OOPPAAKK

Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben

Optimierte Verpackungslogistik in der Kreislaufwirtschaft

Im Rahmen des BMBF-Forschungsschwerpunktes „Integrierter Umweltschutz in der Verpackungsindustrie“

Förderkennzeichen: 0330442

Gert Goch, Klaus-Dieter Thoben, Andreas Plettner, Marc Lemmel,

Martin Schnatmeyer, Jonas Christ, Xinhong Zhao

Bremen, März 2006

© OPAK

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Vorwort Dieser Abschlussbericht soll die Ergebnisse und deren geplante Verwertung aus dem Projekt OPAK vorstellen. Neben den Projektpartner BIBA und INDYON GmbH ist dieses Ergebnis auch durch die Unterstützung verschiedener Unternehmen und Personen entstanden. Ausdrücklichen Dank dafür gilt an dieser Stelle den Firmen FRANKE Schwerlast GmbH, PONACHEM AG und Willenbrock Fördertechnik GmbH & Co. KG. Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesmi-nisteriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 0330442 geför-dert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

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Gliederung 1 VERANLASSUNG UND LÖSUNGSANSATZ...................................................... 5

1.1 Aufgabenstellung des Vorhabens................................................................. 5 1.2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde ............. 5 1.3 Planung und Ablauf des Vorhabens............................................................. 5 1.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand................................................... 6

1.4.1 Lagerhaltung und Kommissionierung.................................................... 6 1.4.2 Behälteridentifikation............................................................................. 7 1.4.3 Fahrzeugidentifikation ........................................................................... 8 1.4.4 Materialflusslogistik ............................................................................... 9 1.4.5 Übersicht der zur Zeit eingesetzten RFID-Systeme .............................. 9 1.4.6 Systeme zur Positionsbestimmung ..................................................... 17 1.4.7 Der Electronic Product Code............................................................... 20 1.4.8 Informationsrecherche ........................................................................ 21

1.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen..........................................................21 1.5.1 Zusammenarbeit mit Unternehmen..................................................... 21 1.5.2 Zusammenarbeit mit anderen Projekten ............................................. 22

2 EINGEHENDE DARSTELLUNG ....................................................................... 24 2.1 Sektorbeschreibung ....................................................................................24

2.1.1 Redistribution ...................................................................................... 24 2.1.2 Verpackungssysteme.......................................................................... 25 2.1.3 Ein- und Auslagervorgänge von Packstücken..................................... 27 2.1.4 Verpackungsidentifikation ................................................................... 29

2.2 OPAK-Demonstrator ...................................................................................31 2.2.1 Beschreibung des OPAK-Anwendungsszenarios ............................... 31 2.2.2 Der Aufbau der Hardware-Systeme .................................................... 33 2.2.3 Die Software........................................................................................ 39 2.2.4 Funktionsweise des Systems.............................................................. 45 2.2.5 Warenlager- und Umschlagsplätze ..................................................... 46 2.2.6 Reichweitenmessungen ...................................................................... 48 2.2.7 Bilanz der Funktionsweise des Forschungsdemonstrators ................. 51

2.3 Umwelt- / Wirtschaftlichkeitsbetrachtung.....................................................52 2.3.1 Entwicklung eines Bewertungskonzeptes ........................................... 52 2.3.2 Umsetzungsphase .............................................................................. 55 2.3.3 Durchführung der Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung........... 56

2.4 Schulungskonzept .......................................................................................68 2.4.1 Ablaufplan ........................................................................................... 68 2.4.2 Lernorte............................................................................................... 68 2.4.3 Wissensvermittlung ............................................................................. 69

2.5 Alternative Systeme ....................................................................................69 2.5.1 Aufbau eines alternativen Systems zur Positionsbestimmung ............ 69 2.5.2 Aufbau eines alternativen Systems zum Gefahrguthandling............... 71

3 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG ...................................................... 72 3.1 Voraussichtlicher Nutzen.............................................................................72

3.1.1 Wirtschaftliche Erfolgsaussichten........................................................ 72 3.1.2 Wissenschaftliche und technische Erfolgsaussichten ......................... 72 3.1.3 Wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit .................. 73

3.2 Fortschritte auf dem Gebiet des Vorhabens................................................74

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3.3 Erfolgte und geplante Veröffentlichungen ...................................................74 3.3.1 Erfolgte Veröffentlichungen................................................................. 74 3.3.2 Geplante Veröffentlichungen............................................................... 75

4 LITERATURVERZEICHNIS .............................................................................. 77 4.1 Printmedien .................................................................................................77 4.2 Internetseiten ..............................................................................................78 4.3 Normverzeichnis..........................................................................................78

5 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS ......................................................................... 79

6 Anhang .............................................................................................................. 81 6.1 Vergleich Positioniersysteme ......................................................................81 6.2 Darstellung des Ist-Wareneingangs-Prozesses ..........................................82 6.3 Darstellung des Soll-Wareneingangs-Prozesses ........................................83 6.4 Modellierung Ist-Wareneingangs-Prozess...................................................84 6.5 Modellierung Soll-Wareneingangs-Prozess ................................................85 6.6 Ist-Prozesskostenrechnung.........................................................................86 6.7 Soll-Prozesskostenrechnung.......................................................................87 6.8 Investitionsrechnung ...................................................................................88 6.9 Betriebskostenrechnung..............................................................................89 6.10 Stromverbrauchsanalyse des RFID-Systems..............................................90 6.11 Gesamtbetrachtung des Umweltbelastung.................................................91

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1 VERANLASSUNG UND LÖSUNGSANSATZ

1.1 Aufgabenstellung des Vorhabens Projektziel war die Optimierung der Redistributions- und Distributionslogistik von Ver-packungen, die für den Transport von Produktionsmaterialien oder Produktionsrest-stoffen im Rahmen des Materialrecycling eingesetzt werden können. Mit Hilfe der so genannten RFID1-Systemtechnologie sollten dafür Transportverpa-ckungen mit Transpondern bestückt werden, über die eine detaillierte Materialdaten-erfassung direkt am Packstück ermöglicht wird. Im Rahmen einer praktischen Erpro-bung sollte dann untersucht werden, in welcher Form diese Technologie in verpa-ckungslogistischen Abläufen (auch in weiteren Anwendungen wie zum Beispiel im Gefahrguttransport) eingesetzt werden kann. Anhand eines Beispielmaterials sollte parallel dazu eine Wirtschaftlichkeits- und Umweltentlastungsanalyse durchgeführt werden, deren Ergebnisse als strategische Entscheidungsunterstützung für industrielle Anwender (insbesondere der kleinen und mittelständischen Industrie) dienen soll.

1.2 Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde

Gegenstand von Forschung und technologischer Entwicklung des produktintegrierten Umweltschutzes sollte im Programm der Bundesregierung „Forschung für die Um-welt“ unter anderem die Herstellung von Produkten hinsichtlich der Vermeidung von Emissionen sein. Hierfür sollte die aus umweltorientierter Sicht geeignete Werkstoff-auswahl, das Ausreizen der produktspezifischen Material- und Abfallintensität, Sen-kung der Ausschussrate, Steigerung der Ausbeute, Begrenzung der Werkstoffvielfalt, Energieminimierung sowie Minderung der Transport- und Verpackungsintensität un-tersucht werden (vgl. BMBF 1997, Kapitel 4.2.2). Im Rahmen dieses hier beschriebenen Vorhabens wurden die im Rahmen der Her-stellung entstehenden verpackungslogistischen Beziehungen (inkl. des Produktions-abfallrecyclings) hinsichtlich ihrer umweltbezogenen Optimierbarkeit untersucht. Hier-für wurden Verpackungskennzeichnungs- und Verpackungssteuerungssysteme ent-wickelt und hinsichtlich ihrer Einsetzbarkeit in der Praxis untersucht. In diesem Zu-sammenhang wurde untersucht, wie sich dadurch Transportbelastungen zusammen mit den Transportkosten durch den Einsatz dieser Techniken minimieren lassen (vgl. BEO 2000, Kapitel 2, c). Durch gezielte Zusammenarbeit von Industrie und Forschung sollte in diesem Vor-haben die Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Wirtschaftszweige, insbesondere kleiner und mittelständischer Unternehmen (KMU), gestärkt werden (vgl. BEO 2000, Kapitel 1). Aus Umweltgesichtspunkten ist dieses als umso wichtiger zu erachten, da die Emissionen der KMUs in ihrer Summe beträchtliche Anteile an den Gesamtbelas-tungen durch die Industrie ausmachen (vgl. BMBF 1997, Kapitel 4.2.3).

1.3 Planung und Ablauf des Vorhabens In diesem Vorhaben sollten Verpackungskennzeichnungs- und Verpackungssteue-rungssysteme entwickelt und bezüglich ihrer Einsetzbarkeit in der Praxis untersucht 1 Radio-Frequency-Identification

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werden. Zielrichtung war dabei die Entwicklung und Erprobung von technischen Einsatzmöglichkeiten der RFID-Systemtechnologie unter dem Gesichtpunkt einer nachhaltigen umweltentlastenden und wirtschaftlichen Verpackungslogistik, die auch Aspekte der Kreislaufwirtschaft mit berücksichtigt. Anhand eines Beispielmaterials konnte aufgezeigt werden, welche Umweltentlastun-gen und Kosteneinsparungen durch den Einsatz dieser Technologie zu erwarten sind. Bei dem Beispielmaterial wurde ein Material gewählt, das nur mit Hilfe von Ver-packungen transportiert werden kann und das selbst nicht mit dem für den Transport des Materials erforderlichen Informationsgehalt ausgestattet werden kann (zum Bei-spiel Schüttgüter oder Reststoffe). Aus dem Vorhaben resultierende Erkenntnisse und Ergebnisse wurden zusammen mit wirtschaftlichen Betrachtungen so aufbereitet, dass sie als Entscheidungsunter-stützung für industrielle Anwender dienen können. Der Arbeitsplan dieses Vorhabens war entsprechend Tabelle 1 aufgebaut. Die Er-gebnisse aus der Umsetzung sollen in Kapitel 2 beschrieben werden.

AP Arbeitspaket 1. Quartal

2. Quartal

3. Quartal

4. Quartal

5. Quartal

6. Quartal

7. Quartal

1 Analyse des Beispiels 2 Realisierungskonzepte 3 Konzipierung der Umsetzung 4 Aufbau des Demonstrators 5 Programmierung der Schnitt-

stellen

6 Umwelt- / Wirtschaftlichkeit 7 Durchführung von Workshops 8 Projektmanagement

Tabelle 1: Projektarbeitsplan

1.4 Wissenschaftlicher und technischer Stand

1.4.1 Lagerhaltung und Kommissionierung Eine der führenden Arzneimittelgroßhandlungen in München verfügt über eine elekt-ronisch gesteuerte Lagerhaltung und Kommissionierung, um eine vollautomatische Warenzusammenstellung gemäß Lieferschein zu ermöglichen. Mehr als 6000 Kom-missionierbehälter (Plastikcontainer) werden täglich durch das Lager befördert und müssen an einzelnen Ladestationen identifiziert werden. Bei den früher verwendeten Bar- oder Reflexcode-Etiketten traten täglich bis zu 100 Fehllesungen auf, was dazu führte, dass die falsch identifizierten Kommissionierbehälter alle Ladestationen bis zum Warenausgang durchliefen und damit die gesamte Lieferung verzögerten. Um eine fehlerfreie Erkennung der Kommissionierbehälter zu gewährleisten, wurden die-se mit Transpondern ausgestattet, die im Boden der Kunststoffwanne eingeschweißt wurden (Finkenzeller 2000, 374).

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1.4.2 Behälteridentifikation

1.4.2.1 Gasflaschen und Chemikalienbehälter Gase und Chemikalien werden in hochwertigen Leihbehältern transportiert. Eine Verwechslung dieser Behälter kann sowohl bei der Wiederbefüllung als auch beim Einsatz der Stoffe fatale Folgen haben. Neben produktspezifischen Anschlusssyste-men kann eine deutliche Beschriftung dabei helfen, Verwechslungen zu vermeiden. Eine maschinenlesbare Kennzeichnung bringt zusätzliche Sicherheit. Ein großer Teil der heute ausgelieferten Behälter wird deshalb durch Barcodes gekennzeichnet. Die Zuverlässigkeit des weit verbreiteten Barcodes ist im rauen Industrieeinsatz jedoch nicht ausreichend, die Lebensdauer zu kurz und- damit die Wartung zu teuer (Fin-kenzeller 2000, 356). Transponder verfügen über eine weitaus höhere Speicherkapazität als gängige Bar-codes. Somit können hier, neben der einfachen Flaschennummer, weitere Daten wie Eigentümer, TÜV-Termin, Inhalt, Volumen, maximaler Fülldruck und Analysedaten abgelegt werden. Die Transponderdaten lassen sich außerdem beliebig ändern, wo-bei Sicherheitsmechanismen (Authentifizierung) den unbefugten Schreib- oder Lese-zugriff auf die gespeicherten Daten verhindern können (Finkenzeller 2000, 356). Als Lesegeräte werden mobile und stationäre Geräte angeboten. Stationäre Lesege-räte können mit einer Produktionsanlage gekoppelt werden, wodurch falsche Behäl-ter automatisch erkannt und zurückgewiesen werden. Nach einer Befüllung lassen sich die aktuellen Produktionsdaten automatisch auf dem Transponder ablegen. In Kombination mit einer Datenbankverwaltung kann die Behälterzahl beim Kunden bei gleich bleibendem Gasverbrauch drastisch reduziert werden, da eine überhöhte Stehzeiten oder zu große Lagerhaltung leicht erkannt und korrigiert werden kann. Daneben können alle Stationen, die ein Behälter auf dem Weg zum Kunden und zu-rück durchläuft, durch den Einsatz zusätzlicher Lesegeräte automatisch erfasst wer-den. So lassen sich zum Beispiel Kunden ermitteln, die Behälter verschmutzt zurück-liefern. Die damit verbundene Kosteneinsparung kann bei dem Produkt Gas, das zwischen den Herstellern keine große Differenzierungsmöglichkeit bietet, als wichti-ger Marktvorsprung betrachtet werden (Finkenzeller 2000, 357 – 358).

1.4.2.2 Hausmüllentsorgung Im Zuge der wachsenden Anforderungen an die Umweltverträglichkeit wird es immer teurer, Müll zu entsorgen. Um die Kostenverteilung transparent zu gestalten, bietet sich die automatische Erfassung der Müllmengen an. Immer mehr Städte und Land-kreise optimieren deshalb die kommunale Abfallentsorgung durch den Einsatz von RFID-Systemen und schaffen damit die Voraussetzung dafür, dass bislang pauschal abgerechnete Kosten der Entsorgung verursachergerecht abgerechnet werden kön-nen. Zu diesem Zweck bringt man Transponder an den Mülltonnen an und rüstet die Sammelfahrzeuge mit automatischen Lesesystemen aus. Sobald die Mülltonnen an die Schüttung des Müllfahrzeuges gebracht werden, wird der eingebaute Transpon-der ausgelesen. Zusätzlich wird, je nach Präferenz der Kommune, das Gewicht oder das Volumen des Mülls ermittelt (Finkenzeller 2000, 358 – 359).

1.4.2.3 Gewerbeabfallentsorgung Abbildung 1 verdeutlicht ein modular aufgebautes Logistiksystem (CIAS) der Firma MOBA Mobile Automation AG. Dieses System hat folgende Vorteile:

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• Optimaler Einsatz von Fahrzeugen;

• Optimierte Lagerbestände;

• Standorte von Fahrzeugen und Behälter kennen;

• Zeiteinsparung durch Bearbeitung der Aufträge auf dem Fahrzeug;

• Vermeiden von Fehlern und Manipulationen;

• Keine Nachbearbeitung von Auftragsunterlagen;

• Zeiteinsparung durch Wegfall der Unterschrifteneinholung auf der Tour (elekt-ronische Unterschrift);

• Zeiteinsparung bei der Beantwortung von Kundenfragen;

• Zügige Erstellung von Rechnungen und Leistungsnachweisen;

• Verursachergerechte Abrechnung;

• Transparente Leistungsnachweise;

• Schnelle Rechnungslegung;

• Informationen über die individuelle Abfallsituation (vgl. moba 04).

Abbildung 1: CIAS-Logistiksystem (moba 04)

1.4.3 Fahrzeugidentifikation Zur Identifikation der Fahrzeuge eignet sich ein transponder-gestütztes System, das sich ohne großen Aufwand installieren lässt. Die Montage der Transponder an die Fahrzeuge ist einfach, dabei lassen sich Applikationen mit Transponderkarten als auch mit Fahrzeugtranspondern realisieren.

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Applikation mit Transponderkarten Applikation mit Fahrzeugtranspondern

Abbildung 2: Fahrzeugidentifikation (vgl. moba 04)

1.4.4 Materialflusslogistik Im Rahmen von Automatisierungskonzepten wie Computer-Integrated-Manufacturing (CIM) wurden im zurückliegenden Jahrzehnt komplexe Automatisierungslösungen entwickelt, die auch die Materialflusslogistik beispielsweise durch Hochregallagersys-teme oder Flurförderfahrzeuge einbeziehen. Für dezentral tätige, kleine und mittlere Betriebe (zum Beispiel im Bereich des Recycling) sind diese Systeme im Allgemei-nen zu kostspielig zumal sie sich schlecht an wechselnde Aufgaben anpassen und skalieren lassen. So müssen zum Beispiel für ein Flurförderfahrzeug 50-100 T€ in-vestiert werden, während ein Gabelstapler ca. 10 T€ kostet.

1.4.5 Übersicht der zur Zeit eingesetzten RFID-Systeme Die RFID-Technologie ist ein noch vergleichsweise junges technisches Themenfeld. Es existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme und Standards. Global gültige Normen sind bisher nur vereinzelt verabschiedet worden. Trotzdem lassen sich be-stimmte Trends etwa zu genutzten Frequenzbereichen schon klar erkennen. Da RFID-Systeme unterschiedlichsten Anforderungen in Bezug auf Reichweite, Aus-lesesicherheit und Speicherkapazität genügen müssen, sollte für jeden Anwendungs-fall differenziert entschieden werden, welches System die Anforderungen am besten erfüllen kann. Nachfolgende Abschnitte sollen einen Überblick über die zurzeit eingesetzten Sys-teme bieten und sollen den derzeitigen Stand der Technik darstellen.

1.4.5.1 Abgrenzungskriterien verschiedener RFID-Systeme Damit die unterschiedlichen RFID-Systeme eindeutig voneinander abgegrenzt wer-den können, müssen geeignete Differenzierungskriterien gefunden werden. Zunächst einmal bietet sich hier die Energieversorgung der Transponder als Kriteri-um an. RFID-Transponder können entweder über eine interne Energiequelle, etwa eine Batterie, verfügen (so genannte aktive Systeme), oder sie werden per induktive oder elektromagnetische Kopplung vom Reader mit Energie versorgt. Solche Syste-me werden als passive RFID-Systeme bezeichnet.

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Ein weiteres Kriterium kann der vom RFID-System verwendete Funkfrequenzbereich sein. In den letzten Jahren haben sich insbesondere die 4 folgenden Frequenzberei-che durchsetzen können:

• LF-Bereich: Hier wird häufig eine Frequenz von 125 - 135 kHz genutzt, dieser Frequenzbereich wird beispielsweise bei dem in Kapitel 2.2 vorgestellten Posi-tionierungssystemen verwendet.

• HF-Bereich: RFID-Systeme die diesen Frequenzbereich nutzen, sind zur Zeit am weitesten verbreitet. Hier wird meist die Frequenz von 13,56 MHz verwen-det. Solche Systeme werden beispielsweise an Skiliften oder Bezahlsystemen genutzt.

• UHF-Bereich: Dieser Frequenzbereich wird zunehmend genutzt, denn bei Ver-wendung dieses Frequenzbereiches lassen sich größere Reichweiten realisie-ren. In Nordamerika hat sich die Frequenz von 915 MHz durchgesetzt, da in Europa dieser Bereich unter anderem durch das GSM-Mobilfunknetz belegt ist, wird in Europa die Frequenz 868 MHz verwendet.

• Mikrowellen-Bereich (2,4 GHz): Dieser Frequenzbereich wird vorwiegend für aktive Transpondersysteme genutzt und ist regional in den USA stärker ver-breitet als in Europa, da auch die erlaubten Sendefeldstärken höher sind. Ge-nerell ist dieser Bereich weltweit für RFID-Systeme verfügbar.

RFID-Systeme können anhand der möglichen Schreib-/Lesereichweite in folgende Klassen eingeteilt werden:

Bezeichnung Frequenz Reichweite Einsatzbeispiel

Shortrange-System

125 – 134 kHz oder 13,56 MHz

Weniger als 10 Zen-timeter

Skilifte

Midrange-System 13,56 MHz 10 bis 80 Zentimeter Paketidentifikation

Longrange-System

868 / 915 MHz oder 2,4 GHz

80 bis 300 Zentimeter Palettenidentifikation

Tabelle 2: Klasseneinteilung von RFID-Systemen

Des Weiteren lassen sich RFID-Systeme anhand der Art der Datenhaltung vonein-ander abgrenzen. Es besteht einerseits die Möglichkeit alle relevanten Daten auf dem Chip selbst zu speichern und diese bei Bedarf abzurufen (dezentrale Datenhal-tung), beispielsweise um Gefahrguthinweise an bestimmten Gütern anbringen zu können. Andererseits besteht die Möglichkeit alle Daten zentral in einer Datenbank zu speichern und nur die Identifikationsnummer des Transponders auszulesen. Die dezentrale Datenhaltung hat den Vorteil, dass der Reader keine permanente Verbindung zur Datenbank benötigt, da sich alle relevanten Informationen auf dem Chip des Transponders befinden, allerdings gehen natürlich auch alle Informationen verloren, wenn der Transponder beschädigt wird. Des Weiteren ist die Übertra-gungsgeschwindigkeit vom Transponder zum Reader derzeit noch nicht schnell ge-nug, damit größere Datenmengen in kürzester Zeit übertragen werden können. Die zentrale Datenhaltung bietet den Vorteil, dass alle mit dem Datenbanksystem verbundenen Einheiten über den gleichen Informationsstand verfügen. Außerdem können die mit dem Transponder verknüpften Informationen zentral geändert wer-den, ohne dass der Chip neu beschrieben werden muss.

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1.4.5.2 RFID-Reader Der RFID-Reader, also die Leseeinheit, ist ein zentraler Bestandteil in einem RFID-System. Der Reader speist die Antenne mit elektrischer Energie und leitet die Befeh-le der Applikation an den Transponder weiter. Er empfängt die Antwort des Transponders, setzt diese um und sendet die relevanten Informationen an die Appli-kation. Es existiert eine Vielzahl unterschiedlich ausgestatteter RFID-Reader auf dem Markt, die an die jeweiligen Anforderungen angepasst sind. So gibt es beispielsweise Rea-der, bei denen die Antenne im Gehäuse integriert ist. Dies ist bei vielen Readern für intelligente Karten-Applikationen (Smart-Cards) der Fall (siehe Abbildung 3). Reader dieser Bauart verfügen meist nur über eine Reichweite von wenigen Zentimetern.

Abbildung 3: HF-RFID-Reader für 13,56 MHz

Andere Reader wiederum sind eher für den Forschungs- und Testbetrieb gedacht. Sie verfügen über diverse Schnittstellen und können mehrere Antennen gleichzeitig betreiben. Auch die maximale Ausgangsleistung, mit der die Antennen gespeist werden, variiert stark von Modell zu Modell und ist auch abhängig vom verwendeten Frequenzbe-reich. Abbildung 4 zeigt den UHF-RFID-Reader „MP9320 2.7 EPC“ von „Samsys Techno-logies“ an dem bis zu vier Antennen gleichzeitig mit einer Ausgangsleistung von P1 = 3 W betrieben werden können.

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Abbildung 4: UHF-RFID-Reader für 868 MHz

Es gibt inzwischen auch Reader, die in PCMCIA-Karten untergebracht sind oder di-rekt in Handheld-Computern beziehungsweise Mobiltelefonen integriert sind. Die technischen Fortschritte in der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik werden auch bei den RFID-Readern zu einer zunehmenden Miniaturisierung der Systeme führen.

1.4.5.3 RFID-Antennen Für die Readerantenne in RFID-Systemen kommen grundsätzlich mehrere Anten-nenbauarten in Frage. Die weiteste Verbreitung haben, wie in vielen anderen moder-nen Funkanwendungen auch, die so genannten Patch- oder Mikrostripantennen ge-funden, denn sie können kostengünstig in großindustriellem Maßstab hergestellt werden. Schlitzantennen kommen wegen ihres hohen Gewinns vor allem im UHF-Bereich zum Einsatz. Dipolantennen werden aufgrund ihrer Abstrahleigenschaften und des vergleichbar geringen Gewinns für Readerantennen selten verwendet. Je-doch sind die meisten Transponder mit Antennen dieses Typs ausgestattet. Patchantenne Patchantennen kommen als RFID-Readerantennen häufig zum Einsatz, denn die hierfür notwendigen Bauteile können auf Platinen geätzt und somit verhältnismäßig kostengünstig industriell gefertigt werden. Die in Abbildung 5 dargestellte Antenne ist zirkular polarisiert und verfügt über einen Gewinn von 7 dBi, das heißt über einen Gewinn von 7 dB gegenüber einem imaginä-ren Isotropenstrahler. Mit einer solchen Antenne kann eine Verfünffachung der ein-gespeisten Leistung erreicht werden. Außerdem ist sie gerichtet, das heißt sie strahlt ihre Hauptleistung in eine bestimmte Richtung ab. Bei der abgebildeten Antenne liegt die Hauptstrahlrichtung orthogonal zur obersten Kupferscheibe. Diese Eigenschaften machen sie ideal für den Einsatz in RFID-Systemen.

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Abbildung 5: Zirkular polarisierte UHF-Patchantenne für 868 MHz

Schlitzantenne Schlitzantennen verfügen über einen relativ großen Gewinn gegenüber anderen An-tennenbauformen, wobei die geometrischen Abmessungen nicht stark von denen einer Patchantenne abweichen. Sie bestehen grundsätzlich aus einem metallischen Blech, in welches ein längsförmiger Schlitz eingebracht worden ist. Abbildung 6 zeigt eine linear polarisierte Schlitzantenne mit einem Gewinn von 10 dBi. Die eingespeiste Leistung verzehnfacht sich bei dieser Antenne. Es handelt sich hierbei nicht um eine herkömmliche Schlitzantenne, denn bei dieser Antenne wurden die zwei senkrechten λ/4 Schlitzelemente über ein nahezu nichtstrahlendes Leistungsstück zu einer Gruppe zusammengeschaltet, dies führt zu einer Erhöhung des Gesamtgewinns der Antenne.

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Abbildung 6: Linear polarisierte UHF-Schlitzantenne für 868 MHz

Dipolantenne Abbildung 7 zeigt eine UHF-Rundstrahlantenne; wie bereits erwähnt, verfügen solche Antennen über einen geringeren Gewinn als beispielsweise Patch- oder Schlitzan-tennen, außerdem strahlen derartige Antennen radial in jede Richtung ab. Diese Ei-genschaften sind allerdings bei den meisten RFID-Anwendungen nicht erwünscht. Ein Vorteil dieser Antennen besteht darin, dass die geometrischen Abmessungen verhältnismäßig gering sind. Die dargestellte Antenne misst vom Stecker bis zur An-tennenspitze nur 10 cm. Sie ist linear polarisiert und verfügt über einen Gewinn von 0 dBd. Sie verfügt also über keinen Gewinn gegenüber einem Halbwellendipol.

Abbildung 7: UHF-λ/4-Dipolantenne für 868 MHz

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1.4.5.4 RFID-Transponder RFID-Transponder können je nach Anforderung in den verschiedensten Bauformen gefertigt werden, beispielsweise in Glasröhrchen, Visitenkarten oder in Kunststoffge-häusen. Am weitesten verbreitet sind jedoch Etiketten-Transponder, die an Packstü-cken befestigt werden können, sie unterschieden sich äußerlich kaum von herkömm-lichen Barcode-Etiketten. Als so genannte „Read-Only“ Transponder werden RFID-Transponder bezeichnet, auf die vom Anwender keine Daten geschrieben werden können. Solche Transpon-der enthalten als Daten meist nur eine werksmäßig einprogrammierte Seriennummer und ansonsten keine weiteren Daten. Transponder, die vom Anwender selbst beschrieben werden können, werden als „Read/Write“ Transponder bezeichnet. Die Speicherkapazität dieser Transponder variiert dabei zwischen hundert Byte und 64 kB. Der technische Fortschritt im Spei-cherchipbereich wird dabei höchstwahrscheinlich dazu führen, dass schon in naher Zukunft sehr viel größere Datenmengen auf RFID-Transpondern gespeichert werden können. HF-Transponder lassen sich leicht von UHF-Transpondern unterscheiden, denn die Antennenlänge der Dipolantenne muss einem Vielfachen der entsprechenden Wel-lenlänge λ entsprechen. Häufig Anwendung finden Antennen mit Wellenlängen von λ/2 und λ/4. Bei einer Frequenz von 13,56 MHz würden λ/4 5,53 m entsprechen, da-mit bei solchen Transpondern die notwendige Antennenlänge erreicht werden kann, muss die Antenne des Transponders aufgewickelt werden (siehe Abbildung 8).

Abbildung 8: „I-Code“ HF-Transponder (Originalgröße)

UHF-Transponder benötigen aufgrund der kürzeren Wellenlänge auch nur kürzere Antennen. Bei einer Antenne mit einer Wellenlänge von λ/2 würde sich eine Anten-nenlänge von 17,3 cm ergeben. Bei dieser Antennenlänge ist es möglich, Transpon-der zu fertigen, bei denen die Antenne nicht aufgewickelt werden muss. Dies hat den Vorteil, dass der Transponder elektromagnetische Wellen in einem größeren Gebiet auffangen kann und sich somit größere Reichweiten realisieren lassen. Ein solcher Transponder ist in Abbildung 9 dargestellt.

Abbildung 9: „U-Code“-UHF-Transponder mit vollständig abgewickelter Antenne

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Moderne RFID-Etikettendrucker sind in der Lage, sowohl herkömmliche als auch RFID-Etiketten zu bedrucken. Bei der Bedruckung von RFID-Etiketten werden die relevanten Informationen in den Speicherchip des Transponders geschrieben, außen auf das Etikett werden die wichtigsten Daten und ein Barcode aufgedruckt. Somit ist es möglich, dieses Etikett sowohl mit einem RFID-Reader, als auch mit einem her-kömmlichen Barcode-Scanner auszulesen. Abbildung 10 zeigt einen derartigen Transponder.

Abbildung 10: „U-Code“-UHF-RFID-Etikett

Sobald die RFID-Transponder an dicht gestapelten Kartons befestigt werden sollen, ergibt sich unter Umständen die Schwierigkeit, nicht mehr alle Transponder lesen zu können, weil die elektromagnetischen Wellen nicht mehr das gesamte Gut durch-strömen können. Um diese Problematik zu überwinden, gehen neueste Versuche dahin, den Transponder nicht mehr direkt am Packstück zu befestigen, sondern zwi-schen Packstück und Transpondern etwas Abstand zu lassen. Derartige Transpon-der werden als „Flag-Tags“ bezeichnet und finden beispielsweise in der Lebensmit-telindustrie Anwendung. Eine schematische Darstellung eines „Flag-Tags“ zeigt Abbildung 11.

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Abbildung 11: Schematische Darstellung eines „Flag-Tags“

1.4.6 Systeme zur Positionsbestimmung Eine Aufgabe im OPAK-Projekt bestand unter anderem darin, die aktuelle Position von Objekten in einer geschlossenen Halle festzustellen (das heißt GPS ist nicht möglich). Hintergrund ist die Darstellung des aktuellen Lagerbestandes und der Posi-tion der Objekte in der Halle (Lager), damit zur Optimierung des Materialflusses im Lager keine Zeit mit dem Suchen bestimmter Objekte (Waren) verbracht wird. Grundsätzlich können an der Stelle 2 Verfahren unterschieden werden:

• Ortung des Packstücks (zum Beispiel Transponder am Packstück),

• Ortung des Transportmittels (zum Beispiel Transponder am Gabelstapler). Dafür sind verschiedene Verfahren und Techniken geeignet, von denen nachfolgend vier beschrieben werden. Weitere Techniken sind in der Anlage (Kapitel 6.1) aufge-listet.

1.4.6.1 Aktives Transpondersystem Zur Lokalisierung von Objekten in einer geschlossenen Halle mittels aktiver Transponder wird auf jedes zu positionierende Objekt ein aktiver Transponder ange-bracht. Zusätzlich werden Referenztransponder in der Halle fest installiert. Die Transponder werden durch eine interne Batterie versorgt, was eine Lebensdauer von ca. 7 Jahren ergibt (bei einem Abfrageintervall von 2,5 Minuten). Die Transponder haben einen integrierten Speicher, so dass sowohl mehrfach Daten gelesen und mehrfach Daten (zum Beispiel Produktionsstatus, Identnummer) auf den Transpon-der geschrieben werden können. Der beschreibbare Speicherplatz beträgt 8.000 o-der optional 32.000 Byte. Dazu werden in der Halle Lese- und Schreibgeräte installiert, die mit den Transpon-dern kommunizieren können. Die Lesegeräte werden über Ethernet mit einem zent-

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ralen Server vernetzt und können alle in der Halle befindlichen Transponder gleich-zeitig lesen. Handheldgeräte, zum Beispiel basierend auf PDAs (Anbindung seriell oder über WLAN) bekommen die aktuellen Aufträge (Hole Ware von und bringe Ware nach, weitere Auftragsdetails) übermittelt. Die Handheldgeräte kommunizieren mit dem Or-tungssystem. Die Anwendungssteuerung des Transpondersystems erfolgt über einen PC. Hier werden einerseits die Lesegeräte konfiguriert und angesteuert. Auf der anderen Seite werden die Signale der Lesegeräte ausgewertet und die Positionen der Transport-wagen bestimmt.

1.4.6.2 WLAN System Zur WLAN-basierten Positionsbestimmung wird auf jedes zu verfolgende Ob-jekt/Ware ein Transponder montiert, der in einstellbaren zeitlichen Abständen ein Signal mit seiner Identnummer an einen Empfänger sendet. Die Lebensdauer der Transponder beträgt bei einem Sendeintervall von 5 Minuten ca. 7 Jahre. Der Transponder ist Read Only, über ein Zusatzgerät können weitere Daten (12 Byte) außer der Identnummer auf den Transponder programmiert werden. Weitere Daten können in der Datenbank vorgehalten werden. Dazu wird eine Mehrzahl an WLAN Access Points in der Halle installiert. Diese emp-fangen die Signale der Transponder und werten die jeweiligen Signallaufzeiten aus. Die Positionen werden einer übergeordneten Anwendung zur Verfügung gestellt. Die Access Points werden via Ethernet verkabelt und mit dem Steuerungs-PC verbun-den. Handheldgeräte, zum Beispiel basierend auf PDAs (Anbindung seriell oder WLAN) bekommen die aktuellen Aufträge (Hole Objekt/Ware von und bringe Objekt/Ware nach, weitere Auftragsdetails) übermittelt. Die Handheldgeräte kommunizieren mit dem Ortungssystem. Die Anwendungssteuerung des Systems erfolgt über einen PC. Hier werden einer-seits die Access Points konfiguriert und angesteuert. Auf der anderen Seite werden die Signale der Transponder ausgewertet und die Positionen der Objekte/Waren bestimmt.

1.4.6.3 Optische Identifikation Zur optischen Identifikation werden Digitalkameras mit PCs zur Vorverarbeitung der Signale in der Halle montiert. Die Vernetzung der digitalen Kameras ergibt eine Ge-samtaufnahme der ganzen Produktionshalle. Da sich die Halle räumlich nicht ändert, werden optische Verzerrungen ermittelt und transponiert. Das Objekt oder die Ware werden durch die Verwendung von Identifikatoren (opti-sche Muster) gekennzeichnet. Dadurch ist es möglich, die Identität und die Position der beweglichen Transportwagen zu ermitteln. Zugehörige Daten werden zentral in der Datenbank mitgeführt und aktualisiert. Handheldgeräte, zum Beispiel basierend auf PDAs (Anbindung seriell oder WLAN), bekommen die aktuellen Aufträge (Hole Objekt/Ware von und bringe Objekt/Ware nach, weitere Auftragsdetails) übermittelt. Die Handheldgeräte kommunizieren mit dem Ortungssystem. Hierbei kann durch eine Anfrage die aktuelle Position, zum Bei-spiel des gesuchten Objektes/Ware, graphisch visualisiert werden.

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Ein PC mit Kommunikationsschnittstelle (zum Beispiel über WLAN, Ethernet) wird zur Anwendungssteuerung und Auswertung der Positionen genutzt.

1.4.6.4 Transpondersystem (passive Transponder) INDYON-Entwicklung Neben der zentralen Steuerung und dem Funk-LAN zur Kommunikation mit einem Transportfahrzeug, werden weitere Komponenten angebaut: ein Transponderlesege-rät mit angeschlossener Antenne und ein PC-Terminal mit Funk-LAN zur Anzeige der aktuellen Aufträge am Fahrzeug. Ein Lagerverwaltungssystem, und wenn notwendig ein Staplerleitsystem, können über eine Softwareschnittstelle angebunden werden. Es werden der aktuelle Auftrag, die aktuelle Beladung auf der Gabel und die Ortin-formationen (hole von, bringe nach) angezeigt. In Echtzeit wird angezeigt, ob sich das Transportfahrzeug auf einer erlaubten Ablage- beziehungsweise Aufnahmeposi-tion befindet. Eine Fahrtrichtungsanzeige unterstützt die Navigation im Lager. Systematik Durch das System werden Bereiche definiert, die bestimmte Funktionen erlauben. Dabei findet eine generelle Einteilung in Fahrwege und Lagerbereiche statt, wobei auch in die Fahrwege eingelagert werden darf, wenn dies vorher so definiert wurde (Überlaufbereich). Ein Lagerverwaltungssystem und Staplerleitsystem gibt dem Posi-tionierungssystem vor, welche Funktionen in den Bereichen erlaubt werden. Dies sind beispielsweise Lkw-Beladezonen, Blocklagerbereiche, Kommissionierbereiche und Bereitstellungszonen. Das System erzeugt ein geeignetes Raster, wonach die Transponder in den Lagerboden eingebracht werden. An jeden Rasterpunkt wird ein Transponder in den Boden eingelassen. Jeder Rasterpunkt in einem Lagerbereich stellt ein physikalisches Fahrfach im Lager dar. Lagervermessung und Transponderaktivierung Die vordefinierten Lagerbereiche werden geometrisch vermessen und durch das Sy-stem wird das auf die tatsächliche Fläche bezogene Raster erzeugt. Positionsbestimmung Alle Transportfahrzeuge im Lagerbereich werden mit speziellen Transponder-Leseantennen ausgestattet, die beim Überfahren der Transponder deren Daten aus-lesen. Aus den Transponderdaten wird die aktuelle Position des Staplers errechnet. Dabei wird nicht nur die Position, sondern auch die Ausrichtung des Staplers be-stimmt. Bei der Ablage beziehungsweise bei der Aufnahme der Artikel liest das System die im Lesebereich befindlichen Transponder. Aus der Anordnung der gelesenen Transponder erkennt das Lesesystem die absolute, physisch eindeutige Position des Staplerfahrzeuges. Auf diese Position (ermitteltes Fahrfach) kann der Artikel bei der Einlagerung durch ein angebundenes LVS gebucht oder bei Auslagerung ausge-bucht werden. Für den Fall, dass eine Aktion (Ablage oder Aufnahme) an einer Position erfolgt, werden zusätzlich zu den Positionsdaten auch die ausgewerteten Sensordaten (Hö-he, Gabelshift, Beladung) an das Staplerleitsystem übergeben. Bestimmung der Identität der Ware Jede Ware, die in das Lager eingebracht wird, sei es aus der Produktion oder dem Wareneingang, wird zum Zeitpunkt der ersten Aufnahme der Ware durch ein Trans-portfahrzeug identifiziert. Die Wareneingangserfassung erfolgt entweder über eine

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Schnittstelle zum Produktionssystem oder es findet eine Wareneingangserfassung mit Zuordnung der aktuellen Position statt. Ab diesem Zeitpunkt besteht eine feste logische Verknüpfung zwischen Warenidentität und Position im Lager.

1.4.7 Der Electronic Product Code Um eine größtmögliche Kompatibilität zwischen den verschiedenen RFID-Systemen entlang der Wertschöpfungskette gewährleisten zu können, ist es unabdingbar, glo-bal gültige einheitliche Nummernsysteme zu verwenden, so wie dies beim Barcode schon lange der Fall ist. Das Auto-ID-Center, ein akademisches Projekt des Massachusetts Institute of Tech-nology (M.I.T.), hat in Zusammenarbeit mit 100 Unternehmen aus verschiedensten Branchen innerhalb der letzten Jahre einen solchen Nummerncode, den so genann-ten Electronic Product Code (EPC) entwickelt. Da die erste Phase des Aufbaus des EPC-Netzwerkes bereits abgeschlossen ist, hat das Auto-ID-Center im Oktober 2003 seine Arbeit eingestellt. Die Weiterentwicklung dieses Standards wird vom EAN.UCC (European Article Numbering.Uniform Code Council) beziehungsweise von der GS1 (Global Standards 1) durch das neu gegründete Unternehmen „EPCglobal“ durchge-führt. Der Electronic Product Code stellt für jede logistische Einheit, also beispielsweise für jede Palette, jeden Umkarton und jede Verpackung eine individuelle Nummer bereit. Mit diesem Code ist es möglich jeden Artikel unverwechselbar von jedem anderen abzugrenzen. Der EPC ist voll kompatibel zu heutigen EAN.UCC Nummernsystemen. Außer dem eigentlichen EPC können auf einem EPC-Transponder auch alle weiteren relevanten Identnummern, wie beispielsweise SGTIN (Serialized Global Trade Number), SSCC (Serial Shipping Container Code) oder GRAI (Global Returnable Asset Identifier) ge-speichert werden. Der EPC besteht aus vier Code Bereichen, dem Datenkopf, dem EPC-Manager, der Objektklasse und einer Seriennummer. Der Datenkopf enthält Informationen über die genutzte EPC-Version, der EPC-Manager gibt Auskunft über den Hersteller des Pro-duktes, die Objektklasse enthält den Produkttyp in Form einer Produktnummer und die Seriennummer dient zur individuellen Kennzeichnung jedes einzelnen Artikels. Abbildung 12 zeigt ein Beispiel einer 96-Bit-Variante des EPCs.

Abbildung 12: Struktur des Electronic Product Code (EPC)

Zukünftige Anwendungen sollen über einen speziell für diesen Zweck eingerichteten Internet Dienst, den so genannten Object Name Service (ONS), anhand des EPC Informationen über das spezifische Produkt abfragen können. Der ONS verknüpft den EPC mit einer bestimmten URL oder IP-Adresse, so dass Applikationen direkt Informationen aus den dort befindlichen Datenbanken entnehmen können. Diese Art der Verknüpfung wird in vielen Publikationen als „Internet der Dinge“ bezeichnet, weil erstmals Objekte aus der realen Welt mit Objekten aus der virtuellen Welt verknüpft werden.

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1.4.8 Informationsrecherche Für eine Evaluation von abgeschlossenen Projekten und aktuellen Forschungsansät-zen zur Optimierung der Verpackungslogistik in der Kreislaufwirtschaft wurden so-wohl bei Projektbeginn als auch während des Bearbeitungszeitraums umfangreiche Recherchen durchgeführt. Den Anfang machte eine Suche, das heißt nach Projekten, Literatur etc., über Such-maschinen wie GOOGLE oder GEIN (German Environmental Information Network). Eine weiteres wichtiges Hilfsmittel hat sich über die Online-Enzyklopädie WIKIPEDIA ergeben. Für die Suche nach bereits existierenden sowie unterstützenden Veröffentlichungen wurden unter anderem folgende Datenbanken genutzt:

• FIZ-DOMA (Fachinformationen Maschinen- und Anlagenbau)

• FIZ-ZDEE (Fachinformationen Elektrotechnik und Elektronik)

• WISO (Wirtschaftswissenschaften) Erweitert wurde das Suchfeld nach bestehender Literatur durch eine Nutzung der Web-Portale des GBV (Gemeinsamer Bibliotheksverbund). Das GBV Web-Portal verbindet die Beständedatenbanken der Universitätsbibliotheken von Bremen, Ham-burg, Lübeck und Rostock sowie der Technischen Informations-Bibliothek Hannover. Im Rahmen der Suche innerhalb der oben aufgeführten Medien ist mit themenspezi-fischen Schlagwörtern und Begrifflichkeiten sowie den Kombinationsmöglichkeiten dieser gearbeitet worden (zum Beispiel Logistikkonzepte, Vermeidung oder Verlage-rung von Verkehren, Verpackungslogistik, RFID, Kunststoffrecycling). Weitere Informationen über den aktuellen Stand der Normen und Richtlinien konnte über das Web-Portal des BEUTH-Verlages recherchiert werden. Über die Mitglied-schaft in Verbänden, wie dem Verband für Automatische Datenerfassung, Identifika-tion und Mobilität (AIM) und den Zugang zu Verbandsinformationen, konnten weitere Informationen gesammelt werden. Eine wichtige Informationsquelle war die Datenbank des Deutschen Patentamts, die eine wichtige Hilfestellung im Rahmen der Patenrecherche geboten hat. Neben dieser, über das Internet unterstützten Informations-, Literatur, Normen, Richt-linien und Patenrecherche, haben sich weitere wichtige Informationen über Exper-tengespräche, Teilnahme an Konferenzen, Messen, Vorträgen und Vereinsmitglieds-versammlungen ergeben.

1.5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen

1.5.1 Zusammenarbeit mit Unternehmen Mit folgenden Unternehmen bestand im Zusammenhang mit der Durchführung des Projektes eine engere Zusammenarbeit (siehe hierzu auch Abbildung 13):

• INDYON GmbH, München: Indyon ist ein führender Anbieter innovativer Technologien, von Systemen und Dienstleistungen für den Bereich der Total-Product-Traceability und somit der lückenlosen Identifikation und Dokumenta-tion der Produktinformationen vom Rohstofflieferanten bis zum Verbraucher in Echtzeit.

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• PONACHEM AG, Bremen: Die Ponachem AG bedient als unabhängiges Un-ternehmen Kunststoffverarbeiter in allen gängigen Verarbeitungsverfahren und produziert in den Werken Bremen und Hamburg. Die Ponachem AG ver-steht sich als Bindeglied zwischen Rohstoffherstellern und der kunststoffver-arbeitenden Industrie.

• FRANKE Schwerlast GmbH: Die Franke Schwerlast GmbH wurde im Jahre 1979 in Oldenburg zunächst für das Spezialgebiet Schwertransporte und Kranarbeiten gegründet und kooperiert weltweit mit über 200 Partnern in den Bereichen Gefahrgut, Luftfracht, Häfen und Schifffahrt, Transport und Spediti-on.

• WILLENBROCK Fördertechnik GmbH & Co. KG: Die Firma Willenbrock För-dertechnik GmbH & Co. KG in Bremen ist ein Vertriebspartner der Linde Werksgruppe und ist spezialisiert auf den Vertrieb und die Wartung von Lager- und Fördertechniklösungen. Mit ca. 120 Mitarbeitern und 3500 Kunden ist sie als ein mittelständisches Unternehmen einzuordnen.

PONACHEM AG

FRANKE Schwerlast GmbH

Anwender

Willenbrock Fördertechnik GmbH & Co. KG

INDYON GmbH

Systemanbieter

Forschung / Entwicklung

Bremer Institut für Betriebstechnik und angewandte

Arbeitswissenschaft

Abbildung 13: OPAK-Projektzusammenarbeit

In Rahmen der Laufzeit des Projektes haben sich noch folgende weitere Kooperatio-nen ergeben:

• Stahlhut, Handel und Warenwirtschaft, Bremen

• MH TECHNOLOGIES, Bremerhaven Zur Datenrecherche und -aufnahme wurden folgende Unternehmen besucht:

• PHOENIX Compounding Technology GmbH, Werk Waltershausen

• Schlossbrauerei Kaltenberg, Fürstenfeldbruck

• COCA-COLA, Werk bei Rio de Janeiro, Brasilien

1.5.2 Zusammenarbeit mit anderen Projekten Eine enge Kooperation existiert zum internationalen Forschungsprojekt PROMISE (Product Lifecycle Management and Information using Smart Embedded Systems).

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PROMISE ist ein internationales Forschungsprojekt im IMS-Programm (Intelligent Manufacturing Systems) mit Partnern aus der Industrie sowie Forschung und Wis-senschaft in Australien, der Europäischen Union, Japan und den USA. In dem Pro-jekt soll der gesamte Informationsfluss im Produktlebenszyklus erfasst werden. Dafür sollen passende Technologien, wie Produktlebenszyklusmodelle, im Produkt integ-rierte Informationssysteme, Softwarekomponenten und Entscheidungsunterstüt-zungssysteme entwickelt werden (basierend auf den Daten, die im Produktlebens-zyklus anfallen beziehungsweise erfasst werden). Zielrichtung ist die nahtlose Integ-ration der Hersteller, des Kunden beziehungsweise Produktnutzers und des Entsor-gers in den Informationsfluss und damit die Schließung von Informationslücken, die für die Kreislaufwirtschaft notwendig sind. Ergebnisse aus dem OPAK-Projekt sollen in diesem Projekt weiterentwickelt werden.

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2 EINGEHENDE DARSTELLUNG

2.1 Sektorbeschreibung

2.1.1 Redistribution Umweltbewusste Kundenanforderungen und gesetzliche Vorschriften haben zur Ein-führung einer Kreislaufwirtschaft geführt, in der die eingesetzten Rohstoffe in die Herstellungsprozesse zurückgeführt werden müssen. Deshalb trat der Begriff “Rück-führungslogistik (Redistribution)” auf, sie ist ein zentraler Bestandteil der Entsor-gungslogistik. Entsorgungslogistik stellt ein System zum raum-zeitlichen Transfer von Abfällen vom Entstehungsort bis zum endgültigen Verbleiben dar. Inzwischen wer-den in der Redistributionslogistik die logistischen Prozesse von dem Entstehungsort von Rückständen bis hin zu der Behandlung oder Beseitigung beschrieben. Entspre-chend §2 des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes (KrW/AbfG) zufolge sind Rückstände Sekundärrohstoffe, wenn die nach Maßgabe des Gesetzes verwertet werden können, beziehungsweise dann Abfälle, wenn sie nicht als Sekundärrohstof-fe verwertet werden dürfen und beseitigt werden müssen. Hierbei werden Produkti-onsmaterialien oder Produktionsreststoffe als Objekte einbezogen und den Sekun-därrohstoffen zugeordnet. Aus folgenden logistischen Prozessen besteht die Redistribution:

• Sammlung

• Transport

• Umschlag

• Lagerung Aufbauend auf diese Struktur werden nachfolgend alle logistischen Prozessabläufe in der Redistribution darstellt: Die Sammlung ist die erste Aktivität des Prozesses der Rückführungslogistik (Re-distribution). Je nach Menge der gesammelten Abfälle und der Entfernung zur erfor-derlichen Behandlungs-/ Entsorgungsanlage erfolgt entweder ein Direkttransport zu der Anlage oder zur nächsten Umschlagstation. Als Transport in der Redistribution wird entweder die direkte Beförderung von Pro-duktionsmaterialien oder Produktionsreststoffen vom Erfassungsort oder die Beförde-rung der Produktionsmaterialien oder Produktionsreststoffen über Zwischenlager je-weils zu den Behandlungsanlagen bezeichnet. Umschlagsstationen beziehungsweise Zwischenlager sind das Bindeglied zwischen der Sammlung mit relativ kurzen Transportwegen und dem “langen” Transport zu den Behandlungsanlagen. Die Zwischenlagerung ist als eigenständiger logistischer Prozess anzusehen. Das Lagern ist mit verschieden Prozessen verbunden. Nach der VDI-Richtlinie 2411 werden diese über folgende Funktionen beschrieben, die sich auch auf die Entsor-gungslogistik übertragen lassen:

• Wareneingang

• Verteilung auf Lagerbereiche

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• Identifikationspunkt

• Einlagerung

• Lagerverwatung

• Auslagerung

• Kontrolle

• Verteilung auf Warenausgangszonen

• Warenausgang Je nach Recyclinggut werden verschiedene Lagerarten verwendet. Neben der Block- und Regallagerung, wird das Recyclinggut zum Beispiel auch lose oder in Silos gela-gert. Abbildung 14 verdeutlicht exemplarisch verschiedene Lagersysteme für Kunst-stoffabfälle. Zusätzlich ist bei den verschiedenen Lagerarten auch zwischen Innen- und Auslagerung zu unterscheiden.

Lagerung von Kunststoffabfällen

verpresst

zerkleinertes Gutstückiges Gut

unverpresst

Ballen Gitterbox

trocken nass

lose geschlossen loseoffenoffen

Trockensilo Oktabinbehälter Nasssilo Anrührbehälter

Abbildung 14: Lagerungssysteme für Kunststoffabfälle (vgl. Michaeli, Bittner, Wolters 1993, 15)

2.1.2 Verpackungssysteme In dem Logistiksystem ist es wichtig, die Form und Abmessungen des Packmittels zu vereinheitlichen, um sowohl den Verpackungsprozess als auch den Transport und die Lagerung der Packgüter zu erleichtern. Verpackungssysteme lassen sich in Ein-wegsysteme und Mehrwegsysteme unterscheiden. Neben Einwegsystemen, die den grundsätzlichen Nachteil hoher Entsorgungskosten haben, wurden in der Redistribu-tion im Wesentlichen einige Mehrwegsysteme entwickelt. Folgende Ladeeinheiten sind im Einsatz:

• Die einfache Ladeeinheit ist das Packstück. Das ist eine transportfähige Verpa-ckung, die irgendein Gut zusammenhält.

• Wenn mehrere Packstücke oder andere Stückgüter nach dem “Plattformprinzip” zu einer größeren Ladeeinheit gebündelt werden sollen, bedient man sich der Pa-lette.

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• Paletten oder andere Güter können ihrerseits nach dem “Kistenprinzip” in Contai-ner zu größeren Ladeeinheiten zusammengefasst werden.

Folgende gelistete Ladeeinheiten sind als Beispiele in der Entsorgungslogistik von Kunststoffprodukten im Einsatz: Gitterboxen

Bezeichnung Abbildung Außenmaße (B x T x H)

(mm)

Innenmaße (Ladelänge x Ladebreite x Ladehöhe)

(mm)

Quelle Anmerkungen

Gitterboxpalette

1240 x 835 x

970

1210 x 800 x

800

DIN 15155 Außenmaße

über die Füße

L: 1200 B: 800,

Gewicht ≈ 85

kg, Laderaum ≈

0.75 m3

Tabelle 3: Eigenschaften von Gitterboxen (Beispiel)

Oktabin Oktabins sind achteckige Silo-Container mit regelmäßiger oder unregelmäßiger Symmetrie zum Befördern und Lagern von Losegut (500 - 1000 kg) wie Granulat, Pulver usw., die sich insbesondere auf dem Gebiet der chemischen Industrie be-währt haben (kaysersberg 05).

Bezeichnung Abbildung Volumen Einsatzgebiete Anmerkungen

Oktabin

Tragfähigkeit:

900 kg

Granulat, Pulver

usw.

Notwendige

Transportpalette:

CP1

Tabelle 4: Eigenschaften von Oktabins (Beispiel)

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Container

Bezeichnung Abbildung L x B x H Anmerkungen

Container (20 Fuß)

L x B x H: 6058

x 2438 x 2438

Zuverlässige Brutto-

gewicht: 10.160 kg

Tabelle 5: Eigenschaften von Containern (Beispiel)

Wechselbrücken

Bezeichnung Abbildung L x B x H

(mm) Quelle Anmerkungen

Wechselbrücke

7450 x

2550 x

2650

DIN

284

Abstellhöhe: 1320 mm; Fahrhöhe:

1280; Eigengewicht: ca. 2.200 kg;

zul. Gesamtgewicht: 16 000 kg.

Tabelle 6: Eigenschaften von Wechselbrücken (Beispiel)

2.1.3 Ein- und Auslagervorgänge von Packstücken Anliefer- und Abholprozesse entsprechen den klassischen Abläufen, die aus der Wa-renwirtschaft bekannt sind: An der Warenannahmestelle wird die Wareanlieferung oder -abholung angemeldet. Von dort aus wird der Abholer oder Anlieferer (zum Bei-spiel ein Spediteur) an die entsprechende Anlieferungs- oder Abholstelle verwiesen. Anlieferer oder Abholer melden sich dann am Warenein- oder Ausgang bei den zu-ständigen Lagermitarbeitern. Das Lagerpersonal kümmert sich dann um die Einwei-sung und Entladung des Transportfahrzeuges oder des Transportträgers (zum Bei-spiel einer Wechselbrücke). Anliefer- und Abholprozessen ist oft noch eine Verwie-gung auf einer öffentlich geeichten Waage vor- und nachgelagert. Einzelne Prozess-abläufe können auch ausgelassen werden, wenn es gesonderte Vereinbarungen zwi-schen Recycler und Spediteur gibt oder wenn werkseigenes Personal Anlieferungen oder Abholungen durchführt. Als Anliefer- und Abholtransportträger werden in der Regel Lkws verschiedener Bau-formen verwendet (mit oder ohne Anhänger, Sattelzüge), Nutzlast bis 28 t. Weiterhin werden auch die Bahn oder das Binnenschiff) eingesetzt. Ein Beispiel für den Einsatz mit der Bahn verdeutlicht ein Szenario im kombinierten (Lkw – Bahn – Lkw) Verkehr (siehe Abbildung 15). Hier wird mit Hilfe von Wechselbrücken Transportgut von Stra-ße auf die Schiene verlagert. Über einen Logistikdienstleister kann der Transportab-lauf organisiert werden.

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Logistikdienstleister

Beladen

Transport Lkw Umschlag Transport Bahn Umschlag Transport Lkw

Entladen

Abbildung 15: Kombinierter Verkehr (vgl. V-TOP 2003, 3)

Als Umschlaggeräte werden in der Regel Gabelstapler verwendet (mit Verbren-nungs- oder Elektromotor). Die Gabelstapler werden vom Lagerpersonal bedient. Neben Frontstaplern werden bei Regallagerung auch Seitenstapler verwendet. Für kleinere Rangierarbeiten werden auch Handhubwagen verwendet. Als Beispiel für eine Be- und Entladung verdeutlicht Abbildung 16 die Be- und Entla-dung von Packstücken vom beziehungsweise auf einen Lkw. Auf einer Be- und Ent-ladefläche wird der Lkw von Gabelstaplern be- und entladen. Bei der Entladung wer-den Packstücke in der Regel noch einmal auf einer Zwischenlagerfläche abgestellt und nach der Qualitätsfreigabe eingelagert. Dieses kann ein Außen- oder Innenlager sein oder auch eine Lagerfläche im Produktionsbereich, sofern das Material Just-in-time verarbeitet werden soll.

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Freifläche

Lagerbereich 1

Lagerbereich 2

Lagerbereich 3

LKW

Aus- / Einlagern

Umlagern

Be- / Entladen

Aus- / Einlagern

Produktion 1

Freiflächen

Produktion 2

Abbildung 16: Be- und Entladen eines Lkws

2.1.4 Verpackungsidentifikation

2.1.4.1 Systembestimmung Abbildung 17 stellt verschiedene Identifikationssysteme dar, die zurzeit in der Praxis eingesetzt werden oder deren Einsatz in der Zukunft im Bereich der Verpackungs-identifikation zunehmen kann.

1

1D-Code (Barcode)

2D-CodeRFID

(Chipkarte)

Papier

Spracherkennung

OCR

lesen

lesen / schreiben

manuelleIdentifikation

halbautomatischeIdentifikationautomatischeIdentifikation

Digitalstift

Abbildung 17: Identifikationssysteme

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Manuelle Identifikation, Barcode-, und RFID-Technologie sollen nachfolgend kurz vorgestellt werden, da diese hauptsächlich in der Entsorgungslogistik eingesetzt werden. Manuelle Identifikation Die manuelle Identifikation von Ladeeinheiten basiert auf einfaches Abzählen von Liefermengen oder das Ablesen von Informationen, die an den Ladeeinheiten vorzu-finden sind. In der Regel sind dieses Etiketten, die eine bestimmte aufgedruckte oder manuell angebrachte Information enthalten. Daten, die durch Abzählen entstehen oder manuell abgelesen werden, müssen manuell wieder in das dafür zur Verfügung stehende EDV-System eingegeben werden. Barcode-Technologie Barcodes existieren seit den 70er Jahren. Die Information wird im einfachsten Fall durch eine Abfolge unterschiedlich breiter Balken und Lücken codiert, die zum Bei-spiel auf ein papiernes Etikett oder eine Verpackung aufgedruckt werden können. Ein durch ein Lesegerät generierter und gebündelter Lichtstrahl, der durch eine mecha-nische Vorrichtung wiederholt über diesen Balkencode geführt wird, erzeugt ein Re-flexionsprofil, welches über einen Photodetektor im Lesegerät aufgenommen und mit Hilfe eines Mikroprozessors in Information umgesetzt wird. Inzwischen existiert eine Vielzahl unterschiedlichster Barcodestandards und “Symbologien”, in denen Regeln für die Codierung der Information festgelegt werden. Ein für die Logistik wichtiger Standard ist der EAN1-128-Code, der von vielen Unternehmen in der Materialfluss-kette genutzt wird. RFID-Systeme Die Entwicklung elektronischer Datenträger fördert zunehmend den Einsatz des RFID-Transponders. RFID-Transponder ermöglichen eine automatische, kontaktlose und sichtunabhängige Identifikation von Objekten, Aufzeichnung von Daten und Steuerung von Prozessen (siehe hierzu auch Kapitel 1.4.5).

2.1.4.2 Systemvergleich Tabelle 7 vergleicht die unterschiedlichen Identifikationsverfahren hinsichtlich einiger wesentlicher Kriterien.

Merkmale Manuell Barcode RFID

Datenkapazität niedrig niedrig hoch

Lesbarkeit durch Personen

einfach möglich unmöglich

Negativer Einfluss von Schmutz

sehr stark sehr stark kein Einfluss

Fehlende Sichtver-bindung

Ausfall Ausfall kein Einfluss

Einfluss von Rich-tung und Lage

gering gering kein Einfluss

Abnutzung / Ver-schleiß

bedingt bedingt kein Einfluss

Investitionskosten gering gering hoch

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Merkmale Manuell Barcode RFID

Datenträger

Investitionskosten Lesegerät

sehr hoch mittel gering

Unbefugtes Kopie-ren / Ändern

leicht leicht unmöglich

Tabelle 7: Identifikationstechniken im Vergleich (vgl. Pflaum 2001)

2.1.4.3 Fazit Im Bereich der Entsorgungslogistik sind die manuelle Identifikation sowie die Identifi-kation über Barcode- oder RFID-Technologie vorzufinden. Wobei der eindeutige Schwerpunkt noch bei der manuellen Identifikation liegt; Barcodeidentifizierung kommt in der Entsorgungswirtschaft zwar auch vor, ist aber eher unüblich (vgl. Karp-fen 2005, 41). Im Gegensatz dazu gewinnt dafür die Identifikation über RFID im Ent-sorgungsbereich immer mehr Beachtung. Die Gründe dafür mögen in der Robustheit der Technologie liegen, die weitestgehend resistent gegen Umwelteinflüsse wie Staub, Schmutz und Feuchtigkeit ist.

2.2 OPAK-Demonstrator Ziel des Aufbaues dieses Forschungsdemonstrators zur automatischen Verpa-ckungsidentifizierung und Positionierung ist es, in einer industrienahen Anwendung Erfahrungen mit RFID-Systemen zu sammeln und diese konstruktiv für weitere Pro-jekte nutzen zu können. Im weiteren Verlauf dieses Kapitels werden der Aufbau des Identifizierungs- und des Positionierungssystems, die Struktur und Bedienung der Software sowie die aus die-sem Projekt gewonnenen Erfahrungen beschrieben.

2.2.1 Beschreibung des OPAK-Anwendungsszenarios Ansatz des OPAK-Anwendungsszenarios ist es, auf vorhandene Infrastruktur aufzu-bauen und gezielt für Betriebe der kleinen und mittelständischen Industrie eine kos-tengünstige Systemlösung anzubieten. Dafür wurde ein konventioneller Gabelstapler zu einem „intelligenten Gabelstapler“ weiterentwickelt, der auch für die Bedürfnisse von Recyclingbetrieben geeignet ist. Dieser ist durch zwei Funktionen gekennzeich-net: Der Transponder, der die Ware kennzeichnet, wird auf der Gabel des Fahrzeugs ausgelesen. Ein Rechner auf dem Stapler verarbeitet die Produktdaten und kommu-niziert mit der Lagerverwaltung über ein lokales Funknetzwerk. Damit ist eine auto-matische und exakte Lagerverwaltung ohne zusätzlichen Arbeitsschritt oder zusätzli-che Infrastruktur möglich. Durch Transponder auf dem Boden des Lagerbereichs ist die Ortung des Staplers möglich. Auf dieser Basis wird ein einfaches Navigationssystem für den Stapler ent-wickelt, wie man es aus dem Pkw-Bereich bereits kennt. Dies unterstützt den Fahrer und hilft, Fehlplatzierungen zu vermeiden (siehe Abbildung 18).

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Transponder

Antenne

Sensoren

Leser

Datenbank

W- LAN

Display

Antenne

Transponder

Antenne

Sensoren

Leser

Datenbank

W- LAN

Display

Antenne

Abbildung 18: Stapler-Infrastruktur

Zur Identifizierung der Packstücke wurden 868 MHz RFID-Etiketten am Oktabin be-festigt. Die zur Positionsbestimmung notwendigen Transponder (134 kHz) wurden in den Boden integriert (siehe Abbildung 18, Abbildung 19 und Tabelle 8).

Abbildung Frequenz Energieversor-gung

Form Funktion

868 MHz passiv Label Identifizierung mit langer Reichweite

134 kHz passiv

Glasröhrchen Positionierung

Tabelle 8: Eigenschaften der verwendeten Transponder

Die RFID-Antenne als Kommunikationsschnittstelle zu den RFID-Transpondern im Frequenzbereich 134 KHz ist unter dem Gabelstapler installiert, die Antenne für die 868 MHz Transponder zwischen den Gabelzinken (siehe Abbildung 18). Außerdem ist der Gabelstapler mit einem Datenterminal (Display), Sensoren zur Messung des Abstandes Gabel – Palette und Palette – Boden sowie 2 Lesegeräten, die hinter dem Sitz auf dem Gabelstapler installiert werden, ausgerüstet.

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Abbildung 19: Positionierung der Transponder im Boden

2.2.2 Der Aufbau der Hardware-Systeme Der Forschungsdemonstrator erfüllt zwei Hauptfunktionen: Zum einen die automati-sche Identifizierung von Verpackungen vom Gabelstapler aus, und zum anderen die automatische Positionserkennung des Gabelstaplers. Die Verbindung dieser beiden Systeme ermöglicht eine lückenlose Verfolgung aller palettierten Ware in einem Wa-renlager in Echtzeit. Der Aufbau eines solchen Systems mit einem Elektrogabelstapler von „Linde“ des Typs „E25“ ist in Abbildung 20 dargestellt und wird in den folgenden Ausführungen näher beschrieben.

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Abbildung 20: Der Forschungsdemonstrator

2.2.2.1 Aufbau des Verpackungsidentifikationsystems Aufgrund der in den vorgehenden Kapiteln dargestellten Zusammenhänge, wird zur automatischen Identifizierung der Verpackung ein UHF-RFID-System eingesetzt. Die für ein solches Identifizierungssystem erforderlichen Reichweiten können nur mit UHF-Systemen realisiert werden. Das Verpackungsidentifikationssystem arbeitet mit einer Frequenz von 868 MHz und besteht aus den folgenden Komponenten:

• UHF-Reader „MP9320 2.7 EPC“ von „Samsys Technologies“ (siehe Abbildung 20);

• UHF-Antenne, linear polarisiert, 10 dBi Gewinn, (siehe Abbildung 21);

• UHF-Transponder „Philips U-Code“ 180 x 20 mm (siehe Abbildung 22). Der UHF-Reader hat die Aufgabe, den an der Verpackung angebrachten UHF-Transponder auszulesen und dessen Identifikationsnummer an die Identifizierungs- und Positionierungssoftware des Gabelstaplercomputers (Terminal) weiterzuleiten. Die Betriebsspannung von 12 V erfolgt über die Batterie des Elektrogabelstaplers. Der UHF-Reader ist über eine serielle Schnittstelle (COM 3) mit dem Gabelstapler-terminal verbunden. Am Hubgerüst zwischen den Gabelzinken ist die UHF-Antenne angebracht (siehe Abbildung 21). Sie empfängt die Ausgangsleistung des Readers, verstärkt diese und strahlt sie gerichtet in die Umgebung ab. Der UHF-Reader versorgt die Antenne mit 1,5 W Leistung, diese Leistung reicht aus, um den Transponder, unabhängig von der sich auf der Palette befindlichen Ladung aus einer Distanz von etwa einem Meter sicher auslesen zu können.

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Abbildung 21: Hubgerüst mit UHF-Antenne und Ultraschallsensor für die Warenabstandsmes-sung

Der UHF-Transponder befindet sich in einer Kunststofftasche, die an der kurzen Sei-te der Palette beziehungsweise der Ware angebracht ist (siehe Abbildung 22). In ihm ist eine eineindeutige Identifikationsnummer gespeichert, über die das Gut mit Hilfe einer Datenbank identifiziert werden kann.

Abbildung 22: Kunststofftasche mit UHF-Transponder

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2.2.2.2 Aufbau des Positionierungssystems Das Positionierungssystem des Gabelstaplers hat die Aufgabe, die Position des Ga-belstaplers unter Verwendung eines LF-RFID-Systems festzustellen. Dieses arbeitet mit einer Frequenz von 134 kHz. Das System besteht aus den folgenden Komponen-ten:

• LF-RFID-Reader;

• LF-RFID-Antenne zur Montage unter dem Gabelstapler;

• LF-Glasröhrentransponder zur Anbringung in den Lagerflächen;

• Ultraschallsensor zur Messung des Abstandes zwischen Gut und Gabelstap-ler;

• Ultraschallsensor zur Messung der Höhe der Gabelstaplerzinken. In jedem Lagerplatz des Warenlagers wird ein Glasröhrentransponder im Boden an-gebracht. Da jeder Transponder eine individuelle Identifikationsnummer besitzt, kann so jedem Platz eine Nummer zugewiesen werden, die in der Datenbank abgefragt werden kann. Der Gabelstapler liest mit Hilfe des LF-Readers und der unter dem Stapler angebrachten Antenne die Transponder aus. Somit kann ermittelt werden, wo sich der Gabelstapler im Warenlager befindet. Der LF-Reader ist in einem Gehäuse, welches sich hinter dem Fahrersitz befindet, untergebracht (siehe Abbildung 23). In diesem Gehäuse ist außerdem die Steuerung der Energieversorgung des Gabelstaplerterminals sowie die Schnittstellenverbindung zu den Ultraschallsensoren untergebracht.

Abbildung 23: Ein- und Ausgänge der Steuerungselektronik

Die LF-Antenne ist unter dem Gabelstapler angebracht. Sie sitzt in einem stabilen Kunststoffgehäuse und ist somit vor Beschädigungen geschützt. Die Bodenfreiheit des Gabelstaplers beträgt nach Montage der Antenne ca. 6 cm (siehe Abbildung 24).

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Abbildung 24: LF-Bodenantenne

Die Glasröhrentransponder werden in einem ca. 40 mm tiefen Loch mit einem Durch-messer von 5 mm in jedem Lagerplatz im Boden versenkt. Anschließend wird das Loch mit einer Versiegelungsmasse aufgefüllt, um den Transponder vor Umweltein-flüssen zu schützen. Ein solcher Glasröhrentransponder ist in Abbildung 25 darge-stellt.

Abbildung 25: 134 kHz Glasröhrentransponder

Die beiden Ultraschallsensoren messen den Abstand zwischen Gabelstapler und Ware und den Abstand zwischen Gabelstaplerzinke und Boden. Dies ist notwendig, um ermitteln zu können, wann der Gabelstapler sich dem Gut weit genug genähert hat, um es aufnehmen zu können beziehungsweise um feststellen zu können, auf welcher Höhe sich die Gabelstaplerzinken befinden. Der Ultraschallsensor für die Abstandsmessung zwischen Gabelstapler und Ware ist zwischen den Zinken des Hubgerüstes neben der UHF-Antenne angebracht (siehe Abbildung 21). Die Höhen-messung der Gabelstaplerzinken findet über einen an der Rückseite des Hubgerüs-tes angebrachten Ultraschallsensor statt, dieser misst ständig den Abstand zwischen den Gabelstaplerzinken und dem Boden (siehe Abbildung 26).

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Abbildung 26: Ultraschallsensor zur Höhenmessung der Staplerzinken

Die Energieversorgung für den LF-Reader und die Ultraschallsensoren geschieht zentral über die im Readergehäuse integrierte Elektronik. Der LF-Reader arbeitet mit einer Versorgungsspannung von 12 V. Die Ultraschallsensoren werden mit einer Versorgungsspannung von 24 V betrieben. Die Verbindung zum Gabelstaplerterminal wird über serielle Schnittstellen herge-stellt. An dem Gehäuse des LF-Reader sind zwei RS-232 Eingänge und ein RS-232 Ausgang angebracht (siehe Abbildung 23). Der erste Eingang, also die obere neun-polige Buchse, wird an „COM 1“ des Gabelstaplerterminals angeschlossen und dient zur Steuerung des LF-Readers. Der zweite Eingang, also die untere neunpolige Buchse, dient zur Steuerung der Ultraschallsensoren und wird mit „COM 2“ des Ga-belstaplerterminals verbunden. Mit dem RS-232 Ausgang des Gehäuses werden, die sich am Hubgerüst befindlichen Ultraschallsensoren gesteuert und mit Energie ver-sorgt.

2.2.2.3 Das Gabelstaplerterminal Auf dem Gabelstaplerterminal, also dem Computer des Gabelstaplers, läuft im We-sentlichen nur die Software zur Steuerung der einzelnen Hardwarekomponenten, diese wird nachfolgend als „Track & Race“-Software bezeichnet. Bei diesem Terminal handelt es sich um einen Industrie-PC mit einer Prozessortak-tung von 400 MHz, er besitzt einen Touch-Screen über den der Anwender das Ter-minal steuern kann. Außerdem besitzt er eine PCMCIA WLAN Karte, über die die Verbindung zur Datenbank hergestellt wird. Folgende Schnittstellen beziehungs-weise Anschlüsse stellt das Terminal zur Verfügung:

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• 2x RS-232 für den LF-kHz-Reader (COM 1) und die Ultraschallsensoren (COM 2),

• 1x USB 1.0 für den Anschluss des UHF-Readers (COM 3) mittels eines Schnittstellenkonverters USB auf RS-232,

• 1x Netzwerkverbindung,

• 1x PS/2 zum optionalen Anschluss einer Tastatur,

• 12 V Stromversorgung. Das Terminal besitzt selbst keinen Ein- beziehungsweise Ausschalter, sondern wird über die sich im Gehäuse des LF-Readers befindliche Elektronik gesteuert. Das Terminal wird automatisch gestartet, wenn das Identifizierungs- und Positionierungs-system mittels des Hauptschalters des Gabelstaplers eingeschaltet wird (siehe Abbildung 27). Außerdem besitzt es eine Ausschaltautomatik, das heißt, das Termi-nal wird nicht sofort ausgeschaltet wenn der Hauptschalter umgelegt wird, sondern erst wenn es manuell vom Benutzer heruntergefahren wird.

Abbildung 27: Hauptschalter des Positionierungs- und Identifizierungssystems

2.2.3 Die Software Das in diesem Kapitel vorgestellte Identifizierungs- und Positionierungssystem benö-tigt im Wesentlichen drei Software-Komponenten. Die Hardwaresteuerungssoftware, die auf dem Terminal des Staplers läuft (Track & Race), des Weiteren eine Lager-verwaltungssoftware, die auf die Datenbank zugreift, um Lageransichten zu erstellen und um Fahraufträge für den Gabelstapler zu generieren, und die Datenbank selbst, in der alle Informationen in Bezug auf die Ware und deren Standorte gespeichert werden. In folgenden Ausführungen wird der Aufbau und die Funktionsweise der Software-komponenten beschrieben.

2.2.3.1 Die „Track & Race“-Software Die so genannte „Track & Race“-Software läuft auf dem Gabelstaplerterminal unter dem Betriebssystem „Windows XP“ von „Microsoft“. Sie hat die Funktion, die einzel-nen Hardwarekomponenten, also den 134-kHz-Reader, die Ultraschallsensoren und den UHF-Reader zu steuern. Außerdem werden dem Fahrer die abzuarbeitenden Fahraufträge sowie weitere Informationen über die aufgenommene Ware angezeigt. Abbildung 28 zeigt das Hauptprogrammfenster der „Track & Race“-Software.

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Abbildung 28: Hauptprogrammfenster der „Track & Race“-Software

Im Hauptprogrammfenster der Software hat der Staplerfahrer die Möglichkeit, sich alle für seinen Fahrauftrag relevanten Informationen anzeigen zu lassen. Mittels des blauen Balkens unter den Nummernanzeigen wird dem Staplerfahrer der aktuelle Abstand in Millimetern zu der vor dem Gabelstapler befindlichen Ware angezeigt. Der gelbe Balken zeigt laufend die aktuelle Höhe der Gabeln an. Im oberen Num-mernfeld wird der EPC der Ware und im unteren die Identifikationsnummer des Bo-dentransponders dargestellt. Die Darstellung des Gabelstaplers über den Nummernfeldern zeigt zum einen den aktuellen Beladezustand an, das weiße Rechteck symbolisiert eine aufgenommene Palette, und zum anderen verbirgt sich hinter der Abbildung eine Schaltfläche, mittels derer weitere Informationen über die aufgenommene Ware abgerufen werden kön-nen (siehe Abbildung 29). Die Ampel neben der Gabelstaplerabbildung dient als Kontrollanzeige. Solange sie grün ist, kann mit der Abarbeitung der Fahraufträge fortgefahren werden. Mit dem Zündschlüssel unter der Ampel kann die Anwendung jederzeit beendet werden. Da in der Datenbank bestimmte Güter als Gefahrgüter gekennzeichnet werden kön-nen, befindet sich rechts oben in der Ecke des Hauptprogrammfensters eine Gefahr-gutanzeige. Wenn ein Gut aufgenommen worden ist, welches in der Datenbank als Gefahrgut gekennzeichnet worden ist, wird die Anzeige rot, um den Fahrer auf das Gefahrenpotential aufmerksam zu machen. Wenn das Gut nicht als Gefahrgut ge-kennzeichnet ist, wird die Anzeige grün.

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Abbildung 29: Detailansicht der Beladung

Die Fahraufträge, die dem Fahrer von der Lagerverwaltungssoftware zugeteilt wer-den, können über die Schaltfläche „Aufträge“ abgerufen werden (siehe Abbildung 30). In der dann erscheinenden Tabelle werden alle laufenden Fahraufträge, die dem Gabelstapler zugeordnet worden sind, angezeigt. Der Fahrer kann dieser entneh-men, welche Palette mit welcher Artikelnummer von wo abgeholt und wohin gebracht werden soll. Wenn der Fahrer die zu befördernde Palette aufgenommen hat, wird der Fahrauftrag grün hinterlegt. Außerdem erscheint rechts neben der Gefahrgutanzeige ein Pfeil, der dem Fahrer die Richtung des Ziellagerplatzes anzeigt. Sobald die Palet-te ihren Bestimmungsort erreicht hat, wird der Fahrauftrag aus der Tabelle gelöscht und der Fahrer kann sich dem nächsten Auftrag zuwenden.

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Abbildung 30: Detailansicht der Fahraufträge

2.2.3.2 Die Lagerverwaltungssoftware Die Hauptaufgabe der Lagerverwaltungssoftware liegt in der Erstellung und Überwa-chung von Fahraufträgen für die eingesetzten Gabelstapler. Es wird hierbei wird in der Disposition zwischen Ein-, Um- und Auslagerungsfahraufträgen unterschieden. Unter einer Einlagerung wird das Einlagern von noch nicht im System befindlicher Ware verstanden, beispielsweise wenn ein Lkw neue Ware bringt. Die Verschiebung von Waren zwischen bekannten Lagerplätzen wird als Umlagerung bezeichnet. Wenn Ware aus dem System herausgebucht werden soll, also beispielsweise wenn ein Lkw Ware abholt, muss ein Auslagerungsfahrauftrag erstellt werden. Alle warenbezogenen Informationen, also Artikelnummer, Menge, Gefahrgutklassifi-zierung etc., können vom Anwender unter dem Menüpunkt „Sonstiges \ Lieferschein-daten editieren“ beliebig verändert werden. Im Folgenden wird die Erstellung und Überwachung der oben genannten Aufträge an Hand eines Beispieles beschrieben. Einlagerung Nach dem Start des Programms befindet sich der Anwender im Hauptmenü der La-gerverwaltungssoftware. Über den Menüpunkt „Auftrag \ Einlagerung“ kann ein Ein-lagerungsauftrag erstellt werden. In diesem Beispiel ist der Artikel „TNT 5C40“ von einem Lieferanten geliefert worden und befindet sich auf einem Lkw im Wareneingang. Der Lieferant hat alle das Gut

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betreffende Informationen mittels eines elektronischen Lieferscheines übermittelt. Diese Daten befinden sich also bereits in der Datenbank. Um den Artikel einzulagern, muss er aus der Liste ausgewählt und das Kennzeichen des Lkws in das entsprechende Feld eingetragen werden (siehe Abbildung 31).

Abbildung 31: Einlagerung

Über die Schaltfläche „Hinzufügen“ wird der Auftrag lokal erfasst. Wenn alle Aufträge lokal zusammengestellt worden sind, müssen diese über die Schaltfläche „Daten in DB“ in die Datenbank übertragen werden. Um die Fahraufträge bestimmten Gabelstaplern zuordnen zu können, muss an-schließend der Auftrag freigegeben werden. Dies geschieht über den Menüpunkt „Auftrag \ Auftragsfreigabe“. Hier wird der freizugebende Auftrag ausgewählt und ü-ber die Schaltfläche „Übernehmen“ bestätigt. In dem anschließend erscheinenden Fenster (siehe Abbildung 32) muss dem Gut ein Lagerplatz zugeordnet werden. So-bald dies geschehen ist, wird der Auftrag freigegeben und erscheint in der Fahrauf-tragstabelle des Gabelstaplers.

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Abbildung 32: Auftragsfreigabe

Umlagerung Ein Auftrag für eine Umlagerung kann über den Menüpunkt „Auftrag \ Umlagerung“ erstellt werden. Dies geschieht analog zur Einlagerung, der Ziellagerplatz wird jedoch direkt im Umlagerungsfenster eingegeben und nicht erst bei der Auftragsfreigabe. Auslagerung Wenn ein Gut das System verlassen soll, beispielsweise wenn es ausgeliefert wird, werden die Fahraufträge im Menüpunkt „Auftrag \ Auslagerung“ analog zur Einlage-rung erstellt. Nachdem alle Auslagerungs-Fahraufträge abgearbeitet worden sind, der Lkw also abfahrbereit ist, sollten die auftragsbezogenen Daten der Lkw-Beladung aus dem System gelöscht werden. Dazu sieht die Lagerverwaltungssoftware den Menüpunkt „Auftrag \ Lkw fertig“ vor, damit werden die Daten der Beladung wieder in ihren Ursprungszustand zurückgesetzt, ein neues Szenario kann also begonnen werden. Lageransicht Die Lagerverwaltungssoftware bietet die Möglichkeit, die Belegung aller Lagerplätze und deren Veränderung in Echtzeit verfolgen zu können. Im Menüpunkt „Lageran-sicht“ ist eine schematische Darstellung des Gesamtlagers und der jeweiligen Einzel-

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lagerflächen dargestellt (siehe Abbildung 33). Die hervorgehobenen grauen Flächen sollen eine Belegung des jeweiligen Lagerplatzes symbolisieren. Durch Anklicken dieser Flächen lässt sich die genaue Belegung des Lagerplatzes abrufen. Wenn es sich bei der Ware um ein Gefahrgut handelt, wird dies in der Lageransicht durch ein großen „G“ in den hervorgehobenen Flächen gekennzeichnet.

Abbildung 33: Lageransicht

2.2.3.3 Die Oracle-Datenbank Alle Informationen bezüglich der Waren und deren Standorte im Lager werden zent-ral in einer Oracle-Datenbank gespeichert. Die „Track & Race“-Software und die La-gerverwaltungssoftware beziehen alle Informationen über WLAN aus dieser Daten-bank. Es werden keine Informationen lokal gespeichert oder gepuffert. Vom Steuerungsrechner des Lagerverwalters kann auch direkt mittels eines Oracle-Clients und der entsprechenden SQL-Befehle auf die Datenbank zugegriffen werden. Die Datenbank läuft auf einem Linux-Server.

2.2.4 Funktionsweise des Systems Das Identifizierungs- und Positionierungssystem erkennt zu jedem Zeitpunkt den ge-nauen Standort jeder im System befindlichen Palette. Dies funktioniert, weil das Sys-tem nach der Aufnahme der Palette durch den Gabelstapler den Standort des Ga-belstaplers mittels der Bodentransponder verfolgt und nach Ablage des Gutes den letzten Standort des Gabelstaplers als Lagerplatz der abgelegten Palette speichert.

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Die Erkennung einer Aufnahme wird folgendermaßen ermittelt: Der nach vorne mes-sende Ultraschallsensor misst ständig den Abstand zur Ware. Wenn dieser Abstand geringer als 800 mm ist, liest der UHF-Reader den Transponder zur Ware aus und erhält somit eine EPC-Nummer. Beträgt der Abstand weniger als 200 mm, gilt die Ware als aufgenommen. Die „Track & Race“-Software ruft aus der Datenbank die zur EPC-Nummer gehörende Informationen ab und hinterlegt diese lokal in der „Track & Race“-Software. Der Zustand „Beladen“ wird in der „Track & Race“-Software durch ein weißes Rechteck in der Beladezustandsanzeige symbolisiert. Wenn ein Fahrauf-trag für die aufgenommene Palette existiert, wird dieser grün hinterlegt. Als „abgelegt“ gilt eine Palette, wenn sich der Gabelstapler mehr als 600 mm von ihr entfernt hat. Das weiße Rechteck verschwindet, die Gefahrgutanzeige wird grau und der abgearbeitete Fahrauftrag wird aus der Tabelle gelöscht.

2.2.5 Warenlager- und Umschlagsplätze

2.2.5.1 Regallager Für Testzwecke wurde ein Lagerplatz mit 4 Regallagerplätzen sowie 2 Bodenlager-plätzen direkt vor dem Regal eingerichtet (siehe Abbildung 34). Vor dem Lagerplatz wurden Bodentransponder in den Boden integriert. Das Regallager dient als Beispiel für Lagerplätze in Lagerhallen, wie sie typischerweise in Recyclingunternehmen zum Einsatz kommen. Die Lagerfächer sind ausreichend dimensioniert für verschieden Palettengrößen. Abbildung 34 zeigt im oberen Lagerfach einen Oktabin zum Lagern von Kunststoffteilen, -mahlgut, -agglomerat oder -granulat auf einer Einwegpalette. Im unteren Fach befindet sich eine Euro-Palette mit Musterkartons für Kundenent-wicklungen. Für Testzwecke wurde die Palette eine Kunststoffschale gelegt (vgl. pa-lettenschuh 06). Oktabin und Musterpalette wurden mit einer Kunststoffsichttasche entsprechend Abbildung 34 etikettiert.

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Abbildung 34: Regallagerung

2.2.5.2 Wechselbrücke Für das intermodale Transportkonzept wurde eine Wechselbrücke mit in das Szena-rio integriert (siehe Abbildung 35). Diese Wechselbrücke entspricht einer Standard-wechselbrücke entsprechend DIN und kann im Straßengüter- wie auch Schienengü-terverkehr eingesetzt werden. Wie bei dem Regallager wurden vor der Wechselbrü-cke Transponder in den Boden integriert (siehe Abbildung 36). Die Wechselbrücke wurde im Zusammenhang mit Ein- und Auslagervorgängen verwendet und kann auch durch verschiedene andere Lkw-Typen ersetzt werden. Eine hohe Flexibilität, wie sie für Recyclingbetriebe bei Be- und Entladevorgängen benötigt wird, kann so-mit gewährleistet werden.

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Abbildung 35: Wechselbrücke Abbildung 36: Bodentransponder

2.2.5.3 Blocklager Das Blocklager entspricht den Gegebenheiten der Recyclingbetriebe, die oft mangels überdachter Lagerfläche auch Außenlagerung betreiben. Abbildung 37 zeigt das Blocklager mit 4 Lagerreihen. Das Blocklager kann als Zwischenlagerfläche aber auch zur dauerhaften Lagerung verwendet werden.

Abbildung 37: Blocklager

2.2.6 Reichweitenmessungen Nachfolgend sollen Versuche beschrieben werden, die zur Reichweitenmessung durchgeführt wurden.

2.2.6.1 Versuch “Reichweitenmessung HF-Shortrange-System” Der erste der dargestellten Versuche geht der Frage nach, welche maximalen Le-sereichweiten sich im Frequenzbereich von 13,56 MHz mit einem so genannten Shortrange-System realisieren lassen. Dabei soll festgestellt werden, welchen Ein-

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fluss verschiedenste Materialien, die sich im Lesefeld zwischen Leseeinheit und Transponder befinden, auf die Lesereichweite haben. Versuchsaufbau Als HF-Transponder stehen zum einen ein flacher 13,56 MHz Transponder mit den Abmessungen 85x54x0,1 mm (siehe Abbildung 38) und zum anderen ein runder in ein Kunststoffgehäuse gebetteter Transponder (Ø 30, Höhe 3 mm, siehe Abbildung 39) zur Verfügung.

Abbildung 38: Flacher 13,56 Mhz Transponder

Abbildung 39: Runder 13,56 Mhz Transponder

Da unterschiedliche Materialien auch einen unterschiedlichen Einfluss auf elektro-magnetische Felder haben, werden Abschnitte aus Plexiglas, Wellpappe, Stahl, Alu-minium, Ferrit und Kunststofffolie als Versuchsmaterialien verwendet. Versuchsdurchführung Die Leseeinheit wird auf einem Holz-Messtisch installiert, anschließend wird der ent-sprechende Transponder auf die Leseeinheit zubewegt, bis der Reader den Transponder erkannt hat. Die verschiedenen Versuchsmaterialien werden dabei in das Lesefeld zwischen Reader und Transponder gehalten. Versuchsauswertung Diese Versuchsreihe hat ergeben, dass sich die Transponder sobald sich die metalli-schen Platten zwischen Tag und Antenne befinden, nicht mehr auslesen lassen. Dies bestätigt die theoretische Annahme, dass metallische Objekte einen Großteil der von der Antenne ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen reflektieren, so dass eine Identifikation des Transponders nicht mehr möglich ist. Mit dem flachen I-Code-Transponder lassen sich Reichweiten von bis zu 6 cm reali-sieren, Messungen mit dem runden I-Code-Transponder haben maximale Reichwei-ten von etwa 4 cm ergeben. Die höhere Reichweite des flachen Transponders ergibt sich aus der Tatsache, dass dieser über eine wesentlich größere Antenne verfügt, somit kann das elektromagnetische Feld den Transponder besser durchdringen und ihn in größerer Entfernung noch mit Energie versorgen.

2.2.6.2 Versuch “Reichweitenmessung HF-Midrange-System” Mit diesem Versuch sollen die maximalen Lesereichweiten mit einem so genannten Midrange-System auf 13,56 MHz Basis ermittelt werden. Des Weiteren sollen, wie beim vorangegangenen Versuch die Einflüsse verschiedener sich im Lesefeld befind-licher Materialien untersucht werden.

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Versuchsaufbau Das Midrange-System besteht aus dem Lesegerät mit einer 90 x 70 cm großen ex-ternen Antenne. Als HF-Transponder stehen die Transponder aus dem Shortrange-System zur Verfügung. Wie beim Versuch mit dem Shortrange-Reader werden Ab-schnitte aus Plexiglas, Wellpappe, Stahl, Aluminium und Kunststofffolie als Ver-suchsmaterialien verwendet. Versuchsdurchführung Die Leseeinheit wird auf einem Holz-Messtisch installiert, anschließend wird der ent-sprechende Transponder auf die Leseeinheit zubewegt, bis der Reader den Transponder erkannt hat. Die verschiedenen Versuchsmaterialien werden dabei in das Lesefeld zwischen Reader und Transponder gehalten. Versuchsauswertung Erwartungsgemäß konnten auch beim Midrange-System die Transponder nicht mehr ausgelesen werden, sobald sie sich hinter einer Metallplatte befunden haben. Der flache Transponder konnte bis zu einer maximalen Entfernung von etwa 42 cm aus-gelesen werden. Bei Verwendung des runden Transponders war die maximale Ent-fernung etwa 8 cm geringer.

2.2.6.3 Versuch “UHF-Transponderreichweitenmessung” Die Ausrichtung des RFID-Transponders im Raum hat entscheidenden Einfluss auf die maximal erreichbare Reichweite. Je nach dem wie der Transponder zur Reader-antenne ausgerichtet ist, kann dieser entsprechend viel oder wenig Energie aus dem elektromagnetischen Feld aufnehmen. Ziel des im Folgenden kurz vorgestellten Ver-suches ist es, die maximal erreichbare Lesereichweite mit drei unterschiedlichen Transpondertypen und sechs verschiedenen Tag-Orientierungen zu ermitteln. Versuchsaufbau Um vergleichbare Ergebnisse erhalten zu können, werden alle Versuche mit der glei-chen Systemkonfiguration durchgeführt. An den UHF-Reader wird eine zirkular pola-risierte UHF-Antenne mit einem Gewinn von 7 dBi angeschlossen. Der Reader ist auf eine Ausgangsleistung von 2 W eingestellt. Verglichen werden die RFID-Transponder “Philips U-Code HSL”, “EM-Tag EPC” und der “Philips U-Code EPC 1.19”. Versuchsdurchführung Der UHF-Reader und die Readerantenne wurden auf einem Holz-Messtisch fest in-stalliert. Die unterschiedlichen Transponder wurden in ihrer jeweiligen Orientierung solange in Richtung Readerantenne bewegt, bis der Reader die Transponder erkannt hatte. Die sechs verschiedenen eingesetzten Orientierungen sind in Abbildung 40 dargestellt.

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Abbildung 40: Mögliche verschiedene Orientierungen von RFID-Transpondern

Versuchsauswertung Als Ergebnis der oben durchgeführten Versuchsreihen lassen sich die folgenden Er-gebnisse ableiten. Die Transponderausrichtung zur Readerantenne hat entscheiden-den Einfluss auf die Lesereichweite. Die Transponderantenne sollte möglichst auf die Readerantenne ausgerichtet sein, ansonsten kommt es zu massiven Reichweitever-lusten. Unter Verwendung der oben beschriebenen Systemkonfiguration lassen sich bei dieser unter Laborbedingungen stattfindenden Versuchsreihe Reichweiten von bis zu 2,3 m realisieren.

2.2.7 Bilanz der Funktionsweise des Forschungsdemonstrators Durch den Aufbau und die Inbetriebnahme des Forschungsdemonstrators konnten viele wichtige Erkenntnisse hinsichtlich des Einsatzes von RFID-Systemen an mobi-len Anwendungen in der Logistik gewonnen werden. Eine wichtige Entscheidung hinsichtlich der automatischen Identifizierung von Waren ist der Anbringungsort des Transponders an der Ware. Dieser muss so befestigt werden, dass er einerseits vor

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Beschädigung geschützt ist und andererseits sicher ausgelesen werden kann. Unter den beschriebenen Einsatzbedingungen funktionieren alle in diesem Kapitel vorge-stellten Funktionen des Systems einwandfrei. Wenn der Benutzer sich jedoch nicht an die vorgeschriebene Herangehensweise hält, also beispielsweise die Ware erst aufnimmt und dann einen Fahrauftrag erteilt, entstehen Fehler. In der Aufbauphase des Demonstrators kam es teilweise zu Lesefehlern, weil das elektromagnetische Feld bestimmte Güter so gut durchdringen konnte, dass statt der sich auf den Gabel-staplerzinken befindlichen Verpackung die dahinter stehende ausgelesen wurde. Dies kann nur verhindert werden, wenn die abgestrahlte Leistung soweit reduziert wird, dass das elektromagnetische Feld nur den sich direkt vor der Readerantenne befindlichen Transponder erreicht. Eine richtige Ausrichtung des Packstücks zum Stapler ist also hinsichtlich des Einlesens der Packstück-ID zu beachten.

2.3 Umwelt- / Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Nachfolgend soll ein Bewertungskonzept vorgestellt werden, das als Leitfaden zur Einführung von RFID-Systemen dienen soll.

2.3.1 Entwicklung eines Bewertungskonzeptes Um die logistischen Prozesse speziell im Bereich der Redistribution bei dem Einsatz der RFID-Technologie zu bewerten, wird im Folgenden eine Vorgehensweise zur Bewertung anhand eines Benchmarking entwickelt. In der Literatur und Praxis werden unterschiedliche Vorgehensweisen zur Durchfüh-rung eines Benchmarking vorgeschlagen. Es muss aber festgestellt werden, dass sich die Vorgehensweisen von den Arbeitsinhalten nicht wesentlich unterscheiden. Hier soll das Vier-Phasen-Modell verwendet werden, das allgemein als Standardmo-dell akzeptiert wird, um den Prozess des Benchmarking darzustellen. Das Vier-Phasen-Modell besteht aus Planungsphase, Phase der Datensammlung, Analyse-phase und Übersetzungsphase (vgl. Luczak, Weber, Wiendahl 2004, / Neher 1999). Die einzelnen Phasen werden im Folgenden näher erläutert.

2.3.1.1 Planungsphase Als erster Schritt eines Benchmarking ist zunächst eine grundlegende Planung durchzuführen. Dieses ist die wichtigste Phase in dem ganzen Prozess, der ent-scheidend für eine erfolgreiche Durchführung ist. Die Aufgaben in der Planungspha-se des Benchmarking sind:

1. Festlegung des Benchmarking-Objektes und der Ziele des Benchmarking 2. Ermittlung von Kennzahlen 3. Bestimmung von Benchmarking-Partnern

2.3.1.2 Phase der Datensammlung Im zweiten Hauptschritt der Durchführung eines Benchmarking erfolgt die Erhebung der benötigten Daten, das heißt, der für das Benchmarking-Objekt gebildeten Kenn-zahlen. Dies kann über primäre Datenerhebungsmethoden in Form von Interviews, Fragebögen, Berichte, Beobachtungen (Multimomentverfahren, Dauerbeobachtung) oder sekundäre Datenerhebungsmethoden in Form von Inventur erfolgen (vgl. Krall-mann 1999). Diese von den primären Informationsquellen gesammelten Daten wer-den mit den Daten von den sekundären Informationsquellen ergänzt. Primäre Infor-

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mationen beziehen sich auf die Informationen, die von einem Vergleichspartner di-rekt kommen. Die Quellen von sekundärer Information könnten durch zum Beispiel öffentliche Presse, Fachartikel, Erfahrungsberichte, Verkaufsergebnisse, Aktienkur-se, usw. in eine typische Benchmarking-Untersuchung einbezogen werden. Um Zeit zu sparen, kann die Zielgröße von festgelegten Kennzahlen auch durch spezifische Benchmarking-Datenbanken gewonnen werden.

2.3.1.3 Analysephase Im dritten Hauptschritt erfolgt die Analyse der gesammelten Daten. Die Bewertung von RFID-Systemlösungen in der Redistribution besteht darin, ob die Investition loh-nend ist. Es findet eine Gegenüberstellung vom Input (Logistikkosten) zum Output (Logistikleistungen) statt. Diese Phase lässt sich in vier Unterschritte gliedern:

1. Ermittlung von Leistungsunterschieden 2. Anwendung der Kapitalwertmethode 3. Amortisationsrechnung 4. Ergebnisbearbeitung

Ermittlung von Leistungsunterschieden Die unterschiedliche Ausprägung der Kosten und Leistungen macht eine verglei-chende Bewertung schwierig. Um quantitative Vergleiche untereinander zu ermögli-chen, muss ein einheitlicher Maßstab definiert werden. Dieses Ziel kann mit dem Mit-tel der Monetarisierung erreicht werden, hierbei werden alle Leistungen auf Geldein-heiten umgerechnet. Ökologische Ziele lassen sich somit ökonomisch bewerten (vgl. Wildemann 1997). Dieses lässt sich auch auf die qualitativen und sozialen Kennzah-len übertragen. Die zu unterschiedlichen Zeitpunkten anfallenden Kosten und Leistungen von RFID-Systemlösungen werden diskontiert, um so die Kosten- und Leistungsströme mitein-ander vergleichbar zu machen. Die Abwägung wird durch einen Vergleich zwischen Kosten und Nutzen von RFID-Anwendungen in der Redistribution durchgeführt. Damit Kapitalwert und Amortisationsdauer als Entscheidungskriterien für die Einfüh-rung von RFID-Systemlösungen zur Verfügung stehen können, muss eine Investiti-onsrechnung für RFID-Systemlösungen durchgeführt werden. Investitionsrechnungen lassen sich in die Gruppen der statischen und dynamischen Verfahren unterteilen. In statischen Verfahren werden die Zahlungsströme nicht in den einzelnen Perioden einer Investition zugerechnet, sondern durchschnittlichen Erfolgsgrößen (Kosten und Erlöse) bezogen auf eine fiktive Durchschnittsperiode, mit deren Hilfe die Vorteilhaftigkeitsentscheidungen getroffen werden (vgl. Manz 1993). Zu den statischen Investitionsberechnungsverfahren gehören:

• Kostenvergleichsrechnung,

• Gewinnvergleichsrechnung,

• Rentabilitätsvergleichsrechnung sowie

• Amortisationsrechnung. Im Gegensatz zu den statischen Investitionsrechnungen werden bei den dynami-schen Investitionsrechnungsverfahren die jeweiligen Ein- und Auszahlungen jeder

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einzelnen Periode eines Investitionsobjektes berücksichtigt. Dieses sind so genannte Zahlungsreihen mit einer Einzahlungs- und Auszahlungsreihe. Die Zahlungen wer-den zur Vereinfachung am jeweiligen Periodenende ausgeführt. Die Zahlungen der unterschiedlichen Perioden werden bei den dynamischen Verfahren mit Hilfe der Zinsrechnung auf einen Vergleichszeitpunkt auf- beziehungsweise abgezinst. Zu den dynamischen Verfahren gehören:

• Kapitalwertmethode,

• Annuitätenmethode und

• Methode des internen Zinsfußes. Die Zahlungsströme sind entsprechend ihrer zeitlichen Struktur bei dem einzuset-zenden Berechnungsverfahren zu berücksichtigen. Dieses bietet unter anderem den Vorteil, dass Investitionen, die in einer Periode realisiert werden, mit Projekten vergli-chen werden können, die in mehreren Perioden ausgeführt werden, ohne Zinseffekte durch späteren Kapitaleinsatz zu vernachlässigen. Unter dieser Vorgabe sind die statischen Verfahren der Investitionsrechnung auszuschließen. Alle drei dynamischen Verfahren kommen bezüglich der Vorteilhaftigkeit zum glei-chen Ergebnis, am einfachsten ist in der Regel die Kapitalwertmethode anzuwenden (vgl. Dörsam 1998). Um die Ergebnisse besser visualisieren zu können, wird häufig die Amortisations-dauer einer Investition angegeben. Deshalb wird hier die Kennzahl Amortisations-dauer zusätzlich berechnet. Dies fordert einen geringeren Aufwand, weil die erforder-lichen Daten aus der Berechnung des Kapitalwerts hervorgehen. Die Kapitalwertmethode Der Kapitalwert bezeichnet die Summe der Barwerte (Gegenwartswert) aller durch eine Investition verursachten Zahlungen (Ein- und Auszahlungen). Die Einzahlung und Auszahlung der zukünftigen Perioden müssen auf den Zeitpunkt t0 (Gegenwart) abgezinst werden. Der Kapitalwert ist abhängig von dem Zinssatz. Beim Ansteigen des Zinsfußes sinkt als Folge der Kapitalwert und ist gegebenenfalls negativ, so dass die Investition nicht mehr vorteilhaft ist. Der Kalkulationszinssatz ist ein subjektiv festzulegender Wert. In der betrieblichen Praxis wird der Zinsfuß meist in der Grenze zwischen 8 % und 12 % festgelegt, wo-bei der Sollzinssatz des Kapitalmarktes die Untergrenze bildet (vgl. Lolling 2003). Im Folgenden wird ein Kalkulationszinssatz von 10 % für die Durchführung der Bewer-tung verwendet. Neben dem Kalkulationszinssatz ist bei der Kapitalmethode die Anzahl der in der Be-rechnung zu berücksichtigenden Perioden (Jahre) entscheidend. Je später die Ein-zahlungsüberschüsse erfolgen, desto weniger erfolgswirksam sind sie aufgrund der Abzinsung auf den Investitionszeitpunkt. Die Zahlungsperiode wird unter Berücksich-tigung der technischen und wirtschaftlichen Seite abgeschätzt. Die Obergrenze der Zahlungsreihe ist von der technischen Nutzungsdauer des Systems und der Unsi-cherheit der Einzahlungsüberschüsse in späteren Perioden abhängig. Im Folgenden wird ein Zeitraum von sechs Jahren verwendet. Der Kapitalwert (KW) einer Investition errechnet sich dann nach folgendem Verfah-ren (vgl. Poddig 2005):

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mit: Et: Einzahlung in t At: Auszahlung in t t: Laufzeit der Investition in Jahren i: Kalkulationszinsfuß Die Investition ist vorteilhaft, wenn der Kapitalwert positiv ist. Ist der Kapitalwert ne-gativ, so ist die Investition nicht lohnend (vgl. Dörsam 1998).

2.3.1.4 Amortisationsdauer Der Zeitraum, der notwendig ist, um das investierte Kapital über die Erlöse zurück-zuerhalten, wird als Amortisationsdauer bezeichnet. Je kürzer die Amortisationsdau-er, umso vorteilhafter ist die Investition.

2.3.1.5 Ergebnisbearbeitung Die Bewertung der Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit einer Investition wer-den vor der Implementierung vorgenommen. Deshalb ist es mit einem hohen Unsi-cherheitsfaktor verbunden, wenn die Bewertung vor der Implementierung vorge-nommen wird, da man das individuelle Verhalten der Mitarbeiter, die mit der neuen Technologie arbeiten müssen beziehungsweise deren Arbeitsplatz eine Arbeitszeit-ersparnis durch den RFID-Einsatz erfährt, nur schwer vorhersagen kann (vgl. Jan-sen/Mannel 2005). Bei der Bearbeitung von Ergebnissen muss noch eine Sensitivitätsanalyse im Rah-men der Bewertung von RFID-Anwendungen durchgeführt werden, um diese Unsi-cherheit in adäquater Weise berücksichtigen können. Die Sensitivitätsanalyse unter-sucht, wie empfindlich Outputgrößen der Investitionsrechnung auf die Veränderung von einer oder mehreren Inputgrößen reagieren (vgl. Dörsam 1998). Der gängigste Output bei der Investitionsrechnung ist der Kapitalwert, es lassen sich dafür drei verschiedene Berechnungsarten unterscheiden (vgl. Dörsam 1998):

• Bestimmung von kritischen Werten. Es wird der Wert der Inputgröße be-stimmt, für den der Kapitalwert den Wert Null hat.

• Wenn für die Inputgröße eine bestimmte Bandbreite möglich ist, kann berech-net werden, wie stark der Kapitalwert auf die Schwankungen der Inputgröße reagiert.

• Sofern bestimmte Vorstellungen über den Kapitalwert existieren (zum Beispiel dass dieser in einem bestimmten Schwankungsintervall liegen soll), kann ein zugehöriges Schwankungsintervall für die Inputgröße ermittelt werden.

2.3.2 Umsetzungsphase In der Phase der Umsetzung werden die Ziele und die anzuwendenden Strategien mit der Einführung von RFID-Systemlösungen festgelegt. Die Aktionspläne sind ab-hängig vom unternehmensspezifischen Prozessmanagement und sollen zu einer effizienten Realisierung führen. Wichtig ist, dass eine phasenweise Kontrolle durch-geführt werden muss. In dieser Phase werden folgende Aufgaben durchgeführt: 1. Ziele, Strategien zum Einsatz von RFID-Systemen definieren.

∑= +

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Auf Basis der Analysephase werden im ersten Schritt der Umsetzung die neuen Ziele und Strategien gesetzt, die zur Einführung von RFID-Systemen im Unternehmen bei-tragen. Letztlich wird hier ein Zielsystem dokumentiert. 2. Aktionspläne zur Umsetzung von RFID-Systemlösungen festlegen. Zur Einführung von RFID-Systemlösungen müssen Aktionspläne entwickelt werden. Die Aufgaben oder Tätigkeiten, die erfüllt werden müssen, müssen deutlich definiert werden. Die Aktionsplanung soll nicht nur die Aufgaben selbst, sondern auch die durch die Aufgaben betroffenen Mitarbeiter einbeziehen. Relevante Führungskräfte und Mitarbeiter müssen motiviert und änderungsbereit sein. 3. Umsetzungspläne realisieren Die RFID-Systemlösungen werden jetzt im Unternehmen eingeführt. Um die Reali-sierung der Umsetzungspläne von RFID-Systemlösungen zu gewährleisten, muss es noch eine klare Zuweisung von Kompetenzen und Verantwortung in einzelnen Tätig-keiten gegeben und entsprechende Mitarbeiter geschult beziehungsweise eingestellt werden. 4. Umsetzungsprozesse kontinuierlich kontrollieren An die Realisierung der geplanten Aktivitäten schließt sich die Kontrolle an. Bei der Kontrolle wird geprüft, ob die vorher festgelegten Ziele erreicht wurden. Es muss be-achtet werden, dass eine Benchmarking-Untersuchung ein dynamischer und kontinu-ierlicher Prozess ist. Sofern Probleme auftauchen, muss sofort reagiert werden, um die Funktionalität der ganzen Struktur zu gewährleisten.

2.3.3 Durchführung der Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Im Folgenden wird die Betrachtung für die RFID-Systemlösungen in der Redistributi-on durch ein Benchmarking im Wareneingang zwischen manueller Datenerfassung und Datenerfassung über RFID-Technologie durchgeführt, wobei die Leistungsfähig-keit und damit die Gestaltungsvarianten mittels der Zielgrößen Kosten, Zeit und Qua-lität gemessen und bewertet werden. In dieser Bewertung können geeignete ausgewählte Kennzahlen hilfreich eingesetzt werden, da mit ihnen alternative Szenarien von Systemlösungen und dem bestehen-den Prozess quantifiziert dargestellt werden können. Ein wesentlicher Baustein des Bewertungskonzepts sind deshalb Kennzahlen, die für eine Benchmarking-Untersuchung zur Bewertung der Leistungen herangezogen werden können. In der folgenden Bewertung werden die Kennzahlen für die wesentlichen Betrachtungen bezüglich Wirtschaftlichkeit und Umwelt in der Planungsphase ermittelt.

2.3.3.1 Planungsphase Die Zielsetzung dieser Benchmarking-Untersuchung sind wirtschaftliche und umwelt-orientierte Betrachtungen des Einsatzes der RFID-Technologie im Wareneingangs-prozess in der Redistribution. Bei der Durchführung des Benchmarking werden be-stehende Datenerfassungsansätze von Wareneingangsprozessen und Anwendungs-szenarien von RFID-Systemlösungen in der Redistribution einbezogen. Beschreibung des Ist-Wareneingangs-Prozesses Der Standard-Wareneingangs-Prozess gemäß VDI 4400 Blatt 1 wird wie folgt defi-niert: Der Wareneingang beginnt mit dem Entladen der angelieferten Ware und endet

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entweder mit dem Einlagern der Ware in das Lager oder mit der direkten Übergabe an die Produktion. Der Wareneingang umfasst damit die folgenden Teilprozesse:

1. Ware entladen 2. Ware identifizieren 3. Wareneingang buchen 4. Qualität der Ware prüfen (nach Prüfplan, falls vorgesehen) 5. Prüfbeleg erstellen 6. Ware transportieren (von Ware entladen bis Ware einlagern) 7. Ware einlagern oder Ware an Produktion übergeben 8. Ware in Lager einbuchen oder Übergabe an Produktion buchen 9. Aufsichts- und Koordinationstätigkeiten der direkten Vorgesetzten

Das betrachtete Unternehmen ist ein Unternehmen, das Kunststoffe aus Produkti-onsabfällen recycelt. Die Analyse des Einsatzes der RFID-Systemlösungen im Wa-reneingang des Unternehmens wird in diesem Beispiel vom Jahr 2006 bis 2011 durchgeführt. Die Aufkommensmengen (zum Beispiel Mahlgut aus dem Stoßfänger-material PP-EPDM) sind durchschnittlich 72 Tonnen täglich. Für dieses Unternehmen soll die Umstellung von einer manuellen Identifikation aller Waren im Wareneingang auf eine beleglose Identifikation mit funkgebundenen Ter-minals unter Verwendung von RFID-Systemen auf ihre Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit geprüft werden. Der Ist-Wareneingang Prozess im Unternehmen stellt sich wie folgt dar:

• Anlieferungen (zum Beispiel mit Wechselbrücken) per Lkw täglich

• 1 Lkw = 30 Oktabins

• 1 Oktabin mit Mahlgut PP-EPDM = 800 kg

• 1 Meister

• 1 Mitarbeiter

• Layout entsprechend Abbildung 41 (Ausschnitt)

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Palette Palette

1000 mm

1000

mm

Abbildung 41: Wareneingangsbereich Layout (Ausschnitt)

Kostenstelle Wareneingang Menge Einheit Kosten in Euro

Gesamtkosten/a in Euro

Personal (Meister) inkl. aller Ne-benkosten

1 Arbeitskraft 52.500 52.500

Personal (Arbeiter) inkl. aller Ne-benkosten

1 Arbeitskraft 42.500 42.500

Energieversorgung Bauwerk 700 m2 18 17.600

Energie/Ersatzteile/Instandhaltung Gabelstapler

1 Gabelstapler 8.750 8.750

DV/Telefon/EDI/Gebühren 60.000 73.750

Versicherung 6.000 6.000

Flächenkosten 700 m2 60 42.000

Summe Gesamtkosten/a 243.100

Tabelle 9: Kosteninformation im Wareneingang

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Die durch die Meister entstehenden Kosten werden als „prozessmengenneutrale Kosten“ auf den Wareneingang umgelegt (vgl. VDI 4405 Blatt 1). In Tabelle 9 ist die Kosteninformation im Wareneingang aus dem BAB (Betriebsabrechnungsbogen) dargelegt. Prozessmodellierung des Ist-Wareneingang-Prozesses Über die Prozessmodellierung werden die Arbeitsschritte nach der oben stehenden Beschreibung mit den begleitenden Dokumenten und dem durchschnittlichen Zeit-aufwand der einzelnen Arbeitschritte erfasst (siehe Anhang 6.2). Der Ist-Wareneingangs-Prozess wurde mit iGrafx (iGrafx 2005) modelliert (siehe An-hang Kapitel 6.4). Die Durchlaufzeit vom Ist-Prozess dauert durchschnittlich 175 Mi-nuten pro Lkw. Modellierung des RFID-Anwendungsszenarios Vor der Modellierung des Prozesses wird das Problemlösungspotenzial von RFID-Systemen im Wareneingangsprozess identifiziert. RFID stellt hier für den Warenein-gang die folgenden Leistungen zur Verfügung:

• Die eingegangenen Waren können identifiziert werden,

• Die Waren werden lokalisiert,

• Die Richtigkeit des Lieferscheins wird geprüft,

• Die Anzahl der Artikel kann bestimmt werden. Der Arbeitsschritte „Lieferpapiere prüfen“, „Originale der Lieferpapiere einbehalten“, „Für den Fahrer bestimmte Exemplare (Lieferpapiere) aushändigen“, „Zurück zur Zentrale fahren“, „Lieferpapiere entgegennehmen“, und „Für den Fahrer bestimmte Exemplare (Lieferpapiere) abzeichnen“ werden durch das RFID-System nicht mehr notwendig sein. Die Dauer der Arbeitsschritte „Auf Abladen warten“ und „Ware abla-den“ werden verkürzt. Hierfür wurden die Arbeitsschritte nach der oberen Prozess-beschreibung aufgelistet und die begleitenden Dokumente beziehungsweise der durchschnittliche Zeitaufwand der einzelnen Arbeitschritte erfasst (siehe Anhang Ka-pitel 6.3). Wie der Ist-Wareneingangs-Prozess ist auch der Soll-Wareneingangs-Prozess mit iGrafx modelliert worden (siehe Anhang Kapitel 6.5). Die Durchlaufzeit des Soll-Prozesses dauert damit durchschnittlich 112 Minuten pro Lkw. Es folgt aus den Tabellen im Anhang, dass die Durchlaufzeit im Wareneingang durch den Einsatz von RFID um 63 Minuten pro Lkw verkürzt werden kann. Ermittlung von Kennzahlen Zunächst werden die wirtschaftlichen Kennzahlen ermittelt, dieses sind Prozess-Durchlaufzeit, Prozesskosten, Kapitalwert und Amortisationsdauer (siehe Tabelle 10).

Kennzahlen Kurzbeschreibung bzw. Berech-nungsformel

Ziele

Durchlaufzeit im Wa-reneingang

Zeiten zwischen Anlieferung und Be-reitstellung (nach der Einbuchung von Ware in das Lager oder Buchung der Übergabe in die Produktion) bezogen auf Sendungen oder Artikel (vgl. VDI

Effizienzmessung

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Kennzahlen Kurzbeschreibung bzw. Berech-nungsformel

Ziele

4490).

Prozesskosten die Kosten berücksichtigen die Sum-me der Gemeinkosten, die durch eine bestimmte Aktivität innerhalb eines bestimmten Zeitraums entstehen (vgl. Heeg et al. 2004)

Effizienzmessung

Kapitalwert Der Kapitalwert bezeichnet die Sum-me der Barwerte (Gegenwartswert) aller durch eine Investition verursach-ten Zahlungen (Ein- und Auszahlun-gen) (vgl. Poddig 2005).

Wirtschaftlichkeit

Amortisationsdauer Als Amortisationsdauer wird jener Zeitraum angesehen, nachdem sich eine Investition samt allen Nebenkos-ten und Zinsbelastungen „gerechnet“ hat. Das heißt, die aus der Investition resultierenden Einsparungen oder Auszahlungen sind größer als das investierte Kapital (die Einzahlung) samt Kapitalkosten (Zinsendienst) (vgl. energiesparhaus 05).

Wirtschaftlichkeit

Tabelle 10: Wirtschaftliche Kennzahlen

Im Anschluss daran werden die Umweltkennzahlen ermittelt, dieses sind Recycling-quote, Transponder-Entsorgungskosten, Steigerung des Stromverbrauchs und ein-gesparte Papierverbrauch.

Kennzahlen Kurzbeschreibung bzw. Berech-nungsformel

Ziele

Recyclingquote Umweltbezogene Materialkennzahl, die verdeutlicht, welche Abfallanteile im gleichen oder einem anderen Pro-duktionsprozess Verwendung finden (vgl. Fischbach 2002)

Berechnungsformel:

Recyclingquote = wiederverbrauchtes Material / gesamter Materialein-satz*100

Umwelteffizienz

Transponder-Entsorgungskosten

- Umwelteffizienz

Steigerung des Strom-verbrauchs

Gesteigerter Stromverbrauch durch RFID-Lesegeräte

Umwelteffizienz

Eingesparter Papier-verbrauch

Geringerer Papierverbrauch durch beleglosen Informationsfluss

Umwelteffizienz

Tabelle 11: Umweltkennzahlen

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Zu den Bestandteilen der Investitionskosten gehören:

• Kosten für Infrastruktur,

• Kosten für Software,

• Systemintegrationskosten von RFID-Systemen mit den vorhandenen EDV-Systemen,

• sonstige Kosten (zum Beispiel Schulungskosten, Planungskosten). Neben den Investitionskosten sind die Betriebkosten in der Berechnung mit zu be-rücksichtigen. Zu den Bestandteilen der Betriebkosten gehören

• laufende Hardwarekosten (insbesondere Kosten für Transponder),

• sonstige Kosten (zum Beispiel Kosten für laufende Schulung der Mitarbeiter). Der Nutzen wird entsprechend der Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsaspekte erfasst und dann addiert. Bei den umweltorientierten Nutzenfaktoren sind zwei Ebenen zu unterscheiden (vgl. Behrendt 2004): 1. Umweltverträglichkeit der Transponder-Label Barcodes für das derzeitig führende Barcode-Identifikationssystem können auf fast alle Materialien und viele Produkte direkt aufgedruckt werden, wesentliche Entsor-gungskosten fallen für die Entsorgung dieser Aufdrucke oder Barcodelabels damit nicht an. Gegenüber dem Barcodesystem müssen Entsorgungskosten der Transponder sehr viel mehr beachtet werden (vgl. Hilty 2003). Das heißt, dass durch Entsorgung der Transponder-Label eine höhere Belastung der Umwelt zu erwarten ist. Obwohl sich Transponder mit umweltverträglichen Materialien zurzeit in der Ent-wicklung befinden (zum Beispiel aufdruckbare Transponder oder Transponder aus Kunststoff), wird bis zum Einsatz in der Praxis noch ein Zeitraum von mehreren Jah-ren zu berücksichtigen sein. In dieser Untersuchung wird die Datenerfassung über RFID-Systeme gegenüber manueller Datenerfassung im Wareneingang betrachtet, deshalb müssen Entsor-gungskosten bei der Analyse von Umweltwirkungen von RFID-Systemen mit berück-sichtigt werden. 2. Umweltauswirkung des Einsatzes der RFID-Technologie in der Redistribution Veränderte Umweltauswirkung des Einsatzes der RFID-Technologie in der Redistri-bution sind durch geringeren Papierverbrauch, eine Steigerung der Recyclingquote sowie durch einen höheren Stromverbrauch durch die RFID-Systemumgebung zu erwarten. Da die Umweltauswirkungen durch die Veränderung der Recyclingquote durch fehlende Praxiserfahrungen nicht quantifizierbar sind, sind nur der veränderte Papier- und Stromverbrauch mit in die Betrachtung aufgenommen worden.

2.3.3.2 Datensammlung Die Investitionskosten und die Betriebskosten bilden die Grundlage der Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Die Kosten und der Nutzen werden durch den Einsatz von RFID-Technologie im Wareneingang der Barwert pro Jahr und Kapitalwert be-rechnet. Hierfür werden die Investitionskosten zur Einführung von RFID-Systemlösungen durch eine detaillierte Prozessaufnahme im Unternehmen sowie die Unterstützung von Labor- und Feldversuchen abgeschätzt; die Betriebskosten der bestehenden

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Prozesse und Prozesse von RFID-Systemlösungen werden nach der Prozesskosten-rechnung berechnet. Hierfür werden die Ist-Wareneingangs-Prozess-Daten durch Befragen der Mitarbeiter im Unternehmen und den Betriebabrechnungsbogen ermittelt. Die Soll-Wareneingangprozess-Daten werden auf Basis eines Probeeinsatzes von RFID-Technologie in der Redistribution abgeschätzt. Die Transponder zur Positionierung werden als Infrastruktur zu den Investitionskos-ten gezählt. Anfallende Investitionskosten bei der Einführung von RFID-Systemlösungen lassen sich in vier Blöcke gliedern und werden für das Jahr 2006 mit 80 % der Investitionskosten angenommen:

Investitionsanteile Kosten

Kosten für Infrastruktur 11.565 Euro

Kosten für Software 960 Euro

Kosten für Integration von RFID-Systemen in vorhandene EDV-Systeme

3.360 Euro

Sonstige Kosten (Planungskosten und Kosten zur Schulung der Mitarbeiter)

160 Euro

Summe 16.045 Euro

Tabelle 12: Investitionsanteile

Die Investitionskosten für die Jahre 2007 und 2008 werden mit 15 % und 5 % der gesamten Investitionskosten angenommen. Details zu den Investitionskosten sind im Anhang Kapitel 6.8 zu finden. Die Betriebskosten werden im Wesentlichen durch den Bedarf an Transpondern beim Einsatz der RFID-Systeme bestimmt. Die Transponder zur Identifikation werden in diesem Beispiel einmalig benutzt. Bei der Berechnung werden die Anzahl der Ar-beitstage pro Jahr mit 250 angenommen. Kosten für Transponder zur Identifikation von Packstücken pro Jahr

= Transponderpreis / Stück * Anzahl der Lkw * Anzahl der Oktabins * 250 Ar-beitstage/Jahr = 20/16 * 3 * 30* 250 = 28.125 Euro

In der obigen Berechnung wird nicht berücksichtigt, dass bei einer höheren Abnah-memenge an Transpondern der Stückpreis sinken kann. Zu den Betriebskosten gehören noch sonstige laufende Kosten (zum Beispiel laufen-de Schulungen, Wartung und Instandhaltung der Lesergeräte). Die Details je Periode finden sich im Anhang Kapitel 6.9. Abbildung 42 zeigt, wie sich die unterschiedlichen Bestandteile der Investitionskosten und Betriebskosten verteilen.

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Kostenverteilung

9% 1% 3%0%

80%

7%

Infrastruktur

Software

Systemintegration

Sonstige Kosten(Erstellung)

Kosten fürTransponder

Sonstige Kosten(Betrieb)

Abbildung 42: Kostenverteilung der RFID-Systemlösung

Bei der Bestimmung von Einsparungspotenzialen (Nutzenfaktoren) werden der Ist-Prozess und Soll-Prozess über eine Prozesskostenrechnung analysiert. Wesentliche Einsparpotenziale sind die Verringerung von Prozesskosten durch die Verkürzung der Durchlaufzeit. Bei der Prozesskostenrechnung werden Prozesse weiterhin in leistungsmengenindu-zierte (lmi-) Prozesse und leistungsmengen-neutrale (lmn-) Prozesse eingeteilt. Leis-tungsmengeninduzierte (lmi-) Prozesse sind Prozesse, die von den Mengen des zu erbringenden Arbeitsvolumens abhängig sind. Leistungsmengenneutrale (lmn-) Pro-zesse fallen unabhängig vom Arbeitsvolumen generell an (vgl. VDI 4405 Blatt 1). Die Unterschiede der Prozesskosten zwischen Ist-Prozess und Soll-Prozess sind die eingesparten Kosten.

2.3.3.3 Analyse Ermittlung von Leistungsunterschieden In diesem Abschnitt werden Leistungsunterschiede zwischen Ist-Wareneingangs-prozess und Soll-Wareneingangsprozess ermittelt. Investitionskosten und relative Betriebskosten wurden im vorhergehenden Kapitel ermittelt. In der Gegenüberstel-lung mit dem Ist-Prozess werden eingesparte Zeit und Kosten ermittelt.

Ist-Prozess Soll-Prozess Einsparungen Anteil der Einsparung

Durchlaufzeit 175 Minuten 112 Minuten 63 Minuten 36%

Prozesskosten 243.100 Euro

173.512 Euro 69.588 Euro 29%

Tabelle 13: Zeit und Kosteneinsparungen

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Folgende Umweltauswirkungen wurden ermittelt:

• Papierverbrauch Durch den Einsatz von RFID-Systemen wird der Papierverbrauch reduziert (ca. 10 Blätter pro Anlieferung). Dadurch können Kosten von ungefähr 37,50 Euro pro Jahr eingespart werden (siehe Details im Anhang Kapitel 6.11).

• Stromverbrauch Im Zusammenhang mit dem Einsatz der RFID-Technologie wird der Stromverbrauch zunehmen (siehe Details im Anhang Kapitel 6.10). Bei der Berechnung wurde ein dauerhafter Betrieb (24 Stunden pro Tag und 250 Tage pro Jahr) mit Strom-verbrauchskosten von 0,20 Euro/kWh angenommen. Damit werden etwa 500 kWh pro Jahr mehr verbraucht (was ca. 100 Euro entspricht).

• Entsorgung von Transpondern Passive Komponenten (RFID-Transponder) haben keine schwerwiegenden Proble-me bei der Entsorgung (vgl. Hilty 2003). In dieser Anwendung werden ca. 22.500 Transponder benötigt. Unter Berücksichti-gung eines Transponder-Gewichts von 0,1 g/Stück (vgl. Hilty 2003) entspricht dieses einer Masse von ca. 2,25 kg pro Jahr. Bei der Kostenberechnung werden die Entsor-gungskosten mit 1 Euro/kg angenommen (siehe Details im Anhang Kapitel 6.11). Kapitalwert und Amortisationsrechnung Bei der Anwendung der Kapitalwertmethoden zur Berechnung von Kapitalwert und Amortisationsdauer wird eine Zahlungsperiode von sechs Jahren und ein Kalkulati-onszinsfuß i = 10% angenommen. Die Berechnung von Kapitalwert und Amortisati-onsdauer finden sich folgende Tabelle (siehe Tabelle 14).

2006 2007 2008 2009 2010 2011 Summe

Fertigstellung 80% 15% 5% 0% 0% 0% 100%

Investitionskosten -16.045 -3.008 -1.003 0 0 0 -20.056

Infrastruktur -11.565 -2.110 -703 0 0 0 -14.378

Software -960 -269 -90 0 0 0 -1.319

Systemintegration -3.360 -600 -200 0 0 0 -4.160

Sonstige Kosten -160 -29 -10 0 0 0 -199

Fertigstel-lung/Inbetriebnahme

0% 80% 95% 100% 100% 100%

Betriebskosten 0 -24.550 -28.970 -30.380 -30.380 -30.380

-144.660

Kosten für Transpon-der

0 -22.500 -26.718 -28.125 -28.125 -28.125

-133.593

Sonstige Kosten (Be-trieb)

0 -2.050 -2.252 -2.255 -2.255 -2.255 -11.067

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2006 2007 2008 2009 2010 2011 Summe

Fertigstel-lung/Inbetriebnahme

0% 0% 80% 95% 100% 100%

Nutzen (Einspa-rungspotenzial)

0 -2 55.597 66.043 69.523 69.523 260.684

Umweltnutzen 0 -2 -73 -65 -65 -65 -270

Wirtschaftlicher Nut-zen

0 0 55.670 66.108 69.588 69.588 260.954

Zahlungsreihe in Summe

-16.045 -27.560 25.625 35.663 39.143 39.143 95.968

Abzinsungsfaktor (Kalkulationszinssatz =10%)

1,000 0,909 0,826 0,751 0,683 0,621

Barwerte der Zah-lungsreihe

-16.045 -25.054 21.177 26.794 26.735 24.305 57.912

Kumulierte Barwerte -16.045 -41.099 -19.922 6.872 33.607 57.912 57.912

Kapitalwert 57.912

Amortisationsdauer in Jahren

2,74

Sensitivitätsanalyse Mit KW=0, Transponderstückpreis 1,97

Tabelle 14: Gesamtbetrachtung von RFID-Systemlösungen (Angaben in Euro soweit nicht an-deres angegeben)

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Amortisationsdauer

-60.000 €

-40.000 €

-20.000 €

0 €

20.000 €

40.000 €

60.000 €

80.000 €

2006 2007 2008 2009 2010 2011

Jahr

Kum

ulie

rte

Bar

wer

te

Abbildung 43: Kumulierte Barwerte

Bei einem Kapitalwert von 57.912 Euro und einer Amortisationsdauer von 2,74 Jah-ren ist die Umweltverträglichkeit und Wirtschaftlichkeit der Investitionsentscheidung insgesamt somit positiv zu bewerten. Ergebnisdarstellung Zusammen mit der Kapitalwert und Amortisationsrechnung sind noch folgende, nur eingeschränkt quantifizierbare Effekte zu berücksichtigen:

• Recyclingquote Durch den Einsatz von RFID-Systemen kann die Recyclingquote durch verringerte Logistikkosten reduziert werden, dadurch können Ressourcen besser genutzt wer-den.

• Qualitätskosten Qualitätskosten im Wareneingang können reduziert werden. Bei den bestehenden Prozessen im Wareneingang kann eine Fehlerquote von bis zu 20% auftreten (eige-ne Einschätzung). Fehler können zum Beispiel folgende Ursachen haben:

• Waren werden falsch gekennzeichnet,

• Warenkennzeichen fallen oder reißen ab,

• Warenkennzeichen werden unleserlich,

• Waren werden falsch abgeladen,

• Waren werden falsch eingelagert,

• Ware ist falsch (Lieferpapiere richtig),

• Lieferpapiere sind falsch (Ware ist richtig),

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• Lieferpapiere und Ware sind falsch,

• Lieferpapiere sind nicht vorhanden,

• Lieferpapiere sind nicht auffindbar, zum Beispiel durch falsche Ablage oder Verlegen,

• Handschriftliche Eintragungen sind unleserlich oder werden falsch abgelesen,

• Daten werden falsch eingetragen (zum Beispiel durch so genannte Zahlen-dreher),

• aktualisierte Daten werden falsch oder nicht auf die Lieferpapiere übergetra-gen.

• Sensitivitätsanalyse Um diese eingeschränkt quantifizierbaren Effekte noch mit berücksichtigen zu kön-nen, wird hier noch eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt (siehe Tabelle 14). Nach der Abbildung 42 betragen die Kosten für die Transponder 80% der Gesamt-kosten. Obwohl der Preis der Transponder voraussichtlich sinken wird, wird hier noch eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Zusammen mit dieser Sensitivitätsanalyse hat sich ergeben, dass sich bei einem UHF-Transponder-Stückpreis (868 MHz) von 1,97 Euro der Kapitalwert mit Null er-gibt. Das heißt, wenn andere Bedingungen nicht geändert werden und der Stückpreis von UHF-Transpondern mehr als 1,97 Euro beträgt, ist eine Investition in ein RFID-System nicht lohnend.

• Empfehlung Es folgt aus der oben stehenden Analyse, dass der Einsatz von RFID-Systemlösungen in der Redistribution aus dem Gesichtspunkt der Betriebswirtschaft-lichkeit als positiv zu bewerten ist, sofern der Transponder-Labelpreis unter 2 Euro liegt. Obwohl Umweltauswirkungen im Zusammenhang mit der Entsorgung der Transpon-der-Label im Einwegsystem als gering einzuschätzen sind, empfiehlt es sich in der Praxis, Transponder im Mehrwegsystem einzusetzen.

2.3.3.4 Umsetzungsphase Sofern auf Basis der analysierten Daten ein RFID-System eingeführt werden soll, erfolgt im vierten Schritt die Umsetzungsphase. Aufbauend auf die RFID-Systemlösungen im Wareneingang kann die ganze unter-nehmensübergreifenden Lieferkette betrachtet werden, möglicherweise können meh-rere beteiligte Parteien weiteren Nutzen daraus haben. Auf Grundlage des in dieser Arbeit entwickelten Bewertungskonzeptes ist folgender Ablauf einzuhalten: 1. Ziele und Strategien zum Einsatz von RFID-Systemen definieren Hierfür muss zunächst untersucht werden, welche Vorteile im Unternehmen durch die Einführung der RFID-Systemlösungen erwartet werden, zum Beispiel Steigerung der Effizienz (Kostensenkung durch verbessertes Einlesen der Daten, Einsparung der Durchlaufzeit oder geringer Papierverbrauch). Zielwerte von Kennzahlen, zum Beispiel Durchlaufzeit von Arbeitsschritten und Prozessen, Prozesskosten, Amortisa-tionsdauer und Kapitalwert, müssen nach den Ergebnisse der Analysephase zur spä-

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teren Kontrolle der Ergebnissen nach dem Einsatz des RFID-Systems festgelegt werden. 2. Aktionspläne zur Umsetzung von RFID-Systemlösungen festlegen Vor dem Einsatz von RFID-Systemen im Entsorgungsunternehmen müssen erst alle Mitarbeiter im Unternehmen informiert und relevante Mitarbeiter und Partner geschult werden. Alle relevanten Mitarbeiter und Führungskräfte müssen motiviert und ände-rungsbereit sein. Befürchtungen von drohender Arbeitslosigkeit müssen ausgeräumt werden, um eine erfolgreiche Einführung der Technologie nicht zu behindern. 3. Umsetzungspläne realisieren Im Rahmen der Einführung der RFID-Technologie in der Redistribution müssen die Prozesse entsprechend gestaltet werden. Das kann zur Folge haben, dass neue Ab-sprachen mit Lieferanten erforderlich sind oder dass EDV-Systeme erneuert oder angepasst werden müssen. Je nach Unternehmen können dafür Projektmanagement- und Prozessmanagement-Werkzeuge unterstützend eingesetzt werden. 4. Kontrolle des Umsetzungsprozesses Kontrolle und Steuerung müssen periodisch während des Einsatzes von RFID-Systemlösungen durchgeführt werden. Um zu kontrollieren, ob die vorher festgeleg-ten Ziele erreicht werden können. Leistungslücken müssen herausgestellt werden, wenn Ziele nicht erreicht werden, damit frühzeitig entsprechende Maßnahmen ergrif-fen werden können. In der Praxis werden weitere Erfahrungen bei der Anwendung gesammelt, um in der Zukunft die Technologie im Unternehmen optimal anwenden zu können. Letztendlich müssen die Prozesse im Unternehmen kontinuierlich verbessert werden.

2.4 Schulungskonzept

2.4.1 Ablaufplan Ein angepasstes Schulungskonzept für die Arbeitskräfte aus dem Transport- und La-gerbereich soll möglichst begleitend zum Einführungsprozess der Technologie statt-finden. Zunächst sollten dafür grundlegende Informationen zur RFID-Technologie vermittelt werden. Dieses soll der Vertrauensbildung dienen und Ängste gegenüber der Tech-nologie abbauen. Im zweiten Schritt sind dann anwendungsorientierte Schulungen hinsichtlich der Bedienung des OPAK-Systems durchzuführen. Der dritte Schritt be-trifft das kontinuierliche Lernen, in dem die Arbeitskräfte das Wissen an andere wei-tergeben und das zu lernende Wissen weiterentwickelt werden kann.

2.4.2 Lernorte Das Lernen im Betrieb sollte im Vordergrund steht und kann durch externe Bildungs-trägers unterstützt wird. Der Vorteil eines solchen Konzeptes liegt in der Tatsache begründet, dass die am Arbeitsplatz stattfindende reale Synthese aller Einzelanfor-derungen die Handlungskompetenz stärkt. Was in komplexen Situationen am Ar-beitsplatz gelernt wird, muss nicht mehr transferiert werden. Der Lernort ist zugleich der Ort der Anwendung des Gelernten (vgl. palme 06).

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2.4.3 Wissensvermittlung Auch Grundlagen werden zunehmend über standardisierte Informations- und Wis-senspakete ohne Personal vermittelt. Hierfür sind computerunterstützte Selbstlern-programme, Skripte und Handbücher am Arbeitsplatz verfügbar beziehungsweise werden vom Bildungsträger im Sinne einer Dienstleistung zur Verfügung gestellt oder ergänzt. Zielgruppe bei der Entwicklung von situationsbezogenen Qualifizierungsbausteinen für Mitarbeiter in kleineren und mittleren Unternehmen sollen Facharbeiter und Meis-ter sein, und zwar am Beispiel kostenbewussten Denkens und Handelns. Anhand typischer betrieblicher Situationen, die exemplarisch ausgewählt werden, sollen die unterschiedlichen Qualifikationsmerkmale dargestellt werden. Die richtige Mischung aus dezentralem Lernen, Präsensphase und computerunterstütztem Lernen für ein unternehmensintegriertes Weiterbildungskonzept wird im Praxisversuch gemeinsam mit Betrieben ermittelt und umgesetzt. Durch die Einbindung von interaktiver Lern-software wird das selbstgesteuerte Lernen attraktiver gemacht. Durch das Lernen mit Multimedia werden „aktive“ Facharbeiter und Meister zeitgemäß und bezogen auf die Anforderungen proaktiv qualifiziert. Die Teilnehmer werden prozessbegleitend ge-schult. Dozenten und Trainer werden als Prozessbegleiter eingesetzt (vgl. palme 06). Im Zusammenhang mit der OPAK-Lösung bietet es sich an, ein typisches Beispiel aus dem Lager durchzuspielen. Dieses wären typischerweise die Vorgänge Abladen, Aufladen, Einlagern, Auslagern, Umlagern, Regallagerung und Blocklagerung.

2.5 Alternative Systeme

2.5.1 Aufbau eines alternativen Systems zur Positionsbestimmung Als alternatives System zur RFID-Positionierung im Kontext zu den OPAK-Anwendungen ist ein WLAN-gestützes System untersucht worden (vgl. ekahau 04). Dies Verfahren basiert auf einer Triangulation mittels mehrerer Access-Points in ei-nem WLAN-Netzwerk. Dieses drahtlose Datennetzwerk wird standardmäßig in vielen Bereichen eingesetzt und gehört zum Stand der Technik. Insbesondere in Betrieben mit größeren Hallenflächen wird diese Technik häufig eingesetzt, um entfernte Ar-beitsplätze zu vernetzen. Das System „ekahau“ verwendet diese existierende Infra-struktur zur Positionsbestimmung und bietet damit eine preiswerte Möglichkeit auf eine bestehende Hardware aufzusetzen.

2.5.1.1 Systemumgebung Im Rahmen von OPAK wurde die Software Ekahau Positioning Engine 3.1 evaluiert, welche mit der RSSI (Received Signal Strength Information) Technik arbeitet. Dabei senden die Access Points (AP) Signale und das mobile Endgerät wertet die empfan-genen Signalstärken aus. Aus den unterschiedlichen Signalstärken wird dann die Position berechnet. Die Genauigkeit soll bei bis zu einem Meter liegen, vorausge-setzt ein Minimum von fünf AP ist gewährleistet. Die Software besteht aus den in Abbildung 44 dargestellten Komponenten. Die Funk-tionen des Ekahau Managers sind die Erstellung des Modells, die Analyse sowie das live tracking. Die Ekahau Positioning Engine ist der Kernbestandteil der Software und ermöglicht die Positionierung. Die Kommunikation mit dem Manager erfolgt über das EPE (Ekahau Positioning Engine) Management. Der Ekahau Client ist ebenfalls auf dem mobilen Endgerät installiert und empfängt die Signale der AP und leitet diese

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zur Auswertung an die Positioning Engine weiter. Bevor die Software jedoch zum Einsatz kommen kann, muss eine Kalibrierung erfolgen und logische Bereiche defi-niert werden.

Abbildung 44: Grundlegende Funktionsweise der Software (ekahau 04)

2.5.1.2 Versuchsergebnisse Das Verfahren funktionierte einwandfrei und Positionen, die per Triangulation „ange-peilt“ werden können, sind problemlos bestimmbar. Dennoch sind folgende Nachteile im Zusammenhang mit der Untersuchung festgestellt worden:

• Die Genauigkeit von ca. 3 m ist für eine Positionsbestimmung von Gütern, deren Losgrößen kleiner oder gleich einer Europalette sind, nicht ausreichend.

• Das Verfahren ist aufgrund der Laufzeiten und Rechenalgorithmen nicht echtzeit-fähig. Dies bedeutet, dass die Ortsbestimmung von beweglichen Punkten, wie Flurförderfahrzeugen, nur im Nachlauf möglich ist.

• Die Genauigkeit des Systems kann durch die Einwirkung von Lagergut ver-schlechtert werden. Ein Palettenregal mit eingelagerter Ware kann das Feld bei Auslagerung der Ware verändern.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass anhand der Versuchsergebnisse die RFID-gestützte Lösung für den Innenlagerbereich besser geeignet ist. Für den Außenlagerbereich kann eine WLAN-gestütze Lösung die bessere sein, sofern durch das Lagergut keine Störungen des Feldes zu erwarten sind. Dieses ist vom konkre-ten Anwendungsfall abhängig. Sofern weitere Wege zurückgelegt werden müssen, kann sich eine Kombination RFID- / WLAN-Positionsbestimmung anbieten. Somit kann der Stapler dann in Berei-che verfolgt werden, in denen keine RFID-Positionsbestimmung möglich ist. Weiter-hin könnten dazu noch Fahrzeuge leicht in das System integriert werden, bei denen keine RFID-Positionierung möglich ist (zum Beispiel Lkws). Folgende zwei Beispiele sollen das näher verdeutlichen:

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Beispiel 1: Gabelstaplernavigation in Großlagern Immer mehr Haupt- beziehungsweise Zwischenlager nehmen inzwischen kaum vor-stellbare Dimensionen an. Gabelstapler legen täglich beim Einlagern und Kommissi-onieren der Ware sehr weite Wege zurück. In diesem Fall können WLAN Ortungs-systeme als Navigationssystem, vergleichbar mit dem auf Straßen angewandten GPS, dem Fahrer als Routenhilfe auf dem Wege von A nach B behilflich sein. Das System könnte soweit verfeinert werden, dass die günstigste Route automatisch be-rechnet wird und somit Zeit und damit verbunden Kosten gespart werden. Zudem kann der Fahrer sich besser orientieren ohne sich in eventuellen Gangplänen oder Ähnlichem seine benötigten Informationen zu besorgen. Beispiel 2: Lkw-Navigation zum richtigen Tor bei Großlagern Viele Haupt- beziehungsweise Zwischenlager haben sehr viele Be- und Entladerampen, welche zum Teil unübersichtlich und weit zerstreut um das gesamte Lagergebäude angeschlossen sind. Eine Vielzahl von Lkw müssen täglich schnell und direkt vom Geländeeingang zur richtigen Rampe gelangen. Als Navigationshilfe könnte auch hier die WLAN Ortung dienen. Ähnlich wie im Beispiel 1 könnte dem Lkw Fahrer ein Mobiler Minicomputer mit WLAN am Eingangstor übergeben werden. Mit der visuellen Hilfe findet er sicher und schnell die ihm zugewiesene Rampe. Gleichzeitig kann der Lagerbetreiber die Wege und den Standort der Lkw auf dem gesamten Gelände überwachen.

2.5.2 Aufbau eines alternativen Systems zum Gefahrguthandling Das in Kapitel 2.2 beschriebene System zur Identifikation und Positionierung von Lagerwaren unterstützt eine Erkennung und Kennzeichnung von Gefahrgütern. Bei aufgenommenen Waren, die im Lagerverwaltungssystem als Gefahrgut hinterlegt sind, wird der Fahrer des Flurförderfahrzeugs mit einem roten Feld auf der Arbeits-oberfläche des Staplerterminals gewarnt (vgl. Abbildung 28). Auch im Display-Modus der Warenidentifikation (vgl. Abbildung 29) ist eine detaillierte Kennzeichnungsmög-lichkeit integriert. An dieser Stelle können weitere Informationen beispielsweise zur richtigen Handhabung oder Verfahrensanweisungen für einen Gefahrenfall aus dem zentralen Lagerverwaltungssystem aufgerufen werden. Bei Ein- und Ausladevorgän-gen werden die als Gefahrgut gekennzeichneten Waren in den Dispositionslisten unterstützt (vgl. Abbildung 31) und es können ggf. Zusammenladeverbote berück-sichtigt werden. Das System unterstützt weiterhin den Einsatz von beschreibbaren RFID-Transpondern (vgl. Kap. 1.4.5.1). Auf derartigen Etiketten können beispielsweise In-formationen zu gefährlichen Inhaltsstoffen und zur korrekten Handhabung direkt und dezentral gespeichert werden, so dass sie das Gut während des Versands innerhalb und außerhalb der involvierten Betriebe begleiten. Vorstellbar wäre zusätzlich ein Auslesen der Daten auf dem Lkw, um Lieferpapiere und Ladelisten automatisch zu erstellen. Im Falle einer Havarie könnten Rettungskräfte mit Hilfe eines Lesegerätes die gespeicherten Daten vor Ort drahtlos auslesen und die unter Umständen lebens-wichtigen Informationen zeitnah berücksichtigen.

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3 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG

3.1 Voraussichtlicher Nutzen

3.1.1 Wirtschaftliche Erfolgsaussichten Wirtschaftliche Erfolgsaussichten nach Projektende lassen sich über die (parallele) Identifizierung und Positionsbestimmung von Packstücken über RFID absehen. Die-ses gilt nicht nur für den Recyclingsektor (Redistribution) sondern zum Beispiel auch für den Lebensmittel- oder Automobilsektor (Distribution). Eine Vermarktung der Pro-jektergebnisse über die INDYON GmbH konnte erfolgreich umgesetzt werden. Ein weiteres geplantes Projektergebnis (Gefahrgutidentifikation über RFID) muss gegebenenfalls noch durch weitere Fördermittel marktfähig gemacht werden. Der Realisierungszeitraum würde hier im Bereich von mindestens zwei Jahren liegen.

3.1.2 Wissenschaftliche und technische Erfolgsaussichten

3.1.2.1 Expertengespräche Über Gespräche mit Experten aus dem Themenbereich der Entsorgungslogistik und RFID (Behördenvertreter, Wissenschaftler) werden die Projektergebnisse weiter ver-breitet und bilden die Basis für die Weiterentwicklungen oder die Integration der Er-gebnisse.

3.1.2.2 Ausstellungen und Messen Besuch und Ausstellung auf Messen mit diversen Firmenkontakten aus dem ID- und Logistiksektor (Beispiele):

• CEBIT, Hannover;

• Euro ID, Köln (Ausstellung in 2006 geplant);

• Fachpack, Nürnberg;

• Hannover Messe, Hannover (Ausstellung in 2006 geplant);

• IAA-Nutzfahrzeuge, Hannover.

3.1.2.3 Kongresse Teilnahme an Kongressen mit Vorträgen (Beispiele):

• INCOM 2006, Saint-Etienne, Frankreich (Postersession geplant);

• IST 2006 Event, Helsinki, Finnland (Workshop geplant).

3.1.2.4 Verbände

AIM-Deutschland e.V AIM Deutschland ist der nationale Industrieverband für Automatische Identifikation und Datenerfassungssysteme. AIM Deutschland fördert die Anwendungen der auto-matischen Datenerfassung sowie der Produktidentifikation und bemüht sich weltweit um deren Standardisierung. Technische Experten des AIM arbeiten beispielsweise in mehreren Gremien der CEN in Brüssel; unter anderem an der europaweiten Stan-

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dardisierung so unterschiedlicher Anwendersegmente wie Transport, Verkehr und Gesundheit. Über eine Allianzpartnerschaft soll eine ausreichende Berücksichtigung der Projekt-ergebnisse gefördert werden. VDI Der Verein Deutscher Ingenieure (VDI) ist der Berufsverband der deutschen Ingeni-eure. Die Anzahl der Mitglieder beträgt derzeit (2005) rund 128.000, wobei neben Ingenieuren verschiedener Fachrichtungen zunehmend auch Naturwissenschaftler und Informatiker zu den Mitgliedern zählen. Der VDI gehört damit zu den größten technisch-orientierten Vereinen und Verbänden weltweit. Über den Bremer Bezirks-verein und die Arbeitskreise Energietechnik (AET), Fördertechnik, Materialfluss, Lo-gistik (FML) und Konstruktion und Entwicklung (AKE) sind Vorträge zur Verbreitung der Projektergebnisse möglich und zum Teil auch in Planung. EPC-Global Um die vollen Rationalisierungs- und Wachstumspotenziale der EPC-Technik er-schließen zu können, müssen verstärkte Anstrengungen unternommen werden, die breite Umsetzung auf nationaler Ebene zu fördern. Hierzu ist es erforderlich, die neu-en Standards nicht nur in den Geschäftsprozessen von Handel und Industrie, son-dern auch in die der Dienstleister, wie zum Beispiel Logistik- und IT-Dienstleister, Marktforschungsunternehmen oder Marktplatzanbieter, zu integrieren. Zu diesem Zweck wurde das Umsetzungsnetzwerk des EPCglobal Systems bei GS1 Germany eingerichtet, das den hierfür notwendigen Know-how-Transfer fördert und eine recht-zeitige Vorbereitung auf diese Zukunftstechnologie ermöglicht. Über eine Teilname an dem Umsetzungsnetzwerk soll eine ausreichende Berück-sichtigung der Projektergebnisse gefördert werden.

3.1.2.5 Lehre Die Einbindung der RFID-Thematik in die Lehre wird weiter verfolgt (ein Beispiel da-für ist die Lehrver-anstaltung „Industrielle Logistik – Logistik und ihre Telematikan-wendungen in der Produktion“ an der Universität Bremen, Fachbereich Produktions-technik). Ein Studentenprojekt zur Themenstellung Kreislaufwirtschaft und EPC wird zurzeit durchgeführt. Anschlussprojekte sind möglich. Haus-, Studien- und Diplomarbeiten zur OPAK-Themenstellung werden betreut oder sind ausgeschrieben.

3.1.3 Wissenschaftliche und wirtschaftliche Anschlussfähigkeit

3.1.3.1 Promotionen Zurzeit wird eine Promotion mit folgendem Arbeitstitel erstellt: Konzipierung und Ent-wicklung eines Informationssystems zur Verpackungskennzeichnung und -steuerung in der Redistributionslogistik. Weitere Promotionen mit einer Nähe zur Themenstel-lung befinden sich in Planung.

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3.1.3.2 Forschungsprojekte Über das EU-Projekt PROMISE (Product Lifecycle Management and Information Tracking using Smart Embedded Systems) sollen Ergebnisse aus OPAK weiterent-wickelt werden (siehe Kapitel 1.5.2). Weitere Forschungsprojekte mit Bezügen zur OPAK-Thematik befinden sich in Planung.

3.1.3.3 Industrieaufträge Über weitere Industrieaufträge im Logistiksektor sollen die Projektergebnisse verwer-tet und weiterentwickelt werden.

3.2 Fortschritte auf dem Gebiet des Vorhabens Forschritte auf dem Gebiet des Vorhabens während der Durchführung haben sich sowohl im Bereich der RFID-Technologie und der Technologie zur Positionsbestim-mung ergeben. Besonders die Entwicklung der RFID-Technologie unterliegt zurzeit einer hohen Dynamik in Weiterentwicklung und Anwendung. Erste Anbieter einer RFID-gestützten Identifizierung der Packstücke über den Gabel-stapler haben ihre Lösung auf der Cebit 2006 in Hannover vorgestellt. Zum Teil be-fanden sich die dort vorgestellten Lösungen noch im Entwicklungsstadium.

3.3 Erfolgte und geplante Veröffentlichungen

3.3.1 Erfolgte Veröffentlichungen

3.3.1.1 Beiträge in Monographien, Konferenz- und Tagungsbänden Duin, H.; Schnatmeyer, M.; Schumacher, J.; Thoben, K.-D.: Zhao, X.: Cross-Impact

Analysis of RFID Scenarios for Logistics. In: Lasch R. und Janker, C. G. (Hrsg.): Logistik Management. DUV Gabler Edition Wissenschaft, Wiesbaden, 2005; S. 363-376.

Hans, C., Schnatmeyer, M., Schumacher, J., Thoben, K.-D.: Using Transponder Technology to Support the End-of-Life Phase in Product Life Cycle Manage-ment. International IMS Forum 2004 – Global Challenges in Manufacturing; Proceedings, Cernobbio, Italy, 17 – 19 May 2004; S. 1448 – 1455.

Hans, C.; Schnatmeyer, M.; Schumacher, J.: Managing product life-cycle information with GRIDs. 18th International Conference on Production Research (ICPR-18). Proceedings. Salerno, Fisciano (SA), Italy 2005; (CD-Ausgabe).

Schnatmeyer, M.: OPAK – Optimierte Verpackungslogistik in der Kreislaufwirtschaft – Prozessoptimierung im Recyclingsektor, in: Kongress „Abfall / Recycling“, UMTECH, Fachmesse für Umwelt und Umwelttechnologie – Tagungsmappe. Bremerhaven 2003; o. S.

Schnatmeyer, M.; Schumacher, J., Thoben, K.-D.: EOL Information Management for Tracking and Tracing of Products. 18th International Conference on Production Research (ICPR-18). Proceedings. Salerno, Fisciano (SA), Italy 2005; (CD-Ausgabe).

3.3.1.2 Wissenschaftliche Vorträge (Auswahl) Christ, J.; Lemmel, M.; Plettner, A; Schnatmeyer, M.: OPAK – Optimierte Verpa-

ckungslogistik in der Kreislaufwirtschaft. Abschlussworkshop. Bremen 2005.

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Gorldt, C.; Schnatmeyer, M.: Einsatz von RFID in der Logistik – Vorstellung prototy-pischer Szenarien. 8. VDEB- Infotag „Der Nutzen von RFID in der Logistik“. Bremen 2005.

Lemmel, M.; Plettner, A; Schnatmeyer, M.: Positionierung mittels RFID in der Lager-logistik. Forum Chargenverfolgung. Walsrode 2005.

Plettner; A.: RFID in der Logistik. VDI Arbeitskreis Fördertechnik, Materialfluss, Lo-gistik (FML). Bremen März 2005.

Schnatmeyer, M.: Integrated assessment of logistic processes in the production waste recycling Sector. Workshop on OR and Reverse Logistics; Eindhoven University of Technology, Eindhoven, The Netherlands, 25-26 March 2004.

Schnatmeyer, M.: REDIS – Knowledge Based Redistribution Systems. IMS NoE Sig 5 Workshop. Surrey Technology Centre. Guildford (UK) 2004.

Schnatmeyer, M.: RFID in Logistics. MRC-Workshop. Bremen 2005. Schnatmeyer, M.: Verkehrsvermeidende und –verlagernde Transportnetz-

Optimierung für Abfälle und Wertstoffe aus der Region Hamburg (V-TOP). BMBF Abschlussveranstaltung Optimale Transporte in der Kreislaufwirtschaft. Hannover 2005.

3.3.1.3 Sonstige Veröffentlichungen Christ, J.: RFID-Systeme – In Theorie und Anwendung -. Studienarbeit, Fachbereich

Produktionstechnik, Universität Bremen 2005. Hirsch, B. E.: REDIS – Knowledge Based Redistribution Systems. Expression of In-

terest (EoI). http://eoi.cordis.lu/dsp_details.cfm?ID=37225 (Stand: 23.03.2006).

Lemmel, M.: Dynamics in Logistics. Bremer Logistik-Tag 2004. Bremen 2004. (Pos-ter).

Lemmel, M.: StaplerCup in Bremen. In: Newsletter, FOLO, Forschungsverbund Lo-gistik, Dezember 2004, S. 1. Bremen 2004.

Lemmel, M.; Schnatmeyer, M.:Stapler-Cup 2004. WILLENBROCK Fördertechnik GmbH & Co. KG. Bremen 2004. (Poster).

N.N.: Chargenverfolgungssystem mit RFID. Gerolstein 2005. (Film) N.N.: Mobile Research Center Bremen. Bremen 2006. (Film) N.N.: OPAK – Optimierte Verpackungslogistik in der Kreislaufwirtschaft. In: BIBA

Jahresbericht 2003/2004. Bremen 2004; S. 60 – 61. Schnatmeyer, M.: Projekt-Webseite (http://www.biba.uni-bremen.de/projects/opak/) Zhao, X.: Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen von RFID-Systemlösungen.

Master Thesis, Fachbereich Produktionstechnik. Universität Bremen 2005.

3.3.2 Geplante Veröffentlichungen Goch, G.; Lemmel, M.; Schnatmeyer, M.; Thoben, K.-D.: OPAK – Optimierte Verpa-

ckungslogistik in der Kreislaufwirtschaft. In: RFID-im-Blick Sonderheft. Hans, C.; Schnatmeyer, M.: OPAK – Optimierte Verpackungslogistik in der Kreis-

laufwirtschaft. In: BIBA Jahresbericht 2005/2006. Bremen 2006; S. 24 – 25.

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Lemmel, M.; Plettner, A.; Schnatmeyer, M.: Optimierte Ein- und Auslagerung von Packstücken. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (ZwF) 03/2006. Ber-lin 2006.

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4 LITERATURVERZEICHNIS

4.1 Printmedien Behrendt, S.: Produktbegleitende Informationssysteme auf der Basis von Smart La-

bels, in Arbeitsbericht Nr. 7/2004 von Institut für Zukunftsstudien und Techno-logiebewertung (IZT), 2004.

BEO (Projektträger Biologie, Energie Umwelt es BMBF und des BMWi): Bekanntma-chung der Förderrichtlinien „Integrierte Umweltschutz in der Verpackungsin-dustrie“. Bonn 2000.

BMBF (Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie): Forschung für die Umwelt: Programm der Bundesregierung. Bonn 1997.

Dörsam, P.: Grundlagen der Investitionsrechnung anschaulich dargestellt: ausführli-che Darstellung der wichtigsten Zusammenhänge; typische Klausuraufgaben mit detaillierten Lösungsvorschlägen, 2. überarbeitete und erweiterte Auflage – Heidenau: PD-Verl., 1998.

Finkenzeller, K.: RFID-Handbuch: Grundlagen und praktische Anwendungen indukti-ver Funkanlagen, Transponder und kontaktloser Chipkarten. München, Wien 2000.

Fischbach, S.: Lexikon der Wirtschaftsformeln und Kennzahlen, 2., erweiterte Aufl., Verl. Moderne Industrie, München, 2002.

Heeg, F. J. et al: Vorlesungsskript Industrial Engineering 2 an der Universität Bremen 2004.

Hilty, L., el at.: Studie des Zentrums für Technologiefolgen-Abschätzung: Das Vor-sorgeprinzip in der Informationsgesellschaft Auswirkungen des Pervasive Computing auf Gesundheit und Umwelt, TA 46/2003, Berlin, 2003.

Jansen, R. / Mannel, A.: ROI@RFID-Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, in Ident 4/05 S.30-31, 2005.

Karpfen, B.: Mobiles Auftragsmanagement: Entsorgungswirtschaft nicht zeitgemäß. Entsorga-Magazin 11-12/2005, S. 41. Frankfurt am Main 2005.

Krallmann, H.: Systemanalyse im Unternehmen: partizipative Vorgehensmodelle, objekt- und prozessorientierte Analysen, flexible Organisationsarchitekturen, S.60, 3. Auflage, Oldenbourg, 1999.

Lolling, A.: Identifikationssysteme in der Logistik: Übersicht und praxisori-entierte Auswahl, Hussverlag, München, 2003.

Luczak, H.; Weber, J.; Wiendahl, H.-P.(Hrsg.): Logistik-Benchmarking Pra-xisleitfaden mit LogiBEST, 2. Aufl., Springer-Verl. Berlin, Heidelberg, 2004.

Michaeli W.; Bittner, M.; Wolters, L.: Stoffliches Kunststoff-Recycling. München, Wien 1993.

Neher, A.: Logistik-Benchmarking, Prof. Dr. Ingrid Göpfert (Hrsg.) Marburg, 1999. Pflaum A.: Transpondertechnologie und Supply Chain Management: elektronische

Etiketten – bessere Identifikationstechnologie in logistischen Systemen? Hamburg: Dt. Verkehrs-Verl., 2001.

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Podding, T.: Vorlesungsskript von Investition und Finanzierung, Universität Bremen, 2005.

V-TOP: Verkehrsvermeidende und –verlagernde Transportnetz-Optimierung für Ab-fälle und Wertstoffe aus der Region Hamburg. Beitrag zu einer BMBF-Loseblattsammlung „Optimale Transporte in der Abfall- und Kreislaufwirt-schaft“. http://www.kreislaufwirtschaft.net (14.12.2005).

Wildemann, H.: Trends in der Distributions- und Entsorgungslogistik: Ergebnisse ei-ner Delphi-Studie, München, 1997.

4.2 Internetseiten

ekahau 04 http://www.ekahau.com/ Stand: 22.06.2004 energiespar-haus 05

http://www.energiesparhaus.at/fachbegriffe/amortisation.htm

Stand: 29.03.2006

moba 04 http://www.moba.de

Stand: 22.06.2004

palettenschuh 06

www.palettenschuh.de Stand: 29.03.2006

palme 06 http://www.palme-net.de/projektinformationen2.htm

Stand: 20.03.2006

4.3 Normverzeichnis

DIN 15155 DIN 15155: Paletten; Gitterboxpalette mit 2 Vorderwandklappen, 1986.

VDI 2411 VDI 2411: Begriffe und Erläuterungen im Förderwesen, Düssel-dorf, 1970.

VDI 4400 VDI 4400 Blatt 1: Logistikkennzahlen für die Beschaffung; VDI 4400 Blatt 3: Logistikkennzahlen für die Distribution, Düsseldorf, 2002.

VDI 4405 VDI 4405 Blatt 1: Prozessorientierte Kostenanalyse in der inner-betrieblichen Logistik; VDI 4405 Blatt 2: Prozessorientierte Kos-tenanalyse in der innerbetrieblichen Logistik Beispiel, Düsseldorf, 2003.

VDI 4490 VDI 4490: Entwurf Operative Logistikkennzahlen von Warenein-gang bis Versand, Düsseldorf, 2004.

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5 ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

BAB Betriebsabrechnungsbogen BMBF Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und

Technologie CEN Comité Européen de Normalisation DB Datenbank DIN Deutsches Institut für Normung DV Datenverarbeitung EAN European Article Numbering EDI Electronic Data Interchange EDV Elektronische Datenverarbeitung EPC Electronic Product Code GPS Global Positioning System GS1 Global Standards One GSM Global System for Mobile Communication HF High Frequency IP Internet Protocol KrW/AbfG Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz LAN Local Area Network LF Low Frequency Lkw Lastkraftwagen lmi leistungsmengeninduziert lmn leistungsmengenneutral LVS Lager-Verwaltungs-System OCR Optical Character Recognition OPAK Optimierte Verpackungslogistik in der Kreislaufwirtschaft PC Personal Computer PCMCIA Personal Computer Memory Card International Association PDA Personal Digital Assistant PP-EPDM Polypropylene Ethylene Propylene Diene Monomer RFID Radio Frequency Identification RS Radio Sector SQL Structured Query Language TÜV Technischer Überwachungsverein UHF Ultra High Frequency

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USB Universal Serial Bus UMTS Universal Mobile Telecommunications System URL Uniform Resource Locator VDI Verein Deutscher Ingenieure WLAN Wireless LAN

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6 Anhang

6.1 Vergleich Positioniersysteme Technologie Technik Absolut Relativ Identifiz

ierungGenauigkeit Systemgröße Kosten Einschränkungen

GPS Signallaufzeit, HF Signale x n 1-5m, 95-99%

24 Satelliten weltweit Aufwendige Infrastruktur,

indoor nein

Active Badge Diffuses Infrarot, Nahbereich

x j Raum ca. 10m

1 Basistation pro Raum Tags und Basisstation mittel

Sonnenlicht und Fluoreszenz interferieren

Active Bats Ultraschall Laufzeit x j 9 cm (95%) 1 Basistation alle 10m Tags und Basisstation mittel

Sensorraster an der Decke erforderlich

Track+Race Transponderidentifizierung x j ca. 30cm (einstellbar)

Transponder im Boden, Lesegerät am FZ

Transponder billig, Lesegeräte mittel

nur wo Transponder im Boden sind

Aktive Transponder

Signallaufzeitmessung, 2,4 GHz

x j 3m aktive Transponder am FZ, Lesegeräte in der Halle (alle 50m)

Transponder und Lesegeräte teuer

Einfluß leitender Materialen im Sichtfeld

Aktive Transponder

Feldstärkemessung, 2,4 GHz, 868 MHz

x j 3m aktive Transponder am FZ, Lesegeräte in der Halle (alle 50m), evtl. Referenztransponder notwendig

Transponder und Lesegeräte teuer

Einfluß leitender Materialen im Sichtfeld

LPR 5,8 GHz, Signallaufzeitmessung

x j 10cm aktive Transponder am FZ, Lesegeräte in der Halle (alle 50m)

Transponder und Lesegeräte teuer

Einfluß leitender Materialen im Sichtfeld

Optisch Stereo Erkennung mit mind. 2 Kameras

x j 3m Markierungen am FZ, Dig. Kameras in der Halle. Messung der Entfernung über

Markierungen billig, Kameras mittel

Sichtkontakt notwendig

G Track Navigation, Messen des gefahrenen Weges und Messung der Winkeländerungen

x n ca. 35cm Kreiselkompass im FZ und Wegabnehmer am Rad, Referenzierungsstreifen in der Halle

Navigations HW teuer

relative Fehler addieren sich, nur wo Referenzierungen sind

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6.2 Darstellung des Ist-Wareneingangs-Prozesses Lfd. Nr.

Arbeitsschritt Ausführender

Input

Output

Durchschnittlicher Zeitaufwand in Minuten

1 Anlieferung in Zent-rale anmelden

Spedition Lieferpapiere Anmeldung 5

2 Anmeldung zum Einkauf weiterleiten

Zentrale Verwal-tung

Anmeldung 5

3 Lieferpapiere prüfen Einkauf Lieferpapiere und Bestel-lung

15

4 Originale der Liefer-papiere einbehalten

Einkauf 1

5 Für den Fahrer be-stimmte Exemplare (Lieferpapiere) aus-händigen

Einkauf 10

6 Lkw zur Komplett-verwiegung fahren

Spedition 10

7 Komplettverwiegung Betreiber der öf-fentlichen Waage

Wiegeschein 10

8 Ware zur Ablade-stelle transportieren

Spedition 10

9 Auf Abladen warten Spedition 20

10 Ware abladen Wareneingang 30

11 Lkw zur Leerver-wiegung fahren

Spedition 10

12 Leerverwiegung Betreiber der öf-fentlichen Waage

Wiegeschein 2

13 Zurück zur Zentrale fahren

Spedition 10

14 Lieferpapiere ent-gegennehmen

Einkauf 1

15 Für den Fahrer be-stimmte Exemplare (Lieferpapiere) ab-zeichnen

Einkauf Lieferpapiere 1

16 Qualitätsprüfung Qualitätssicherung Prüfbericht 15

17 Einlagern Lager Prüfbericht 20

Durchlaufzeit: 175 Min.

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6.3 Darstellung des Soll-Wareneingangs-Prozesses Lfd. Nr.

Arbeitsschritt Ausführender

Input

Output

Durchschnittlicher Zeitaufwand in Minuten

1 Anlieferung in Zent-rale anmelden

Spedition Anmeldung 5

2 Anmeldung in EDV-System im Unter-nehmen eintragen

Zentrale Ver-waltung

Anmeldung Anmeldung 5

3 Lkw zur Komplett-verwiegung fahren

Spedition 10

4 Komplettverwiegung Betreiber der öffentlichen Waage

Wiegeschein 10

5 Ware zur Ablade-stelle transportieren

Spedition 10

6 Auf Abladen warten Spedition 5

7 Ware abladen Wareneingang 20

8 Lkw zur Leerver-wiegung fahren

Spedition 10

9 Leerverwiegung Betreiber der öffentlichen Waage

Wiegeschein 2

10 Qualitätsprüfung Prüfbericht 15

11 Einlagern Lager Prüfbericht 20

Durchlaufzeit 112 Min.

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6.4 Modellierung Ist-Wareneingangs-Prozess

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6.5 Modellierung Soll-Wareneingangs-Prozess

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6.6 Ist-Prozesskostenrechnung Prozesskosten/a Teilprozess(Arbeitsschritt) Maßgröße Menge/a min/AT

lmi lmn gesamt Anlieferung in Zentrale anmelden Vorgänge 750 15 6.121 € 825 € 6.946 € Anmeldung zum Einkauf weiterleiten Vorgänge 750 15 6.121 € 825 € 6.946 € Lieferpapiere prüfen Lieferpapiere 750 45 18.362 € 2.475 € 20.837 € Original der Lieferpapiere einbehalten Lieferpapiere 750 3 1.224 € 165 € 1.389 € Für den Fahrer bestimmte Exemplare (Lieferpapie-re) aushändigen

Lieferpapiere 750 30 12.241 € 1.650 € 13.891 €

Lkw zur Komplettverwiegung fahren Lieferpapiere 750 30 12.241 € 1.650 € 13.891 € Komplettverwiegung Lkw 750 30 12.241 € 1.650 € 13.891 € Ware zur Abladestelle transportieren Lkw 750 30 12.241 € 1.650 € 13.891 € Auf Abladen warten Lkw 750 60 24.483 € 3.300 € 27.783 € Ware abladen Vorgänge 54000 90 36.724 € 4.950 € 41.674 € Lkw zur Leerverwiegung fahren Vorgänge 750 30 12.241 € 1.650 € 13.891 € Leerverwiegung Lkw 750 6 2.448 € 330 € 2.778 € Zurück zur Zentrale fahren Vorgänge 750 30 12.241 € 1.650 € 13.891 € Lieferpapiere entgegennehmen Lieferpapiere 750 3 1.224 € 165 € 1.389 € Für den Fahrer bestimmte Exemplare (Lieferpapie-re) abzeichnen

Lieferpapiere 750 3 1.224 € 165 € 1.389 €

Qualitätsprüfung Vorgänge 750 45 18.362 € 2.475 € 20.837 € Einlagern Vorgänge 750 60 24.483 € 3.300 € 27.783 € Summe der lmi-Prozesse 525 214.225 € Gemeinkosten 28.875 € Gesamt 525 214.225 € 243.100 €

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6.7 Soll-Prozesskostenrechnung Prozesskosten/a Teilprozess (Arbeitsschritt) Maßgröße Menge/a min/AT

lmi lmn gesamt Anlieferung in Zentrale anmelden Vorgänge 750 15 6.121 € 825 € 6.946 € Anmeldung in die EDV-System im Unternehmen eintragen

Vorgänge 750 15 6.121 € 825 € 6.946 €

Lieferpapiere prüfen Lieferpapiere 750 0 0 € 0 € 0 € Original der Lieferpapiere einbehalten Lieferpapiere 750 0 0 € 0 € 0 € Für den Fahrer bestimmte Exemplare (Lieferpapie-re) aushändigen

Lieferpapiere 750 0 0 € 0 € 0 €

Lkw zur Komplettverwiegung fahren Lieferpapiere 750 30 13.821 € 1.863 € 15.684 € Komplettverwiegung Lkw 750 30 13.821 € 1.863 € 15.684 € Ware zur Abladestelle transportieren Lkw 750 30 13.821 € 1.863 € 15.684 € Auf Abladen warten Lkw 750 15 6.121 € 3.300 € 9.421 € Ware abladen Vorgänge 54000 60 24.483 € 4.950 € 29.433 € Lkw zur Leerverwiegung fahren Vorgänge 750 30 13.821 € 1.863 € 15.684 € Leerverwiegung Lkw 750 6 2.764 € 373 € 3.137 € Zurück zur Zentrale fahren Vorgänge 750 0 0 € 0 € 0 € Lieferpapiere entgegennehmen Lieferpapiere 750 0 0 € 0 € 0 € Für den Fahrer bestimmte Exemplare (Lieferpapie-re) abzeichnen

Lieferpapiere 750 0 0 € 0 € 0 €

Qualitätsprüfung Vorgänge 750 45 20.731 € 2.794 € 23.525 € Einlagern Vorgänge 750 60 27.642 € 3.726 € 31.368 € Summe der lmi-Prozesse 336 149.267 € Gemeinkosten 24.245 € Gesamt 336 173.512 €

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6.8 Investitionsrechnung Bezeichnung Stückzahl Kosten Stückkosten

Infrastruktur Ultraschallsensoren 2 700 € 350 € Stapler-Display 1 3.066 € 3.066 € RFID-System (inkl. Antenne und Leser) 134 kHz 1 2.740 € 2.740 € RFID-Transponder 134 kHz 100 119 € 1,19 € RFID-Leser 868 MHz 1 4.000 € 4.000 € RFID-Antenne 868 MHz 1 85 € 85 € Server mit Lagerverwaltungssystem und Stapler-Leitsystem (ohne Software) 1 500 € 500 € WLAN-Karte Stapler 1 45 € 45 € WLAN Access Points 3 210 € 70 € Kleinteile, Kabel etc. 100 € Zwischensumme 11.565 € Software 960 € Systemintegration 3.360 € Sonstige Kosten 160 € Summe 16.045 €

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6.9 Betriebskostenrechnung Bezeichnung Stück Kosten Kosten/St. Kosten/a

Transponder 868 MHz 16 20 € 1,25 € 28.125 €

Kosten 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Kosten für Transponder 0 € -22.500 € -26.718 € -28.125 € -28.125 € -28.125 €

Sonstige Kosten (Betrieb) 0 € -2.050 € -2.252 € -2.255 € -2.255 € -2.255 €

Summe 0 € -24.550 € -28.970 € -30.380 € -30.380 € -30.380 €

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6.10 Stromverbrauchsanalyse des RFID-Systems Artikel Bezeichnung Leistung [W/Artikel] Gesamtleistung [W]

Ultraschall-Sensoren Ultrasonic Distance Sensor 0,96 2,88

1 Display 10“ LCD Display 32 32

1 WLAN Gabelstapler 3,5 3,5

3 WLAN Access-Points 6,5 19,5

1 RFID-Leser Boden Samsys 19 19

1 RFID-Leser Gabel Indyon 8 8

Passive Transponder (134 kHz und 868 MHz) 0 0

Summe 69,96 84,88

Jährlicher Stromverbrauch: 84,88 W * 250 d * 24 h/d = 509,28 kWh

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6.11 Gesamtbetrachtung des Umweltbelastung 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Summe Stückanzahl der Transponder 0 18.000 21.375 22.500 22.500 22.500 106.875 Entsorgungskosten 0,00 € -1,80 € -2,14 € -2,25 € -2,25 € -2,25 € -10,69 € Zu entsorgende Gewichtsmenge (kg) (kg)

0,00 1,80 2,14 2,25 2,25 2,25 10,69

Steigerung des Stromverbrauchs 0,00 € 0,00 € -100,43 € -100,43 € -100,43 € -100,43 € -401,73 € Stromverbrauch (kWh) 0 0 502 502 502 502 2.009 Einsparung durch geringeren Pa-pierverbrauch

0,00 € 0,00 € 30,00 € 37,50 € 37,50 € 37,50 € 142,50 €

10 Blätter pro Lkw 0 0 7.500 7.500 7.500 7.500 30.000 Summe 0,00 € -1,80 € -72,57 € -65,18 € -65,18 € -65,18 € -269,91 €