Intelligentes Behältermanagement: Transparente Ladungsträgerbestände und -bedarfe durch Technologien des Internets der Dinge und Dienste

Martina Romer und Sebastian Meißner

Experteninterviews haben gezeigt, dass viele Tätigkeiten im Behältermanagement manuell durchgeführt werden und Transparenz über die Ladungsträgerbestände fehlt. Die Folgen sind unter anderem Unter- oder Überbestände von Ladungsträgern. In diesem Beitrag wird das Konzept der datenbasierten Dienstleistung „automatisierte Kreislaufüberwachung“ vorgestellt. Die Dienstleistung basiert auf der Integration von Identifikations-,  Kommunikations- und Lokalisierungstechnologien in Ladungsträgern und der durchgängigen Erfassung von Zustandsdaten in den logistischen Prozessen. Die Daten werden in einem cloudbasierten Service-System verarbeitet und lösen bei potenziellen Über- und Unterbestände so genannte Supply-Chain-Event aus, um frühzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen zu können und eine Lieferstörung zu verhindern.

Ladungsträger dienen dem Transport, der Lagerung und dem Umschlag von Bauteilen in Wertschöpfungsnetzwerken. Bauteilindividuelle Ladungsträger werden von Behälterherstellern gemäß den Kundenanforderungen entwickelt, hergestellt [1, 2] und in Prozessen zwischen produzierenden Unternehmen wie beispielsweise einem Zulieferer und Automobilhersteller eingesetzt. Für das Management von Ladungsträgern existieren in den jeweiligen Unternehmen eigenständige Abteilungen. Zu den Hauptaufgaben des Behältermanagements zählen: Behälterplanung, Bedarfsermittlung, Kreislaufüberwachung, Kontenführung und Verrechnung. Viele dieser Aufgaben werden manuell durchgeführt und sind für einen reibungslos funktionierenden Materialfluss notwendig, aber nicht wertschöpfend [3]. Aufgrund der fehlenden Transparenz über die Bestände bauen Unternehmen oftmals große Sicherheitsbestände an Ladungsträgern auf, die dennoch keine Versorgungssicherheit gewährleisten und eine hohe Kapitalbindung zur Folge haben [4]. Diesen Herausforderungen muss sich vor allem die Automobilindustrie mit ihren anfälligen Just-in-Time (JiT) Belieferungskonzepten stellen. Deren Aufgabe ist es, die richtigen Ladungsträger am richtigen Ort in der richtigen Menge, Zeit und Qualität bereitzustellen. Unterstützend für manuelle Tätigkeiten wie beispielsweise Wareneingangsbuchungen oder tägliche Bestandsaufnahmen in Lägern setzen Unternehmen IT-gestützte Behältermanagementsysteme ein. Die Daten werden überwiegend manuell und meist mit zeitlichem Verzug eingepflegt. Dies führt unter anderem zu fehlerhaften Entscheidungen auf Grundlage veralteter Daten in den Behältermanagementsystemen. Der aktuelle Stand der Wissenschaft und Technik bietet bereits erste Konzepte und Lösungen für den Einsatz von Technologien des Internets der Dinge an Ladungsträgern. Beispielsweise wurden Kommunikationstechnologien und Sensoren in Ladungsträger integriert, um Standorte und Umgebungstemperaturen zu überwachen [5-7]. Zudem wurden Sensorknoten genutzt, die selbstständig Abläufe von Ladungsträgern steuern [8-10]. In der Praxis existieren aber keine Ansätze, die sich auf das automatisierte Überwachen von Ladungsträgerkreisläufen auf Basis von intelligenten Ladungsträgern fokussiert haben. Das Forschungsprojekt „iSLT.NET“ hat eine Reihe von datenbasierten Dienstleistungen für ein intelligentes Behältermanagement konzipiert und setzt diese pilothaft um [11].
Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird in diesem Beitrag folgende Forschungsfrage beantwortet: Wie muss die datenbasierte Dienstleistung „automatisierte Kreislaufüberwachung“ konzipiert sein, um Ladungsträgerbestände und Ladungsträgerbedarfe zu überwachen? Die vorgestellten Ergebnisse basieren auf insgesamt sechs Workshops und zwei Experteninterviews mit Behälterherstellern, Lieferanten und Automobilherstellern.

 


Bild 1: Soll-Umlauftage für Prozesse.

Ermittlung des Behälterbedarfs

Für die Planung der umlaufenden Ladungsträger wenden die befragten Unternehmen die Behälterbedarfsrechnung an. Der Behälterbedarf für einen Kreislauf zwischen Lieferanten und OEM ermittelt sich wie folgt:
Behälterbedarf = Behälterbedarf pro Tag * Umlauftage + Sicherheitsbestand
Der Behälterbedarf pro Tag wird aus dem Behälterpacklos und aus den geplanten Produktionsstückzahlen ermittelt. Die Umlauftage orientieren sich an den Prozessen und beschreiben den Zeitraum, den ein Ladungsträger von der Quelle bis zur Senke und zurück benötigt. Bild 1 zeigt beispielhaft die Prozesse eines Ladungsträgerkreislaufs zwischen einem Lieferanten und einem Original Equipment Manufacturer (OEM). Bei relevanten Prozessen, wie zum Beispiel beim Wareneingang, der Bereitstellung und dem Lagern, werden Minimal- , Maximal- und Durchschnittszeiten für die Soll-Umlauftage hinterlegt. Potenzielle Bestandsschwankungen, wie beispielsweise Schwund oder Reparaturen an Ladungsträgern, werden durch einen Sicherheitsbestand in der Behälterbedarfsrechnung ausgeglichen [12].
Der Behälterbedarf wird auf Basis von Plan- daten berechnet. Folglich werden Ladungsträger beschafft und in den Kreislauf integriert. Während dem Einsatz in den logistischen Prozessen prüfen Unternehmen, ob die Anzahl der umlaufenden Ladungsträger noch ausreichend ist. Für einen Vergleich zwischen dem Ladungsträgerbestand und dem tatsächlichen Bedarf, wird die Behälterbedarfsrechnung auf Basis der aktuellen Daten wiederholt manuell durchgeführt.


Einflussfaktoren auf die Ladungsträgerbestände im laufenden Prozess

Zur Identifikation von Einflussfaktoren auf die Ladungsträgerbestände wurden Experteninterviews mit den Industrieunternehmen geführt. Im Ergebnis kristallisieren sich fünf Einflussfaktoren heraus. Bild 2 zeigt die Einflussfaktoren, die zu einer Überprüfung der Anzahl an umlaufenden Ladungsträger führen können.

Die Einflussfaktoren Veränderung von Belieferungskonzepten, Verlagerung eines Lieferantenstandorts und der Lieferantenwechsel sollten innerhalb der Unternehmen frühzeitig kommuniziert werden. Dann kann der Behälterbedarf manuell neu berechnet und bei drohendem Unterbestand zusätzliche Ladungsträger beschafft werden. Abweichungen zwischen dem tatsächlichem und dem geplanten Produktionsverlauf werden heute bei den befragten Unternehmen aufgrund von fehlenden Daten im Behältermanagement nicht kontinuierlich überwacht. Dies hat zur Folge, dass sich zum Beispiel Bestandsreichweiten schleichend verringern und ein Unterbestand an Ladungsträgern zu spät erkannt wird.
Bis dato fehlt den Unternehmen Transparenz über die im Umlauf befindlichen Ladungsträgerbestände, sodass Schwund zumeist erst im Falle eines akuten Ladungsträgermangels zu spät bemerkt wird. Dies führt beispielsweise auch dazu, dass bei Unterbestand die Anzahl an Ladungsträgern, die zusätzlich beschafft werden, auf einer unzureichenden Datenbasis festgelegt wird. Diesen Problemen soll die automatisierte Kreislaufüberwachung entgegenwirken.

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