Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis   I

Tabellenverzeichnis II   

1  Einleitung  1

2  Einführung in die Lagerhaltung  2

2.1  Einteilung von Lagern und Kennzahlen der Lagerhaltung  2

2.2  Einführung in die Lagerorganisation  4

2.2.1  Bewirtschaftungsstrategien von Lagern  4

2.2.2  Computergestützte Systemsteuerung in Lagern  5

2.3  Fördersysteme in der Lagerhaltung  6

2.3.1  Aufgaben von Fördersystemen  6

2.3.2  Systematik der Fördersysteme  7

2.3.3  Kriterien zur Auswahl geeigneter Fördersysteme  9

2.4  Möglichkeiten von Lagerautomatisierung  10

2.5  Grundlagen des Kommissionierens  11

3  Analyse von Möglichkeiten zur Materialflusssystemverbesserung  14

3.1  Einführung in die Materialflusssystemverbesserungsplanung  14

3.2  Zielsetzung und Rahmenbedingungen für Planungsarten  15

3.3  Stufenmodelle zur methodischen Prozessverbesserungsplanung  17

3.4  Bewertung der Planungsvarianten  18

3.4.1  Beurteilung der Planungsvarianten nach der Nutzwertanalyse  18

3.4.2  Planungsbeurteilung nach der Wirtschaftlichkeit der Varianten  19

4  Prozessverbesserung im Lagerbereich der XY GmbH  21

4.1  Lagerhaltung des Logistikdienstleisters XY GmbH im Ist-Zustand  21

4.2  Möglichkeiten der Prozessverbesserung bei der XY GmbH  23

4.3  Alternativen zur Prozessverbesserung  25

4.3.1  Bildung eines Zentrallagers durch Spiegelung des Logistc Center 1  25

4.3.2  Einführung von Pick-by-Voice zur Prozessverbesserung  29

4.3.3  Einführung von Pick-by-Light zur Prozessverbesserung  32

4.3.4  Umbau des Fachbodenregals zu einem automatischen Kleinteilelager  33

4.3.5  Gegenüberstellung und Bewertung aller betrachteter Alternativen  38

5  Fazit und Ausblick  40

Literaturverzeichnis   41

Abbildungsverzeichnis   

Abb.  1: Systematik der Fördermittel für die Stückgutförderung  

Abb.  2: Ebenen des Informationsflusses von Kommissioniersystemen  

Abb.  3: Ebenen des Materialflusses von Kommissioniersystemen  

Abb.  4: Planungshilfsmittel  

Abb.  5: Sieben-Stufen Planungssystematik  

Abb.  6: Beispiel eines automatischen Kleinteilelagers (AKL)  

I

Tabellenverzeichnis   

Tab.  1: Nutzwertmatrix zum Planungsvariantenvergleich  24

Tab.  2: Nutzwertermittlung der Einführung eines Zentrallagers  28

Tab.  3: Nutzwertermittlung der Pick-by-Voice Methode im Zentrallager  30

Tab.  4: Nutzwertermittlung der Pick-by-Light Methode im Zentrallager  32

Tab.  5: Nutzwert eines AKLs im Fachbodenbereich des Zentrallagers  37

Tab.  6: Nutzwertermittlung des Ist-Zustandes der XY GmbH  38

Tab.  7: Übersicht der Werte der betrachteten Prozessverbesserungsvarianten  38

II

1 Einleitung

Grund der Betrachtungen in vorliegender Arbeit ist, dass durch sinkende Logistikkosten aus sinkenden Lagerhaltungskosten die Rentabilität eines Unternehmens gesteigert werden kann ¹ .

In der vorliegenden Arbeit sollen daher die Möglichkeiten der Prozessverbesserung im Lagerbereich des Logistikdienstleisters XY GmbH erörtert werden. Hier sollen Möglichkeiten einer Zentrallagerbildung und die Vorteile von Automatisierung im Hinblick auf die Kosten und die Nutzwertsteigerung beleuchtet werden. Es soll eine mögliche Kostensenkung und eine mögliche Nutzwertsteigerung durch die Bildung eines Zentrallagers in Göttingen betrachtet werden. Durch gleichzeitige Automatisierung soll auch die Möglichkeit von Personaleinsparungen geprüft werden. Zur Einführung in das Thema werden zuerst die möglichen Einteilungen von Lagern und die Kennzahlen der Lagerhaltung erläutert und es wird auf die Organisation von Lagern eingegangen. Danach werden die Aufgaben, die Systematik und die Auswahlkriterien von Fördersystemen in der Lagerhaltung, sowie die Möglichkeiten der Lagerautomatisierung vorgestellt. Im Anschluss wird in die Grundlagen der Kommissionierung eingeführt. Hiernach wird auf die Methoden zur Prozessverbesserungsplanung eingegangen. Es wird neben den Rahmenbedingungen und Zielsetzungen das Sieben-Stufen Modell der Prozessverbesserungsplanung vorgestellt. Als Bewertungsmöglichkeiten von Planungsvarianten werden die Nutzwertanalyse und die Möglichkeiten der Wirtschaftlichkeitsprüfung, wie beispielsweise der Amortisierungsrechnung vorgestellt. Daraufhin wird die XY GmbH als Logistikdienstleister mit den notwendigen Eckdaten und Kennzahlen ihrer Lagerhaltung, sowie der wesentlichen Teile ihrer Lagerkosten vorgestellt. Nach einer Vorstellung von Möglichkeiten der Prozessverbesserung durch Automatisierung werden Möglichkeiten, die bei der betrachteten XY GmbH zum Einsatz kommen können, ausgewählt. Hierzu sollen die drei in Göttingen bestehenden Lager zuerst zu einem Zentrallager zusammengefasst werden und hiernach dieses Zentrallager in verschiedenen Varianten der Automatisierung modifiziert werden. Die betrachteten Varianten sind die Einführung der beleglosen Kommissionierverfahren Pick-by-Voice und Pick-by-Light, sowie des Umbaus des Fachbodenregalbereichs in ein automatisches Kleinteilelager. Im Anschluss werden die Planungsvarianten anhand der für sie ermittelten Nutzwerte und Amortisierungszeiten verglichen. Am Ende wird ein Fazit aus den Erkenntnissen der Prozessverbesserungsmöglichkeiten gezogen.

¹ Vgl. Pfohl H. - C.: Logistiksysteme S. 50 ff.

1

2 Einführung in die Lagerhaltung

2.1 Einteilung von Lagern und Kennzahlen der Lagerhaltung

Die Einteilung von Lagern kann nach der Literatur unterschiedlich erfolgen. Zum einen können Lager anhand ihrer Motive unterschieden werden. Die Motive der Lager können in einer Ausgleichs-, Sicherungs-, Spekulations-, Veredelungs-, Sortierungs-, Darbietungs-, Entsorgungs- und Informationsfunktion liegen ² . Nach Befragungen liegen die Motive meist in der Sicherung der Lieferzuverlässigkeit auf der Absatzseite und der Ausnutzung günstiger Lieferkonditionen auf der Beschaffungsseite ³ .

Weitere Möglichkeiten der Lagereinteilung sind die Klassifizierung nach Lagergut, Lagermittel, Ladehilfsmittel, Bauform, Bauhöhe, Stellung im Produktionsprozess (beispielsweise Unterscheidung nach Rohwarenlager und Fertigwarenlager), Gefahrenklassen (Brandlasten oder Gefahrgutklassen), Betriebsart (z. B. Industriewarenlager) oder nach der Lagerfunktion in der Verteilstruktur. Die genaue Zuordnung in diese nicht abschließende Einteilung ist aufgrund von Überschneidungen oft nicht eindeutig möglich ⁴ .

Im Lager selbst lassen sich verschiedene Bereiche anhand des Warenflusses einteilen. Dies sind die im Folgenden kurz erläuterten Bereiche: Warenannahme, Identifikation, Einlagerung, Kommissionierung, Auslagerung und Versand. Diese Einteilung ist unabhängig von den Motiven des Lagers ⁵ .

Bei der Annahme und Identifikation von Waren wird die Lieferung mithilfe von Bestell- und Lieferhinweisen auf Menge und Beschädigungen überprüft und anschließend entweder ausstehenden Kommissionieraufträgen zugeführt, direkt zwecks Ver-sand in den Warenausgang überstellt oder an einem bestimmten Lagerort eingelagert. Diese Einlagerung kann manuell, teilmanuell, beispielsweise durch Stapler oder vollautomatisch erfolgen. Auf gleichem Weg kann bei einem vorliegenden Auftrag die Auslagerung erfolgen und vor Versand gegebenenfalls kommissioniert werden. Kommissionieren bedeutet dabei, das Bereitstellen und Zusammenstellen von Teilmengen aus den meist sortenrein eingelagerten Behältern oder Paletten. Beim Kommissionieren wird entweder der Kommissionierer zur Ware oder die Ware zum Kommissionierer gebracht. In den Aufträgen für die Kommissionierer ist die Festle- ² Vgl.Ehrmann, H.: Logistik, S. 354 ff.; Wannenwetsch, H.: Materialwirtschaft, S. 307 ff.; zu den

einzelnen Begriffen siehe Rühl, S.: Einlagerung, S. 2

³ Vgl. Küpper, H. - U./Hoffmann, H.: Ansätze und Entwicklungstendenzen S. 589; Rühl, S.: Einlage-

rung, S. 2

⁴ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 55

⁵ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 53

2

gung der Kommssionierreihenfolge nach verschiedenen Vorgaben möglich. Dieser Prozess ist meist computergestützt. Der Versand übernimmt die Aufgabe der Ladungssicherung und das Erstellen aller notwendigen Versandpapiere ⁶ . Als Kennzahlen eines Lagers sollen im Folgenden die Lagerkapazität, der Lagerfüllgrad, die Umschlagshäufigkeit und das Lagerspiel vorgestellt und erläutert werden ⁷ . Als Lagerkapazität bezeichnet man die maximale Anzahl an Ladeeinheiten, die ein Lager aufnehmen kann ⁸ . Eine Ladeeinheit stellt hierbei einen Raum mit bestimmten Abmessungen dar, in dem Fülleinheiten aufgenommen werden können ⁹ . Der Lagerfüllgrad stellt die Beziehung der sich aktuell im Lager befindenden Lagereinheit zur Lagerkapazität dar. Die Anzahl der aktuellen Lagereinheiten ist hier dynamisch und die Lagerkapazität statisch. Der Lagerfüllgrad lässt sich aus der Anzahl der belegten Lagerplätze dividiert durch die Lagerkapazität errechnen ¹⁰ . Die Umschlagshäufigkeit ist das Ergebnis aus Lagerabgängen pro Zeitraum dividiert durch den durchschnittlichen Lagerbestand ¹¹ . Sie informiert über das im Lager gebundene Kapital. Bei gleichbleibendem Materialverbrauch kann die Umschlagshäufigkeit durch geringeren Lagerbestand erhöht werden ¹² . Als Arbeitsspiel bezeichnet man bei den später näher bezeichneten Unstetigförderern als Fördermittel im Lager immer wiederkehrenden Bewegungsablauf, der zur Erfüllung des Förderauftrages in jedem Fördergang ausgeführt wird. Die hierfür benötigte Zeit bezeichnet man als Spielzeit, die sich aus Fahrten mit Last (produktive Zeit) und Leerfahrten (unproduktive Zeit) zusammensetzt. Die mittleren Spielzeiten für häufige Fördersysteme im Lager sind in Richtlinien des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI 3561b und d), sowie der Fédération Européenne de la Manutention (FEM 9.851) dokumentiert ¹³ . Anhand dieser Spielzeiten von automatisierten Systemen zur Förderung von Gütern können diese mit den Wegzeiten der Kommissionierer in statischen Systemen verglichen werden. Wegzeit bedeutet die Zeit, die der Kommissionierer zum Gut oder zum Bereitstellplatz ausgehend von einer Basis, sowie dem Rückweg zur Basis, benötigt. Sie ist abhängig von der Wegstrecke, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und den Bremsbeschleunigungs-vorgängen auf dem Weg des Kommissionierers ¹⁴ .

⁶ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 53 f.

⁷ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 110

⁸ Vgl. Arnold, D./Furmans, K.: Materialfluss, S. 176

⁹ Vgl. Gudehus, T.: Logistik I., S. 433

¹⁰ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 111

¹¹ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 111

¹² Vgl. Wöltje, J.: Formelsammlung, S. 93

¹³ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 112

¹⁴ Vgl. Gudehus, T.: Logistik II, S. 750

3

2.2 Einführung in die Lagerorganisation

2.2.1 Bewirtschaftungsstrategien von Lagern

In der Literatur werden verschiedene Strategien der Bewirtschaftung von Lagern unterschienden. Ziel der verschiedenen Bewirtschaftungsstrategien ist die Effizienzsteigerung des Lagers unter Einhaltung der an das Lager gerichteten Aufgabenstellungen. Die richtige Strategiewahl dient auch dazu, alle im Lager notwendigen Prozesse zu optimieren und hierbei die Kosten möglichst gering zu halten ¹⁵ . Die Effizienz wird dabei neben der für den Zweck des Lagers richtigen Wahl von Lagermitteln, welche in Kapitel 2.3 ausführlich beschrieben werden, ebenfalls durch die richtige Strategie der Lagerplatzauswahl und -vergabe, sowie durch die optimale Ein- und Auslagerungsstrategie bestimmt. Durch diese Strategien soll eine gleichmäßige Auslastung bewirkt werden und die Bedienwege, sowie die Betriebskosten des Lagers insgesamt minimiert werden.

Maßgeblich für die Wahl der passenden Lagerplatzvergabestrategie sind die physischen Merkmale der Ladeeinheit, die betriebstechnisch und sicherheitstechnisch beste Lageroperation, sowie rechtliche Restriktionen. Zur Optimierung der Lagerplatzvergabe kann aus den Strategien der Festplatzlagerung, der chaotischen Lagerung, der Zonung und der Querverteilung gewählt werden ¹⁶ .

Im Einzelfall müssen auch die Ein- und Auslagerungsstrategien so festgelegt werden, dass die benötigten Ein- und Auslagerungsleistungen erreicht werden. Zu den Strategien gehören First-In-First-Out, was besagt, dass die älteste Ladeeinheit eines Gutes zuerst ausgelagert wird. Das Gegenteil hierzu stellt Last-In-First-Out dar. Unter Mengenanpassung ist eine Strategie zu verstehen, bei der die auszulagernde Ladeeinheit anhand des Mengenbedürfnisses des vorliegenden Auftrages bestimmt wird, um unnötige Rücklagerungen zu vermeiden. Bei der Strategie der Restmengenbevorzugung wird zuerst die kleinste Menge eines Gutes ausgelagert, um einen Artikel auf möglichst wenige Ladeeinheiten im Lager zu konzentrieren. Bei der Gassenwechselminimierungsstrategie erfolgt die Auslagerung nach Lagergassen, um Gangwechsel bei der Kommissionierung zu reduzieren und so eine Zeitersparnis zu generieren. Die vorgestellten Strategien der Lagerbewirtschaftung können kombiniert werden, um so für verschiedene Bereiche des Lagers jeweils die optimale Bewirtschaftung zu erreichen ¹⁷ .

¹⁵ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 105 ff.

¹⁶ Näher siehe Rühl, S.: Einlagerung, S. 3

¹⁷ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 105 ff.

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2.2.2 Computergestützte Systemsteuerung in Lagern

Lagersystemsteuerung läuft heute in der Regel computergestützt ab. Hier müssen technisch komplexe Lagersysteme zielgerichtet geführt werden, da sie Systeme darstellen, die komplexe Anforderungen erfüllen sollen. Das Warehouse-Control-System übernimmt als computergestütztes Lagersteuerungssystem im Regelfall die Führung des Lagersystems. Die im Lager entstehenden Ereignisse und messbaren Größen führen zur Berechnung von Signalen und Stellgrößen durch das Warehouse-Control-System, wodurch sich ein geschlossener Wirkungskreis zur Lagersteuerung bildet. Die Lagersteuerung enthält somit ein Abbild des Lagers zur Berechnung von Steuerungsentscheidung und muss, um die richtigen Entscheidungen treffen zu können, mit dem physischen Lager synchron laufen. Dies ist die Grundvoraussetzung für den Betrieb von Lagern mittels Computerunterstützung, da nur so die richtigen Berechnungen auf der Grundlage des physischen Lagers getätigt werden können. Der Wareneingang stellt eine Schlüsselstelle dar, da hier die Synchronisation zwischen den Daten und Gütern stattfindet. Diese Aufgabe kann manuell, durch Datenabgleich mittels Barcode teilautomatisch oder per Transponder automatisch erfolgen. Zur Lösung der Steuerungsaufgaben gibt es aktive und passive Betriebsmittel. Aktive werden durch das Lagerverwaltungsprogramm beauftragt, beispielsweise Fördertätigkeiten durchzuführen und melden dem System die Durchführung, sowie die erneute Bereitschaft weitere Aufträge abzuarbeiten. Dies kann sowohl eine Maschine, als auch der Mensch sein. Ein Lagerort hingegen kann als Beispiel für ein passives Betriebsmittel genannt werden. Dieser kann nicht beauftragt werden etwas zu tun, stellt aber dennoch eine Ressource dar. Das Lagerverwaltungssystem muss diese passiven Betriebsmittel verwalten, wohingegen es die aktiven steuert. Als Randbedingungen für automatische Lagersysteme können noch definierte Umgebungsbedingungen, sowie intaktes Förder- und Lagergerät genannt werden.

Die Systemtechnik zur Steuerung computergestützter Lager besteht in der Praxismeist aus einer Hierarchie von Steuerungen, deren Führung der Lagerverwaltungsrechner übernimmt. Dieser erhält seine Aufträge vom Enterprise Research Program. Die Bestands- und Bewegungsdaten der Lagermittel müssen vom Lagerverwaltungsrechner zusammen mit den Zustandsinformationen der Betriebsmittel sicher gespeichert werden. Untergeordnete Systeme treffen ihre Entscheidungen nur aufgrund der Eingangsdaten aus dem Lagerverwaltungsrechner ¹⁸ .

¹⁸ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 108 ff.

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2.3 Fördersysteme in der Lagerhaltung

2.3.1 Aufgaben von Fördersystemen

Um die Aufgaben von Fördersystemen zu beschreiben, sollen zuerst die Begriffe Fördern, Fördertechnik, sowie weitere zur Klassifizierung von Fördersystemen und deren Aufgaben notwendige Spezialbegriffe erläutert werden. Unter Fördern versteht man den Transport, d. h. die Fortbewegung oder Ortsveränderung von Gütern oder Personen, wenn dieser in einem räumlich begrenzten Areal stattfindet. Ein Lager oder ein Betrieb stellen einen solchen Bereich dar. Als Fördertechnik bezeichnet man die Fördermittel, also die technischen Transportmittel, die das Fördern durchführen. Als Quelle wird der Ursprungsort des Fördervorgangs bezeichnet, als Senke der Zielort der Förderbewegung. Die Anlagen als Verknüpfung von Fördermitteln, die diese systemspezifischen Aufgaben übernehmen, werden als Förderanlagen bezeichnet. Werden mehrere unterschiedliche oder gleiche auch unstetige oder stetige Fördermittel zum Transport von A nach B zusammengeschaltet, spricht man von einer Förderketten. Die Fördergutmenge pro Zeiteinheit heißt Fördergutstrom ¹⁹ . Durch Fördermittelverknüpfungen, die in verschieden Bereichen des Lagers eingesetzt werden und die verschiedenen Aufgaben des Lagers verbinden, entstehen Materialflusssysteme.

Die Fördermittel besitzen in diesen Materialflusssystemen Aufgaben, die über die reine Güter oder Personenbeförderung hinausgehen. So erfüllen sie auch Aufgaben wie das Sammeln, Verteilen, Sortieren, Puffern oder Zwischenlagern von Gütern. Unter Sammeln versteht man das Zusammenführen von Waren verschiedener Quellen. Den Gegensatz stellt das Verteilen dar, das die Waren einer Quelle an verschiedene Senken fördert. Die Sortieraufgabe beschreibt das Ordnen von Gütern in eine bestimmte Reihenfolge. Das Puffern und Zwischenlagern von Gütern übernehmen die Aufgabe, technische Abläufe entweder zu entkoppeln oder zu synchronisieren. Hier wird die Bereitstellung eines Gutes am richtigen Ort bis zur richtigen Zeit verzögert. Hierzu müssen die Fördersysteme optimal auf die Aufgaben und Ansprüche angepasst sein. In vielen Bereichen der Materialflusstechnik kommen kombinierte Systeme zum Einsatz, die die Teile des Lagers und dessen Prozesse so miteinander verbinden, dass eine deutliche Abgrenzung nicht mehr möglich ist ²⁰ .

¹⁹ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 119 f.

²⁰ Vgl. Hompel, M./Schmidt, T./Nagel, L.: Lagertechnik, S. 120 f.

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