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22.10.2007 - 

Aktuelle Technologien in der Transportbranche

IT in der Logistik

Dr. Klaus Manhart hat an der LMU München Logik/Wissenschaftstheorie studiert. Seit 1999 ist er freier Fachautor für IT und Wissenschaft und seit 2005 Lehrbeauftragter an der Uni München für Computersimulation. Schwerpunkte im Bereich IT-Journalismus sind Internet, Business-Computing, Linux und Mobilanwendungen.
Die Logistik gilt als eine der innovativsten Branchen im Hinblick auf die Einführung neuer IT-Technologien. Ob RFID, WLAN oder GSM-Paketverfolgung - die Transportbranche ist immer vorn dabei. Dr. Klaus Manhart zeigt, welche IT-Techniken aktuell eingesetzt werden.

Logistik und IT sind heute nicht mehr voneinander zu trennen. Die Informationstechnik ist inzwischen so tief in die Logistik eingedrungen und mit ihr verzahnt, dass Letztere nicht mehr ohne Erstere denkbar ist.

Ein wesentlicher Teil des IT-Einsatzes in der Transportbranche besteht darin, Konflikte wie etwa den zwischen minimalem Warenbestand und maximaler Liefertreue zu lösen. Die idealtypische Logistik käme hiernach ohne große Lager aus, alle Warenbewegungen wären so aufeinander abgestimmt, dass ein ununterbrochener Materialfluss gewährleistet ist.

Um dem Idealtypus möglichst nahe zu kommen, werden IT-Systeme eingesetzt. Sie gewährleisten eine vorausschauende Planung und Steuerung des Materialflusses, berechnen Abläufe voraus und optimieren sie. Auch ganz rudimentäre logistische Prozesse, etwa in der Intralogistik bei Wareneingang oder -ausgang, laufen heute IT-gestützt ab.

Supply Chain Management

Nähert man sich der IT-Logistik aus abstrakter Sicht "von oben", gilt es, alle Informations-, Material- und Finanzflüsse möglichst optimal zu gestalten und zu steuern. In dieser sogenannten Supply Chain bildet das Lager- und Transportwesen eines der wichtigen Glieder. Zu hohe Lagerbestände und daraus resultierende Kosten einerseits sowie kurzfristige Fehlmengen und Lieferterminschwierigkeiten andererseits sind möglichst zu vermeiden.

Das Supply Chain Management (SCM) soll dafür sorgen, dass die "Seven Rights" der Logistik erfüllt werden: Dabei gilt es, das richtige Gut in der richtigen Menge im richtigen Zustand (in der richtigen Qualität) am richtigen Ort, zur richtigen Zeit für den richtigen Kunden und zu den richtigen Kosten bereitzustellen.

Die Komplexität des SCM macht flexible IT-Systeme unerlässlich, mit denen Unternehmen den innerbetrieblichen Materialfluss planen, steuern und abbilden können. Um eine reibungslose und schnelle Abwicklung von Warenströmen zu gewährleisten, ist es wichtig, dass die Logistiklösungen nahtlos in die IT-Landschaft integriert sind.

Die Integration sorgt dafür, dass die beteiligten Mitarbeiter einen durchgängigen und transparenten Blick auf sämtliche Elemente des Logistikprozesses erhalten. So können Beschaffung, Produktion und Absatz präzise, schnell und sicher gesteuert werden, wodurch auch das Reporting und Controlling effizienter erfolgen kann.

Enterprise Resource Planning (ERP)

Viele Firmen nutzen ERP-Systeme zur internen Überwachung und Steuerung der Materialflüsse. Im Allgemeinen dienen ERP-Systeme dazu, Geschäftsprozesse sowohl innerhalb als auch außerhalb eines Unternehmens abzubilden und zu automatisieren. Neben der Materialwirtschaft gehören dazu unter anderem Auftragsabwicklung, Produktionsplanung und Rechnungswesen.

Die Systeme integrieren alle administrativen und operativen Aufgabenbereiche entlang der gesamten Wertschöpfungskette mithilfe einer zentralen Datenbasis. Mehrfache Datenerfassung und Fehler bei der Transformation von Daten sollen so vermieden werden, die Zugriffszeiten sind kürzer, und Daten können besser ausgewertet werden.

Allein auf dem deutschen Markt werden derzeit mehrere Hundert verschiedene ERP-Systeme angeboten. Marktführer mit etwa 30 Prozent Anteil ist SAP mit den ERP-Systemen R/3 und dem Nachfolgeprodukt mySAP ERP beziehungsweise SAP ERP. Den Rest teilen sich Oracle mit der E-Business Suite, Sage mit Office Line und Classic Line, Microsoft mit Dynamics AX sowie viele kleinere Anbieter.

Warehouse-Management-Systeme

Höhere Ansprüche, insbesondere solche von Logistikdienstleistern und von Unternehmen mit großen Warenlagern und Distributionszentren, können einfache ERP-Systeme nicht bedienen. In diesem Segment tummelte sich früher spezielle Lagerverwaltungssoftware, die aber heute weitgehend von Warehouse-Management-Systemen (WMS) abgelöst ist.

Der Leistungsumfang moderner WM-Systeme geht weit über die reine Bestandsführung und Lagerverwaltung hinaus. Vielmehr übernimmt das Warehouse-Management die gesamte Steuerung, Kontrolle und Optimierung komplexer Lager- und Distributionssysteme.

Dazu gehören die Verwaltung von Lagerpositionen von Artikeln in Hochregal- oder Kleinbehälterlagern, die Administration von Wareneingang und -versand, die Mengenverwaltung, die Optimierung von Wegen und Packreihenfolgen sowie die Zusammenstellung von Waren zu versandfertigen Positionen. Ein WMS stellt meist auch sicher, dass die gewünschte Ware über interne Förderanlagen an die Position gelangt, die für die Ware bestimmt ist.

WMS - Kernfunktionen und Erweiterungen

Ein WMS besteht für gewöhnlich aus Kernfunktionen, Zusatzfunktionen und Erweiterungsmodulen. Kernfunktionen decken die Haupteinsatzbereiche eines WMS ab von der Warenannahme bis zum Versand. Zusatzfunktionen, etwa ein Warehouse-Control-System für Förderanlagen, gehören zum Standardangebot des WMS-Anbieters, werden aber nur installiert, wenn der Kunde die entsprechende Funktionalität auch benötigt.

Erweiterungsmodule sind hingegen eigenständige Softwarepakete. Dazu zählen beispielsweise RFID-Software oder Pick-by-Voice-Systeme, die den Funktionsumfang eines WMS erweitern. Sie werden in der Regel nicht vom WMS-Anbieter entwickelt und vertrieben.

Bei den Herstellern von WM-Systemen lassen sich zwei Hauptgruppen unterscheiden. Zur ersten Gruppe zählen Anbieter von ERP-Systemen und anderen Software-Suiten, bei denen die WM-Systeme Teil dieser Suiten sind. Der Suite-Anbieter kommt zumeist aus dem betriebswirtschaftlichen Bereich und hat erst spät zur Vervollständigung die Lagerverwaltung ins Angebotsprogramm mit aufgenommen.

Der "pure" WMS-Anbieter hingegen bietet ausschließlich WMS und andere lagerrelevante Software an. Für gewöhnlich bestehen meist lose Kooperationen zwischen ERP-Anbietern, die kein WMS-Modul anbieten, und Lagertechnikanbietern, deren WMS einen geringen Funktionsumfang aufweist.

Transport-Management-Systeme

Wird innerhalb eines lokal eng abgegrenzten Geländes eine zu transportierende Ware vergessen, lässt sich diese einfach mit dem Gabelstapler hinterherfahren. Bei größeren Strecken ist dies mit einem Lkw auf der Straße nicht so ohne Weiteres zu bewältigen und wäre mit hohen Kosten verbunden.

Um solche Fehler zu vermeiden, werden Transport-Management-Systeme (TMS) eingesetzt. Sie bilden die zweite Kernanwendung der Logistik. Haupteinsatzgebiet ist die Planung, Steuerung und Verwaltung der begrenzten Transportressourcen. Oft kommt es dabei darauf an, zahlreiche Systeme unterschiedlicher Lieferanten teilweise weltweit zu vernetzen, damit der Datenfluss entlang der Lieferkette nicht abreißt.

Bei der Vorbereitung und Durchführung eines Warentransports werden zahlreiche Informationen und Dokumente zwischen den beteiligten Akteuren Versender, Transporteur, Empfänger, Behörden et cetera ausgetauscht. Diese werden vom TMS auf- und vorbereitet. Somit weiß der Kunde immer rechtzeitig zum vereinbarten Termin, ob eine Ware eventuell nicht geliefert wurde oder ob es die falsche war. Er kann innerhalb von Minuten reagieren, beispielsweise einen Lkw umleiten oder einen weiteren hinterherschicken.

Warenidentifikation und Datenerfassung

In der innerbetrieblichen Logistik, der Intralogistik, müssen Waren identifiziert und Daten erfasst werden. Dies erfolgt heute weitgehend mobil und IT-gestützt durch automatische Identifikation und Datenerfassung ("Auto-ID"). Die Warenerfassung kann so beispielsweise gleich im Anlieferbereich stattfinden. Die Wege sind wesentlich verkürzt, und der Lagerungsprozess ist beschleunigt. Eingesetzt werden dabei Technologien wie Barcode, Smart Label, Mobile Datenerfassung, RFID, Spracherkennung und lichtbasierte Verfahren. Die wichtigste Auto-ID-Technik ist immer noch der Barcode. Entweder wird dieser wie im Einzelhandel direkt auf die Verpackung der Objekte geheftet oder aber bei der Palettenkennzeichnung auf ein Etikett gedruckt, das dann an das Objekt geklebt wird.

Der Barcode wird derzeit durch RFID erweitert. Radio Frequency Identification (RFID) verwendet Funkmikrochips, um kabel- und berührungslos Informationen von Schreib- und Lesegeräten zu übertragen. Der Vorteil: Mit RFID lassen sich alle relevanten Gegenstände vollautomatisiert und berührungslos erfassen. Möglich macht dies ein RFID-Tag, auch Transponder genannt, mit integrierter Antenne am Produkt, einem Lesegerät, spezieller Software und einer dahinter liegenden Datenbank.

RFID gilt als Schlüsseltechnologie der nächsten Jahre und wird den Barcode weitgehend ersetzen. Unter anderem erlaubt RFID das hochpräzise Erfassen von Daten, die lückenlose Warennachverfolgung entlang der gesamten Lieferkette, die Optimierung des Wareneingangs und des Versands sowie eine hocheffiziente Organisation von Warenlagern.

RFID im Einsatz

Ein RFID-Einsatzszenario ist folgendes: Ordert ein Kunde Waren, geht die Bestellung beim Lieferanten ein und wird direkt weiter ins Lager geleitet. Dort wird dem Fahrer des Gabelstaplers auf einem Display in seinem Fahrzeug der Ort angezeigt, an dem sich die bestellten Produkte befinden. Er belädt seinen Stapler und fährt durch ein RFID-Gate.

Dieses ist mit der zentralen Plattform verbunden, bucht die Produkte automatisiert aus und liefert die Informationen an das Warenwirtschaftssystem des Unternehmens. Wenn die Ware dann beim Kunden eingeht, durchfährt der Gabelstaplerfahrer ein Eingangs-Gate (Wareneingang). Dabei werden ID-Nummern automatisiert, berührungsfrei ausgelesen und ohne Medienbrüche an das ERP-System des Kunden gesendet. Diese Daten werden dann als Wareneingang im ERP-System gebucht.

Hinderlich ist die Bauform von RFID-Transpondern. Sie haben ein verhältnismäßig großes Volumen und sind vergleichsweise unhandlich und schwer zu befestigen. Viel leichter lässt sich ein Transponder in bestehende Prozesse integrieren, wenn er ähnliche Eigenschaften wie die verwendeten Etiketten hat.

Aus dieser Idee heraus wurden Smart Labels entwickelt. Smart Labels vereinigen Barcode und RFID. Sie lassen sich erstens ähnlich wie Papieretiketten verarbeiten und mithin auch überall einsetzen, wo bislang etikettiert wird. Zweitens können sie zu Preisen hergestellt werden, die Anwendungen im Massenbereich und insbesondere Einweganwendungen erst ermöglichen.

Handterminals PDAs für die Logistik

Normale Mobilrechner wie PDAs werden in der Logistik nicht eingesetzt. Geräte für die mobile Datenerfassung in der Logistik, die MDEs, sind speziell konstruierte Handhelds, sogenannte Handterminals. Sie verfügen über Eingabemöglichkeiten via Tastatur oder Touchscreen und haben meist einen integrierten Barcodescanner mit dabei. Displays und Tastaturen sind in verschiedenen Größen und Ausführungen verfügbar. Die verwendeten Betriebssysteme sind Windows oder Linux.

Die Mobilrechner für die Logistik kosten um einiges mehr als PDAs und PCs mit ähnlicher Rechenleistung im Bürobereich. Dafür sind sie gegen gravierende Funktionsausfälle gefeit. Die Geräte sind äußerst widerstandsfähig gegen raue Umgebungsbedingungen. Mögliche belastende Umwelteinflüsse sind Vibrationen und Stöße, Staub und Feuchtigkeit sowie Hitze und Kälte.

Kommissionierung

In der Intralogistik werden MDEs vor allem bei der Kommissionierung eingesetzt. Die Kommissionierung managt die Zusammenstellung und Zuordnung von Waren zu Aufträgen. Der Mitarbeiter, der den Auftrag zusammenstellt, wird als Kommissionierer oder Greifer bezeichnet.

Früher erfolgte die Kommissionierung durch sogenannte Pickzettel. Dieser enthielt den Lagerplatz, die Artikelnummer und die Menge. Der Kommissionierer entnahm die angegebene Menge und hakte diese dann ab ein recht fehleranfälliges Verfahren.

Heute erfolgt die Kommissionierung weitgehend IT-gestützt durch MDEs. Dabei wird die Kommissionierliste auf dem Display angezeigt, entnommene Artikel werden bestätigt; Fehlmengen können eingegeben werden. Sind die MDEs mit Barcodelesern kombiniert, ist eine zusätzliche Überprüfung der entnommenen Artikel möglich.

Der Nutzen der Lösung liegt vor allem in der Vermeidung von Papierlisten und kürzeren Reaktionszeiten: Wenn der Kommissionierer beim Zusammenstellen der Waren sieht, dass ein Produkt nicht mehr in ausreichender Anzahl vorhanden ist, kann er mit einer Systemabfrage über das Handheld feststellen, ob der Artikel schon wieder im Wareneingang vorhanden ist.

Pick-by-Light und Pick-by-Voice

Statt MDEs werden beim Kommissionieren oft auch licht- und sprachgestützte Verfahren eingesetzt. Bei Pick-by-Light-Systemen befindet sich an jedem Lagerfach eine Signallampe mit einem Ziffern- oder auch alphanumerischen Display sowie mindestens einer Quittierungstaste und Eingabe- und Korrekturtasten.

Steht der Kommissionierbehälter an der Pick-Position, so leuchtet an demjenigen Lagerfach, aus dem der Kommissionierer eine Ware zu entnehmen hat, die Signallampe auf. Auf einem Display erscheint dann die zu entnehmende Anzahl. Die Entnahme wird mittels einer Quittiertaste bestätigt, und die Bestandsänderung wird in Echtzeit an das Lagerverwaltungssystem zurückgemeldet.

Das derzeit innovativste Kommissionierverfahren ist aber Pick-by-Voice. Hier steuert der Kommissionierer das System über Sprache. Anstatt ausgedruckter Kommissionierlisten oder Datenfunkterminals arbeitet man hier mit einem Headset, das an ein MDE oder einen handelsüblichen Pocket PC angeschlossen ist.

Über das Headset werden online die einzelnen Auftragspositionen direkt aus dem WMS vorgegeben, und der Kommissionierer bestätigt mit seiner natürlichen Sprache. Eventuelle Fehlentnahmen werden durch ein Prüfziffernsystem sicher erkannt und somit vermieden. Der Vorteil dieses Verfahrens: Der Kommissionierer hat die Hände frei und kann beide produktiv einsetzen.

Pick-by-Voice niedrige Fehlerrate

Das System arbeitet "sprecherabhängig". Das Sprachprofil des jeweiligen Mitarbeiters wird einmal am System abgelegt. Danach ist für jeden Mitarbeiter sein Profil am "Voice-Terminal" abrufbar. Das Voice-Terminal vergleicht die Aussagen mit dem gespeicherten Sprachprofil und findet auch bei eventuellen Störgeräuschen schnell die richtige Bedeutung. Die Erkennung erfolgt direkt im Gerät, was wiederum zur Folge hat, dass keine kompletten Sprachdialoge übertragen werden müssen und somit das Funknetzwerk nicht belastet wird. Pick-by-Voice liefert eine sehr niedrige Fehlerrate bei gleichzeitig deutlich erhöhter Leistung pro Arbeiter. Unternehmen, die durch Einsatz von Softwareprogrammen die Fehlerquote auf 0,7 bis 0,5 Prozent reduzierten, konnten diese durch den zusätzlichen Einsatz von Pick-by-Voice weiter auf 0,2 bis 0,1 Prozent drücken.

Auch jenseits der Kommissionierung wird Pick-by-Voice eingesetzt, etwa beim Wareneingang oder bei der Retourenabwicklung. "Pick-by-Voice ist immer sinnvoll, wenn die Hände frei sein sollen und das ist in der Logistik oft der Fall", erklärt Prof. Michael ten Hompel, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik. Jedoch hat sich Pick-by-Voice nicht so durchgesetzt wie erwartet. "Die Akzeptanz ist nicht so hoch, wie wir vermutet haben und wie das unsere Umfragen vor zehn Jahren prognostiziert haben", sagt ten Hommel. "Wir haben heute weniger als fünf Prozent Pick-by-Voice in der Kommissionierung."

Bevor Waren zu Händlern oder den Verbrauchern transportiert werden, müssen alle Informations-, Material- und Finanzflüsse unter einen Hut gebracht werden. Die dabei erkannten Logistikprobleme haben viele IT-Entwicklungen erst entstehen lassen.
Bevor Waren zu Händlern oder den Verbrauchern transportiert werden, müssen alle Informations-, Material- und Finanzflüsse unter einen Hut gebracht werden. Die dabei erkannten Logistikprobleme haben viele IT-Entwicklungen erst entstehen lassen.
Methoden der Datenerfassung: Besonders Barcode, RFID und Spracherkennung sind in der Logistik wichtig. (Quelle: Wikipedia)
Methoden der Datenerfassung: Besonders Barcode, RFID und Spracherkennung sind in der Logistik wichtig. (Quelle: Wikipedia)
Objektortung: RFID ermöglicht die zentimetergenaue Ortung im dreidimensionalen Raum.
Objektortung: RFID ermöglicht die zentimetergenaue Ortung im dreidimensionalen Raum.
Hands free: Pick-by-Voice hat den Vorteil, dass Hände und Augen für wesentliche Arbeitsschritte frei sind.
Hands free: Pick-by-Voice hat den Vorteil, dass Hände und Augen für wesentliche Arbeitsschritte frei sind.

Sollten die Hände frei sein, werden alternativ häufig Handrückenscanner eingesetzt das ist ein Funkterminal, das auf dem Handrücken getragen werden kann. "Hier hat man auch beide Hände frei", erklärt ten Hompel. "Aber der Kommissionierer muss keinen Kopfhörer tragen und hat nicht den unmittelbaren Kontakt mit der Maschine." TÖ

Dr. Klaus Manhart

ist freier Fachautor für IT und Wissenschaft und seit 2005 Lehr-beauftragter an der Uni München für Computersimulation.