Vergleich und Einsatzmöglichkeiten von Wearables in der Produktionslogistik

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Gegenstand und Ziel der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit

2 Produktionslogistik
2.1 Hauptaufgaben der Produktionslogistik
2.2 Ziele und Herausforderungen der Produktionslogistik

3 Wearables
3.1 Einsatzbereiche von Wearables in der Industrie
3.2 Vorstellung ausgewählter Wearables
3.2.1 Datenbrille
3.2.2 Smart Handschuh
3.2.3 Smartwatch
3.3 Positive und negative Eigenschaften von Wearables

4 Untersuchung des Einsatzes von Wearables in der Produktionslogistik
4.1 Anforderungen und Zielkriterien der Produktionslogistik
4.2 Wirkung der Eigenschaften von Wearables in der Produktionslogistik

5 Einsatzmöglichkeiten von Wearables in der Produktionslogistik

6 Fazit und Schlussbetrachtung

Literaturverzeichnis

Fachbücher

Internetquellen

Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Aufbau der Hausarbeit

Abbildung 2: Hauptaufgaben der Produktionslogistik

Abbildung 3: Einsatzbereiche einzelner Technologien

Abbildung 4: Einsatz einer Look-Around VR Brille

Abbildung 5: Einsatz einer Look-Thorugh Datenbrille bei DHL

Abbildung 6: Einsatz eines Smart Handschuhs

Abbildung 7: Einsatz einer Smartwatch

Abbildung 8: Positive Eigenschaften von Wearables

Abkürzungsverzeichnis

AR Augmented Reality

BDE Betriebsdatenerfassung

HMD Head Mounted Display

TUL Transport, Umschlag, Lagerung

VR Virtual Reality

WIP Work in Process

1 Einleitung

Auch im Rahmen der 4. industriellen Revolution (Industrie 4.0) bleiben die Auf-gaben der Logistik auf den ersten Blick dieselben. Die richtigen Produkte müssen zur richtigen Zeit in der richtigen Menge am richtigen Ort zur richtigen Qualität und den richtigen Kosten sein.¹ Getrieben durch die Globalisierung und dem stei-genden Wachstum der Weltbevölkerung werden jedoch die Kundenanforderun-gen immer differenzierter und individueller, sodass Unternehmen auch im Hin-blick auf Ihre Produktion flexibler werden müssen um dauerhaft wettbewerbsfähig zu bleiben.² Gleichzeitig bedeuten individuellere Kundenwünsche auch komple-xere Anforderungen an die logistischen Prozesse. Im Rahmen der Industrie 4.0 ist es daher vor allem im Bereich der Logistik wichtig den Einsatz neuer Techno-logien voranzutreiben und dadurch sowohl den Materialfluss als auch den Infor-mationsfluss entlang der gesamten Supply Chain ständig nach Verbesserungs-potentialen zu untersuchen und zu optimieren. Ein wichtiger Baustein zur Ver-besserung logistischer Prozesse ist die Digitalisierung und damit einhergehend die Datentransparenz zwischen den einzelnen Wertschöpfungsstufen. Dabei gilt: Umso größer die Datentransparenz zwischen den einzelnen Prozessen ist, desto flexibler können die logistischen Systeme auf sich ändernde Marktanforderungen reagieren.³ Um einen schnelleren und transparenteren Datenaustausch über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg zu gewährleisten und gleichzeitig den Ma-terialfluss zu verbessern bauen viele Unternehmen heute schon auf verschie-dene technische Innovationen im Sinne der Digitalisierung. Hierzu zählt unter an-derem auch der Einsatz von Wearables, welcher im Rahmen dieser Seminarar-beit genauer beleuchtet werden soll.

1.1 Problemstellung

Vor allem in der Produktionslogistik sind die Mitarbeiter täglich Aufgaben ausgesetzt die zwar einfach erscheinen aber in einer relativen Häufigkeit von einzelnen Mitarbeitern manuell durchgeführt werden müssen und dement-sprechend sehr zeitaufwendig sind. Dazu zählen zum Beispiel Aufgaben wie das Kommissionieren, das Verladen oder das Aus-und Einlagern von Materi-alien. Neben den physischen Arbeitsschritten müssen diese Tätigkeiten ebenfalls systemseitig abgebildet werden. Dies geschieht häufig ebenfalls manuell durch den Mitarbeiter. Da die Zeit in der Logistik einen extrem hohen Stellenwert hat, ist es im Sinne der Unternehmen, Prozesse welche zeitauf-wendig sind und dementsprechend auch Kosten verursachen , ständig zu op-timieren. Dabei sollen Wearables, indem Sie die Mitarbeiter im Bereich der Produktionslogistik während ihren operativen sowie strategischen Tätigkeiten unterstützen, einen Beitrag zur Zeit-und damit auch Kostenersparnis leisten. Denn vor allem in der Produktionslogistik können zu niedrige Bestände, feh-lende Artikel oder verspätete Anlieferungen in der Montage schwerwiegende Auswirkungen auf die Produktion und damit einhergehend auf unternehmeri-sche Zielgrößen wie Kosten oder den Umsatz haben. ⁴

Daher werden im Rahmen dieser Hausarbeit die folgenden Forschungsfra-gen untersucht:

- Welche positiven und negativen Eigenschaften bringen Wearables vor dem Hintergrund eines Einsatzes in der Produktionslogistik mit sich?
- Wie wirken sich die Eigenschaften von Wearables auf die Anforderun-gen der Produktionslogistik aus?
- Wie können einzelne Wearables in der Produktionslogistik eingesetzt werden um Prozessabläufe zu optimieren?

1.2 Gegenstand und Ziel der Arbeit

Zielsetzung der vorliegenden Seminararbeit ist es darzulegen, welche Vor-und Nachteile bzw. Herausforderungen der Einsatz von Wearables im Rahmen der Produktionslogistik mit sich bringt. Dazu soll untersucht werden wie sich die Ei-genschaften von Wearables auswirken, um die Produktionslogistik bei der Be-wältigung ihrer Anforderungen zu unterstützen. Zudem soll dargelegt werden, wie der Einsatz einzelner Wearables in der Produktionslogistik gestaltet werden könnte.

1.3 Aufbau der Arbeit

Die vorliegende Hausarbeit ist in sechs Kapitel untergliedert. Zunächst werden im Rahmen der Einleitung die Problemstellung sowie das Ziel und der Aufbau dieser Arbeit dargestellt. Durch die Erläuterung der Produktionslogistik sowie de-ren Hauptaufgaben, Ziele und Herausforderungen soll ein fundamentales Ver-ständnis für die Ausgangslage der Seminararbeit geschaffen werden. Im An­schluss wird der Begriff „Wearabes“ erklärt und Einsatzbereiche von Wearables in der Industrie vorgestellt. Zudem werden ausgewählte Wearables näher erläu-tert und im Anschluss die sowohl positiven als auch negativen Eigenschaften von Wearables zusammengefasst. Im methodischen Teil der Hausarbeit wird im vier-ten Kapitel untersucht, wie sich die Eigenschaften der Wearables auf die aus der Theorie abgeleiteten Anforderungen und Zielkriterien der Produktionslogistik auswirken. Im fünften Kapitel werden aus der vorangegangenen Untersuchung potentielle Einsatzmöglichkeiten und Einsatzbereiche der vorgestellten Wearbles in der Produktionslogistik dargestellt. Im letzten Kapitel werden die Ergebnisse der Seminararbeit zusammengefasst und mit einer Schlussbetrachtung im Hin-blick auf die zu Beginn aufgestellten Forschungsfragen abgerundet. Die folgende visuelle Darstellung des Aufbaus der Hausarbeit soll der Orientierung dienen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Aufbau der Hausarbeit⁵

2. Produktionslogistik

Die Produktionslogistik fungiert als Bindeglied zwischen der Beschaffungslo-gistik und der Distributionslogistik. Während die Beschaffungslogistik und die Distributionslogistik direkte Berührungspunkte mit den einzelnen Märkten ha-ben, zielt die Produktionslogistik ausschließlich auf die innerbetrieblichen Ar-beitsabläufe ab. Zur Produktionslogistik zählen alle Aufgaben die in Verbin-dung mit der Versorgung der Produktion durch Einsatzgüter einhergehen. Da-runter fallen beispielsweise die Bereitstellung von Rohstoffen oder Kaufteilen zur Produktion sowie die Abgabe von Halbfertig- und Fertigerzeugnissen an das Absatzlager.⁶ Zudem beschäftigt sich die Produktionslogistik neben den unternehmensinternen Warenflüssen auch mit den dazugehörigen Informati-onsflüssen und kann bei einer effektiven Gestaltung sowie Überwachung der internen Logistikprozesse einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung rele-vanter Unternehmensziele wie beispielsweise dem Unternehmensgewinn, der Liquidität, der Kundenzufriedenheit oder der Motivation der eigenen Mitarbei-ter leisten. Eine wichtige Grundlage für einen Zielbeitrag zum Unternehmens-erfolg stellt dabei vor allem die betriebliche Informationstechnik (z.B. in Form von Softwaresystemen) dar. ⁷ Diese muss beispielsweise gewährleisten, dass alle am Gesamtprozess involvierten Mitarbeiter und Systeme rechtzeitig alle relevanten Informationen vollständig erhalten. Dadurch kann einerseits ein rei-bungsloser Produktionsablauf und andererseits eine gewisse Reaktionsfähig-keit auf unvorhergesehene Ereignisse abgedeckt werden.

2.1 Hauptaufgaben der Produktionslogistik.

Die Hauptaufgaben der Produktionslogistik werden im Folgenden erläutert und belaufen sich hauptsächlich auf die in Abbildung 3 dargestellten Aspekte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Hauptaufgaben der Produktionslogistik⁸

In Abstimmung mit dem Vertrieb erstellt die Programmplanung entsprechend einem vorhandenen Produktsortiment einen Plan für die monatlichen als auch jährlich zu fertigenden Stückzahlen. Die Aufgabe im Rahmen der Kapazitäts-planung ist es, die Kapazitätsauslastung für die einzelnen Betriebsmittel fest-zulegen und zu überblicken. Bei der Terminplanung hingegen werden Ferti-gungs-und Liefertermine im Zusammenhang mit der Produktion festgelegt und die Aufgabe der Werkstattsteuerung ist die Überwachung der Produktionspro-zesse. Dabei wird mit Hilfe der Betriebsdatenerfassung (BDE) zusätzlich für Transparenz über den gesamten Fertigungsablauf und den dazugehörigen, eingesetzten Materialien gesorgt. Das Logistikcontrolling überwacht übergrei-fend die vereinbarten Optimierungsziele hinsichtlich der Produktionsabläufe. Die Aufgabe der Materialplanung ist es, die Lagerung und die Verfügbarkeit der für die Produktion benötigten Materialien, wie z.B. Rohstoffe oder Einzel-teile. zu gewährleisten. ⁹ Dabei bilden vor allem die physischen Transport-, Um-schlags- und Lagerungsprozesse (TUL-Prozesse) zusammen mit der Kom-missionierung und dem Verpacken bzw. Umpacken die Basis dafür, dass die richtigen Materialien bzw. Rohstoffe der Produktion zur richtigen Zeit bereitge-stellt werden.¹⁰

2.2 Ziele und Herausforderungen der Produktionslogistik

Das übergreifende Ziel der Produktionslogistik ist sicherzustellen, dass die richtigen Materialien, zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge, kostengünstig am richtigen Fertigungsort bereitgestellt werden, damit Produkte planmäßig gefertigt werden können und dadurch der maximale Nutzen eines Gutes im Rahmen der innerbetrieblichen Wertschöpfungskette gewährleistet werden kann. Um diesen Zustand zu gewährleisten ist es die Aufgabe der Produkti-onslogistik die Material-und Informationsflüsse zwischen den einzelnen inner-betrieblichen Lägern (wie z.B. dem Wareneingangslager oder dem Produkti-onslager) über die Produktion bis hin zum Distributionslager zu planen, durch-zuführen, zu überwachen und zu optimieren.¹¹

Da die Anforderungen der Kunden an die Produkte immer individueller und vielfältiger werden, bedeutet dies auch für die Produktionslogistik einen höhe-ren Steuerungs- und Organisationsaufwand. Um die einzelnen Märkte im Hin-blick auf den durch die Globalisierung vorangetriebenen Wettbewerb innerhalb kürzester Zeit mit den nachgefragten Produkten zu versogern, steht die Pro-duktionslogistik vor den folgenden Herausforderungen:¹²

Damit Unternehmen über eine gewisse Flexibilität bei den sich ständig ändern-den Kundenanforderungen verfügen, ist es wichtig unnötige „Verschwendung durch beispielsweise zu hohe Lagerbestände zu vermeiden. Zudem ist es von Vorteil den „Work in Process“-Bestand (WIP-Bestand) zu minimieren. Mit dem WIP-Bestand ist der Umlaufbestand in der Produktion gemeint. Eine Vermin-derung dieses Bestands ermöglicht es dem Unternehmen bei gleichen Platz- verhältnissen im Lager und der Fertigung, mehr Produkte für Kunden herzu-stellen und dementsprechend flexibler auf volatile Kundenanforderungen zu reagieren. Zudem kann eine gute die Layout Planung eines Lagers ebenfalls zu einer optimalen Platzausnutzung beitragen. ¹³

Ein weiterer entscheidender Faktor im Hinblick auf die steigenden Produktva-rianten ist, dass für die Belieferung der Just-in-Time sowie Just-in-Sequence Artikel bei produzierenden Unternehmen eine gewisse Prozesssicherheit ge-währleistet sein muss. In diesem Zusammenhang ist die Hauptaufgabe der Produktionslogistik für die pünktliche und korrekte Bereitstellung der jeweiligen Materialien an den richtigen Produktionssequenzen zu sorgen, um dadurch die eine fortlaufende Produktion zu gewährleisten.¹⁴

Um sichere Prozessabläufe innerhalb der einzelnen innerbetrieblichen Lager-plätze über die Produktion bis hin zu den Distributionslagern zu gewährleisten, ist es zudem wichtig, entsprechend der immer komplexeren Produktanforde-rungen durch den Kunden, die einzelnen Materialflüsse über eigene Systeme so transparent wie möglich abzubilden, damit potentielle Gefahren und Prob-leme rechtzeitig erkannt werden können. Des Weiteren können dadurch eben-falls die physischen Abläufe ständig überwacht werden. Noch wichtiger ist es, das die Informationen über die einzelnen Materialflüsse ohne großartige Zeit-verzögerung zum tatsächlichen Prozessablauf an die richtigen Systeme über-tragen werden. Dadurch kann die Reaktionsfähigkeit auf sich ändernde Anfor-derungen enorm gesteigert werden.¹⁵ Dies bedeutet auch, dass Geräte und Maschinen welche in eine bestehende Infrastruktur integriert werden, prob-lemlos mit der bereits bestehenden Systemwelt interagieren sollten, damit be-reits vorhandene Prozesse und IT-Strukturen störungsfrein weiterverwendet werden können.¹⁶

Eine ebenfalls nicht zu vernachlässigende Herausforderung der Produktions-logistik, ist der Faktor Mensch. Dieser ist nicht nur für die Planung der logisti-schen Prozessabläufe verantwortlich sondern auch für die physische Durch- führung und Umsetzung einzelner Prozesse. Vor allem die bereits vorgestell-ten TUL-Prozesse inklusive dem Kommissionieren und dem Aus- bzw. Umpa-cken von Waren, Materialien oder Halbfertigerzeugnissen wird größtenteils von Menschen durchgeführt. Da diese physischen Arbeitsabläufe eine enorme Wirkung auf die Produktionsqualität, -stabilität und die Durchlaufzeiten eines Produktes innerhalb eines Unternehmens haben, ist es im Rahmen der Pro-duktionslogistik wichtig in diesem Bereich Fehlerpotentiale zu erkennen und weitestgehend zu eliminieren.¹⁷

3 Wearables

Bei Wearable Devices, kurz ausgesprochen Wearables¹⁸, handelt es sich um Computertechnologien in Form von Geräten die während der Anwendung von Menschen an ihren Körperteilen, wie z.B. den Händen, an den Armgelenken oder am bzw. auf dem Kopf getragen werden können. ¹⁹ Des Weiteren können Wearables auch in Form von Sensoren direkt an Kleidungsstücken angebracht werden. In der Regel sind Wearables mit dem Internet verknüpft und man kann zwischen zwei Ausführungsmöglichkeiten differenzieren. Einerseits gibt es Geräte die eine reine Input/Output-Funktion übernehmen und zum anderen gibt es Geräte die darüber hinaus noch über die Fähigkeit verfügen mit Hilfe einer eigenen Rechenleistung, Anwendungen lokal direkt auszuführen.²⁰ Die Hauptaufgabe von Wearables ist es, mit Hilfe ihrer verbauten Technologien relevante Daten über die physische Verfassung sowie dem Verhalten ihrer An-wender oder Daten rund um die Einsatzumgebung und der laufenden Arbeits-prozesse zu erfassen, wiederzugeben und weiterzuleiten.²¹ Für den Mitarbei-ter und den Arbeitsprozess hilfreiche Informationen werden dem Anwender über das Wearable mittels Symbolik oder Anweisungen zum weiteren Vorge-hen bereitgestellt. Zudem können durch das Wearable aufgenommene Daten gespeichert oder an angebundene Systeme weitergeleitet werden um Trans- parenz über physische Prozesse zu schaffen oder dadurch weitere Arbeits-schritte anzustoßen.²² Beispiele für Wearables sind unter anderem die Daten-brille, die Smartwatch und der Smart Handschuh. Die aufgeführten Beispiele werden im weiteren Verlauf dieser Seminararbeit noch detaillierter erläutert um eine passende Ausgangsbasis für einen Vergleich zu schaffen sowie entspre-chende Eigenschaften von Wearables abzuleiten.

3.1 Einsatzbereiche von Wearables in der Industrie

Das Zusammenspiel zwischen Mensch und Maschine zur Unterstützung von einzelnen Arbeitsschritten mit Hilfe von Wearables ist schon längst nicht mehr nur eine Vision, sondern wird bereits heute schon in den unterschiedlichsten Bereichen in der Industrie umgesetzt. Der Grundgedanke des Einsatzes von Wearables ist dabei, dass mit Hilfe der tragbaren Technologiegeräte haupt-sächlich „mobile Arbeitsprozesse“ unterstützt werden mit dem Ziel diese effek-tiver zu gestalten.²³ Die nachfolgende Abbildung verdeutlicht nochmals in wel-chem Umfeld der Einsatz von Wearables besonders lohnenswert erscheint:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Einsatzbereiche einzelner Technologien²⁴

Die Darstellung ist in stationäre und mobile Tätigkeiten unterteilt. Es ist zu er-kennen, dass Technologien wie Automationssysteme oder Ubiquitous Com­puting eher für Stationäre Tätigkeiten wie z.B. Büroarbeit oder automatisierte Arbeiten verwendet werden. Auch AR und VR Technologien finden sich im Bereich der stationären Tätigkeiten wieder. AR und VR können jedoch, wie im weiteren Verlauf dieser Arbeit noch beleuchtet wird, auch Bestandteil von Wearables sein. Da sich diese Seminararbeit ausschließlich mit Wearables befasst, wird im Folgenden der dargestellte Einsatzbereich von Wearables, Mobile Arbeitsprozesse, etwas näher erläutert.

Mobile Arbeitsprozesse zeichnen sich durch die folgenden Merkmale aus:

- Tätigkeiten werden in der Bewegung oder an unterschiedlichen Örtlich-keiten ausgeübt
- Die Hauptaufgabe der ausführenden Mitarbeiter besteht im physischen Umgang mit realen Erzeugnissen wie z.B. Materialien, Rohstoffen etc.
- Es herrscht meist eine eingeschränkte Aufmerksamkeit der Mitarbeiter für die Bedienung der zugehörigen IT-Systeme
- Mitarbeiter sind Bestandteil eines durch IT integrierten Arbeitsablaufs²⁵

Entlang einer Wertschöpfungskette können Wearables bereits in unterschied-lichen Bereichen eingesetzt werden. Bei der Kommissionierung, bei der Ver-packung sowie der Ein-und Auslagerung von Artikeln können kleine tragbare Computergeräte zur Unterstützung eingesetzt werden. Ein weiterer Einsatz-bereich für Wearables bietet sich im Rahmen von Instandhaltungstätigkeiten einzelner Maschinen.²⁶ Zusätzlich können auch die Arbeitsbekleidungen von Mitarbeitern in der Produktion mit Sensoren ausgestattet werden um deren körperliche Belastung zu messen. ²⁷ Auch im Bereich des Vertriebs ist es mög-lich dem Kunden mit Hilfe eines virtuellen Verkaufsgespräches durch den Ein-satz einer 3D-Brille ein ganz individuelles Beratungs-und Einkaufserlebnis zu bieten. ²⁸

[...]

¹ Vgl. Reinhart, G., Industrie 4.0, 2017, S. 451.

² Vgl. Vogel-Heuser, B. et al., Produktion, 2017, S. 6 ff.

³ Vgl. Liebetruth, T., Merkel, L., Routenzugplanung, 2018, S. 43.

⁴ Vgl. Liebetruth, T., Merkel, L., Routenzugplanung, 2018, S. 43.

⁵ Vgl. Theracon, o.J. .

⁶ Vgl. Pfohl, H., Logistiksysteme, 2018, S. 201 ff.

⁷ Vgl. Bauer, J., Produktionslogistik, 2014, S. 1.

⁸ Eigene Darstellung in Anlehnung an Bauer, J., Produktionslogistik, 2014, S. 3.

⁹ Vgl. Bauer, J., Produktionslogistik, 2014, S. 3.

¹⁰ Vgl. Hermeier, B. et al., Arbeitswelten, 2019, S. 54 ff.

¹¹ Vgl. Martin, H., Transport, 2006, S. 6.

¹² Vgl. Mecalux, 2020.

¹³ Vgl. Marlog, 2017.

¹⁴ ebd.

¹⁵ ebd.

¹⁶ Vgl. Voß, P. H., Zukunftsindustrie, 2020, S. 14.

¹⁷ Vgl. Laub, M., Augmented Reality, 2015, S. 4. ; Marlog, 2017.

¹⁸ Vgl. Winkelhake, U., Transformation, 2017, S. 72.

¹⁹ Vgl. Bendel, O., Keywords, 2019, S. 271.

²⁰ Vgl. Winkelhake, U., Transformation, 2017, S. 72 ff.

²¹ Vgl. Bosse, C. K., Zink, K. J., Arbeit, 2019, S. 380.

²² Vgl. Scholze-Reiter, B. et al., Info, 2010, S. 10.

²³ Vgl. Rügge, I. et al., Wearable, 2003.

²⁴ Rügge, I. et al., Wearable, 2003.

²⁵ ebd.

²⁶ ebd.

²⁷ Vgl. Bosse, C. K., Zink, K. J., Arbeit, 2019, S. 362, S. 380.

²⁸ Vgl. Winkelhake, U., Transformation, 2017, S. 71.