitern von denen
ich an dieser Stelle besonders Herrn Jörg Hermann erwähnen möchte. Sie hatten stets ein offenes Ohr und standen gerne für konstruktive Diskussionen zur
Verfügung, wodurch während der gesamten Projektdauer eine sehr angenehme
und fruchtbare Zusammenarbeit gegeben war.
Neben allen Mitarbeitern und Studenten möchte ich den „ForBAU-BüroKollegen“ und Freunden Cornelia Klaubert, Ralf Kraul, Markus Schorr sowie
Dr.-Ing. Stefan Tölle und Herrn Akad. Dir. Stephan Kessler für die angenehme
Arbeitsatmosphäre und die allzeit vorhandene Hilfsbereitschaft während meiner
Zeit am Lehrstuhl danken.
Meiner Familie, insbesondere meinen Eltern, danke ich für die langjährige Unterstützung in allen Stationen meines Lebensweges, wodurch es mir ermöglicht
wurde, diesen wichtigen Schritt in meinem beruflichen Werdegang abzuschließen.
München, im April 2008
Stefan Sanladerer
III
Kurzzusammenfassung
EDV-gestützte Disposition mit Telematikeinsatz und
mobiler Datenerfassung in der Baulogistik
Stefan Sanladerer
Vor dem Hintergrund eines zunehmend steigenden Kosten- und Wettbewerbsdrucks in der Baubranche stehen die Unternehmen vor der Aufgabe, ihre Geschäftsprozesse zu rationalisieren, um sich weiter am Markt behaupten zu können.
In dieser Arbeit sind Optimierungspotenziale im Rahmen der Transportlogistik in
der Baubranche durch den Einsatz eines GPS-gestützten Flottenmanagementsystems mit mobiler Datenerfassung dargestellt. Eine durchgängige EDVLösung bringt dabei sowohl im Bereich der Fahrzeugdisposition als auch bei
der Lohn- und Leistungsabrechnung der LKW und Fahrer deutliche Verbesserungen. Neben der umfassenden Datenbasis können v. a. manuelle Prozessschritte für Abrechnung und Controllingeingespart werden. Status und Position
eines LKW sind jederzeit abrufbar, wodurch eine dynamische Disposition während des Tages möglich wird. Die Fahrzeuge können dadurch effizienter eingesetzt und Kosten für die Transporte reduziert werden.
V
Abstract
IT based scheduling by means of telematics and mobile
data recording in the construction site logistics
Stefan Sanladerer
Due to rising costs pressure and competition in the construction industry the
companies are faced with the task of economizing their business processes in
order to be successful on the construction market in the future.
This dissertation shows the benefits of the usage of a gps based fleet management system with mobile data recording for the transport logistics in the construction site industry. A integrated IT solution provides improvements for the
scheduling of the vehicles as well as the accounting of the driver earnings and
the work of the trucks. Thereby a detailed data base is generated and great
savings can be achieved by reduction of manual processes in accounting and
controlling. Status and positions of the trucks can be recalled at any time what
allows for a dynamic scheduling during the day. Therefore trucks can be scheduled more efficiently and costs for transportation can be reduced.
VI
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung..................................................................................................... 1
1.1 Problemstellung und Motivation der Arbeit........................................... 2
1.1.1
Rahmenbedingungen für die Logistik in der Baubranche .............. 3
1.1.2
Herausforderungen für die Baulogistik .......................................... 4
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise ........................................................ 5
2 Status Quo der Baulogistik in Deutschland ............................................. 9
2.1 Abgrenzung zwischen Baulogistik und Logistik im
industriellen Umfeld ........................................................................... 10
2.2 Generelle Randbedingungen der Transportabwicklung ..................... 12
2.2.1
Beeinflussbare Faktoren der Planung ......................................... 13
2.2.2
Nicht beeinflussbare Planungsrandbedingungen ........................ 13
2.2.3
Rahmenbedingungen für das Transportwesen ........................... 14
2.3 Transportlogistik im Bauwesen .......................................................... 14
2.3.1
Outsourcing vs. Inhouse-Transportleistung ................................. 15
2.3.2
Fahrzeugleasing vs. Fahrzeugkauf ............................................. 17
2.4 Aufgaben der Disposition ................................................................... 18
2.4.1
Umfeld der Disposition ................................................................ 18
2.4.2
Aufgaben von Transportdisponenten im Bausektor .................... 19
2.4.3
Anforderungen der Fahrzeuge und Produkte .............................. 21
2.5 Ermittlung der erforderlichen Transportleistungen ............................. 23
2.5.1
Ermittlung des Transportbedarfes für Roh- und
Stahlbetonbauarbeiten ............................................................... 24
2.5.2
Ermittlung des Transportbedarfes für Erdbauarbeiten................. 24
2.5.3
Push-Prinzip in der Fahrzeugdisposition ..................................... 25
2.5.4
Pull-Prinzip in der Fahrzeugdisposition ....................................... 25
2.6 Logistik als Erfolgsfaktor im Bauwesen .............................................. 26
2.6.1
Herausforderungen bei der täglichen Transportabwicklung
auf der Baustelle ........................................................................ 27
2.6.2
Besonderheiten der Bauproduktion ............................................. 29
2.7 Zusammenfassung ............................................................................ 30
3 Telematiksysteme ..................................................................................... 31
VII
Inhaltsverzeichnis
3.1 Einsatzfelder von Telematiksystemen ................................................ 31
3.1.1
Verkehrstelematiksysteme .......................................................... 32
3.1.2
Leistungen von Telematik- und Softwaresystemen für die
Speditionsbranche ...................................................................... 34
3.1.2.1 Klassische Routenplanung .................................................... 35
3.1.2.2 Laderaumoptimierung............................................................ 38
3.1.2.3 Zusätzliche Sensorik in den Laderäumen.............................. 39
3.2 Navigations- und Ortungssysteme ..................................................... 40
3.3 Hardware ........................................................................................... 41
3.3.1
Stationäre Systeme der Dispositionszentrale .............................. 41
3.3.2
Mobile Systeme in den Fahrzeugen ............................................ 41
3.4 Software - Flottenmanagementsysteme ............................................ 44
3.4.1
Server-Client basierte Softwarelösungen .................................... 45
3.4.2
Internetbasierte Softwarelösungen .............................................. 46
3.4.3
Vergleich der beiden Systemvarianten ........................................ 47
3.5 Datenübertragung zwischen den mobilen und
stationären Einheiten ......................................................................... 48
3.5.1
Medien zur direkten Datenübertragung und -speicherung .......... 49
3.5.1.1 Speichermedien .................................................................... 49
3.5.1.2 Short distance Datenübertragungstechniken......................... 49
3.5.2
Private Funksysteme zur Datenübertragung ............................... 50
3.5.2.1 Bündelfunk ............................................................................ 50
3.5.2.2 WLAN 51
3.5.3
Mobilfunksysteme zur Datenübertragung .................................... 52
3.5.3.1 Global System for Mobile Communication (GSM) ................. 53
3.5.3.2 High Speed Circuit Switched Data ........................................ 54
3.5.3.3 General Paket Radio Service ................................................ 54
3.5.3.4 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) ........ 55
3.6 Bewertung der Datenübertragungsvarianten ..................................... 55
4 Konzeption eines EDV-gestützten Dispositionssystems für die Baubranche ................................................................... 57
4.1 Anforderungen an eine Dispositionssoftware für
den Baustellenbetrieb ........................................................................ 58
VIII
Inhaltsverzeichnis
4.1.1
Technische Anforderungen – Hardware ...................................... 61
4.1.2
Organisatorische Anforderungen – Software .............................. 61
4.1.3
Informatorische Anforderungen ................................................... 63
4.2 Idealprozesse für die Transportlogistik in der Baubranche ................ 64
4.2.1
Allgemeine Prozessstrukturen..................................................... 66
4.2.1.1 Bestellung.............................................................................. 67
4.2.1.2 Disposition ............................................................................. 68
4.2.1.3 Abrechnung ........................................................................... 69
4.2.1.4 Controlling ............................................................................. 72
4.2.2
Definition der idealen EDV-gestützten Transportabwicklung....... 74
4.2.2.1 Schüttguttransporte ............................................................... 75
4.2.2.2 Stückguttransporte ................................................................ 76
4.2.2.3 Baustelleneinsatz .................................................................. 77
4.3 Ideale Datensysteme und -strukturen ................................................ 78
4.3.1
Stammdatenkonzept für eine bauspezifische EDV-Lösung......... 78
4.3.1.1 Fahrzeugstammdaten............................................................ 78
4.3.1.2 Personalstammdaten............................................................. 79
4.3.1.3 Kundenstammdaten .............................................................. 79
4.3.1.4 Artikel-/Produktstammdaten .................................................. 80
4.3.2
Bewegungsdatenkonzept ............................................................ 80
4.3.3
Datenübertragungskonzept ......................................................... 81
4.3.4
Dokumentation der Daten ........................................................... 81
4.3.4.1 Rechtliche Rahmenbedingungen .......................................... 83
4.3.4.2 Dokumentation für den Qualitätsnachweis ............................ 83
4.4 Neue Organisationsstrukturen im Fuhrpark durch den EDV-Einsatz . 84
4.4.1
Geänderte Arbeitsabläufe ........................................................... 85
4.4.2
Arbeitszeitmodelle ....................................................................... 85
4.4.3
Büroorganisation ......................................................................... 85
4.5 Zusammenfassung ............................................................................ 86
5 Praxisanwendung des Telematikkonzeptes am Beispiel eines
mittelständischen Bauunternehmens..................................................... 87
5.1 Prozessanpassungen ........................................................................ 87
IX
Inhaltsverzeichnis
5.1.1
Automatisierte Abrechnung und Leistungscontrolling ................. 88
5.1.2
Auswertungen der Fahrten und Fahrzeuge für das
Zielcontrolling ............................................................................ 90
5.1.2.1 Langfristige strategische Auswertungen ................................ 91
5.1.2.2 Kurzfristige operative Auswertungen ..................................... 94
5.1.3
Zusammenfassung Prozesse ...................................................... 96
5.2 IT-Anpassungen................................................................................. 96
5.2.1
Systemdesign .............................................................................. 96
5.2.2
Software - Modul „Contour-Web“ ................................................ 98
5.2.3
Auftragsarten ............................................................................... 99
5.2.3.1 Schüttgutaufträge ................................................................ 101
5.2.3.2 Rhythmusaufträge ............................................................... 104
5.2.3.3 Umsattelaufträge ................................................................. 105
5.2.3.4 Baustellenaufträge .............................................................. 106
5.2.4
Software - Modul „Shipping Manager“ ....................................... 108
5.2.4.1 Benutzerinteraktion im Modul „Shipping Manager“ .............. 108
5.2.4.2 Status der Aufträge ............................................................. 112
5.2.5
Konfiguration der Fahrzeugeinheiten ........................................ 114
5.3 Schnittstellen.................................................................................... 118
5.3.1
Datenübertragungskonzept ....................................................... 119
5.4 Einsparpotenziale durch automatisierte Datenerfassung ................. 120
5.4.1
Einsparpotenziale im Fuhrpark .................................................. 121
5.4.2
Einsparpotenziale des Kunden Baustelle .................................. 123
6 Schlussbetrachtung und Ausblick ........................................................ 125
6.1 Zusammenfassung und Fazit ........................................................... 125
6.2 Zukünftige Entwicklungen in der Baubranche .................................. 127
6.2.1
Virtuelle Baustelle – ForBAU ..................................................... 127
6.2.2
4D-Simulation der Bauabläufe .................................................. 128
6.2.3
AR-Unterstützung bei der Baumaschinenbedienung ................ 129
6.2.4
Warenidentifikation per RFID zur Materialflussverfolgung......... 131
7 Literatur ................................................................................................... 133
X
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1-1:
Entwicklung der Baubranche indiziert auf das
Basisjahr 2000 [Ami-06] .......................................................... 1
Abbildung 1-2:
Struktur und Vorgehensweise der Arbeit ................................. 7
Abbildung 2-1:
Dilemma der Baulogistik im Projektablauf ............................. 12
Abbildung 2-2:
Allgemeine Aufgabengliederung der Transportaufgabe
nach [Dum-74] ....................................................................... 15
Abbildung 2-3:
Kostenverläufe während der Fahrzeuglebensdauer [Dol-03] 18
Abbildung 2-4:
Interne und externe Einflussfaktoren auf die
Dispositionsarbeit .................................................................. 19
Abbildung 2-5:
Aufgabengliederung von Transportdisponenten in der
Baubranche ........................................................................... 20
Abbildung 2-6:
Ablauf eines Baustellentransports (Ist-Zustand) mit Materialund Informationsfluss ............................................................ 21
Abbildung 2-7:
Push-Prinzip der LKW-Steuerung ......................................... 25
Abbildung 2-8:
Pull-Prinzip der LKW-Steuerung............................................ 26
Abbildung 2-9:
Geschätztes Verbesserungspotenzial der
Baulogistik [Gün-08] .............................................................. 27
Abbildung 2-10: Kommunikationsmittel zur Bestellung von Transportleistungen
auf der Baustelle ................................................................... 28
Abbildung 2-11: Einsatz mobiler EDV-Systeme zur Datenerfassung auf der
Baustelle................................................................................ 28
Abbildung 3-1:
Ausprägungen und Einsatzfelder der Telematiknutzung ....... 32
Abbildung 3-2:
Klassifikation von Lösungsalgorithmen für das
Routenplanungsproblem ....................................................... 36
Abbildung 3-3:
Savingsverfahren .................................................................. 37
Abbildung 3-4:
Sweep-Verfahren .................................................................. 37
Abbildung 3-5:
Verfahren des nächsten Nachfolgers .................................... 38
Abbildung 3-6:
Beispiele für Laderaumoptimierung [ort-08]........................... 39
Abbildung 3-7:
Systemarchitektur Server-Client-Software-Lösung für
Telematikanwendungen ........................................................ 46
Abbildung 3-8:
Systemarchitektur internetbasierte Software-Lösung für
Telematikanwendungen ........................................................ 47
Abbildung 3-9:
WLAN-Architekturen [Küv-07] ............................................... 51
Abbildung 3-10: Einordnung der Mobilfunksysteme ........................................ 52
Abbildung 3-11: Funktionsprinzip der Ortung per GSM [Wal-00]..................... 54
Abbildung 3-12: Vergleich der Übertragungsgeschwindigkeiten in kBit/s ........ 55
Abbildung 4-1:
Zeitliche Einordnung der EDV-gestützter Systeme [Buc-98] . 57
Abbildung 4-2:
Einsatzfelder der Telematik im Baubereich ........................... 58
XI
Abbildung 4-3:
Handlungsfelder bei der Einführung einer EDV-gestützten
Disposition für die Baubranche.............................................. 64
Abbildung 4-4:
Prozessablauf der EDV-gestützten Disposition ..................... 65
Abbildung 4-5:
EDV-gestützter Dispositions- und Abrechnungsprozess ....... 66
Abbildung 4-6:
Idealer Bestellprozess ........................................................... 68
Abbildung 4-7:
Idealer Dispositionsprozess ................................................... 69
Abbildung 4-8:
Beispiel für einen LKW-Tagesbericht .................................... 70
Abbildung 4-9:
Idealer Abrechnungsprozess ................................................. 70
Abbildung 4-10: Regelkreis des Controlling..................................................... 72
Abbildung 4-11: Übersicht der Transportgüter einer Bauunternehmung ......... 74
Abbildung 4-12: Strukturierung der Transportvorgänge................................... 75
Abbildung 4-13: Ideale Prozessdarstellung der Auftragsabwicklung über
Transportstatus ..................................................................... 76
Abbildung 4-14: Prinzipskizze Fertigteiltransport mit erforderlichen
Statusmeldungen .................................................................. 77
Abbildung 4-15: Prinzipskizze Baustelleneinsatz mit Status zur
Auftragskontrolle ................................................................... 78
Abbildung 5-1:
Varianten der Auftragsabwicklung mit der umgesetzten
Softwarelösung...................................................................... 88
Abbildung 5-2:
Informationshierarchie ........................................................... 89
Abbildung 5-3:
Vernetzung von strategischem und operativem
Controlling [Die-01] ................................................................ 90
Abbildung 5-4:
Entwicklung der Umsatzrendite je Fahrzeug ......................... 91
Abbildung 5-5:
Abweichungen der Kosten und Erlöse vom Mittelwert der
Fahrzeuggruppe .................................................................... 92
Abbildung 5-6:
Kosten und Erlöse über einen Monatsverlauf ........................ 92
Abbildung 5-7:
Zeitanteile der lohnrelevanten Arbeitszeit.............................. 93
Abbildung 5-8:
Tabellarische Ladestellen-Auswertung Kumuliert,
Tagesbezogen ....................................................................... 94
Abbildung 5-9:
Tabellarische Ladestellen-Auswertung mit
Detailinformationen eines LKW ............................................. 94
Abbildung 5-10: Fahrzeugauslastung mit Unterscheidung der Last- und
Leerfahrten ............................................................................ 95
Abbildung 5-11: Beispielhafte Standzeitenauswertung.................................... 95
Abbildung 5-12: Datenübertragungskonzept [Rei-06] ...................................... 97
Abbildung 5-13: Übersicht Dispositionssoftware - Modul „Contour-Web“ ........ 98
Abbildung 5-14: Digitale Karte - Tracking der Fahrzeuge im „Contour-Web“ .. 99
Abbildung 5-15: Ladestellen eines Standorts ................................................ 100
Abbildung 5-16: Geocodierung der Ladestellen ............................................ 101
XII
Abbildung 5-17: Auswahlmaske Schüttgutaufträge ....................................... 103
Abbildung 5-18: Unterschiede der Auswahlmaske Rhythmusaufträge .......... 104
Abbildung 5-19: Fahrzeugvorauswahl bei Rhythmusaufträgen ..................... 105
Abbildung 5-20: Umsattelauftrag ................................................................... 106
Abbildung 5-21: Auftragsmaske für Baustellenaufträge................................. 106
Abbildung 5-22: Auswertung der Baustellenaufträge - kumuliert ................... 107
Abbildung 5-23: Einzelfahrtauswertung ......................................................... 107
Abbildung 5-24: Dispositionssoftware „Shipping Manager“ Übersicht
Fahrzeugauslastung ............................................................ 108
Abbildung 5-25: Diagrammausschnitt mit Hint............................................... 109
Abbildung 5-26: Darstellung unverplanter Transportaufträge ........................ 110
Abbildung 5-27: Konfiguration der Fahrzeugansicht ...................................... 110
Abbildung 5-28: Markierung der Status-Ereignisse im Auftragsbalken
(noch nicht begonnen, Status geplant) ................................ 112
Abbildung 5-29: Fahrzeugbezogenen Statusmeldungen in der SAP©
Schnittstelle ......................................................................... 114
Abbildung 5-30: Bordrechner mit Touchscreen ............................................. 115
Abbildung 5-31: Displayaufteilung OBU ........................................................ 116
Abbildung 5-32: Einbaubeispiel des Hardware (Display und Bordrechner) ... 117
Abbildung 5-33: Funktionsskizze Telematiksystem ....................................... 118
Abbildung 5-34: Bidirektionale Schnittstelle zu Back-Office-Systemen ......... 118
Abbildung 5-35: Papierbasierte Datenerfassung in der Transportlogistik im
Bauwesen............................................................................ 120
Abbildung 5-36: Reduzierung von Stillstandszeiten im Fuhrpark durch
verbesserte Planung über das Telematiksystem am
Beispiel der Tachoscheiben- und LKW-Tagesberichtauswertung eines repräsentativen LKW .................................... 121
Abbildung 6-1:
Die Baumaschine als zentraler Informationsträger auf der
virtuellen Baustelle .............................................................. 127
Abbildung 6-2:
Beispiel für eine Echtzeitsimulation eines Bauvorhabens.... 129
Abbildung 6-3:
Einsatzbeispiel für AR in einem Bagger .............................. 130
Abbildung 6-4:
Konzept für Prototypen einer portablen RFID-Gate-Lösung
für den Baustelleneinsatz .................................................... 132
XIII
Tabellenverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Tabelle 2-1:
Fahrzeug-Produkt Kombinationsmatrix ................................... 22
Tabelle 3-1:
Vergleich Server-Client und internetbasierten
Telematikanwendungen .......................................................... 48
Tabelle 3-2:
Vergleich der Short distance Datenübertragungstechniken .... 50
Tabelle 3-4:
WLAN Standards und Datenübertragungsraten [Küv-07] ....... 52
Tabelle 3-5:
Kosten- und Leistungsvergleich verschiedener
Datenübertragungsprinzipien für Telematikanwendungen ...... 56
Tabelle 4-1:
Abrechnungsvarianten für Lohn und Leistung der
Fahrzeuggruppen .................................................................... 71
Tabelle 4-2:
Messagecodes der Kommunikation zwischen Software
und Bordrechner ..................................................................... 81
Tabelle 5-1:
Satzkennungspräfix der Datenschnittstelle ........................... 119
XIV
Abkürzungen
Abkürzungen
AfA
AIS
ARGE
CAN
CF
CRM
DECT
DFÜ
DIN
DT
EDACS
EDI
EDIFACT
EDGE
EDV
ELWIS
ERMES
ETA
ETCS
FGSV
FiBu
FMS
FSS
FTP
GATS
GFT
GLONASS
GPRS
GPS
GSM
GU
HGT
HMU
HSCSD
HUD
Absetzung für Abnutzungen
Automatic Identification System
Arbeitsgemeinschaft
Controller-Area-Network
Compact Flash
Customer Relation Management
Digital European enhanced cordless telephone standard
Datenfernübertragung
Deutsches Institut für Normung
digitaler Tachograph
Enhanced Digital Access Communication System
Electronic Data Interchange
Electronic Data Interchange for Administration, Commerce and Transport
Enhanced Data Rates for GSM Evolution
Elektronische Datenverarbeitung
Elektronische Wasserstraßeninformationssystem
European Radio Messaging System (Europäische Norm
für Funkrufsystem)
Estimated time of arrival
European Train Control System
Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e.V.
Finanzbuchhaltung
Flottenmanagementsystem
Frostschutzschicht
File Transfer Protocol
Global automotive telematics standard
Güterfernverkehrstarif
Global Navigation Satellite System
General paket radio service
Global Position System
Global Standard for Mobile Communication
Generalunternehmer
hydraulisch gebundene Tragschicht
Head-Mounted-Display
High Speed Circuit Switched Data Service
Head-Up-Display
XV
Abkürzungen
IuK-Technologie
JIS
JIT
KEP
LAN
LKW
LTE
m2m
MDA
O-Kanal
PCS
PHS
Pkw
PPP
PTM
PTM-G
PTM-M
PTP
PTP-CLNS
PTP-CONS
QM
QS
RFID
SCM
SD
S-Kanal
StVO
StVZO
UMTS
VDI
VOB
VPN
WLAN
XDA
XVI
Informations- und Kommunikationstechnologie
Just-in-Sequence
Just-in-Time
Kurier, Express, Paket
Local Area Network
Lastkraftwagen
Long Term Evolution
machine to machine
Mobile Digital Assistant
Organisationskanal
Personal Communication Service
Personal Handy System
Personenkraftwagen
Private Public Partnership
Point to multipoint
Gruppenruf
Multicast
Point to point
Connectionless network service
Connection oriented Network service
Qualitätsmanagement
Qualitätssicherung
Radio Frequency Identifikation
Supply Chain Management
Secure Digital Memory Card
Sprachübertragungskanal
Straßenverkehrsordnung
Straßenverkehrszulassungsordnung
Universal Mobile Telecommunication Service
Verein Deutscher Ingenieure
Vergabeordnung Bau
Virtual Private Network
Wide Local Area Network
Extended Digital Assistant
Verwendete Formelzeichen
Verwendete Formelzeichen
ANZBST, T, d, erf
Anzahl der erforderlichen stündlichen Transporte
BWTM, BWK
Baustoffmenge
DBST, T
Geplante Transportdauer
DTPB, G
Dauer für den Transportbetrieb
GBST, BWK
Ladevolumen
LBST, d, erf
Erforderliche tägliche Transportleistung für ein Bauvorhaben
LTPB, erf
Erforderlicher Leistungswert für den Transportbetrieb
MTP, G
Transportmenge
mTP, TG
Transportmenge je Transportgerät
Sjk
Savingswerte
XVII
„Wichtiger als der richtige Weg ist die richtige Richtung.“
Stefan Persson
1 Einleitung
Nach dem großen Bauboom der Wiedervereinigung erlebte die Branche eine
lang anhaltende Rezession und Marktkonsolidierung, die von zahlreichen Insolvenzen begeleitet wurde. Zusätzlich stellen die wachsende Konkurrenz aus
osteuropäischen Ländern, geänderte Marktanforderungen und steigender Wettbewerbsdruck die Unternehmen der Baubranche gerade in den letzten Jahren
vor große Herausforderungen [Nuß06], [Bos-06]. Zwar hat sich die Auftragssituation durch den allgemeinen Konjunkturaufschwung in Deutschland seit
2006 wieder etwas verbessert, bewegt sich jedoch immer noch auf relativ niedrigem Niveau (siehe Abbildung 1-1).
Abbildung 1-1: Entwicklung der Baubranche indiziert auf das Basisjahr 2000 [Ami-06]
Vor dem Hintergrund der Sättigung des deutschen Marktes und der zunehmenden Verschärfung des internationalen Wettbewerbs durch die fortschreitende
Öffnung der europäischen Märkte und rapider technologischer Veränderungen
1
1 Einleitung
ist die Bauwirtschaft gerade jetzt gefordert, sich durch eine Optimierung ihrer
Organisation, Planungs- und Kontrollwerkzeuge zukunftsfähig aufzustellen
[Wat-02], [Vot-04].
Der Logistik in der Baubranche wurde lange Zeit nur geringe Bedeutung beigemessen, so dass auf diesem Gebiet noch besonders hohe Verbesserungs- und
Einsparpotenziale vorhanden sind. Die Transporte zu und auf den Baustellen
bilden einen relativ großen Kostenfaktor des gesamten Bauprozesses, sind
aber als Bereiche außerhalb der eigentlichen Kernkompetenz der technischen
Bauabwicklung bisher für das gesamte Bauwerk und im Normalfall auch für den
Bauherrn nur von untergeordneter Bedeutung, da sie keinen direkten Mehrwert
generieren [Gün-06a]. Da aber gerade diese Felder, z. B. der Maschinen- und
Fuhrpark lohnenswerte Objekte zur Kostenreduzierung sind, gilt es, gerade diese nicht wertschöpfenden Tätigkeiten mit minimalem Aufwand und mit hoher
Qualität durchzuführen.
Eine Option stellt im Bereich Fuhrpark das Outsourcing der Fahrzeuge und der
gesamten Verwaltung an einen externen Dienstleister dar, der über eine konstantere Fahrzeugauslastung und schlanke Verwaltungsprozesse sowie abweichende Tarifrahmenbedingungen deutliche Kostenvorteile im Vergleich zu Baufirmen mit eigener Flotte erzielen kann. Damit sind jedoch auch Nachteile, wie
•
geringere Flexibilität,
•
Abhängigkeit von einem externen Dienstleister
•
sowie geringer Einfluss auf die Qualität der erbrachten Leistung,
verbunden. Eine geeignete Alternative ist eine Optimierung der Prozesse innerhalb des eigenen Fuhrparks durch den Einsatz von Telematik- und EDVSystemen, die sich zudem für die Planung und Abwicklung der Transporte anbieten. Für eine derartige EDV-Unterstützung ist eine Analyse der organisatorischen Aufgaben im Vorfeld unerlässlich, um die Lösungen individuell an die
firmenspezifischen Prozesse anpassen zu können [Gün-06a].
1.1 Problemstellung und Motivation der Arbeit
Die Baulogistik ist für den reibungslosen Ablauf der Baustelle ein wesentlicher
Faktor. Ihre Aufgabe ist es, alle Material- und Informationsflüsse bezüglich Kosten, Terminen und Qualität optimal auszulegen und zu steuern. Aufgrund der
instationären Rahmenbedingungen der Baustelle muss die Baulogistik, speziell
im Bereich der Transportlogistik, hochflexibel sein, um auf Änderungen
schnellstmöglich reagieren zu können. Im Alltagsgeschehen wird jedoch Flexibilität häufig derart missverstanden, dass logistische Dienstleistungen äußerst
„spontan“ geplant und ohne große Vorlaufzeit angefordert werden, so dass oft
überhastete „Feuerwehraktionen“ erforderlich sind, die nicht mehr kostenopti2
1.1 Problemstellung und Motivation der Arbeit
mal vorbereitet und ausgeführt werden können. In der Zusammenarbeit zwischen den Firmen auf der Baustelle wirkt sich diese Vorgehensweise besonders negativ aus, da hierbei eine Vielzahl vermeidbarer Organisationstätigkeiten
kurzfristig anfallen und daher mangelhaft beplant werden.
Das Controlling der Bauleistungen speziell bei größeren Bauvorhaben ist durch
die stark individuell geprägte Arbeitsweise mit einem hohen Anteil an manuellen
Tätigkeiten in der Leistungserfassung äußerst schwierig, da der papierbasierte
Informationsrückfluss sehr aufwändig zu organisieren ist und damit viel Zeit in
Anspruch nimmt. Die ausgewerteten Daten aus den Tagesberichten der LKWFahrer sind zu dem Zeitpunkt, an dem sie den Verantwortlichen (Bauleiter, Polier, Disponent) zur Verfügung stehen, bereits so veraltet, dass eine Einflussnahme auf eventuelle Schwachstellen im Bauablauf, wie beispielsweise zu lange Lade- und Entladezeiten durch schlechte Organisation beim Abladen oder
unzureichende Zugänglichkeit zu den Lagerplätzen, kaum mehr möglich ist.
1.1.1 Rahmenbedingungen für die Logistik in der Baubranche
Die Logistik ist in ihrer Funktion als Unternehmensdienstleistung stark abhängig
von den Veränderungen des Marktes sowie den Kundenanforderungen und
muss sich diesen schnell anpassen, um ihre Aufgabe optimal erfüllen zu können. Dazu zählen in erster Linie „Kundenveränderungen“:
•
Individuelle, komplexe Bauten
stellen zwar hohe Anforderungen an die Bauabwicklung, bieten aber
auch die Chance, durch innovative Bautechnik und Prozesse der logistischen Bauabwicklung ein Alleinstellungsmerkmal im Wettbewerb zu
erarbeiten. Somit können oft höhere Gewinne als bei Standardbauten,
bei denen der Konkurrenzdruck deutlich höher ist, realisiert werden
[Bos-06].
•
Wachsende Umweltsensibilität
folgt dem Trend ökologischen Bauens [Krm-03]. Damit ergeben sich sowohl Anforderungen an umweltverträgliche Bauwerke [Bel-00] und
-verfahren aber auch entsprechende Logistikabwicklung, die mit Strategien zur Abfallvermeidung, Recycling sowie umweltfreundlichen Transporten mit geringer Emissionsbelastung [Rum-04] zu entwickeln und umzusetzen sind [Leo-04].
3
1 Einleitung
Zusätzlich wirken sich auch „Strukturveränderungen“ des Marktes auf die Baulogistik aus, wie die
•
Konzentration der Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen und
•
neue Kooperationsmodelle wie Private Public Partnership (PPP), durch
die sich neue Märkte mit innovativen Betreibermodellen speziell im Infrastrukturbau erschließen lassen [Vol-07], [bau-08].
Verschärft wird diese Situation noch durch die EU-Osterweiterung, die zwar
zum einen neue Absatzmärkte erschließt und der deutschen Baubranche den
Zugang zu qualifizierten Arbeitnehmern aus Billiglohnländern ermöglicht. Andererseits entsteht dadurch eine schwierige Konkurrenzsituation, da das große
Lohn- und Einkommensgefälle zwischen Deutschland und seinen osteuropäischen Nachbarn langfristig dazu führen dürfte, dass osteuropäische Baufirmen
ihren Lohnkostenvorteil nutzen und deutsche Bauunternehmen im Wettbewerb
zurückdrängen [Wat-02], [Gün-07].
1.1.2 Herausforderungen für die Baulogistik
Aufgrund der bisher kaum strukturierten, nur wenig systematisierten Planung
und Durchführung der logistischen Abläufe auf der Baustelle, muss diese durch
den Einsatz von durchgängiger EDV für die Fuhrparkdisposition sowie durch
verbesserte Abrechnung grundlegend optimiert werden. Dies bedarf einer konsequenten Einführung von Logistikstrategien, die z. B. im industriellen Umfeld
bereits erfolgreich im Einsatz sind [Mei-02]. Im Speziellen leiten sich aus den
aktuellen und zukünftig zu erwartenden Rahmenbedingungen folgende Aufgaben für die Logistik in der Baubranche ab:
1. Erhöhung der Effizienz im Baustellenmanagement durch Optimierung
der Materialströme (baustellenintern sowie -extern)
2. Reduzierung von Fehlzeiten und Erhöhung der produktiven Anteile der
Mitarbeiter, indem diese durch den Einsatz digitaler, automatisierbarer
Methoden von manuellen Verwaltungsaufgaben, soweit als möglich, entlastet werden [Wat-02]
3. Etablierung von einheitlichen Organisationsstrukturen an verschiedenen
Standorten, um eine bessere Vergleichbarkeit und Kontrolle der Leistung
sowohl der Fahrzeuge als auch der Disponenten zu erzielen
4. Verbesserung der Transparenz in der Prozesskette bei der Belieferung
von Baustellen, um zeitnah überwachen, kontrollieren und steuern zu
können
5. Einführung eines standardisierten Controllings, das in ein durchgängiges
Managementsystem integriert ist
4
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise
6. Erweiterung des Leistungsspektrums vom reinen Transporteur hin zum
integrierten Logistikdienstleister, der den Kunden (Baustelle, Drittkunden
oder Werke, z. B. Fertigteilwerk, Asphalt- oder Betonmischanlagen)
durch detaillierte Daten über den Transportauftrag einen besonderen
Mehrwert beispielsweise durch die zeitnahe Bereitstellung der Transportleistungen für den Abgleich der Auftragsbearbeitung mit den Planständen (Soll-Ist-Vergleich) liefern kann
7. Verbesserung der Planung mit standardisierten Vorgehensweisen durch
den Einsatz von EDV-Hilfsmitteln, die für andere Projekte als Vergleichsbasis und Erfahrungsaustausch genutzt werden können [Zül-07]
8. Automatisierung der Produktion von Bauteilen, speziell im Fertigteilbereich, wie es z. B. in Japan [Gei-05] bereits geschehen ist. Eine stärkere Industrialisierung verbessert die Produktivität und erfordert hoch
qualifizierte Mitarbeiter, die in Deutschland vorhanden sind, so dass sich
die deutsche Bauindustrie hier Wettbewerbsvorteile durch einen Technologievorsprung schaffen kann [Wat-02]
Das Ziel der vorliegenden Arbeit liegt in der Entwicklung eines Konzeptes zur
Optimierung der gesamten Transportkette in der Baubranche. Dies beinhaltet
•
Transportminimierung,
•
Erhöhung der Auslastung ebenso wie
•
die Belieferung der Baustellen mit Just-in-Time- (JIT) und Just-inSequence- (JIS) Anlieferstrategien ohne große Vorpufferung.
Durch die Bildung eines Informationsnetzes für die Logistik der Baustelle können die Transportprozesse transparenter werden, um bei Problemen oder
unerwarteten Ablaufänderungen durch abweichende Randbedingungen, wie
beispielsweise Witterungseinflüsse oder abweichende Bodenqualitäten, frühzeitig steuernd in den Prozessablauf eingreifen zu können. Hierzu eignet sich ein
Transfer von Erkenntnissen der industriellen Logistik im Bereich der Ablaufplanung und des Logistikcontrollings, der unter Berücksichtigung der speziellen
Rahmenbedingungen auf die Baubranche zu übertragen ist.
Zudem muss eine lückenlose, automatische und fehlerfreie Erfassung von
transportbezogenen Daten (Zeiten, Mengen, Temperatur etc.) realisiert werden,
um das Qualitätsmanagement der Bauleistung zu vereinfachen. Die dezentral in
den Fahrzeugen erfassten Werte sollen neben einer Qualitätsdokumentation
auch für die automatisierte Abrechnung der erbrachten Leistung und der lohnrelevanten Daten (Arbeits- und Pausenzeiten) für die Fahrer verwendet werden.
5
1 Einleitung
Durch den Einsatz eines Telematiksystems in der Fahrzeugdisposition und
-abrechnung sollen über eine Erhöhung der Fahrzeugauslastung zudem variable Kosten gesenkt und gleichzeitig die erbrachte Leistung und Qualität des gesamten Transportprozesses erhöht werden.
Kapitel 2 zeigt zunächst den aktuellen Stand der Baubranche unter Berücksichtigung der aktuellen Rahmenbedingungen auf. Daneben werden die Grundlagen der Logistik in der Baubranche, darunter auch die Aufgaben der Transportabwicklung, dargestellt.
Im Kapitel 3 werden die verschiedenen Varianten von Telematiksystemen hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete, der zugehörigen Soft- und Hardware sowie möglichen Lösungen zur Datenübertragung vorgestellt.
Darauf aufbauend werden im Kapitel 4 die theoretisch idealen Prozessstrukturen eines Telematiksystems für die Baubranche in Abgrenzung zu den
vorhandenen speditionellen Softwarelösungen definiert.
Kapitel 5 beschreibt die Umsetzung der Ergebnisse in Form einer SoftwareLösung mit allen erforderlichen Anpassungen der Organisation und Prozessabwicklung in Disposition, Abrechnung und Leistungscontrolling.
Zum Abschluss der Arbeit wird im Kapitel 6 der Telematikeinsatz in der Baubranche bewertet. Zudem erfolgt ein Ausblick auf den Einsatz innovativer Technologien in der Bauabwicklung, der das große Potenzial von logistischen Optimierungsansätzen durch den Einsatz moderner Technik verdeutlicht.
6
Kapitel 1
Problemstellung und Motivation der Arbeit
• Rahmenbedingungen für die Logistik in der
Baubranche
• Zielsetzung
Grundlagen
Definition der
Anforderungen
Konzeptentwicklung
Kapitel 2
Kapitel 3
Status Quo der
Baulogistik in
Deutschland
Telematiksysteme
•
•
•
•
Einsatzfelder
Hardware
Software
Datenübertragung
Kapitel 4
Konzeption eines Telematiksystems für die
Baubranche
• Idealprozesse für die Transportlogistik in der
Baubranche
• Ideale Datenstrukturen
• Organisationsstrukturen
Kapitel 5
Praxisbeispiel eines Telematiksystems
Referenzprojekt
Ausblick
• Prozessanpassungen
• IT-Anpassungen
Kapitel 6
Zusammenfassung und Ausblick
Neue Technologien für die Baubranche
• RFID
• Augmented-Reality-Einsatz
• Ablaufsimulation
Abbildung 1-2: Struktur und Vorgehensweise der Arbeit
7
„Erfolg besteht darin, dass man genau die
Fähigkeiten hat, die im Moment gefragt sind.“
Henry Ford
2 Status Quo der Baulogistik in Deutschland
Nach Clausen [Cla-08] wird unter Baulogistik die Planung, Ausführung, Steuerung und Kontrolle der Material- und Informationsflüsse zur Ver- und Entsorgung von Baustellen verstanden. Eine stärker vom industriellen Gedanken
des Supply Chain Management (SCM) geprägte Definition gibt Schmidt, der die
Baulogistik als „fließsystemorientierte Logistikkonzeption, die den Auftragsabwicklungsprozess eines Bauprojekts als überbetriebliche Versorgungskette zwischen den […] beteiligten Lieferanten […] regelt“, beschreibt [Sch-03].
Für ein dieser Arbeit zugrunde liegendes, einheitliches Verständnis seien die
Aufgaben der Bereiche Planung, Disposition und Steuerung im Rahmen der
Baulogistik wie folgt definiert:
•
Planung ist die „gedankliche Vorwegnahme der Mittel und Schritte sowie
deren Abfolge, die zur effektiven Erreichung eines Zieles notwendig
scheinen. Im umfassenderen Sinne meint Planung den geistigen, dann
auch organisatorisch und institutionell ausgeformten Vorgang, durch
schätzungen, Entwürfe und Entscheidungen festzulegen, auf welchen
Wegen, mit welchen Schritten, in welcher zeitlichen und
schen Abfolge, unter welchen Rahmenbedingungen und schließlich mit
welchen Kosten und Folgen ein Ziel erreichbar erscheint“ [mey-08]. Die
Aufgaben der Planung im Bereich der Transportlogistik in der
che sind die Auswahl, Strukturierung und Dimensionierung der
cen und die Optimierung der Prozesse der Material- und Inreitstellung auf der Baustelle zur Erfüllung zukünftiger Leistungsanforderungen.
•
Disposition ist die mengenmäßige Einteilung von Aufträgen mit aktuellen
Leistungsanforderungen und die terminierte Zuweisung zu den verfügbaren Ressourcen. Im Bauwesen gilt es dabei die Maschinen und Trans9
portmittel auf der Baustelle, unter Berücksichtigung ihrer spezifischen
Leistungsparameter, mittels kontrollier- und steuerbarer Arbeitsaufträge
optimal einzusetzen.
•
Steuerung lenkt den operativen Betrieb in einem Produktions- oder
tungsbereich und regelt die Ausführung der in Menge, Inhalt und Termin
definierten Aufträge. Bei der Versorgung der Baustellen spielt die permanente Steuerung eine wichtige Rolle, da sich Rahmenbedingungen
auf der Baustelle laufend ändern und die Aufträge daher, hinsichtlich Material bzw. Lieferorten angepasst werden müssen.
In diesem Kapitel werden nachfolgend die wichtigsten Aufgaben und Rahmenbedingungen der Transportabwicklung im Bauwesen dargestellt.
2.1 Abgrenzung zwischen Baulogistik und Logistik im
industriellen Umfeld
In Industrie und Handel hat die Logistik seit jeher einen hohen Stellenwert und
stellt einen wichtigen Wettbewerbsfaktor für die Unternehmen dar. Die Logistikbranche mit derzeit über 2,5 Mio. Arbeitsplätzen in den Bereichen Transport
und Dienstleistung erwirtschaftet mit einem jährlichen Umsatz von 189 Mrd. €
insgesamt 7,5% des Bruttoninlandsproduktes und liefert somit einen wichtigen
Beitrag zur Beschäftigungs- und Standortsicherung [Kla-06]. In den letzten Jahren hat sie durch die fortschreitende Globalisierung zusätzlich an Bedeutung
gewonnen, da durch verteilte Produktionsstätten und die weltweite Vernetzung
der Märkte eine effiziente Material- und Informationsbereitstellung wesentlich
zur Steigerung der Flexibilität beiträgt. Zeit- und Materialpuffer in der Produktion
werden bei gleichzeitiger Reduzierung von Durchlaufzeiten immer weiter optimiert, um Kosten zu senken und flexibel auf Marktveränderungen reagieren zu
können. Die zunehmende Reduzierung der Eigen-Wertschöpfungstiefe erfordert
eine enge Vernetzung zwischen Lieferanten und Produzenten, die mit Hilfe einer durchgängigen Logistik und digitalen Prozessen zur Bestellung und Disposition realisiert werden kann [Gün-05].
Diese Entwicklung zeigt sich in der Baubranche noch nicht in vergleichbarer
Ausprägung, so dass der Baulogistik in vielen Bereichen noch wenig Aufmerksamkeit gewidmet wird. Erste Ansätze für eine systematische Planung und
Steuerung der logistischen Prozesse im Bauwesen beschränken sich in den
meisten Fällen auf den baustelleninternen Materialfluss. Eine baustellenübergreifende Koordination findet in der Regel nicht statt, da jede Großbaustelle
selbstständig versucht, die internen Abläufe hinsichtlich Ver- und Entsorgung zu
optimieren, ohne dabei übergeordnete logistische Zusammenhänge des Baustellen-Verbundes“ zu berücksichtigen und damit für das Unternehmen ein höheres Gesamt-Optimum zu erzielen.
10
2.1 Abgrenzung zwischen Baulogistik und Logistik im industriellen Umfeld
Gerade bei Baustellen, die eine gewisse Mindestgröße aufweisen oder unter
besonderem Zeitdruck bzw. kritischen Rahmenbedingungen hinsichtlich der
Zugänglichkeit abzuwickeln sind, kann eine zentrale Steuerung aller logistischen Funktionen für ein Unternehmen wirtschaftlichen Mehrwert erzielen. Bei
wachsender Größe der Baustellen wird es für den Bauleiter durch die Vielzahl
an Einflussparametern ungleich schwerer, alle Leistungen optimal zu planen,
die notwendigen Transporte und Materialien zum richtigen Zeitpunkt anzufordern und die erbrachte Leistung zu kontrollieren [Eic-98]. Der Aufwand zur Implementierung einer EDV-gestützten Baustellenlogistikplanung wird sich daher
durch den hohen Nutzen, der mit derartigen Systemen verbunden ist, bei größeren Bauvorhaben schnell rechnen.
Auf Kleinbaustellen wird der Aufwand zur Einführung eines umfassenden, EDVgestützten Planungskonzeptes auf Grund der geringen Komplexität erst sehr
spät oder unter Umständen gar nicht amortisieren, da die Einsparpotenziale
hier wesentlich geringer sind. Bei kleinen bis mittleren Baustellen ist in der Regel die Koordination durch den Bauleiter oder Polier ausreichend, wenn dieser
die nötige Erfahrung hat und es werden alternative Logistikstrategien mit wenig
bzw. keinem Technikeinsatz angewendet. Aus Sicht des Unternehmens stellt
jedoch auch in diesem Fall die standardisierte Datenerfassung vor Ort durch
mobile EDV-Systeme einen großen Vorteil dar, da alle Baustellen in einem
zentralen System einheitlich abgerechnet und bewertet werden können. Branchenweite Standards würden helfen, dieses Defizit zu beheben, jedoch gibt es
nur wenige Großunternehmen, die aktiv EDV-gestützte Standards im Bereich
der Baustellenabwicklung, speziell der Baulogistik, vorantreiben würden und
somit eine branchenweite Norm generieren könnten, da die Baubranche stark
von mittelständischen Strukturen geprägt ist [Kli-05].
Aufgrund der Vielzahl an Kleinbetrieben, die als Subunternehmer bei Großprojekten einen hohen Teil der wertschöpfenden Tätigkeiten erbringen, aber selbst
wenig standardisierte Prozesse für Planung und Controlling ihrer Leistung praktizieren, ist die übergeordnete Koordination durch den Generalunternehmer
(GU) analog zu industriellen SCM-Ansätzen nur sehr schwer realisierbar. Qualitäts- und Leistungsdaten sind von den vielen Subunternehmern nur sehr begrenzt und mit hohem Aufwand in ein zentrales Managementsystem zur Bauplanung und Steuerung der Abwicklung integrierbar. Diese Tatsache wird anschaulich mit der Metapher „Atomisierung der Bauwirtschaft“ [Bar-04] beschrieben und bringt besonders bei der Ablaufplanung enorme Probleme mit sich, da
in vielen Unternehmen weder die erforderlichen Kapazitäten noch das Knowhow für eine strukturierte, methodische Vorgehensweise bei der Planung, Ausführung und Kontrolle vorhanden sind [Erd-06].
Generelles Problemfeld in der Bauwirtschaft ist die geringe Zeitspanne von der
Auftragserteilung bis zum Start des Projektes (siehe Abbildung 2-1). Dadurch
bleibt oftmals nicht ausreichend Zeit für eine eingehende Logistikplanung mit
11
hoher Detaillierung der Abläufe sowie eine langfristige Arbeitsvorbereitung der
Baustelle. Resultat dieser Vorgehensweise in der Praxis sind Mehrkosten durch
Verzögerungen im Bauablauf bis hin zu Terminüberschreitungen und im
schlimmsten Fall die Nichteinhaltung der geforderten Qualität.
Soll - Bauqualität
Ist - Bauqualität
Soll - Bauzeit
Ist - Bauzeit
Soll - Baukosten
Ist - Baukosten
Baubeginn
Auftragserteilung durch
den Bauherren
Ausschreibung
Bauende
Improvisierte Logistikplanung
Bauausführung
Arbeitsvorbereitung/
Logistikplanung
Abnahme
Abbildung 2-1: Dilemma der Baulogistik im Projektablauf
2.2 Generelle Randbedingungen der Transportabwicklung
Die Transportabwicklung in der Baubranche ist stark geprägt vom saisonalen
Charakter des Baugeschäfts. Während in den Sommermonaten eine Vielzahl
an Überstunden zu leisten ist und die LKW sehr gut ausgelastet werden, können die Fahrer im Winter oftmals nicht ausreichend beschäftigt und die Fahrzeuge nicht gewinnbringend genutzt werden. Diese Randbedingungen erfordern sowohl von den Fahrern als auch von den Disponenten ein hohes Maß an
Flexibilität in ihrer Arbeitsweise, da die Randbedingungen nicht stationär sind
und sehr kurzfristig nicht beeinflussbare Ereignisse auftreten können, die den
ursprünglichen Einsatzplan gänzlich durcheinander bringen.
Ein weiterer kritischer Punkt bei der Planung der Transporte ist die oft kurzfristige Zusammenarbeit mit Subunternehmern [Hau-83], die eine frühzeitige und
vor allem längerfristige Einsatzplanung fordern würde. Da die Leistung jedoch in
den meisten Fällen gut substituierbar ist, werden Partner nahezu ausschließlich
für ein spezielles Projekt gewonnen und überwiegend nach monetären Gesichtspunkten ausgewählt. Somit können strategische Partnerschaften, die eine
höhere Planungssicherheit für beide Parteien mit sich bringen würden, nur sehr
selten geschlossen werden.
12
2.2 Generelle Randbedingungen der Transportabwicklung
2.2.1 Beeinflussbare Faktoren der Planung
Zur Erleichterung der Dispositionsaufgabe in der Baubranche kann auf die drei
folgenden Faktoren von Seiten des Managements Einfluss genommen werden:
•
Mitarbeiter
Flexible Arbeitszeitmodelle und die Einführung von Prämiensystemen bei
ressourcenschonendem Einsatz der Fahrzeuge wirken sich positiv auf
die Motivation der Mitarbeiter aus und erhöhen auch die Bereitschaft
kurzfristig anfallende Transportaufgaben zu übernehmen.
•
Ablaufprozesse
Im Bereich der Fuhrparkorganisation sowie bei der Auftragsabwicklung
kann durch standardisierte Prozesse eine höhere Transparenz erzielt
werden, die dazu genutzt werden kann, die firmeninternen Kapazitäten
durch standortübergreifenden Einsatz der Fahrzeuge und Anhänger bzw.
Auflieger besser zu nutzen. Durch bessere Informationen über die aktuellen Fahraufträge können Fahrten kombiniert und unnötige Leerfahrten
vermieden werden.
•
Verfügbarkeit von Fahrzeugen
Durch vorbeugende Instandhaltung und Wartung von Maschinen und
Produktionsanlagen (z. B. Wiege- und Verladesysteme für Schüttgut)
kann die Ausfallwahrscheinlichkeit reduziert und Stillstandszeiten im
Bauablauf, die auch die Folgeplanung stark beeinflussen, vermieden
werden. Zudem wirkt es sich positiv auf die Zuverlässigkeit des Fuhrparks aus, wenn die Fahrzeuge nicht zu lange verwendet werden, da mit
steigender Nutzungsdauer der Verschleiß zunimmt und somit die Ausfallzeiten steigen (siehe Abbildung 2-3).
2.2.2 Nicht beeinflussbare Planungsrandbedingungen
Die Planung wird zusätzlich noch stark von Faktoren, die nur mit enormem, aus
wirtschaftlicher Sicht nicht zu rechtfertigendem Aufwand exakt bestimmbar sind,
und zum Teil auch unvorhersehbaren Randbedingungen beeinflusst. Dazu zählen vor allem:
•
Witterungsbedingungen
Diese sind für langfristige Prognosen nicht mit ausreichender Sicherheit
vorhersehbar.
•
Abweichende Kennwerte der Bodenqualität
Dadurch können alternative und zum Teil zeitaufwändigere Lösverfahren
mit geringerer Abbauleistung erforderlich werden oder sie verursachen
einen Mehraufwand bei den Transporten, wenn der Abraum nicht mehr
13
an der geplanten Stelle im selben Bauvorhaben wieder verwendbar ist
und auf Deponie gefahren werden muss.
•
Transportinfrastruktur
Zusätzlich können Bauverzögerungen durch verspätete Anlieferungen
aufgrund von Verkehrsstaus oder dem Defekt von Maschinen/Geräten
entstehen, die a prioi nicht planbar sind, auf die aber im Einzelfall sehr
schnell reagiert werden muss, um die Auswirkungen für den gesamten
Baufortschritt möglichst gering zu halten.
2.2.3 Rahmenbedingungen für das Transportwesen
Seit dem 01. Mai 2006 ist durch die Verordnung EG 2135/98 für Neufahrzeuge
mit einer Gesamtmasse von über 3,5 Tonnen die Einführung des digitalen Tachographen (DT) obligatorisch. Dieser ist die Basis für eine effektivere Kontrolle
der Einhaltung der EU-Vorschriften über die Lenk- und Ruhezeiten des Fahrpersonals. Ziel ist eine Erhöhung der Verkehrssicherheit, eine Vereinfachung
und Vereinheitlichung im Umgang mit dem Kontrollgerät sowohl für den Fahrer
als auch für Kontrollorgane und Unternehmen [Pad-06].
Für Baufirmen mit einem eigenen Fuhrpark ergeben sich dadurch wichtige Änderungen in der Einsatzplanung sowohl der Kraftfahrer als auch der Fahrzeuge.
Der Disponent muss die Lenk- und Ruhezeiten aufgrund der umfangreichen
Kontrollmöglichkeiten seitens der Behörden deutlich exakter einhalten als dies
in der Vergangenheit der Fall war. Die Auslastung der LKW sollte dennoch
möglichst hoch sein, um die Flotte effizient zu nutzen.
Aufgrund dieser geänderten Rahmenbedingungen müssen auch für die Baubranche neue, flexible Arbeitszeitmodelle entwickelt werden, die aber für die
Administration bzw. die Disposition einen höheren Planungsaufwand bedeuten.
Eine rein manuelle Planung, wie sie aktuell in vielen klein- und mittelständischen Unternehmen zu finden ist, wird somit noch weiter erschwert, da der Disponent bei der Transportplanung zusätzliche Parameter berücksichtigen muss.
Eine gute Disposition wird noch stärker abhängig von einer detaillierten Informationsbasis bezüglich der tatsächlichen Fahrzeiten der Fahrer sowie der
LKW-Position zur idealen Tourenplanung in Abhängigkeit der verbleibenden
Lenkzeiten.
2.3 Transportlogistik im Bauwesen
Um einen reibungslosen Ablauf sicherzustellen, müssen die Baustellen ausreichend mit Ressourcen – Energie, Personal, Baumaschinen, Baustoffe, Wasser
etc. – zum richtigen Zeitpunkt und auch der geforderten Qualität beliefert werden. Diese Aufgabe übernimmt die Baustelleneinrichtungsplanung in Abstimmung mit der Transportlogistik. Besonders im innerstädtischen Bereich bzw.
14
beim Bauen im Bestand1 [Läp-00] gilt es, diesen Aufgaben besondere Aufmerksamkeit zu widmen, da zum einen die Flächen stark begrenzt sind und zum anderen die Verkehrssituation im Umfeld des Bauvorhabens zur rechtzeitigen Anlieferung beachtet werden muss. Darüber hinaus sind Transporte zu wählen,
die eine möglichst geringe Beeinflussung der umliegenden Infrastruktur sowie
benachbarter Wohngebiete (z. B. Lärmbelästigung der Anwohner, Stark erhöhtes Verkehrsaufkommen zu Stoßzeiten) hervorrufen. In der folgenden Abbildung sind die Einflussfaktoren bei der Transportplanung gesammelt dargestellt:
Randbedingungen
der Transportaufgabe
Transportdisposition
Durchführung der
Transportaufgabe
Kosten des
Transportes
Merkmale und
Eigenschaften
Auftragsverwaltung
Bestimmung des
Transportmittels
Bereitstellung
Personalkosten
Beladung
Fixe Fahrzeugkosten (Leasing
oder AfA)
Menge des
Transportgutes
Ausgangs- und
Zielort des
Transportgutes
Liefertermin des
Transportgutes
Bestimmung des
Verkehrsträgers
Ladepapiere
Bestimmung des
Liefertermins
Transport
Bestimmung des
Transportweges
Variable
Fahrzeugkosten
(Maut, Betriebsstoffe, Wartung)
Entladen
Organisation von
Zusatzaufgaben
(bspw.
Begleitschutz bei
Schwertransporte)
Abbildung 2-2: Allgemeine Aufgabengliederung der Transportaufgabe nach [Dum-74]
Zur Kostenreduzierung sind auch in den Fuhrparkabteilungen der Bauunternehmen deutliche Trends wie Outsourcing der Transportaufgabe, alternative
Beschaffungsarten der Fahrzeuge zur Reduzierung der Fixkosten (Abschreibungen für Abnutzungen - AfA) oder leistungsbasierte Entlohnungssysteme zur
besseren Motivation der Mitarbeiter zu erkennen.
2.3.1 Outsourcing vs. Inhouse-Transportleistung
Ein eigener Fuhrpark zählt klassischerweise nicht zu den Kernkompetenzen
von Baufirmen und stellt zudem einen hohen Kostenfaktor dar, da die Eigenfahrzeuge aufgrund von Abschreibungen und Wartungsmaßnahmen einen ho1
Bauen Im Bestand betrifft alle Sanierungs- und Modernisierungsarbeiten an bestehenden
Bauwerken. Dadurch ergeben sich für die Baustellenlogistik oftmals schwierige Restriktionen
hinsichtlich der Zugänglichkeit und bezüglich der verfügbaren Logistikflächen, die der Disponent
bei seiner Planung berücksichtigen muss.
15
hen Fixkostenanteil mit sich bringen. Aus diesem Grund stellt sich bei vielen
Firmen die Frage, ob die Transportleistung nicht von einem spezialisierten
Dienstleister günstiger und besser erbracht werden kann. Mögliche Beweggründe, die für ein Outsourcing des Fuhrparks sprechen, sind nach [Han-00]:
•
Kostenreduzierung durch Verringerung des gebundenen Kapitals und
des erforderlichen Stammpersonals
•
Keine Fixkosten, nur bedarfsbezogene Kosten für die Transportleistung
•
Optimale Skalierbarkeit
•
Konzentration auf Kernkompetenzen [Gir-03]
•
Shareholder-Value-Denken der Vorstände von AGs
Andererseits büßen die Baufirmen beim Outsourcing dieser Leistung einen
Großteil an Flexibilität ein und sind damit stärker abhängig vom fremden Spediteuren und regionalen Marktgegebenheiten für Transportleistungen, die oftmals
relativ hochpreisig sind. Für eine leistungsfähige interne Abwicklung der Transportprozesse im Bauwesen sprechen daher folgende Gründe:
•
Vereinfachte Bedienung kurzfristiger Transportanforderungen mit eigenen Kapazitäten (höhere Flexibilität)
•
Keine Abhängigkeit von externen Dienstleistern
•
Höhere Motivation von Fahrern im eigenen Unternehmen als bei Leiharbeitern und Fremddienstleistern
•
Zusätzliche Verwendung von Telematik in den eigenen Fahrzeugen zur
erweiterten Datenauswertung, wie beispielsweise der Materialfluss- und
Leistungsdokumentation oder einer automatisierten Abrechnung
Es gibt verschiedene Formen des Outsourcings, die sich hinsichtlich der Leistungsumfänge und der Integration des externen Dienstleister unterscheiden. Im
Bereich der Transportdienstleistung können entweder Teilfunktionen des Fuhrparks, wie z. B. der Fuhrparkorganisation bzw. -instandhaltung oder auch des
gesamten Fuhrparks, nach außen vergeben werden, um anfallende Fixkosten
zu vermeiden [Ker-03]:
•
Inhouse-Partnerschaft
Dienstleistungen werden in den eigenen Betriebseinrichtungen durch einen externen Dienstleister durchgeführt. Ein typisches Beispiel dafür ist
die Wartung und Reparatur der Fahrzeuge in der eigenen Werkstatt
durch einen Dritten.
16
•
Kooperationspartnerschaft
Ein Unternehmensbereich, z. B. der Fuhrpark, wird bei dieser auch Joint
Venture oder strategische Partnerschaft genannten Outsourcing-Form
gemeinsam von mehreren Unternehmen genutzt, die für sich selbst keine
ausreichende Auslastung für einen wirtschaftlichen Betrieb der LKW erzielen könnten.
•
Dienstleistungspartnerschaft
Eine einfache Dienstleistung, wie z. B. die Gebäudereinigung, wird bei
dieser Form des Outsourcings von einem Dritten durchgeführt.
•
Projektoutsourcing
Darunter fällt die komplette Auslagerung von Geschäftsteilen, wie Fuhrparkverwaltung oder Werkstätte, die als Dienstleistung wieder eingekauft
werden muss.
•
Internes Outsourcing (Profit-Center)
Unternehmensbereiche werden entweder hinsichtlich der Kostenrechnung als separater Bereich betrachtet oder sogar rechtlich als eigene Gesellschaft von der Mutterfirma ausgegliedert. Dadurch können diese ihre internen Prozesse und Kosten selbst optimieren und profitorientiert agieren.
2.3.2 Fahrzeugleasing vs. Fahrzeugkauf
Eine Möglichkeit zur Kostenreduzierung im Fuhrpark ohne Outsourcing von
Leistungen sind alternative Beschaffungsmodelle der Fahrzeuge. Beim Kauf
existiert das Dilemma, dass mit steigender Nutzungsdauer zwar die Fixkosten
sinken, die variablen Kosten aufgrund höherer Wartungsaufwände und Verschleißreparaturen jedoch deutlich ansteigen. Aus diesen beiden kumulierten
Kostenverläufen (siehe Abbildung 2-3) ergibt sich ein theoretisch idealer Verkaufszeitpunkt für ein Fahrzeug, der jedoch vor allem von kleinen und mittelständischen Betrieben in der Baubranche nicht genutzt wird [Gün-08].
Alternativ zum Kauf der Fahrzeuge bietet sich durch Leasing oder Langzeitmietverträge der LKW an. Der große Vorteil dieser Beschaffungsvariante ist die
permanente Erneuerung des Fuhrparks, der dadurch immer dem aktuellen
Stand der Technik entspricht. Kosten für Verschleißreparaturen und auch für
Treibstoffe können somit deutlich minimiert werden.
17
Kosten [€]
Theoretischer idealer
Verkaufszeitpunkt für das
Fahrzeug
Gesamtkoten
Variable Kosten
Investitionskosten
Nutzungsdauer
Abbildung 2-3: Kostenverläufe während der Fahrzeuglebensdauer [Dol-03]
2.4 Aufgaben der Disposition
Auf dem Gebiet der Transportplanung in einer Baufirma gibt es eine Reihe von
Aufgaben, die nur bedingt durch organisatorische Maßnahmen lösbar sind. Die
Disposition der Fahrzeuge ist zudem abhängig von einer Vielzahl von Einflussfaktoren (siehe Abbildung 2-4), die vom Disponenten nicht oder nur in beschränktem Ausmaß beeinflussbar sind.
2.4.1 Umfeld der Disposition
Daher müssen die Disponenten sehr flexibel auf wechselnde Anforderungen
seitens der Baustelle reagieren und aktuelle Informationen schnell in die Planung mit einbeziehen, um angemessen handeln zu können. Ein spezielles
Problem ist hierbei, dass Änderungen oft sehr kurzfristig erfolgen und die Informationen dazu erst spät zur Verfügung stehen. Der Disponent muss damit oft
sehr schnell zusätzliche Ressourcen entweder aus eigenen oder fremden Quellen aktivieren, um flexibel auf die neuen Anforderungen reagieren zu können
[Gru-06a].
18
Externe Einflussfaktoren
Interne Einflussfaktoren
Wettbewerbsstruktur: Stabilität,
Verdrängung, Nische
Geschäftspolitik: Grad der
Kundenorientierung;
Innovationsverhalten
Kundenstruktur: Großkunden,
Gelegenheitskunden
Wirtschaftlichkeit/Kosten:
Sendung, Tour, Gesamtergebnis
Kundenverhalten: Wartezeiten,
Reklamations- und
Kooperationsverhalten
Unternehmensführung: insb.
Kommunikation Disponenten /
Fahrern
Wissen
und
Erfahrung
Unternehmensgröße: Anzahl
der Disponenten u. Mitarbeiter,
Fahrzeuge
Region: Nähe der Kunden,
Anzahl der potenziellen Kunden
Geschäftsfeld: Fernverkehr,
Nahverkehr, multimodal
Aufbauorganisation:
Hierarchie, Funktionen,
Kompetenzen
Güter: Gefahrgut, Wert, Menge,
Empfindlichkeit
Ablauforganisation: Art und
Grad der Arbeitsteilung,
Schnittstellen
Sendungsart: Stückgut,
Schüttgut, Teilladungen,
Komplettladungen ,
Disponent
Gestaltung der Arbeit
Einstellung und
Verhalten
Zeit: Zeitfenster,
Determinierungsgrad,
Flexibilitätspotenziale
Straßenverhältnisse: Witterung,
Verkehrsdichte, Staus, Unfälle
Fahrer (Subunternehmer):
Erfahrung, Motivation,
Kooperationsverhalten
Arbeitsmittel:
Aufgabenange-messenheit der
EDV
Arbeitsplatzergonomie: Klima,
Licht, Lärm etc.
Fahrzeuge: Art, technische
Ausstattung, Zustand etc.
Fahrer (eigen): Erfahrung,
Motivation, Kooperationsverhalten
Abbildung 2-4: Interne und externe Einflussfaktoren auf die Dispositionsarbeit
2.4.2 Aufgaben von Transportdisponenten im Bausektor
Disponenten eines Fuhrparks in der Baubranche haben neben der eigentlichen
Transportplanung eine Vielzahl von organisatorischen Aufgaben wahrnehmen,
wie
•
das Erstellen von Transportgenehmigungen bei abweichender Fahrzeuglänge oder -gesamtgewicht nach §29 StVZO,
•
Rücksprachen mit der Werkstatt bezüglich Fahrzeugreparaturen,
•
Verwaltung und Kontrolle der Tachoscheiben usw.
19
Die Abbildung 2-5 gibt einen Überblick des Aufgabenbereichs eines Transportdisponenten im Bauwesen:
Disposition
Aufträge
entgegennehmen
Koordinieren von
Nebenleistungen
Transport
organisieren
Verkehrsträger
organisieren
Informationen zur Ladung
verarbeiten
(Zoll, güterbezogenene
Transporthinweise)
Überwachen des
Transportablaufs
Koordinieren mit
Transportleistungen
anderer Verkehrsunternehmen
Laderaum beschaffen
(Eigen - oder
Fremdfahrzeuge)
Transportauftrag
erteilen
Erstellen
fahrzeugbezogener
Begleitpapiere
Papiere an
Fahrer
übergeben
Zuordnen der
Aufträge auf
passende Fahrzeuge
Abbildung 2-5: Aufgabengliederung von Transportdisponenten in der Baubranche
Der typische Ablauf der Transportabwicklung lässt sich in vier Stufen einteilen:
1. Entgegennehmen des Transportauftrags
In der Regel erfolgt die Auftragserteilung per Telefon, Fax oder auch mittels Datenfernübertragung (DFÜ) bzw. elektronischem Datenträger.
2. Planen und Organisieren des Transports
Der Disponent plant den Einzelauftrag in den verfügbaren und noch zu
erwartenden Auftragsbestand ein. Unter Berücksichtigung von ladungsund fahrzeugspezifischen Restriktionen wählt er eine geeignete Fahrzeug-Ladungskombination aus, mit der die Ladung zum geforderten
Zeitpunkt zum Zielort gebracht werden kann.
Bei der Planung und Organisation hat der Disponent sowohl verkehrsrechtliche (z. B. StVO §29, §70) als auch arbeitsrechtliche Bestimmungen, wie Lenk- und Ruhezeiten, zu berücksichtigen.
3. Erstellen der Frachtpapiere und Aushändigung an den Fahrer
Im Bereich der Bauwirtschaft wird lediglich bei Schwertransporten die
Transportgenehmigung an die Fahrer ausgehändigt, da diese für den
Nachweis der Ausnahmegenehmigung erforderlich sind. Bei Schüttguttransporten erhält der Fahrer in der Regel keine Frachtpapiere aus der
Disposition, sondern den Lieferschein des Werks.
20
4. Überwachung des Transportauftrags
Informationen zum Status des Transports sind in einer klassischen Dispositionsabteilung nur durch Anrufe der Fahrer zu erhalten. Bei softwaregestützten Systemen können diese Informationen durch Ortung des
Fahrzeuges und durch Rückmeldung des Auftragsstatus gewonnen werden.
Der Material- und Informationsfluss zwischen Baustelle, Disposition und den
Lieferwerken ist in folgender Abbildung erläutert:
Individuelle, meist manuelle
Fahrzeugplanung
Lieferscheine
(Telefonische) Bestellung
der benötigten Leistung in
der Fuhrparkdisposition
Werk
Disposition
Telefonische
Beauftragung des LKW
Material
Baustelle
Lieferscheine
Leistungsrückmeldung und
Abrechnung
Manuelle Erfassung
der Lieferscheine und
Tagesberichte
Manuelle
Leistungsdokumentation
auf dem so genanten
LKW-Tagesbericht
Informationsfluss
Materialfluss
Abbildung 2-6: Ablauf eines Baustellentransports (Ist-Zustand) mit Material- und Informationsfluss
2.4.3 Anforderungen der Fahrzeuge und Produkte
Die verschiedenen Güter zur Versorgung der Baustelle werden abhängig von
der geforderten Leistung und der Produktbeschaffenheit mit verschiedenen
Fahrzeugtypen transportiert. In folgender Matrix sind die Produktzuordnungen
auf die jeweiligen Fahrzeuggruppen dargestellt, um die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten und die damit für den Disponenten zu bewältigende Komplexität zu veranschaulichen. Die jeweils möglichen Anhänger- bzw. Aufliegerkombinationen werden in dieser Darstellung aufgrund der hohen Variantenvielfalt
nicht mitberücksichtigt.
21
Tabelle 2-1:
Fahrzeug-Produkt Kombinationsmatrix
Schüttgüter
Kleinteile
2-Achser
x
x
3-Achser
x
x
4-Achser
x
Produkte
Beton
Fertigteile
Stahl
Fertigteiltieflader
x
Gerätetieflader
x
Mischer
x
Sattelzugmaschine
x*
x*
Fertigteile
Beton
Maschinen
x
x
x*
x*
x*
x*
* (abhängig vom Anhänger/Auflieger möglich)
Das Transportgut bestimmt in entscheidendem Maße das Transportfahrzeug
bzw. die Zugmaschinen-Hänger-Kombination, da bei den Baustellentransporten
keine standardisierten Transporthilfsmittel im breitem Umfang eingesetzt werden können, die eine Vereinheitlichung zulassen würden. Eine Ausnahme bilden dabei lediglich die Kleinteile, die in Gitterboxen kommissioniert und zur
Baustelle transportiert werden und somit eine Möglichkeit zur Ladungskombination bieten. Diese stellen jedoch nur einen geringen Anteil des Transportspektrums dar.
Bei Stückgütern sind die entscheidenden Kriterien für den Transport das Gesamtgewicht, die Anschlagmöglichkeiten, die Abmaße der Bauteile, aber auch
die Gewichtsverteilung, da diese zur Einhaltung der zulässigen Achslast berücksichtigt werden muss. So kann beispielsweise ein Betonfertigteil je nach
Geometrie sowohl auf einem Plattformauflieger2 oder einer Nachläuferkombination3, aber auch auf einem Innenlader4 oder einem Schrägbockauflieger5 transportiert werden.
2
Der Plattformauflieger ist ein Transportmittel für Stückguter und zeichnet sich durch eine ebe-
ne Ladefläche aus, die optional teleskopierbar sein kann, um die Ladefläche zu verlängern.
3
Als Nachläufer bezeichnet man Anhänger, die für besonders lange Güter, wie Holzstämme
oder Fertigbauteile, verwendet werden. Im beladenen Zustand wird die Zugmaschine über ein
Zentralrohr, ein Drahtseil oder nur durch das Ladegut mit dem Nachläufer verbunden.
4
Innenlader sind Spezialfahrzeuge mit hydraulischer Einspannung für den sicheren Transport
großer oder besonders empfindlicher Elemente, z. B. Betonfertigbauteilen. Die Teile werden auf
standardisierten Paletten gelagert und können über die Hydraulik sehr schnell auf- und abgeladen werden.
22
2.5 Ermittlung der erforderlichen Transportleistungen
Ein wichtiger Aspekt, der bei der geplanten softwaremäßigen Abbildung der
Transportprozesse berücksichtigt werden muss, sind die unterschiedlichen
Nutzlasten bei den Fahrzeugkombinationen je nach Zugmaschinen-AnhängerKombination. Das maximal zulässige Gesamtgewicht wird durch die Straßenverkehrsordnung (StVO) auf 40 Tonnen (to), ohne Ausnahmegenehmigung,
beschränkt. Die Nutzlast einer Fahrzeugkombination berechnet sich aus den
zulässigen 40 to Gesamtgewicht abzüglich des Leergewichts von Zugmaschine
und Anhänger bzw. Auflieger. Innerhalb einer Fahrzeugklasse, z. B. Rundmulde
beim Schüttguttransport, kann die Nutzlast bis zu drei Tonnen differieren, da
abhängig vom Produkt sowohl Alu- als auch Stahlmulden eingesetzt werden
können.
Wesentlich bei den genehmigungspflichtigen Transporten im Stückgutbereich
ist auch der höhere organisatorische Aufwand durch Beauftragung von Begleitfahrzeugen, Beantragung der verschiedenen Genehmigungen aller betroffenen
Bundesländer, Polizeischutz etc. Damit der Transport die Baustelle just in time
erreichen kann, muss bereits frühzeitig mit der Planung dieser Sondertransporte begonnen werden, um rechtzeitig die Genehmigung seitens der zuständigen
Behörde zu erhalten. Weiterhin müssen die benötigten Fahrzeuge für den
Transportzeitraum rechtzeitig reserviert werden.
Der Strukturwandel des Transportsektors zwingt die Unternehmen ihre Kostenreduzierungspotenziale zu erkennen und auch zu nutzen, um weiterhin am
Markt erfolgreich arbeiten zu können. Dadurch ändern sich auch die Anforderungen an die Disponenten. Im Zuge dieser Entwicklung hat im Bereich der
Speditionen bereits vor einigen Jahren der Trend zu computergestützten Flottenmanagement- und Dispositionssoftwaresystemen eingesetzt. Mit Hilfe derartiger Systeme ist es möglich durch Reduzierung der Leerfahrten, der gefahrenen Kilometer insgesamt und auch durch die Optimierung der geschäftsinternen
Abläufe die Kosten im Fuhrpark in einer Größenordnung von 5 bis 30 % zu reduzieren [Wer-01], [Pio-01], [Mau-02].
Weiterhin entsteht mit dem Einsatz eines Flottenmanagementsystems (FMS)
ein Wettbewerbsvorteil, da der Kunde jederzeit genauestens über den Status
seiner Ladung informiert werden kann [Scs-02].
Eine wichtige Aufgabe bei der Planung der Transporte ist die Ermittlung der
idealen Anzahl an Transporten. Dies erfolgt in den Baufirmen klassischerweise
in enger Abstimmung zwischen der Baustelle und der Dispositionsabteilung, bei
5
Der Schrägbock ist ein zusätzliches Hilfsmittel zur Ladungssicherung von Großbauteilen und
wird auf dem Plattform- oder Tiefbettauflieger montiert, damit sichere Anschlagpunkte für die
Bauteile vorhanden sind.
23
Großbaustellen auch oft direkt durch einen Disponenten vor Ort, um die Kommunikation mit der Bauleitung zu verbessern.
Nach Hofstadler [Hof-07] berechnen sich die durchschnittlichen täglichen Leistungen des Transportbetriebes nach folgenden Gleichungen.
2.5.1 Ermittlung des Transportbedarfes für Roh- und Stahlbetonbauarbeiten
Die Anzahl der Transporte wird im Hochbau primär vom Bruttorauminhalt des
zu errichtenden Bauwerkes bestimmt. Eine durchschnittliche tägliche Leistung
des Transportbetriebes LBST, d, erf [to/d] lässt sich mit Hilfe der Gleichung (2.1)
aus der gesamten erforderlichen Baustoffmenge BWTM, BWK [to] und der geplanten Transportdauer DBST, T bestimmen:
L BST, d, erf =
BST M, BWK
DBST, T
(2.1)
Über das Ladevolumen GBST, BWK [to] der einzusetzenden Transportgeräte und
die in (2.1) berechnete erforderliche Transportleistung LBST, d, erf lässt sich mit
Gleichung (2.2) die Anzahl der erforderlichen Transporte ANZBST, T, d, erf [1/h], die
der Disponent planen muss, ermitteln:
ANZ BST, T, d, erf =
L BST, d, erf
GBST, BWK
(2.2)
2.5.2 Ermittlung des Transportbedarfes für Erdbauarbeiten
Bei Transporten im Erbau wird die erforderliche Transportleistung LTPB, erf aus
dem Quotienten von Transportmenge MTP, G [m³] und der Dauer für den Transportbetrieb DTPB, G [h] berechnet, wie in Gleichung (2.3)dargestellt ist:
L TPB, erf =
M TP, G
DTPB, G
(2.3)
Die Anzahl der erforderlichen Transporte je Stunde ANZTPB, h, erf [1/h] lässt sich
mit Hilfe folgender Gleichung (2.4) ermitteln:
ANZ TPB, h, erf =
L TPB, erf
m TP, TG * AZTP
(2.4)
Im Zähler steht dabei die erforderliche Leistung LBST, d, erf [m³/h], die in Gleichung
(2.1) berechnet wurde, und im Nenner das Produkt aus dem Fassungsvermögen der eingesetzten Transportgeräte mTP, TG und der täglichen Transportzeit
AZTP, die zur Abwicklung der Transporte zur Verfügung steht.
24
2.5.3 Push-Prinzip in der Fahrzeugdisposition
Bei der Belieferung von Baustellen wird klassischerweise nach dem PushPrinzip der Auftragssteuerung disponiert. Dabei wird dem LKW vom Disponenten der Be- und Entladeort mit einer festen Abhol- und Lieferzeit sowie die
Transportaufgabe für jeden Einzelfahrauftrag zugewiesen.
Einzelfahraufträge
Auftrag
Menge/Zeit
Kunde
Disponent
Auftragsstatus
A1
A1
A2
A2
B
B
C
C
Rückmeldung an die Disposition
Abbildung 2-7: Push-Prinzip der LKW-Steuerung
Bei dieser Art der LKW-Disposition ist der Aufwand zur Steuerung durch den
Disponenten sehr hoch, da jede Fahrt einzeln beauftragt werden muss. Dazu ist
der Disponent auf aktuelle Statusinformationen von den LKW angewiesen, um
die Aufgaben den verschiedenen Fahrzeugen ideal zuweisen zu können.
Der Vorteil dieser Art der Disposition ist die ausführliche Information über die
Fahraufträge, da jeder Teilauftrag mit mehreren Statusrückmeldungen, wie beispielsweise Ankunft Beladeort, Beginn der Beladung, Ende der Beladung etc.,
bestätigt wird. Die detaillierte Rückmeldung von Statusmeldungen der Auftragsabwicklung ermöglicht daher eine genaue Kontrolle der Leistung. Zusätzlich
können bei Push-Aufträgen dadurch Kennzahlen wie Stillstandszeiten, Be- und
Entladedauer ermittelt werden, die zur Bewertung der LKW, aber auch der Ladestellen herangezogen werden können.
Diese Dispositionsstrategie ist allerdings nur bei Aufträgen möglich, bei denen
im Vorfeld die Ladestellen sowie die erforderliche Anzahl an Transporten bekannt sind, was bei Baustellentransporten nicht immer der Fall ist.
2.5.4 Pull-Prinzip in der Fahrzeugdisposition
Bei Transporten innerhalb der Baustellen, speziell im Erdbaubereich, ist eine
Push-Steuerung der LKW aufgrund der geringen Transportrelation, der Fluktuation der Lade- und Entladestellen sowie der schwierigen zeitlichen Einplanung
eines einzelnen Fahrauftrages nicht realisierbar. Für diese Aufgabe sind die
Auftragssteuerungs- und Bearbeitungsstrategien von klassischen Flottenmanagement-Systemen (FMS) nicht geeignet, da der Fahrer bei den vielen
25
Einzelfahrten mit einer aktiven Einsatzsteuerung sehr stark zusätzlich belastet
würde und somit die Akzeptanz eines Telematiksystems sehr gering ist. Der
Fahrer muss jedoch so weit als möglich seiner eigentlichen wertschöpfenden
Tätigkeit – dem Materialtransport von A nach B – nachgehen und so wenig wie
möglich mit nicht produktiven Nebentätigkeiten belastet werden, damit er – und
damit das Fahrzeug – eine möglichst hohe Transportleistung erzielen kann.
Koordination
Einzelfahraufträge
Auftrag
Zeit/Einsatzort
Auftragsstatus
Gesamtfahrauftrag
A1
A2
A3
A4
Kunde
Bauleiter
Disponent
A5
Rückmeldung an die Disposition
Abbildung 2-8: Pull-Prinzip der LKW-Steuerung
Hier bietet sich eine Disposition der Baustellenbelieferung nach dem PullPrinzip an, bei der die Einzelfahrten dem Fahrzeug nicht vorab übermittelt werden, sondern lediglich ein zeitlicher Rahmen und der Einsatzort für den Auftrag
bekannt sind. Bei dieser Auftragsabwicklung übernimmt der Polier bzw. Bauleiter vor Ort einen Teil der Aufgaben des Disponenten, indem er den LKW die
Transportaufgaben direkt übermittelt. Die Einzelfahrten werden im FMS dann
lediglich aufgezeichnet, um für die Abrechnung und Leistungsdokumentation
nutzbar zu sein.
2.6 Logistik als Erfolgsfaktor im Bauwesen
Ein Schlüssel für den Erfolg der Bauwirtschaft mit ihrer handwerklichen Tradition wird in deren Fähigkeit bestehen, Konzepte und Praktiken moderner Industrieorganisation, Produktionstechnologien und Logistik für sich nutzbar zu machen. Dabei ist aber ein fundamentaler Unterschied zwischen der Baustelle und
einer industriellen Fertigungsstätte zu berücksichtigen.
Die Produktionsstätten der Industrie sind ortsfest, auf längere Zeit angelegt und
unter dem Werksdach geschützt und dadurch von den Umgebungseinflüssen
weitgehend abgepuffert. Die Baustelle hingegen ist mobil, verändert sich kontinuierlich mit dem Baufortschritt, besteht nur für begrenzte Zeit und ist allen Umgebungseinflüssen weitgehend ungeschützt ausgesetzt. Die zunehmende Bedeutung der Logistik für eine erfolgreiche Projektabwicklung spiegeln sich auch
26
in den Ergebnissen einer Studie der Bayern Innovativ, die in Kooperation mit
der Technischen Universität München erstellt wurde, wider (vgl. Abbildung 2-9).
Lagerhaltung auf der
Baustelle
Lagerhaltung im
Firmengelände / Bauhof
Belieferung der Baustelle
Entsorgung / Abholung (von)
der Baustelle
Koordination der
Gewerke
Transportoptimierung
Organisation auf der
Baustelle
1,00
2,00
3,00
4,00
gering hoch
Abbildung 2-9: Geschätztes Verbesserungspotenzial der Baulogistik [Gün-08]
Im Vergleich zu anderen Disziplinen wird auf dem Forschungsgebiet der standardisierten Methodenanwendung im Bauwesen nur sehr wenig geforscht und
publiziert. Eine strukturierte Planungsvorgehensweise für den gesamten Bauprozess wäre aber vor dem Hintergrund notwendiger Effizienzsteigerungen zur
Verbesserung der Wettbewerbsposition dringend erforderlich [Erd-07].
2.6.1 Herausforderungen bei der täglichen Transportabwicklung auf der Baustelle
Die Bestellung der Transportleistung beim Spediteur bzw. Transportdienstleister
erfolgt in der Praxis oft wenig strukturiert. Bei 75% der Bauvorhaben existieren
keine Vereinbarungen zur Liefersteuerung zwischen dem GU und den Lieferanten [Ott-03]. Es gibt meist keine standardisierten Bestellformen über OnlineBestellabrufsysteme o. Ä., die eine automatisierte Erstellung von Fahraufträgen
zur Disposition der LKW erlauben würde, wie Abbildung 2-10 zeigt.
Aktuell ist die Kommunikation überwiegend per Mobilfunk organisiert und daher
oftmals auch relativ kurzfristig und spät für eine optimale Erfüllung der Transportaufgabe.
Die Disposition hat im täglichen Einsatz vor allem mit der Problematik der kurzfristigen Planänderung seitens des Kunden – der Baustelle – zu kämpfen. Diese
beruhen zum Teil auf Änderungen im Prozessablauf durch unterschiedliche Anforderungen durch geänderte Bauprozessplanung oder durch abweichende Materialeigenschaften wie beispielsweise Auflockerungsfaktoren. Als Folge ergeben sich abweichende Leistungen und eine höhere bzw. niedrigere Anzahl an
27
erforderlichen Transporten zur Einhaltung der Terminpläne. Da die Datenerfassung auf der Baustelle überwiegend papierbasiert (siehe Abbildung 2-11)
erfolgt, dauern die erforderlichen Auswertungen, die die genannten Schwachstellen aufzeigen, sehr lange und die Reaktionszeit ist dementsprechend gering. Zudem ist die Kommunikation mit der Baustelle noch wenig standardisiert
und überwiegend sprachbasiert, wodurch zusätzlicher Aufwand bei der Bestellung notwendig wird (vgl. Abbildung 2-10).
Fax
Internet
zur Recherche
Internet für OnlineBestellungen, e-business
Email
Mobilfunk
Funk
Telefon
(Festnetz)
1,00
2,00
3,00
4,00
aktuell
wenig viel
zukünftig (in 5 Jahren)
Abbildung 2-10: Kommunikationsmittel zur Bestellung von Transportleistungen auf der
Baustelle [Gün-08]
Die Entwicklung geht jedoch deutlich hin zu einer höheren Technisierung der
Prozessüberwachung durch den verstärkten Einsatz von mobilen EDV- Systemen, wie folgende Graphik nach Günthner [Gün-08] zeigt:
34,0%
Heute
66,0%
13,0%
87,0%
Zukünftig
(in 5 Jahren)
Ja
Nein
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
90,0%
Prozent der Befragten
Abbildung 2-11: Einsatz mobiler EDV-Systeme zur Datenerfassung auf der Baustelle
[Gün-08]
28
2.6.2 Besonderheiten der Bauproduktion
Neben rechtlichen Rahmenbedingungen gilt es bei der Konzeption einer Logistiklösung für das Transportwesen in der Baubranche auch die branchenspezifischen Besonderheiten zu berücksichtigen. Konzepte der konventionellen
Logistik sind nicht eins zu eins auf den Bausektor übertragbar, da die Baubranche einer Vielzahl von Randbedingungen unterliegt, die sowohl auf die bautechnischen Prozesse als auch auf die Baulogistik Einfluss nehmen. Nachfolgend sind einige dieser Faktoren skizziert:
•
Jedes Bauwerk bzw. Bauvorhaben ist ein einzigartiges Projekt mit speziellen Anforderungen und Restriktionen. Die Planung muss an jede
Baustelle individuell adaptiert werden. Erfahrungen aus früheren Abwicklungen können nur in begrenztem Umfang direkt auf ein Folgeprojekt
übertragen werden. Sie dienen somit lediglich als Orientierung für das
Projektmanagement.
•
Die Fertigung der Gewerke ist nur begrenzt von der Baustelle zu entkoppeln, etwa durch den Einsatz von Fertigteilen. Daraus resultiert eine
starke Abhängigkeit der Materialflussplanung von bautechnisch bedingten Wartezeiten zur Trocknung und Aushärtung der Baustoffe, die nicht
beeinflusst werden können.
•
Eine Lagerhaltung ist auf den Baustellen aufgrund des begrenzten Platzbedarfs nur in beschränktem Umfang und auch nur für ein begrenztes
Sortiment möglich. Viele Bauteile, besonders Spezialanfertigungen, werden direkt nach der Anlieferung verbaut und sollten daher möglichst JIT
angeliefert werden.
•
Eine aktive Disposition der Fahrzeuge auf den Baustellen analog der
Steuerung von LKW des Speditionsbereichs über einzelne Fahraufträge
ist nicht möglich, da im Bereich der Transportaufgaben beim Erdbau die
meist Fahrstrecken nur sehr kurz sind und die Lieferorte im Voraus nicht
exakt planbar sind. Vorhandene Planungssysteme sind für diese Anforderungen zu unflexibel und bieten auch nicht die notwendigen Schnittstellen, um zusätzliche Informationen für die Bauabwicklung gewinnen zu
können.
•
Bei Bauprojekten ist meist eine Vielzahl an Subunternehmern aus verschiedenen Branchen (Transport, Förder- und Hebetechnik, Maschinentechnik etc.) beteiligt, die nur mit hohem Aufwand über eine zentrale
Stelle koordiniert werden. Zudem ist die Kontrolle der Fremdfahrzeuge
nur schwierig zu gewährleisten, da die Einflussnahme auf die Subunternehmer nur begrenzt ist.
29
•
Durch einen geringen EDV-Einsatz in der Planung und vor allem bei der
Durchführungskontrolle, der vielfach in den vorhandenen, traditionellen
Strukturen begründet liegt, ist die Transparenz über die Bauabwicklung
meist nur mangelhaft. Eine permanente Materialverfolgung via Barcode
oder RFID6, die zur automatisierten Abrechnung von Betriebsmitteln,
Maschinen o. Ä. eingesetzt werden und damit eine bessere, zeitnahe
Kostenkontrolle ermöglichen könnte, existiert bisher nicht.
2.7 Zusammenfassung
Bisher sind die Prozessabläufe besonders im Bereich des Fuhrparks durch die
Person des Fahrzeugdisponenten geprägt. Der Erfolg ist daher sehr individuell
und wenig vergleichbar, da eine detaillierte Datenbasis fehlt. Der Trend geht
jedoch hin zu einem verstärkten Einsatz von IT-gestützten Systemen, um die
Logistikprozesse transparenter gestalten und die Abläufe in der Baulogistik
besser steuern zu können. Dabei wird sowohl bei der Bestellung der Transportleistung als auch bei der Auftragsabwicklung und der Datenerfassung auf der
Baustelle künftig ein stärkerer Einsatz von EDV-Hilfsmitteln zu erwarten sein.
Die Logistik im Bauwesen bietet noch viel Potenzial für die Einführung von Optimierungsmethoden, die eine standardisierte Prozessüberwachung in Analogie
zu Logistikstrategien aus Industrie und Handel ermöglichen.
Ein geeignetes Hilfsmittel im Bereich der Transportlogistik ist der Einsatz von
EDV-Systemen zur Planung, Steuerung und Kontrolle der Fahraufträge. Dabei
können für Aufträge mit fest definierten Be- und Entladestellen und längeren
Transportstrecken (z. B. Transport von Fertigteilen auf die Baustelle) grundlegende Ansätze von Flottenmanagementsystemen aus der Speditionsbranche
zur EDV-gestützten aktiven Auftragssteuerung (Push-Prinzip) verwendet werden. Für die baustelleninternen Transporte (z. B. Transport von Abraum von
einem Bagger zu einem Planierraupe) mit kurzen Transportstrecken und wechselnden Be- und Entladestellen dagegen können diese Systemlösungen nicht
angewendet werden, da der Steuerungsaufwand unverhältnismäßig hoch wäre.
Ein Dispositionssystem für die Baubranche muss jedoch in der Lage sein diese
beiden unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen.
6
Radio Frequency Identification: Darunter wird die automatisierte Identifikation von Waren aber auch
Lebewesen über eine Funktechnik verstanden. Abhängig vom Einsatzfall und den erforderlichen Lesereichweiten stehen die verschiedenen Frequenzbereiche LF (low frequency) von 30–500 kHz, HF (high
frequency) von 3–30 MHz, der UHF (ultra high frequency) von 850–950 MHz und der Mikrowellenbereich
von 2,4–2,5 GHz, 5,8 GHz und darüber zur Verfügung.
30
„Sich beeilen nützt nichts.
Zur rechten Zeit aufbrechen ist die Hauptsache.“
Jean de la Fontaine
3 Telematiksysteme
Telematik ist eine Wortschöpfung aus den beiden Begriffen Telekommunikation
und Informatik und wurde Anfang der 1980er Jahre geprägt [Kri-04]. Nach dem
Wortursprung sind die Navigation und Ortung von mobilen Einheiten nicht
enthalten, in der Praxis jedoch sind sie mittlerweile feste Bestandteile, die in
unterschiedlicher Ausprägung in Telematiksystemen zum Einsatz kommen. Insbesondere durch Tracking&Tracing (T&T)-Dienste, die zusätzlich eine Sendungsverfolgung ermöglichen, bieten Navigations- und Ortungssysteme einen
hohen Mehrwert.
Durch die rasche Weiterentwicklung der mobilen Informationstechnik und den
enormen Leistungszuwachs der Hardware hinsichtlich Datenübertragungsraten
und Rechenleistung erlebt die Telematik besonders seit Beginn des 21. Jahrhunderts einen großen Boom und findet in vielen unterschiedlichen Branchen
Anwendung. Telematiksysteme für die Fahrzeugsteuerung bestehen heute aus
den Hauptkomponenten
•
Navigation/Ortung,
•
Datenübertragung sowie
•
Hard- und Software zur Disposition der mobilen Einheiten.
3.1 Einsatzfelder von Telematiksystemen
Telematiksysteme werden heute zur mobilen Datenerfassung und -verarbeitung
unter Berücksichtigung von Geoinformationen verwendet. Typische
gen sind Dispositions- und Überwachungssysteme bei Speditionen, Taxi- und
Busunternehmen, Kurier-, Rettungs- und Sicherheitsdiensten sowie Systeme
zur Ortung von portablen Ladungsträgern, wie beispielsweise Containern oder
31
3 Telematiksysteme
Eisenbahnwaggons. Weitere bekannte Anwendungen von Telematik sind die
deutsche Mautabwicklung oder Fahrerassistenzsysteme in PKW und LKW. Eine Einteilung der verschiedenen Felder der Telematikanwendung mit jeweiligen
Beispielen und die erforderlichen technischen Basis-Komponenten zeigt folgende Abbildung:
Übergeordnete
Systeme
• Elektronische Börsen und Marktplätze
• Logistikportale
• E-Commerce
• Supply Chain Management
• Verkehrsleitsysteme
Unternehmensbezogene
Anwendungen
Technische Basissysteme
• Disposition
• Flottenmanagement
• Fahrzeug- und Sendungsverfolgung
• Identifikation &Ortung
• IuK-Fahrzeugendgeräte
• Online Datennet (Internet)
• EDI (Elektronischer Datenaustausch)
• Mobilkommunikation
Abbildung 3-1: Ausprägungen und Einsatzfelder der Telematiknutzung
3.1.1 Verkehrstelematiksysteme
Die Verkehrstelematik (auch ITS - Intelligent Transportation Systems genannt)
kann als Sammelbegriff für die Erfassung, Übermittlung, Verarbeitung und Nutzung verkehrsbezogener Daten mit dem Ziel der Organisation, Information und
Lenkung des Verkehrs definiert werden. Darunter fallen zum einen Assistenzsysteme, wie beispielsweise
•
Lateral Control (z. B. Überwachung des toten Winkels),
•
Longitudinal Control (z. B. distanzhaltende Fahrtregler, Kollisionswarner
und Systeme zur Kollisionsvermeidung),
•
Umkehr- und Einparkhilfen,
•
Vision Enhancement (Sichtverbesserung) oder
•
Fahrerüberwachung.
Die zweite Klasse der Verkehrstelematiksysteme sind Informationssysteme,
wie
32
•
Navigationssysteme,
•
Reise- und Verkehrsinformationsdienste oder
•
Komfort- und Infotainmentdienste [Aus-06].
Informationssysteme werden zur Reduktion des Verkehrsaufkommens eingesetzt, indem sie Verkehrsströme frühzeitig umleiten oder den Verkehrsfluss
durch Geschwindigkeitsbegrenzungen reduzieren, um so Stauungen zu vermeiden [Pau-01].
Folgende Ziele sollen mit der Verkehrstelematik erreicht werden:
•
Steigerung der Effizienz der vorhandenen Verkehrsinfrastruktur durch
gleichmäßige Verteilung der Verkehrsströme
•
Vermeidung von Staus sowie Leer- und Suchfahrten
•
Kombination von intermodalen Verkehren (Schiene, Straße, Wasser,
Luft) und Verschmelzung zu einem integrierten Gesamtkonzept (Modal
Split)
•
Erhöhung der Verkehrssicherheit, daraus resultierend Verringerung der
Unfälle und der Staugefahr
Nach Zackor [Zac-03] werden die Verkehrstelematiksysteme in Abhängigkeit
ihres Verkehrsträgers in sechs verschiedene Kategorien eingeteilt:
Kategorie 1: Straßenverkehr
Die Kategorie Straßenverkehr umfasst sowohl die Bereiche des motorisierten
Individualverkehrs und des nicht motorisierten privaten Personenverkehrs als
auch den Güternah- und -fernverkehr auf der Straße, jedoch nicht den öffentlichen Personennahverkehr, der separat gegliedert wird. Typische Telematikanwendungen im Straßenverkehr sind Flottenmanagementsysteme zur Fahrzeugsteuerung oder Navigationssysteme mit TMC (Traffic Message Channel), die
durch die Berücksichtigung der aktuellen Verkehrslage eine dynamische Zielführung ermöglichen .
Kategorie 2: Schienenfernverkehr
In diese Kategorie fallen der Güter- und Personenverkehr im Nah- und Fernbereich auf der Schiene. Beispielhafte Telematikanwendungen im Eisenbahnverkehr sind die Sicherungstechnik ETCS (European Train Control System)
[Vei-02] oder die Überwachung von Güterwaggons via GPS (Global Positioning
System) und mobiler Datenübertragung [Wlt-07].
Kategorie 3: Öffentlicher Personennahverkehr
Darunter fallen alle Bereiche des fahrplangebundenen Nahverkehrs auf den
Verkehrsträgern Schiene und Straße. Beispiele für Telematikanwendungen sind
hier Fahrgastinformationssysteme, die dem Nutzer die Wartezeit bis zur Ankunft
des nächsten Verkehrsmittels anzeigen, oder bargeldlose Zahlsysteme [Bol-06].
33
3 Telematiksysteme
Kategorie 4: Binnenschifffahrt
Zu den Telematikanwendungen im Bereich der Binnenschifffahrt zählen alle
Informations- und Assistenzsysteme für den Personen- und Gütertransport auf
den Binnenwasserstraßen (Flüsse, Seen, Kanäle). Als Beispiele für den Telematikeinsatz seien hier das elektronische Wasserstraßeninformationssystem
„ELWIS" sowie die elektronische Fahrrinnen-Navigationshilfe für den Rhein
(ARGO) genannt [elw-08], die dazu dienen, in der Binnengüterschifffahrt mit
Hilfe von GPS, einer digitalen Wasserstraßenkarte und zusätzlicher Informationen über die Tiefe und Breite der Fahrrinne die Ladekapazität der Schiffe besser auszunutzen [Bvm-02].
Kategorie 5: Seeverkehr
Der Seeverkehr umfasst alle Personen- und Güterverkehre (auch Fähren) auf
hoher See. Als Beispiel für Telematiksysteme in diesem Bereich kann hier das
weltweite Schiffsidentifizierungssystem AIS (Universal Automatic Identification
System) [bmb-04] genannt werden, das auf einer UKW-Frequenz Daten der
Schiffe, z. B. GPS-Position, Kurs, Geschwindigkeit, Rufzeichen etc., zur Verkehrsregelung an andere Verkehrsteilnehmer sendet.
Kategorie 6: Luftverkehr
Diese Kategorie umfasst alle Bereiche der privaten und öffentlichen Luftfahrt.
Telematikanwendungen sind hier beispielsweise in Rollführungssystemen oder
auch bei der Regelung des Luftverkehrsaufkommens durch die europäische
Verkehrsflussregelungszentrale von Eurocontrol zu finden.
3.1.2 Leistungen von Telematik- und Softwaresystemen für die
Speditionsbranche
Hauptaufgabe von Speditionsunternehmen stellt die optimale Organisation von
verschiedenen Transportaufträgen dar, die oft nur teilweise mit eigenen Fahrzeugen durchgeführt werden. Somit steht neben der Routenoptimierung (vgl.
Kapitel 3.1.2.1) die Kombination von Routen und Teilaufträgen im Fokus des
Leistungsspektrums von Telematik- und Dispositionssystemen für die Speditionsbranche [Kop-06].
Folgende Anwendungen gehören zum „Standardpaket“ von Telematiksystemen. Sie sind bei vielen Herstellern erhältlich und können durch ein modulares
Softwarekonzept anwendungsspezifisch miteinander kombiniert werden
[And-04]:
34
•
Auftragserfassung/-verwaltung
•
Digitale Lieferscheinabwicklung
•
Disposition & Fuhrparkverwaltung
•
Touren- und Routenplanung
•
Erstellung der Frachtpapiere
•
Abrechnung/Tarifverwaltung
•
Angebotserstellung/-verwaltung
•
Controlling/Statistik
•
EDI7-Schnittstelle/Datenübergabe
•
Mahnwesen/offene Posten
•
Stammdaten/Kundenverwaltung
•
Buchhaltung/Finanzbuchhaltung (FiBu)
•
Pack-/Lademittelverwaltung (vgl. 3.1.2.2)
Marktübliche Softwaresysteme bieten zudem eine Vielzahl von Leistungsmerkmalen, die zum Teil sehr spezifisch auf Branchenanforderungen, wie beispielweise Entsorgung, Gefahrgut- oder Werttransporte, zugeschnitten sind.
3.1.2.1 Klassische Routenplanung
Die rechnergestützte Tourenplanung hat ihre Anfänge bereits in den 1950er
Jahren, als die ersten programmierbaren Rechner zur Verfügung standen. Erste
Arbeiten auf diesem Gebiet gehen auf Danzig und Ramser [Dan-54], [Dan-60]
zurück. Seitdem wurden diese Verfahren immer weiter verbessert und eine Vielzahl neuer Verfahren, wie etwa von Clarke und Wright [Clk-64], Golden, [Gol87], [Gol-02] Fisher [Fis-94] und Jaikumar u. v. a. [Fis-78], entwickelt [Buc-98].
Bei Touren- und Routenplanungsproblemen (auch Rundreiseproblem, Vehicle
Routing-, Dispatching-, Vehicle Scheduling-, Vehicle Loading- oder DeliveryProblem genannt) handelt es sich im Kern um ein mathematisch einfach zu beschreibendes Optimierungsverfahren, um zwischen vorgegebenen Punkten den
minimalen Weg zu ermitteln. Ein Ergebnis ist aber aufgrund der enormen Anzahl an Varianten auch mit modernsten Rechnern nur sehr zeitaufwändig exakt
lösbar. Daher existiert auch eine Vielzahl von Algorithmen, die eine Näherungslösung in kurzer Rechenzeit liefern [Vah-05].
Beim Tourenoptimierungsproblem wird zweistufig vorgegangen, indem zuerst
eine Eröffnungslösung generiert wird, die anschließend mit einem Verbesserungsverfahren optimiert wird.
7
Electronic Data Interchange: Sammelbegriff aller elektronischen Verfahren zum asynchronen,
vollautomatischen Versand von strukturierten Nachrichten/Daten zwischen EDV-Systemen verschiedener Unternehmen.
35
3 Telematiksysteme
Verfahren zur Lösung von Tourenproblemen
Heuristische Verfahren
Kantenorientierte
Probleme
Exakte
Verfahren
Kombination oder Einzelanwendung für knotenorientierte Probleme
Zweistufige Sukzessivverfahren
Route First Cluster Second
Cluster First Route Second
Einstufige Sukzessivverfahren
KonstruktionsVerbesserungsverfahren
verfahren
Eröffnungsverfahren
Abbildung 3-2: Klassifikation von Lösungsalgorithmen für das Routenplanungsproblem
Darüber hinaus ist zwischen lang- und kurzfristigen Planungsaufgaben zu unterscheiden. Bei der strategischen Planung im Transportwesen geht es um die
langfristige Festlegung von Transportstrategien, die Standortplanung für Produktionsstätten und Lager (Warehouse Location Problem), die Planung von
Verkehrswegen und der Transportmittel sowie die Kapazitätsplanung. Im Gegensatz dazu ist die Aufgabe der kurzfristigen operativen Planung die Optimierung der Fahrzeugauslastung, des Personaleinsatzes sowie die Minimierung
der Kosten bei vorhandenem Mitteleinsatz.
In der Praxis ergeben sich oftmals zusätzliche Besonderheiten und Nebenbedingungen, die bei der Tourenplanung berücksichtigt werden müssen:
•
Zeitfenster: Bedarfsorte oder Wegstrecken dürfen nur innerhalb
stimmter Zeitspannen angefahren bzw. durchfahren werden.
•
Zeitrestriktionen: Eine einzelne Rundreise für alle oder bestimmte
Fahrzeuge darf eine bestimmte Zeitdauer nicht überschreiten (z. B. Berücksichtigung der Lenkzeiten).
•
Längenrestriktionen: Eine einzelne Rundreise für alle oder bestimmte
Fahrzeuge darf aufgrund verkehrswegebedingter Restriktionen eine bestimmte Länge nicht überschreiten.
•
Aus- und Rücklieferungen: Auf der Rundreise liegen sowohl Liefer- als
auch Abholorte, die in fester Reihenfolge angefahren werden müssen.
•
Ladungsrestriktionen: Nicht alle Güter können mit jedem beliebigen
Transportmittel ausgeliefert werden.
Savingsverfahren
36
Das Savingsverfahren als heuristischer Lösungsalgorithmus geht in seiner ursprünglichen Form auf Clark und Wright zurück. Weiterentwicklungen hierzu sind
bei Matthäus [Mat-78] und Webb [Web-72] zu finden, die jedoch im Rahmen
dieser Arbeit nicht näher erläutert werden. Ausgangspunkt dieses Verfahrens ist
die Überlegung, alle Kunden zunächst einzeln von einem zentralen Punkt –
dem Auslieferlager – zu beliefern. Im Folgenden werden mehrere Kunden in
einer Tour zusammengefasst, wenn die daraus resultierende Länge der Strecke
kürzer ist, als die, die entsteht, wenn alle Kunden einzeln beliefert werden. Diese so genannten Savingswerte Sjk verdeutlichen die Minimierung der Wegstrecke durch Kombination zweier Touren [Suh-06].
djk
dj
dk
= Auslieferlager
Sjk = dj+dk-djk
= Kunde
Abbildung 3-3: Savingsverfahren
Das Savingsverfahren wird unter der Prämisse einer möglichst hohen Liefergüte für alle Kunden zu gewährleisten eingesetzt und ist in der Praxis das am
häufigsten angewendete Verfahren [Fri-04], [Lon-94], [Buc-98].
Sweep-Verfahren
Beim Sweep-Verfahren, das ebenfalls zu den heuristischen Algorithmen zählt,
überstreicht ein Radiusstrahl, dessen Mittelpunkt das Auslieferlager ist, das gesamte Liefergebiet. Die Kunden werden in der Reihenfolge beliefert, in der der
Radiusstrahl die einzelnen Standorte überstreicht. Auch hier erfolgt keine weitere Optimierung der ermittelten Routen [Fri-04], [Suh-06], [Buc-98].
Radiusstrahl
= Auslieferlager
= Kunde
Abbildung 3-4: Sweep-Verfahren
Verfahren des nächsten Nachfolgers (Sukzessivverfahren)
37
3 Telematiksysteme
Bei dieser auch Sukzessivverfahren genannten Methode werden die Touren
konstruiert, indem jeweils von einem Kunden derjenige als der nachfolgend zu
beliefernde Kunde gewählt wird, der dem vorherigen Kunden am nächsten liegt.
Aufbauend auf der Idee, dass ein Tourenproblem eine Kombination eines
henfolge- und Zuordnungsproblems darstellt, versucht dieses zweistufige Verfahren beide Probleme unabhängig voneinander zu lösen. Es gibt prinzipiell
zwei unterschiedliche Vorgehensweisen:
•
Bei der Cluster First – Route Second liegt das Hauptaugenmerk auf der
Zuordnung der Kundenorte.
•
Das Route First – Cluster Second dagegen löst zuerst das Reihenfolgeproblem der Routenzuordnung.
Sämtliche Sukzessivverfahren sind als Hill-Climbing Verfahren konstruiert, d. h.
von einer gegebenen Startlösung aus wird solange zum besten Punkt - aus der
Nachbarschaft der aktuellen Lösung - gegangen, bis keine Verbesserung des
Zielfunktionswertes mehr möglich ist. Dazu benutzen sie Heuristiken zur
terstützung der Lösungssuche.
= Auslieferlager
= Kunde
Abbildung 3-5: Verfahren des nächsten Nachfolgers
Mit Hilfe dieses Verfahrens werden die Gesamtlängen der einzelnen Touren
gering gehalten und gleichzeitig ein guter Lieferservice durch kleinere Touren
erzielt. Problematisch ist allerdings, dass weit außen liegende Kunden in diesem Verfahren meist nicht berücksichtigt werden. Die Sukzessivverfahren definiert jedoch nur ein lokales und kein globales Optimum, da sie nicht optimierend
sind. Eine ε-Umgebung der Abweichung der gefundenen Lösungen vom Gesamtoptimum kann bei diesen Verfahren nicht angegeben werden [Lon-94],
[Buc-98].
3.1.2.2 Laderaumoptimierung
Neben den oben genannten Tourenoptimierungsalgorithmen bieten viele Softwaresysteme auch die Möglichkeit der rechnergestützten Berechnung der Beladungsplanung. Dabei werden sowohl geometrische Restriktionen als auch die
38
Tourenreihenfolge berücksichtigt, um den Laderaum eines LKW ideal auszulasten. Die Optimierung kann dabei für verschiedene Ladehilfsmittel, wie z. B. Kartons, Paletten etc., durchgeführt werden (siehe Abbildung 3-6).
Der Vorteil der rechnergestützten Laderaumplanung liegt darin, dass ein fester
Beladungsplan erstellt wird, wodurch die Be- und Entladung schneller und effizienter durchgeführt werden kann.
Abbildung 3-6: Beispiele für Laderaumoptimierung [ort-08]
3.1.2.3 Zusätzliche Sensorik in den Laderäumen
Zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch den Einbau von
Sensorik oder der Kopplung der Bordrechner an die Fahrzeugelektronik. Zur
Qualitätssicherung von Lebensmitteln bieten Telematiksysteme die Möglichkeit,
über Sensoren im Laderaum die Temperatur zu überwachen und bei Abweichungen ein Alarmsignal zu geben. Der Spediteur kann damit die Einhaltung
der Kühlkette lückenlos nachweisen [Jöc-02], [Erk-04].
Ein alternativer Einsatz von Sensoren ist bei der Überwachung von wertvollen
Gütern durch Sperrung der Ladetüren in Abhängigkeit vom Standort zu finden.
Tore können damit nur in vordefinierten Be- und Entladezonen geöffnet werden.
Bei ungeplanter Öffnung der Laderaumtüren wird automatisch ein Alarm an die
Zentrale gesendet, so dass auch für den Fahrer ein zusätzlicher Sicherheitsgewinn gewährleistet werden [Agn-04].
39
3 Telematiksysteme
Neben Sensoren werden zur Laderaumsicherung – speziell bei Wert- oder auch
bei ausgewählten Tiertransporten (z. B. Turnierpferde) – Kamerasysteme eingesetzt, die dem Fahrer eine permanente Kontrolle des Frachtraums ermöglichen. Über den Bordrechner können die Überwachungsbilder aufgezeichnet
und auf Anfrage über die Datenfernübertragung zusätzlich dem Disponenten
übermittelt werden. Dadurch kann die Ladung während des gesamten Transportvorgangs von mehren, unabhängigen Stellen überwacht werden [dat-08].
3.2 Navigations- und Ortungssysteme
Navigationskomponenten haben die Aufgabe, den Nutzer an ein bestimmtes
Ziel zu führen und somit eine zeitaufwändige Suche weitgehend zu vermeiden.
Im Speditionsbereich ist dazu eine Adresse anzugeben, ein Ort auf einer Karte
auszuwählen oder auftragsbezogen eine Lieferadresse von der Leitzentrale zu
übermitteln. Die Positionsbestimmung der Geräte erfolgt über GPS. Die ermittelte Route wird visuell in einer Karte, durch Richtungspfeile oder als Kombination beider Varianten dargestellt und zusätzlich durch Sprachausgabe bei Änderung der Fahrtrichtung unterstützt.
Navigationssysteme bieten ferner die Möglichkeit, Informationen, wie die verbleibende Entfernung zum Ziel, die geschätzte Ankunftszeit (ETA – estimated time of arrival), die
aktuelle Straßenbezeichnung oder Zusatzinformationen zu
interessanten Punkten (POI – point of interest) entlang der
Wegstrecke anzuzeigen und diese dynamisch anzupassen.
Eine weitere Funktion der Navigationssysteme ist die dynamische Routenführung, bei der das Gerät die aktuelle Verkehrlage in der
Planung berücksichtigt und bei Störungen die Wegführung gegebenenfalls anpasst.
Fest installierte Navigationssysteme sind Fahrzeugeinbauten, die neben GPS
zusätzlich auf die Fahrzeugelektronik (beispielsweise Raddrehzahlsensor, Erdfeldmagnetsonde) zurückgreifen. Dadurch kann die Position und Richtungsänderung über einen Drehratesensor (Gyrometer) mit weiteren Daten des Fahrzeugs abgeglichen werden, so dass diese Systeme eine höhere Genauigkeit
erreichen. Durch die GPS-Antenne, die im Außenbereich des Fahrzeugs montiert ist, ist ein besserer Empfang der Satelliten gewährleistet [Bau-01]. Die Bedienung der fest eingebauten Navigationssysteme erfolgt bei den meisten Herstellern über die Funktionen des Radios, in das die Systeme mit integriert sind.
Touchscreen sind bei diesen Systemen weniger verbreitet.
Mobile Navigationssysteme haben seit einigen Jahren aufgrund ihrer breiten Nutzbarkeit sowohl im Fahrzeug als
auch mit anderen Verkehrsmitteln, wie beispielsweise dem
Fahrrad oder auch zur Fußgängernavigation, eine sehr
40
3.3 Hardware
starke Verbreitung erfahren. Bezüglich der Funktionen sind sie nahezu mit den
fest installierten Geräten vergleichbar, allerdings erfolgt die Positionsbestimmung ausschließlich mit Hilfe des GPS-Signals und kann daher in der
keit schwanken. Die Bedienung der Geräte erfolgt nahezu ausschließlich per
Touchscreen [ada-08].
Während die mobilen Systeme bereits ab ca. 200 € zu erhalten sind, sind bei
fest eingebauten Systemen der Fahrzeughersteller mit Aufpreisen von bis zu
2.000 €, bei Nachrüstsystemen zum festen Einbau mit ca. 1.000 - 1.400 € zu
rechnen [ada-08].
3.3 Hardware
Zum Betrieb eines Telematiksystems muss die notwendige Infrastruktur
•
zur Datenerfassung,
•
zur Datenübertragung und
•
zur Datenverwaltung
verfügbar sein. Neben der büroseitigen EDV-Ausstattung ist vor allem der Einsatz der geeigneten Endgeräte in den Fahrzeugen wichtig. Die erforderliche
Infrastruktur zur Datenübertragung wird üblicherweise von einem Provider, wie
beispielsweise einem Mobilfunkanbieter, zur Verfügung gestellt [And-04]. Aufgrund des rasanten technischen Fortschritts im Bereich Telekommunikation,
Telematik und Informatik werden die Hardwarekomponenten von Telematiksystemen zum Flottenmanagement hier nicht hersteller- oder modellspezifisch
vorgestellt, sondern lediglich qualitativ hinsichtlich der Nutzung klassifiziert.
3.3.1 Stationäre Systeme der Dispositionszentrale
Zur Auftragserstellung und -bearbeitung müssen in den Dispositionsabteilungen
PCs vorhanden sein, auf denen die Dispositionssoftware-Applikationen laufen.
Je nachdem welche Software-Architektur zum Einsatz kommt, sind zusätzlich
noch Serversysteme zur Langzeitspeicherung der Stammdaten des Dispositionssystems sowie der Lohn- und Leistungsdaten, die in den mobilen Systemen
erfasst werden, notwendig. Aufgrund der Fokussierung im Rahmen dieser Arbeit soll auf diese Systeme nicht näher eingegangen werden.
3.3.2 Mobile Systeme in den Fahrzeugen
Zur Datenerfassung und Auftragsbearbeitung sind in den Fahrzeugen Endgeräte notwendig, mit deren Hilfe die Auftragsinformationen angezeigt und auch
bearbeitet werden können. Die mobilen Geräte geben zusätzlich Auskunft über
die Fahrzeugposition, die üblicherweise durch GPS-Ortung ermittelt wird. Ab41
3 Telematiksysteme
hängig von der erforderlichen Rechenleistung, der Datenübertragung und der
Robustheit der Geräte können verschiedene Systeme zum Einsatz kommen:
Handy Lösungen
Handygestützte Lösungen bieten sich gerade für kleine
und mittelständische Transportunternehmen als kostengünstiger Einstieg in die EDV-gestützte Auftragsbearbeitung mit einfacher Sendungsverfolgung an. Derartige Systeme arbeiten oft internetbasiert und unabhängig von der
Fahrzeughardware. Als Endgerät im Fahrzeug genügt in
8
der Regel ein GSM -Handy, das in der Lage ist, Auftragsdaten per WAP (Wireless Application Protocol) zu empfangen sowie Statusmeldungen per SMS
(Short Message Service) an die Leitzentrale zu übermitteln. Moderne Handys
bieten mittlerweile genügend Speicher und Rechenleistung, um damit einfache
Auftragsabwicklungs- bzw. Dispositionssysteme bedienen zu können. Eine
Handyanwendung stellt zugleich die günstigste Hardwarevariante dar, da viele
Geräte, die für eine einfache Auftragsbearbeitung geeignet sind, von den
funkanbietern mit den entsprechenden Verträgen kostenlos oder gegen sehr
geringen Aufpreis zur Verfügung gestellt werden.
Personal Digital Assistant (PDA)
PDAs sind durch ihre weite Verbreitung als mobile Business-Applikation eine günstige Alternative für mobile Telematikanwendungen. Das Betriebssystem dieser Geräte ist
üblicherweise Windows basiert und bietet daher die Möglichkeit, eine Vielzahl verschiedener Anwendungen auf
dem Gerät zu betreiben. Die Grenzen der Nutzung liegen überwiegend in der
Anzeigegröße der Displays [Bol-06]. Nachteile für den Einsatz in der Baubranche ist aber die hohe Komplexität aufgrund der Leistungsbreite und die Benung via Touchscreen, die für einen industriellen Einsatz nicht gut geeignet ist.
Zudem sind die Geräte wenig robust gegen Umwelteinflüsse. Die Datenübertragung erfolgt bei PDAs entweder über die integrierten WLAN-Empfänger bzw.
über das Mobilfunknetz (UMTS, GPRS, EDGE9). PDAs liegen abhängig von der
8
Global System for Mobile Communications: Standard für volldigitale Mobilfunknetze, der auch
als zweite Generation (2.G) der Telekommunikation gilt und Nachfolger der analogen Datenübertragung (1.G) ist.
9
Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) bezeichnet eine Technik zur Erhöhung der
Datenrate in GSM-Mobilfunknetzen durch Einführung eines zusätzlichen Modulationsverfahrens. Mit EDGE werden GPRS zu E-GPRS (Enhanced GPRS) und HSCSD zu ECSD erweitert.
Und wird daher als Zwischenschritt auf dem Weg hin zu UMTS angesehen.
42
3.3 Hardware
Leistungsfähigkeit der Komponenten in einem Preisspanne von ca. 200 bis
600 €.
Mobile Computer
Eine robuste Variante der Handhelds sind industrielle, mobile Computer, die in verschiedenen Schutzklassen (bis
IP6410) erhältlich und daher auch für den rauen Einsatz im
LKW, speziell in der Baubranche, geeignet sind. Einsatzgebiete dieser Geräte sind die mobile Identifikation von
Waren in Materialflusssystemen, z. B. in Lager- und Kommissionierbereichen via Barcode oder RFID, oder auch bei
Paketdiensten, die mobile Computer zur Sendungsverfolgung und digitalen Auftragsbearbeitung verwenden. Technisch sind diese Geräte mit den PDAs vergleichbar und arbeiten mit den gleichen Betriebssystemen.
Bei der Bedienung jedoch sind sie durch die zusätzliche Tastatur und den beschränkten Leistungsumfang der Software weniger komplex. Hinsichtlich der
Kosten sind industrielle, mobile Computer deutlich teuerer als PDAs und liegen
je nach Ausstattung und Schutzklasse des Gerätes in einem Preisbereich von
ca. 1.000 bis 2.500 €.
Bordcomputer
Bei komplexen Telematikanwendungen mit einer Vielzahl
an fahrzeugbezogenen Datenauswertungen wird in der
Regel ein Bordcomputer im LKW installiert, der über eine
hohe Rechenleistung verfügt und somit eine Fülle an Funktionen erfüllen kann. Neben dem Rechner, der fest in das
Fahrzeug eingebaut wird und zur Überwachung von Fahrzeugfunktionen an die Bordelektronik via CAN-Bus11 oder zusätzliche Sensorik
angeschlossen wird, bestehen Bordrechnersysteme aus einem Bediendisplay
zur Interaktion mit dem Fahrer. Die Eingabe von Daten erfolgt entweder per
Tastatur in Form einer freien Texteingabe oder durch Auswahl vorgegebener
Menüpunkte per Touchscreen. Zusätzlich können auch Ortungs- und Kommunikationseinrichtungen wie GPS-Empfänger, GSM-Handy, PDA-Handheld,
code-Scanner oder Drucker an den Bordcomputer angeschlossen werden. Bei
10
Die IP-Schutzklassen sind weltweite Normen und geben den Schutz eines elektronischen
Gerätes gegen Berührung und Eindringen von Flüssigkeiten und Schmutz an. Die erste der
beiden Kennziffern definiert die Schutzklasse für Berührungsschutz, die zweite für Wasserschutz. IP 64 bedeutet beispielsweise Vollständiger Berührungsschutz, Schutz gegen Eindringen von Staub (6) und Schutz gegen Sprühwasser aus allen Richtungen (4).
11
Controller-Area-Network ist ein asynchrones, serielles Bussystem zur Vernetzung von Steu-
ergeräten in mobilen Geräten und Fahrzeugen.
43
3 Telematiksysteme
fest eingebauten Systemen besteht auch die Möglichkeit, fahrzeugspezifische
Informationen, wie beispielsweise Kraftstoffverbrauch, Reifendruck, Geschwindigkeit, Motordrehzahl, Achslasten oder Laderaum-Kühltemperatur, zu
chen und somit eine effiziente Nutzung des Fahrzeuges überprüfbar zu
chen. Die Bordcomputer sind von den Anschaffungskosten vergleichbar mit den
industriellen, mobilen Computern. Die Preise liegen hier ebenfalls in einem Bereich von ca. 1.000 bis 2.500 €.
3.4 Software - Flottenmanagementsysteme
Der Strukturwandel in der Transport- und Speditionsbranche der letzten Jahre
hat zu einer rasanten technischen Entwicklung von Tools zur optimierten Steuerung der Flotten und Verwaltung von auftragsbezogenen Daten geführt. Im Zuge von SCM12, E-Logistics13 und CRM14 stellt sich auch den
gen die Aufgabe, zusätzliche Einsparpotenziale und Wettbewerbsvorteile zu
erschließen.
Neben den beschriebenen Telematiksysteme kommen hier vor allem Flottenmanagementsysteme im Fuhrparkbereich zum Einsatz. Die Flottenmanagement-Software-Systeme sind vielfach modular aufgebaut. Dies bedeutet zumeist, dass ein Basispaket der Software die wichtigsten Abläufe im Unternehmen abbildet und weitere Programmpakete einzeln hinzugefügt werden können.
Dies kann über Erweiterungsmodule bzw. Zusatzprodukte geschehen, die weitere Arbeits- oder Funktionsbereiche abdecken. Hierbei liefert der modulare
Ansatz die Möglichkeit, die Software auf die unternehmensspezifischen Anforderungen anzupassen und jeweils die Funktionalitäten zu implementieren, die
den größten Vorteil für die eigenen Unternehmensabläufe bieten [Agn-04].
12
Supply Chain Management: Die Theorie des Supply Chain Managements (SCM; Manage-
ment der Wertschöpfungskette) bietet Ansätze zu einer Optimierung der gesamten Wertschöpfungskette. Sie umfasst die prozessorientierte Gestaltung, Planung und Steuerung aller Material-, Informations- und Werte-Ströme vom Kunden bis zum Rohstofflieferanten, mit dem Ziel,
Wertschöpfungspartner in einer Win-Win-Beziehung zu integrieren und so die Wettbewerbsfähigkeit der gesamten Logistikkette zu steigern [fml-08].
13
E-Logistik beinhaltet die strategische Planung und Entwicklung aller für die elektronische
Geschäftsabwicklung erforderlichen Logistiksysteme und -prozesse sowie deren administrative
und operative Ausgestaltung für die Physische Abwicklung [Str-01].
14
Customer Relation Management: Das Kundenbeziehungsmanagement bezeichnet die Do-
kumentation und Verwaltung von Kundenbeziehungen und ist ein wichtiger Baustein für Beziehungsmarketing, dazu kann auch die Kundenbindung durch die Bereitstellung von zusätzlichen
Dienstleistungen gesehen werden.
44
Für eine effektive Anwendung mit zusätzlichen Funktionen für den Kunden, wie
z. B. Sendungsverfolgung (T&T), ist eine lückenlose und sofortige Übertragung
einer Vielzahl von fahrzeug- und auftragsbezogenen Daten notwendig [Noe-00].
Flottenmanagementsysteme beinhalten folgende vier Kernbereiche [Bur-01]:
•
Transportmanagement zur logistischen Steuerung der Fahrzeuge
•
Verkehrsmanagement zur Fahrzeitverkürzung durch dynamische Navigationssysteme
•
Fahrzeugmanagement zur technischen Überwachung und Steuerung der
Transportmittel (flexible Wartungsintervalle, Ferndiagnose)
•
Personenorientierte Dienste für die Fahrer (mobiler Internetzugang, EMail-Empfang und -versand, Anbindung Intranet etc.)
Die bekanntesten Dienste im Bereich des Flottenmanagements sind die Übermittlung und Verarbeitung von Auftragsdaten sowie die Fahrzeugverfolgung
(T&T). Diese umfasst zwei unterschiedliche Funktionen der Fahrzeugbeobachtung. Beim Tracking wird eine Momentaufnahme der Fahrzeugposition angezeigt, die durch eine Positionsanfrage erzeugt wurde. Tracing bezieht alle Fahrzeugpositionen eines Zeitraums mit ein und zeigt die zeitliche Veränderung auf.
Ein häufig verwendetes graphisches Hilfsmittel zur Darstellung der so genannten Traces ist die Verbindung der einzelnen Fahrzeugpositionen mittels einer
Zielspur.
Eine wichtige Zusatzfunktion der Flottenmanagementsysteme ist neben der
Möglichkeit zur Ortung eines entwendeten Fahrzeuges die integrierte Diebstahlsicherung [Bur-01]. Hinsichtlich der gesamten Softwarearchitektur ist zwischen Server-Client und internetbasierten Systemen zu unterscheiden, die anschließend beschrieben werden.
3.4.1 Server-Client basierte Softwarelösungen
Moderne Softwaresysteme sind häufig Server-Client-Anwendungen, bei denen
die Arbeitsplatz-Software für den Einsatz unter Windowssystemen konzipiert
wird und die Serveranwendung auf einer Datenbankanwendung basiert. Die
zentrale Datenbank liefert hierbei die Stammdatenbasis, wie z. B. Kunden-,
Fahrzeug- oder Produktdaten, die für die Erstellung und Abwicklung der Aufträge und Ladungen notwendig sind (siehe Abbildung 3-7).
45
3 Telematiksysteme
DFÜ
Server
Provider
Client
Client
Client
Abbildung 3-7: Systemarchitektur Server-Client-Software-Lösung für Telematikanwendungen
Auf den Clients laufen lediglich Applikationen zur Benutzerinteraktion und Visualisierung der Auftragsdaten. Die erforderlichen Stamm- und Auftragsdaten
sind zentral auf einem Server abgelegt, auf den von den Clients über das Firmennetzwerk zugegriffen wird.
Die Datenübertragung an die mobilen Einheiten erfolgt über einen separaten
Provider, an den die Auftragsdaten von der zentralen Steuerung per Schnittstelle übermittelt werden. Von dort werden per Funkübertragung die Auftragsdaten
an die mobilen Geräte gesendet. Eingehende Meldungen werden zunächst
beim Provider gesammelt und anschließend an den Server, auf dem die Telematikanwendung installiert ist, übertragen. Dieser wertet die Meldungen aus,
speichert sie und stellt sie auf den Clients den Nutzern zur weiteren Interpretation und Manipulation zur Verfügung.
3.4.2 Internetbasierte Softwarelösungen
Eine alternative Softwarearchitektur ist die Web-Applikation, bei der die Flottenmanagementsoftware über den Standard Webbrowser und somit von jedem
beliebigen Rechner mit Internetzugang aus bedient werden kann. Bei einigen
Softwaresystemen sind kleine, zusätzliche Plugins erforderlich, die meist ohne
großen Aufwand direkt vom Disponenten installiert werden können.
Im Gegensatz zur Server-Client-Architektur ist die Web-Applikation nicht auf ein
vorhandenes Firmennetz, sondern lediglich auf einen schnellen Internetzugang
angewiesen. Die Dispositionssoftware kann somit unabhängig vom Standort
betrieben werden und ist flexibel von Disponenten auf verschiedenen Baustellen oder als mobiles Überwachungssystem einsetzbar.
46
Ortung
VPN
DFÜ
Mobilfunk
Provider
Internet
Provider
www
Client
Client
Client
Abbildung 3-8: Systemarchitektur internetbasierte Software-Lösung für Telematikanwendungen
Analog zu den beschrieben Server-Client-Lösung werden auch bei der WebApplikation alle Stamm- und Auftragsdaten auf einem zentralen Server gespeichert, der die Anwendung im Internet zur Verfügung stellt. Für den Datenaustausch mit den mobilen Rechnern ist bei dieser Architektur ebenfalls ein (Mobilfunk-)Provider erforderlich, der die Datenpakete versendet und empfängt. Zwischen diesem und dem Applikationsserver, auf dem die Flottenmanagementsoftware läuft, existiert eine leitungsgebundene Schnittstelle zur Weiterleitung
der Datenpakete aus der Kommunikation mit den mobilen Rechnern in den
Fahrzeugen. Die Sicherheit bei der Datenübertragung im Internet kann durch
die Einrichtung eines VPN15 gewährleistet werden, auf das nur von Rechnern
mit zugelassener IP-Adresse zugegriffen werden kann.
3.4.3 Vergleich der beiden Systemvarianten
Eine pauschale Aussage, welche der beiden genannten Software-Architekturen
für den Einsatz in der Baubranche besser ist, kann nur schwer getroffen werden, da dies sehr stark vom individuellen Anwendungsfall abhängt. Der Trend
bei den Softwareherstellern geht jedoch eindeutig hin zu den WebApplikationen [And-04], [Agn-04], da die Webanbindung kostengünstig und sehr
gut standardisiert ist und dazu auf die bestehende, öffentliche Infrastruktur zurückgegriffen werden kann.
15
Ein Virtual Private Network (VPN) verbindet externe Rechner mit einem lokalen (Firmen-)
Netzwerk und verschlüsselt hierbei die Daten, wobei das Internet als Transportmedium dient.
47
3 Telematiksysteme
In folgender Tabelle sind die beiden Varianten abschließend gegenübergestellt.
Tabelle 3-1:
Vergleich Server-Client und internetbasierten Telematikanwendungen
Geschwindigkeit
Skalierbarkeit
Mobile Nutzung
Sicherheit
Server-Client
Internet Architektur
abhängig vom Firmennetzwerk
bzw. Server-Anbindung
abhängig vom Provider
Neuinstallation auf
Client notwendig
direkte Nutzung des Standardinternetbrowsers
nicht möglich
-
Internetzugang
Bedingter externer Zugriff
Firewall, VPN etc.
sehr gut
gut
befriedigend
3.5 Datenübertragung zwischen den mobilen und stationären Einheiten
Der Datenaustausch zwischen den mobilen Einheiten und der zentralen Datenbank kann über verschiedene Technologien realisiert werden, die sich hinsichtlich Leistung, Kosten und Verfügbarkeit klar unterscheiden. Ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl einer Kommunikationstechnik ist die Datenmenge und die
erforderliche Häufigkeit der Datenübertragung. Prinzipiell können die erfassten
Daten auf zwei Arten verarbeitet werden:
1. Via Online-Datenübertragung werden sie direkt an eine zentrale Datenbank übertragen. Ein „intelligentes Endgerät“ im Fahrzeug verfügt selbst
über einen ausreichenden Speicher und kann bei Bedarf ebenfalls am
PC ausgelesen werden kann. Beispiele für ein derartiges Bediengerät
sind ein Palm oder ein MDA bzw. XDA. Die Online-Datenübertragung in
Echtzeit vom Fahrzeug an einen zentralen Dispositionsrechner erfolgt
entweder über Mobilfunk oder über digitalen Funk. Je nach erforderlicher
Datenmenge kann zwischen den Systemen Bündelfunk, GSM, GPRS
und auch UMTS gewählt werden.
2. Die Daten werden zunächst in einem mobilen Gerät zwischengespeichert und später in bestimmten Zeitintervallen gesendet. Datenspeicher
können entweder über Wechselspeichermedien ausgelesen werden oder
per Datenfernübertragung (DFÜ) über eine entsprechende Schnittsstelle
48
auf einen PC übertragen werden können (z. B. Bluetooth, Infrarotschnittstelle) [Leh-03].
Nachfolgend werden die verschiedenen Varianten zur
•
direkten Datenübertragung im Nahbereich und
•
privater sowie providerbasierter Funktechnik
kurz erläutert.
3.5.1 Medien zur direkten Datenübertragung und -speicherung
Bei Anwendungen, die lediglich die Daten eines mobilen Gerätes dokumentieren und keinen permanenten Zugriff auf die gespeicherten Daten benötigen,
können kostengünstige Speichermedien in Kombination mit Datenübertragungstechnik für den Nahbereich eingesetzt werden.
3.5.1.1 Speichermedien
Bei Speichermedien ist für den Datenzugriff der direkte Zugang zu den mobilen
Rechnereinheiten erforderlich und es kann daher keine zeitnahe Datenübertragung sichergestellt werden. Gebräuliche Medien sind Speicherkarten, wie beispielsweise Secure Digital Memory Card (SD) oder CompactFlash- Karten (CF),
die über standardisierte Schnittstellen in den Geräten schnell getauscht werden
können. Der Vorteil von Speichermedien ist die hohe Speicherkapazität bei sehr
geringen Kosten. Die Datenübertragungsrate ist durch die direkte Verbindung
zum mobilen Rechner sehr hoch und erreicht zurzeit eine Lesegeschwindigkeit
bis zu 133 MByte/s.
3.5.1.2 Short distance Datenübertragungstechniken
Die bekannteste Datenübertragungsmethode im Nahbereich ist die Bluetooth
Technologie, die auch als Wireless Personal Area Network (WPAN) bezeichnet
wird [blu-08]. Bluetooth ist eine Funktechnologie, die auf dem ISM-Band16 in
einem Frequenzbereich von 2,402 GHz bis 2,480 GHz arbeitet. Alternative berührungslose Datenübertragungsstandards für den Nahbereich sind die Infrarot-
16
ISM-Bänder (Industrial, Scientific and Medical Band) sind lizenzfreie Frequenzbereiche für
industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendungen, die jedoch weltweit nicht genormt sind [Hen-06].
49
3 Telematiksysteme
Technologie oder der ZigBeeTM-Standard 17, der ebenfalls mit Funktechnik, allerdings in anderen Frequenzbereichen wie Bluetooth arbeitet [Hen-06].
Tabelle 3-2:
Vergleich der Short distance Datenübertragungstechniken
Bluetooth
ZigBeeTM
Infrarot
Funktionsprinzip
(Frequenzbereich)
ISM-Band
2,402 GHz bis
2,480 GHz
Lichtwellenleitung
2,4 GHz,
915 MHz,
868 MHz
Reichweite
Klasse 1 ~
Klasse 2 ~
Klasse 3 ~
bis 1m
10 - 100m
Datenübertragungsrate
max. 732,2 kBit/s
9.600 bit/s bis
16 Mbit/s
250 kbit/s
(bei 2,4 GHz)
40 kbit/s
(bei 915 MHz)
20 kbit/s
(bei 868 MHz)
Einsatzbeispiele
PC-Datenkommunikation
Handy
Fernsteuerungen,
Hausautomatisierung
100 m
50 m
10 m
3.5.2 Private Funksysteme zur Datenübertragung
Private Funksysteme zählen zu den nicht providerbasierten Kommunikationsmöglichkeiten, da sie firmenspezifisch mit eigener Hardware installiert und betrieben werden [Sce-07]. Abhängig von der erforderlichen Reichweite können
Wireless-Local-Area-Network-Systeme
(WLAN),
Betriebsoder
teme verwendet werden. Nachfolgend sind diese drei Varianten kurz erläutert.
3.5.2.1 Bündelfunk
Bündelfunk ist für die unternehmensinterne Kommunikation eine günstige Alternative zu Mobilfunksystemen, da neben den monatlichen Grundgebühren keine
laufenden Kosten für Gespräche oder Datenübertragungen anfallen. Ähnlich
wie das GSM-Netz (vgl. Kapitel 3.5.3.1) ist Bündelfunk ein zellulares Netzwerk,
das aus mehreren Funkkanälen aufgebaut ist. Die Netzabdeckung durch
Funkmasten ist beim Bündelfunk wesentlich geringer als bei GSM, so dass die
Nutzung regional sehr stark eingeschränkt sein kann.
Beim analogen Bündelfunk wird (in Deutschland) ein Frequenzband von 410 bis
430 MHz genutzt. Die Frequenzen von 410 bis 420 MHz werden dabei für den
Uplink, der Bereich von 420 bis 430 MHz für den Downlink verwendet.
17
TM
ZigBee
ist die Marketingbezeichnung für einen Standard im Bereich der lokalen Funktech-
nologie-Anwendungen, der Ende 2002 durch die ZigBee-Allianz begründet wurde.
50
Nachfolger des analogen Bündelfunks ist das digitale Terrestrial Trunked Radio
(TETRA), das Übertragungsraten von bis zu 28,8 kbit/s ermöglicht. Die Vorteile
von TETRA liegen in seinem schnellen Verbindungsaufbau von ca. 300 ms,
einer hohen Zuverlässigkeit und geringen Kosten [Jun-01]. Dieser digitale Standard ermöglicht eine sehr hohe Frequenzeffizienz durch optimale
rung der Daten und die einfache Implementierung zusätzlicher Funkdienste, wie
Gruppenruf oder Broadcasting [pro-07]. Analog zu den Mobilfunknetzen existieren auch bei den Bündelfunksystemen auf internationaler Ebene unterschiedliche Standards. Während das TETRA der europäische Standard ist, hat sich
das Enhanced Digital Access Communication System (EDACS) der Firma Sony
Ericsson als Standard für Bündelfunkanlagen in den USA etabliert.
3.5.2.2 WLAN
Das Wireless-Local-Area-Network (WLAN) ist ein regional begrenztes Funknetzwerk, das auf einer Frequenz von 2,4 bzw. 5,2 GHz sendet. Die Architektur
von WLAN-Systemen kann entweder als Ad-Hoc Steuerung oder Infrastruktur
Modus (Access-Point-Architektur) aufgebaut sein (vgl. Abbildung 3-9)[Kaa-05].
Access Point
Ad-Hoc Architektur
Access-Point-Architektur
Abbildung 3-9: WLAN-Architekturen [Küv-07]
Bei der Ad-Hoc Architektur, auch peer-to-peer Modus genannt, sind alle Stationen gleichberechtigt und können autonom eine Verbindung aufbauen. Jedoch
existiert keine Verbindung zu drahtgebundenen Systemen, die einen Zugang zu
weiteren Netzen, wie beispielsweise dem World-Wide-Web erlauben. Die Access-Point-Architektur dagegen erlaubt den Zugang zu privaten oder öffentlichen Netzen über einen Switch18 auf der Netzwerkseite [Mer-07], [Küv-07]. Die
Reichweite von WLAN-Netzen ist stark abhängig von der Abschirmung des Access-Points. Handelsübliche Endgeräte ermöglichen Reichweiten von 30 bis
100 m, unter Verwendung von zusätzlichen Antennen kann die Reichweite auf
18
Switches sind Netzwerkkomponenten, die Schaltfunktionen ausführen.
51
3 Telematiksysteme
bis 300 m erhöht werden. In folgender Tabelle sind die Übertragungsraten der
WLAN Standards sowie die max. zulässige Sendeleistung dargestellt [Hei-02].
Tabelle 3-3:
WLAN-Standards und Datenübertragungsraten [Küv-07]
IEEE Standard19
802.11
802.11b
802.11b+
802.11g
802.11a
Frequenzband
max. Übertragungsrate
2 Mbit/s
11 Mbit/s
22 Mbit/s
54 Mbit/s
54 Mbit/s
2,4 GHz
5,3 GHz
Anzahl
Kanäle
max. Sendeleistung
13
100 mW
19
bis 1000mW
3.5.3 Mobilfunksysteme zur Datenübertragung
Die Mobilfunksysteme werden zur Gruppe der providerbasierten Kommunikationssysteme gerechnet, da zur Datenübertragung auf die Hardware eines externen Dienstleistern zurückgegriffen wird [Sce-07]. Der moderne Mobilfunk ist
eine vergleichsweise junge Technologie. 1992 begann die Erfolgsgeschichte
der digitalen Gesprächsübertragung mit dem GSM-Standard; seit Anfang 2003
ist mit UMTS die dritte Mobilfunkgeneration verfügbar(siehe Kapitel 3.5.3.4).
Abbildung 3-10 zeigt die verschiedenen Möglichkeiten der Datenübertragung
über Mobilfunk für verschiedene Anwendungsbereiche [Leh-03].
Datenrate
HYPERLAN
WLAN
CT2
DECT
Mobiler
Satellitenfunk
Drahtlose LAN
Schnurlose
Telekommunikationssysteme
UMTS
TETRA
GSM
MODACOM
Bündelfunk
MPT 1327
Funkrufsysteme
INMARSAT
VSAT
IRIDIUM
ERMES
Cityruf
EUROMESSAGE
PLMN
EUROSIGNAL
indoor
regional
national
kontinental
interkontinental
Reichweite
Abbildung 3-10: Einordnung der Mobilfunksysteme
19
IEEE (institute of electrical and electronical engineers): Verband amerikanischer Ingenieure,
der sich auch Normungsaufgaben widmet und z.B. in der Arbeitsgruppe 802 die Standardisierung von lokalen Netzen vorantreibt.
52
3.5.3.1 Global System for Mobile Communication (GSM)
GSM ist ein in Europa entwickeltes System zur Telekommunikation mit digitalem Übertragungsverfahren [Leh-03]. Als Nachfolger der analogen Systeme der
ersten Generation ist es der erste Standard der so genannten zweiten Generation („2G“) und ist der weltweit am meisten verbreitete Mobilfunk-Standard. Es
basiert auf einem zellularen Netz von Basisstationen. Zur Übertragung stehen
zwei unterschiedliche Frequenzbereiche zur Verfügung
•
der D-Netz-Bereich mit einer Frequenz von 900 MHz und
•
die E-Netze mit 1.800 MHz [Wer-01].
Der GSM Standard ermöglicht verschiedene Kommunikationsprinzipien:
•
Punkt zu Punkt (Point To Point Kommunikation - PTP)
Dieser Netzdienst dient dazu, einzelne Nachrichtenpakete zwischen zwei
Benutzern zu übertragen. Die Übertragung kann sowohl verbindungsorientiert (Connection oriented Network service – PTP-CONS) als auch
verbindungslos (Connectionless network service – PTP-CLNS) erfolgen.
•
Punkt zu Mehrpunkt (Point To Multipoint - PTM)
Bei der PTM-Übertragung können Datenpakete von einem Nutzer an eine von ihm spezifizierte Gruppe gleichzeitig übertragen werden. Dieser
Dienst ist unterteilt in die beiden Systeme Multicast (PTM-M) und Gruppenruf (PTM-G). Beim Gruppenruf werden die Nachrichten in allen Gebieten ausgesendet, in denen sich ein Nutzer der gewählten Gruppe aufhält, während bei der Multicastübertragung alle Rufe zusammengefasst
werden und nur in einem bestimmten Gebiet ausgestrahlt werden
[Con-04].
Mit der GSM Technologie besteht zusätzlich die Möglichkeit der Ortung über
Anpeilung der Funkzellen, in der sich das Endgerät aktuell befindet (siehe Abbildung 3-11). Durch Messung der Signallaufzeiten zu den verschiedenen Masten wird über Triangulation der Standort des Endgerätes bestimmt. Die Genauigkeit der Ortung von 50 – 100 m ist im Vergleich zu GPS (ca. 5 m) jedoch
erheblich geringer [Wer-01].
53
3 Telematiksysteme
d3
Basisstation (BS 3)
d1
Basisstation (BS 1)
Fehlerspanne
Fehlerspanne
d2
Hyperbel (konstante Laufzeitdifferenz zwischen BS 1 und BS 3)
Hyperbel (konstante Laufzeitdifferenz zwischen BS 1 und BS 2)
Basisstation (BS 2)
Abbildung 3-11: Funktionsprinzip der Ortung per GSM [Wal-00]
3.5.3.2 High Speed Circuit Switched Data
HSCSD basiert auf dem GSM-Standard und bündelt bis zu vier MobilfunkKanäle. HSCSD arbeitet leitungsvermittelt und wird nach Zeit abgerechnet.
Während der Übertragung werden permanent mehrere GSM-Kanäle belegt.
Jeder einzelne GSM-Kanal hat eine Kapazität von 9,6 kBit/s. Bei paralleler Nutzung der maximalen Anzahl von acht Zeitschlitzen sind somit theoretische
Übertragungsraten von bis zu 76,8 kBit/s erreichbar. Eine parallele Nutzung von
mehr als vier Kanälen erfordert allerdings sehr aufwändige Sende- und Empfangseinrichtungen in den Mobilstationen. Aus diesem Grund bieten die Mobilfunkanbieter derzeit auch nur eine Leitungsbündelung bis zu vier Kanälen an,
so dass Datenübertragungsraten je nach Endgerät von bis zu 56 kBit/s möglich
sind [Con-04].
3.5.3.3 General Paket Radio Service
GPRS ist eine Erweiterung des GSM-Mobilfunk-Standards um paketorientierte
Datenübertragung, die auch als 2,5 G bezeichnet wird. Diese Namensgebung
erfolgt in Abgrenzung an UMTS, das als 3. Generation der mobilen Datenübertragung bezeichnet wird (siehe Kapitel 3.5.3.4). Durch die hohen Datenübertragungsraten von bis zu 53,6 kBit/s können auch größere Datenmengen schnell
mobil empfangen bzw. versendet werden. Somit wird mit einem geeigneten
Endgerät der mobile Zugriff auf das Internet oder ein firmenspezifisches Intranet
möglich.
Bei GPRS werden die digitalen Daten in Paketen je nach Bedarf und Kapazität
über Funk an den Empfänger geschickt. Dort werden sie anschließend wieder
zur Gesamtinformation zusammengesetzt. Die paketvermittelte Datenübertra54
3.6 Bewertung der Datenübertragungsvarianten
gung macht es möglich, zwischen den Datenpaketen eines Teilnehmers Daten
anderer Benutzer einzufügen [IMO03], [Sau-08]. Datenkanäle werden bei der
GPRS-Technik nur dann belegt, wenn Pakete zu übertragen sind. Dementsprechend fallen auch nur Kosten für die zu übertragende Datenmenge an.
3.5.3.4 Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
UMTS stellt den weltweiten Mobilfunkstandard der 3. Generation dar, in den
kontinentale Standards wie das europäische GSM ebenso wie der amerikanische PCS (Personal Communication Service) oder der japanische PHS (Personal Handy System) integriert werden können.
Der Vorteil liegt nicht nur in der Vereinheitlichung aller bisherigen Standards,
sondern auch in der gesteigerten Kapazitätsleistung. Größere Datenmengen
von bis zu 2 MB pro Sekunde können übertragen werden. Dank der größeren
Bandbreite der Frequenzkanäle (5 MHz statt 200 kHz bei GSM) ermöglicht das
UMTS-Funknetz Multimedia-Anwendungen. Damit können mit UMTS Sprache,
Daten, Text, Bilder, Audio und Video mit einer maximalen Datenrate von 2 MB/s
übertragen werden [Wal-00], [Sau-08].
3.6 Bewertung der Datenübertragungsvarianten
Die erzielbaren Übertragungsgeschwindigkeiten sind in nachfolgendem Diagramm dargestellt:
10
GSM
28,8
Funk
160
GPRS
160
HSCSD
2.000
UMTS
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
2.000
kBit/s
Abbildung 3-12: Vergleich der Übertragungsgeschwindigkeiten in kBit/s
Die Art der Datenübertragung muss für den Anwendungsfall individuell abgestimmt werden. Wichtige Parameter Datenübertragungstechnik für eine Telematikanwendung sind die zu übertragende Datenmenge sowie die Häufigkeit der
Datenübertragung und die erforderliche Reichweite. Weitere Aspekte sind die
55
3 Telematiksysteme
Sicherheit sowie die Kosten, bei denen die beiden Anteile Fixkosten, zu denen
die Grundgebühren oder Daten-Flatrates zählen, und variablen Kosten für die
Datenübertragung zu beachten sind.
Tabelle 3-4:
Kosten- und Leistungsvergleich verschiedener Datenübertragungsprinzipien für Telematikanwendungen
Diskrete Datenübertragung
Short
Speicher Distance
DFÜ
Permanente
Datenübertragung
SMS
GPRS
UMTS
Funk
WLAN
Kosten
Reichweite
Datenübertragungsrate
Sicherheit
Eignung für
Telematikeinsatz
sehr gut
gut
befriedigend
Die technische Entwicklung auf dem Gebiet der mobilen Datenübertragung
schreitet trotz der eher schleppenden Einführung und Verbreitung der UMTSTechnologie seit dem Jahr 2002 mit großen Schritten vorwärts. So sind ist bereits eine Weiterentwicklung, die so genannten LTE – Long Term Evolution
Technologie, in der Planung, die Datenübertragungsraten von 100 Mbit/s und
lokal bis zu 1Gbit/s erlaubt [Ben-07].
56
„Die Wissenschaft der Planung besteht darin,
den Schwierigkeiten der Ausführung zuvor zu kommen.“
(Luc de Clapiers, Marquis de) Vauvenargues
4 Konzeption eines EDV-gestützten Dispositionssystems für die Baubranche
Die vorliegende Arbeit basiert auf den Vorarbeiten eines von der AiF [Gün-06b]
geförderten Forschungsvorhabens, bei dem gemeinsam mit Partnern aus der
Industrie ein Konzept für die EDV-gestützte Disposition in der Baubranche entwickelt wurde. Zum Zeitpunkt der Abwicklung gab es keine marktreife SoftwareLösung, die für die Baubranche mit ihren diversen Transportanforderungen geeignet war. Daher wurde gemeinsam mit dem Industriepartner ein Lastenheft
erstellt, das die spezifischen Anforderungen der Baubranche berücksichtigt.
Ziel ist es weiter, dem Disponenten über das EDV-gestützte Dispositionssystem
die Möglichkeit zu geben, vergangenheitsorientierte Daten durch ein standardisiertes Hilfsmittel in ein zukunftsorientiertes Planungssystem zu integrieren und
damit flexibel auf Änderungen zu reagieren.
vergangenheitsorientiert
Betriebsinformationssystem
zukunftsorientiert
Dispositions-system
Planungs- und
Simulationssystem
Abbildung 4-1: Zeitliche Einordnung der EDV-gestützter Systeme [Buc-98]
Durch den Telematikeinsatz in der Baubranche soll zudem eine Optimierung
der gesamten Prozesskette von den Produktionswerken bis hin zur Belieferung
der Baustellen mit Schüttgütern, Transportbeton sowie Betonfertigteilen erreicht
werden.
57
Neben der Fahrzeugdisposition sind weitere Zielsetzungen des Projektes (siehe
Abbildung 4-2):
•
die durchgängige Integration der Lohn- und Leistungsabrechnung sowie
•
die Erfassung von Qualitäts- und Leistungskennwerten für die Kunden
Aufgaben der
der Telematik
Telematik im
imBauwesen
Bauwesen
Aufgaben
FahrzeugFahrzeugdisposition
disposition
EDV-gestützte
EDV-gestützte
Abrechnung
Abrechnung
Qualitäts-und
und
QualitätsLeistungserfassung
Leistungserfassung
Abbildung 4-2: Einsatzfelder der Telematik im Baubereich
Durch die Eingliederung in bestehende Back-Office-Systeme sollen am Bordrechner erfasste Daten automatisch verarbeitet und manuelle Arbeitsschritte zur
Abrechnung so weit als möglich vermieden werden. Dadurch wird eine Reduzierung der Zeitbedarfe und Arbeitsaufwände zur gesamten Auftragsabwicklung
erwartet.
Um ein Telematiksystem in der Baubranche erfolgreich anwenden zu können,
sind Anpassungsmaßnahmen in den Bereichen
•
Prozesse,
•
Datenstrukturen sowie
•
Organisation
erforderlich, die im Folgenden näher erläutert werden sollen.
4.1 Anforderungen an eine Dispositionssoftware für
den Baustellenbetrieb
Zur erfolgreichen Einführung eines Telematiksystems in der Baubranche gilt es,
im Vorfeld sowohl die technischen, organisatorischen und informatorischen Anforderungen an das System zu definieren als auch die Akzeptanz bei den Mitarbeitern durch frühzeitige Integration und gute Informationspolitik zu gewinnen. Durch eine frühzeitige Nutzerorientierung und die Aufklärung über den individuellen wie auch den unternehmerischen Nutzen von Telematiksystemen
können Hemmnisse bei den Mitarbeitern aus dem Weg geräumt und so eine
erfolgreiche Systemeinführung gewährleistet werden.
58
4.1 Anforderungen an eine Dispositionssoftware für den Baustellenbetrieb
Häufige Probleme bei der Einführung neuer Softwaresysteme sind
•
fehlende Standardisierung der Geschäftsprozesse,
•
fehlende Vorgaben zur Gesamtarchitektur und
•
ungenaue Definition der Geschäftsprozesse,
so dass ein hoher Initial-Aufwand für individuelle Anpassungen zu leisten ist.
Auch die technischen Spezifikationen müssen detailliert geklärt werden, um
•
den Aufwand zur technisch physischen Integration eines neuen Systems
[Bos-06] in die vorhanden IT-Infrastruktur,
•
die Sicherstellung der Datenübertragungsqualität für mobile Geräte und
•
die Stabilität der Anwendungen im täglichen Einsatz
ausreichend zu berücksichtigen.
Darauf aufbauend müssen zeitnahe statistische und abrechnungsrelevante
Auswertungen sowohl für die Kunden als auch für interne Stellen mit relativ geringem Aufwand automatisiert zur Verfügung gestellt werden. Dies ist erforderlich, um einerseits die Transportkosten durch den optimierten Einsatz der Fahrzeuge zu senken und andererseits lückenlose, digitale Qualitätsdokumentation
gewährleisten zu können. Zusätzlich sind aus den protokollierten Daten der
Fahrzeuge Leistungskennwerte zu generieren und (dem Kunden) für statistische Zwecke zur Verfügung zu stellen.
Weiterhin soll die Planungssicherheit und Transparenz der internen und externen Transporte der Baustelle verbessert werden. Dies betrifft einerseits die Zusammenarbeit mit den Baustellen und Werken im Vorfeld der Planung, um regelmäßige Transporte optimal festlegen zu können, andererseits auch die Kontrolle der Fahrzeuge während des laufenden Betriebes durch eine Onlineübertragung von Statusdaten, die dem Disponenten jederzeit Auskunft über die Tätigkeit der LKW liefern.
Der Fuhrpark muss damit zu einem integrierten Dienstleister werden, der durch
die Bereitstellung von qualitativ hochwertigen Daten hinsichtlich Leistung und
Aufwand einen Mehrwert sowohl für die Baustelle als auch für die Lieferwerke
generiert, da alle Beteiligten besser in den Material- und Informationsfluss integriert werden.
Grundlegende Fragen bei der Konzeption eines Telematiksystems sind u.a.:
•
Welchen klimatischen und prozessbedingten Umgebungsbedingungen
muss die Hardware standhalten?
59
•
Wie oft findet eine Datenkommunikation mit den mobilen Einheiten statt
und wie hoch ist dabei das Datenvolumen?
•
Wie ausgeprägt soll das Fahrzeug- bzw. Ladungs-Tracking&Tracing sein
(an welchen Prozessschritten wird eine Statusmeldung generiert)?
•
Ist eine mobile Navigation in den Fahrzeugen erforderlich?
•
Ist die Lieferquittierung des Kunden in digitaler Form erforderlich?
•
Wie soll die Auftragserstellung erfolgen? Sind in anderen, bereits vorhandenen EDV-Systemen Daten vorhanden, die zu einer automatischen
Generierung von Fahraufträgen verwendet werden können?
•
Wie ist die firmeninterne Auftragsstruktur (Anzahl Transporte pro Tag,
Ladungsträger, Produktklassen etc.)?
•
Welche bisherigen Prozesse bei der Auftragsabwicklung müssen zwingend beibehalten werden? Welche können im Zuge der Telematikeinführung neu gestaltet werden?
•
Wie leistungsfähig soll das mobile Endgerät sein und welche Funktionen
darf der Fahrer selbst übernehmen?
•
Welchen Planungshorizont muss das System abdecken können?
•
Wer soll auf das Dispositionssystem zugreifen können und welche Informationen dürfen verschiedene Nutzer einsehen?
•
Wie soll der Anteil an automatischer und manueller Planung in der Disposition aufgeteilt sein?
•
Welche Daten sind zur Beauftragung des Fahrer notwendig und wie
werden sie diesem dargestellt?
•
Wie wird die Auftragserstellung organisiert (Online-Bestellung, zentrales
Call-Center etc.)?
Auf Basis der geforderten Zielsetzungen muss im Folgenden ein Lastenheft
erstellt werden, in dem die funktionalen Anforderungen definiert sind. Dadurch
wird zum einen die spätere Systemauswahl erleichtert, zum anderen existiert
eine belastbare Vertragsgrundlage für die Auswahl eines geeigneten Softwareherstellers. Eine umfassende interne Prozessbetrachtung ist in diesem Schritt
besonders wichtig, damit bei der Systemeinführung nicht laufend neue Anforderungen auftauchen, die in der Software abgebildet werden sollten.
Mit den am Markt verfügbaren Systemen, die hauptsächlich auf den klassischen
Speditionsbetrieb mit fester Routenplanung und längeren Fahrstrecken zuge60
schnitten sind, lassen sich die Anforderungen der Baubranche nur bedingt abbilden. Ein Telematiksystem mit Dispositionsunterstützung für den Baubereich
muss über das bisher mögliche Leistungsspektrum vor allem folgende Punkte
berücksichtigen:
•
Einfache, intuitive Bedienung der mobilen Geräte
•
Robuste Technik
•
Flexible Auftragsplanung mit schnellen Änderungsmöglichkeiten der Planung speziell bei kurzen Transportstrecken
•
Online Datenrückmeldung für ein zeitnahes Controlling
4.1.1 Technische Anforderungen – Hardware
Aufgrund der rauen Umfeldbedingungen beim Baustelleneinsatz müssen die
Geräte im LKW sehr widerstandsfähig gegen Staub, Erschütterung und Temperaturschwankungen sein. Die heterogene Zusammensetzung der Flotten im
Baubereich erfordert zudem ein herstellerunabhängiges System, das in verschiedene LKW eingebaut werden kann.
Eine Fahrzeugnavigation ist nicht zwingend erforderlich, da Baustellen meist
sehr lange Zeit angefahren werden. Alternative Routenplanung, wie beispielsweise eine Stauumfahrung, ist nur bedingt relevant, da ein Großteil der Fahrzeuge nicht im Fernverkehr unterwegs ist. Bei Fernverkehrstransporten können
alternative Routen – speziell bei genehmigungspflichtigen Transporten – nicht
gefahren werden, da die Fahrzeuge nur exakt auf den genehmigten Strecken
und zu den genehmigten Zeiten bewegt werden dürfen.
Die Datenübertragung muss schnell, kostengünstig und zeitnah erfolgen, da der
Disponent zur dynamischen Einsatzplanung auf Echtzeitdaten der Fahrzeuge
angewiesen ist. Zudem muss die Kommunikation mit den Fahrzeugen auch außerhalb von Deutschland möglich sein.
4.1.2 Organisatorische Anforderungen – Software
Die wichtigste Anforderung im Baubereich ist, dass verschiedene Transportarten der Stück- und Schüttgutbelieferung mit einem zentralen System einheitlich disponiert werden können. Bestehende Ablaufprozesse der Transportabwicklung müssen vor dem Hintergrund einer softwaremäßigen Umsetzung
optimiert und angepasst werden, damit der Gesamtprozess mit digitalen Methoden abbildbar ist. Dabei gilt es, die Prozesse im Vorfeld kritisch zu untersuchen und gegebenenfalls zu überplanen, um eine einheitliche firmenweite Dispositionsabwicklung und -struktur realisieren zu können.
61
Ein EDV-System im Flottenmanagement muss sowohl für die Disponenten und
Fahrer als auch für den „Kunden“ Baustelle einen deutlichen Zusatznutzen
bringen, um ausreichend Akzeptanz zu finden. Daher müssen die neuen Prozesse derart gestaltet sein, dass sich bereits nach einer kurzen Einarbeitungsphase Zeiteinsparungen beim Fahrer, dem Disponenten und bei der Baustelle
durch den Wegfall von manuellen Verwaltungstätigkeiten ergeben, die über die
Bordrechner abgewickelt werden können. Der Schlüssel hierzu ist eine einfache, intuitiv bedienbare Hardware mit einfachen Softwaremasken, die den Fahrer von seinen bisherigen Datenerfassungstätigkeiten auf dem LKWTagesbericht entlastet.
Bei der Bedienung der Software sollte dem Disponenten grundsätzlich die Möglichkeit gegeben werden, manuelle Umplanungen vorzunehmen und die automatischen Vorschläge der Planung zu übergehen. Dies ist im Baubereich aufgrund einer Vielzahl an Randbedingungen erforderlich, die unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht in der Software berücksichtigt werden können.
Auch bei einfachen Transportaufgaben von Stück- und Schüttgütern können
verschiedene LKW-Typen mit unterschiedlichen Transportflächen eingesetzt
werden. Bei wiederkehrenden Auftragstypen kann die Software über Restriktionen, die an den zu transportierenden Produkten hinterlegt sind, einen Vorschlag
für die Transportaufgabe erstellen. Als Beispiel sei hier der Transport von Betonfertigteilen genannt, die als Stückguttransport grundsätzlich auf Schrägbockauflieger, einem Tiefbett oder Plattformsattel, einem Teleskopauflieger oder
mit einem Innenlader transportiert werden können. Die Geometrie des Bauteils
bestimmt in diesem Fall das Transportmittel, da oftmals bei Bauteilen nur gewisse Anschlag- und Auflagepunke verwendet werden dürfen. Eine gleichmäßige Beladung der Auflieger bei Einzelkonstruktionen ist oftmals sehr schwierig,
da auch die zulässige Achslast nicht überschritten werden darf. Für eine automatisierte Auswahl der Beladung und des nutzbaren Anhängers müssten sehr
viele Restriktionen im System hinterlegt sein, die oftmals nur für einen einzigen
Transport benötigt werden.
Zudem sind weiche Randbedingungen hinsichtlich der Eignung verschiedener
Fahrer für eine Transportaufgabe o. Ä. nur schwer systemtechnisch abzubilden
und verbleiben daher im Ermessen des Disponenten. Der Disponent benötigt
dennoch die Freiheit, eine Entscheidung des Softwaresystems zu revidieren, da
nicht immer alle Randbedingungen eines Transportes hinterlegt sind. Ein zu
hoher Automatismus im System würde die praktische Arbeit deutlich erschweren, da die erforderliche Flexibilität im Baubetrieb kaum zu gewährleisten wäre.
Im Gegensatz zu den Anforderungen an eine Dispositionssoftware im Speditionswesen, die im Kapitel 3 vorgestellt wurden, ist der Spielraum zur Transportoptimierung im Bauwesen stark eingeschränkt, da ein Großteil der Transporte
nicht teilbar ist und als Ganzladung abgewickelt werden muss. Ein einfaches
Beispiel dafür ist der Schüttguttransport, bei dem die Ladungsfläche nur von
62
einem Produkt genutzt werden kann, um die Baustoffe nicht zu vermischen.
Daher kann für die meisten Transporte keine Optimierung erfolgen, da zwischen Be- und Entladestelle eine klare 1:1-Relation besteht. Lediglich im Bereich der Transporte für die Baustelleneinrichtung, bei Magazintransporten bzw.
Transporten vom Bauhof mit standardisierten Ladehilfsmitteln (Paletten, Containern, Gitterboxen) ist eine Tourenkombination möglich. Deren Anteil an den
gesamten Baustellentransporten ist allerdings sehr gering.
Eine weitere Anforderung an eine Dispositionssoftware ist die Abwicklung von
Aufträgen mit sehr kurzen Transportstrecken von teilweise nur wenigen 100 m
aber vielen Einzeltransporten innerhalb der Baustelle. Diese Aufgabe gilt es, mit
möglichst einfacher Technik in der Software abzubilden, damit der Dispositionsaber auch der Erfassungsaufwand des Fahrers möglichst gering bleiben,
gleichzeitig jedoch ein möglichst hoher Detaillierungsgrad bei der Transportüberwachung erzielt werden kann.
Die instationären Randbedingungen des Bauwesens führen in der Praxis zu
äußerst kurzfristigen Änderungen in der Bauabwicklung. Beispielsweise wird bei
schlechtem Wetter, wie Starkregen, der die Baustraßen unbefahrbar macht, der
Transport auf der Baustelle eingestellt, so dass die ausstehenden Aufgaben
werden verschoben werden müssen. Dies stellt den Disponenten vor die Aufgabe, in möglichst kurzer Zeit alle anstehenden Aufträge dieses Bauvorhabens
mit ungewissem Termin zu verschieben und den LKW möglichst schnell alternative Fahraufträge zuzuweisen.
Eine Dispositionssoftware für die Baubranche muss daher ebenfalls in der Lage
sein, die Planung sehr schnell und ohne großen Mehraufwand abzuändern und
die ausstehenden Aufträge auf unbestimmte Zeit zurückzustellen.
4.1.3 Informatorische Anforderungen
Die Anforderungen an die Informationstechnik ergeben sich überwiegend aus
den Parametern Kosten, Übertragungssicherheit und erforderliche Datenabfragerate aus den mobilen Einheiten. Die geforderte hohe Flexibilität des gesamten Dispositionssystems ist nur realisierbar, wenn der Disponent jederzeit
den aktuellen Transportstatus des Fahrzeugs zur Verfügung hat. Daraus resultiert die Forderung nach einer schnellen Kommunikationsinfrastruktur mit den
Fahrzeugen und einer Echtzeitdatenübertragung.
Für die Implementierung eines Telematiksystems zur Unterstützung der Dispositionsarbeit und zur mobilen Datenerfassung in den Transportfahrzeugen sind
die drei Aspekte Prozess, IT-Struktur und die Organisation zu berücksichtigen
(siehe Abbildung 4-3).
63
Ideal-Prozesse
EDV-gestützte
Disposition
mit Telematik und
mobiler Datenerfassung
Ideale Datensysteme
und -strukturen
Neue Organisationsstrukturen
Abbildung 4-3: Handlungsfelder bei der Einführung einer EDV-gestützten Disposition
für die Baubranche
Nachfolgend werden die idealen Ablauf- und Prozessstrukturen für ein EDVgestütztes Dispositionssystem unter den besondern Rahmenbedingungen der
Baubranche dargestellt.
4.2 Idealprozesse für die Transportlogistik in der Baubranche
Ein idealer Ablaufprozess der EDV-gestützten Auftragsabwicklung im Fuhrpark
beginnt bereits in der Planungs- und Kalkulationsphase, die künftige Transportanforderungen definiert. Durch geeignete Softwareanbindung an die Kalkulationssoftwaresysteme können die Transport-Bedarfe automatisiert in die Flottenmanagementsoftware zur Disposition der Transportaufträge übernommen
werden (siehe Abbildung 4-4). Die Grobplanungsphase ist für die langfristige
Auslastungsplanung im Fuhrpark wichtig, da frühzeitig fehlende Kapazitäten an
Subunternehmer beauftragt werden können.
64
Planung und
Kalkulation
(Zeitraum)
Bauzeitenplanung
erfassen
Transportanforderungen
ableiten
Fahraufträge
übernehmen oder
erstellen
Transportaufträge
ableiten und/oder
erstellen
Grobplanung
Engpassüberwachung
Transportaufträge und
Tagesabruf
Feindisposition
Engpassüberwachung
Tagesdisposition:
dynamische
Tourengenerierung,
Optimierung
manuelle
Auftragsverwaltung
Überwachung Soll-/IstVergleich
Leistungdaten
erfassung
Dispositions-System
Disposition und Steuerung
Manuelle
Auftragsbearbeitung
Subunternehmer
beauftragen
Anforderung von
Baustelle,
Drittkunden
Übergabe an
Bordcomputer
Nachbearbeitung LKWTagesbericht (Fahrer, Fzg.
Auftrag, Kondition)
Auftragsbearbeitung
Übergabe von
Bordcomputer
Analyse / Statistik Soll–/IstVergleich Auswertung nach
Fzg., Baustelle, Fahrer, Auftrag,
Telematikdaten, usw
Bordcomputer
Back Office System (z. B. SAP©)
Abbildung 4-4: Prozessablauf der EDV-gestützten Disposition
Der eigentliche Dispositions-Prozess ist in drei Phasen gegliedert:
•
In der Grobplanungsphase werden zunächst auf Basis der Bauzeitenpläne der Kunden grobe Bestellbedarfe für einen Zeitraum reserviert werden.
•
Die Vordisposition mit den Grob-Bedarfen wird dann durch eine Detaillierung der Lieferabrufe in zeitpunktbezogene Transportaufträge verfeinert.
Diese werden in der Feindisposition den LKW zugewiesen und dienen
zur täglichen Auftragsbearbeitung.
65
•
In der dritten Phase werden die tatsächlichen Ist-Daten aus der Auftragsabwicklung ausgewertet und dienen zum Abgleich der Pläne aus
der Grobplanung, um diese mit dem Baufortschritt sukzessive verbessern zu können.
Die Einzelfahraufträge aus der Feinplanung werden per DFÜ an den Bordrechner in den LKW übertragen und vom Fahrer bearbeitet. Alle lohn- und leistungsrelevanten Daten, die am Bordrechner erfasst und durch die Online-Datenübertragung zurück in das Dispositionssystem übertragen werden, können zur zeitnahen Steuerung und Bewertung der LKW verwendet werden. Zudem dienen
die Daten zur Erstellung von statistischen Kennzahlen und einem automatisierten Soll-Ist Vergleich der erbrachten Bauleistung.
Vor dem Hintergrund einer EDV-gestützten Prozessabwicklung müssen neue
Auftragsstrukturen definiert werden, die in der Software abgebildet und per
Bordrechner bearbeitet werden können.
4.2.1 Allgemeine Prozessstrukturen
Durch die Einführung einer EDV-gestützten Disposition ändern sich die gesamten Geschäftsprozesse in der Fuhrparkorganisation. Der ideale Bestell- und
Lieferprozess der Transportleistung ist über ein standardisiertes Planungssystem organisiert, das über alle Prozessstufen hinweg eine zentrale Datenbank zur Verfügung stellt, die den Anwender durch Bereitstellung relevanter
Informationen unterstützt. An den Schnittstellen zwischen den verschiedenen
spezialisierten Softwaresystemen erfolgt ein bidirektionaler Datenaustausch. In
nachfolgender Abbildung ist der neue Informationsfluss entlang des Transportprozesses von der Bestellung über die Planung/Disposition bis hin zur Lieferung
dargestellt. Der neue Prozess, der im Projekt entwickelt wurde, ist gekennzeichnet durch eine durchgängige EDV-Unterstützung, die auf einer zentralen
Datenbasis (z. B. SAP©) beruht.
Aktuelle Daten
bzgl. Kosten und
Leistungen
Baustelle
Schnittstelle zum
bidirektionalen
Datenaustausch
Grobanforderung
von Material über
Fahrerstunden,
Auftragsstatus,
Standzeiten etc.
Feinplanung der Transporte
Abbildung 4-5: EDV-gestützter Dispositions- und Abrechnungsprozess
66
Steuerung der
Fahrzeuge
Datenerfassung
Zur besseren bereichsübergreifenden Optimierung ist eine frühzeitige Grobplanung der Baulogistik im Rahmen der Bauablaufplanung erforderlich. Somit können Kapazitäten frühzeitig reserviert oder rechtzeitig angemietet werden. Ablaufprobleme können im Vorfeld gemeinsam mit dem Kunden „Baustelle“ behandelt werden. Die Datenanbindung an nachgelagerte ERP-Systeme erlaubt
eine verbesserte Abrechnung der erbrachten Leistung sowie die Korrektur der
ursprünglichen Kalkulationsdaten mit den tatsächlichen angefallenen Werten.
Nachfolgend werden die einzelnen Phasen der Transportabwicklung beschrieen:
•
Bestellung
•
Disposition
•
Abrechnung
4.2.1.1 Bestellung
Der aktuelle Bestellprozess der Transportleistungen ist meist sehr kurzfristig
und erfolgt sowohl durch mündliche als auch durch fernmündliche direkte
Kommunikation. Daher bleibt dem Disponenten oft sehr wenig Zeit für die eigentliche Dispositionstätigkeit.
Ein idealer Bestellprozess dagegen sollte auf fest definierten Kommunikationswegen, wie beispielsweise einem Online-Bestellservice oder einer zentralen
Auftragsannahme, erfolgen, um den Aufwand der Auftragsverarbeitung möglichst gering zu halten. Durch klar vereinbarte Bestellzeiten kann einerseits der
Disponent seine Leistungen besser und oftmals kostengünstiger planen, andererseits profitiert die Baustelle von festen Rahmenbedingungen, indem sich die
Planungssicherheit erhöht, wenn von Seiten der Fuhrparkverwaltung definitive
Dispositionsaussagen gewährleistet werden können.
Eine EDV-gestützte Bestellung der Leistung spart auf beiden Seiten den Kommunikationsaufwand, der bei einer mündlichen Bestellung anfällt. Zudem können ohne großen Mehraufwand automatische Auftragbestätigungen für die
Baustelle implementiert werden, die eine zusätzliche Verbesserung der Informationslage auf der Baustelle mit sich bringen.
67
Definition
Transportbedarf
Kurz-, mittel- und
langfristige
Bedarfsplanung
Planungssicherheit der
Disposition Verbesserung
der internen
Abläufe durch
frühzeitige
Logistikplanung
Anforderung
Quittierung
Kontrolle /
Überwachung
Standardisierte
Bestellung
Online Auftragsbestätigung
Sendungsverfolgung
Fixe Bestellzeitpunkte
Geringer
Verwaltungsaufwand
bessere
Feinplanung im
Baubetrieb
Baustelle Ungeplante
Transportverzögerungen
frühzeitig
erkennbar
Standard
EDV-Medien
Bessere
Transportplanung
Abbildung 4-6: Idealer Bestellprozess
Durch die höhere Transparenz in der Transportdisposition können auch langfristige Auslastungsplanungen basierend auf Erfahrungswerten und den durchschnittlichen Fahrzeugverfügbarkeiten erstellt werden, um verschiedene Prognosen bereits frühzeitig in strategische Entscheidungen mit einbeziehen zu
können. Die relevante Größe zur Ermittlung eines Transportbedarfes stellen die
Leistungskennzahlen „tokm“ bzw. „m³km“ hinsichtlich der zu transportierenden
Menge in Tonnen oder Kubikmetern und der zugehörigen Transportstrecke dar.
Zur Erstellung der Auslastungsprognosen sind folgende Eingangsdaten erforderlich:
•
Kunde, Transportstrecke
•
Transportmenge (m³, to); alternativ auch benötigte Stunden auf der Baustelle, falls die Transportleistung nicht definierbar ist
•
Besondere Anforderungen eines Transportgutes
•
Grob-Lieferwunsch (Termin auf Kalenderwochengenauigkeit) bzw. Verteilung der Gesamtauftragsmenge auf die geplanten Kalenderwochen
•
Zeitpunkt der Statusfixierung (Übergang von Reservierung der Kapazität
in Transportaufträge mit definiertem Starttermin, Ladungszusammenstellung, Genehmigung etc.)
4.2.1.2 Disposition
Die Disposition der Transporte kann entweder zentral für alle Fahrzeuge erfolgen oder durch Zuweisung der Fahrzeuge auf verschiedene Großbaustellen für
einen festen Zeitraum, so dass diese auch direkt von der Baustelle disponiert
werden. Beide Varianten haben Vor- aber auch Nachteile, die für den Einsatzfall individuell abgewogen werden müssen und nachfolgend kurz skizziert sind.
68
Standardisierte
Bestellung
Kurz-, mittel- und
langfristige
Bedarfsplanung
Disposition
Grobplanung
Feinplanung
Langfristige
Fahrzeugplanung
Einheitliche
Auftragsstruktur
Auslastung Detaillierte
Anzeige der
Fahrzeugauslastung
Frühzeitige
Akquise von
Zusatzkapazitäten
Kosten Auftragskombinationen
Kontrolle /
Überwachung
Online-Überwachung zur
dynamischen
Disposition
Schneller
Eingriff zur
Steuerung
der LKW
Abbildung 4-7: Idealer Dispositionsprozess
Bei einer zentralen Dispositionsstelle sind Prozessänderungen einfacher zu
organisieren, da die Zweigstellen nicht koordiniert werden müssen und die Mitarbeiter durch eine Aufgabenspezialisierung hohe Fachkompetenzen erwerben
können, was bei einer dezentralen Organisation nur schwer realisierbar ist, da
ein Disponent dort für eine Vielzahl an Aufgaben verantwortlich ist. Nachteilig
an der zentralen Organisation ist jedoch, dass die Reaktionszeiten bedingt
durch längere Informationswege länger sind und ein deutlich höherer Kommunikationsaufwand betrieben werden muss, da die persönliche Interaktion weitgehend fehlt.
Eine dezentrale Organisation mit einem Disponenten vor Ort zeichnet sich dagegen durch kurze Informationswege, schnellere Reaktionsmöglichkeiten auf
unvorhergesehene Ereignisse vor Ort sowie das persönliche Verhältnis zwischen Disponent und Fahrer aus. Demgegenüber steht jedoch ein höherer Personalbedarf und die aufwändigere Koordination und Kontrolle der verschiedenen Dispositionsstellen [Scl-00].
Der ideale Dispositionsprozess läuft in iterativen Schritten zwischen einer Grobund Feinplanung der Tagesbedarfe ab, um die gesamte Auslastung besser
steuern zu können. Dazu ist eine standardisierte, frühzeitige Bestellung der
Planbedarfe und der täglichen Transportabrufe erforderlich, die über den Einsatz einer mobilen Datenerfassung permanent überwacht und gesteuert werden
können.
4.2.1.3 Abrechnung
Der Abrechnungsprozess ist aktuell noch stark geprägt von papierbasierter Datenerfassung und manuellen Auswertungen, die sehr viel Zeit und Ressourcen
in Anspruch nehmen. Von den Fahrern werden LKW-Tagesberichte (siehe Abbildung 4-8) angefertigt, die Informationen über die Arbeitszeiten, Aufträge, Lade- und Entladestelle sowie Kilometer und Kostenstellen der Kunden enthalten.
Durch die Erstellung dieser manuellen Leistungsdokumentation wird der Fahrer
69
jedoch mit Nebentätigkeiten belastet, die ihn von seiner wertschöpfenden Tätigkeit abhalten.
Abbildung 4-8: Beispiel für einen LKW-Tagesbericht
Durch den Einsatz der mobilen Datenerfassung werden diese Tätigkeiten automatisiert, so dass die Mitarbeiter der Abrechnungsabteilung mehr Zeit in die
eigentliche Kontrolle und weniger in die Datenerfassung investieren können
(siehe Abbildung 4-9). Lohnrelevante Zeiten werden automatisch durch den
Fahrer am Bordrechner erfasst und stehen direkt im EDV-System zur Verfügung. Die Lohnstunden können somit durch das System berechnet und müssen
nicht mehr händisch eingepflegt werden. Auch Zuschläge – für Nachtarbeit oder
Spesen – können automatisch bestimmt werden.
Automatisierte
Datenerfassung
Standard-Daten
Datenqualität Reduzierung
Nebentätigkeiten (Fahrer)
Automatisierte
Berechnung
Wegfall
manueller
Dateneingabe
Schnellere
Abrechnung
Manuelle
Kontrolle
Freigabe der
Daten
Erstellung der
Rechnung
Bessere
Kontrollmöglichkeiten durch
vergleichbare
Daten
Berechnung des
Lohns
Abbildung 4-9: Idealer Abrechnungsprozess
70
Buchung
Analog zur automatisierten Abrechnung der Lohnstunden wird auch die Leistung des LKW automatisiert den definierten Kundendaten und Kostenstellen
zugewiesen und kann über die EDV-Schnittstelle an das FinanzbuchhaltungsSystem übermittelt werden.
Die Anforderungen für eine automatisierte Abrechnung an Datenqualität und
-sicherheit sind bei den lohn- und leistungsrelevanten Daten sehr hoch, da hieraus Rechnungen und Lohnstunden generiert werden und somit ein großes
finanzielles Risiko bei ungenügender Datensicherheit gegeben wäre.
In Tabelle 4-1 sind die zur Abrechnung relevanten Informationen für verschiedene Fahrzeuggruppen bzgl. Lohn- und Leistungsabrechnung dargestellt. Der
Unterschied zwischen Regie und Leistung liegt darin, dass bei einer leistungsbezogenen Abrechnung die tatsächlichen Einsatzstunden nicht zur Verrechnung verwendet werden, da für gewisse Transportleistung eine feste Vergütung, z. B. in Anlehnung an den Güterfernverkehrstarif (GFT), vereinbart wurde.
Bei Beauftragung nach Regie werden im Gegensatz dazu die tatsächlichen Arbeitsstunden des Fahrzeuges mit einem festen Stundensatz in Rechnung gestellt. Für beide Arten müssen dann an den Bordrechner auch unterschiedliche
Daten erfasst werden.
Tabelle 4-1:
Abrechnungsvarianten für Lohn und Leistung der Fahrzeuggruppen
Fahrzeuggruppe
Regie
Leistung
Standzeiten
LohnnebenLohnkosten
zuschläge
2-Achser
x
x
x
x
3-Achser
x
x
x
x
4-Achser
x
x
x
x
Fertigteiletieflader
x
Gerätetieflader
x
x
x
Mischer
x
x
x
Sattel
x
x
x
x
x
Im Zuge der Einführung einer automatisierten Abrechnung gilt es, im Vorfeld
folgende wichtige Fragen zu klären, die zum Teil auch großen Einfluss auf die
gesamte Systemleistung haben:
•
Was wird überwacht?
•
Wo laufen die Daten zusammen?
71
•
Wer hat die Rechte, „falsche“, automatisch generierte Daten, beispielsweise durch versehentliches Drücken eines Fahrzeugstatus, zu ändern?
•
In welchen Zeiträumen werden die Daten ausgewertet?
•
Wie werden verteilte Daten zentralisiert und archiviert?
•
Erfolgt die Kontrolle zentral an nur einem Standort oder wird diese dezentral an den Einzelstandorten, an denen die Daten generiert wurden,
durchgeführt?
4.2.1.4 Controlling
Die Aufgabe des Controllings besteht darin, die Ziele der Planung durch die
Erfassung von relevanten Daten des Ist-Zustandes der realen Bauabwicklung
zu kontrollieren, diese durch geeignete Kennzahlen zu analysieren und die Prozesse bei Bedarf neu zu steuern. Zur erfolgreichen Unternehmensführung ist
die rechtzeitige Informationsversorgung der Führungsebene eine weitere zentrale Aufgabe des Controllings, wie folgende Abbildung zeigt [Kli-05]:
Planung
Informationsversorgung
Kontrolle /Analyse
Steuerung Feed-Back
Feed-Forward
Abbildung 4-10: Regelkreis des Controlling
Eine geeignete Visualisierung und Komprimierung der Controllingkennzahlen
erleichtert dem Nutzer die Auswertung der Fuhrparkleistungen. Bei einer Graphischen Auswertung nach qualitativen Kriterien mit eindeutig definierten oberen und unteren Kontrollwerten wird der Zeitaufwand im Vergleich zu tabellarischen, rein textuellen Darstellungen deutlich reduziert.
Ein effizientes Controlling der Fahrzeugleistung muss über wenige Kennzahlen
steuerbar sein, die dem Disponenten in einer Kombination aus tabellarischen
Detaildaten und graphischen Auswertungen zur Verfügung gestellt werden und
damit einen schnellen ersten Überblick bieten [Will-07]. Hierbei sind mehrere
Möglichkeiten denkbar:
72
Statistical Process Control (SPC)
Die Statistische Prozesskontrolle stammt ursprünglich aus
dem Bereich der Verfahrenstechnik, wird jedoch mittlerweile auch in anderen Bereichen eingesetzt. Ein wichtiges
Hilfsmittel bei dieser Methode ist die Qualitätsregelkarte
(QRK) oder kurz Regelkarte, auf der fortlaufend relevante
Kriterien des Prozesses dokumentiert werden. Dabei sind
als Warn- und Eingriffsgrenzen
•
die OEG - Obere Eingriffsgrenze,
•
die OWG - Obere Warngrenze,
•
die UWG - Untere Warngrenze und
•
die UEG - Untere Eingriffsgrenze
eingezeichnet. Diese definieren Intervalle innerhalb dessen der Prozess ausreichend stabil läuft. So lange die Parameter innerhalb des Toleranzbereichs liegen ist kein Eingriff erforderlich. Dieser wird erst notwendig, wenn die Kennzahlen nach unten oder nach oben außerhalb der Grenzen abweichen.
Ampelsysteme
Die Controlling-Ampel ist ein sehr einfaches, visuelles
Hilfsmittel, bei dem qualitativ drei Systemzustände angezeigt werden. Sie ist ein bewährtes Frühwarnsystem, da
sich die Betriebszustände direkt ablesen und Kurskorrekturen sofort einleiten lassen. Bei Grün ist keine Kontrolle
notwendig, da alle (wirtschaftlichen) Parameter im Rahmen sind, die orange Ampel zeigt dem Nutzer, dass ein Eingriff erforderlich
werden kann, der Prozess aber noch nicht so kritisch ist, dass eine sofortige
Aktion notwenig ist. Im Gegensatz dazu muss bei roter Ampel der Prozess genauer untersucht werden, um die Ursache für die Abweichung zu eruieren.
Wenn der Fehler behoben ist, wird der Prozess wieder grün.
Histogramme
Histogramme (auch Balken- bzw. Säulendiagramm genannt) sind oft verwendete graphische Darstellungen von
Häufigkeitsverteilungen von Messwerten auf Basis einer
gemeinsamen Skala, die in der x-Achse liegt. Das Verhältnis der Werte zueinander wird über die Länge der zugehörigen Balken visualisiert. Die Daten werden in der Regel an
zwei Achsen aufgetragen, bei einer dreidimensionalen Darstellung ist zusätzlich
eine dritte Achse mit den Werten kombinierbar. Diese Darstellungsform ist jedoch deutlich komplexer und daher nur in den wenigsten Einsatzfällen geeignet.
73
Generell sollten nur wenige Messwerte in einem Balkendiagramm visualisiert
werden, da die Anschaulichkeit sonst nicht mehr gegeben ist.
Strukturierte tabellarische Auswertungen
Für detaillierte Bewertungen müssen neben den oben genannten Graphiken, die vor allem für die Informationsdarstellung bei der Abteilungsleistung bzw. Fuhrparkleitung
o. Ä. dienen und eine erste, übersichtliche Leistungsprüfung ermöglichen, noch ausführliche Daten auf Basis der
Transportstatusdaten der Fahrzeuge in tabellarischer Form
aufbereitet werden.
4.2.2 Definition der idealen EDV-gestützten Transportabwicklung
In der Baubranche sind sehr unterschiedliche Güter von Stück- über Schüttgüter bis hin zu Spezialtransporten, wie beispielsweise von Stahlfertigteilen, zu
transportieren. Diese Transportaufgaben verlangen zum Teil sehr spezielle
Transportmittel, aber auch eine spezifische Auftragsabwicklung. Daher muss
ein EDV-System zur Dispositionsunterstützung die verschiedenen Praxisanforderungen der Baubranche, die sich zum Teil deutlich von den industriellen
Anforderungen unterscheiden, erfüllen. Die diversen Transportgüter (siehe Abbildung 4-11) im Baubereich bilden ein breites Spektrum der Transportanforderungen.
Transportart
Stückgüter
Schüttgüter
Baugeräte
Beton
Betonfertigteile
Asphalt
Schalung
Recyclingmaterial
Gitterboxen
Splitt/Kies
Sand
Aushub
Abbildung 4-11: Übersicht der Transportgüter einer Bauunternehmung
Nachfolgendes Strukturbild zeigt die verschiedenen Transportarten mit der zugehörigen Verrechnungsvariante der Leistung, da die Leistungsverrechnung ein
wichtiges Kriterium für die Struktur der Aufträge und die zugehörige Datenübertragung darstellt (siehe Abbildung 4-12).
74
Transportarten
Stückguttransport
(Leistungsbezogen)
Schüttguttransport
(Leistungsbezogen)
Baustellenaufträge
(Stundenbezogen)
Maschinentransport
(Leistungsbezogen)
Abbildung 4-12: Strukturierung der Transportvorgänge
Die beiden Transportarten Schütt- und Stückguttransport sind bezüglich ihrer
grundlegenden Transportorganisation und des Ablaufs weitgehend vergleichbar. Material wird von einem Lieferwerk A zu einer Baustelle B transportiert, die
Rückfahrten werden meist leer abgewickelt, da die Touren relativ schlecht kombiniert werden können, wenn ein bestimmter Lieferrhythmus zwischen A und B
eingehalten werden soll. Ein weiterer Grund für die schlechte Kombinationsmöglichkeit zwischen den einzelnen Baustellenlieferungen sind Produktunverträglichkeiten mit Anhängern bzw. Aufliegern. So kann beispielsweise ein Innenlader für Betonfertigteile kein Material von der Baustelle zurück zum Depot
oder zu einem Lieferort auf der Rückfahrtsstrecke mitnehmen, da mit diesem
Spezialanhänger nur bestimmte Produkte transportiert werden können. Bei
Schüttguttransporten muss zusätzlich noch die Transportreihenfolge der Güter
beachtet werden, da eine Vermischung durch Verunreinigungen der Ladeflächen die Produktqualität negativ beeinflusst.
Im Zuge dieser Arbeit wurden in Abhängigkeit der Transportartklasse drei Auftragskategorien definiert:
•
Schüttguttransport
•
Stückguttransport (Maschinen und Fertigteile)
•
Baustellentransport
Diese sind nachfolgend erläutert.
4.2.2.1 Schüttguttransporte
Schüttguttransport ist charakterisiert durch die Abholung in einem Baustoffwerk,
wie beispielsweise einem Steinbruch oder einer Sandgrube, mit fixen Lade- und
Entladestellen. Bei diesen Transporten kann sowohl die Abholung als auch die
Lieferung in je drei Phasen eingeteilt werden:
•
Ankunft am Abhol- bzw. Lieferort
•
Beginn der Be- bzw. Entladung
•
Ende der Be- bzw. Entladung
75
Mit Hilfe dieser sechs Statusmeldungen können bei der Auswertung Stand- und
Ladezeiten am Abhol- und Lieferort ermittelt werden (siehe Abbildung 4-13).
Bei der zyklischen Belieferung von Asphalt- oder Betonfertigern im Straßenbau
ist eine zusätzliche Anforderung an die Disposition, dass die Belieferung in einem vorgegebenen Rhythmus und mit hoher Versorgungssicherheit, aber ohne
hohe Pufferbestände erfolgt.
Anfahrtsdauer
(leer)
Anmeldung
Fahrer
Auftrag
begonnen
Standzeit
Ankunft
Beladestelle
Lastfahrtdauer
Ladezeit
Beginn
Beladung
Abfahrt
Beladeort
Leerkilometer
(nicht in SAP)
Ankunft
Entladeort
Entladezeit
Beginn
Entladung
Auftrag
erledigt
Beginn
Pause
Ende
Pause
Lastkilometer
( in SAP)
Anfahrtsdauer
(leer)
Auftrag
begonnen
Standzeit
Standzeit
Ankunft
Beladestelle
Ladezeit
Beginn
Beladung
Lastfahrtdauer
Abfahrt
Beladeort
Standzeit
Ankunft
Entladeort
Entladezeit
Beginn
Entladung
Auftrag
erledigt
Beginn
Tanken
Ende
Tanken
Abmeldung
Fahrer
Abbildung 4-13: Ideale Prozessdarstellung der Auftragsabwicklung über Transportstatus
4.2.2.2 Stückguttransporte
Bei Stückguttransporten kann im Gegensatz zu den Schüttgütern eine Ladefläche mit mehreren Aufträgen belegt werden. Die erforderlichen Auftragsstatusmeldungen zur Sendungsverfolgung und späteren Abrechnung sind identisch
zu denen aus dem Schüttgutbereich. Im Bauwesen sind die beiden typischen
Produkte eines Stückguttransportes Beton- oder Stahl-Fertigteile und Baumaschinen.
Fertigteiltransporte
Beim Transport von Fertigteilen kann eine bessere Planung mit einem größeren
Planungshorizont durch die Kopplung an die Auftragssoftware (z. B. Priamos20)
der Werke zur besseren Steuerung der Transporte realisiert werden. Der Produktionszeitpunkt der Teile ist in der EDV frühzeitig definiert und kann somit
auch für den Transport frühzeitig berücksichtigt werden. Bei Fertigteiltransporten ist ein deutlich besserer Planungsstand mit einem langfristigen Horizont rea20
Priamos ist ein spezielles ERP-System für Betonfertigteilwerke, das über eine spezialisierte
CAD-Anbindung und Stücklisten- und Arbeitsplanerstellung für Fertigteile verfügt und zur Planung der Geschäftprozesse verwendet wird.
76
lisierbar, da die Fertigung in den Werken unabhängig von äußeren Randbedingungen erfolgt und der Transport daher wesentlich besser planbar ist als bei
baustelleninternen Prozessen, die sehr stark von nicht vorhersehbaren Randbedingungen beeinflusst werden.
Anfahrtsdauer
(leer)
Auftrag
begonnen
Standzeit
Ankunft
Beladestelle
Lastfahrtdauer
Ladezeit
Beginn
Beladung
Abfahrt
Beladeort
Standzeit
Ankunft
Entladeort
Entladezeit
Beginn
Entladung
Auftrag
erledigt
Abbildung 4-14: Prinzipskizze Fertigteiltransport mit erforderlichen Statusmeldungen
Maschinendisposition und -transport
Eine Besonderheit beim Maschinentransport ist der flexible Abhol- und Lieferort
auf der Baustelle, der vom Disponenten im Vorfeld nicht exakt vorgegeben werden kann. Charakteristisch für die Maschinentransporte ist, dass es sich hierbei
meist um kombinierte Fahrten zwischen verschiedenen Baustellen handelt, da
die Baumaschinen nach Möglichkeit ohne Rücktransport in das Depot weiter
transportiert werden sollen. Während der Bausaison erfolgt der Transport meist
direkt von einer Baustelle auf die nächste. Diese Anforderung ist vergleichbar
einer klassischen Tourenoptimierung, wie sie beispielsweise bei Kurierdiensten
erfolgt, um die vorhandenen Ressourcen streckenoptimal auslasten zu können.
Ein Abgrenzungskriterium des Maschinentransports zu den Stückguttransporten
(Stahl oder Betonfertigteile) stellt die höhere Qualifikationsanforderungen an die
LKW Fahrer dar, da auch im Baugewerbe die Spedition die Wareanlieferung
inklusive der Abladung vor Ort leisten muss und somit der LKW-Fahrer auch in
der Lage sein muss, alle Geräte selbstständig auf- und abzuladen.
4.2.2.3 Baustelleneinsatz
Der Baustelleneinsatz ist charakterisiert durch viele Einzelfahrten bei kurzen
Transportstrecken. Typische Anwendung für eine derartigen Einsatzfall ist der
Transport von Aushubmaterial innerhalb einer Baustelle von einem Abbaugerät
zu einem Einbauort oder einer Deponie. Bei dieser Transportart können sich die
Lade- und Entladestellen dynamisch mit dem Baufortschritt ändern. Eine PushDisposition ist hier nicht sinnvoll. Daher werden vom Disponenten die Einzelfahrten vorab nicht bis ins Detail geplant, lediglich die Einsatzdauer und der
Einsatzort werden vorgegeben. Eine genauere Einsatzplanung wird auf der
Baustelle durch den Polier übernommen. Für diesen Auftragstyp werden keine
Lieferscheine erzeugt, da die Dokumentation der Be- und Entladevorgänge
(siehe Abbildung 4-15) in Kombination mit den GPS-Daten ausreichend ist, um
die Einzelaufträge nachvollziehen zu können.
77
Anfahrtsdauer
(leer)
Auftrag
begonnen
Standzeit
Beladung
Ladezeit
Entladung
Beladung
Abbildung 4-15: Prinzipskizze Baustelleneinsatz mit Status zur Auftragskontrolle
4.3 Ideale Datensysteme und -strukturen
Bei der Anpassung der Dispositionssoftware müssen zum einen Stamm- und
Bewegungsdaten zur Auftragsverwaltung, zum anderen ein Datenübertragungskonzept zu den mobilen Bordrechnern und einem Back-Office-System, das für
eine Leistungsabrechnung verwendet wird, definiert werden.
4.3.1 Stammdatenkonzept für eine bauspezifische EDV-Lösung
Zur EDV-gestützten Planung der Fahrzeuge mittels einer Dispositionssoftware
müssen
•
Grunddaten hinsichtlich der technischen Parameter, wie beispielsweise
maximale Nutzlast oder Ladevolumen eines Fahrzeuges,
•
Geodaten der Liefer- und Abholorte, die für die automatisierte Planung
erforderlich sind sowie
•
kundenund fahrerbezogene Daten für die automatische Zuordnung von
Aufträgen auf ein Fahrzeug
vorhanden sein. Während die Geodaten unternehmenseigene Werte darstellen
und damit nicht näher spezifiziert werden müssen, sind die Fahrzeug-, Kundenund Artikelstammdaten nachfolgend erläutert.
4.3.1.1 Fahrzeugstammdaten
Die Dispositionssoftware benötigt Stammdaten der LKW, in denen Ladungsund Produktrestriktionen21 hinterlegt sind. Zur vollständigen Kennzeichnung der
Fahrzeuge sind folgende Informationen erforderlich.
Allgemeine Zugfahrzeuginformationen
Darunter fallen die namentliche Bezeichnung des LKW und Zusatzinformationen wie Fahrzeugtyp, Kennzeichen, Hersteller und die Modellbezeichnung. Es
können auch noch weitere Daten, wie beispielsweise die Anzahl der Achsen
21
Da verschiedene Anhänger mit einem LKW kombinierbar sind, werden die Anhänger als ei-
gene Stammdatengruppen geführt und bilden einen Parameter der LKW-Stammdaten.
78
oder Zusatzeinrichtung (wie z. B. das Vorhandensein einer Schlafkabine) als
Zusatzinformation für den Disponenten in den Stammdaten abgelegt werden.
Technische Leistungskennzahlen
Die technischen Leistungskennzahlen sind die ausschlaggebenden Parameter
für die zulässigen Auftragskombinationen. Besonders wichtig sind Zuladung
und Fahrzeugabmessungen, Leergewicht, zulässiges Gesamtgewicht sowie
Anzahl der Ladeplätze, der Nutzlast und der nutzbaren Ladefläche.
Rüst- & Ladezeiten
Zur Berechnung der Auftragsdauer werden neben der Zeit für die Fahrstrecke
auch die Rüst- und Ladezeiten des LKW berücksichtigt. Diese sind aufgeteilt in
absolute Rüstzeit sowie die Rüstzeit zu Schichtbeginn und -ende. Bei der Ladezeit wird in die verschiedenen Transportgüter Stück- und Schüttgut sowie Flüssiggut (z. B. Beton) unterschieden.
Wirtschaftliche Kennzahlen
Diese dienen der internen Berechnung von Kennzahlen in der Dispositionssoftware. Darunter fallen Fixkosten, Kosten pro Stunde, Kosten pro Kilometer
oder auch Nachtzuschläge.
4.3.1.2 Personalstammdaten
Bei den Personalstammdaten sind zwei Gruppen zu unterscheiden:
Disponent
Als Attribut ist hier der Benutzername wesentlich. Bei Bedarf können auch ein
Kennwort für den Softwarezugang sowie weitere Benutzerinformationen, die
den anderen Anwendern als Zusatzinformation zur Verfügung gestellt werden
sollen, definiert werden. Darunter fallen beispielsweise die E-Mail-Adresse, Telefon-, Fax-, Mobilfunknummer sowie Adressdaten.
Fahrer
Zur Fahrerverwaltung, die für die Zuordnung dokumentierten Lohnstunden erforderlich ist, sind vor allem informative Daten erforderlich wie Name des Fahrers, Telefon-, Fax-, Mobilfunknummer und E-Mail sowie Adressedaten mit
Ortsbezeichnung, PLZ, Straße, Haus-Nr. und das Land.
4.3.1.3 Kundenstammdaten
Bei den Kundenstammdaten müssen sowohl abrechnungsrelevante Informationen hinsichtlich des Auftragsgebers und späteren Rechnungsempfängers hin79
terlegt sein als auch Adressinformationen des Lieferortes, da ein Auftraggeber
grundsätzlich mehrere Lieferadressen haben kann.
Baustellen-Beschreibung
Erforderliche Eingabewerte für den Fahrer eines Auftrages sind der Name zur
Identifikation, die Kurzbezeichnung sowie die Adresse mit Bezeichnung, PLZ,
Ort, Straße, Haus-Nr. Bei Bedarf können auch die Kontaktdaten einer Ansprechperson auf der Baustelle mit Nachname, Vorname, Telefon-, Fax-, Mobilfunknummer und E-mail, hinterlegt werden.
Ladestelleninformationen
Bei diesem Datensatz, der die Baustelle detaillierter in verschiedene Einbaustellen gliedern lässt, sind eine eindeutige Bezeichnung sowie individuelle Adressinformationen mit Längen- und Breitengrad (GPS-Position) erforderlich.
Auch bei den Ladestellen können Zusatzinformationen, wie Wartezeit vor Ort,
max. zulässiger Geräuschpegel, max. Gewicht, max. Länge, max. Breite, max.
Höhe der Zugänglichkeit, angegeben werden, die als weitere Unterstützung für
den Disponenten dienen können.
4.3.1.4 Artikel-/Produktstammdaten
Die Artikel und Produktdaten beinhalten die geometrischen und ladungsspezifischen Randbedingungen für die automatisierte Fahrzeugzuweisung.
Gewicht und Abmessungen
Darunter fallen das maximale Gewicht sowie die maximale Länge, Breite und
Höhe eines Artikels, die bei der Zuordnung mit der LKW-Auflieger / AnhängerKombination als zusätzliche Restriktion berücksichtigt werden müssen.
Zusatzinformationen
Weitere produktbezogene Daten sind beispielsweise die Kosten je Einheit, die
Dichte oder die Verfallszeit, speziell bei Beton und Asphalttransport, die bei der
Berechnung der zulässigen Nutzlast erforderlich sind.
4.3.2 Bewegungsdatenkonzept
Zur Auftragsbearbeitung müssen dem Fahrer die relevanten Auftragsinformationen übermittelt werden. Dazu zählen neben Adressinformationen und
Namen der Be- und Entladestelle die geforderte Abhol- und Lieferzeit.
Die Interaktion mit dem Bordrechner wird durch den Austausch von Messagecodes realisiert, um die Datenmengen gering zu halten. Für den Disponenten
80
sind auftrags- (A) und fahrzeugbezogene (F) Codes notwendig, die später in
der Software visualisiert werden.
Tabelle 4-2:
Messagecodes der Kommunikation zwischen Software und Bordrechner
Meldungen vom Bordrechner
A
Auftrag empfangen
A
Auftrag angenommen
AF
In Anfahrt
AF
Vorbereitung Beladung
AF
In Beladung
AF
Vorgeladen
AF
Fahrt zum Kunden
AF
Ankunft beim Kunden
AF
In Entladung
AF
Rückfahrt
A
Auftrag erledigt
F
Pause Beginn
F
Pause Ende
F
Arbeitsbeginn
F
Arbeitsende
Meldungen an den Bordrechner
A
Neuer Auftrag
A
Auftrag löschen
F
Meldung von Disposition an Fahrer
F
Positionsabfrage durch Disponent
F
Zyklische Positionsabfrage durch
Disposition
F
Bereichsüberwachung Ein
F
Bereichsüberwachung Aus
F
Intervall für Stillstandsüberwachung
F
Intervall für automatische Verbindungsüberwachung
A
Auftrag zurückrufen
4.3.3 Datenübertragungskonzept
Aufgrund der geforderten zeitnahen Datenübertragung und der Anforderung
einer breiten Verfügbarkeit der Übertragungsmedien sind für den Telematikeinsatz im Baubereich lediglich Mobilfunklösungen geeignet. Eine GSMbasierte Variante ist im Vergleich zu den paketorientierten GPRS-Diensten hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit und der Kosten unterlegen. Durch
kostengünstige machine-to-machine-Tarife (m2m) mit einer Daten-Flatrate kann
die Datenübertragung in einem festen Kostenrahmen, der gut kalkulierbar ist,
gehalten werden.
Zur Gewährleistung der Übertragungssicherheit müssen die mobilen Einheiten
über einen Back-Up-Speicher verfügen, der bei Nichtverfügbarkeit der Mobilfunknetze die Statusmeldungen im Rechner zwischenspeichert und bei erneuter
Verbindung dann alle bis dahin aufgelaufenen Meldungen an die zentrale Datenbank sendet.
4.3.4 Dokumentation der Daten
Ein wichtiger Aspekt des Telematikeinsatzes für die Bauwirtschaft ist die automatisierte Erfassung und Dokumentation der Daten, die sowohl zum Nachweis
der Leistung und der Entlohnung der Fahrer als auch zum Nachweis von qualitätsrelevanten Kennzahlen, wie beispielsweise der Transportdauer von Asphalt
bis zum Einbau am Fertiger, verwendet werden kann.
81
Generelle Problematik bei der Umstellung von der „klassischen Datenerfassung“ per LKW-Tagesbericht, Lieferschein oder ARGE-Arbeitsberichte22 auf die
papierlose Dokumentation mittels Bordrechner ist dabei die Akzeptanz sowohl
der Fahrer als auch der Kunden, die kein Vertrauen in eine papierlose Datenerfassung haben. Nicht nur die Fahrer müssen sich auf die neue Form der Datenverarbeitung umstellen, sondern auch die beteiligten Bauleiter und Poliere, die
mit dem papierlosen Prozess arbeiten müssen. Eine zentrale Aufgabe bei der
Einführung eines derartigen Modells ist es daher, alle Beteiligten von der Vorteilen der wesentlich höheren Datenqualität in Bezug auf die Aktualität und den
Detaillierungsgrad sowie eine objektivere Datenerfassung, die jederzeit kontrollier- und nachvollziehbar ist, zu überzeugen.
Fahrerbezogenen Daten
Diese Daten bilden die Grundlage für die Berechnung der Lohnstunden und
müssen daher als Nachweis für die Stundenberechnung archiviert werden.
Auftragsbezogene Daten
Zu diesen Daten zählen Kundennummer und Lieferscheindaten sowie Lieferort,
-zeit und -menge, die als Nachweis für die Leistungsfakturierung gegenüber
dem Kunden auch langfristig archiviert werden müssen.
Projektspezifische Datenarchivierung
Auf der Baustelle ist ein Bautagebuch zur Dokumentation des Baufortschritts,
der Arbeiten und Einsatzbedingungen zu führen. Verantwortlich für das Bautagebuch ist der Schachtmeister bzw. Vorarbeiter. Innerhalb vertraglich festgelegter Fristen ist es vom Auftraggeber abzeichnen zu lassen. Im Bautagebuch einzutragen sind täglich gemäß Vordruck:
22
•
Wochentag, Wetter, Temperatur
•
Personal- und Geräteeinsatz, LKW
•
Besonderheiten, Behinderungen (spezielle Bauherrenanweisungen, unvorhersehbare Umstände, die den Bauablauf beeinflussen etc.)
•
die ausgeführten Leistungen (genaue Beschreibung)
•
Besuche, Anordnungen (Berufsgenossenschaft, Gewerbeaufsichtsamt,
sonstige Besichtigungen)
•
Subunternehmer
•
Ausstellungsdatum, Unterschrift
Bei Arbeitsgemeinschaften (ARGE) werden zur Kontrolle der Leistung der einzelnen Firmen
meist noch zusätzliche Leistungsbescheinigungen auf der Baustelle verlangt.
82
Ein Teil der geforderten Informationen kann über die Telematik in den Fahrzeugen erfasst und digital zur Verfügung gestellt werden.
Wichtige Fragen bei der Datenarchivierung sind:
•
Wie lang sollen und müssen welche Daten aufbewahrt werden?
•
Welcher Detaillierungsgrad wird für langfristige Auswertungen gewählt,
um das erforderliche Speichervolumen der Vielzahl an Daten gering zu
halten?
•
Wo werden Daten gespeichert?
4.3.4.1 Rechtliche Rahmenbedingungen
Heute existiert bereits die rechtliche Anforderung zur Speicherung der Fahrdaten für polizeiliche Nachfragen bei Ordnungswidrigkeiten eines Fahrzeuges und
des Fahrers oder zum Nachweis der Einhaltung von Lenkzeiten, falls ein Fahrzeug nicht über den digitalen Tachographen verfügt. Dazu muss nachgewiesen
werden,
•
welcher Fahrer für den relevanten Zeitraum auf welchen Fahrzeug gearbeitet hat,
•
wo dieses Fahrzeug unterwegs war und
•
wie lange die Fahr- und Ruhezeiten waren.
Durch die Statusmeldungen der Bordrechner ist dies mit geringem Aufwand
lückenlos nachvollziehbar.
Da der Einsatz von mobiler Datenerfassung eine potenzielle Möglichkeit zur
Leistungsüberwachung darstellt, ist der Einsatz eines derartigen EDV-Systems
laut Betriebsverfassungsgesetz durch den Betriebsrat zustimmungspflichtig
[bun-08a].
4.3.4.2 Dokumentation für den Qualitätsnachweis
Für den Nachweis der Qualität von Beton und Asphaltgewerken existieren spezielle Auflagen hinsichtlich der Herstellung, den Transportbedingungen sowie
dem abschließenden Einbau vor Ort auf der Baustelle, die von der Baufirma
eingehalten und nachgewiesen werden müssen. Die Dokumentation im Bereich
Asphaltbau ist einerseits nötig um die Herstellererlaubnis zu erhalten, andererseits müssen die Prüfunterlagen zur lückenlosen Dokumentation der verbauten
Asphaltqualitäten als Beweismittel bei Gewährleistungsansprüchen archiviert
werden.
83
Die Verordnungen sind speziell auf die Bedingungen des Straßenbaus ausgelegt. Sie definieren den erforderlichen Umfang und die Vertrags- sowie Haftungsgrundlagen für Straßen. Für die Prüfungen verweisen sie in der Regel auf
die entsprechende DIN-Norm. Weitere relevante Normen sind die Richtlinien
der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen e. V., die in ihren
technischen Lieferbedingungen (TLG) die Vertragsgrundlagen für Beton und
Asphaltbauten mit den einzuhaltenden Qualitätsanforderungen definiert.
FGSV 790 – TLG Asphalt – StB 01 Güteüberwachung
Die TLG regeln die Herstell-, Transport- und Einbaubedingungen von Mischgut
im Straßenbau. Für den Einbau von Deckschichten soll laut dieser Verordnung
eine Lufttemperatur von 3°C, bei Asphaltbinderschic hten 0°C nicht unterschritten werden. Beim Transport zur Einbaustelle ist das Mischgut unter Verwendung von Abdeckplanen oder Thermofahrzeugen gegen Abkühlung und Luftzufuhr zu sichern, damit die minimale zulässige Einbautemperatur nicht unterschritten wird, wodurch das Mischgut zum Einbau nicht mehr verwendet werden
dürfte [Fgs-01a].
Ebenso sind die maximal zulässigen Höchsttemperaturen der unterschiedlichen
Mischgutrezepturen während des Herstellprozesses festgelegt.
FGSV 799 – ZTV Asphalt StB 01
Neben den Prüfmethoden sind in den zusätzlichen technischen Vertragsbedingungen (ZTV) auch Bestimmungen bezüglich der Transportdauer und der zulässigen Temperaturen festgelegt. Dieser Temperaturbereich muss sowohl
während des Transportes als auch während des Einbaus eingehalten werden,
um Qualitätseinbußen der Asphaltschicht auszuschließen [Fgs-01b].
Die FGSV-Normen für den Bereich Beton legen in erster Linie die notwendigen
Zusammensetzungen und Bauausführungen für den jeweiligen Straßentyp fest.
Dazu zählen z. B. die notwendigen Schichtdicken von Unter- und Oberbeton
sowie der hydraulisch gebundenen Tragschicht (HGT) und der Frostschutzschicht (FSS) für spezielle Anforderungsprofile. Sie sind als zusätzliche technische Vertragsgrundlage für den Straßenbau gedacht, um einheitliche Bauweisen und damit vergleichbare Qualitäten zu erzielen.
4.4 Neue Organisationsstrukturen im Fuhrpark durch
den EDV-Einsatz
Die klassische Fuhrparkorganisation kann durch den Einsatz moderner EDVSysteme neu strukturiert werden. Damit ist die räumliche Nähe von Disponent
und Fahrer nicht mehr zwangsläufig erforderlich, um die Aufträge zu steuern.
Die Restrukturierung führt zu veränderten Abläufen in den Bereichen Fuhrparkorganisation mit alternativen Arbeitszeitmodellen.
84
4.4 Neue Organisationsstrukturen im Fuhrpark durch den EDV-Einsatz
4.4.1 Geänderte Arbeitsabläufe
Bei der Bestellung der Transportleistung von der Baustelle ist nicht mehr
zwangsläufig eine direkte Kommunikation mit dem Disponenten erforderlich.
Eine Online-Bestellung mit direkter Bestellbestätigung bietet hier sowohl bei der
Baustelle als auch im Fuhrpark Einsparpotenziale, da weniger Zeit für Nachfragen und doppelte Aufzeichnungen – durch den Kunden, der seinen Bedarf plant
und schriftlich festhält, und durch den Disponenten, der zunächst TelefonNotizen und anschließend die Einsatzpläne erstellt – der Bestellungen verwendet werden muss.
Durch den Einsatz der mobilen Datenerfassung wird auch die bisherige papierbasierte Leistungsdokumentation obsolet. Die Leistungsquittierung kann daher
als digitaler Lieferschein mit Unterschrift auf einem portablen Rechner, ähnlich
wie bei den Kurier-Express-Paket-(KEP)-Dienstleistern, erfolgen. Die Abrechnung ist dadurch nicht mehr mit der Dateneingabe von den manuellen LKWTagesberichten belastet und kann sich mehr auf das Leistungscontrolling des
Fuhrparks konzentrieren.
4.4.2 Arbeitszeitmodelle
Die Bauwirtschaft ist aufgrund ihres saisonalen Charakters stark betroffen von
der strikten Regelung der Fahr- und Ruhezeiten, die seit dem 12.04.2007
nochmals verschärft wurde. Daher müssen flexible Modelle für die Arbeitszeitgestaltung und vor allem auch die Entlohnung gefunden werden, um die Transportkosten – speziell im Fernverkehr – durch zusätzliche Lohnkosten nicht zu
sehr zu steigern.
Zusätzlich gehen die Anforderungen der Bauherren hin zu immer kürzeren
Bauzeiten, wodurch oftmals auf den Baustellen in mehreren Schichten gearbeitet wird. Dementsprechend müssen auch die Arbeitszeiten in den Fuhrparkabteilungen flexibel an die Forderungen der Baustellen angepasst werden. Damit
die Mitarbeiter in der Fahrzeugdisposition trotzdem im Rahmen ihrer tariflichen
Arbeitszeiten bleiben können, gilt es, durch kombinierte Modelle aus Wechselschichten und Bereitschaftsservice der Disponenten einen großen Zeitraum der
Wochenarbeitszeiten abzudecken. Ein arbeitsplatzunabhängiges Dispositionssystem bietet für derart flexible Organisationsmodelle die ideale Voraussetzung,
da die Disponenten einerseits gut Fahrzeuge von Kollegen in ihrem System
mitplanen können und andererseits ihre Tätigkeit auch außerhalb des Büros
erledigen können.
4.4.3 Büroorganisation
Geänderte Arbeitszeiten und neue Arbeitsmodelle sind auch deshalb erforderlich, weil Baustellen vor allem bei größeren Baufirmen nicht mehr zwangsläufig
in der gleichen Zeitzone abgewickelt werden. Die Boomregionen der Baubran85
che liegen zu Beginn des 21. Jahrhunderts nicht mehr in Zentraleuropa, sondern vor allem in Fernost und den arabischen Ländern. Die Logistik muss als
Dienstleister jedoch auch für die Belange der Baustellen im Ausland jederzeit
ansprechbar sein.
Im Rahmen der Telematikeinführung müssen auch die Organisationsstrukturen
der Dispositionsabteilung als ganzes überdacht werden. Eine Alternative zur
klassischen Büroabteilung Disposition stellt die zentrale Auftragsannahme an
einer einheitlichen Telefonzentrale dar. Der Telefonist würde bei dieser Organisation alle Aufträge entgegennehmen und direkt die Aufträge ins EDV-System
eingeben. Die Disposition und Feinplanung auf die LKW würde wiederum vom
verantwortlichen Disponenten erfolgen, der sich orts- und (bedingt) zeitflexibel
auf die Dispositionsaufgabe konzentrieren kann.
4.5 Zusammenfassung
Bei der Einführung eines EDV-gestützten Dispositionskonzeptes für die gesamte Auftragsabwicklung im Bauwesen müssen sowohl automatische Schnittstellen an vorgelagerte Planungssysteme als auch eine manuelle Auftragsverwaltung angedacht werden. Zur zeitnahen Steuerung der LKW müssen die mobilen
EDV-Systeme über GPS-Ortung verfügen und die anstehenden Positions- und
Statusdaten zeitnah per Online-Datenübertragung an die Zentrale übermittelt
werden, damit der Disponent steuernd eingreifen kann.
Hinsichtlich der Auftragsabwicklung müssen neben klassischen Lieferaufträgen
im Stück- und Schüttgutbereich auch Lösungen für die baustelleninternen
Transporte gefunden werden. Dabei werden neue Konzepte der Auftragssteuerung nach dem Pull-Prinzip, die sogenannten Baustellenaufträge, softwaretechnisch umgesetzt. Durch die GPS-Überwachung und die Statusmeldungen aus
dem LKW kann die Software im Nachhinein die Einzelfahrten mit Zeiten, Kilometern und Ladestellen rekonstruieren und der automatisierten Auswertung und
Abrechnung zur Verfügung stellen. Für diese Auswertungen sind neben den
auftragsbezogenen Daten die lohnbezogenen Daten des Fahrers notwendig, da
das Telematiksystem auch zur automatischen Berechnung der Lohnstunden
verwendet wird.
Der große Vorteil der EDV-gestützten Dispositionssystems liegt in der zeitnahen, standardisierten Bereitstellung der Daten aus den LKW, so dass die gesamte Auftragsabwicklung hinsichtlich der Leistungswerte und wirtschaftlichen
Kennzahlen des LKW transparenter wird. Eine standardisierte EDV-basierte
Planungsvorgehendweise im Fuhrpark erleichtert zudem die Zusammenarbeit
zwischen den verschiedenen Abteilungen und Standorten und ermöglicht eine
bessere Vernetzung von Aufträgen in unterschiedlichen Regionen, da alle Disponenten auf eine einheitliche Datenbasis zugreifen können.
86
„Es ist nicht genug zu wissen, man muss es auch anwenden;
es ist nicht genug zu wollen, man muss es auch tun“
Johann Wolfgang von Goethe
5 Praxisanwendung des Telematikkonzeptes am
Beispiel eines mittelständischen Bauunternehmens
Die Einführung eines Telematiksystems betrifft zum einen die Geschäftsprozesse, die im Zuge der Digitalisierung von vormals händischen Tätigkeiten grundlegend restrukturiert werden müssen, zum andern aber auch die Organisation
und Technik. Zur Validierung des entwickelten Konzeptes erfolgt im Folgenden
die praktische Umsetzung des idealen Systems einer Dispositionssoftware mit
Telematik für die Baubranche bei einem mittelständischen Bauunternehmen.
Die Herausforderung lag dabei in der durchgängigen Überwachung eines sehr
heterogenen Fuhrparks mit einem breiten Leistungsspektrum – von Betontransport über Schütt- und Stückguttransporte bis hin zu einmaligen Sondertransporten. Die Grundlagen dazu wurden im AiF-Forschungsprojekt AiF-FV-Nr.
14026N „Entwicklung eines Planungs- und Kontrollinstruments mit integrierter
Datenerfassung und -bewertung für den Transport veredelter Schütt- und
Stückgüter in der Bauindustrie“ gemeinsam mit Forschungspartnern aus der
Industrie erarbeitet. Dazu wurde bereits in der frühen Phase der Konzeptanpassung ein Softwarepartner miteinbezogen, der anschließend die softwaretechnische Umsetzung durchführte.
5.1 Prozessanpassungen
Neben den erforderlichen Prozessänderungen bezüglich der Dispositionsaufgabe, die überwiegend durch den Einsatz einer einheitlichen Software bedingt
sind, ergeben sich vor allem im Bereich der Leistungsabrechnung und -kontrolle
geänderte Arbeitsprozesse, da der Fokus der Tätigkeit nicht mehr in der Datenerfassung, sondern in der Auswertung und Kontrolle der Daten liegt. Somit kann
die LKW-Flotte einfacher und mit höherer Datengüte kontrolliert werden. Die
87
5 Praxisanwendung des Telematikkonzeptes
betroffenen Organisationsbereiche und die Varianten zur Prozessabwicklung,
die in der Software umgesetzt wurden, sind in folgender Abbildung dargestellt.
Auftragserstellung
Auftragsabarbeitung
Auftragsabrechnung
Kunden
Schnittstelle
SAP© (aus
Planung)
Manuell
Manuell Zuweisung
auf die LKW durch
den Disponenten
Leistung
nach LVO
Baustelle
intern
Automatische
Planung
Leistung
nach GVO
Baustelle
ARGE
Schnittstelle
SAP© (direkt)
Regie
Drittkunden
Lieferwerke
Abbildung 5-1: Varianten der Auftragsabwicklung mit der umgesetzten Softwarelösung
5.1.1 Automatisierte Abrechnung und Leistungscontrolling
Grundlage für ein effizientes Controlling sind strategische und operative Ziele,
die im Vorfeld vom Management definiert wurden und deren Einhaltung das
Fuhrparkcontrolling kontinuierlich prüfen muss [Neb-03]. Die automatisch erfassten Daten müssen dazu den verschiedenen Interessensgruppen in einer
angepassten Darstellungsform zur Verfügung gestellt werden, um einen einfachen Überblick über relevante Kontrolldaten bieten zu können.
Für die Kunden bzw. Baustellen sollen neben der schnelleren und genaueren
Abrechnung der Transportdienstleistung auch qualitäts- und auftragsbezogene
Informationen zeitnah zur Verfügung gestellt werden, um ein effektives Baustellencontrolling zu ermöglichen. Hierzu zählen z. B.:
•
Massenumsätze und baustelleninterne Volumen- und Massenströme zur
zeitnahen Überprüfung der Massenverteilungspläne,
•
Standzeiten der Fahrzeuge bei der Entladung,
•
Frachtzeiten (bei Mischgut und Transportbeton für das Qualitätsmanagement (QM) relevant) sowie
•
Temperaturen, Lieferwerke usw.
In Abbildung 5-2 ist exemplarisch die Konzentration der erfassten Daten für
verschiedene Stellen des betrachteten Unternehmens dargestellt:
88
Geschäftsführung
Gesamtergebnis
(monatlich,
Quartalszahlen)
Technischer
Leiter
Kaufmännischer
Leiter
Fuhrparkleiter
Informationsdichte
Kennzahlen bzgl. der Fahrzeugauslastung, Gruppen-,
Standort-, und Baustellenkennzahlen
Abrechnung
Controlling
Disposition
Kunde
Leistung,
Volumenstrom
etc.
Detaillierte Aufschlüsselung der Daten (tägliche
Leistungskontrolle), spezifische Daten der Fahrzeuge
Intern
Extern
Abbildung 5-2: Informationshierarchie
Mit Hilfe der EDV-gestützten Zeiterfassung in den Fahrzeugen können neben
der Leistung des LKW auch die Lohnstunden der Fahrer automatisiert berechnet werden. Über die Quittierung der Pausen sowie Arbeitsbeginn und
-ende werden die lohnrelevanten Zeiten genau und vor allem tagesaktuell ermittelt und können an das Buchhaltungssystem übermittelt werden.
Durch den Wegfall der manuellen Datenerfassung, die bisher eine der aufwändigsten Aufgaben der Abrechnung war, und die zusätzlichen Kontrollmöglichkeiten über das Fahrzeugprotokoll mit den zugehörigen Standpunkten können die
Ressourcen bei der Fahrzeugabrechnung besser für das Fahrzeugcontrolling
genutzt werden. Wichtig dabei ist ein einfaches Kontrollhilfsmittel, das über wenige Kennzahlen oder graphische Bewertungshilfen, wie beispielsweise Ampeldarstellungen, einen schnellen Überblick des Fuhrparks hinsichtlich wirtschaftlichen und leistungsbezogenen Aspekten ermöglicht.
In diesem Fall wurden Daten, auf die der Disponent oder die Fuhrparkleitung in
Abstimmung mit dem Kunden oder auch den Fahrern positiv einwirken kann,
als besonders wichtig für den Tagesbetrieb bewertet, da nur zeitnah auf unzureichende Prozessabläufe der Baustellentransporte reagiert werden kann.
Durch die tagesaktuelle Auswertung, z. B. der Fahrzeugstandzeiten, konnten
Einsparpotenziale durch eine Erhöhung der produktiven Zeitanteile erzielt werden (vgl. hierzu Abbildung 5-36).
89
5.1.2 Auswertungen der Fahrten und Fahrzeuge für das Zielcontrolling
Die Daten aus den Bordrechnern können für verschiedene Auswertungen herangezogen und in unterschiedlichen Charts dargestellt werden. Für den Praxiseinsatz sind zum einen kurzfristige Auswertungen notwendig, auf deren Basis der Disponent zeitnah in die Planung eingreifen kann. Zum anderen können
strategische Zielsetzungen durch langfristige Auswertungen der LKW-Daten
belegt und somit fundierte Entscheidungsgrundlagen zur Verfügung gestellt
werden.
Für die Geschäftsentwicklung sind zudem langfristige technische und betriebswirtschaftliche Kennzahlen zur Unterstützung der künftigen Geschäftsstrategie
sowie für die Finanzbuchhaltung und das strategische und operative Fuhrparkcontrolling erforderlich (siehe Abbildung 5-3). Durch das Telematiksystem, das
eine Vielzahl an einheitlichen Basisdaten von den LKW liefert, können sehr detaillierte, automatisierte Auswertungen generiert werden.
Strategisches Controlling
Operatives
Controlling
Finanzbuchhaltung
Jahresplanung
Gewinn- bzw.
Erfolgsrechnung
Gegen
wart
Vergangenheit
Zukunft
Abbildung 5-3: Vernetzung von strategischem und operativem Controlling [Die-01]
Wichtige Bewertungskriterien für ein Controlling der Fahrzeuge sind:
90
•
Leistung und Erlös der Fahrzeuge (abhängig von den Einsatzarten)
•
Kostenstruktur der Fahrzeuggruppen (Zusammensetzung der Gesamtkosten eines Fahrzeuges: Lohn, Reparatur, AfA, Energie, Maut, Steuer,
Versicherung etc.)
In den beiden nachfolgenden Unterkapiteln sind Beispiele für die graphische
Darstellung der LKW-Daten hinsichtlich der genannten Kriterien dargestellt.
Diese Charts sind nur eine mögliche Darstellungsform, die im vorliegenden
Praxisfall gewählt wurde, aber je nach Informationswunsch individuell angepasst werden kann.
5.1.2.1 Langfristige strategische Auswertungen
Die große verfügbare Datenbasis erlaubt einen objektiven Vergleich zwischen
Fahrzeugen einer Gruppe über einen längeren Betrachtungszeitraum, um daraus strategische Entscheidungen für Neuanschaffungen, Ersatzinvestitionen,
Geschäftsentwicklung etc. ziehen zu können. Bedingt durch die bisherige Datenqualität durch die manuellen Aufzeichnungen der Fahrer waren derartige
Auswertungen bis dato nur sehr aufwändig zu erstellen und aufgrund der mangelhaften zeitlichen Zuweisung auch nur von eingeschränkter Aussagekraft.
Fahrzeugbezogene betriebswirtschaftliche Auswertungen
Als Vergleichswert kann beispielsweise die Umsatzrendite für die jeweiligen
Fahrzeuge gebildet werden. Über Schwellwerte kann der Disponent sehr
schnell Abweichungen sowohl in positiver als auch in negativer Richtung erkennen und bei Bedarf dann in den Detaildaten die jeweiligen Gründe genauer prüfen (siehe Abbildung 5-4).
Fahrzeug:
Fahrzeuggruppe:
FT-Tieflader
Standort:
Neumarkt
Zeitraum:
Juli 2005
50
40
30
Umsatzrendite [%]
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
LKW LKW
1
143
MAN DB
Ergebnis/Kosten [%] -19 €
13 €
Legende:
LKW
144
DB
20 €
LKW
LKW
LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW
152
146
155
171
173
174
181
185
191
Scani
DB
MAN MAN MAN DB MAN DB
DB
a
15 € -10 € -37 € 40 €
5 € -19 € 10 € -14 € 2 €
LKW LKW
209
21
MAN DB
LKW LKW LKW
313
319
328
MAN MAN DB
10 €
37 €
-11 €
-1 €
6€
LKW
329
DB
7€
LKW LKW LKW
339
342
361
MAN MAN MAN
-17 €
3€
-3 €
Umsatzrendite = (Erlöse - Fahrzeugkosten) / Erlöse = Gewinn / Umsatz
Prämienschwellwert
Kontrollschwellwert
Abbildung 5-4: Entwicklung der Umsatzrendite je Fahrzeug
91
Langfristige Betrachtungen einer vergleichbaren Fahrzeuggruppe erlauben die
Ermittlung von Abweichungen hinsichtlich der Leistung oder der Kosten und
Erlöse. Ein Beispiel für derartige Auswertungen ist in Abbildung 5-5 dargestellt:
Fahrzeug:
Fahrzeuggruppe:
FT-Tieflader
Standort:
Neumarkt
Juli 2005
Zeitraum:
100
80
60
Abweichung [%]
40
20
0
-20
-40
-60
-80
LKW
LKW LKW LKW LKW
152
1
143 144 146
Scani
MAN DB
DB
DB
a
% Abweichung zu Mittelwert Kosten 32 € 52 € -44 € 7 € -32 €
LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW LKW
155 171 173 174 181 185 191 209
21
313 319 328 329 339 342 361
MAN MAN MAN DB MAN DB
DB MAN DB MAN MAN DB
DB MAN MAN MAN
-32 € -8 € -31 € -24 € -53 € -32 € 62 €
24 €
60 €
57 €
72 €
63 €
53 € -23 €
3€
68 € -52 € -36 € -9 € -31 € -29 € -27 € -37 € -54 € -28 € 38 €
64 €
52 €
59 €
76 €
30 €
51 € -28 €
9€
4€
-9 €
12 € -27 €
1€
-6 €
-6 €
-3 €
3€
% Abweichung zu Mittelwert Erlöse
52 €
Umsatzrendite
24 € -11 € -17 € -13 € 11 €
59 € -28 € -5 €
24 €
-9 €
17 €
-2 €
20 €
-18 €
Legende: Umsatzrendite = (Erlöse - Kosten) Einzelfahrzeug /(Mittelwert Erlöse) Fahrzeuggruppe
Abbildung 5-5: Abweichungen der Kosten und Erlöse vom Mittelwert der Fahrzeuggruppe
Aus den fortlaufenden Aufzeichnungen von Gewinn und Verlust der Einzelfahrzeuge können auch saisonale Schwankungen gut verfolgt werden, wie folgende
Abbildung 5-6 exemplarisch zeigt.
Kosten und Erlöse
FT-Tieflader Standort:
Neumarkt
Zeitraum:
Juli 2003
350 €
100 €
300 €
80 €
250 €
60 €
200 €
40 €
150 €
20 €
100 €
0€
50 €
-20 €
0€
-40 €
1.7
2.7
Gesamtkosten [€]
86
160 206 137 236 138 131 187
Frachterlöse [€]
110 138 298 150 212 150 150 260 140 112
GuV [€]
24
-22
3.7
92
4.7
13
7.7
-24
8.7
12
9.7 10.7 11.7 14.7 15.7 16.7 17.7 18.7 21.7 22.7 23.7 24.7 25.7 28.7 29.7 30.7 31.7
19
73
82
58
128 117
-16
59
176
91
55
82
143 144 117 267 222 129 161
99
80
165
85
60
90
150 120 125 270 225 118 148
-18
21
-11
-6
5
8
Abbildung 5-6: Kosten und Erlöse über einen Monatsverlauf
92
7
-24
8
3
3
-11
-13
Gewinn/Verlust
Erlöse/Kosten in [€]
Fahrzeug:
Fahrzeuggruppe:
Durch die exakte Datenbasis hinsichtlich der Aufteilung von Kostenfaktoren bei
verschiedenen Fahrzeugen oder auch Fahrzeuggruppen ist es möglich, sehr
detailliert die variablen Kostenblöcke zu ermitteln, um diese nach Möglichkeit
langfristig zu reduzieren.
Fahrerbezogene Auswertungen
Die fahrerbezogenen Auswertungen (siehe Abbildung 5-7) dienen vor allem als
Hilfsmittel bei der Fahrerbewertung, die bei dem hier betrachten Unternehmen
als Grundlage für die Prämienzahlungen verwendet wird.
Fahrzeug:
Fahrzeuggruppe:
FT-Tieflader
Standort:
Neumarkt
Zeitraum:
Juli 2005
Fahrzeugwäsche 1%
Stillstandszeit 3%
Reparatur 1%
Standzeiten (Werk) 3%
Pausen 6%
Effektive Fahrzeit 86%
Abbildung 5-7: Zeitanteile der lohnrelevanten Arbeitszeit
Lade- und Entladestellenbezogene Auswertungen
Zur strategischen Bewertung von Ladestellen beispielsweise hinsichtlich künftiger Ausbauten von eigenen Fertigungs- bzw. Gewinnungsanlagen ist eine Leistungsbewertung der Lade- und Entladestellen ein wichtiges Kontrollinstrument.
Die erforderlichen Kennzahlen dazu können einfach aus den Auftragsdaten der
LKW generiert werden.
Wichtige Kenngrößen sind dabei die Auftragsverteilung über den Tag (siehe
Abbildung 5-8) sowie Warte- und Standzeiten (siehe Abbildung 5-9) der LKW
vor Ort, die Aufschluss darüber geben, ob die Organisation und die Kapazitäten
bei der Beladung ausreichend effizient ist und damit ein Ausbau erforderlich ist
oder ob die Engpässe eher schlechten Planung zuzuschreiben sind.
93
Abbildung 5-8: Tabellarische Ladestellen-Auswertung Kumuliert, Tagesbezogen
Abbildung 5-9: Tabellarische Ladestellen-Auswertung mit Detailinformationen eines
LKW
5.1.2.2 Kurzfristige operative Auswertungen
Kurzfristige Auswertungen müssen einen höheren Detaillierungsgrad aufweisen, da diese Auswertungen den Verantwortlichen zeitnah zur Verfügung
gestellt werden, um möglichst schnell in das operative Tagesgeschäft eingreifen
zu können, falls die erzielten Ergebnisse nicht den Unternehmensvorgaben entsprechen. Wichtige Kenngrößen hierfür sind vor allem die Einzelkosten der
Fahrzeuge (Lohn, Spesen, Maut, AfA) sowie die erzielten Erlöse. Diese Auswertungen sind bei allen Kennzahlen erforderlich, auf die entweder von Seiten
des Disponenten oder von Kunden- bzw. Lieferantenseite Einfluss genommen
werden kann.
Fahrzeugauslastung
Durch Kombination von Last-Fahrten miteinander oder mit den bisher oft leeren
Rücktransporten von Baustellen kann der Disponent den Anteil an Leerfahrten
reduzieren. Daher ist die Bewertung der Last- und Leerkilometer ein wichtiges
Informationsmittel, um die Auslastung der Fahrzeuge zu ermitteln, die zudem
als Gradmesser für die Disponentenleistung herangezogen werden kann.
94
1000
Fahrzeug:
Fahrzeuggruppe:
FT-Tieflader
Standort:
Neumarkt
Zeitraum:
Juli 2005
1,20
900
1,00
700
0,80
600
0,60
500
400
Auslastung in [%]
gefahrene Kilometer [km]
800
0,40
300
200
0,20
100
0
Lastfahrten [km]
1.7
2.7
3.7
4.7
7.7
8.7
9.7
10.7
11.7
14.7
15.7
16.7
17.7
18.7
21.7
22.7
23.7
24.7
25.7
28.7
29.7
30.7
31.7
198
280
450
302
425
250
239
465
129
298
268
125
465
150
100
150
365
295
245
888
0
259
298
Leerfahrten [km]
104
302
282
183
433
250
238
189
171
152
144
87
143
183
100
148
133
220
173
0
888
206
286
Auslastung [%]
0,66
0,48
0,61
0,62
0,50
0,50
0,50
0,71
0,43
0,66
0,65
0,59
0,76
0,45
0,50
0,50
0,73
0,57
0,59
1,00
0,00
0,56
0,51
0,00
Abbildung 5-10: Fahrzeugauslastung mit Unterscheidung der Last- und Leerfahrten
Standzeitenauswertungen
Eine detaillierte Kenntnis über angefallene Standzeiten ist für eine effiziente,
kostenoptimale Fuhrparkleistung besonders wichtig, da sich die Reduzierung
dieser Zeiten sehr positiv auf die Rendite auswirkt. Alle Stillstandszeiten des
Fahrzeuges, die nicht unmittelbar mit dem Lade- bzw. Entladevorgang zu tun
haben, gilt es daher so weit als möglich zu vermeiden. Typische Beispiele für
Standzeiten sind Wartezeiten vor dem Beginn des Belade- bzw. Entladevorganges oder Standzeiten nach Pausen oder Reparaturen bis der nächste Auftrag bearbeitet wird.
Einflussmöglichkeiten auf zu lange Standzeiten sind u. a.:
•
Die Verwendung alternativer Ladegeräte mit höherer Leistung oder
•
Die Neuorganisation der Zufahrten bzw. der Verkehrssituation auf der
Baustelle
Abbildung 5-11: Beispielhafte Standzeitenauswertung
95
5.1.3 Zusammenfassung Prozesse
Die Einführung der Telematik in der Fuhrparkdisposition hat vor allem durch die
durchgängige EDV-gestützte Arbeitsweise sowohl der Mitarbeiter bei der Fahrzeugdisposition und -abrechung als auch der Fahrer eine deutliche Verbesserung hinsichtlich Datenaktualität und Transparenz gebracht, da für alle drei Bereiche standardisierte Prozesse gestaltet wurden, die mit geringem Aufwand
kontrollier- und steuerbar sind. Dazu tragen die automatischen Auswertungen
auf Basis der auftrags- und fahrzeugbezogenen Daten einen entscheidenden
Teil bei.
5.2 IT-Anpassungen
Zur Einführung der Telematik ist neben der eigentlichen Dispositionssoftware
noch die Installation einer separaten, firmeninternen Datenübertragungsstruktur
zu leisten, damit die sichere Datenübertragung zwischen verschiedenen Standorten gewährleistet werden kann.
5.2.1 Systemdesign
Das ausgewählte System ist eine Web-Applikation, da eine hohe Flexibilität vor
allem durch den wechselnden Einsatz auf verschiedenen Großbaustellen gefordert war und der höhere Installationsaufwand einer Server-Client-Lösung mit
zwei Modulen vermieden werden sollte. Die Bordrechner arbeiten mit einer festen IP-Adresse und nicht mit einer dynamischen Zuweisung, die bei Mobiltelefonen üblich ist, um die Datensicherheit zu erhöhen, da somit ein Zugriff auf die
mobilen Daten nur durch das firmeneigenen Netzwerk über einen VPN-Tunnel23
(siehe Abbildung 5-12) möglich ist. Die Datenübertragungssicherheit ist von
besonderem Interesse, da personenbasierte Daten ermittelt und diese vor unerlaubtem Zugriff geschützt werden müssen.
23
Bezeichnung für die Datenleitung bei Virtual Private Network Technologie. Die einzelnen
Datenpakete werden dabei verschlüsselt zwischen zweit fest definierten Kommunikationsstellen
übertragen, die den „Ein- und Ausgang“ des Datentunnels markieren, und können von anderen
Usern nicht gesehen und verwendet werden.
96
5.2 IT-Anpassungen
Client
Client
Client
T-Mobile
Elterlein
Gera
IP VPN
GSM/GPRS
Client
GP
RS
T-Systems
MPLS
Backup GSM
T-NetPro
eg
efü
hru
ng
FrameLinkPlus
All-connect
München
Transportlogistik
Hosting ivuServer
Ba
ck
up
W
LAN2LAN Dial in
FLP Cisco 3600
MPLS
Cisco 7200
Sengenthal
Backuproute über
Internet
Ethernet
Ethernet
Firewall
Client
Client
www
Client
Externe Anwender
Abbildung 5-12: Datenübertragungskonzept [Rei-06]
Mit dem Softwarepartner wurde basierend auf einem detaillierten Anforderungsprofil, das aus den Prozessanalysen resultierte, ein Demonstrator für eine mögliche Softwarelösung erarbeitet. Zur Disposition der Fahrzeuge stehen dem
Nutzer in diesem Demonstrator zwei Softwaremodule für die Auftrags- und
Fahrzeugverwaltung zur Verfügung, die ihn bei der Planung der Transportaufträge unterstützen:
•
„Contour-Web“ repräsentiert die Kernfunktionen des Systems, wie Auftrags- und Stammdatenverwaltung, Kommunikation etc.
•
„Shipping Manager“ dient der Planungsunterstützung durch graphische
Anzeige der Aufträge zu den LKW auf einer Zeitachse.
Beide Systeme sind nachfolgend beschrieben.
97
5.2.2 Software - Modul „Contour-Web“
Im Hauptmodul „Contour-Web“ werden alle Stammdaten bezüglich Fahrzeugen,
Anhängern, Baustellen, Fahrern etc., die zur Auftragserstellung und
-bearbeitung notwendig sind, verwaltet. Diese werden programmintern als Listen abgespeichert, die der Benutzer in Abhängigkeit seiner Berechtigung abändern kann. Zur Gewährleistung der Datenaktualität werden neue Lieferorte bzw.
Kunden über eine Schnittstelle aus SAP© dynamisch aktualisiert.
Der Disponent generiert in diesem Modul seine Transportaufträge mit Angabe
der Abhol- und Lieferadresse sowie den zugehörigen Zeiten und produktspezifischen Daten. Die Zuordnung eines Auftrages auf ein Fahrzeug kann entweder
manuell durch Auswahl eines bestimmten LKW oder alternativ automatisiert
durch das Programm erfolgen. Über Optimierungsalgorithmen wird dann aus
den unverplanten Aufträgen und verfügbaren LKW die beste Fahrzeugauswahl
für die Transporte bestimmt. Als Kriterien hierfür werden verschiedene Parameter, wie beispielsweise die Verfügbarkeit der Fahrzeuge, die Entfernung zum
Abholort oder die Nutzlast der verfügbaren Fahrzeuge, verwendet.
Abbildung 5-13: Übersicht Dispositionssoftware - Modul „Contour-Web“
Neben der Auftragsanlage bietet dieses Software-Modul dem Disponenten noch
eine Vielzahl von Möglichkeiten, um seine Fahrzeuge zu kontrollieren bzw. in
Interaktion mit diesen zu treten. Eine wichtige Funktion in der täglichen Dispositionsarbeit ist die Fahrzeugortung, da die aktuelle Fahrzeugposition bzw. die
wahrscheinliche Ankunftszeit am Zielort sowohl für den Disponenten als auch
98
5.2 IT-Anpassungen
für die Baustelle oder das Lieferwerk eine wichtige Information zur Planung der
Geschäftsprozesse ist. Diese kann in unterschiedlichen Ansichten dargestellt
werden. Neben der Anzeige des aktuellen Ortes (siehe Abbildung 5-14 ) kann
auch die gefahrene Strecke auf der Landkarte graphisch bzw. die geschätzte
Ankunftszeit für den jeweiligen Auftrag direkt als Zeitraum in der Flottenübersicht tabellarisch dargestellt werden.
Abbildung 5-14: Digitale Karte - Tracking der Fahrzeuge im „Contour-Web“
5.2.3 Auftragsarten
Zur Steuerung der LKW-Transporte stehen dem Disponenten folgende Auftragstypen zur Verfügung:
•
Schüttgutaufträge
•
Rhythmusaufträge
•
Umsattelauftrag
•
Baustellenaufträge
Zur Planung der Aufträge müssen die Be- und Entladestellen im System vorab
einmalig georeferenziert werden, damit das System mit korrekten Entfernungen
und Transportrelationen berechnen kann. In den meisten Fällen besitzt ein
Standort nur eine Ladestelle. Ein Werk, das nur eine Ladeeinrichtung besitzt, ist
z. B. Standort und Ladestelle zugleich. Bei größeren Werken oder Baustellen ist
es jedoch üblich, mit mehreren Be- und Entladestellen zu arbeiten, die beim
Anlegen der Standorte über eigene Koordinaten und einen eindeutigen Namen
definiert werden müssen.
99
Aus dieser Trennung ergeben sich folgende Vorteile:
•
Beim Eingeben der Aufträge werden immer Ladestellen als Abhol- und
Lieferort verwendet. So kann ein Auftrag auch für zwei Ladestellen einer
Großbaustelle angelegt werden.
•
Da jede Ladestelle ihre eigenen Koordinaten hat, können die Wegstrecken und Fahrzeiten genauer berechnet werden.
•
Der Fahrzeugeinsatz – v. a. bei Kombinationen von Last- und Leerfahrten – kann genauer geplant werden.
•
Die unterschiedlichen Gegebenheiten an den Ladestellen (z. B. abweichende Öffnungszeiten) können bei der Planung berücksichtigt werden.
Zusätzlich können im Standortdialog die Ladestellen definiert oder abgeändert
werden, z. B. die Öffnungszeiten einer Abladezone.
Abbildung 5-15: Ladestellen eines Standorts
Die Geocodierung der jeweiligen Ladestellen erfolgt in einer separaten Darstellung durch Definition einer Stecknadel in einer digitalen Landkarte der Baustelle
(siehe Abbildung 5-16).
100
5.2 IT-Anpassungen
Abbildung 5-16: Geocodierung der Ladestellen
5.2.3.1 Schüttgutaufträge
Die Standardauftragsart sind Schüttgutaufträge, bei denen der Disponent dem
Fahrer eine definierte Aufgabe mit Abhol- und Lieferzeiten vorgibt. Diese Aufträge sind standardmäßig immer als Lieferaufträge gekennzeichnet, so dass
sich die Verplanung immer nach der Region des Lieferortes richtet und damit
Fahrzeuge der Lieferregion (und -organisation) zugewiesen werden und die
Disponenten, die für diese Lieferregion zuständig sind, sehen den Auftrag im
„Shipping Manager“. Bei der Generierung von Transportaufträgen müssen einige Daten als Pflichtangaben deklariert werden, damit die Planung die Aufträge
mit den entsprechenden Restriktionen korrekt berücksichtigen kann. Die Pflichtfelder sind in der Auswahlmaske mit roten Feldern hinterlegt.
Der Arbeitsablauf zur Erstellung von Transportaufträgen soll an nachfolgendem
Beispiel demonstriert werden:
•
Der Befehl „Neuer Schüttgutauftrag" aus dem Menü „Aufträge" generiert
einen neuen Auftrag. Die Auftragsnummer wird automatisch vom System
vergeben und in das entsprechende Feld im Auftragsformular eingetragen.
•
Zuerst muss ein Kunde sowie der Abhol- und Lieferort definiert werden.
Die Lieferadresse muss nicht zwingend identisch mit dem Kunden sein,
da bei Großkunden (zum Beispiel einem anderen Bauunternehmen)
mehrere Lieferorte unter einer Kundenbezeichnung erfasst sein können.
Die Angaben können entweder direkt in die Textfelder eingegeben wer101
den, wenn dem Disponenten die Bezeichnung bekannt sind. Andernfalls
kann er über einen Suchdialog vordefinierte Datenbankeinträge anzeigen
lassen. Zur Kontrolle werden Lade- und Lieferort im unteren Bereich des
Suchdialogs angezeigt. Unter „Momentane Auswahl" sind die Symbole
für Abhol- und Lieferort und die Bezeichnung der ausgewählten Ladestellen sichtbar.
24
•
Danach erfolgt die Definition von Abhol- und Lieferdatum sowie -zeit.
Über ein Kontrollkästchen kann zusätzlich ausgewählt werden, ob bei
den Zeiten nur Liefer- oder nur die Abholzeit fixiert werden sollen. Bei
Standard-Aufträgen werden sowohl Abhol- als auch Lieferzeitraum festgelegt. Daher bleiben beide Kontrollkästchen aktiv. Als Voreinstellung
sind im Formular bereits das Planungsdatum und die Vorgaben für Ladeund Lieferzeit enthalten. Als „Abholzeit von" ist die aktuelle Zeit, gerundet
auf die nächste Viertelstunde, voreingestellt. Die „Abholzeit bis" wird aus
der „Abholzeit von" und dem voreingestellten Auftragsintervall berechnet.
Die „Lieferzeit von" ergibt sich aus der „Abholzeit bis" plus einer Stunde
Standardfahrzeit. Für die "Lieferzeit bis" wird wieder das Auftragsintervall
addiert. Als Planungsunterstützung dient die Funktion „Routing" zwischen dem Abhol- und Lieferort, die dem Disponenten die Fahrzeit für
den Auftrag anzeigt.
•
Mit Hilfe der Comboboxen24 „Produktgruppe" und „Produkt" muss nun
ausgewählt werden, was transportiert werden soll. Die Combobox „Produkte" wird immer nach der Produktgruppe gefiltert: Es werden nur Produkte angeboten, die zur ausgewählten Produktgruppe gehören. Diese
Selektion ist für die Planung wichtig, da nicht alle Produktarten mit allen
vorhandenen LKW transportiert werden können. Die Bestellmenge muss
im dafür vorgesehenen Feld direkt eingetragen werden. Die Einheit am
Feld „Menge" richtet sich nach den Eigenschaften der Produktgruppe, zu
der das bestellte Produkt gehört.
•
Bei Bedarf kann über eine zusätzliche Combobox eine Auftragspriorität
vergeben werden. Aufträge hoher Priorität werden von der automatischen Planung bevorzugt behandelt.
•
Im Eingabefeld „Bemerkung" besteht die Möglichkeit, weitere Angaben
zum Auftrag zu ergänzen. Diese werden auch in der Fahranweisung angezeigt und dienen dem Fahrer als zusätzliche Information.
Die Combobox (häufig auch Selectbox genannt) ist ein Ausdruck für ein Kombinationsfeld
(genauer: Kombinationslistenfeld) und stellt eine grafische Benutzerschnittstelle dar, über die
der Nutzer aus einer vordefinierten Auswahlliste einen Wert auswählen kann.
102
5.2 IT-Anpassungen
•
Zur Auswahl des Fahrzeugs besteht generell die Möglichkeit manuell zu
planen oder über die automatische Planung ein Fahrzeug zuweisen zu
lassen. In der Combobox „Fahrzeug" werden dem Disponenten zur manuellen Auswahl nur solche Fahrzeuge angeboten, deren Fahrzeugtyp
die bestellte Produktgruppe transportieren darf. Wenn zum Beispiel ein
Produkt der Gruppe „Asphalt" bestellt wurde, enthält die Combobox nur
Fahrzeuge derjenigen Fahrzeugtypen, denen die Produktgruppe
„Asphalt" zugewiesen wurde. Außerdem werden nur Fahrzeuge zur
Auswahl angeboten, die einer dem Benutzer zugeordneten Region/Organisation angehören.
•
Eine Fahrzeugvorbelegung im Auftrag bedeutet, dass die automatische
Planung versucht, ausschließlich dieses Fahrzeug einzusetzen. Wenn
dies nicht für alle Ladungen eines Auftrags möglich ist, wird diesen Ladungen gar kein Fahrzeug zugewiesen.
•
Durch Speichern wird die Auftragsmaske geschlossen und der Transportauftrag ist im System geplant.
Abbildung 5-17: Auswahlmaske Schüttgutaufträge
Zur Vereinfachung der manuellen Editierung der Auftragsfelder hat der Disponent die Möglichkeit, mit den Kopieroptionen „Rückfahrt“ oder „Weiterfahrt“ einen Großteil der notwendigen Eingaben aus dem ursprünglichen Auftrag zu
übernehmen. Alternativ können auch aus Back-Office-Systemen, wie z. B.
SAP©, automatisch generierte Aufträge, jedoch ohne Fahrzeugzuweisung, aus
der Fertigungsplanung der Lieferwerke importiert werden, um dem Disponenten
103
die manuelle Auftragsanlage zu ersparen. Dabei sind Regeln zu definieren, wie
Änderungen des Auftrags, z. B. hinsichtlich der Menge oder des Lieferzeitpunkts, in den vorgelagerten Planungssystemen gehandhabt werden, wenn der
Auftrag vom Disponenten bereits einem Fahrzeug zugewiesen wurde. Bei einer
Mengenerhöhung wird der Auftrag um die zusätzliche Ladung automatisch erweitert, eine Mengenreduzierung wird jedoch nicht automatisch geplant, da die
Restriktionen zur Stornierung eines bereits zugewiesenen Auftrages sehr komplex sind. Der Disponent erhält hierzu eine Änderungsanforderungen und kann
dann individuell umplanen. Sofern sich Änderungen hinsichtlich Lade- oder Entladeort ergeben, wird der Auftrag unabhängig vom Stand der manuellen Planung vom System automatisch neu geplant. Aus SAP© übertragene Datensätze
werden an der Oberfläche von „Contour-Web“ gekennzeichnet.
5.2.3.2 Rhythmusaufträge
Zur Steuerung von Transporten, bei denen am Ent- oder Beladeort ein definierter Lieferrhythmus eingehalten werden muss, um einen stetigen Materialfluss zu
gewährleisten, kann der Disponent auf Rhythmusaufträge zurückgreifen. Diese
unterscheiden sich zu den Standardaufträgen durch einen zusätzlichen Parameter, bei denen die geforderte Menge pro Zeitraum definiert wird (siehe Abbildung 5-18).
Abbildung 5-18: Unterschiede der Auswahlmaske Rhythmusaufträge
Beispielsweise kann als Planungsrestriktion zur Belieferung eines Asphaltfertigers angegeben werden, dass alle 10 Minuten ein Fahrzeug an diesem Fertiger
ankommen muss, um die Produktion stetig mit Asphalt zu versorgen. Ein stetiger Materialfluss ist bei diesem Beispiel sehr wichtig, da eine Unterbrechung
der Produktion aufgrund fehlenden Materials zu starken Qualitätseinbußen
durch den erneuten Prozessanlauf führt. Mit diesem Auftragstyp kann die Fertigung JIT ohne eine Berücksichtigung von hohen Sicherheitspuffern geplant
werden, die aktuell bei manueller Planung erforderlich sind.
Bei diesem Auftragstyp können auch mehrere Fahrzeuge zur Planung des Auftrages definiert werden. Dazu wird ein ausgewählter Fahrzeugpool vorgegeben,
aus dem die automatische Planung die Einzeltransportaufträge generiert. Der
Disponent wählt aus der Auswahlmaske (siehe Abbildung 5-19) die erforderlichen LKW, die detaillierte Planung der Einzelfahrten für die jeweiligen Fahrzeuge übernimmt die Software. Der Planungsvorschlag wird im Modul „Shipping
Manager“ angezeigt und kann bei Bedarf noch manuell angepasst werden.
104
5.2 IT-Anpassungen
Abbildung 5-19: Fahrzeugvorauswahl bei Rhythmusaufträgen
5.2.3.3 Umsattelaufträge
Umsattelaufträge sind notwendig, damit im System unterschiedliche Aufliegerkombinationen geplant werden können, ohne dass manuell eine Änderung der
Stammdaten erfolgen muss (siehe Abbildung 5-20). Die aktuelle und auch die
zukünftige Kombination aus Zugmaschine und Anhänger muss im System
nachgebildet werden, um die verschiedenen Auftragsarten auf die LKW verplanen zu können, da bei Aufliegern bzw. Anhängern Restriktionen hinsichtlich der
transportierbaren Ladungsart (Stück- und Schüttgut oder Flüssiggut) und auch
der maximalen Nutzlast und den Laderaumabmessungen hinterlegt sind. In der
Planung markiert der Umsattelauftrag den Zeitpunkt, ab dem die Kombination
geändert wird und ein alternatives Produkt transportiert werden kann. Beispielsweise muss zwischen einem Auftrag zum Transport von Fertigbetonteilen
und einem Folgeauftrag zum Transport von Sand ein Umsattelauftrag geplant
werden, der den Wechsel des Anhängers virtuell nachbildet. Durch die Auftragsrückmeldungen bei Umsattelaufträgen aus dem Bordrechner werden im
System automatisch die neuen Fahrzeugkombinationen in den Stammdaten
aktualisiert. Somit wird sicher gestellt, dass die virtuelle Fahrzeugkonfiguration
mit der reellen übereinstimmt und die erforderlichen Transportaufträge dem
Fahrzeug im System zugewiesen werden können.
105
Abbildung 5-20: Umsattelauftrag
5.2.3.4 Baustellenaufträge
Im Gegensatz zu den genannten Auftragstypen wird bei den Baustellenaufträgen lediglich der Einsatzort und die Einsatzdauer vorgegeben (siehe Abbildung 5-21). Dem LKW wird somit nur die erste Fahrt einer Auftragsserie vorgegeben, die Feindisposition erfolgt durch die Verantwortlichen vor Ort (vgl.
Kapitel 2.5.4). Die Einzelfahrten werden bei Bestätigung des Beladens durch
den Fahrer am Touchscreen und einen Sensor an der Kipperpresse des LKW
beim Entladen dokumentiert.
Abbildung 5-21: Auftragsmaske für Baustellenaufträge
106
5.2 IT-Anpassungen
Durch die GPS-Position dieser beiden Aktionen werden später in der Software
die definierten Be- und Entladestellen zugeordnet. Der große Vorteil dieses Auftragsprinzips liegt darin, dass der LKW flexibel auf der Baustelle eingesetzt
werden kann und eine Vielzahl an verschiedenen Kurztouren ohne Dispositionsaufwand aus der Fuhrparkzentrale abgewickelt werden kann (siehe Abbildung 5-22 und Abbildung 5-23).
Abbildung 5-22: Auswertung der Baustellenaufträge - kumuliert
Abbildung 5-23: Einzelfahrtauswertung
107
5.2.4 Software - Modul „Shipping Manager“
Die Dispositions-Steuerung ist ein kleines Zusatzmodul, das lokal auf jedem
Arbeitsplatzrechner installiert und auch von dort aufgerufen wird. Das Programm zeigt die Berechnungsergebnisse der automatischen Planung in grafischer Form an, um dem Disponenten einen schnellen Überblick zu seinen
Fahrzeugen zu verschaffen (siehe Abbildung 5-24). Alle vorhandenen Transportaufträge werden – zeitbezogen und nach verplanten und unverplanten Lieferungen getrennt – in der Planungsübersicht abgebildet. Die aktuelle Zeit wird
über eine vertikale rote Linie symbolisiert.
Abbildung 5-24: Dispositionssoftware „Shipping Manager“ Übersicht Fahrzeugauslastung
Die Planung kann grundsätzlich ohne den Eingriff des Disponenten ablaufen, er
hat jedoch jederzeit die Möglichkeit manuell einzugreifen, um erfahrungsbasierte Optimierungen durchzuführen. Der Disponent hat stets die Entscheidungshoheit, d. h. er kann aufgrund der aktuellen Gegebenheiten entscheiden einen
Auftrag an ein anderes Fahrzeug zu senden, Lieferzeiten neu zu definieren
u.v.m.
5.2.4.1 Benutzerinteraktion im Modul „Shipping Manager“
Im Zentrum der Anwendung steht das Diagramm für verplante Transportaufträge. Die Aufträge werden als Gantt-Diagramm dargestellt und stellen den
108
5.2 IT-Anpassungen
zeitlichen Ablauf der Auftragsbearbeitungen dar. Alle für die Disposition relevanten Vorgänge werden im Diagramm durch verschiedene Farbsymbole der
einzelnen Fahraufträge abgebildet oder können hier zusätzlich auch noch manuelle ausgelöst bzw. angestoßen werden.
Die Tourpositionen eines Transportauftrages werden als einzelne Balken dargestellt, die untereinander durch eine Linie verbunden sind. Die Länge der Balken ergibt sich aus der Dauer der Abwicklung einer Tourposition. Die einzelnen
Tourbalken sind durch eine eindeutige Auftragsnummer der Form „Auftragsnummer/ Unterauftragsnummer/ Transportauftragsnummer“ gekennzeichnet.
Weitere Informationen zu Ladeorten, Zeiten, Status u. A. befinden sich in einem
sogenannten Hint (siehe Abbildung 5-25), der als neues Fenster durch eine
Mouseover-Aktion bei der Tourposition angezeigt wird. Änderungen von Tourpositionen werden dem Disponenten übersichtlich durch eine Farbänderung
des gesamten Tourbalkens angezeigt.
Abbildung 5-25: Diagrammausschnitt mit Hint
Im unverplanten Bereich, d. h. wenn kein Fahrzeug zugeordnet ist, werden die
Transportaufträge mit einem einfachen grauen Balken und je nach den Eigenschaften des Auftrags mit verschiedenen Symbolen dargestellt.
Die Anordnung erfolgt nach Standorten. Die Standorte der aktuellen (d. h. im
verplanten Bereich angezeigten) Region stehen ganz oben. Standorte, die nicht
in diese Region gehören, werden im Anschluss angezeigt und alphabetisch
nach der Standortbezeichnung sortiert.
Wenn unverplante Aufträge außerhalb des sichtbaren Bereichs der Zeitskala
liegen, wird am linken bzw. rechten Rand des Diagramm angezeigt, wie weit –
in Stunden – man zurück- bzw. vorscrollen muss, um einen unverplanten Auftrag in den sichtbaren Anzeigebereich zurück zu holen.
109
Abbildung 5-26: Darstellung unverplanter Transportaufträge
Die Planungsübersicht ermöglicht verschiedene Sichten auf Transportaufträge,
Fahrzeuge und Standorte. So kann zum Beispiel zwischen mehreren Organisationen (Regionen) umgeschaltet werden, um individualisierte Ansichten für verschiedene Disponenten generieren zu können. Zusätzlich kann die Ansicht der
Fahrzeuge in der Dispositionssoftware nach verschiedenen Kriterien verändert
werden. Beispielweise können benutzerdefinierte Filter eingeschaltet werden,
um die Arbeit mit dem System möglichst effektiv zu organisieren.
Abbildung 5-27: Konfiguration der Fahrzeugansicht
Die Tourpositionen, die in dem Gant-Diagramm angezeigt werden, können per
Drag&Drop schnell entlang der Zeitachse oder zwischen verschiedenen Fahrzeugen verschoben werden, um eine einfache intuitive Bedienung zu gewähr110
5.2 IT-Anpassungen
leisten. Für einen unverplanten Transportauftrag kann ein Fahrzeug zugewiesen werden, indem eine Tourposition des Auftrages mit der Maus per
Drag&Drop in die Zeile des Diagramms gezogen wird, die dem gewünschten
Fahrzeug entspricht. Nach dieser Aktion wird der Transportauftrag dem neuen
Fahrzeug zugewiesen und mit diesem verplant. Die zugehörigen Tourpositionen
verschwinden aus dem unverplanten Bereich. Wenn das Planungsmodul bei
der Restriktionsprüfung feststellt, dass das Fahrzeug eine notwendige Bedingung für die Verplanung nicht erfüllt, wird eine automatisierte Meldung ausgegeben. Die Fahrzeugzuweisung kann jederzeit wieder geändert werden, solange der Transportauftrag vom Fahrer des LKW noch nicht begonnen wurde. Dazu wird eine Tourposition des Auftrags mit der Maus per Drag&Drop in die Zeile
des Diagramms gezogen, die dem neu zuzuweisenden Fahrzeug entspricht.
Soll ein Transportauftrag zeitlich verschoben werden, muss der Mauszeiger auf
den entsprechenden Tourbalken zeigen. Durch Drücken der SHIFT-Taste und
Anklicken der gewünschten Lade- oder die Entladeposition des Transportauftrags kann die Auftragszeit über ein Verschieben entlang der Zeitachse geändert werden. Dabei werden die Zeiten, z. B. Abfahrts- und Ankunftszeit, vom
Planungsmodul neu berechnet. Falls sich durch die Verschiebung eine Verspätung gegenüber der Kundenwunschzeit ergibt, muss eine entsprechende WarnMeldung bestätigt werden, da der Disponent durch seine Planungshoheit auch
diese Verletzung einer Planungsrestriktion ignorieren kann. Verspätete Touren
werden je nach Status durch einen orangen oder roten Rahmen gekennzeichnet. Touren, die nach einer Verschiebung zu früh ankommen, werden nicht
markiert.
Es ist weiterhin möglich einen Transportauftrag auf ein anderes Fahrzeug zu
schieben und gleichzeitig die Zeit zu ändern. Wenn Tourpositionen bei gedrückter SHIFT-Taste zwischen den LKW verschoben werden, können diese auch
quer über die Planungsübersicht hinweg entlang der Zeitachse geändert werden.
Daher ergeben sich folgende Einschränkungen:
•
Links von der roten Linie – also in der Vergangenheit – können keine
Transportaufträge verschoben werden. Aufträge können nur rechts der
roten Linie abgelegt, also in die Zukunft geplant werden.
•
Verschiebungen mit einem Änderungsbetrag von weniger als 5 Minuten
sind nicht vorgesehen und können somit nicht durchgeführt werden.
Der Status eines Transportauftrages zeigt den Fortgang der Auftragsabwicklung
an. Im Normalfall werden die Statusmeldungen der Transportaufträge via Funk
vom Bordrechner eines Fahrzeugs übermittelt und automatisch im System gesetzt. Die Tourbalken erscheinen dann in der dem Status entsprechenden Farbe, der Hint und die Balkenlänge werden angepasst.
111
5.2.4.2 Status der Aufträge
Die gesamte Software ist ereignisbasiert, so dass jede Aktion durch einen bestimmten Status quittiert wird, der den aktuellen Bearbeitungsstand eines
samtauftrags bzw. Transports oder den Zustand eines Fahrzeugs beschreibt.
Prinzipiell wird dabei in zwei Statusgruppen unterschieden:
•
Fahrzeugbezogener Status
Der Disponent hat durch diese Statusinformationen jederzeit die aktuelle
Information über die derzeitige Tätigkeit eines Fahrzeuges. Beispiele für
Fahrzeugstatus sind "Arbeitsbeginn", "Arbeitsende", "Standzeit", "Wartezeit" etc.
•
Auftragsbezogener Status
Der Auftragsstatus ist ein „Sammelstatus". Ein Auftrag kann entweder
„neu“, „geplant“, „in Arbeit“, „erledigt“ oder „storniert“ sein. Der Status „in
Arbeit" wird dann gesetzt, wenn mindestens ein Transportauftrag dieses
Auftrags bereits unterwegs ist.
Für Be- und Entladezeiten sowie Wartezeiten zur Be- oder Entladung sind pauschale Zeiten hinterlegt, die zunächst durch einen Zeitaufschlag bei der Gesamtdauer des Auftrages mit den Ereignismarken berücksichtigt werden. Das
Eintreten eines Status-Ereignisses wird im Auftragsbalken durch eine senkrechte farbige Markierung mit der tatsächlichen Dauer gekennzeichnet (siehe Abbildung 5-28). Wenn ein Transportauftrag den Status „geplant" hat, befinden sich
die Ereignismarken dort, wo der Berechnung nach ein neuer Status eintreten
müsste. Während der Bearbeitung eines Transportauftrags werden die Ereignismarken entweder durch Statusmeldungen vom Bordrechner via DFÜ oder
vom Disponenten manuell gesetzt.
Auftragsnummer
Ereignismarke
„Ankunft Entladeort“ ist fällig
„Ankunft Entladeort“ ist fällig
„Ende Entladung“ ist fällig
Abbildung 5-28: Markierung der Status-Ereignisse im Auftragsbalken (noch nicht begonnen, Status geplant)
112
5.2 IT-Anpassungen
Eine Standard-Statuskette könnte folgendermaßen aussehen:
•
Ein neuer Auftrag wird vom Planungsmodul in Transportaufträge aufgeteilt. Sowohl der Auftrag als auch die einzelnen Transportaufträge erhalten den Status „geplant".
•
Ein Transportauftrag wird entweder automatisch oder manuell an den
Bordrechner des zugeordneten Fahrzeugs gesendet. Der Fahrer quittiert
den Transportauftrag vom Bordrechner aus. Der Status lautet jetzt „angenommen".
•
Der Fahrer sendet vom Bordrechner aus „Beginnen", so dass der Status
auf „In Anfahrt" umschaltet. Wenn der Fahrer am Beladeort angekommen ist, sendet er „Ankunft am Beladeort".
•
Das Fahrzeug wird beladen. Zu Beginn des Beladevorgangs wird „Beginn Beladung" gesendet, wenn das Fahrzeug fertig beladen ist, folgt
„Ende Beladung". Der Status zwischen diesen beiden Ereignissen lautet
„In Beladung".
•
Nach der Beladung folgt die Abfahrt zum Kunden. Der Fahrer sendet
vom Bordrechner das Ereignis „Anfahrt Entladeort". Das entspricht dem
Status "Fahrt zum Kunden".
•
Nach Ankunft beim Kunden folgt „Ankunft beim Kunden".
•
Anschließend wird das Fahrzeug entladen. Zum Entladevorgang gehören die Ereignisse „Beginn Entladung" und „Ende Entladung" sowie der
Zwischenstatus „In Entladung".
•
Sobald das Fahrzeug wieder abfahrbereit ist, kann „erledigt" gesendet
werden. Das Fahrzeug ist jetzt wieder einsetzbar (= Status „fertig") und
kann den nächsten Auftrag annehmen.
Die Statusmeldungen werden vom Fahrer am Bordrechner über den Touch
Screen quittiert. Alle diese Statusinformationen werden anschließend an das
ERP System zur Lohn- und Leistungsberechnung sowie zur Kennzahlenbildung
für das Fuhrparkcontrolling übermittelt (siehe Abbildung 5-29).
113
©
Abbildung 5-29: Fahrzeugbezogenen Statusmeldungen in der SAP Schnittstelle
5.2.5 Konfiguration der Fahrzeugeinheiten
Basierend auf den Prozessanalysen wurde neben dem Konzept für die Software auch eine Anforderungsliste für die Hardware im LKW erarbeitet, die auf
die speziellen Anforderungen des Baustelleneinsatzes angepasst ist. In diesem
Zusammenhang wurde definiert, dass alle Meldungen, die vom Bordrechner
aufgezeichnet werden, sofort gesendet und mit einem Zeitstempel versehen
werden, um die Leistungen der Fahrzeuge zeitnah und chronologisch verfolgen
zu können. Die Statusmeldungen sind durch Messagecodes definiert, um möglichst wenig Datenvolumen bei der Übertragung zu generieren.
Die Statusmeldungen, die an das zentrale System gesendet werden, lassen
sich in vier Kategorien einteilen:
•
Positionsmeldungen für Tracking&Tracing
•
Statusmeldungen der Aufträge
•
Zeitmeldungen für die Bestätigung einer Tätigkeit
•
Freie Textmeldungen zur Kommunikation
Mit Hilfe dieser vier Meldungskategorien lassen sich alle Aktionen des LKW
softwaremäßig abbilden und können vom verantwortlichen Disponenten zur
114
5.2 IT-Anpassungen
Abrechnung und Überprüfung leicht nachvollzogen werden. Zur einfachen
Handhabung seitens der Fahrer wurde in der Konzeptphase eine Bedienung
per Touchscreen (siehe Abbildung 5-30) mit vorgegebenen Menüpunkten zur
intuitiven Bedienung ausgewählt, um eine hohe Akzeptanz bei den Fahrern zu
erzielen. Ein weiterer Vorteil des ausgewählten Touchscreens liegt in der hohen
Belastbarkeit der Hardware, da für den rauen Einsatz im Baubetrieb (Staub,
Hitze durch Sonneneinstrahlung) ein möglichst robustes Bedienelement gefordert ist.
Abbildung 5-30: Bordrechner mit Touchscreen
Für die Datenübertragung wurde im Konzept für den Bordrechner das GPRSSystem festgelegt, da durch die geforderte zeitnahe Datenübertragung eine
Vielzahl an Meldungen pro Bordrechner anfällt und somit die GPRS-Technik im
Vergleich zur herkömmlichen, leitungsbasierten GSM-Technik die kostengünstigere Alternative darstellt. Ein weiterer Vorteil ist die höhere Bandbreite,
die es für zukünftige Anwendungen erlaubt auch größere Datenmengen am
Rechner zu erfassen und zu übertragen. Die verwendete Hardware besteht aus
einem Bordrechner, der an die Fahrzeugelektronik zur Erfassung der gefahrenen Kilometer und der Kippvorgänge (durch Anschluss der Kipperpresse an die
Sensorleiste) angeschlossen wird, und einem Touchscreen-Display zur Bedienung (siehe Abbildung 5-32) durch den Fahrer.
Das Display besteht aus insgesamt sechs Zeilen mit je 30 Zeichen, über die
Auftragsinformationen dargestellt werden. Jede Auftragsmeldung besteht aus
einem festen Kopf (grau) zur eindeutigen Identifizierung über die Auftragsnummer (12 Zeichen) und der Anfangszeiten (16 Zeichen) sowie dem Auftragstext
(insgesamt 150 Zeichen). Der Auftragstext gliedert sich in die Felder:
•
Kurzbeschreibung des Abholortes (rot, max.10 Zeichen)
•
Abholadresse (gelb, max. 19 Zeichen; orange, max.17 Zeichen)
•
Zusatzinfo zur Abholadresse (lila, max. 12 Zeichen)
•
Lieferzeit (hellgrau, max.13 Zeichen)
115
•
Kostenstellen Lieferadresse (dunkelblau, max. 46 Zeichen)
•
Produktbezeichnung (hellblau, max. 18 Zeichen)
•
Beschreibung (grün, max.10 Zeichen)
Die Aufteilung in verschiedene Informationsbereiche ist in folgender Abbildung
dargestellt:
Auftragskopf
Abholadresse
N I V U - 0 0 1 5 7 1 /
B W
N M
S c h l
i
1
Abholzeit
S : 1 9 : 1 5
1 9 .
0 5 .
0 3
S e n g e n t h a l
e r f e r h e i
Z : 0 8 : 0 2
2 0 .
d e
0 5
R e g e n s b u r g
S c h w e r t r a n
Lieferzeit
Zusatzinfo zur
Abholadresse
Kurzbeschreibung des
Abholortes
2
D 7 1 7 2 4 2 0
Wö h r d s t r a s s e
2 5 .
2 6 t o
Produktbezeichnung
Beschreibung
Abbildung 5-31: Displayaufteilung OBU
Der Rechner ist universell einsetzbar und kann im Gegensatz zu den herstellerbezogenen Insellösungen für Fahrzeugtelematiksysteme in die LKW verschiedener Hersteller problemlos eingebaut werden. Für gemischte Flotten, die besonders bei KMU25 im Bauwesen weit verbreitet sind, kann somit ein einheitliches Gerät eingesetzt werden, so dass alle Fahrer unabhängig vom aktuellen
Fahrzeug immer mit demselben System arbeiten können.
25
Klein- und mittelständische Unternehmen (KMU) sind nach Empfehlung der Europäischen
Kommission mit folgenden Kennwerten definiert [eur-03]:
Mittlere Unternehmen: <250 Beschäftigte und Bilanzsumme ≤43 Mio. € oder Umsatz ≤50 Mio. €
Kleine Unternehmen: <50 Beschäftigte und Bilanzsumme ≤10 Mio. € oder Umsatz ≤10 Mio. €
Kleinstunternehmen : <10 Beschäftigte und Bilanzsumme ≤2 Mio. € oder Umsatz ≤2 Mio. €
116
5.2 IT-Anpassungen
Abbildung 5-32: Einbaubeispiel der Hardware (Display und Bordrechner)
Der Fahrer hat mittels vordefinierter Meldungen am Display die Möglichkeit seine aktuelle Tätigkeit, wie beispielsweise Reparatur/Wartung oder auch Pausen,
an die Zentrale zu übermitteln, damit der Disponent jederzeit die Zustände seiner Fahrzeuge nachvollziehen kann. Weiterhin können auch individuelle Meldungen ähnlich einer SMS verfasst werden, um mit dem Disponenten in Kontakt zu treten.
Zur Gewährleistung der Übertragungssicherheit verfügen die Bordrechner über
einen Sicherheitspuffer, der bei fehlender Funkverbindung alle Status- und Auftragsmeldungen zwischenspeichert und alle bis dahin aufgelaufenen Meldungen an die zentrale Datenbank sendet, sobald wieder eine Netzverbindung besteht. Der Disponent hat somit die Möglichkeit die Arbeit der Fahrzeuge „online“
zu überwachen und, wenn nötig, sofort einzugreifen.
Die gesamte Kommunikation mit den Fahrzeugen wird über einen zentralen
Internetserver (Host), der als Router dient, abgewickelt (siehe Abbildung 5-33).
Dieser Server verwaltet alle Auftrags-, Positions- und Statusmeldungen und
hostet auch die Applikation „Contour-Web“ via Internet. Die Datenübertragung
an das Back-Office-System erfolgt über VPN (Virtual Private Network), um die
Datensicherheit der Übertragung gewährleisten zu können. Die Bordrechner
sind mit einer permanenten IP-Adresse definiert und können auch bei Wechsel
der Mobilfunkzellen jederzeit über diese identifiziert werden, da die IP-Adresse
im Gegensatz zu Standardanwendungen nicht dynamisch vergeben wird.
117
Fuhrpark
Disposition
Satelliten
Aufträge
Meldungen
Datenfunk via
GPRS
Host
Internet
Position
Statusmeldungen
GPS Ortung
Daten über
den
Transportbedarf
Kunde
Meldungen von der
Disposition ans Fahrzeug
Meldungen vom Fahrzeug an
die Disposition
Reine Kundenabfrage
Baustelle
Abbildung 5-33: Funktionsskizze Telematiksystem
5.3 Schnittstellen
Die Daten aus der Disposition der Fahrzeuge müssen zur Archivierung und
Fakturierung von fahrer- und fahrzeugbezogenen Leistungen in einem BackOffice-System verfügbar sein. Zu diesem Zweck wurde für den Demonstrator
eine bidirektionale Schnittstelle konzipiert, über die sowohl Stamm- als auch
Auftragsdaten (siehe Abbildung 5-34) für die direkte Fahrzeugsteuerung übermittelt werden. Rückmeldungen der Aufträge, die ereignisbezogen generiert
werden, werden nach Auftragende zur Abrechnung und Archivierung der Daten
in das bestehende Back-Office-System übertragen.
Stammdaten (z. B.
Kunden, Adressen,
Kostenstellen etc.)
Aufträge aus der
Arbeitsvorbereitung
Back-Office
System
Dispositionssystem
Lohn- und Leistungsdaten (Ereignisgesteuert)
Abbildung 5-34: Bidirektionale Schnittstelle zu Back-Office-Systemen
118
5.3 Schnittstellen
5.3.1 Datenübertragungskonzept
Zur Vermeidung von redundanten Daten wurde das Back-Office-System (hier
SAP©) bzgl. der Datenhaltung und auch der Definition von neuen Stammdaten
als das Mastersystem definiert, mit dem die Dispositions-Software über die
Schnittstelle die relevanten Informationen abgleicht. Die Datenübertragung aus
SAP© erfolgt über einen kontinuierlichen Modus, damit auch eine Übernahme
von Stammdaten während des laufenden Betriebes möglich ist. In diesem Fall
übernimmt das Dispositionssystem nach einer Stammdatenänderung in SAP©
die entsprechenden Daten, ohne dass die Übertragung vom Benutzer initiiert
werden muss. Mit diesem Übertragungsmodus ist zudem gewährleistet, dass
kurzfristige Auftragsänderungen bzw. -eingänge sofort von der Zentraldisposition erfasst werden können.
Als Stammdaten werden von SAP© zur Zentraldisposition folgende Informationen übertragen:
Tabelle 5-1:
Satzkennungspräfix der Datenschnittstelle
Satzart
Satzkennungspräfix
Dateiname
Produktgruppen
W
W_JJJJ-MM-TT.DAT
Material
M
M_JJJJ-MM-TT.DAT
Personalbereich
T
T_JJJJ-MM-TT.DAT
Personal
P
P_JJJJ-MM-TT.DAT
Region
R
R_JJJJ-MM-TT.DAT
Kunden
K
K_JJJJ-MM-TT.DAT
Ladeorte
B
B_JJJJ-MM-TT.DAT
Ladestellen
E
E_JJJJ-MM-TT.DAT
Aufträge
A
A_JJJJ-MM-TT.DAT
Die Daten, die über File-Transfer mit SAP© ausgetauscht werden, sind
lich in einem Schreibverzeichnis mit eindeutigen Satzkennzeichen gespeichert.
In dieses Verzeichnis werden die zu übertragenden Daten satzartweise ohne
Trennzeichen im ASCII-Format abgespeichert eingespielt, wobei für jede Satzart eine eigene Datei angelegt wird. Die Namenskonvention für die
den Dateien lautet: „Satzkennungspräfix_Übertragungsdatum.DAT“.
Jedes zu übertragende Datenpaket gliedert sich inhaltlich in einen Header- und
einen Datensatzbereich. Über das am Anfang des Headers stehende Löschkennzeichen wird der Schnittstelle mitgeteilt, ob es sich bei dem übertragenen
Datensatz um einen Löschdatensatz handelt. Dafür muss dieses Feld den Wert
„X“ enthalten, anderenfalls wird der Datensatz als ein Änderungs- bzw. Erfassungsdatensatz betrachtet.
119
5.4 Einsparpotenziale durch automatisierte Datenerfassung
Der Bordrechner in den Transportfahrzeugen erfasst alle fahrer- und auftragsbezogenen Meldungen, die für eine spätere Abrechnung notwendig sind. Alle
hierzu relevanten Informationen, wie der Beginn des Beladevorgangs, der Zeitpunkt der Ankunft an der Entladestelle oder die Lieferscheinnummer, aber auch
Arbeitsbeginn und -ende, Pausenzeiten oder Nebentätigkeiten werden direkt
digital erfasst und müssen nicht zusätzlich über eine manuelle Schnittstelle aus
einem papierbasierten Bericht (siehe Abbildung 5-35 ) im EDV-System eingegeben werden. Informationen stehen sofort zur Verfügung und können nahezu
in Echtzeit ausgewertet werden. Neben auftragsbezogenen Daten können mit
dem Bordrechner auch fahrzeugspezifische Daten, wie gefahrene Kilometer,
Geschwindigkeit etc., automatisch erfasst und dokumentiert werden. Zu jeder
Aktion, die im Fahrzeug generiert wird, überträgt der Bordrechner die aktuelle
Uhrzeit und die GPS-Koordinaten, so dass ein durchgängiges Tracking&Tracing
der Fahrzeuge möglich wird.
Lieferscheine
der Werke
LKW-Tagesberichte
ARGE Fahrtenbescheinigung
Faktura und Rechungsstellung
Rechnung
Rechnung
Bezahlung
Externer Kunde
Bezahlung
Interner Kunde
Abbildung 5-35: Papierbasierte Datenerfassung in der Transportlogistik im Bauwesen
Alle Fahrzeuge arbeiten mit einem einheitlichen System und liefern daher gut
vergleichbare Daten, da subjektive Einflüsse bei der Datenerfassung weitgehend ausgeschlossen werden. Eine detailliertere Datenbasis bietet zudem die
Möglichkeit ein verbessertes Fahrzeugcontrolling zu implementieren. Strategische Entscheidungen, wie beispielsweise die Frage nach dem Einsatz von
4-Achsern oder Dumpern im Baustelleneinsatz, können durch Leistungsdaten
aus vergangenen Projekten gestützt werden.
120
5.4.1 Einsparpotenziale im Fuhrpark
Durch die mobile Datenerfassung im LKW können alle Informationen eines
Transportauftrags sowie die zugehörigen lohnrelevanten Daten der Fahrer, wie
Zeiten, zuschlagsberechtigte Tätigkeiten etc., direkt digital erfasst und an die
jeweiligen Systeme zur Verrechnung übertragen werden. Eine zusätzliche manuelle Verbuchung, die bisher mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden
war, kann somit entfallen. Das Telematiksystem ermöglicht weiterhin ein objektives Controlling der Fahrzeuge, da alle Prozessbeteiligten (Fahrer, Disponenten) in einem einheitlichen System arbeiten.
Standzeiten der Fahrzeuge werden durch die zeitnahe Rückmeldung der Statusdaten sehr schnell erkannt, so dass der Disponent korrigierend eingreifen
kann, indem er den Grund für Standzeiten (zu geringe Entladekapazitäten, zu
viele Fahrzeuge in einem Umlauf, defektes Einbaugerät auf der Baustelle etc.)
– falls möglich – beseitigt. Durch eine verbesserte Planung und höhere Transparenz des Transportprozesses kann bereits im Vorfeld das Risiko von Stillstands- bzw. Wartezeiten auf der Baustelle minimiert werden.
Unnötige Nebenzeiten der Fahrer, wie beispielsweise die zusätzliche manuelle
Leistungsdokumentation in einem LKW-Tagesbericht, können durch die direkte
EDV-gestützte Datenerfassung an den Bordrechnern entfallen. Somit wird der
produktive Zeitanteil eines Fahrzeugs und des Fahrers wesentlich erhöht und
die Effektivität des gesamten Fuhrparks steigt deutlich (siehe Abbildung 5-36).
ca. 5-10
Minuten
545
40min.
Reparatur
30min.
1540
Abbildung 5-36: Reduzierung von Stillstandszeiten im Fuhrpark durch verbesserte Planung über das Telematiksystem am Beispiel der Tachoscheiben- und
LKW-Tagesberichtauswertung eines repräsentativen LKW
121
Der monetäre Nutzen des Telematikeinsatzes in der Transportlogistik kann zusammenfassend mit folgenden Punkten beschrieben werden:
•
Kosteneinsparung in der Auftragsverwaltung durch Automatisierung
händischer Dateneingabe
•
Einsparungen von Telefonkosten
•
Transparenzsteigerung der Kostenstruktur (Einsparpotenziale können
somit leichter aufgedeckt werden)
•
Vermeidung von „Suchfahrten“ durch genaue Wegbeschreibung
•
Abbau nicht benötigter Sicherheitspuffer durch die erhöhte Planungssicherheit in der Disposition
•
Senkung des Überstundenanteil in Spitzenzeiten durch bessere Fahrzeugsteuerung
•
Erhöhung der Fahrzeugauslastung durch Verringerung von „Zwischenpausen“ durch den psychologischen Effekt des Bordrechners (vgl. auch
Abbildung 5-36)
•
Verringerung der gefahrenen Kilometer durch Kombination von Fahrten
im Teilladungsverkehr (allerdings im Bausektor relativ geringer Anteil)
•
Verringerung der gefahrenen Kilometer durch Optimierung der Routen
(hierbei muss beachtet werden, dass die kürzeste Strecke nicht immer
auch die günstigste Alternative darstellt. Beispielsweise ist eine Strecke
mit vielen Steigungen vom Spritverbrauch her ungünstiger als eine längere Alternativroute, die allerdings überwiegend flach ist)
Neben den direkten Einsparmöglichkeiten in der Abrechnung und Disposition
der LKW, die über die Zeiteinsparung bzw. Erhöhung der Auslastung gut monetär quantifizierbar sind, ergibt sich durch den Bordrechnereinsatz in der Zusammenarbeit mit der Baustelle noch zusätzlichen Mehrwert, der nur schwer
finanziell zu bewerten ist:
•
Verbessertes Controlling durch Wegfall von Erfassungsarbeiten
•
Schnellere Datenverarbeitung durch durchgängige Datenstruktur
•
Erhöhung der Planungssicherheit durch jederzeitige Bestimmung der
LKW Position über die Statusinformationen
•
Erhöhtes Kostenbewusstsein der Disponenten, da sie sofort eine Übersicht ihrer „Leistung“ (über die jeweilige Fahrzeugauslastung) erhalten
122
•
Höhere Flexibilität in der Disposition, da Fahrzeuggruppen einfach von
einem anderen Disponenten verwaltet werden können
•
Qualitätssteigerung für die Baustellen durch zeitgenaue Anlieferung der
benötigten Materialien und Bereitstellung der Daten für das Materialeingangsbuch in digitaler Form
•
Möglichkeit zur exakten Leistungsverfolgung, so dass „Schwarze Schafe“
leicht zu identifizieren sind
•
Sorgsamerer Umgang mit den Fahrzeugen
•
Flexibilisierung der Dispositionsarbeit
•
Bessere Kundenbindung bei externen Kunden durch zusätzlichen Service wie Online-Sendungsverfolgung der Transporte
•
Lückenlose Dokumentation aller qualitätsrelevanten Lieferzeiten entsprechend der Normen der FGSV oder der Verdingungsordnung Bau
(VOB)
•
Möglichkeit des Abgleichs der Daten aus dem Dispositionssystems mit
Daten anderer Softwaresysteme, z. B. Lastrada26, möglich, um somit eine hohe Datensicherheit zu erzielen
•
Erleichterung der Arbeit des Fahrers: zum Teil sehen die Fahrer die Einführung des Rechner sehr positiv, da sie im Zeitalter von Internet und
mobiler Kommunikation auch eine „Hightech“-Lösung zur täglichen Arbeit
im Fahrzeug haben
5.4.2 Einsparpotenziale des Kunden Baustelle
Die Abläufe innerhalb der Baustellen können durch die genaue Erfassung aller
Fahrzeuge, die mit Bordrechnern ausgestattet sind, wesentlich besser überwacht und geregelt werden. Für die Baustelle reduziert sich damit der Aufwand
für die Erstellung einer Leistungsdokumentation, da auf die Daten der Fahrzeuge zurückgegriffen werden kann. Baustelleninterne Materialflüsse müssen nicht
mehr manuell nachgerechnet werden, wodurch der Polier von unnötigen bzw.
vermeidbaren Verwaltungstätigkeiten entlastet wird. Zur Gesamtauswertung
müssen diese lediglich mit Daten, die nicht bzw. noch nicht automatisch erfasst
werden, kombiniert und in der gewünschten Form dargestellt werden.
26
Lastrada ist eine Spezialsoftware für die Qualitätsprüfung und -überwachung bei der Herstel-
lung und Verarbeitung von Beton, Asphalt, Erdbau sowie Mineralstoffen, Geotextilien und Zement.
123
Die Daten über die erbrachte Transportleistung stehen wesentlich früher zur
Verfügung, so dass zeitnah Soll-Ist-Abgleiche der Termineinhaltung und frühzeitig Maßnahmen bei Abweichungen vom Bauzeitenplan durchgeführt werden
können. Die Transparenz in der Baufortschrittskontrolle wird durch die EDVgestützte Baulogistik wesentlich verbessert. Gleichzeitig wird die Planungssicherheit durch tagesaktuellen Planabgleich erhöht, wodurch gleichmäßige Auslastungen während der gesamten Bauphase realisiert und kostenintensive Leistungsspitzen vermieden werden können. Unproduktive Zeiten auf der Baustelle
werden schneller erkannt und können gezielt reduziert werden, die Effizienz des
gesamten Bauvorhabens steigt.
124
„Geh nicht immer auf dem vorgezeichneten Weg,
der nur dahin führen kann, wo andere bereits gegangen sind.“
Alexander Graham Bell
6 Schlussbetrachtung und Ausblick
6.1 Zusammenfassung und Fazit
Auch die Baubranche setzt seit einiger Zeit verstärkt auf digitalisierte Methoden
und Vorgehensweisen zur effizienteren Prozessabwicklung, wie dies bereits in
anderen Branchen üblich ist. EDV-gestützte Ansätze, wie das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Transportlogistikkonzept (vgl. Kapitel 4 und 5), sind die
notwendigen Bausteine für eine effizientere Bauabwicklung, die einen langfristigen Wettbewerbsvorteil für innovative Firmen der Branche generieren kann.
Besonders vor dem Hintergrund stark steigender Kosten für Treibstoffe und Betriebsmittel eines eigenen Fuhrparks zeigt sich die Notwendigkeit, diesen möglichst optimal einzusetzen, die Auslastung weitestgehend zu erhöhen und unproduktive Nebenzeiten so weit als möglich zu reduzieren. Bei der Einführung
eines EDV-Systems zur Fuhrparksteuerung sind die speziellen Rahmenbedingungen der Baulogistik, die im Kapitel 2 beschrieben sind, zu berücksichtigen
und Anforderungen zu definieren, die mit Hilfe von EDV und Technik, deren
Ausprägungen im Kapitel 3 dargestellt sind, gelöst werden.
Zur aktiven Steuerung und Überwachung der Fahrzeuge sind zeitnahe Informationen über den aktuellen Status der Auftragsbearbeitung notwendig. So kann
die Disposition auf Abweichungen in der Einsatzplanung zeitnah reagieren und
die notwendigen Änderungen in der Auftragsplanung veranlassen. Für diese
Aufgabe ist der Einsatz von Telematiksystemen und einer an die speziellen
Rahmenbedingungen der Baustellenabwicklung angepassten Dispositionssoftware besonders bei größeren Fahrzeugparks eine ideale Lösung. Standardisierte Datenerfassung sowie eine einheitliche, zentrale Auftragsverwaltung
erlauben eine hoch flexible Handhabung der Dispositionsaufgaben und erleichtern die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Standorten, da ein gemeinsames System zugrunde liegt, das an jedem Arbeitsplatz identisch ist.
125
Bei wachsender Größe des Fuhrparks und einer breiten Fahrzeugpalette wird
es für die Disponenten zunehmend schwieriger, die Fahrzeuge ohne ein zentrales Informationsmedium zur Entscheidungsunterstützung kostengünstig mit hoher Auslastung einzusetzen. Zur optimalen und kostengünstigen Versorgung
der Baustellen mit Gütern ist dementsprechend eine geschlossene Logistikkette
mit einheitlichen Datenschnittstellen erforderlich, wie sie z. B Flottenmanagementsysteme anbieten. Während bei Speditionen diese Lösungen schon seit
vielen Jahren genutzt werden und es auch viele verschiedene Anbieter am
Softwaremarkt gibt, existieren für die Baubranche bisher noch wenige Anbieter
aber auch Nutzer dieser Technologie. Die Gründe hierfür liegen darin, dass am
Markt käufliche Systeme nicht eins zu eins auf die Belange der Bauwirtschaft
übertragbar sind, so dass die meisten Baufirmen derzeit den hohen Implementierungsaufwand scheuen.
Hauptanforderung an eine Hardware zur Verwendung im Baubereich ist eine
hohe Robustheit gegenüber Schmutz und Erschütterungen, da ein Großteil der
Transporte abseits befestigter Wege erfolgt. Weiterhin müssen die Bordrechner
einfach zu bedienen sein, um den Arbeitsalltag der Kraftfahrer nicht unnötig zu
erschweren. Im Gegensatz zur Speditions- und KEP-Branche spielt im Baubereich die Erfassung und Verarbeitung von Lieferscheinen eine untergeordnete
Rolle, da nur die wenigsten Lieferungen direkt an den Endkunden gelangen,
sondern im Normalfall über die Bauunternehmung abgewickelt werden. Daher
ist der interne Datenaustausch meist ausreichend, so dass die Fahrer keine
organisatorischen Arbeiten mit übernehmen müssen.
Die EDV-Unterstützung der Dispositionstätigkeit führt zu einer verbesserten,
detaillierteren Planung der Aufträge. Somit können Aufträge besser synchronisiert werden, Stand- und Nebenzeiten werden durch die einheitliche und zeitnahe Dokumentation schnell erkannt und können dadurch reduziert werden.
Damit kann eine Steigerung der Fahrzeugauslastung erreicht werden.
Die EDV-gestützte Auftragsbearbeitung ermöglicht eine lückenlose Dokumentation des Materialflusses vom Werk bis zum Einbauort auf der Baustelle, da
Transportzeiten auch für die Qualitätsüberwachung verwendet werden können.
Diese Datenbasis bildet die Grundlage für eine schnelle und detaillierte Abrechnung sowie diverse statistische Auswertungen sowohl bezüglich der Leistung
für den Kunden als auch hinsichtlich einer wirtschaftlichen Bewertung innerhalb
des Fahrzeugparks. Der Fuhrpark im Bauunternehmen wandelt sich damit zunehmend vom reinen Transporteur hin zum modernen Logistikdienstleister, der
durch bereichsübergreifende Optimierungsansätze für alle Prozessbeteiligten
eine Win-Win-Situation generiert. Die durchgängige Digitalisierung der Prozesse bei der Belieferung und Abrechnung der Bauleistungen ist ein wichtiger
Schritt zur Steigerung der Effektivität und ermöglicht es, sich besser am Markt
behaupten zu können.
126
6.2 Zukünftige Entwicklungen in der Baubranche
Im Rahmen dieser Arbeit konnten die Vorteile und die erzielbaren Einsparpotenziale des Einsatzes eine EDV-gestützten Disposition mit Telematikeinsatz
und mobiler Datenerfassung in der Baubranche am Beispiel der verbesserten
Abrechnung und der erhöhten Transparenz im Transportprozess durch die zeitnahen Statusinformationen der Fahrzeuge dargestellt werden. Grundlegende
organisatorische Änderungen im Fuhrpark, wie in Kapitel 4.4 beschrieben,
konnten aufgrund der notwendigen Vorlaufzeiten nicht mehr realisiert werden.
Die enge Zusammenarbeit mit den Projektpartnern im Rahmen der Konzeptentwicklung hat vor allem im Bereich der Prozessoptimierung deutlichen Forschungsbedarf für die Bauwirtschaft aufgezeigt. Aus diesem Grund werden am
Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik (fml) aktuelle weitere Forschungsideen aus dem Themenfeld der Baulogistik bearbeitet, da hier noch
deutliche Verbesserungspotenziale zu heben sind. Zum Abschluss werden diese Projekte kurz skizziert, um die Weiterführung der Ergebnisse dieser Arbeit
und auch die Tendenzen auf dem Gebiet der Baulogistikforschung darzustellen.
6.2.1 Virtuelle Baustelle – ForBAU
Der LKW ist lediglich ein Teil der Ressourcen auf der Baustelle. Um den Weg
hin zur virtuellen, „gläsernen“ Baustelle weiterzuverfolgen, ist eine Erweiterung
des in dieser Arbeit beschriebenen Konzeptes auf alle weiteren Baugeräte unter
Berücksichtigung der vorhandenen 3D-CAD-Daten des Bauvorhabens zur Kontrolle der Bauleistung erforderlich. Die Geräte auf den Baustellen werden damit
zu zentralen Informationsträgern, die orts- und leistungsbezogenen Daten
sammeln und für weitere Auswertungen zur Verfügung stellen (siehe Abbildung
6-1):
Tunnel
Trasse
Simulation (Statik + Ablauf)
Baufortschrittskontrolle
Auto. Produktion
Brücke
Maschinendatenüberwachung
Simulation (Erbau + Wegebau)
Auto ID der Fertigteile mit Doku
Einbauposition
Ablaufplanung
Telematik
Abbildung 6-1: Die Baumaschine als zentraler Informationsträger auf der virtuellen
Baustelle
127
Die mobile Datenerfassung auf Baumaschinen ist ein notwendiger Schritt, um
die gesamte Bauleistung online überwachen und zeitnah steuern zu können.
Eine besondere Herausforderung stellt sich bei dieser Aufgabe durch die Vielzahl an Baumaschinengattungen der unterschiedlichen Hersteller, die hinsichtlich ihrer Datenprotokolle und Steuerung noch wenig standardisiert und normiert sind [Kor-07].
Zur effizienteren Abwicklung der Bestellung und Abrechnung von Bauleistungen
entwickeln sich die maschinentechnischen Abteilungen der größeren Baufirmen
seit einigen Jahren konsequent hin zum Logistikdienstleister, der durch eine
Vielzahl an Zusatzleistungen einen reibungslosen Ablauf zwischen den Quellen
und Senken in der Baustellenabwicklung sicherstellt. Im Rahmen des bayerischen Forschungsverbundes „Virtuelle Baustelle" (ForBAU) - Digitale Werkzeuge für die Bauplanung und -abwicklung werden die vier Arbeitsfelder
•
3D-Modellbildung mit zentraler Dokumentation von Bauwerksinformationen in einem Produkt-Daten-Management-System,
•
durchgängige Prozessabwicklung und Planungsunterstützung durch Simulation der Bauabläufe,
•
Baulogistik (Baustelleneinrichtung, Bauabwicklung) sowie
•
Datenerfassung auf der Baustelle mit Hilfe von RFID und Telematik in
der Baugeräten
gemeinsam von sieben Hochschulinstituten und 31 Industriepartnern, im Zeitraum von 01.2008 bis 12.2010, bearbeitet.
6.2.2 4D-Simulation der Bauabläufe
Der Begriff Planung wird in der Baubranche bisher rein statisch verwendet und
beinhaltet lediglich die Erstellung der Bauablauf- und Projektpläne. Eine dynamische Anpassung an die spezifischen Gegebenheiten des jeweiligen Bauvorhabens mit hohem Detaillierungsgrad der Ablaufplanung findet meist nicht statt.
In der Praxis resultieren daraus oft Engpässe, da Kapazitäten nicht richtig bewertet wurden. Somit entstehen Bauverzögerungen, die nur mit erheblichem
Mehraufwand und auch Kosten behoben werden können, um das Bauprojekt
fristgerecht fertig stellen zu können.
Abhilfe kann hier die virtuelle, EDV-gestützte Planung schaffen, die im Rahmen
eines AiF Projektes untersucht wird und sowohl die Struktur- als auch die Ablaufplanung der Bauprozesse berücksichtigt. Werkzeuge aus der industriellen
Materialflusssimulation (z. B. eM-Plant, AutoMod o. Ä.) sollen dazu im Projektverlauf an die Anforderungen der Baubranche adaptiert werden, um mit geringem Aufwand modulare Simulationsmodelle (siehe Abbildung 6-2) auf Basis der
128
Geometrie- und Vermessungsdaten generieren zu können. In das Planungsmodell werden die realen Daten aus der Baustelle fortwährend integriert, um
einen dynamischen Planungsstand generieren zu können, der flexibel an die
Baustellenrealität angepasst werden kann [Kra-07].
Abbildung 6-2: Beispiel für eine Echtzeitsimulation eines Bauvorhabens
6.2.3 AR-Unterstützung bei der Baumaschinenbedienung
Moderne Maschinenführungssysteme sind heute in der Lage, dem
Baumaschinenführer Arbeitsanweisungen hinsichtlich Sollpositionen von
Arbeitseinrichtungen darzustellen. Diese Visualisierung erfolgt jedoch auf einem
in der Maschine neben oder vor dem Benutzer fest installierten Monitor und ist
damit ergonomisch nicht ideal. Die Forschungsidee liegt darin, ein Augmented
Reality27 System zu entwickeln, das dem Baumaschinenführer eine intuitive und
27
Unter Augmented Reality (AR) versteht man die computergestützte Erweiterung der Realität,
indem virtuelle Informationen in das Blickfeld des Nutzers eingeblendet werden. Diese Überlagerung kann durch ein Tracking des Nutzers (beispielsweise durch eine Kamera) kontextbezogen erfolgen, so dass die virtuellen Daten direkt mit den reellen Bildern der Umgebung überlagert und dynamisch entsprechend der Blickrichtung des Nutzers angepasst werden.
129
ergonomische Visualisierung prozessrelevanter Informationen bietet. Mit Hilfe
der AR-Technologie lässt sich die reale Welt mit vom visuellen Kontext
abhängigen, computergenerierten Daten und Objekten anreichern. Dies
geschieht beispielsweise über ein sogenanntes Head-Up-Display28 oder ein
Head-Mounted-Display29, durch das sowohl virtuelle als auch reale Objeke
wahrgenommen werden (siehe Abbildung 6-3). Die virtuellen Objekte werden
dabei jedoch nicht willkürlich eingeblendet, sondern stehen in einer räumlichen
sowie zeitlichen Beziehung zu der vom Benutzer betrachteten realen
Umgebung. Grundlage hierfür sind Trackingsysteme, die sowohl Gegenstände
als auch Personen abhängig von ihrer technischen Ausprägung mehr oder
weniger genau erfassen können.
Abbildung 6-3: Einsatzbeispiel für AR in einem Bagger
So kann die Technologie beispielsweise genutzt werden, um einem
Baumaschinenführer in einfacher Form zu illustrieren, welche Stellung der
Baggerlöffel bei Erdabtragsarbeiten bezüglich seiner Höhe im Sinne eines
optimalen Ergebnisses haben sollte. Durch den Einsatz der AR-Technologie
können die Nachteile einer monitorbasierten Lösung hinsichtlich Nah- und FernFokussierungsproblemen, Blickwinkeländerungen und den daraus resultieren28
Das Head-Up-Display (HUD) ist ein Anzeigesystem, bei dem die für den Nutzer (Piloten, Au-
tofahrer etc.) wichtigen Informationen in das Sichtfeld, z. B. direkt auf die Scheibe des Fahrzeuges, projiziert werden.
29
Das Head-Mounted-Display (HMU) ist ein visuelles Ausgabegerät, das in Form von Brillen
oder Helmen direkt „am Kopf“ des Nutzers getragen wird und virtuelle Bilder auf einem augennahen Bildschirm darstellt oder direkt auf die Netzhaut projiziert.
130
den Totzeiten auf innovative Art und Weise reduziert werden, ohne dass der
Maschinenführer mehr als nötig von seiner Tätigkeit abgelenkt wird.
6.2.4 Warenidentifikation per RFID zur Materialflussverfolgung
Um nachhaltig sowohl die Lieferqualität als auch die Kosten zu optimieren und
Verzögerungen auf der Baustelle vorzubeugen, ist eine zeitnahe Dokumentation der Betriebsmittelnutzung in Form einer zentralen Datenbasis, die Einsatzort
und -zeit speichert, unerlässlich. Die Grundlage hierfür bildet jedoch der Einsatz
verbesserter, an die vorherrschenden Randbedingungen angepasster Identifizierungssysteme, da die Verwaltung über Lieferscheindaten oder Barcodes, wie
sie aktuell vorzufinden ist, diesen Anforderungen nicht gewachsen ist.
Die Herausforderungen für die Ident- und Steuerungstechnik bestehen daher in
der Bauwirtschaft primär aus
•
der sicheren Identifizierung aller für den Bauprozess kritischen „Objekte“,
wie Materialien, Ausrüstungen, Maschinen, Geräte und Werkzeuge, nicht
zuletzt Mitarbeitern und Planungsunterlagen,
•
deren Lokalisierung vor und im mobilen, sich ständig ändernden Baustellenbereich sowie
•
der Fähigkeit zur prozess- und bedarfsgerechten Fremd- und/oder
Selbststeuerung derartiger Objekte.
Diese Aufgaben müssen kontinuierlich, zuverlässig und auch unter widrigen
Umgebungsbedingungen gelöst werden, wobei die Vermeidung von Ressourcenverschwendung sowie die zeitgerechte und effiziente Sicherung des Baufortschritts hier einen wesentlich kritischeren Faktor darstellt als in der industriellen Fertigung. Eine mögliche Lösung zur dezentralen Identifikation von Warenströmen auf Baustellen ist der Einsatz von RFID-Gate-Lösungen (siehe Abbildung 6-4). Im Rahmen eines aktuellen AiF Forschungsprojektes am Lehrstuhl
fml wird daher ein System entwickelt, das die Ressourcen mit RFID-Tags ausstattet und Daten über ein mobiles Gate beim Passieren ausliest und über eine
Telematikanwendung an eine zentrale Datenbank übermittelt [fml-07a].
131
Abbildung 6-4: Konzept für Prototypen einer portablen RFID-Gate-Lösung für den Baustelleneinsatz
Die Technologie der Radio Frequency Identification (RFID) und ihrer Folgetechnologien bietet dazu neue, für die Bauwirtschaft noch wenig erforschte und
getestete Möglichkeiten. Je nach Ausgestaltung kann sie durch Identifikationsund Lokalisierungsfunktionen den Objekten auch eigene „Intelligenz“ verleihen,
die dadurch zu „Smart-Objects“ werden. Der Rückgang der Preise für RFIDTags und die technische Weiterentwicklung in Bezug auf Robustheit, Zuverlässigkeit, Reichweite sowie Materialdurchdringung der Funkwellen ermöglicht in
den kommenden Jahren die Realisierung vielfältiger Anwendungen in der Bauwirtschaft.
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146
8 Index
8 Index
A
Abrechnung
71
Ampelsysteme
75
Auftragsarten
101
Schüttgut
101
Umsattel
101
Baustellenaufträge
109
Baustelleneinsatz
79
Bestellung
69
Bewegungsdatenkonzept
82
Bordcomputer
44
Bordrechner
117
Broadcasting
52
C
Disposition
44
83, 121
17
21
35
Filetransfer
Flottenmanagementsysteme
121
45
Gruppenruf
GSM
52
43, 54
H
Heuristische Verfahren
37
Hill-Climbing Verfahren
39
Histogramme
75
HSCSD
55
Informationshierarchie
91
Inhouse-Partnerschaft
16
Internes Outsourcing
17
K
Kooperationspartnerschaft
17
L
EDACS
52
EDGE
Einflussfaktoren
43
Einsparpotenziale
ELWIS
9, 70
E
Dispositionsarbeit
125
I
D
Dienstleistungspartnerschaft
Disponenten
Kunde
G
B
Datenübertragungskonzept
123
F
Rhythmus
CAN-Bus
Fuhrpark
20
123
Laderaumoptimierung
Ladestellen
39
102
Ladungsrestriktionen
37
Längenrestriktionen
37
Luftverkehr
35
147
8 Index
Schüttgutaufträge
M
Mobile Computer
44
Mobilfunksysteme
Einteilung
53
N
mobil
nicht providerbasierten
Kommunikationssystemen
45
Seeverkehr
35
SMS
54
SPC
75
41
Auftrag
114
42
Statuskette
115
51
Steuerung
Straßenverkehr
Sukzessivverfahren
O
Sweep Verfahren
Öffentlicher Personennahverkehr
55
15, 16
Luftverkehr
35
Öffentlicher Personennahverkehr
34
Schienenfernverkehr
34
Seeverkehr
35
43
Planung
Profit-Center
9
17
Telematiksysteme
Projektoutsourcing
17
TETRA
Pull-Prinzip
26
Transportabwicklung
Push-Prinzip
26
R
133
36
121
38
Schienenfernverkehr
34
32
51, 52
21
U
108
V
Verfahren des nächsten
Nachfolgers
Savingsverfahren
148
Einsatzgebiete
Umsattelauftrag
S
Satzkennungspräfix
38
Telematikeinsatz
Personal Digital Assistant
Routenplanung
37, 39
T
P
RFID
10
34
34
Ortung
Outsourcing
SCM
Status
Navigationssysteme
Handy
103
39
Z
Zeitfenster
37
Zeitrestriktionen
37

Dissertation Transportlog Druckversion2

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