KAPITEL 5 - DR. THOMAS + PARTNER GmbH & Co. KG

IT für Intralogistiksysteme
KAPITEL 5:
Geschäftsprozesse in der Intralogistik
siehe auch: Folien zur Vorlesung Kapitel 7:
Ausfallsicherheit und Datensicherung intralogistischer Systeme
Inhaltsverzeichnis
5 Geschäftsprozesse in der IntralogistiK...............................................................2
5.1 Lagerverwaltung.........................................................................................................2
5.1.1 Die klassische Lagerverwaltung..........................................................................2
5.1.2 Moderne Logistiksysteme....................................................................................3
5.1.2.1 Eingangsseitige Funktionen.........................................................................4
5.1.2.2 Auftragsdurchlauf.........................................................................................7
5.1.2.3 Warenausgang...........................................................................................11
5.1.3 Die Evolution des LVS.......................................................................................13
5.1.4 Fragenkatalog zum Thema Lagerverwaltung :..................................................15
5.2 Kommissioniersystem...............................................................................................16
5.2.1 Auftragsbezogene Kommissionierung...............................................................16
5.2.1.1 Auftragsbezogene Einfachkommissionierung mit Lieferbeleg....................16
5.2.1.2 Erweiterung des Rundgangsumfangs auf mehrere Aufträge......................17
5.2.2 Weiterreichsysteme...........................................................................................18
5.2.3 Zweistufige Kommissionierung..........................................................................19
5.3 Ausfallsicherheit und Datensicherung bei Materialflussverwaltungssystemen..........21
5.3.1 Einleitung..........................................................................................................21
5.3.2 Ursachen für Systemausfälle.............................................................................22
5.3.3 Maßnahmen zur Verbesserung der Systemverfügbarkeit..................................23
5.3.3.1 Umgebung..................................................................................................23
5.3.3.2 Hersteller....................................................................................................23
5.3.3.3 Applikationssoftware..................................................................................30
5.3.3.4 Datenkommunikation..................................................................................31
5.3.4 Zusammenfassung............................................................................................34
5.4 Praxisbeispiel:
Online getriebene Prozesse der neuen Distributionslogistik...............................35
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IT für Intralogistiksysteme
5 GESCHÄFTSPROZESSE IN DER INTRALOGISTIK
Lagerverwaltung
Eines der ersten Einsatzgebiete von Rechnern in der Logistik war die Lagerverwaltung.
Während in den Anfängen nur der Karteikasten in eine elektronische Form übersetzt wurde,
entwickelten sich (immer noch unter dem gleichen Begriff) daraus mit der Zeit
Programmpakete zur Steuerung und Verwaltung des kompletten logistischen
Betriebsablaufs.
Die Gemeinsamkeit zwischen den ersten Lagerverwaltungen und einem modernen
Logistiksystem sind etwa so groß wie die Gemeinsamkeiten zwischen den ersten
Zeileneditoren und einem modernen Office-Paket. Zur Veranschaulichung dieser These
werden nachfolgend die beiden Extreme in ihren Funktionen vorgestellt.
5.1.1 Die klassische Lagerverwaltung
Die Aufgabe einer klassischen Lagerverwaltung ähnelte der eines Buchhalters, der penibel
Ein- und Ausgänge verbucht, aber selbst nicht steuernd in die Geschäftsabläufe eingreift.
Als Ergebnis besitzt ein solches Lagerverwaltungssystem (= LVS) dann die Information,
welches Material wo in welcher Menge liegt.
Die weitere Charakterisierung des „Ur-LVS“:
Das LVS besaß keine Schnittstellen zu anderen Systemen, alle Eingaben erfolgten
über Tastatur, alle Ausgaben über Bildschirm oder Drucker
Insbesondere bestand noch keine Verbindung zwischen den kaufmännischen
Systemen (Host) und der Lagerverwaltung.
In den Anfängen wurde bei einer Einlagerung auch nicht vom LVS ein freier Platz
zugewiesen, stattdessen wählte meist der Mensch ein Fach aus und meldete dieses
nach erfolgter Einlagerung (hoffentlich) zurück.
Aufgrund der fehlenden mobilen Peripherie usw. wurde (zumindest in der
Kommissionierung) mit Festplatzprinzip gearbeitet: Ein Artikel wurde fest einem immer
gleichbleibenden Lagerplatz zugewiesen.
Oft waren diese Artikel auch noch nach aufsteigender Artikelnummer sortiert.
Die Kommissionierung erfolgte an Hand des Lieferscheins oder der Rechnung, die das
kaufmännische System erzeugte.
Durch die fehlende Verbindung zwischen Host und LVS konnte keine Buchung jeder
Einzelentnahme erfolgen (Lieferschein nur als Papier existent, nicht als Daten im LVS!).
Somit war keine aktuelle Bestandsführung im Kommissionierbereich möglich.
Nachschubvorgänge wurden beim Leerwerden eines Kommissionierfachs vom
Benutzer manuell ausgelöst und im LVS nur buchungstechnisch nachvollzogen.
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Schließlich fehlten in einem solchen System die Voraussetzungen für eine permanente
Inventur, es musste also nach wie vor einmal jährlich in einer Stichtagsinventur eine
Komplettaufnahme aller Lagerbestände erfolgen.
5.1.2 Moderne Logistiksysteme
Auftragsbearbeitung
Materialwirtschaft
Unterlagerte
Steuerungen
Externe
Systeme
Abb. 6.1: Das Gesamtsystem
Lieferscheine
Rechn .-Printfiles
Versandmeld .
Artikelstamm
Waren-
Eingang
WE-Avise
Zugänge
Umbuchungen
Best.-Korr.
Daten- Auftrags-
Best.-Abgleich
bank Durchlauf
Fahraufträge
Quittungen Platzverwaltung
Platzverwaltung
Abgleich
Sendungsavise
Schnittstellen
Waren-
Ausgang
Die weiteren Generationen der Lagerverwaltungssysteme wurden geprägt von technischen
Innovationen, durch die immer weitere Aufgaben realisiert werden konnten:
Datenbanken: Durch den Einsatz von relationalen Datenbanken für die Speicherung
veränderbarer Daten im LVS stieg die Flexibilität möglicher Zugriffe (Filterkriterien,
Sortierung) sprunghaft an und wurde durch das Konzept abgesicherter Transaktionen
die Konsistenz der Datenbestände gesichert.
Immer leistungsfähigere Hardware und Betriebssysteme: Die allgemeine Zunahme
der Leistungsfähigkeit machte viele ressourcenfressende Aufgabenstellungen erst
umsetzbar.
Vernetzung: Die Einführung von Netzwerkstandards (Hardware und Protokolle)
ermöglichte die Kopplung mit über- und unterlagerten Systemen.
Strichcode: Die Verfügbarkeit von strichcodefähigen Druckern und Strichcodelesern
führte an vielen Stellen im Ablauf zur Ablösung von fehlerbehafteten Tastatureingaben.
Der geringe Zeitaufwand für das Lesen eines Strichcodes machte zusätzliche
Plausibilitätskontrollen erst möglich (z.B. Scannen eines Strichcodes am Zielfach bei
Einlagerung).
Mobile Peripherie: Infrarot- und Funk – Kommunikation erweiterten den Arbeitsbereich
des LVS bis an das hinterste Lagerfach. Bis zu diesem Schritt war das LVS nur an
einigen wenigen stationären Arbeitsplätzen im Betrieb repräsentiert (I-Punkt, K-Punkt).
Die Entwicklung von HA-Systemen (=High Availability) sorgte schließlich für die
notwendige Verfügbarkeit.
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Bestandsverwaltung

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Das in Abbildung 6.1 skizzierte Blockschaubild eines kompletten Logistiksystems lässt die
dahinter stehende Komplexität noch nicht ahnen. Die Funktionen eines klassischen LVS
beschränken sich in etwa auf den Bereich der reinen Lagerortverwaltung.
Kern jedes leistungsfähigen Logistiksystems ist die Datenbank, die in teils Hunderten von
Tabellen sowohl die statischen als auch die dynamischen Daten des Betriebs gespeichert
sind.
Die auf dieser Datenbank aufsetzenden (Hintergrund-) Prozesse und Dialoge lassen sich
grob in die drei Bereiche Wareneingang, Auftragsdurchlauf und Warenausgang unterteilen.
Während das klassische LVS nur eine Lagerortverwaltung im eigentlichen Lager bot,
erstreckt sich diese Funktion heute auch in die Bereiche:
Wareneingang
Kommissionierung
Warenausgang (z.B. Bereitstellflächen für Touren)
Die heutigen Funktionen der Bestandsführung reichen von einer reinen Summenbildung
über alle Lagerorte bis zur Verwaltung von Chargendaten, Bestandsreservierungen,
Qualitätssperren und Vielem mehr.
Neben diesen „internen“ Funktionen nahm die Vernetzung der logistischen Systeme mit
Ihrer Umwelt laufend zu und es entstand eine große Vielfalt von Schnittstellen (Abbildung
6.1 links).
Die in den drei angesprochenen Hauptfunktionsblöcken versteckten Aufgaben werden
nachfolgend (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) vorgestellt und an Beispielen erläutert.
5.1.2.1 Eingangsseitige Funktionen
Bei der Anlieferung der Ware von einem Lieferanten, der eigenen Produktion oder vom
Kunden (Retouren) ist vor der physischen Einlagerung eine ganze Reihe von Vorarbeiten zu
leisten:
Identifizieren
Die Ware ist in einem mehrstufigen Prozess zu identifizieren. In der Regel kann auf
einem (aus dem kaufmännischen System kommenden) Artikelstamm aufgesetzt
werden, so dass die Basisdaten des Artikels dem System schon bekannt sind.
Durch die heute enge Verzahnung zwischen Logistikrechner und einer überlagerten
kaufmännischen Ebene existiert in der Regel eine Vorinformation über die
ankommenden Waren, ein Avis.
Davon abhängig umfasst die Vereinnahmung der Ware folgende Schritte:
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Varianten :
Abb. 6.2: Identifikation der Ware
Ohne
Avisdaten
1
Erzeugen
internes
Avis
Summen-
Avis
Erfassen LE-Daten
(Artikel, Menge, Charge)
Erzeugen
LE-Labels
2
LE-
Avisierung
3
Einlesen
LE-Labels
Fehlt ein Wareneingangs-Avis, wird zu einer gleichartigen Behandlung mit den anderen
beiden Fällen meist ein internes Avis (manuell) angelegt.
Kann auf einem summarischen WE-Avis aufgesetzt werden, beschränkt sich die
Identifikationsphase auf die Erfassung der Daten jeder Lagereinheit (LE, z.B. Palette,
Karton) und einer systemkonformen Etikettierung der LE. Auf einem solchen Label
muss heute nicht mehr zwingend der zugewiesene Lagerplatz aufgedruckt sein, da die
Zuweisung mit mobilen Terminals z.B. erst bei Aufnahme durch einen Stapler erfolgen
kann.
Im Extremfall werden die LE-Daten bereits vom Absender im Voraus avisiert und im
Wareneingang müssen die schon gelabelten LE nur noch mit einem Strichcodeleser
gescannt werden. Voraussetzung ist die Einigung auf eine von beiden Partnern
eindeutig interpretierbare Nummerierung und Strichcodierung
( EAN/CCG: NVE „Nummer Versandeinheit“ / SSCC „serial shipping container code“)
Statusbearbeitung
In der Statusbearbeitung erfolgt dann eine weitere Verfeinerung der Warenbeschreibung.
Die damit zusammenhängenden Schritte können teilweise auch nach erfolgter Einlagerung
stattfinden (z.B. Qualitätsfreigabe nach Auswertung einer Stichprobe).
Die damit verknüpften Aufgaben schwanken extrem in Abhängigkeit von der jeweiligen
Branche von „nicht existent“ bis zu einem umfassenden Qualitätsmanagement oder einer
Zollbearbeitung für die Vereinnahmung unverzollter Auslandsware.
Allein das Vereinnahmen von Retouren umfasst beliebig komplexe Abläufe, die in der Regel
eine enge Verzahnung mit dem kaufmännischen System erfordern (Kunden- und
Rechnungsdaten erforderlich).
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Einlagerung
Mit der eigentlichen Einlagerung kommen wir wieder eher auf eine der Funktionen der
klassischen Lagerverwaltung. Jedoch präsentiert sich die heutige Palette der Möglichkeiten
wieder wesentlich vielfältiger:
Abb. 6.3: Einlagerung
Varianten :
Quittg. Ladung
mit Beleg
LE-Quittung
mit Beleg
LE-Quittung
Online
A
B
C
Fachvergabe
durch System
1
Benutzer
sucht Fach
Zunehmende Komplexität
Vorschlag,
änderbar
2 3
Zunehmende Flexibilität
In der linken Spalte sind drei Varianten für die Art der Quittierung aufgelistet. Dabei stellt die
pauschale Quittierung der Einlagerung für eine ganze Ladung (macht nur bei vorheriger
Fachvergabe durch das LVS Sinn) eher einen exotischen Fall dar.
Die Einzel-Quittierung mit Beleg (Staplerfahrer bringt nach der Einlagerung den
Einlagerbeleg zurück und dieser wird für die Buchung genutzt) entspricht dem klassischen
Ablauf.
Die dritte Variante (Online-Quittierung am Fach) setzt eine Ausrüstung der Stapler mit
Funkterminals voraus. Die Einlagerung mit einem automatischen Regalbediengerät ist
diesem Fall logisch gleichzusetzen.
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Die Spaltenüberschriften listen die verschiedenen Möglichkeiten bei der Auswahl eines geeigneten
Zielfachs auf:
Die Fachvergabe durch das System setzt voraus, dass das System alle Daten und
Entscheidungskriterien kennt und keine Konstellationen auftauchen, die z.B. physisch nicht
umsetzbar sind (z.B. Palette höher / breiter als Fach)
Die Auswahl des Einlagerfachs durch den Benutzer umgeht dieses Problem und senkt damit
das Anforderungsprofil an die Datenqualität (und -quantität).
Die Kombination der ersten beiden Varianten wird durch einen vom Benutzer änderbaren
Systemvorschlag für das Einlagerfach gebildet.
Neben der Kernfunktion der Suche nach einem freien Lagerfach kann ein modernes
Logistiksystem auch die Beauftragung eines Staplers übernehmen
(siehe „Transportleitstand“).
Dringend im Versand benötigte Ware wird via „cross docking“ gleich im Wareneingang abgefangen
und unter Umgehung des eigentlichen Lagers direkt zum Warenausgang weitergeleitet.
Bei dringendem Bedarf in der Kommissionierung kann in manchen Fällen auch eine Bypass-
Belieferung dieses Bereichs erfolgen.
5.1.2.2 Auftragsdurchlauf
Einlasten
Nach Eingang neuer Auftragsdaten aus dem kaufmännischen System werden die
Auftragsinformationen (Kopf- / Positionsdaten) in die Datenbank eingebucht und auf
Vollständigkeit und Plausibilität geprüft. Im Regelfall werden Kundendaten (Adresse, Versandarten
usw.) nicht als Stammdaten im logistischen System gehalten, sondern mit jedem Auftrag neu aus
dem kaufmännischen System geliefert.
Filterkriterien im logistischen System erlauben das gezielte Zurückhalten von speziellen
Auftragstypen, die dann erst nach einer manuellen Freigabe durch den Benutzer eingelastet
werden.
Zwar sollte über eine möglichst synchrone Bestandsführung zwischen kaufmännischen EDV und
dem logistischen System sichergestellt sein, dass Aufträge nur bei vollständiger Verfügbarkeit der
benötigten Ware eingelastet werden. Es ist jedoch auf jeden Fall über eine nochmalige
Verfügbarkeitsprüfung und Reservierung im logistischen System sicherzustellen, dass die
komplette Auslieferung lt. Buchbestand möglich ist. Bei Artikeln mit Chargenführung erfolgt in
diesem Schritt ggf. die Zuweisung der ältesten Charge.
In Abhängigkeit von der Zielrelation, dem Sendungsgewicht bzw. -volumen und dem gewünschten
Anliefertermin ist im Zuge einer Frachkostentoptimierung evtl. die geeignete Versandart und die
Zuordnung zu einer konkreten (LKW-) Tour zu bestimmen.
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Daraus abgeleitet (jede Tour hat definierten Abfahrtzeitpunkt) wird dann unter Umständen der
späteste Startzeitpunkt für den Kommissionierbeginn berechnet, woraus sich dann die
Reihenfolge der Abarbeitung aller eingelasteten Aufträge ergibt.
Picken / Packen
Die Hauptarbeit eines modernen logistischen Systems entfällt heute auf die Planung, Steuerung
und Durchführung der Kommissionierung. Dabei wurde die alte auftragsbezogene
Kommissionierung nach Lieferschein nach und nach durch eine ganze Palette
problemangepasster Kommissionierformen abgelöst:
Zweistufige Kommissionierung (Picken in Sammelrundgängen nach Artikel / nachfolgende
Sortierstufe nach Auftrag oder Packstück / gesonderter Packvorgang)
„paperless order picking“ (Benutzerführung über Regalanzeigen und –Tastaturen)
Online-Kommissionierung (Benutzerführung per Funkterminal)
Spezialformen zur Kommissionierung von
Aufträgen aus nur einem Stück / Artikel / Packstück
Ganzpaletten
Rennerartikeln
Ziel der Optimierungen im logistischen System muss die aufwandsminimale Abarbeitung des
gesamten Auftragsvolumens sein. Unter dieser Prämisse werden die eingelasteten Aufträge
zunächst rechnerisch in Packstücke umgesetzt (= VE-Bildung) und diese dann den
verschiedenen Kommissionierarten zugeordnet.
Die in den ersten Lagern noch anzutreffende Kommissionierung innerhalb eines einteiligen
Hauptlagers ist heute weitgehend einer mindestens zweiteiligen Lagerstruktur mit Reserve- und
Kommissionierbereich gewichen. In Abhängigkeit von unterschiedlichsten Artikelmerkmalen kann
ein Vertriebzentrum heute durchaus ein paar Dutzend spezialisierte Lagerbereiche aufweisen.
Unabhängig von den gerade beschriebenen Struktur- und Ablaufvarianten in der
Kommissionierung ist bei der Benutzerführung zwischen drei verschiedenen Grundformen zu
unterscheiden:
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Abb. 6.4. Kommissionieren
Varianten :
Papier
1
Druck
Kommiliste
Abarbeiten
Quittieren
und
Fehlerbearb.
Online
Systemvorgabe
2
Rundgangsbildung
Start
Rundgang
Vorgabe
Komm.-Pos.
Quittieren/
Fehlerbearb
Online
Benutzervorgabe
3
Bildung
Pickpos.
Auswahl
Auftrag
Auswahl
Komm.-Pos.
Quittieren/
Fehlerbearb
Bei Kommissionierformen auf der Basis von Papier (Lieferschein, Picklisten, Etikettenfahnen)
kann die Durchführung der Kommissionierung offline erfolgen.
Es wird keine dezentrale oder mobile Rechnerperipherie benötigt, jedoch erfolgt die
Quittierung oder eine Fehlerbehandlung mit zeitlicher Verzögerung.
Bei den papierlosen Kommissionierformen ist nochmals prinzipiell zu unterscheiden zwischen
einer (Zwangs-) Führung des Benutzers durch das System
(d.h. Rechner bestimmt Abarbeitungsreihenfolge)
und der Bestimmung der Abarbeitungsreihenfolge durch den Benutzer (dem dann vom
Rechner mehrere Aufträge oder Pickpositionen zur Auswahl angeboten werden)
Die dritte Form bietet dem Benutzer zwar maximale Flexibilität, sollte aber dennoch nur dann zum
Einsatz kommen, wenn eine Führung durch das System nicht sinnvoll möglich ist.
Eine wesentliche Rolle in der Kommissionierung spielt die Fehlerbearbeitung. So muss z.B. für
den Fall eines Bestandsfehlers ein geradliniger Ablauf definiert sein, der es dem Kommissionierer
erlaubt, trotz des aufgetretenen Fehlers ohne Unterbrechung weiterzuarbeiten.
Bei sogenannten „pick-and-pack“-Systemen wird direkt in die Versandkartons kommissioniert.
Dadurch verlassen vollständige Packstücke die Kommissionierung, so dass eine nachgelagerte
Packerei nur noch Kontrollfunktionen hat und evtl. Belege ergänzt.
Bei zweistufigen Kommissionierungen müssen über einen Sortiervorgang aus den artikelbezogen
kommissionierten Sammelrundgängen die Waren für jede Sendung zusammengeführt und
verpackt werden. Hier kommen gerade in Vertriebzentren mit hohem Output Sortermaschinen zum
Einsatz, deren Rechner als unterlagerte Systeme vom Logistikrechner einzubinden sind. Der
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Einsatz der Sortertechnik ermöglichte seit den 80er Jahren einen Quantensprung in der
Leistungsfähigkeit solcher Vertriebszentren.
Der Grund wird am einfachsten deutlich, wenn die Arbeitsweise in der alten einstufigen
Kommissionierung bei einem sehr großen Artikelsortiment näher beleuchtet wird: Bei einem
Artikelsortiment von u.U. 100.000 verschiedenen Artikeln (Versandhaus) erstreckt sich das
Kommissionierlager über zehntausend von Quadratmetern. Bei einer einstufigen
(= auftragsorientierten) Kommissionierung müsste so der Kommissionierer indiskutable Wege für
die Komplettierung eines Auftrags zurücklegen.
In der Leistung zwischen diesen beiden Extremen liegen die sogenannten Weiterreichsysteme
(oder Bahnhofssysteme) in denen an Stelle des Kommissionierers auftragsbezogene Behälter
oder Kartons durch die Kommissionierung gefördert werden.
Nachschub
Eine weitere Schlüsselfunktion, die eng mit der Kommissionierung verzahnt sein muss, ist der
Nachschub vom Hauptlager (=Reservelager) in die Kommissionierung.
Während im Ur-LVS das Auffüllen eines Artikels im Greiflager bei Bedarf durch den Menschen
anzustoßen war, sorgt ein modernes Logistiksystem vor dem Start eines Kommissioniervorgangs
dafür, dass ausreichender Bestand im Kommissionierbereich vorliegt (Abbildung 6.5).
Abb. 6.5. Nachschub
Varianten :
manueller
Nachschub
1
Kommissionieren
Fehlmenge
?
Nachschubanforderung
vorsorgl.
Nachschub
2
Auffüllen
min. Bestd.
Kommissionieren
Fehlmenge
?
Nachschubanforderung
Bedarfs-
Nachschub
3
Prüfen
KL-Bestand
Auffüllen
Bedarf
Kommissionieren
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Dabei greifen zwei unterschiedliche Mechanismen ineinander:
Beim vorsorglichen Nachschub wird bei Unterschreitung eines einstellbaren
Mindestbestands für einen Artikel im Kommissionierbereich automatisch auch ohne Vorliegen
eines konkreten Bedarfs ein Auffüllvorgang angestoßen. Als alleiniger Mechanismus ist der
vorsorgliche Nachschub jedoch nicht ausreichend, da ein Spitzenbedarf zwischen zwei
Nachschubzyklen u.U. immer noch zu Fehlbestand in der Kommissionierung führen kann.
Der Bedarfsnachschub (oder Auftragsnachschub) löst hingegen nur dann einen
Auffüllvorgang aus, wenn bei der Disposition der Bestände in der Kommissionierung für
konkrete Aufträge der Bestand nicht mehr ausreicht.
Durch die Kombination beider Nachschubformen wird eine gleichmäßige Systemauslastung bei
maximaler Lieferbereitschaft erreicht: In Schwachlastzeiten kann die vorhandene Überkapazität zu
einer vorsorglichen Auffüllung des Kommissionierlagers genutzt werden, so dass bei Lastspitzen in
möglichst wenigen Fällen durch (zeitkritischen) Bedarfsnachschub ein Fehlbestand ausgeglichen
werden muss.
Die beschriebene bedarfsangepasste Auffüllung eines Artikels im Kommissionierlager kann jetzt
bei Spitzenbedarf natürlich dazu führen, dass der angeforderte Nachschub nicht mehr komplett in
einem Kommissionierplatz untergebracht werden kann. Deshalb verträgt diese Strategie sich nicht
mit einem Festplatzprinzip, vielmehr muss über eine dynamische Fachvergabe (auch unter dem
Begriff “chaotische Fachvergabe” bekannt) eine Anpassung der Lagerkapazität an den Bedarf je
Artikel erfolgen. So kann dann ein Rennerartikel in der Kommissionierung mehrere Fächer
belegen, eine “Karteileiche” evtl. überhaupt nicht im Kommissionierbereich vertreten sein.
Neben der reinen Bestandsüberwachung und Nachschubplanung ist für die konkrete Durchführung
des Nachschubs wieder das Staplerleitsystem als Baustein im Einsatz.
5.1.2.3 Warenausgang
Die fertigen Packstücke durchlaufen auf der Ausgangsseite wieder in Abhängigkeit von der Vielfalt
der zu bedienenden Frachtführer und Ausgangsrelationen unterschiedlichste Abläufe:
Im Kern besitzen alle die Gemeinsamkeit, dass die Packstücke einer Sendung bis zum
Abfahrtzeitpunkt des LKWs abgefertigt und verladen sein müssen. Insbesondere bei einem Split
der Kommissionierung auf mehrere Lagerbereiche hat der Warenausgang eine
Konsolidierungsfunktion (= Zusammenführung alle Teile einer Sendung).
Diese Aufgabenstellung ist im einfachsten Fall durch ein Sammeln der Packstücke auf
Bereitstellflächen im Warenausgang gelöst, die z.B. Postleitzahlenbereiche zu Zielrelationen
zusammenfassen. Im anderen Extremfall wird durch ein Umsortieren auf einer komplexen
Fördertechnik eine Ladung in einer vorher geplanten Beladereihenfolge so vorbereitet, dass die
eigentliche Beladung der LKW sogar vollautomatisch erfolgen kann.
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Neben der Abfertigung des Outputs der eigenen Kommissionierung sind hier teilweise Bypass-
Anteile aus dem Wareneingang oder der Produktion zuzusteuern oder ist Fremdware unbekannten
Inhalts zu integrieren. Sofern nicht schon im Verlaufe der vorgelagerten Tätigkeiten erledigt, sind
spätestens vor der Verladung die auf der Ausgangsseite benötigte Belege und Labels zu
erzeugen und beizufügen:
Lieferschein / Rechnung je Sendung
NVE-Labels / Adressaufkleber je Packstück
Ladelisten
Bei Rechnungen ist die saubere Aufgabenteilung zwischen kaufmännischem und logistischem
System zu beachten: Das logistische System verfügt zwar über die tatsächlichen Istmengen der
ausgelieferten Sendung, die Erzeugung bzw. Korrektur der Rechnung ist jedoch immer alleinige
Aufgabe der kaufmännischen EDV. So ergibt sich hier der Zwang zu einer engen Verzahnung:
Die Soll-Rechnung kann mit den Solldaten einer Sendung an das logistische System
übermittelt werden.
Bei Abweichungen (Fehlmenge, Ausweichartikel usw.) muss nach einer entsprechenden
Rückmeldung an das kaufmännische System dieses eine aktualisierte Rechnung an das
logistische System übergeben.
Das logistische System hat dann „nur“ noch die Aufgabenstellung, diese Rechnung physisch
der Ware beizusteuern, d.h. sie am richtigen Ort zum richtigen Zeitpunkt auszudrucken
Ergebnis dieser Mechanismen ist dann die Erstellung von Lieferscheinen und Rechnungen, die
nicht die vom Hostsystem ursprünglich vorgegebenen Soll-Positionen wiedergeben, sondern auch
in Sonderfällen (Fehlbestand, erkannter Qualitätsmangel) die tatsächlich ausgelieferten Artikel und
Mengen.
Abschließend findet auf der Ausgangsseite evtl. unmittelbar bei der Verladung nochmals eine
Warenausgangserfassung statt, mit deren Hilfe eine letzte Vollständigkeitskontrolle ermöglicht
wird.
Um in Zusammenarbeit mit dem Spediteur oder Paketdienst ein Sendungsverfolgung realisieren
zu können, sind die Sendungs- bzw. Packstückdaten evtl. den betroffenen Spediteuren per DFÜ
zu avisieren („despatch advise notice“).
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5.1.3 Die Evolution des LVS
Differenzierte
Abwicklung
Leitstands-
funktionen
Zunahme
Komplexität
Zweistufige
Kommissio -
nierung
Abb. 6.6: Entwicklungsstufen des LVS
Dreistufige
Kommissionierung
Erhöhung
Platzbedarf
Mengen-
Steigerung
dynamische
Fachvergabe
im KL
Zunahme
Artikel
Mehrfachanlage
Zunahme
Spitzen
das
"Ur-LVS"
Entwicklung
Sorter
omnidirektionale
Scanner
papierlose
Kommissionierung
autom .
Nachschub-
Anstoß
Transport
über
Fördertechnik
Wege
werden
Engpass
Weiterreich-
Systeme
Weiterentwicklung
Funktechnik
Verkürzung
Zeitvorgaben
In Abbildung 6.6 wurde nochmals versucht, die Entwicklungsstufen vom einfachen elektronischen
Karteikasten bis zur hochintegrierten Betriebssteuerung in einem modernen Logistiksystem
zusammenzufassen.
Dabei ist die Aufzählung von externen Anforderungen, technischen Möglichkeiten und den sich
daraus ergebenden Lösungen nicht als streng sequentielle Abfolge zu interpretieren. In konkreten
einzelnen Systemen wurden die beschriebenen Entwicklungsstufen durchaus in anderen
Reihenfolgen durchlaufen.
Die beschriebene Entwicklung ist aber auf jeden Fall mit einer zunehmenden Technisierung des
Ablaufs verbunden, die in einer hochgradigen Abhängigkeit von der Zuverlässigkeit aller
beteiligten Hard- und Softwarekomponenten mündet. Deshalb ist eine Absicherung der kritischen
Komponenten durch redundante Auslegung Pflicht. Dabei gelten unter Anderem die Regeln:
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Alle kaufmännisch relevanten Daten und alle Lagerbestände sind zuverlässig gegen
Datenverluste abzusichern.
Bewegungsdaten können dann flüchtig gehalten werden, wenn
Prozeduren zum Wiederaufsetzen nach Datenverlust existieren (z.B. „Ehren runde“ auf der
Fördertechnik oder physisches Abräumen und Neuerfassen)
die nichtdynamischen Datenanteile durch einen Abgleich mit dem überlagerten System
wiedergewonnen werden können
Können einzelne technische Komponenten wegen eines unumgänglichen „single point of failure“
nicht gegen einen Ausfall abgesichert werden, ist nach Möglichkeit ein manueller Notablauf für
einen Betrieb mit stark reduzierte Leistung vorzusehen.
Wichtig: Die Erhöhung der technischen Zuverlässigkeit durch Redundanz in den beteiligten
Komponenten ist nur bis zu einem gewissen Grad sinnvoll, da jede weitere Redundanz zu einer
Zunahme der Komplexität führt. Die Begrenzung der Komplexität einer Anlage ist aber
erwiesenermaßen auch ein erprobtes Mittel zur Erhöhung der Verfügbarkeit (bekannt unter dem
positiv zu interpretierenden Begriff „Russentechnik“).
Bei Ausnutzung aller heute existierenden Möglichkeiten erlauben moderne Logistiksysteme eine
Steigerung der Produktivität (= täglicher Ausstoß je Mitarbeiter) gegenüber einer rein manuellen
Distribution um mehr als den Faktor zehn!
Die in Abbildung 6.6 angedeutete Entwicklung eines hochintegrierten Logistiksystems erreicht von
einem gewissen Grad der Komplexität an einen Punkt, ab dem die zu steuernden Vorgänge nur
noch durch die Installation eines Leitstands überschaubar sind. Darunter werden alle Funktionen
verstanden, die durch übersichtliche Darstellung des aktuellen Systemzustands dem Menschen
die Möglichkeit zu rechtzeitiger Reaktion auf Engpässe oder Fehler geben. Im Zentrum aller
Darstellungen stehen dabei immer wieder
der Arbeitsvorrat in den einzelnen Bereichen.
der Arbeitsfortschritt, d.h. die schon abgearbeiteten Umfänge
Da bei gut ausgelegter Technik die Leistung der Mitarbeiter den Durchsatz bestimmt, ist auf der
Basis dieser Informationen dann durch eine entsprechende Personalsteuerung (wer arbeitet
wann wo?) dafür zu sorgen, dass die Leistung in den einzelnen Bereichen den aktuellen
Anforderungen angepasst wird.
Während in älteren Lagern für die wirtschaftliche Bewertung der Lagerbestände einmal jährlich
eine Komplettaufnahme alle Artikelbestände erforderlich war, ist in modernen Lagern die
permanente Inventur die Regel. Dieses Verfahren macht sich die Vorgabe zu nutze, das jeder
Artikel zwar einmal jährlich gezählt werden muss, dies aber durchaus über das Jahr verteilt werden
kann. Weiterhin wird bei permanenter Inventur jede im Normalablauf ohnehin stattfindende
Zählung als Inventurzählung behandelt.
So müssen in einem solchen Lager nur noch (über das Jahr verteilt) Zählungen für diejenigen
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Paletten angestoßen werden, deren letzte Zählung bis zum Inventurstichtag länger als ein Jahr
zurückläge. Schließlich benötigt der Betreiber eines komplexen Lagers eine Reihe
unterschiedlichster Statistiken, um ihm eine Einschätzung der Leistungsfähigkeit von Mensch und
Maschine zu erlauben.
5.1.4 Fragenkatalog zum Thema Lagerverwaltung :
Welche technischen Komponenten bilden die Voraussetzung für ein modernes
Logistiksystem?
Schnittstellen eines modernen Logistiksystems:
Festplatzprinzip / dynamische Fachvergabe:
Nachschubstrategien vom Reservelager ins KL:
Methoden zur Erhöhung der Verfügbarkeit:
Stichtagsinventur / permanente Inventur:
Funktionsweise einer zweistufigen Kommissionierung:
Alternative Einsatzformen Funkterminals:
Was versteht man unter einem „Pick-and-pack-System“?
Wofür wird in einem Vertriebszentrum z.B. ein Sorter eingesetzt?
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5.2.1 Auftragsbezogene Kommissionierung
Kommissioniersystem
5.2.1.1 Auftragsbezogene Einfachkommissionierung mit Lieferbeleg
Moderne Distributionszentren mit sogenanntem "Vollsortiment" müssen teilweise über 100.000
verschiedene Artikel im Zugriff haben und mit der Schwierigkeit kämpfen, dass das Sortiment
regelmäßig wechselt.
Am besten lässt sich der Aufwand charakterisieren, indem man die Anzahl von Kundenaufträgen
pro Tag betrachtet. Jeder dieser Aufträge besteht wiederum aus einer Vielzahl von Pickpositionen,
welche den Ressourcenverbrauch definieren.
Ein nicht zu unterschätzender Faktor ist zusätzlich die Bandbreite der Auftragsgrößen.
Mit dieser Erkenntnis kann man das Anforderungsprofil mit Hilfe einer unförmig, aufgespannten
Fläche in einem Koordinatensystem mit fünf Achsen projizieren. Man kann jetzt jedem
Evolutionsschritt seiner Kommissionierprozesse begleiten und den „Step“ in die nächst höhere
Ebene verfolgen.
Dynamik
Artikelspektrum
Streuung
Auftragsgröße
Anz. Artikel
Abb. 6.7: Anforderungsspektrum für Kommissioniersysteme
Aufträge / Tag
Pickpos / Auftrag
Diese Art der Einfachkommissionierung setzt ein überschaubares Artikelsortiment, welches
übersichtlich gegliedert nach Warengruppen gelagert ist, voraus. Innerhalb einer Warengruppe
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sorgt eine Lagerung nach aufsteigender Artikelnummer für schnellen Zugriff. Der ganze Bestand
eines Artikels liegt noch im Kommissionierlager.
Der Kommissioniervorgang erfolgt mit Hilfe eines Papiers wie der Bestellung, dem Lieferschein
oder der Rechnung. Lagerkoordinaten muss dieses Papier noch nicht enthalten, da ja mit der
Artikelinformation jeder Mitarbeiter die gewünschte Ware findet.
Der Vorteil dieser Einfachlösung liegt darin, dass sie bezüglich der gesamten Versandabwicklung
ohne die Beteiligung eines Lagerverwaltungssystems auskommt. Lediglich die Bestände müssen
summarisch geführt werden. Dieser Ablauf ist keineswegs Vergangenheit, sondern funktioniert
auch heute noch für ein bestimmtes Anforderungsprofil:
kleines bis mittleres Artikelsortiment
geringe Dynamik im Artikelspektrum
niedrige Anzahl Aufträge je Tag
5.2.1.2 Erweiterung des Rundgangsumfangs auf mehrere Aufträge
Das Artikelsortiment nimmt bei dieser Art zu und Regal reiht sich an Regal. Da eine Sendung meist
mehrere Artikel umfasst, erreichen die Laufwege bei der Kommissionierung allmählich untragbare
Größenordnungen. In dieser Größenordnung eines Betriebes mit einem recht überschaulichen
Leistungssegment ist das Überwinden dieses Problems noch recht einfach.
Zum einen bietet sich die Verkleinerung des Kommissionierlagers durch eine Absplittung von
Überbeständen in einen Reservebereich an, oder zum anderen wäre eine Zusammenfassen
mehrerer Aufträge zu einem gemeinsamen Kommissionierrundgang denkbar.
Auch dieser neue Ablauf (mehreren Aufträgen zu einem Rundgang) kann noch ohne EDV-
Unterstützung realisiert werden, indem die Kommissionierer einfach mit mehreren Lieferscheinen
oder Rechnungen einen Rundgang durch das Lager starten.
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Abb. 6.8: Auftragsbezogene Kommissionierung über mehrere Aufträge
Nicht nur die Zunahme der Artikelanzahl vergrößert sich, sondern es entsteht auch eine Dynamik
im Artikelsortiment. Regelmäßig werden Artikel aus dem Sortiment gestrichen oder substitionale
Artikel ersetzt und sogar durch vollkommen Neue erweitert.
Will man die regelmäßige Neueinteilung des ganzen Lagers vermeiden, kann die aufsteigende
Artikelreihenfolge im Lager nicht mehr eingehalten werden. Die Durchbrechung dieses einfachen
Ordnungsprinzips bedeutet aber, dass der Mensch durch die Angabe eines Lagerortes unterstützt
werden muss, die durch eine Lagerortverwaltung auf Artikelebene realisiert wird.
5.2.2 Weiterreichsysteme
In einem "Weiterreichsystem" löst die Ankunft eines Behälters in einem abgegrenzten
Kommissionierbereich einen kleinen Rundgang aus, d.h. ein Mitarbeiter läuft nur die innerhalb
seines Bereichs benötigten Artikel an und legt sie zu. Der Weg zum nächsten
Kommissionierbereich wird vom Behälterfördersystem überbrückt.
Wenn für jeden Behälter ein Auftrag gesammelt werden soll, kann prinzipiell wieder der
auftragsbezogene Kommissionierbeleg als Basis dienen. Der Beleg zum Auftrag sollte allerdings
nach aufsteigenden Kommissionierbereichen und Regalkoordinaten geordnet sein, um ein
Minimum an Übersichtlichkeit zu gewährleisten.
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Abb. 6.9: Weiterreich-System mit Offline-Bahnhöfen
Bei einem Weiterreichsystem ändern sich natürlich auch die Voraussetzungen an die EDV. Diese
muss nun neue Funktionen bieten, welche in zwei Hauptbereiche unterteilt werden:
Bereich Kommissionierlager (KL)
Bereich Fördertechnik-Steuerung
Das KL muss wiederum in Teilbereiche unterteilt werden. Zur Fördertechnik-Steuerung ist eine
Schnittstelle erforderlich, welche die Behälter nur gezielt in die betroffenen Bereiche steuern soll.
Einer steigenden Mengen im KL und einem meist gleichzeitig ansteigendem Artikelspektrum,
erzwingt einen nächsten Schritt im System. Um die Nachschubmengen an den Bedarf anpassen
zu können, muss die beim Festplatz klar begrenzte KL- Kapazität für einen Artikel wegfallen. Dies
kann nur über den Umstieg auf eine flexible Lagerplatzvergabe und einen echten
Bedarfsnachschub ins KL erfolgen.
5.2.3 Zweistufige Kommissionierung
Der Kommissionierung nachgeschalteten Sortiermaschine (Sorterpackerei) erlaubt eine
weitgehende Loslösung vom Auftragsbezug bei der Kommissionierung. Es kann für sehr viele
Aufträge gleichzeitig die Menge eines Artikels gepickt werden. Die Anzahl der Zugriffe auf einen
Artikel sinkt drastisch und damit auch der Wegeanteil am Kommissioniervorgang. In Summe hat
die zweistufige Kommissionierung einen mehrfach besseren Wirkungsgrad als zuvor.
Des Weiteren kann durch den Wegfall des Auftragsbezugs der einzelne Behälter wesentlich voller
befüllt werden. Weiterhin entfällt der Zwang, jeden Behälter sequentiell durch das ganze Lager
fahren zu müssen. Damit sinken die Behälterfrequenzen im einzelnen Lagerbereich stark ab oder
umgekehrt: Die Leistungsgrenzen der Fördertechnik verschieben sich weit nach oben.
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Außerdem wird der riskanteste Vorgang im bisherigen System - die manuelle Verteilung der
gesammelten Ware auf die auftragsbezogenen Versandkartons - durch eine ermüdungsfreie
Maschine ersetzt. Somit steigt neben der Leistung auch die Qualität.
Abb. 6.10: Zweistufige Kommissionierung mit Sorterpackerei
Der Sorter benötigt auf jedem aufgeschossenen Teil einen Strichcode, der zumindest den Artikel
identifiziert. Theoretisch kann hierfür ein EAN- Code herangezogen werden, in der Praxis scheitert
dies jedoch häufig an vielen Detailproblemen, so dass im Betrieb oft Picklabels einführt werden,
die beim Kommissionieren auf jedes Teil geklebt werden. Als weiterer positiver Effekt sei zu
erwähnen, dass diese Labels einen Auftrags- bzw. Kundenbezug haben und somit den
Erfassungsprozess bei den Retouren vereinfacht.
Der Druck dieser Labels wirkt zunächst trivial, steuert aber letztendlich den Ablauf von mehreren
ineinandergreifenden Prozessen:
Der Kommissioniervorgang, sortiert nach Kommissionierbereichen, Batches und Lagerorten
Die Batchzusteuerung zum Sorter
Den eigentlichen Sortiervorgang
Den Packvorgang
Die Retourenvereinnahmung
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5.3 Ausfallsicherheit und Datensicherung bei
Materialflussverwaltungssystemen
5.3.1 Einleitung
Bei jedem technischen System muss während des Betriebes mit Fehlfunktionen und Ausfällen
gerechnet werden. Auch Lagerverwaltungs- und Steuerungssysteme unterliegen diesen
Gesetzmäßigkeiten, so dass eine 100-%ige Verfügbarkeit nicht gewährleistet ist.
Die Verfügbarkeit eines Datenverarbeitungs- und Informationssystems hängt dabei nicht nur von
der Hardwareverfügbarkeit, sondern auch von der Konsistenz der gespeicherten Daten ab. Ein
Datenverlust oder die Inkonsistenz der Daten führen dazu, dass eine Anlagennutzung nicht
möglich ist.
Aus diesen Gründen müssen bereits bei der Planung von Lagerverwaltungssystemen Konzepte
erarbeitet werden, die einerseits das Ausfallrisiko minimieren und andererseits Auswirkungen von
Ausfällen so begrenzen, dass zumindest ein Notbetrieb möglich ist.
Alle Maßnahmen zur Verminderung des Ausfallrisikos sind mit zusätzlichen Kosten - sei es bei den
Investitionskosten oder den Betriebskosten - verbunden. Die Überlegungen hinsichtlich einer
Risikoverminderung bewegen sich im Spannungsfeld Risiko-Aufwand-Nutzen.
Abbildung 6.11 stellt dieses Spannungsfeld der Maßnahmenplanung zur Verminderung des
Ausfallrisikos dar.
Aufwand
Aufwand
Ausfall-
Ausfall-
Risiko
Risiko
Abb. 6.11: Spannungsfeld Risiko-Aufwand-Nutzen
Nutzen
Nutzen
Die schwierige Aufgabe beim Entwurf eines Gesamtkonzeptes liegt darin, den optimalen
Kompromiss zwischen Risiko und Aufwand zu finden, ohne die Effizienz des Systems zu
gefährden. Schwierig ist diese Aufgabe deshalb, weil in jeder Anwendung die Randbedingungen
unterschiedlich sind. Eine generelle und allgemeingültige Lösung lässt sich nicht darstellen. Im
folgenden soll ein Überblick über die Einflussfaktoren auf die Systemverfügbarkeit und über
mögliche Maßnahmen zur Erhöhung der Systemverfügbarkeit gegeben werden.
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5.3.2 Ursachen für Systemausfälle
Ein führender Rechnerhersteller hat eine umfangreiche Analyse der Ursachen für Systemausfälle
bei prozessnahen Systemen durchgeführt. Das Ergebnis dieser Untersuchung (Abbildung 6.12)
zeigt die verschiedenen Einflussfaktoren und deren Anteil an Systemausfällen. Das Ergebnis
widerlegt eindeutig die vielfach vertretene Meinung,
dass eine fehlertolerante Hardware ausreichen würde, um eine hohe Systemverfügbarkeit zu
erreichen.
Bei der Systemplanung und Systemeinführung muss vielmehr das gesamte Spektrum der
Einflussfaktoren berücksichtigt und die entsprechenden Maßnahmen zur Risikoverminderung
getroffen werden. Weiterhin zeichnet sich der Trend ab,
dass die Hardwarekomponenten kontinuierlich standfester werden. Der Anteil der Hardware an
Systemausfällen nimmt dementsprechend ab.
Applikationssoftware
30%
Abb. 6.12: Ursachen für Systemausfälle
Bedienung 10%
Hardware 40%
(HW/Betriebssystem/Wartung)
Umgebung 10%
Datenkommunikation
10%
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5.3.3 Maßnahmen zur Verbesserung der Systemverfügbarkeit
5.3.3.1 Umgebung
Das Schaffen von Umgebungsbedingungen gemäß den Spezifikationen des Herstellers ist
Grundvoraussetzung für eine hohe Systemverfügbarkeit. Dabei müssen Schutzmaßnahmen
getroffen werden gegen:
unzulässige Umgebungstemperatur,
Verschmutzung der Geräte und
mechanische Belastung durch Vibrationen und Stöße
Einen umfassenden und einfach zu realisierenden Schutz bietet die Rechnerinstallation in einem
separaten, abgeschlossenen Raum. Maßnahmen zur Belüftung, zur Klimatisierung sowie zur
Luftfilterung sind im Einzelnen zu prüfen und allgemein mit relativ geringem Aufwand durchführbar.
Einen weiteren wesentlichen Umgebungseinfluss stellt die Spannungsversorgung des Systems
mit den Einflussfaktoren
dar.
Spannungsschwankung,
Störimpulse und
Netzausfall
Abhilfe kann hier durch Installation eines separaten Versorgungskreises, von Netzfiltern und
gegebenenfalls einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) geschaffen werden.
5.3.3.2 Hersteller
Wie die Untersuchung der Systemausfallursachen zeigt, beeinflusst der Lieferant eines
Rechnersystems die Systemverfügbarkeit zu 40 % durch die von ihm gelieferte
Hardware
Systemsoftware (z. B. Betriebssystem, Netzwerksoftware, Datenbank)
Wartung
Bereits die Auswahl des geeigneten Rechnerlieferanten ist eine Schlüsselentscheidung für das
Erreichen einer hohen Systemverfügbarkeit.
Neben der Qualität und der damit verbundenen Zuverlässigkeit der Hardwareprodukte sollten
Referenzinstallationen, die der geplanten Rechnerkonfiguration entsprechen, nachgewiesen
werden können. Der Erstanwender neuentwickelter Hard- oder Softwareprodukte trägt in jedem
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Fall ein großes Risiko hinsichtlich der Einhaltung zugesagter Funktionalitäten und der
Fehlerfreiheit der neuen Produkte.
Weiterhin muss der Hardwarelieferant nachweisen, eine umfassende qualifizierte Wartung sowie
Ersatzteilversorgung sicherstellen zu können. Nicht selten werden Komponenten kostengünstig
angeboten, die anschließend nicht in Wartungsverträge aufgenommen werden. Die auf diesem
Weg eingesparten Kosten müssen bei einem Störungsfall durch lange Reparaturdauer und
Ersatzteilbeschaffung teuer bezahlt werden.
Zum Punkt Systemwartung sei abschließend die Empfehlung angebracht, vor Beginn der
Wartungsarbeiten eine umfassende Datensicherung durchzuführen, um Datenbestände, die
während der Wartungsarbeiten zerstört werden könnten, vollständig und schnell rekonstruieren zu
können.
Im Bereich der Hardware kann neben den dargestellten herstellerspezifischen Randbedingungen
bei der Systemkonzeption durch Einsatz von redundanten Komponenten eine Steigerung der
Verfügbarkeit erreicht werden. Eine Übersicht möglicher Maßnahmen ist in Abbildung 6.13
zusammengefasst.
Peripherie
und unterlagerte Steuerungen
Ersatzgeräte
Einfachrechner
Zentraleinheit
Doppelrechner
Cluster
Abb. 6.13: Maßnahmen zur Erhöhung der Hardwareverfügbarkeit
Peripherie und Steuerungen
Doppelrechner
Backup-Rechner
Platten
Datenbank Spiegelplatten
Eine redundante Auslegung speicherprogrammierbarer Steuerungen ist im allgemeinen nicht
erforderlich, da ein Komponententausch oder der Austausch einer kompletten SPS in kurzer Zeit
möglich ist, sofern sämtliche Komponenten als Ersatzteile vor Ort verfügbar sind.
Bei Peripheriegeräten des Rechnersystems, wie z. B. Terminals, Druckern, Netzwerkservern, kann
die gleiche Vorgehensweise gewählt werden, da diese Komponenten ebenfalls sehr schnell
ausgetauscht werden können und darüber hinaus ein Komponentenausfall nicht zum vollständigen
Systemstillstand führt.
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Zentraleinheit
Unter dem Begriff Zentraleinheit sollen hier sämtliche zentral zusammen-gefassten Komponenten
eines Rechnersystems verstanden werden, wie CPU, Hauptspeicher, Netzteil, Ein-/Ausgabekanäle
und interner Rechnerbus.
Aufgrund der hohen Kosten der Einzelkomponenten und der komplexen Bauweise eines
Rechners, die einen schnellen Komponentenaustausch nicht zulässt, kann die für Peripheriegeräte
anwendbare Strategie nicht genutzt werden. In Abhängigkeit von der maximal zulässigen
Stillstands- und Wiederanlaufzeit sind Konzepte zu suchen, die eine Redundanz schaffen und die
Forderung nach Wirtschaftlichkeit berücksichtigen.
Einfachrechnersystem
Kann ein eingeschränkter Notbetrieb für die Dauer eines Tages akzeptiert werden, ist ein
Einfachrechnerkonzept ausreichend. Im einfachsten Fall werden zyklisch Notbetriebslisten erstellt,
die den Lagerspiegel enthalten. Bei Rechnerausfall ist es möglich, Material im Lager zu finden und
auszulagern. Einlagerungen sind in dieser Betriebsart nicht möglich. Nach Wiederanlauf des
Lagerverwaltungssystems müssen die durchgeführten Auslagerungen manuell auf dem
Lagerverwaltungssystem nachgebucht werden.
Dieses Notbetriebsverfahren kann mit geringem Kostenaufwand wesentlich durch den Einsatz
eines Notbetriebs-PCs verbessert werden (Abbildung 6.14).
HOST
Notbetriebs-PC
Server
Peripherie
Abb. 6.14: Einfachrechnerkonfiguration mit Notbetriebs-PC
LVR (Lagerverwaltungsrechner)
Konzentrator
Wareneingang
Konzentrator
Warenausgang
LAN
Plattenbus
Der Notbetriebs-PC fordert während des Normalbetriebes zyklisch den Lagerspiegel vom
Lagerverwaltungsrechner an und verbucht ihn in einer einfachen Datenbank. Während des
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Notbetriebes kann der Betreiber des Lagers über die Artikelnummer Auslagerungen anfordern. Die
Auslagervorgänge werden im PC protokolliert und bei Wiederanlauf auf dem LVR automatisch
nachgebucht.
Konzept einer Mehrfachrechneranwendung mit einem Backup-Rechner
In diesem Fall ist ein Backup-Rechner als Ersatzrechner über das Netz mit den produktiven
Rechnern verbunden (Abbildung 6.15). Nach der Fehlererkennung beginnt das Hochfahren des
Backup-Rechners, die Rekonstruktion des Filesystems und der Anwendung.
Dieses Umschalten und Aktivieren benötigt eine kurze Wiederanlaufzeit (Abbildung 6.16).
A
1
Rechner 1
Rechner 2
WE Lager
WE
A`
B B`
2
Der Backup-Rechner hat Zugriff auf alle Platten.
Bei ungestörtem Betrieb erhält der Backup-Rechner sog. "Herztöne"
von allen im Netz befindlichen Rechnern.
Nach der Fehlererkennung beginnt das Hochfahren des Backups,
die Rekonstruktion des Filesystems, die Rekonstruktion der Anwendung
Vollredundant
4
3
2
1
BA Rechner 3
3
Rech.-Druck
4
Rechner 4
Bild 6.3.3.3: Konzept einer Mehrfachrechneranwendung mit einem Backup-Rechner: Fehlererkennung
und -beseitigung
Abb. 6.15: Konzept einer Mehrfachrechneranwendung mit Backup-Rechner: Fehlererkennung (veraltet)
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WA

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ungestörter
Betrieb
Fehlererkennung
Hochfahren
Backup-Rechner
Abhängig von
Fehlererkennungssystem
und dem
Betriebssystem
sowie der Hardware
Filesystem
rekonstruieren
Abhängig vom
Betriebssystem
und der Anwendung
Anwendung
rekonstruieren
Abhängig von
der Anwendung
Abb. 6.16: Zusammensetzung der Zeitanteile für Wiederanlauf mit einem Backuprechner (veraltet)
Konzept einer Clusterbildung
Zeit
ungestörter
Betrieb
Bei diesem Konzept sind die Rechner von der Hardware so ausgestattet, dass sie alle Aufgaben
übernehmen können. Andererseits ist die Software der einzelnen Anwendungsbereiche auf jedem
Rechner lauffähig.
Im Normalfall übernimmt jeder Rechner eine bestimmte Applikation.
Alle Rechner überwachen sich gegenseitig auf Fehlfunktion und Ausfälle. Bei einer Fehlfunktion
oder Ausfall eines Rechners übernimmt ein anderer Rechner dessen Aufgaben. Durch den
gemeinsamen Plattenzugriff ist gewährleistet, dass in diesem Fall die neuesten Daten vorhanden
sind (siehe Abbildung 6.17).
Der große Vorteil dieses Systems besteht darin, dass es zu keiner Verzögerung beim Ausfall eines
Rechners kommt. Die Applikationen können ohne Unterbrechung weiterlaufen.
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Alle Rechner haben Zugriff auf alle Platten,
im Normalfall arbeitet jeder Rechner mit
seinen Platten.
Die Applikation wird in Pakete
zerlegt;
z.B. Lager, WE-Wareneingang,
WA-Warenausgang, R-Druck-
Rechnungs-on-line-Druck.
Mehrfachsystem als Backup voll redundant.
Alle Rechner überwachen sich durch
sogenannte Herztöne .
Fällt z.B. Rechner C aus, übernehmen die
noch "lebenden" Rechner A, B und D
die Pakete von Rechner C.
Rechner
A
Lager
CM
Rechner
B
WE
D B C R-Druck
A C D
C
A
D B A
Rechner
C
CM
WE
CM
CM
Leit-
stand
Rechner
D
Abb. 6.17: Konzept eines Clusters mit automatischer Fehlererkennung und Beseitigung
WA
B
A B C
D
CM = Clustermanager
Zusätzlich zur redundanten Auslegung der Rechner und Platten (siehe nachfolgendes Kapitel)
kann durch eine räumliche Trennung der Hardwarekomponenten ein höherer Systemausfallschutz
realisiert werden.
Diese sogenannte „Desaster“-Sicherung birgt insbesondere einen Schutz des Gesamtsystems vor
äußerlichen Einwirkungen wie z. B. einem Brand.
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Abbildung 6.18 verdeutlicht diese Diversifizierungs-Strategie:
Abb. 6.18
Platten
Alphaserver
LVR KLR
WER DLR
HSJx0
Alphaserver Alphaserver
Alphaserver
System-Disk System-Disk
Shadowset
HSJx0
Hardwarekonfiguration DR. THOMAS +
Materialflußplanung und Automatisierungstechnik GmbH
PARTNER
6_3_3_6.ds4
10 MB
Ethernet
100 MB
Ethernet
Als Maßnahmen zum Schutz vor Datenverlust bei Ausfall eines Magnetplattenlaufwerkes
stehen zwei Alternativen zur Verfügung:
Verwendung einer Datenbank mit Backup- und Recoverymöglichkeit
Einsatz von Spiegelplatten
Im ersten Fall werden die dynamischen Lagerdaten in einer Datenbank gehalten, die
neben einem Transaction Logging auch Journaling auf einer separaten Platte unterstützt.
Aus dem letzten Backup der Datenbank und der Journaldatei lässt sich bei einem Ausfall
der Datenbankplatte der Datenbestand vollständig rekonstruieren (Recovery). Die
benötigte Zeit für ein Recovery ist abhängig von der Anzahl der Transaktionen, die seit
dem letzten Backup durchgeführt wurden. Diese Zeit kann verringert werden, indem die
Backup-Zyklen verkürzt werden.
Vollständig beseitigen lässt sich die Recoveryzeit durch den Einsatz eines
Spiegelplattensystems. Hier werden die vor Verlust zu schützenden Daten parallel auf zwei
Plattenlaufwerke geschrieben. Der Datenzugriff beim Lesen erfolgt ebenfalls auf beide
Laufwerke. Durch Vergleich der Leseergebnisse lässt sich ein Plattendefekt erkennen und
die defekte Platte stilllegen. Bis zur Reparatur der defekten Platte muss mit reduzierter
Datensicherheit gefahren werden.
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 29

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Die Datenspiegelung erfordert jedoch nicht nur eine hardwaremäßige Plattenredundanz,
sondern umfangreiche Software zur Spiegelung, Fehlererkennung und den Datenabgleich
bei Wiederanlauf (Abbildung 6.19).
Controller
Merkmale:
Datenplatte
voll redundant durch separate Controller/Netzteile
bis zu 3-fach Spiegelung
Online-backup
Abb. 6.19: Hohe Datenverfügbarkeit durch Spiegelplatten
Rechner
Controller
gespiegelte
Platte
Dokumentation: Was wird auf welcher Platte gespiegelt?
Beide geschilderten Maßnahmen - Datenbank und Spiegelplattensystem - lassen sich auch
kombinieren, um eine weitere Risikominderung zu erzielen.
Grundsätzlich ist in jedem Fall der Einsatz einer Datenbank in Lagerverwaltungssystemen
aus Sicherheitsgründen angezeigt. Eine Datenhaltung in einfachen Dateien ohne
Recoverymöglichkeiten entspricht nicht mehr dem heutigen Stand der Technik.
5.3.3.3 Applikationssoftware
Ähnliche Kriterien wie bei der Auswahl eines geeigneten Hardwarelieferanten sind bei der
Entscheidung für einen Lieferanten der Applikationssoftware anzuwenden. Dazu gehören
aussagekräftige Referenzen und genaue Informationen über die Projektabwicklung der
Referenzprojekte.
Der erste Realisierungsschritt der Anwendungssoftware muss darin bestehen, eine
detaillierte Funktionsspezifikation zu erarbeiten. Damit wird die Basis gelegt, um die
Softwareerstellung zielgerichtet durchführen zu können. Nachträgliche Änderungen und
Ergänzungen werden auf ein Minimum reduziert. Denn diese nachträglichen Änderungen
in der Software tragen erfahrungsgemäß wesentlich dazu bei, dass die
Applikationssoftware instabil ist und die Systemverfügbarkeit verringert wird.
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 30

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In dieser Entwurfsphase müssen auch die Verfahren des Notbetriebes und des
Wiederanlaufes nach einer Störung festgeschrieben werden. Anwendersoftware,
die ausschließlich den Normalbetrieb abdeckt und bereits bei kleinen Störungen oder
Fehlbedienungen zu einem Systemstop führt, trägt nicht dazu bei, eine hohe
Systemverfügbarkeit zu gewährleisten. Unter Berücksichtigung aller erdenklichen
Sondersituationen und Fehlbedienungen muss in der Planungsphase die Architektur des
Softwaresystems festgelegt werden. Nur modular strukturierte Software lässt sich in der
Systemeinführungsphase umfassend austesten und im Betrieb warten. Auswirkungen von
Fehlern lassen sich auf die einzelnen Module begrenzen, schnell diagnostizieren und
beheben.
Ein zusätzlicher Beitrag zur schnellen Störungsbeseitigung und damit zur Erhöhung der
Systemverfügbarkeit ist die Installation eines Modems zur Fernwartung. Damit können
seitens des Systemlieferanten Störungsanzeichen in Hard- und Software frühzeitig erkannt
und aufgetretene Störungen ohne Zeitverlust behoben werden.
Die hier dargestellten Maßnahmen können jedoch nicht einfach per Auftrag vorgegeben
werden, sondern erfordern ein hohes Maß an Mitarbeit und Kontrolle seitens des späteren
Betreibers.
5.3.3.4 Datenkommunikation
Die Anbindung eines Lagerverwaltungssystems an überlagerte administrative und
dispositive Systeme sowie unterlagerte Steuerungssysteme für Transportgeräte stellt einen
weiteren kritischen Bereich hinsichtlich der Ausfallsicherheit dar. Die Beachtung von
Grundregeln bei der Projektierung und dem Betrieb, erhöhen in starkem Maß die
Systemverfügbarkeit und sichern die Datenkonsistenz nach einem Wiederanlauf.
Physikalischer Datenaustausch
Zur Kommunikation haben sich unterschiedliche Normen durchgesetzt, wobei durch MAP
eine internationale Normung aller sieben Schichten des OSI-Referenzmodells erfolgt und in
Zukunft herstellerspezifische Protokolle und Übertragungsverfahren ersetzt. Bei der
Schnittstellenrealisierung sollten aber bereits heute folgende Regeln beachtet werden:
Einsatz bewährter Übertragungsprozeduren, die einen Quasi-Standard darstellen.
Möglichkeiten zum Protokollieren des physikalischen Datenverkehrs schaffen Funktions-
und Härtetest im Vorlauf zur Inbetriebnahme des Gesamtsystems durchführen.
Logischer Datenaustausch
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 31

IT für Intralogistiksysteme
Der logische Datenaustausch wird bestimmt durch das Verhalten der Anwenderprogramme
im Lagerverwaltungssystem und in den Nachbarsystemen. Aus Gründen der
Datensicherheit sind folgende Maßnahmen zur Absicherung des Datenverkehrs vorteilhaft:
Logische Quittierung des Datenverkehrs auch auf der Anwenderebene und
Transaktionssicherung der externen Kommunikation:
Erst nach positiver, logischer Quittierung durch das empfangende System darf das
sendende System die Kommunikation abschließen. Der Sender muss in der Lage sein,
nicht quittierte Daten zu puffern und die Datenübertragung zu wiederholen. Die Pufferung
muss so erfolgen, dass die Daten auch bei einem Systemstop erhalten bleiben und bei
Wiederanlauf zur Verfügung stehen.
Entkopplung des physikalischen Ablaufs im Lager und des damit verbundenen
Datenaustausches mit Nachbarsystemen:
Alle am Prozess der Lagerverwaltung und -steuerung beteiligten Teilsysteme müssen
hinsichtlich ihrer Funktionalität so strukturiert werden, dass jedes Teilsystem bei Ausfall
des Nachbarsystems über eine begrenzte Zeit autonom weiterarbeiten kann.
Beispielsweise muss das Lagerverwaltungssystem Materialeinlagerungen durchführen und
verbuchen können, auch wenn das Materialwirtschaftssystem nicht verfügbar ist. Die
Materialzugangsdaten müssen gepuffert und nach Wiederanlauf an das
Materialwirtschaftssystem zur Nachbuchung übertragen werden.
Umgekehrt sollen die Steuerungssysteme der unterlagerten Fördertechnik in der Lage
sein, erteilte Transportaufträge abzuwickeln, auch wenn das Lagerverwaltungssystem nicht
zur Verfügung steht.
Zusätzlich muss es im Rahmen einer Notbetriebsorganisation möglich sein,
Datenschnittstellen zu simulieren, um durch Handeingaben einen eingeschränkten
Notbetrieb zu ermöglichen.
Verhindern von unerlaubten Datenzugriffen in Nachbarsystemen:
Das empfangene System muss die entgegengenommenen Daten auf Plausibilität und
Zulässigkeit prüfen, bevor die logische Empfangsquittierung erfolgt. Unzulässige Daten
oder Befehle müssen zurückgewiesen werden. Nur so sind Störungen oder Datenverluste
im empfangenden System auszuschließen.
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 32

IT für Intralogistiksysteme
Bedienung
Systemstörungen bzw. Systemausfälle aufgrund von Bedienfehlern sind im Allgemeinen
auf zwei Ursachen zurückzuführen:
- zu komplizierte und nicht fehlertolerierende Benutzeroberfläche
- mangelnde Schulung und Motivation der Bediener
Der Grundsatz „erst vereinfachen, dann automatisieren" gilt in besonderem Maße bei allen
Dialogen zwischen Mensch und Maschine. Eine Benutzeroberfläche, die in ihren
Funktionen klar strukturiert ist, die eine einfache Interpretation der Anzeigedaten erlaubt
und eine eindeutige Benutzerführung sowie Online-Hilfen bietet, ist Voraussetzung dafür,
dass das Lagerpersonal in der Lage und motiviert ist, die erforderlichen Dialoge mit dem
Lagerverwaltungssystem abzuwickeln.
Technisch aufwendiger sind zusätzliche Einrichtungen, die eine Dateneingabe über
Tastatur überflüssig machen, indem durch Einlesen von Barcodes von einem
vorgegebenen Menütableau die Eingaben erfolgen.
Durch diese Maßnahme werden folgende Effekte erreicht:
Eingabefehler durch falsche Tastenbetätigung sind ausgeschlossen
Die Eingabedauer wird verkürzt
Nur die für den Arbeitsplatz zulässigen Aktionen sind über das Menü zugänglich
Durch Verwendung von graphischen Symbolen auf dem Tableau können zusätzliche
Hilfen für das Bedienpersonal gegeben werden
Grundsätzlich soll die Applikationssoftware Bedien- und Eingabefehler „verzeihen“, indem
bei nicht plausiblen Benutzeraktionen der Dialog mit entsprechenden Fehlermeldungen
abgebrochen und neue Eingaben gefordert werden. Dialogfunktionen, die diesen
Anforderungen nicht entsprechen, sind äußerst kritisch hinsichtlich der
Benutzerfreundlichkeit und Systemverfügbarkeit. Sie sind nicht mehr zeitgemäß.
Die Verpflichtung des Softwareherstellers einer Materialflussverwaltung erstreckt sich nicht
nur auf die Lieferung einer übersichtlichen und einfach zu bedienenden
Benutzeroberfläche, sondern beinhaltet ebenso die Mitarbeiterschulung und -motivation.
Nur ein Mitarbeiter der weiß „warum“ und „wie“ ein Dialog abzuwickeln ist, kann die an ihn
gestellte Aufgabe zufriedenstellend bewältigen. Dass diese Informationen nicht nur
mündlich, sondern auch schriftlich in Form von leicht verständlichen Benutzeranweisungen
zur Verfügung gestellt werden, trägt wesentlich zur Akzeptanz eines DV-Systems und
damit zu einer Verringerung von Fehlbedienungen bei.
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 33

IT für Intralogistiksysteme
5.3.4 Zusammenfassung
Hundertprozentige Ausfallsicherheit ist weder technisch noch wirtschaftlich zu
verwirklichen. Bezogen auf Systeme zur Lagerverwaltung und -steuerung gibt es eine
Vielzahl von Maßnahmen, die zur Erhöhung der Verfügbarkeit beitragen. Der Kompromiss
zwischen Risiko und Aufwand, bei vertretbarem Nutzen, muss bereits in der
Konzeptionsphase in einem individuell angepassten Gesamtkonzept Berücksichtigung
finden.
Zusätzlich sind noch während der Inbetriebnahme und auch während des Betriebes der
Anlage diverse Maßnahmen möglich, um eine Steigerung der Systemverfügbarkeit zu
erzielen. Partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Planer, Entwickler und Betreiber
bieten hierfür eine gute Basis.
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 34

IT für Intralogistiksysteme
5.4 Praxisbeispiel:
Online getriebene Prozesse der neuen Distributionslogistik
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 35

IT für Intralogistiksysteme
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 36

IT für Intralogistiksysteme
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 37

IT für Intralogistiksysteme
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 38

IT für Intralogistiksysteme
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 39

IT für Intralogistiksysteme
Kapitel_5.doc Prof. Dr. Ing. Frank Thomas Seite 40