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Heinrich Martin Transport- und Lagerlogistik
Heinrich Martin Transport- und Lagerlogisti k Planung, Aufbau und Steuerung von Transport- und Lagersystemen 4., überarbeitete und erweiterte Auflage Mit 426 Abbildungen und 44 Tabellen IJ vleweg
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Ein Titeldatensatz für diese Publikation ist bei der Deutschen Bibliothek erhältlich. 1. Auflage 1995 2., überarbeitete und erweiterte Auflage 1998 3., überarbeitete und erweiterte Auflage 2000 4., überarbeitete und erweiterte Auflage September 2002 Alle Rechte vorbehalten Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbh, BraunschweigjWiesbaden, 2002 Der Verlag Vieweg ist ein Unternehmen der Fachverlagsgruppe BertelsmannSpringer. http://www.vieweg.de Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.corporatedesigngroup.de Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. ISBN 978-3-528-34941-7 ISBN 978-3-322-94279-1 (ebook) DOI 10.1007/978-3-322-94279-1
v Vorwort Das Fachbuch "Transport- und Lagerlogistik" ist das Nachfolgebuch des 1979 erschienenen Buches "Förder- und Lagertechnik". Es gibt in knapper und systematischer Form einen vertiefenden Überblick über Untemehmenslogistik Materialflußtechnik und Einheitenbildung Transport- und Umschlagsysteme Lager- und Kommissioniersysteme Planungssystematik und Planungsmanagement. Dieses Lehr- und Arbeitsbuch richtet sich an Studenten der technischen Fachrichtungen und an im Beruf stehende Praktiker, Produktions-, Planungs- und Wirtschaftsingenieure, die sich in erster Linie mit der planerischen Seite dieses Fachgebietes beschäftigen müssen. Der Schwerpunkt bei der Ausarbeitung des Buches lag auf der planerischen Transport- und Lagertechnik mit notwendigen Vordimensionierungen und nicht auf maschinenbauspezifischen und konstruktiven Berechnungen. Im Vordergrund standen für die behandelnden Gebiete die Vermittlung von umfassendem und detailliertem Wissen durch Aufzeigen des konstruktiven und funktionellen Aufbaus der Einzelgrößen mit Vor- und Nachteilen, Einsatzgebieten und planerisch wichtigen Größen sowie der Darlegung des Zusammenhanges und der Abhängigkeiten untereinander. Die logistische Betrachtungsweise durchzieht - wenn auch oft nicht direkt sichtbar - das ganze Buch. Beispiele und Fragen sollen den dargebotenen Stoff ergänzen und festigen. Die Fülle der technischen Zeichnungen, Prinzipskizzen, Strukturbilder und Tabellen dienen dem Planer in seiner kreativen Arbeitsphase, Variantenmöglichkeiten zu erkennen und mögliche Lösungen aufzuzeigen. Automation ist nur sinnvoll, wenn sie wirtschaftlich ist. So gesehen ist der Mechanisierung Rechnung getragen und durch die vielen Firmenbilder der neueste Stand der Transport- und Lagertechnik dokumentiert. Das Buch soll Anregungen und Hilfen bei der Durchführung von Studien- und Diplomarbeiten, bei der Erstellung von Planungen, bei der Lösungsfindung und der Auswahl von Materialflußsystemen für die Optimierung der innerbetrieblichen Systeme bieten. Den im Quellennachweis genannten Firmen möchte ich für die Unterstützung mit Informationen und Veröffentlichungsmaterial herzlich danken. Kritische Anregungen nehmen Verlag und Verfasser jederzeit dankend entgegen. Hamburg, im März 1995 Heinrich Martin
VI Vorwort Vorwort zur 2. Auflage Die Logistik ist die wissenschaftliche Lehre von der Planung, Gestaltung, Steuerung und Kontrolle der Material- und Informationsflüsse in Systemen. In diesem Sinne wurde die 2. Auflage dieses Buches verbessert, ergänzt und auf den neuesten Stand gebracht, sowie wesentlich im Bereich der logistischen Funktion "Steuern" erweitert. Identifikations- und Datenübertragungssysteme wurden neu aufgenommen, Fotos ausgetauscht, Kapitel und Beispiele erweitert und ergänzt, sowie Fachbegriffe und Detailinformationen vervollständigt. VDI-Richtlinien und DIN-Normen wurden überarbeitet und in der Zwischenzeit veraltete Begriffe durch neue Fachausdrücke ersetzt. Viele Anregungen von kritischen Leserzuschriften sind ausgewertet und verarbeitet worden. Besonders zu erwähnen sind die vielen Hinweise in einem Kapitel auf weitere Informationen über dieses Fachgebiet in anderen Kapiteln, Beispielen und Bildern, so daß das Buch das Studieren einfacher macht. Die Zielsetzungen des vorliegenden Buches - im Vorwort der 1. Auflage 1995 ausgeführt - bleiben voll erhalten, d.h. das Buch behandelt die Transport-, Umschlag- und Lagersysteme unter logistischen und planerischen Gesichtspunkten und vermittelt die Grundlagen der Planungssystematik und Projektorganisation z.b. für Fabrikplanungsaufgaben. Den im Quellenverzeichnis genannten Firmen möchte ich für die Unterstützung zum Gelingen der 2. Auflage ebenso danken wie dem Vieweg-Verlag für seine Anregungen. Hamburg, im Juli 1997 Heinrich Martin Vorwort zur 3. und 4. Auflage Die erfreuliche ständige Nachfrage nach dem Buch erfordert in kurzer Zeit eine 3. und 4. Auflage. Jedes Mal wurde das vorligende Buch überarbeitet, durch weitere Themen, Bilder und Beispiele erweitert, dem derzeitigen Stand der Technik angepaßt und die zahlreichen Anregungen der Leserzuschriften nach Machbarkeit umgesetzt. Mein Dank gilt allen, die mich bei meiner Arbeit unterstützt haben, den Unternehmen, die durch eine Anzeige die Buchkosten reduziert und dem Vieweg-Verlag, der mit großem Aufwand meine Arbeit umgesetzt hat. Hanburg, im Juli 2002 Heinrich Martin
VII Inhaltsverzeichnis 1 Unternehmen und Logistik.... 1.1 Schnittstellen eines Unternehmens.... 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Ziele und Funktionen der Logistik... Unternehmenslogistik... 1.3.1 Beschaffungslogistik... 1.3.2 Produktionslogistik... 1.3.3 Distributionslogistik... 1.3.4 Entsorgungslogistik... Innerbetriebliche Logistik... BetriebswirtschaftIiche Logistik... 1.5.1 Kennzahlen... I.5.2 Strategien... Logistik und Unternehmensorganisation... VDI-Richtlinien... Beispiele, Fragen.... 2 3 5 6 7 8 10 10 11 12 13 13 13 2 Materialfluß.... 16 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Materialflußfunktionen und -logistik.... Unterteilung, Einteilung.... Komponenten des Materialflusses.... 2.3.1 Technische und räumliche Komponente... 2.3.2 Quantitative Komponente... 2.3.3 Zeitliche und organisatorische Komponente... Materialflußkosten.... Materialflußuntersuchung.... 2.5.1 Ursachen... 2.5.2 Ziel, Aufgabe, Vorgehensweise... 2.5.3 Erfassen des Materialflusses... 2.5.3.1 Multimoment-Verfahren... 2.5.3.2 VDI-A WF-Materialflußbogen... 2.5.3.3 VON-NACH-Matrix... 2.5.3.4 Erhebungsbogen... 2.5.4 Auswerten und Darstellen der Materialflußaufnahmen... 2.5.5 Schwachstellenerkennung, Beurteilung... 16 17 19 19 20 22 23 23 24 24 25 25 26 27 28 28 29
VIII Inhaltsverzeichnis 2.6 2.7 2.8 Materialflußplanung.... 2.6.1 Planungsdaten, Ziele, Gestaltungsgrundsätze... 2.6.2 Vorgehensweise... 2.6.2.1 Konventionelle Materialflußplanung... 2.6.2.2 Rechnerunterstützte Materialflußplanung... VDI-Richtlinien.... Beispiele, Fragen.... 34 34 35 35 35 36 36 3 Transportgut - Verpackung - Ladeeinheit..... 51 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 Transport- und Lagergut.... 3.1.1 Einteilung... 3.1.2 Schüttgut... 3.1.3 Stückgut... 3.1.4 Transport-, Lager- und Ladehilfsmittel..... 3.1.4.1 Nicht unterfahrbare Transport- und Lagerhilfsmittel. 3.1.4.2 Unterfahrbare Transport- und Lagerhilfsmittel... 3.1.4.3 Container... Verpackung.... 3.2.1 Packstück, Sammelpackung... 3.2.2 Verpackungsverordnung, Verpackungsarten... 3.2.3 Abfall- und Verpackungsentsorgung... Ladeeinheit, Ladung, Transportsicherung... 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 Logistische Einheit, Ladeeinheit..... Ladeeinheitenbildung.... Palettierung, Packmuster, Palettiermaschine.... Transportsicherung von Ladeeinheiten.... 3.3.4.1 Verpackungsermittlung.... 3.3.4.2 Ladungssicherung für Paletten.... 3.3.4.3 Schrumpfen.... 3.3.4.4 Stretchen.... Palettenlose Ladeeinheit..... Zusammenstellung und Sicherung von Ladungen.... Planung von Verpackung und Ladeeinheitenbildung.... VDI-Richtlinien, DIN-Normen, Vorschriften..... Beispiele, Fragen.... 51 51 51 54 54 54 56 60 62 62 63 63 62 65 66 66 70 70 70 71 72 73 73 75 75 75 4 Grundlagen Transport.... 83 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Innerbetrieblicher Transport... Transportlogistik... Transportsystem, -technik, -kette... Innerbetriebliche Transportmittel... Antriebsarten... 83 83 83 85 85
Inhaltsverzeichnis IX 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 4.5.7 Manueller Antrieb.... Schwerkraftantrieb.... Verbrennungsmotorischer Antrieb.... Elektromotorischer Antrieb.... 4.5.4.1 Drehstrommotoren.... 4.5.4.2 Gleichstrommotoren.... 4.5.4.3 Stromzuführungen.... Hybridantrieb.... Batterieelektrische Antriebseinheit.... Hydraulische Antriebseinheit.... Rad, Bereifung, Fahrbahn... 4.6.1 Bereifung und Fahrbahn... 4.6.1.1 Luftreifen... 4.6.1.2 Superelastikreifen... 4.6.1.3 Vollgummireifen... 4.6.1.4 Kunststoffreifen... 4.6.1.5 Felgen... 4.6.2 Räder für Schienen... 4.6.3 Fahrbahn, Schiene... Dimensionierungsgrundlagen... 4.7.1 Grundlegende Begriffe... 4.7.2 Form- und reibschlüssige Kraftübertragung... 4.7.3 Transportgutströme... 4.7.4 Motorauslegung... 4.7.4.1 Gesichtspunkte zur Auswahl des Antriebs... 4.7.4.2 Beharrungs- und Beschleunigungsgrößen... 4.7.4.3 Fahr- und Hubmotore... Wirtschaftlichkeit, Betriebskosten... Transportplanung... 4.9.1 Gesichtspunkte zur Transportplanung... 4.9.2 Vorgehensweise, Durchführung... VDI-Richtlinien, DIN-Normen, Vorschriften... Beispiele, Fragen.... 86 87 87 87 88 89 89 90 90 94 96 96 96 98 98 98 98 99 99 101 101 102 104 104 104 los 106 106 109 109 110 110 113 5 Stetigförderer.... 5.1 Allgemeines... 5.1.1 Definition, Vor-und Nachteile, Einsatz... 5.1.2 Ein- und Unterteilung... 5.1.3 Dimensionierungsgrundlagen... 5.2 Stetigförderer für Schütt- und Stückgut.... 5.2.1 Allgemeines... 5.2.2 Bandförderer... 5.2.3 Gliederbandförderer... 5.2.4 Rutschen, Fallrohre... 119 119 119 120 121 122 122 122 138 138
x Inhaltsverzeichnis 5.3 Stetigförderer für Stückgut...... 140 5.3.1 Allgemeines... 140 5.3.2 Schleppkettenförderer, Tragkettenförderer... 140 5.3.3 Kreis- und Schleppkreisförderer... 142 5.3.4 Rollenförderer, Kugeltische... 146 5.3.5 Umlaufförderer... 152 5.4 Stetigförderer für Schüttgut... 152 5.4.1 Allgemeines... 152 5.4.2 Becherwerke... 153 5.4.3 Kratzer- und Trogkeuenförderer... 157 5.4.4 Transport mit Schnecken... 160 5.4.5 Schwingförderer... 165 5.4.6 Transport mit Luft... 174 5.5 Normen, Richtlinien, Vorschriften... 179 5.6 Beispiele, Fragen... 181 6 Unstetigförderer.... 191 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Merkmale, Einsatz, Einteilung.... Hebezeuge.... 6.2.1 Hebebühnen... 6.2.2 Vertikalförderer... Hängebahnen.... Krane.... 6.4.1 Allgemeines, Einteilung... 6.4.2 Laufkrane... 6.4.3 Portalkrane... 6.4.4 Stapelkran... Schienenfahrzeuge.... 6.5.1 Verschiebe- und Verschiebehubwagen... 6.5.2 Regalförderzeuge (RFZ)... Flurförderzeuge.... 6.6.1 Vor- und Nachteile, Einteilung... 6.6.2 Auswahlkriterien... 6.6.2.1 Bauformen... 6.6.2.2 Lenksystem, Lenkart, Lenkung... 6.6.2.3 Mitgängerbetrieb... 6.6.2.4 Mitfahrerbetrieb... 6.6.3 Fahrwiderstand... 6.6.4 Manuell betriebene Flurförderzeuge... 6.6.5 Schlepper... 6.6.6 Wagen... 6.6.7 Stap1er... 6.6.7.1 Einsatzbedingungen... 6.6.7.2 Aufbau, Antrieb, Einsatzsteuerung... 191 192 192 193 194 196 196 198 200 201 202 202 202 204 204 206 206 207 208 208 208 210 213 213 215 215 216
Inhaltsverzeichnis XI 6.6.7.3 Standsicherheit, Tragfähigkeitsdiagramm... 6.6.7.4 Hubgerüst, Lastaufnahmemittel, Anbaugeräte... 6.6.7.5 Arbeitsgangbreite, Flächenbelastung... 6.6.7.6 Staplertypen... 6.6.7.7 Betriebskosten Gabelstapler... 6.6.8 VDI-Richtlinien... 6.6.9 Beispiele, Fragen..... 6.7 Fahrerlose Flurf'örderzeuge... 6.7.1 Vorteile, Einsatz... 6.7.2 Komponenten einer FTS-Anlage... 6.7.2.1 Fahrzeug... 6.7.2.2 Fahrkurs... 6.7.2.3 Lastübergabe... 6.7.2.4 Anlagensteuerung... 6.7.2.5 Datenübertragungssysteme... 6.7.3 Beispiele, Fragen... 218 219 223 224 228 230 231 240 240 241 241 243 247 247 248 250 7 Waren- und Containerumschlag... 257 7.1 Umschlagslogistik... :... 257 7.2 Schüttgutumschlag... 258 7.3 Stückgutumschlag... 258 7.3.1 Umschlagsmittel... 258 7.3.2 Umschlagsbereich... 259 7.3.2.1 Rampen... 260 7.3.2.2 Überladebrücken, Tore, Torabdichtungen... 263 7.3.3 Umschlags systeme für Ladeeinheiten... 264 7.3.4 Container- und Wechselbehälterumschlag... 267 7.4 Gesichtspunkte zur Planung des Umschlagsbereiches... 268 7.5 Beispiele, Fragen... 268 8 Handhabung............... 278 8.1 Definition, Aufgabe... 278 8.2 Handhabungsmittel... 278 8.2.1 Handhabungsmittel zur Mengenänderung... 278 8.2.2 Handhabungsmittel zur Lageänderung... 279 8.2.3 Handhabungsmittel im integrierten Einsatz... 280 8.3 Handhabungsprozeß... 281 8.4 Handhabungssystem und Materialfluß...... 281 9 Grundlagen Lager und Komrnissionierung... 283 9.1 Lagerhaltung, Lagerbestand... 283 9.2 Lagerbezeichnungen, Definitionen... 285
XII InhaI tsverzeichnis 9.3 Lagerorganisation, Lagerplatzordnung......... 289 9.4 Lagerstruktur... 291 9.4.1 Wareneingang... 292 9.4.2 Transportsysteme... 292 9.4.3 Einheitenlager (EL)... 292 9.4.4 Kommissionierlager (KL)... 293 9.4.5 Warenausgang (WA)... 293 9.4.6 Lagerstrukturvarianten... 293 9.4.6.1 Varianten... 293 9.4.6.2 Hauptgangsystem... 294 9.4.6.3 Zweigangsystem... 294 9.S Lagerlogistik... 295 9.6 Lagerhaltungskosten...... 296 9.7 Begriffe, Kennzahlen... 296 9.8 Lagerstrategien... 300 9.9 Beispiele, Fragen...... 300 10 Lagersysteme...... 304 10.1 Schüttgutlagerung...... 304 10.1.1 Schüttgut-Bodenlagerung... 304 10.1.2 Schüttgut-Behälterlagerung... 304 10.1.3 Beschicken und Entleeren von Bunkern/Silos..... 305 10.2 Stückgutlagerung...... 306 10.2.1 Lagerungsarten, Lagersystem... 306 10.2.2 Bodenlagerung... 307 10.3 Regallagerung... 309 10.3.1 Linienlagerung, Regaltypen... 309 10.3.1.1 Fachbodenregal... 309 10.3.1.2 Palettenregal, Behälterregal... 310 10.3.1.3 Langgutregal... 313 10.3.1.4 Sonderregale... 315 10.3.2 Kompaktlagerung, Regaltypen... 315 10.3.2.1 Einfahrregal, Durchfahrregal... 315 10.3.2.2 Durchlaufregal, Einschubregal... 316 10.3.2.3 Verschieberegal... 318 10.3.2.4 Umlaufrega1... 319 10.3.2.5 Satellitenregal... 324 10.3.2.6 Kanalregal... 325 10.3.2.7 Sonderregale... 326 10.4 Transportmittel für die Ein- und Auslagerung... 328 10.4.1 Krane...... 328 10.4.2 Schienengebundene Flurfördermittel... 328 10.4.3 Flurförderfahrzeuge... 330
Inhaltsverzeichnis XIII 10.5 Lagerprozeßsteuerung... 332 10.5.1 Prozeßsteuerungsarten... 332 10.5.2 Off-line-Betrieb... 332 10.5.3 On-line-Betrieb... 333 10.5.4 Lagerverwaltungssystem, Betriebsmittelsteuerung... 334 10.5.5 Datenübertragungssysteme... 336 10.6 Richtlinien, Beispiele, Fragen... 336 11 Kommissioniersysteme... 337 11.1 Funktionen des Kommissioniervorganges... 337 11.1.1 Bereitstellen der Waren... 338 11.1.2 Fortbewegen des Kommissionierers... 339 11.1.3 Entnehmen der Waren... 339 11.1.4 Abgeben der Waren... 340 11.2 Ablauforganisation des Kommissioniervorganges........... 340 11.3 Kommissionierzeit, -leistung... 342 11.4 Manuelles Kommissionieren... 345 11.4.1 Horizontalkommissionierer... 346 11.4.2 Vertikalkommissionierer.................. 346 11.5 Automatisches Kommissionieren... 347 11.6 Beispiele für Einheiten- und Kommissionierlagersysteme...... 350 11.7 VDI-Richtlinien... 357 11.8 Beispiele, Fragen... 358 12 Planung und Projektmanagement... 382 12.1 Planungstechnische Grundlagen... 382 12.1.1 Aufgaben und Bedeutung... 382 12.1.2 Planungsursachen... 382 12.1.3 Planungsarten... 383 12.1.4 Einflußfaktoren... 383 12.1.5 Planungsgrundsätze... 383 12.2 Planungsdaten... 384 12.3 Planungssystematik... 385 12.3.1 lterationsprozeß... 385 12.3.2 Planungsablauf... 386 12.3.3 Projektorganisation... 386 12.4 Vorstudie... 388 12.5 Systemplanung... 388 12.5.1 Vorbereitung der Planung... 388 12.5.2 Analyse... 389 12.5.3 Verabschiedung... 390
XIV Inhaltsverzeichnis 12.5.4 Systemalternativen... 390 12.5.5 Beurteilung... 390 12.5.6 Entscheidung... 391 12.6 Ausführungsplanung... 391 12.7 Ausführung... 393 12.8 Projektkontrolle...... 394 12.9 Planungsinstrumentarium...... 394 12.9.1 Koordinations- und Informationsmittel... 395 12.9.2 Daten-Ermittlungsmethoden... 397 12.9.3 Optimierungsverfahren... 398 12.9.3.1 Zuordnungsverfahren... 398 12.9.3.2 Simulation... 399 12.9.4 Beurteilungs- und Entscheidungsmethoden... 399 12.9.4.1 Morphologischer Kasten... 400 12.9.4.2 Qualitative Verfahren... 400 12.9.4.3 Quantitative Verfahren... 402 12.9.5 Darstellungsmethoden... 403 12.9.6 Präsentationstechniken... 406 12.10 Beispiele spezifischer Fragen... 407 12.10.1 Einrichtungslayout... 407 12.10.2 Bauleitplan... 407 12.10.3 Standortuntersuchung... 411 12.10.4 Lösungsfindung... 413 12.10.5 Rechnergestützte Fabrikplanung... 413 12.10.6 Vorbeugender Brandschutz... 415 12.11 VDI-Richtlinien... 419 12.12 Beispiele, Fragen...... 420 Literaturverzeichnis................................ 446 Periodika, Zeitschriften, Firmenpublikationen... 447 Quellennachweis für Bilder und Tabellen aus Prospekten und Büchern... 448 Sachwortverzeichnis....................................... 450