Hybrides Vorgehensmodell der innerbetrieblichen Fördersystemwahl Entwicklung und Überprüfung eines Modells zur Unterstützung von Planungs- und Investitionsentscheidungen für Fördersysteme im betriebsinternen Materialfluss kleiner und mittelständischer Unternehmen Von der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Leipzig genehmigte DISSERTATION zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur Dr.-Ing." vorgelegt von Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Andreas Friedrich geboren am 13.08.1982 in Dresden Gutachter: Prof. Dipl.-Ing. Arch. Burkhard Pahl Prof. Dr. techn. Karl-Heinz Bruhnke Tag der Verleihung 17.04.2013
; Inhaltsverzeichnis N Inhaltsverzeichnis Vorwort Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Formelverzeichnis Abkürzungsverzeichnis I III X XV XXI XXIII 1 Einleitung 26 1.1 Problemstellung 26 1.2 Zielsetzung '. 27 1.3 Vorgehensweise 29 2 Stand von Wissenschaft und Technik 32 2.1 Definitionen und Grundlagen 32 2.1.1 Einführung Logistik 32 2.1.2 Logistik in Unternehmen 35 2.1.3 Innerbetriebliche Logistik 39 2.1.4 Materialfluss. 40 2.1.5 Innerbetriebliche Fördersysteme 43 2.1.6 Fördermittel 44 2.2 Modellierung. 47 2.2.1 Systeme 48 2.2.2 Modelltheorie 49 2.2.3 Modellauswahl 51 2.2.4 Modellcharakteristik 52 2.2.5 Modelltheoretischer Branchenbezug 53 2.2.6 Angewandte Vorgehensmodelle 54 2.3 Wissenschaftliche Anknüpfung 58 2.4 Fazit und weiteres Vorgehen 60 3 Regelabläufe der Planung 62 3.1 Grundlagen der Unternehmensplanung 62
Inhaltsverzeichnis IV 3.2 Grundlagen der Planung von Industrieanlagen 64 3.2.1 Logistik in der Industrieplanung 66 3.2.2 Abgrenzung 67 3.2.3 Objektbereich 69 3.2.4 Systemaspekt 70 3.2.5 Planungsfelder 73 3.2.6 Akteure der Planung 74 3.2.7 Planungsphasen 76 3.2.8 Modelleinordnung 80 3.3 Grundlagen der Materialflussplanung 81 3.3.1 Systemgrößen des Materialflusses 82 3.3.2 Materialflussuntersuchung 84 3.3.3 Planungsphasen 85 3.3.4 Materialflussgerechte Industrieplanung 87 3.3.5 Planungshilfsmittel 89 3.4 Grundlagen der Fördersystemplanung 90 3.4.1 Anlässe und Zielgrößen der Systemplanung 91 3.4.2 Planungstiefe und Akteure 92 3.4.3 Planungsphasen 95 3.4.4 Investitionsplanung 97 3.4.5 Parameter der Systemauswahl 100 3.5 Fazit und weiteres Vorgehen 102 4 Innerbetriebliche Fördersysteme 104 4.1 Ladeeinheit 104 4.1.1 Fördergüter ' 104 4.1.2 Ladeeinheitenbildung 106 4.1.3 Modularisierung 108 4.1.4 Ladehilfsmittel 110 4.1.4.1 Kleinladungsträger 112 4.1.4.2 Großladungsträger 114 4.1.5 Ladehilfsmittelmodellierung 116 4.1.5.1 Modellkriterien 117 4.1.5.2 Ladehilfsmitteldatenbank 119 4.2 Förderprozess 121
^Inhaltsverzeichnis V 4.2.1 Automatisierungsgrad 121 4.2.2 Verkettungsprinzipien 122 4.2.3 Steuerung 123 4.3 Fördermittel 125 4.3.1 Stetigförderer : 128 4.3.2 Systematisierung von Stetigförderern 129 4.3.2.1 Kettenförderer 131 4.3.2.2 Bandförderer 133 4.3.2.3 Rollenförderer 135 4.3.2.4 Schwerkraftförderer 137 4.3.3 Unstetigförderer 139 4.3.4 Systematisierung von Unstetigförderern 140 4.3.4.1 Flurförderer 142 4.3.4.2 Flurförderzeuge 144 4.3.4.3 Hebezeuge und Krane 147 4.3.4.4 Hängebahnen 150 4.4 Fazit und weiteres Vorgehen 151 5 Modellanforderungen und Strukturentwicklung 153 5.1 Zielformulierung 153 5.2 Anforderungsanalyse 153 5.2.1 Inhaltliche Anforderungsanalyse 154 5.2.1.1 Planungsdatenbasis 154 5.2.1.2 Systemtheoretische Anforderungen 155 5.2.1.3 Modelltheoretische Anforderungen 157 5.2.1.4 Flexibilität 157 5.2.2 Strukturelle Anforderungsanalyse 158 5.2.2.1 Modularität...159 5.2.2.2 Erweiterbarkeit 160 5.2.2.3 Zyklisches Vorgehensmodell 161 5.2.2.4 Ergebnisarten- und -strukturierung 163 5.3 Modellierungsmethoden 164 5.3.1 Aktivitätsorientierte Methoden 164 5.3.2 Ereignisorientierte Methoden 164 5.3.3 Objektorientierte Methoden 164 5.3.4 Symbolarchiv 166
Inhaltsverzeichnis V 5.4 Strukturentwurf 167 5.5 Fazit und weiteres Vorgehen 168 6 Fördersystemmodellierung -. 169 6.1 Formale Fördersystemobjekte 169 6.1.1 Modul Systematik" 170 6.1.1.1 Fördersystemklasse 170 6.1.1.2 Fördergeschwindigkeit 171 6.1.1.3 Antriebsart 171 6.1.1.4 Lasten 172 6.1.1.5 Lastfälle 173 6.1.2 Modul Ladeeinheit" 175 6.1.2.1 Fördergutgeometrie 175 6.1.2.2 Lastaufnahmefläche 176 6.1.2.3 Handhabung 177 6.1.2.4 Stoffgrößen 178 6.1.2.5 Sensitivitäten 178 6.1.3 Modul Förderweg"...179 6.1.3.1 Linienführung 179 6.1.3.2 Raumprofil 180 6.1.3.3 Statik 181 6.1.3.4 Boden 183 6.1.3.5 Raumklima 184 6.1.4 Modul Förderprozess" 185 6.1.4.1 Automatisierung 185 6.1.4.2 Steuerung 186 6.1.4.3 Materialfluss 186 6.1.5 Modul Wirtschaftlichkeit" 187 6.1.5.1 Investitionen 188 6.1.5.2 Fixe Kosten 189 6.1.5.3 Variable Kosten 190 6.1.5.4 Nutzungsdauer 191 6.2 Nicht formale Fördersystemobjekte 192 6.2.1 Modul Bewertung" 192 6.2.1.1 Flexibilität 193 6.2.1.2 Supply-Chain 194 6.2.1.3 Automatisierung und Steuerung 195 6.2.1.4 Gebäudekompatibilität 196
- - Inhaltsverzeichnis 6.2.1.5 Empfindlichkeit und Design 197 6.2.1.6 Sicherheit und Ergonomie 197 6.2.1.7 Umweltverträglichkeit 198 6.3 Fördersystemdatenbank 199 6.4 Fazit und weiteres Vorgehen 201 7 Methoden und Gesamtdarstellung 202 7.1 Modularisierte Modellstruktur, 202 7.2 Objektschema 203 7.3 Obligatorische Verknüpfungen 205 7.4 Allgemeine Methoden 207 7.5 Komplexe Methoden 208 7.5.1 Methode der integrierten Ladeeinheitenbildung 209 7.5.1.1 Hilfsmethode Lagenbildung 211 7.5.1.2 Hilfsmethode Stapelbildung 213 7.5.1.3 Hilfsmethode Standardladehilfsmittelzuordnung 214 7.5.1.4 Partialergebnisse 216 7.5.2 Methode der statischen Plausibilität 217 7.5.2.1 Hilfsmethode Lasteinwirkung 218 7.5.2.2 Hilfsmethode Lastaufnahme 220 7.5.2.3 Hilfsmethode Tragfähigkeit 221 7.5.2.4 Partialergebnisse 223 7.5.3 Methode der Durchsatzberechnung 224 7.5.3.1 Hilfsmethode Fördergeschwindigkeit 225 7.5.3.2 Hilfsmethode Stückgutabstand 225 7.5.3.3 Hilfsmethode Grenzdurchsatz 225 7.5.3.4 Partialergebnisse 227 7.5.4 Methode der Flächenbedarfsermittlung 228 7.5.4.1 Hilfsmethode Förderweglänge 229 7.5.4.2 Hilfsmethode Förderwegbreite 229 7.5.4.3 Partialergebnisse 230 7.5.5 Methode der Wirtschaftlichkeitsrechnung 230 7.5.5.1 Hilfsmethode Kostenberechnung 232 7.5.5.2 Hilfsmethode Statische Investitionsrechnung 233 7.5.5.3 Hilfsmethode Dynamische Investitionsrechnung 235 7.5.5.4 Partialergebnisse 237 7.5.6 Methode der Nutzwertanalyse 238 VII
Inhaltsverzeichnis VjJJ 7.5.6.1 Hilfsmethode Erfüllungsgrad 239 7.5.6.2 Hilfsmethode Individuelle Präferenzen 239 7.5.6.3 Hilfsmethode Nutzwertbestimmung 240 7.5.6.4 Partialergebnisse : 240 7.6 Gesamtdarstellung des Modells 241 7.7 Fazit und weiteres Vorgehen 243 8 Fallbeispiele zur Anwendung 244 8.1 Datenbasis 244 8.2 Conveyor Selector 245 8.2.1 Programmarchitektur 245 8.2.2 Grafische Benutzeroberfläche 247 8.3 Fallbeispiele 252 8.3.1 Praktisches Fallbeispiel 252 8.3.1.1 Planungsdaten 253 8.3.1.2 Auswertung 254 8.3.2 Theoretisches Fallbeispiel 255 8.3.2.1 Planungsdaten 256 8.3.2.2 Auswertung 257 8.4 Fazit und weiteres Vorgehen 262 9 Zusammenfassung und Ausblick 263 9.1 Zusammenfassung und Nutzen der Arbeit 263 9.2 Ausblick und Ansätze für weitere Forschungsarbeiten 266 Anhang 268 Anhang 1: Parameter der Ist-Analyse 269 Anhang 2: Materialflussbestimmte Bereiche 270 Anhang 3: Kleinladungsträger 271 Anhang 4: Großladungsträger 274 Anhang 5: Ladehilfsmittelobjekte 276 Anhang 6: Fördermittel 278 Anhang 7: Formale Fördersystemobjekte 297 Anhang 8: Nicht formale Fördersystemobjekte 308 Anhang 9: Fragebogen Fördersystemauswahl 310
^Inhaltsverzeichnis IX Anhang 10: Planungsdaten Fallbeispiele 321 Quellenverzeichnis 325 Thesen zur Dissertation : 336 Bibliographische Beschreibung 341 Persönlicher und beruflicher Werdegang 342 Selbstständigkeitserklärung 343 Herstellung und Verlag: BoD Books on Demand, Norderstedt ISBN 978-3-7322-4884-1