II

4.3  PROBLEMFELDER BEI DER NUTZUNG BESTEHENDER ANSÄTZE.  43

5  VORGEHEN BEI PROZESSOPTIMIERUNG MIT MOBILEN IUK-TECHNOLOGIEN  45

5.1  BESTIMMUNG DER BESCHREIBUNGSPARAMETER  45

5.2  SPEZIFISCHE PROZESSBESCHREIBUNG IM HINBLICK AUF IUK-TECHNOLOGIEN.  46

5.3  AUSWAHL MOBILER IUK-TECHNOLOGIE ANHAND BEWERTUNGSMATRIX  51

5.3.1  AUFBAU DER BEWERTUNGSMATRIX.  51

5.3.2  BESTIMMUNG GEEIGNETER MOBILER ENDGERÄTE  54

6  ANWENDUNG DES VORGEHENS AUF BEISPIELPROZESSE DER DB NETZ AG.  57

6.1  PROZESSAUFNAHME UND -BEWERTUNG BISHERIGER PROZESSABLÄUFE.  57

6.1.1  AUFNAHME DES ISTZUSTANDS  57

6.1.2  NACHTEILE DER BISHERIGEN PROZESSDURCHFÜHRUNG  61

6.2  OPTIMIERUNG UND BEWERTUNG NEUER PROZESSABLÄUFE  62

6.2.1  OPTIMIERUNG ANHAND DER PROZESSABBILDUNG  62

6.2.2  VORTEILE DER MOBILEN LÖSUNG  64

6.2.3  EVALUIERUNG DES BEISPIELPROZESSES.  66

6.3  NUTZEN-KOSTE-NBETRACHTUNG.  67

6.3.1  NUTZEN DER ENTWICKELTEN VORGEHENSWEISE.  67

6.3.2  GENERIERTER GESAMTNUTZEN DURCH DIE MOBILE LÖSUNG  67

6.3.3  GENERIERTE KOSTEN DURCH DIE MOBILE LÖSUNG.  69

7  FAZIT UND AUSBLICK  71

ANHANG   73

ANHANG A)  ENDGERÄTE UND IHRE BETRIEBSSYSTEME  73

ANHANG B)  ÜBERSICHT MOBILE BETRIEBSSYSTEME  73

ANHANG )C  INVESTITIONSRECHNUNG AM BEISPIEL LIVELINK  74

ANHANG D)  VORGANGSKETTENDIAGRAMM „AUFTRAGSBEARBEITUNG“  75

LITERATURVERZEICHNIS   76

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS III

ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS

Anm. d. Verf. Anmerkung des Verfassers bzw. beziehungsweise DB (Netz) AG Deutsche Bahn (Netz) Aktiengesellschaft d.h. das heißt DV Datenverarbeitung EDV Elektronische Datenverarbeitung ERP Enterprise Resource Planning GHz Gigahertz GPRS General Packet Radio Service GPS Global Positioning System GSM Global System for Mobile Communications HSCSD High Speed Circuit Switched Data ICE Intercityexpresszug i.d.R. in der Regel IT Informationstechnologie

IuK-Technologien Informations- und Kommunikationstechnologien Kbit/s Kilobit pro Sekunde KHz Kilohertz LAN Local Area Network MB Megabyte Mbit/s Megabit pro Sekunde MHz Megahertz Mrd. Milliarden N.N. Nomen nescio (unbekannter Name) o.O. ohne Ort PC Personal Computer PDA Personal Digital Assitant TCP Transmission Control Protocol u.a. unter anderem UMTS Universal Mobile Telecommunication System vgl. Vergleiche W-LAN Wireless Local Area Network z.B. zum Beispiel

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   

Abbildung  2-1: Organigramm der Deutsche Bahn AG.  

Abbildung  3-1: Übertragungsraten der Funktechnologien in Kbit/s.  

Abbildung  4-1: Ermittlung der optimalen Instandhaltungsaufwendung.  

Abbildung  4-2: Ziele der Prozessoptimierung  

Abbildung  5-1: Auszug aus einem Vorgangskettendiagramm  

Abbildung  5-2: Angepasstes Vorgangskettendiagramm.  

Abbildung  5-3: Prozessablauf „Reparatur“  

Abbildung  5-4: Optimierung des Prozessablaufs „Reparatur“  

Abbildung  5-5: Aufbau der Bewertungsmatrix.  

Abbildung  5-6: Methode des paarweisen Vergleichs  

Abbildung  5-7: Bewertungsmatrix des Beispiels „Störfallbehebung“  

Abbildung  6-1: Beispielprozess der DB Netz AG  

Abbildung  6-2: Beispielprozess mit IuK-Technologien  

Abbildung  6-3: Beispielformular auf einem PDA  

Abbildung  6-4: Integration in bestehende IT-Landschaft  

Abbildung  6-5: Tugendkreis  

TABELLENVERZEICHNIS V   

TABELLENVERZEICHNIS   

Tabelle 3-1:  Konsequenzen aus den Potenzialen in der Instandhaltung  24

Tabelle 3-2:  Leistungsmerkmale mobiler Endgeräte und ihre Ausprägung  29

Tabelle 4-1:  Vorgehensmodell von OSSAD  36

Tabelle 4-2:  Vorgehensmodell von Johansson.  37

Tabelle 4-3:  Vorgehensmodell von IBM  38

Tabelle 4-4:  Vorgehensmodell der Boston Consulting Group.  40

Tabelle 4-5:  Vorgehensmodell von Davenport  41

Tabelle 6-1:  Nutzeneffekte Mobiler IuK-Technologien  69

1 EINLEITUNG 1

1 EINLEITUNG

1.1 PROBLEMSTELLUNG

Veränderungen am Weltmarkt und die Entwicklung moderner Technologien haben die Welt im ausgehenden 20. Jahrhundert größer und zugleich kleiner gemacht. Größer, weil durch die moderne Informationstechnologie (IT) immer mehr Schranken fallen, und kleiner, weil Fortschritte in der Kommunikationstechnologie dazu geführt haben, dass die Erde sich zunehmend zu einem globalen Marktplatz entwickelt. Um der daraus resultierenden gestiegenen Konkurrenzsituation gerecht zu werden, sind Unternehmen bestrebt, Differenzierungsmöglichkeiten gegenüber der Konkurrenz zu entwickeln. Dabei stellte die Nutzung der Potenziale des Electronic Business (E-Business) eine Möglichkeit der Differenzierung dar. Das Electronic Business nutzten Unternehmen in der Vergangenheit insbesondere zur Generierung von zusätzlichem Umsatz durch Erschließung des Weltmarktes. Das Potenzial durch E-Business-Lösungen Kosten zu senken, stand zunächst nicht zur Debatte. Heutzutage wird die Kostensenkung als ausschlaggebende Strategie der Unternehmensführung gesehen, wenn das Unternehmen langfristig am Markt etabliert bleiben soll. Eine Möglichkeit der Kostensenkung ist die Erhöhung der Verfügbarkeit von Anlagen. Damit lässt sich der Zeitpunkt von kostenintensiven Neuinvestitionen hinauszuzögern. Um eine hohe Anlagenverfügbarkeit sicherzustellen, sind jedoch Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich. Die Instandhaltung und der Service von Anlagen und Maschinen haben sich gegenüber dem Neumaschinengeschäft zum Renditeträger für Unternehmen entwickelt. Die Aufwendungen für die Instandhaltung machen dabei einen nicht unerheblichen Anteil an den Gesamtkosten eines Unternehmens aus (vgl. SCHEER et al. 2001, S. 149). Die Instandhaltung hat in der Vergangenheit vielfach nicht die nötige Aufmerksamkeit gefunden und wurde, aufgrund der geringen Produktivität, als „notwendiges Übel“ angesehen. Die Anforderungen an die In-standhaltung sind jedoch durch komplexere und kapitalaufwendigere Anlagen sowie durch höhere Anforderungen an die Verfügbarkeit gestiegen. Für die Instandhaltung des deutschen Schienennetzes beispielsweise belaufen sich die jährlichen Aufwendungen - nach einer Studie für die UIC-Infrastruktur-Kommission - auf 1,25 - 1,5 Milliarden Euro für das ca. 37.500 Kilometer lange Schienennetz (INFRACOST III 2000, S. 29 ff). Den wichtigsten Kostenblock bilden dabei die Personalkosten. Die Instandhaltungsarbeit bei Infrastrukturdienstleistern ist durch eine hohes Maß an Außentätigkeiten und dadurch mit einer hohen Mobilität des Personals verbunden. Eine EDV-technische Anbindung dieser mobilen Mitar-

1 EINLEITUNG 2

beiter besteht zur Zeit jedoch nicht. Vielmehr werden Eingaben manuell getätigt, die zu fehlerhaften Daten und Rückmeldungen und damit zu hohen Zeitverzügen führen. Laut Studie können Unternehmen durch den Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien (IuK-Technologien) ineffiziente Prozesse weitgehend eliminieren und somit 20-30 Prozent ihrer Personalkosten senken (INFRACOST III, S. 61). Hierzu ist eine Optimierung der bisherigen Prozesse notwendig. Durch eine Reorganisation dieser Prozesse können Prozesskosten reduziert werden.

Eine Optimierung kann jedoch nicht allein durch den Einsatz neuer IuK-Technologien ohne Einbeziehung der bisherigen Prozessabläufe verwirklicht werden. So reicht beispielsweise die alleinige Einführung einer mobilen Anbindung des Außendienstes an die innerbetrieblichen Informationssysteme nicht aus. Eine zusätzliche, auf die mobilen Technologiepotenziale abgestimmte Reorganisation der Geschäftsprozesse ist notwendig.

In der Literatur finden sich Ansätze, die sich mit der Reorganisation von Geschäftsprozessen durch Informationstechnologien (IT) beschäftigen. Aufgrund der noch jungen Entwicklung in den mobilen IuK-Technologien, finden die Potenziale dieser Technologien noch geringe Berücksichtigung.

1.2 ZIELSETZUNG

Die vorliegende Arbeit ist begleitend zum Projekt „e-main“, das als Projekt von der Deutsche Bahn AG, der adisoft AG und dem Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) Aachen durchgeführt wird, entstanden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Vorgehensweise zur Optimierung von Instandhaltungsprozessen durch den Einsatz mobiler IuK-Technologien bei Infrastrukturdienstleistern, dargestellt am Beispiel der Deutsche Bahn AG. Hierzu ist eine Untersuchung der bisherigen Ansätze zur Reorganisation von Geschäftsprozessen auf die Eignung zur Optimierung von Instandhaltungsprozessen, insbesondere unter Berücksichtigung mobiler Technologien, durchzuführen. Die entwickelte Vorgehensweise soll ferner die optimale Auswahl mobiler IuK-Technologien unterstützen. Anhand eines Praxisbeispiels aus der Instandhaltung bei der Deutsche Bahn Netz AG (DB Netz AG) soll der Ansatz veran- schaulicht werden.

1 EINLEITUNG 3

1.3 VORGEHENSWEISE

Zur Zielerreichung werden zunächst die mobilen IuK-Technologien betrachtet, die mit in die Vorgehensweise hineinfließen. Insbesondere werden hier die funktionalen Leistungsmerkmale erarbeitet, die für die spätere Auswahl der mobilen Endgeräte wichtig sind. In einem nächsten Schritt werden bisherige Ansätze zur Prozessoptimierung betrachtet, um Erkenntnisse für die spätere eigene Vorgehensweise abzuleiten. Die Mängel aus diesen Ansätzen führen zur Ermittlung der notwendigen Detaillierungen, die bei der Optimierung mit mobilen Endgeräten zu berücksichtigen sind. Um zu bestimmen in welchen Prozessschritten mobile IuK-Technologien eingesetzt werden müssen, wird zunächst eine geeignete Form der Prozessdarstellung gewählt und mit den zuvor erwähnten Detaillierungsgraden abgebildet. Die Anforderungen der einzelnen Prozessschritte und die ermittelten funktionalen Leistungsmerkmale werden in einer Bewertungsmatrix gegenübergestellt, um so die Auswahl optimaler mobiler Endgeräte zu gewährleisten. Anschließend wird die entwickelte Vorgehensweise anhand eines Beispielprozesses der DB Netz AG evaluiert und eine Nutzen-Kosten-Betrachtung vorgenommen.

Die Arbeit gliedert sich in sieben Kapitel. Im Anschluss an dieses einführende erste Kapitel wird als Bezugsrahmen auf den Deutsche-Bahn-Konzern eingegangen. Hierbei geht es insbesondere darum, einen ersten Einblick über die Instandhaltung des Schienennetzes bei der Deutsche Bahn AG zu vermitteln. Daraufhin wird auf den Infrastrukturdienstleister der Deutsche Bahn AG, die Deutsche Bahn Netz AG, eingegangen und die Unternehmensorganisation sowie ihre Aufgaben, Ziele und Strategien vorgestellt. Im letzten Unterkapitel wird der Fokus auf die Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologien bei dieser Tochtergesellschaft gelegt und bestehende Systeme und Geräteausstattungen betrachtet. Kapitel 3 befasst sich ausführlich mit den Potenzialen von mobilen IuK-Technologien, durch die eine Optimierung der Instandhaltungsprozesse gewährleistet werden soll. Hier wird zunächst auf die Besonderheit mobiler Lösungen eingegangen, durch die sich mobile IuK-Technologien von stationären IuK-Technologien unterscheiden. Im weiteren Verlauf werden gegenwärtige bzw. in naher Zukunft nutzbare Technologien vorgestellt, die die Basis mobiler Lösungen darstellen. Dazu zählen insbesondere die Übertragungstechnologien der Sprach-und Datenkommunikation im Mobilfunk, die Technologiestandards für den Datenaustausch über kürzere Distanzen und die Vorstellung geeigneter mobiler Endgeräte. Die Auswahl der

1 EINLEITUNG 4

Endgeräte erfolgt nicht im Sinne einer direkten Produktauswahl, sondern beschränkt sich auf die Bestimmung funktionaler Leistungsmerkmale (vgl. INTERSERV 2001). Gegenstand des vierten Kapitels ist die Analyse der bisherigen Ansätze zur Optimierung von Instandhaltungsprozessen mithilfe von IuK-Technologien. Hierbei werden aus einer Reihe von potenziellen Ansätzen annähernd geeignete ausgesucht und analysiert. Die Erkenntnisse aus den bisherigen Ansätzen dienen der Entwicklung der Vorgehensweise bei der Unterstützung der Instandhaltung durch mobile IuK-Technologien.

In Kapitel 5 wird die Vorgehensweise entwickelt, indem die Beschreibungsparameter und Detaillierungsgrade herausgearbeitet werden, die bei einer Optimierung mit mobilen IuK-Technologien erforderlich sind. Anhand einer Modellierungsform wird eine spezifische Prozessbeschreibung unter Einbeziehung dieser fehlenden Details aufgezeigt, um so die Anforderungen der Prozesse abzuleiten. Diese führen zusammen mit den Leistungsmerkmalen der Endgeräte zur Auswahl optimaler mobiler Endgeräte.

Die entwickelte Vorgehensweise aus Kapitel 5 wird in Kapitel 6 an einem Beispielprozess der DB Netz AG evaluiert. Hierzu wird zunächst der Istzustand eines Prozesses aufgenommen und die Nachteile dieser Prozessabwicklung dargestellt. Daraufhin erfolgt die Optimierung der Prozesse durch Einbindung der mobilen IuK-Technologien in die Prozessabbildung. Die sich ergebenden Vorteile für die Instandhaltung werden aufgezeigt. Im letzten Unterkapitel wird eine Nutzen-Kosten-Betrachtung vorgenommen, wobei der Nutzen der optimierten Modellierungsweise und der Gesamtnutzen der mobilen Lösung den Kosten gegenüber gestellt werden.

Die Arbeit schließt in Kapitel 7 mit einem Fazit und Ausblick ab.

2 INSTANDHALTUNG BEI DER DEUTSCHE BAHN AG 5

2 INSTANDHALTUNG BEI DER DEUTSCHE BAHN AG

Der Deutsche-Bahn-Konzern ist ein europaweit agierendes Unternehmen, dessen Schwerpunkte auf den Gebieten Personen- und Güterverkehr, Fahrweg und Personenbahnhöfe liegen. Im Jahre 2001 beschäftigte der Deutsche-Bahn-Konzern laut Geschäftsbericht über 214.000 Mitarbeiter und erzielte einen Umsatz von 15,7 Mrd. Euro (DEUTSCHE BAHN AG 2001). Der Deutsche-Bahn-Konzern setzt sich, wie in Abbildung 2-1 dargestellt, aus vier Unternehmensbereichen zusammen, die wiederum aus mehreren Geschäftsbereichen bestehen. Die Leiter der Unternehmensbereiche sind verantwortlich für die erzielten Ergebnisse und berichten unmittelbar an den Konzernvorstand.

Die Instandhaltungstätigkeiten für das Schienennetz übernimmt dabei der Unternehmensbereich Deutsche Bahn Netz AG, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Deutsche Bahn AG.

Abbildung 2-1: Organigramm der Deutsche Bahn AG

2 INSTANDHALTUNG BEI DER DEUTSCHE BAHN AG 6

2.1 DEUTSCHE BAHN NETZ AG - DIENSTLEISTER DER DEUTSCHE BAHN AG

Seit dem Inkrafttreten der zweiten Stufe der Bahnreform im Jahre 1999 ist die Deutsche Bahn Netz AG eine von insgesamt fünf betrieblich und finanziell selbständigen Aktiengesellschaften unter Führung der Holding Deutsche Bahn AG. Mit der Bahnreform wurden die einzelnen Konzernsparten dezentralisiert, um marktnah und eigenverantwortlich operieren zu können. Die Holding hat weiterhin koordinierende und steuernde Aufgaben. Rechtlich selbständig wurde die Deutsche Bahn Netz AG Mitte 1999. (DEUTSCHE BAHN AG 2003). Im Januar 2001 wurde die Deutsche Bahn Netz AG neu organisiert und in die drei Segmente Fern-/Ballungsnetz, Regionalnetze sowie Zugbildungsanlagen/Umschlagbahnhöfe eingeteilt. Dadurch wurde eine klare Aufteilung der Ergebnisverantwortung erreicht, welches eine notwendige Voraussetzung für eine stringente betriebswirtschaftliche Steuerung und Kontrolle darstellt. Größtes und umsatzstärkstes Segment ist das Fern- und Ballungsnetz. Auf diesem Netz werden 91 Prozent des Verkehrsaufkommens abgewickelt. In den Verantwortungsbereich dieses Segments fallen die Sicherstellung eines reibungslosen und wirtschaftlichen Betriebsablaufs sowie die Instandhaltung der dazugehörigen Strecken. Trotz Trennung der Ver-antwortungsbereiche werden die Investitionsvorhaben der DB Netz AG nach wie vor segmentübergreifend geplant und gesteuert.

2.2 AUFGABEN, ZIELE UND STRATEGIEN DER DB NETZ AG

Die Deutsche Bahn Netz AG beschäftigte im Jahr 2001 ca. 52.000 Mitarbeiter und erzielte einen Bereichumsatz in Höhe von 3,5 Mrd. Euro. Dieser Unternehmensbereich ist verantwortlich für die Instandhaltung der gesamten Infrastruktur des Bahnbetriebs. Hierzu zählt die Reparatur, Instandsetzung und der Umbau aller Fahrbahnen, Betriebsanlagen, Einrichtungen der Betriebsleittechnik, Kommunikation und der elektrischen Fahrleitungen. Ergänzt wird der Verantwortungsbereich der Deutsche Bahn Netz AG mit dem Geschäftsbereich DB Bahnbau, der die Infrastrukturanlagen und den Bereich Umschlagbahnhöfe unterhält (DEUTSCHE BAHN AG 2001).

Die Dienstleistung der DB Netz AG stellt die Instandhaltung, Wartung und Instandsetzung des rund 37.500 Kilometer langen Streckennetzes der Deutschen Bahn dar. Bis zu 40.000 Züge nutzen täglich das Schienennetz, dessen Fahrpläne die DB Netz AG erstellt und koordi- niert. Nicht nur die effiziente Nutzung durch die unterschiedlichsten Züge (ICE bis Güterzug),

2 INSTANDHALTUNG BEI DER DEUTSCHE BAHN AG 7

sondern auch die Instandhaltung und Optimierung des Netzes durch Aus- und Neubaumaßnahmen wird von der DB Netz AG sichergestellt.

Das Unternehmen verfolgt durch Investitionen in Infrastruktur, Anlagen und Trassenmanagement-Systeme das Ziel, Produktqualität und Produktivität ständig zu verbessern (DEUT-SCHE BAHN AG 2003). Diese stellen die Voraussetzung für eine Senkung der Betriebskosten, eine bessere Kapazitätsauslastung und, als Folge davon, die Voraussetzung für marktfähige Preise dar. Insgesamt wurden im Geschäftsjahr 2001 zu diesem Zweck Bruttoinvestitionen in Höhe von 4,4 Mrd. Euro getätigt, die zum Teil auch vom Bundesministerium zur Verfügung gestellt wurden (DEUTSCHE BAHN AG 2001).

Seit Beginn der Bahnreform verfolgt die DB Netz AG mit dem Unternehmensbereich Fahrweg die Strategie, die Wettbewerbsposition der Schiene in einem wirtschaftlich schwierigen Umfeld auszubauen. Hierfür wurde im Jahr 1999 die Strategie NETZ 21 verabschiedet. NETZ 21 zielt darauf ab, die Kapazitäten und Leistungsfähigkeit der Schieneninfrastruktur signifikant zu erhöhen, um damit den wachsenden Verkehrsströmen und Transportmengen Rechnung zu tragen. Durch die Umsetzung dieser Strategie wird die Senkung laufender betrieblicher Kosten angestrebt. Zu diesem Zweck wurde das Schienennetz in 30 zentrale und rund 40 regionale Korridore sowie sieben eigenständige Knotenbereiche unterteilt. Nach Erteilung aller Planungsaufträge wurde mit der Erarbeitung von Maßnahmenprogrammen begonnen. Mit dem Aufkommen des Electronic Business und insbesondere des Mobile Business besteht die Möglichkeit, durch Einführung von Business-to-Employee Anwendungen, die vorwiegend mobile Arbeit der Instandhaltungsmitarbeiter effizienter zu gestalten. Die DB Netz AG ist bestrebt, diese Potenziale auszunutzen. Dadurch lassen sich nach INFRACOST zeitintensive Arbeitsschritte in Instandhaltungsprozessen reduzieren und Kosteneinsparungen bis zu 30 Prozent verwirklichen (INFRACOST III, S. 61).

2.3 NUTZUNG VON IUK-TECHNOLOGIEN BEI DER DB NETZ AG

Eine Einführung mobiler Lösungen zur Unterstützung der Instandhaltungsprozesse kann nicht losgelöst von der bestehenden IT-Infrastruktur durchgeführt werden. Vielmehr sind die im Unternehmen bestehenden Systeme zu identifizieren und die neuen Technologien in diese IT- Strukturen zu integrieren. In diesem Kapitel erfolgt daher eine kurze Betrachtung der bisher

2 INSTANDHALTUNG BEI DER DEUTSCHE BAHN AG 8

eingesetzten IuK-Technologien bei der DB Netz AG, um zu überprüfen, ob eine Einbindung neuer mobiler Technologien in bestehenden Systeme mit überschaubarem Aufwand vorgenommen werden kann.

Zur Planung und Steuerung der Instandhaltungsarbeiten an den Schienennetzen der Deutsche Bahn AG wird bei der DB Netz AG das „Enterprise Resource Planning (ERP)“-System SAP/R3 des Unternehmens SAP AG eingesetzt. Dieses System sorgt mit ihrer Komponente PM (Plant Maintenance) dafür, dass die Mitarbeiter der DB Netz AG innerhalb des Unternehmens online auf aktuelle Informationen zugreifen können. Verglichen mit den manuellen und papierintensiven Vorgängen in der Vergangenheit bietet SAP/R3 zwar eine Möglichkeit, Verwaltungsaufgaben effizienter abzuwickeln, jedoch wird PM aufgrund der Komplexität in der Anwendung nicht verwendet. Ferner reicht die Nutzung dieses System nicht aus, um Kosteneinsparungen bei der DB Netz AG zu generieren. Daher ist eine Betrachtung mobiler Lösungen zur effizienten Abwicklung mobiler Instandhaltungsmaßnahmen erforderlich. Zusammen mit dem ERP-System kann in Zukunft der Fortschritt einer Maßnahme stets aktuell verfolgt werden, d.h. bei einem Instandhaltungsprojekt könnte die systemseitige Gegenüberstellung von Plan und Ist-Werte erfolgen. Die daraus ableitbaren Abweichungsanalysen ermöglichen so eine verbesserte Steuerung der Instandhaltung im Sinne eines Instandhaltungsmanagements. Durch die Integration mit anderen Modulen (z.B. Materialwirtschaft, Produktion, Vertrieb, Personalwirtschaft, Controlling) werden zudem Daten aktuell gehalten und Prozesse, die für Instandhaltung und Kundenservice notwendig sind, in anderen Bereichen automatisch ausgelöst (z.B. eine Bestellanforderung für Nichtlagermaterial im Bereich Materialwirtschaft/Einkauf).

Eine bereits im Unternehmensbereich Fahrweg eingesetzte Technologie ist das digitale Mobilfunknetz Global System for Mobile Communication-Rail (GSM-R). Es basiert auf dem internationalen GSM-Mobilfunkstandard und wurde in den vergangenen Jahren für die besonderen Anforderungen der Bahngesellschaften in Europa erweitert. 32 europäische Eisenbahngesellschaften haben GSM-R bereits eingeführt. Innerhalb des DB-Konzerns ersetzte das digitale Mobilfunknetz sukzessive die veralteten analogen Systeme für Betriebs-, Instandhaltungs-, Zug-, Rangier- und Kraftfahrzeugfunk. Das typische GSM-R-Netz ist aus mehreren Zellen aufgebaut, das sich über das ganze Streckennetz der Bahn erstreckt. Jede Zelle besitzt eine Basisstation, die Auskunft über die Position der Züge weitergibt (SIEMENS 2001, S. 4).

3 MOBILE IUK-TECHNOLOGIEN FÜR DIE INSTANDHALTUNG 9

Die DB Netz AG ist bestrebt moderne IuK- und Mobilfunktechnologien noch stärker zu nutzen, um ihre Leistungen weiter zu optimieren und somit Effizienz und Effektivität sicherzustellen. Ein Fokus der DB Netz AG liegt dabei auf dem Gebiet des Einsatzes mobiler IuK-Technologien in der Instandhaltung, auf die im folgenden Kapitel näher eingegangen wird. Dabei sollen nicht nur derzeit verfügbare, sondern auch die in naher Zukunft einsetzbaren Technologien vorgestellt werden.

3 MOBILE IUK-TECHNOLOGIEN FÜR DIE INSTANDHALTUNG

Unternehmen wie die Deutsche Bahn AG können den gestiegenen Anforderungen an die Anlagensysteme nicht nur durch eine Erhöhung der Faktoren Arbeit und Kapital entgegentreten. BULLINGER und GUDZEND machen in ihren Ausführungen deutlich, dass „[n]icht mehr allein die Faktoren Arbeit und Kapital [Anm. d. Verf.: für den Unternehmenserfolg] entscheidend [sind], sondern immer mehr Flexibilität, Schnelligkeit und Wissen“ (BULLINGER, GUD-ZEND 2000, S.11). Diese Faktoren zur Effizienzsteigerung sind bei der DB Netz AG insbesondere bei der Optimierung von Instandhaltungsmaßnahmen durch die Bereitstellung von Informationen am Einsatzort entscheidend. Hierzu sind mobile Lösungen notwendig. Es sind heutzutage Technologien verfügbar, mit denen wissensintensive Prozesse flexibel gestaltet werden können. Zu diesen Produkten zählen mobile IuK-Technologien. Mit mobilen IuK-Technologien stehen Unternehmen eine Reihe von Potenzialen zur Verfügung, durch die Instandhaltungsmitarbeiter optimal mit Informationen versorgt und somit Instandhaltungsmaßnahmen effizienter gestaltet werden können. Geeignete mobile Lösungen müssen unternehmensspezifisch ausgewählt werden. Hierzu werden zunächst die Potenziale mobiler Lösungen allgemein betrachtet und ihre Stärken und Schwächen dargestellt. Im späteren Verlauf der Arbeit werden die funktionalen Leistungsmerkmale dieser Technologien betrachtet, um mit diesen mobile Endgeräte unternehmensspezifisch auswählen zu können.

3.1 ÜBERTRAGUNGSTECHNOLOGIEN

Der Aufbau mobiler IuK-Anwendungen in der Instandhaltung setzt die Übertragung zentral verwalteter Informationen zu einem mobilen Endgerät in einem geeigneten Datenformat voraus. Für den Einsatz mobiler Endgeräte sind Übertragungstechnologien auf Basis von Funk- netzen erforderlich. Sie erlauben die Synchronisation zentral verfügbarer Informationen mit

3 MOBILE IUK-TECHNOLOGIEN FÜR DIE INSTANDHALTUNG 10

mobilen Endgeräten. Ein absolutes K.O.-Kriterium stellt dabei die Sicherheit bei der Übertragung der Daten dar (vgl. SCHEER et al. 2001, S. 143). An diese werden besonders hohe An-forderungen gestellt. Alle verfügbaren Standards besitzen deshalb die dazu notwendigen Verschlüsselungstechniken, so dass ein Abhören der Informationen über die Luftschnittstelle unmöglich ist und damit Authentizität, Korrektheit, Datenintegrität und Vertraulichkeit gewährleistet werden. Dabei kommen Fehlersicherungsprotokolle zum Einsatz, die alle Daten dem Empfänger vollständig und korrekt übermitteln.

Ebenso wichtig wie der Schutz der Übertragung ist ein entsprechendes Maß an Anonymität. Dadurch wird verhindert, dass Fremde die Bewegungen eines Teilnehmers anhand der ausgesendeten Funksignale verfolgen oder die Zeiten, in denen der Teilnehmer sein Gerät verwendet, herausfinden können. Da die Sprach- und Datenpakete das Gerät des Empfängers erreichen müssen, benötigt dieses eine unverschlüsselt übertragene eindeutige Adresse. GSM verwendet dazu TMSls (Ternporary Mobile Subscriber Identity). Diese Nummern werden bei jedem Verbindungsaufbau neu vergeben und während der Übertragung regelmäßig gewechselt. Da also keine Nummern unverschlüsselt auf dem Funkweg übertragen werden, die einem Endgerät fest zuordnet sind, können durch das Abhören des Funkverkehrs keine Rückschlüsse auf die Identität des Anwenders gezogen werden. (INTERSERV 2001). Die Anforderungen an die Sicherheit auch von unternehmenskritischen Diensten ist damit bereits durch die Standards selbst gewährleistet, und bedarf keiner zusätzlichen Anstrengungen bei der Implementierung.

Funkbasierte Übertragungstechnologien lassen sich gemäß der geographischen Reichweite bzw. Versorgung in zwei Kategorien einteilen: In die erste Kategorie fallen zellulare Mobilfunknetze, die ganze Regionen versorgen (Kapitel 3.1.1). Zur zweiten Kategorie gehören spezielle Technologien für den mobilen Datenaustausch über kurze Distanzen (Kapitel 3.1.2).

3.1.1 ZELLULARE MOBILFUNKNETZE 3.1.1.1 GSM UND GSM-R

Die wohl bekannteste und am weitesten verbreitete digitale Technik, die zur Datenübertragung per Funk heutzutage genutzt wird, ist „Global System for Mobile Communication (GSM)“. GSM ist der Standard, der hinter allen deutschen Mobilfunknetzen und rund weiteren vierhundert Netzen weltweit steht (MIELKE 2002, S. 187). GSM-basierte Funknetze werden als Netze der zweiten Mobilfunkgeneration (2G) bezeichnet. Technisch basieren sie

3 MOBILE IUK-TECHNOLOGIEN FÜR DIE INSTANDHALTUNG 11

auf einer zellularen Grundstruktur, in deren Zellen auf reservierten Frequenzbändern (900 und 1800 Megahertz (MHz) in Europa, 1900 MHz in den USA) 125 Kanäle mit einer Bandbreite von 200 Kilohertz (KHz) eingerichtet werden, die wiederum mithilfe spezieller Multiplextechniken in jeweils acht Mobilfunkverbindungen aufgeteilt werden (vgl. EBERSPÄCHER et al. 1999, S. 27). Die Größe der Zellen determiniert die mögliche Anzahl von Mobilfunkverbindungen. In ländlichen Gebieten erreichen die Zellen eine Abdeckung von 20 Kilometern, in Ballungsräumen dagegen lediglich einige hundert Meter (ARNOLD et al. 2001, S. 104). Vorteile des GSM-Netzes ergeben sich durch die ständige Verfügbarkeit des Netzes, ohne dass der Benutzer auf den Zugriff einer bestimmten Leitung angewiesen ist. Jedoch besitzt GSM nach heutigen Verhältnissen eine eher geringe Übertragungskapazität von 9,6 Kilobit pro Sekunde (Kbit/s) und ist ein leitungsgebundenes Netz. Leitungsgebunden bedeutet, dass für jeden Kommunikationsprozess zwischen den Teilnehmern eine feste Kanalverbindung mit konstanter Übertragungskapazität von 9,6 Kbit/s aufzubauen ist und somit zusätzlich Aufwand für den Verbindungsaufbau und -abbau anfällt. Für die reine Sprachkommunikation stellt das GSM-Netz eine völlig ausreichende und sichere Technik bereit. Den wachsenden Anforderungen der Annäherung von Sprach- und Datenkommunikation kann dieses Netz jedoch nur sehr eingeschränkt gerecht werden.

Die GSM-Technologie wird bei Schienennetzbetreibern in Europa in einer angepassten Version verwendet. Im Jahre 2001 vereinbarten 32 Länder die einheitliche Einführung von „Global System for Mobile Communication - Rail (GSM-R)“ (N.N. 2002). GSM-R basiert auf dem zuvor erwähnten GSM-Standard, welcher um die besonderen Anforderungen der Schienennetzbetreiber erweitert wurde.

Vorteile des GSM-R-Netzes ergeben sich aufgrund der grenzenlosen Kommunikation unter Schnellzügen, der Konzentration mehrerer unterschiedlicher Kommunikationsanwendungen zu einem einzigen Netzwerk und der bereits vorhandenen globalen GSM-Plattform. Die GSM-R-Technologie stellt somit die Übertragungstechnologie sicher, die eine Einführung weiterer Dienstleistungen im Schienverkehrsnetz begünstigt. Letztendlich führt die standardisierte Kommunikation unter den Schienennetzbetreibern zu mehr Flexibilität in der Sprach-und Datenkommunikation und zu geringeren Kosten hinsichtlich Integration und Opera- tionalisierung (vgl. SIEMENS 2001, S. 5).

3 MOBILE IUK-TECHNOLOGIEN FÜR DIE INSTANDHALTUNG 12

3.1.1.2 HSCSD

High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) ist eine auf der GSM-Technik basierende Netztechnologie, das eine Interimslösung auf dem Weg zur flächendeckenden UMTS-Versorgung darstellt (ARNOLD et al. 2001, S. 104). HSCSD bündelt zur gemeinsamen Nutzung mehrere GSM-Kanäle zu einem Kanal. Hierbei können maximal vier Kanäle für die Übertragung der Datenströme zusammengefasst werden, die jeweils bis zu 14,4 Kbit/s übertragen können. Die theoretische Übertragungskapazität beträgt somit im besten Falle 57,6 Kbit/s (in der Realität nach MÜLLER-VEERSE 38,4 Kbit/s) und liegt im Vergleich immer noch unter der Übertragungsrate eines normalen „Integrated Services Digital Network (ISDN)-Kanals“ (64 Kbit/s), das aus dem Festnetzbereich bekannt ist. HSCSD besitzt weiterhin sämtliche Nachteile, die auch das GSM-Netz aufweist. So ist zum einen die mit der Leitungsvermittlung verbundene Einwahlzeit bzw. die -kosten und zum anderen der Engpass verfügbarer GSM-Kanäle insbesondere in Ballungsräumen zu erwähnen. Die für eine Kanalbündelung erforderlichen Kapazitäten können daher nur äußerst schwierig zur Verfügung gestellt werden. Aus diesen Gründen bieten in Deutschland nur wenige Mobilfunkanbieter Dienstleistungen auf HSCSD-Basis an (vgl. GENTNER, LEGLER 2000, S. 15).

3.1.1.3 GPRS

General Packet Radio Service (GPRS) nutzt auch die 200 KHz breiten GSM-Kanäle, arbeitet jedoch im Unterschied zum traditionellen GSM-Protokoll nicht leitungsvermittelt, sondern durch die Nutzung spezieller Protokolle, paketorientiert (vgl. WALKE 2000, S. 295). Mit GPRS wird die Nutzung von Mobilfunkdiensten ohne ein zeitintensives Einwählen möglich. Diese auch als „always on“ bezeichnete Funktionalität bietet erstmalig eine sofortige mobile Verbindung zum Internet, die für sogenannte Push-Dienste - wie z. B. die direkte Übertragung von E-Mails auf das mobile Endgerät - unverzichtbar ist. Durch die Aufteilung der Daten in einzelne Pakete werden zudem die Netzkapazitäten weniger belastet und effizienter genutzt.

Aufgrund der paketvermittelten Übertragung erfolgt die Abrechnung für Mobilfunkleistungen nicht, wie bei GSM oder HSCSD über die Dauer der Verbindung, sondern über das übertragene Datenvolumen. GPRS erreicht dabei sowohl für Sprach- als auch für digitale Daten eine theoretische Übertragungskapazität von 171 Kbit/s, wobei in der Realität von 43,2 Kbit/s aus- gegangen wird (MÜLLER-VEERSE 1999, S.13).