FACHHOCHSCHULE DORTMUND
FACHBEREICH WIRTSCHAFT

Studiengang Wirtschaft

Diplomarbeit

Anwendung der Telematik im Container-Handling

erstellt von

Christoph Reiß und Dominik Tonkel

Wintersemester 2004/2005

Abstrakt
Gegenstand dieser Arbeit ist die Darstellung von Telematiktechniken im Bezug auf das Container-Handling. Konkret werden die Container-Terminals Altenwerder und Burchardkai im Überseehafen Hamburg und die Container-Terminals Eurogate und NTB im Überseehafen Bremerhaven betrachtet. Auch die Verkehrstelematikanwendungen im Container-Hinterland-Verkehr finden Berücksichtigung.
Als Resultat aus den erläuterten Telematiklösungen der oben aufgeführten Terminalbeispiele wird abschließend eine Lösung für ein Container-Terminal der Zukunft aufgezeigt. Darüber hinaus werden auch Telematiktechniken berücksichtigt, die aktuell noch nicht angewandt werden oder sich momentan in der Erprobung befinden.

Abstract
The subject of this diploma thesis is the presentation of telematic techniques in connection with container-handling. Specifically the container-terminals Altenwerder and Burchardkai in the oversea-harbour of Hamburg and the container-terminals of Eurogate and NTB in the oversea-harbour of Bremerhaven are examined. The traffictelematic-applications in container-hinterland-traffic are also taken into consideration.
As a result of the illustrated telematic-solutions of the above mentioned terminals, lastly a solution for a container-terminal of the future will be pointed out. Furthermore telematic techniques are presented, which are not yet used or which are being tried out at the moment.

Inhaltsverzeichnis

Abstrakt/Abstract

0. Einleitung ... 1

1. Allgemeine Begriffserläuterungen ... 3
1.1. Telematik ... 3
1.2. RFID / Transponder ... 6
1.2.1. Automatische Identifikationssysteme als Wegbereiter für RFID ... 6
1.2.1.1. Barcodesysteme ... 7
1.2.1.2. Optical Character Recognition (OCR) ... 8
1.2.1.3. Chipkarte ... 9
1.2.1.4. Biometrische Verfahren ... 9
1.2.1.5. RFID-Systeme ... 10
1.2.2. Unterscheidungsmerkmale von RFID-Systemen ... 12
1.2.2.1. Energieversorgung ... 12
1.2.2.2. Bauformen ... 14
1.2.2.2.1. Disks und Münzen ... 14
1.2.2.2.2. Glasgehäuse ... 15
1.2.2.2.3. Plastikgehäuse ... 16
1.2.2.2.4. Transponder für Metalloberflächen ... 17
1.2.2.2.5. Bauform ID-1 / kontaktlose Chipkarte ... 17
1.2.2.2.6. Smart Label ... 18
1.2.2.2.7. Coil-on-chip ... 19
1.2.2.3. Frequenzen und Reichweiten ... 20
1.2.2.3.1. Close Coupling ... 20
1.2.2.3.2. Remote Coupling ... 23
1.2.2.3.3. Long-Range-Systeme ... 23
1.2.3. Übertragungsmethoden ... 25
1.2.3.1. 1-Bit-Transponder ... 25
1.2.3.1.1. Radiofrequenzverfahren ... 27
1.2.3.1.2. 1-Bit-Transponder auf Mikrowellenbasis ... 28
1.2.3.1.3. Frequenzteiler ... 29
1.2.3.1.4. Elektro-magnetischer 1-Bit-Transponder ... 30
1.2.3.2. Vollduplex-, Halbduplex- und Sequentielles Verfahren ... 30
1.2.4. Vor- und Nachteile automatischer Identifikationssysteme ... 32
Exkurs: RFID und Verbraucherschutz ... 35
1.2.5. Zukünftige Entwicklung der RFID-Technologie ... 39
1.2.5.1. Aktuelle Anwendungsbeispiele ... 39
1.2.5.2. RFID: Ausblicke in die Zukunft ... 42
1.3. LADAR-Ortungssystem (Laser – Radar) ... 47
1.3.1. Laser ... 47
1.3.2. Radar ... 49
1.3.3. LADAR-Ortungssystem ... 50
1.4. Container ... 53
1.4.1. Geschichte des Containerhandlings ... 53
1.4.2. Containertypen ... 56
1.4.2.1. Konstruktion und Bauweise eines Standard-Stückgut-Containers ... 57
1.4.2.2. Gewöhnlicher Stückgut-Container ... 60
1.4.2.3. Passiv belüftete Container/ ventilierter Container ... 64
1.4.2.4. Open-Top-Container (Oben offene Container) ... 66
1.4.2.5. Flats ... 67
1.4.2.6. Plattformen ... 68
1.4.2.7. Thermalcontainer ... 69
1.4.2.8. Tankcontainer ... 71
1.4.2.9. Schüttgut- oder Bulkcontainer ... 74
1.4.3. Containerkennzeichnung ... 75
1.4.4. Belastbarkeit der Container ... 78
1.5 Satellitennavigation ... 82
1.5.1. GPS (Global Positioning System) ... 82
1.5.2. DGPS (Differential Global Positioning System) ... 100
1.5.3. Galileo ... 103
1.5.4. GLONASS (Global´naya Navigatsivannaya Sputnikovaya Sistema oder auch Global Navigation Satellite System) ... 107
1.6. Datenfunk ... 114

2. Telematik an Container-Terminals ... 119
2.1. Containerbrücken ... 119
2.2. Van Carrier ... 122
2.3. Transtainer ... 125
2.4. AGV ... 127

3. Der Hamburger Hafen & die HHLA ... 130
3.1. Container-Terminal Altenwerder (CTA) ... 133
3.2. Ablauf am CTA ... 136
3.2.1. Anlieferung eines Containers von der Wasserseite ... 136
3.2.2. Anlieferung / Abholung eines Containers aus dem Hinterland ... 139
3.3. TLS (Terminallogistik und –steuerung) ... 147
3.4. Container-Terminal Burchardkai (CTB) ... 150
3.5. Ablauf am Burchardkai ... 152
3.5.1. Anlieferung von der Wasserseite ... 152
3.5.2. Anlieferung / Abholung eines Containers aus dem Hinterland ... 153
3.6. Optimierung der Abläufe am CTB ... 155
3.6.1. Das System zur Optimierung der Van Carrier ... 156
3.6.1.1. Hinterland-Routingsystem ... 156
3.6.1.1.1. Optimierungssystem für die LKW-Abfertigung ... 157
3.6.1.1.2. Das Optimierungs-System an den Verladegleisen ... 158
3.6.1.1.3. Optimierung der internen Yard-Bewegungen ... 160
3.6.1.1.4. Integriertes Hinterland-Routing ... 161
3.6.1.2. Kaiseitige Optimierung ... 163
3.6.1.2.1. Single Cycle Modus ... 165
3.6.1.2.2. Double Cycle Modus ... 167
3.6.1.2.3. Kaiseitiges Kontrollsystem ... 168
3.6.1.3. Der menschliche Faktor: Motivation ... 170
3.6.1.4. Pooling vs. Ausgleich – Ist Pooling die optimale Wahl? ... 171
3.6.2. DGPS am Burchardkai ... 172
3.6.2.1. Automatische Positionierung ... 176
3.6.2.2. Echtzeit Systemarchitektur ... 177
3.6.2.3. Verfügbarkeit und Stabilität des Systems ... 179
3.6.2.4. Technologische Entwicklung ... 180
3.6.3. Das Yard-Planungskonzept ... 181
3.6.3.1. Minimierung der Yard-Umlagerungen ... 182
3.6.3.2. Erhöhung der Kran-Produktivität ... 184
3.6.3.3. Erhöhung der Produktivität im Terminal-Hinterland ... 185
3.7. COAST 2 (Container Auskunftssystem im Internet) ... 186
3.8. SCOUT (Stock, Control, Operation, Unit, Tracking) ... 188

4. Der Hafen Bremerhaven ... 190
4.1. Container-Terminal Eurogate ... 192
4.2. Ablauf am Eurogate-Terminal Bremerhaven ... 195
4.2.1. Anlieferung von der Wasserseite ... 195
4.2.2. Anlieferung / Abholung eines Containers aus dem Hinterland ... 196
4.3. VCOS (Van-Carrier-Optimierungssystem) ... 202
4.3.1. Aufbau des DGPS-Systems ... 204
4.3.2. Komponenten der Zentralstation ... 206
4.3.3. Komponenten der mobilen Einheit ... 206
4.4. TDE (Technische Daten Erfassung) ... 209
4.5. North Sea Terminal Bremerhaven (NTB) ... 210
4.6. Ablauf am NTB-Terminal ... 213
4.6.1. Anlieferung von der Wasserseite ... 213
4.6.2. Anlieferung / Abholung eines Containers aus dem Hinterland ... 215
4.7. NAVIS ... 217

5. Binnenhäfen ... 221
5.1. Die Geschichte des Dortmunder Hafens ... 221
5.2. Container Terminal Dortmund (CTD) ... 222
5.3. Die Geschichte des Duisburger Hafens ... 225
5.4. Die Container-Terminals am Duisburger Hafen ... 228
5.4.1. Duisburger Container-Terminal (DeCeTe) ... 228
5.4.2. Das Rhein-Ruhr Terminal ... 229
5.4.3. Duisburg Intermodal Terminal (DIT) ... 230

6. Zukunfts-Container-Terminal ... 232
6.1. Übernommene Basistechniken der betrachteten Container-Terminals ... 232
6.1.1. Super-Post-Panamax-Container-Brücke ... 233
6.1.2. AGVs ... 234
6.1.3. Blocklager (unterteilt nach Schiffsdiensten) und Einsatz von Transtainern ... 234
6.1.4. Transponderkarten für Containeranlieferung/-abholung an der Schnittstelle zu den LKW ... 235
6.1.5. Van Carrier für Cross Docking ... 235
6.1.5. Containerverbringung zwischen Blocklager und Bahnverladung ... 236
6.1.7. Vollautomatische Bahnkrane ... 236
6.1.8. Video-Check-Gate ... 237
6.2. Potentielle Techniken für ein Zukunfts-Terminal ... 239
6.2.1. RFID-onMetal-Label (Transponder) ... 239
6.2.2. RFID-Containersiegel ... 240
6.2.3. Cargo Card und biometrische Handerkennung ... 243
6.2.4. LPR (Laser Positioning Radar) ... 245

7. Verkehrstelematik im Hinterlandbereich ... 248
7.1. Das MAQ-System der Glomb Container Dienst GmbH ... 251
7.2. Das Telematiksystem Truckstation von der DAKOSY AG ... 253
7.3. Einsatz von GSM-R (Global System for Mobile Communication-Rail) bei der Deutschen Bahn AG ... 254
7.4. Mobile Datentechnik in Rangierbahnhöfen der Deutschen Bahn AG ... 255
7.5. Telematik im Schienenverkehr am Beispiel der WASCOSA AG ... 256

8. CSI und der ISPS-Code ... 257
8.1. CSI (Container Security Initiative) ... 257
8.2. ISPS-Code (International Ship and Port Facility Security-Code) ... 260
8.2.1. Anforderungen an die Hafenanlagen ... 261
8.2.2. Sicherheits-, Risiko- und Anfälligkeitsanalyse ... 263
8.2.3. Anforderungen an den Hafensicherheitsplan ... 263
8.2.4. Anforderungen an den Port Facility Security Officer (PFSO) ... 265
8.2.5. Umsetzung des ISPS-Codes in Hamburg ... 265
8.2.6. Umsetzung des ISPS-Codes in Bremerhaven ... 267

9. Schlussbetrachtung ... 270

Anhang ... 272

Literaturverzeichnis ... 281

Abbildungsverzeichnis

[...]

Tabellenverzeichnis

[...]

Abkürzungsverzeichnis

[...]

0. Einleitung
In dieser Diplomarbeit zum Thema „Anwendung der Telematik im Container-Handling“ werden die verschiedenen Symbiosen aus Telekommunikations- und Informationstechnologie an den betrachteten Container-Terminals schwerpunktmäßig dargestellt.

Im einleitenden ersten Kapitel werden zum besseren Verständnis der Arbeit die relevanten Begriffe, die damit verbundenen Technologien, Methoden und Bauarten erläutert. Dies beinhaltet die Telematik, die RFID-Technologie (inklusive des Exkurses zum RFID-Detektor), das LADAR-System, die Container, die Satellitenpositionierung sowie den Datenfunk.

Das darauf folgende Kapitel stellt die Überleitung von der Begriffserläuterung zu den eigentlichen Schwerpunktkapiteln, die sich mit den telematischen Umsetzungen an den Container-Terminals befassen, dar. Außerdem werden terminalspezifische Förderfahrzeuge vorgestellt, die an den besuchten und betrachteten Terminals eingesetzt werden.

Die Schwerpunkte dieser Abhandlung bilden die Kapitel drei bis sechs, in denen die Umsetzung der unterschiedlichen Telematiklösungen an Container-Terminals von der Kaiseite bis zum Hinterland-Transport dargestellt werden. Im dritten Kapitel werden die Container-Terminals Burchardkai und Altenwerder der Hamburger Hafen- und Lagerhausgesellschaft dargelegt. Bei dem Terminal Altenwerder handelt es sich um das derzeit modernste seiner Art. Es gilt weltweit als Vorreiter für eine moderne Terminalarchitektur und die Verwendung neuester Umschlags- beziehungsweise Fördergeräte. Der Burchardkai ist das größte Terminal im Hamburger Hafen und erzielt das größte Umschlagsvolumen. Aus diesem Grund werden diese beiden Terminals ausführlich betrachtet. Im nachfolgenden Kapitel wird der nach Hamburg zweitgrößte Containerumschlagplatz in Deutschland vorgestellt. Dabei handelt es sich um den Hafen in Bremerhaven mit den Container-Terminals von Eurogate und NTB. Diese Terminals werden ebenfalls in Bezug auf ihre Abläufe, Telematikanwendungen und Fördergeräte untersucht. Im nächsten Schritt sollten die Terminals der Binnenhäfen in Dortmund und

Duisburg, analog zu den Übersee-Terminals, auf die verwendeten Telematiktechniken hin untersucht werden. Die Kooperationsbereitschaft zu einem persönlichen Besuch oder zu der Herausgabe von internen Informationen bezüglich der telematischen Umsetzungen war, im Gegensatz zu den Übersee-Terminals in Hamburg und Bremerhaven, nicht vorhanden. Daher stellt das fünfte Kapitel nur eine kurze Darstellung der auf den Terminals befindlichen Ausrüstungen und Abläufe dar.

Anhand der Ergebnisse der betrachteten Übersee-Terminals findet in Kapitel sechs die Ausrüstung eines möglichen Zukunfts-Terminals mit telematischen Lösungen statt. Berücksichtigt werden Technologien, die aktuell bereits angewandt werden, aber Optimierungspotential beinhalten sowie Technologien, die sich in der Erprobung oder Entwicklung befinden.

Um die Betrachtung der Telematik-Anwendungen im Container-Handling abzurunden, werden im siebten Kapitel Praxisbeispiele für die Container-Hinterlandlogistik geliefert. Dies beinhaltet Telematik-Lösungen für den Straßen- und Schienenverkehr.

Im abschließenden achten Kapitel wird eine, für die Container-Terminals weltweit relevante, Bestimmung für die Terminalsicherheit beschrieben. Die Stichworte hier lauten CSI und ISPS. Telematisch bedeutend und daher auch berücksichtigt sind diese Themen, da der Informationsaustausch zwischen Terminalbetreibern, Spediteuren, Reedern sowie inländischem und US-amerikanischem Zoll sichergestellt sein muss.

1. Allgemeine Begriffserklärung
Im diesem Kapitel werden die für das Verständnis dieser Arbeit relevanten Begriffe eingehend erläutert. Dies dient im Wesentlichen der Annäherung an die Kapitel drei bis sechs.

1.1. Telematik
Bei dem Begriff Telematik handelt es sich um ein Kunstwort, dass sich aus den Begriffen Telekommunikation und Informatik zusammensetzt.¹ Er geht zurück auf die Franzosen Simon Nora und Alain Minc, die ihn erstmals in ihrem 1978 publizierten Bericht an den französischen Präsidenten „L´informatisation de la Societe“ (Die Informatisierung der Gesellschaft) verwendeten.² Mit dieser Begriffssymbiose wird verdeutlicht, dass diese beiden Bereiche eng miteinander verknüpft sind. Unter Zuhilfenahme von Telekommunikationssystemen sind technische Einrichtungen zur Ermittlung, Speicherung und/oder Verarbeitung von Daten nicht mehr isoliert zu betrachten, sondern können miteinander korrespondieren.³ Verschiedene Bereiche wie Medizin, Shopping oder Tourismus werden unter der Telematik im weiteren Sinne zusammengefasst.⁴ Unter Telematik im engeren Sinne versteht man derzeit meist Anwendungen im Verkehrsbereich. Die dort verwendeten Telematik-Systeme lassen sich unterteilen nach:

• Verkehrsträgern wie Wasser, Schiene, Straße und Luft
• der Differenzierung zwischen individuellen und kollektiven Systemen
• der Zielgruppe der Verkehrsanbieter, Nachfrager und der Verknüpfung beider unter Einbeziehung von Verkehrsmittler
• dem Ziel einer Kapazitätserhöhnung der vorhandenen Verkehrsinfrastruktur, einer Produktivitätsverbesserung im Transport oder einer Rationalisierung der administrativen Prozesse in Verkehrsbetrieben.

[...]

1 Vgl. Andres, M. (2004): http://www.elog-center.de/service/downloads/broschueren/telematikbroschuere. pdf; S. 3 , sowie vgl. Müller, G. et al. (2003): Telematik- und Kommunikationssysteme in der vernetzen Wirtschaft; S. 1 , sowie vgl. Reschke, D. / Krüger, G. (2002): Lehr- und Übungsbuch Telematik; S. 15 , sowie vgl. Föller, M. (2004): http://www.informatik.fh-mannheim.de/~foeller/ telematik/UE1_Grundlagen.pdf; S. 4.

2 Vgl. Reschke, D. /Krüger, G. (2002): Lehr- und Übungsbuch Telematik; S. 15.

3 Vgl. Stichwort „Telematik“, in: Gabler Wirtschafts-Lexikon (2000); S. 3037.

4 Vgl. Andres, M. (2004): http://www.elog-center.de/service/downloads/broschueren/telematikbroschuere.pdf; S. 3.