TAGUNGSBAND

16. MAGDEBURGER LOGISTIKTAGE»SICHERE UND NACHHALTIGE LOGISTIK«

29. JUNI – 1. JULI 2011

IM RAHMEN DER IFF-WISSENSCHAFTSTAGE

umschlag_tagungsband_ml.indd 1 17.06.2011 16:30:57Prozessfarbe CyanProzessfarbe MagentaProzessfarbe GelbProzessfarbe SchwarzHKS 99

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16. Magdeburger Logistiktage

SICHERE UND NACHHALTIGE LOGISTIK

Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek, Prof. E. h. Dr.-Ing. Gerhard Müller, Prof. Dr.-Ing. Klaus Richter, Dipl.-Ing. Holger Seidel

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Eine gemeinsame Initiative von:

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Medienpartner:

INSTITUT FÜR LOGISTIK UND MATERIALFLUSSTECHNIK

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INHALTSVERZEICHNIS

Vorwort Seite � Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg Grußwort Seite � Dipl.-Ing. Thomas Webel Minister für Landesentwicklung und Verkehr des Landes Sachsen-Anhalt Grußwort Seite � Prof. Dr. phil. habil. Klaus Erich Pollmann Rektor der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Grußwort Seite �Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer Vorsitzender der Geschäftsführung der Bundesvereinigung Logistik, Bremen

IImpulsvorträge Intelligente Logistiksysteme in globalen Transportketten – Anforderungen und Perspektiven für die maritime Logistik Seite �Prof. Dr.-Ing. Carlos Jahn Leiter des Instituts für Maritime Logistik der Technischen Universität Hamburg-Harburg Leiter des Fraunhofer-Centers für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML, Hamburg Trends in der Logistik Seite ��Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer Vorsitzender der Geschäftsführung der Bundesvereinigung Logistik, Bremen

Parallelsequenz ��– Mobilität der Zukunft Ontologiebasierte Routenplanung für eine aktivitätsorientierte E-Mobilität mit OpenStreetMap Seite ��Prof. Dr. Till Mossakowski DFKI GmbH Bremen Research Center on Spatial Cognition (SFB/TR 8), Universität Bremen Mihai Codescu M. Sc. DFKI GmbH Bremen Dr. Oliver Kutz Research Center on Spatial Cognition (SFB/TR 8), Universität Bremen Baustellen- und Verkehrsinformationen für ein energieeffizientes Verkehrs- und Mobilitätsmanagement Seite ��Dipl.-Ing. Olaf Czogalla, Dipl.-Ing. Andreas Herrmann Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg

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Elektromobilitätssystem Harz/Magdeburg – Komponenten und Schnittstellen Seite �� Dipl.-Inform. Kathleen Hänsch Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg André Naumann M. Sc., Dipl.-Ing. Martin Stötzer Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Dr. Przemyslaw Komarnicki, Dipl.-Inform. Tobias Kutzler Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg SEW-EURODRIVE zeigt wie Elektrofahrzeuge komfortabel ohne Kabel geladen werden Seite �Dipl.-Ing. (FH) Eugen Wilczek SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG, Bruchsal E-Mobilität – Ein Backcasting-Ansatz zur Zukunft der Mobilität Seite ��Martin Zimmermann, Prof. Dr. Inga-Lena Darkow, Dr. Heiko von der Gracht EBS Business School, Wiesbaden Der CO2

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Alexander Kaiser, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Robert Schulz M. Sc., Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek

-Emissionshandel als ökologisch wirkungsvolle und marktwirtschaftliche Alternative zu Kraftstoffsteuern im Straßengüterverkehr Seite ��

Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Parallelsequenz 2 – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen CO2

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Daniel C. F. Köhler -Bilanzierung von Supply Chains Seite �

Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Bayreuth Nachhaltigkeit durch logistikorientiertes Energiemanagement: Energieeffiziente Planung, Realisierung und Bewirtschaftung von industriellen Infrastrukturen – Herausforderungen und Erfolgsfaktoren einer systemübergreifenden Energieoptimierung Seite ��Dr.-Ing. Marco Emmermann, Dipl.-Ing. Stefan Wollschläger, Dipl.-Volksw. Sascha Hammer Visality Consulting GmbH, Berlin Lagergestaltungsmethodik für das Green Warehousing Seite ��Prof. Dr.-Ing. Harald Augustin ESB Business School, Hochschule Reutlingen Innovative Dienstleistungen der High Tech Industrie am Beispiel integrativer Logistik in der Medizintechnik Seite ��Toralf Weiße Simon Hegele GmbH, Halle� � Bewertung von Ressourcen- und Energieeffizienz mittels einer nutzungsabhängigen Simulation zur antizipativen Veränderungsplanung intralogistischer Systeme Seite ���Dipl.-Wirt.-Ing. André Wötzel Lehrstuhl für Fabrikorganisation, Technische Universität Dortmund PD Dr.-Ing. habil. Gerhard Bandow Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Dortmund

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Energierationalisierung in Logistiksystemen Seite ���Prof. Dr. habil. Béla Illés PhD Lehrstuhl für Fördertechnik und Logistik, Universität Miskolc, Ungarn Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing., EUR-Ing. György Sárközi Generaldirektor der Personenbeförderungsgesellschaft Borsod Volán AG, Miskolc, Ungarn

PParallelsequenz 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik Ereignisbasierte Steuerung von Transportprozessen Seite ���Dipl.-Wi.-Ing. Pat.-Ing. Patrick Dittmer, Christian Gorldt M. Sc., Dipl.-Wi.-Ing. Marius Veigt Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH Ein Konzept zut planungsebenenübergreifenden Bewertung der Adaptionsfähigkeit logistischer Distributionsnetzwerke Seite ���Dipl.-Wi.-Ing. Matthes Winkler, Dr.-Ing. Katja Klingebiel Fraunhofer-Institut für Materialflusstechnik und Logistik IML, Dortmund Alexander Klaas M. Sc., Dr. rer. pol. Christoph Laroque Heinz-Nixdorf-Institut, Universität Paderborn Potenziale zur Verbesserung von Sicherheits- und Logistikprozessen im internationalen Seecontainerverkehr durch indikative Telematiklösungen Seite �� Prof. Dr.-Ing. Katja Windt, Dipl.-Wi.-Ing. Mirja Meyer Jacobs University Bremen gGmbh Dr. Wolfgang Busch Astrium GmbH, Bremen Für scharfe Rechner: Wie Sie Ihre Flotte effizienter steuern und Ihre Produktivität stets im Blick haben Seite ���Jens Zeller Daimler FleetBoard GmbH, Stuttgart RFID-based Automotive Network (RAN) – Von der Individuallösung zum Branchenstandard Seite ���Dr. Edgar Quandt REHAU AG + Co, Rehau

Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt Magdeburg: EnergieEffiziente Stadt – Modellstadt für Erneuerbare Energien (MD-E4

Jun.-Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries ) – eine systemisch-transdisziplinäre Modellentwicklung für Energienachhaltigkeit Seite ��

Forschungsgruppe Umweltpsychologie, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Dipl.-Ing. Volker Krüger GWM Gesellschaft für Wirtschaftsservice Magdeburg mbH Prof. Dr.-Ing. Manfred Voigt Fachgebiet Stoffstrom- und Ressourcenmanagement, Hochschule Magdeburg-Stendal Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

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Entwicklung eines akteuersorientierten kommunalen Energiemanagementsystems in Delitzsch Seite �� Dipl.-Wi.-Ing., Dipl.-Ing. Maria Gröger, Dipl.-Wolksw. Dipl.-Kauff. Victoria Schmidt, Dr. Stefan Geyler, Carina Gleiche M. A., Prof. Dr. rer. nat. Thomas Bruckner Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement, Universität Leipzig Stuttgart: Stadt mit Energieeffizienz – SEE Stuttgart Seite ���Dr.-Ing. Jürgen GörresAmt für Umweltschutz, Landeshauptstadt Stuttgart Dipl.-Ing. Hans Erhorn Fraunhofer-Institut für Bauphysik, IBP, Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Markus Friedrich Institut für Straßen- und Verkehrswesen, Universität Stuttgart Dipl.-Ing. Nino Schäfer Amt für Umweltschutz, Landeshauptstadt Stuttgart Wolfhagen 100% EE – Entwicklung einer nachhaltigen Energieversorgung für die Stadt Wolfhagen Seite ��� ��������������������� ������Dr. rer. nat. Kai Morgenstern Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, Kassel Wettbewerb »Energieeffiziente Stadt« – Ergebnisse aus der Begleitforschung Seite ���Dipl.-Pol. Michael Knoll, Britta Oertel IZT – Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gGmbh, Berlin Was die Umweltpsychologie zu energieeffizientem Verhalten beitragen kann: Analyse, Seite ���Intervention und Monitoring Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries, Dipl.-Psych. Jan Zoellner, Dipl.-Psych. Irina Rau, Dipl.-Psych. Claudia Villalobos Montoya, Dipl.-Psych. Jacqueline Irrgang & Dipl.-Psych. Iliyana Syarova Forschungsgruppe Umweltpsychologie, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Stoffstrommanagement und Kreislaufwirtschaft in einer energieeffizienten Stadt Seite ���Dipl.-Geogr. Florian Knappe IFEU Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg GmbH

WWorkshop 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik GPS-basiertes Tracking & Tracing Seite ���Prof. Dr. Matthias Klumpp. Christof Kandel M. Sc., Sascha Bioly Ild Institut für Logistik- und Dienstleistungsmanagement, FOM Hochschule für Ökonomie und Management Essen Ortung im Hafenumschlag – Anforderungen, Systemtests und Potenziale Seite ���Dipl.-Ing. oec. Hannes Bade Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML, Hamburg Umsetzung des Roll-on-Roll-off Prinzips in der Intralogistik mit einem Shuttle-Konzept Seite ���Dr.-Ing. Klaus Hucke, Dr.-Ing. Rainer Beer, Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Hörold EBF Dresden GmbH Fahrzeugkonzept Elektrofahrzeug mit Wechselbehälter für die City Logistik Seite ���Dipl.-Ing. Christian Richter, Prof. Dr.-Ing. Klaus Richter Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Messung von Personenströmen und Personenverhalten in Logistikprozessen Seite ��Dr.-Ing. Peter Klausmann, Ralph Majer Vitracom AG, Karlsruhe Transparenz in der Kühlkette durch flexible Datenerfassung und SAAS Seite ���Jan Gelfert, Dr. Mario Neugebauer, Dr. Jürgen Anke ubigrate GmbH, Dresden

Programmbeirat ��������

Autoren �������

Impressum Seite �

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VORWORT

Sehr geehrte Damen und Herren, liebe Partner und Freunde, ich heiße Sie herzlich Willkommen zu den »Magdeburger Logistiktagen« 2011. Diese Fachtagung im Rahmen der IFF-Wissenschaftstage ist eine gemeinsame Veranstaltung des Fraunhofer IFF und des Instituts für Logistik und Materialflusstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Wie immer erwartet uns damit eine vielversprechende, hochinteressante Kombination aus universitärer sowie angewandter Forschung und zahlreichen Beiträgen aus der Praxis. Sie beginnt mit der 16. Magdeburger Logistiktagung, auf der vor allem innovative Entwicklungen, Methoden, Techniken und Organisationsmodelle zum Thema »Sichere und nachhaltige Logistik« vorgestellt und diskutiert werden. Ein Schwerpunkt der Tagung liegt in der Anwendung von neuesten Identifikations- und Ortungstechnolo-gien in verschiedenen Applikations-gebieten der Logistik. Mit Blick auf die großen Herausforderungen der Gegenwart und der Zukunft erhält der effiziente und effektive Umgang mit Ressourcen besondere Bedeutung. Dabei steht eine Frage ganz besonders im Mittelpunkt: Wie wird die Mobilität in der Zukunft aussehen? In den anwendungsorientierten »Mag-deburger Logistikworkshops« werden jene Themen der Fachtagung nochmals aufgegriffen. Im direkten Gespräch sollen die Teilnehmer die Möglichkeit bekommen, zentrale Probleme und Fragestellungen mit Experten aus der anwendungsorientierten Forschung unmittelbar zu diskutieren. Vor allem Themen wie die »Mobilität der Zu-kunft«, »Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik« und »WIDIPRO – Wissens-intensive industrielle Dienstleistungen weltweit produktiv erbringen« stehen hier im Fokus der Experten. Zudem freuen wir uns über die Auftakt-

veranstaltung des BMBF-Wettbewerbs »Energieeffiziente Stadt«, in dem die fünf Gewinnerstädte, unter ihnen auch Sachsen-Anhalts Landeshauptstadt Magdeburg, ihre Projekte präsentieren. Hochkarätige Referenten werden uns im Laufe dieser Veranstaltung an ihren erfolgreichen Strategien teilhaben lassen und innovative Technologien und deren Anwendungen vorstellen. Nach meiner Erfahrung können sowohl die Besucher als auch die Referenten der Veranstaltungen vom gegenseitigen Austausch der Erfahrungen und Erkenntnisse aus Wissenschaft und Praxis nur profitieren. Im Tagungsband wurden ein Teil der neuen Denkan-stöße und Ideen gesammelt.

Ich freue mich auf eine spannende Veranstaltung und hoffe auf ein Wiedersehen zu den Magdeburger Logistiktagen und den 15. IFF-Wissenschaftstagen 2012 in Magdeburg, zu denen das Fraunhofer IFF sein 20-jähriges Bestehen feiern wird.

Ihr

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk

Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts fürFabrikbetrieb und -automatisierung,

Institut für Logistik undMaterialflusstechnik an der Otto-von-

Guericke-Universität Magdeburg Foto: Viktoria Kühne

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GRUSSWORT

Sehr geehrte Damen und Herren,

bis 2050 sollen Personen und Güter schneller und umweltfreundlicher an ihr Ziel gebracht werden – so sieht es das aktuelle Verkehrsweißbuch der EU-Kommission vor. Dabei werden drei wesentliche Ziele verfolgt: die Verlage-rung von der Straße auf Schiene und Wasserstraße, die Senkung der CO2

Für den Logistikstandort Sachsen-Anhalt ist die Verfolgung dieser Ziele, insbesondere die Gestaltung einer zukunftsfähigen Mobilität, zur weiteren Stärkung seines Profils maßgeblich. Vor diesem Hintergrund leistet die Verkehrstelematik bereits einen we-sentlichen Beitrag. Sachsen-Anhalt will bei den Zukunftsthemen in der ange-wandten Verkehrsforschung sowie bei der Einführung intelligenter Verkehrs-systeme möglichst weit vorn sein. Dafür gilt es Schlüsseltechnologien, wie Or-tung, Navigation und Kommunikation, verstärkt in Verkehr und Logistik zu integrieren. Hierzu trägt insbesondere das im März 2010 eröffnete Entwick-lungslabor für das Galileo-Testfeld Sachsen-Anhalt im Magdeburger Wis-senschaftshafen bei.

-Emissionen und mehr Mobilität.

Neben der Verkehrstelematik belegen aber auch weitere Beispiele, dass unser Land im Hinblick auf eine nachhaltige Verkehrspolitik bereits sehr aktiv ist. So will sich die Landeshauptstadt Magde-burg unter dem Titel »MD-E4« zu einer energieeffizienten Stadt im Rahmen einer Modellstadt für erneuerbare Energien entwickeln. Das entsprechen-de Umsetzungskonzept sieht u. a. vor, die CO2

-Emissionen zu reduzieren und den Endenergiebedarf zu mindern. Mit dem Konzept hat Magdeburg im ver-gangenen Jahr als eine von fünf Städ-ten den Wettbewerb energieeffiziente Stadt des Bundesministeriums für Bil-dung und Forschung gewonnen.

Entscheidend für eine nachhaltige Gestaltung der Mobilität ist vor allem eine qualitative und fruchtbare Zusam-menarbeit aller Beteiligten aus Theorie und Praxis. Damit dies gelingt, ist ein reger Austausch zwischen Wirtschaft und Wissenschaft unerlässlich. In die-sem Sinne wünsche ich der Magdebur-ger Logistiktagung viel Erfolg und zahl-reiche Anregungen für eine zukunfts-fähige Mobilität.

Ihr

Dipl.-Ing. Thomas Webel

Dipl.-Ing. Thomas WebelMinister für Landesentwicklung und Verkehr

des Landes Sachsen-AnhaltFoto: Ministerium für Landesentwicklung und

Verkehr des Landes Sachsen-Anhalt

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GRUSSWORT

Die Wissenschaftstage am IFF, die seit 14 Jahren regelmäßig Ende Juni statt-finden, sind längst zu einem festen Bestandteil im Kalender der Veranstal-tungen im Wissenschaftsbetrieb am Standort Magdeburg geworden. Sie führen traditionell Experten der Wissen-schaft und der Praxis zusammen. Sie kommen aus allen Teilen Deutschlands und aus dem Ausland.

Wer über die Jahre hinweg für viele Partner und Teilnehmer attraktiv sein will, muss selber viel zu bieten haben. Zunächst meint das eine klare Schwer-punktsetzung bei den Forschungsthe-men. Das gilt sowohl für das Fraunho-fer-Institut IFF wie die Ingenieurwissen-schaften an der Otto-von-Guericke-Universität. Die Logistik an beiden Institutionen, mit klarem Profil ausge-stattet, ist ein gelungenes Beispiel dafür. Gegenüber anderen prominen-ten Orten kann sich unser Standort nur dann gut behaupten, wenn wir spezifi-sche Merkmale entwickeln, die mit der Magdeburger Logistik verbunden wer-den. Nicht zuletzt sind hier die Virtualisierungstechniken zu nennen, die im VDTC ein leistungsfähiges De-monstrations- und Experimentierzent-rum haben.

Dazu gehört ferner die Telematik, die am Forschungsinstitut ifak einen Na-men hat und neuerdings im Galileo-Testfeld mit der Logistik in einem viel versprechenden Forschungsschwer-punkt zusammengeführt wird.

Auch die Forschungsprogramme zu den Erneuerbaren Energien und die Elekro-mobilität sind hier zu nennen. Je vor-dringlicher dieses Forschungsthema unter dem Eindruck jüngster Katastro-phen und Bedrohungen nach vorn drängt, desto notwendiger ist die Kon-zentration auf ein standortgerechtes Profil.

Schließlich kann diese Forschung nur dann nachhaltig sein, wenn die Studie-renden in attraktiven Studiengängen an

dieses Thema herangeführt werden und Doktoranden und Nachwuchs-gruppen nach neuen Erkenntnissen suchen.

Dass ein Logistik-Schwerpunkt optimal vernetzt sein muss, ist eine kaum Er-wähnung verdienende Erfolgs-bedingung.

Ihr

Prof. Dr. phil. habil. Klaus Erich Pollmann

Prof. Dr. phil. habil. Klaus Erich Pollmann Rektor

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Foto: Viktoria Kühne

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GRUSSWORT

Sehr geehrte Damen und Herren,

die 16. Magdeburger Logistiktage im Rahmen der IFF-Wissenschaftstage stellen sichere und nachhaltige Logistik in den Mittelpunkt ihrer Betrachtungen. Zu erwarten sind Informationen und Diskussionen zu Themen, die die Logis-tik heute und in Zukunft ganz wesent-lich bewegen werden: Globalisierung, Digitalisierung, Wissensmanagement, Volatilität wirtschaftlicher Entwicklun-gen und Umweltsensibilität.

Der Markt der Logistik ist die Welt. Globale Beschaffung, vernetzte Produk-tion und weltweite Distribution sind die Resultate. Durch IT ist der Weltmarkt transparent. Viele Kunden erwarten, dass Waren ähnlich schnell bewegt werden können wie Informationen im Netz. Die Zeit wird ein immer erfolgs-entscheidenderes Kriterium. Das ver-langt nach technologischen Fortschrit-ten und nach immer besserer Organisa-tion. Hierfür entwickeln Forschungsein-richtungen und Unternehmen spezifi-sches Wissen.

Das Institut für Logistik und Material-flusstechnik an der Otto-von-Guericke-Universität und das Fraunhofer IFF leisten seit vielen Jahren wichtige Bei-träge – durch die Entwicklung innovati-ver Methoden, Techniken und Organi-sationsmodelle. Mobilität, Energieeffizi-enz und das Galileo-Testfeld sind die Themen, die sich wie ein roter Faden durch das Forschungsportfolio und folglich auch durch das Veranstal-tungsprogramm ziehen. Praxisorientier-te Workshops mit Experten aus Indust-rie, Wirtschaft und Wissenschaft stellen den Transfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft sicher.

Die Menge an Wissen nimmt in kurzen Zyklen rapide zu, die Halbwertszeit von Wissen nimmt hingegen ab. Da gilt es am Ball zu bleiben, sich aus erster Hand zu informieren, sich auszutauschen und nach den Best Practices der Zukunft zu suchen. Die Magdeburger Logistiktage

bieten dafür auch in diesem Jahr wie-der eine hervorragende Plattform.

Die Bundesvereinigung Logistik, die den Magdeburger Logistikforschern eng verbunden ist, wünscht den Teilneh-mern der IFF-Wissenschaftstage interes-sante Informationen und Diskussionen und der Veranstaltung insgesamt viel Erfolg.

Ihr

Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer

Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer Vorsitzender der Geschäftsführung

Bundesvereinigung Logistik (BVL) e. V. Foto: BVL/Kai Bublitz

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Impulsvortrag

INTELLIGENTE LOGISTIK-SYSTEME IN GLOBALEN TRANSPORTKETTEN � ANFORDERUNGEN UND PERSPEKTIVEN FÜR DIE MARITIME LOGISTIK - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr.-Ing. Carlos Jahn Institut für Maritime Logistik, Technische Universität Hamburg-Harburg Fraunhofer-Institut für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML, Hamburg

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LEBENSLAUF

Prof. Dr.-Ing. Carlos Jahn Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Maritime Logistik, Leiter Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen, Leiter

1985 1995 1998 2001 2004 seit 2009

Bundesmarine, 9 Jahre, davon 4 als Offizier auf Schiffen Fraunhofer-Institut IFF, Wissenschaftlicher Mitarbeiter A. Friedr. Flender AG, Leiter Logistik Fraunhofer-Institut IFF, Hauptabteilungsleiter Logistiksysteme und -netze Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Hamburg, Professor Technische Universität Hamburg-Harburg, Professor, Leiter des Instituts für Maritime Logistik und Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen, Hamburg, Leiter

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INTELLIGENTE LOGISTIKSYSTEME IN GLOBALEN TRANSPORTKETTEN � ANFORDERUNGEN UND PERSPEKTIVEN FÜR DIE MARITIME LOGISTIK Prof. Dr.-Ing. Carlos Jahn 1 Einleitung Mehr als 90% der interkontinentalen Güterströme wer-den über den Seeweg transportiert. Dabei nimmt die Seewege transportierte Gütermenge global zu (siehe Abbildung 1). Zum einen führt das weltweite Wirt-schaftswachstum zu einer Zunahme der Exporte (siehe Abbildung 2) und damit auch der Seetransporte.

Abbildung 1: Entwicklung der transportierten Gütermenge im seewärtigen Welthandel in Millionen Tonnen [1]

Zum anderen nimmt die globale Arbeitsteilung zu, was Seetransporte nach sich führt. Infolgedessen steigt die Nachfrage nach Transport-, Umschlag- und Lagerleistun-gen in der maritimen Transportkette. Immer mehr Güter müssen in kürzeren Zeiträumen auf begrenzten Routen zwischen Häfen transportiert sowie auf limitierten Termi-nalflächen umgeschlagen und gelagert werden. Die anstehenden Produktivitätssteigerungen in den mari-timen Transportketten können nicht nur durch Flächen- und Kapazitätserweiterungen allein realisiert werden. Flächen in Häfen und für Verkehrsinfrastrukturen in sind – gerade in dichtbesiedelten Gebieten, wie es beispielswei-se Hamburg darstellt – sehr begrenzt.

Abbildung 2: Vergleich Welt-Bruttosozialprodukt (GDP) und weltweite Exporte [2]

Die vorhandenen Transportsysteme und -infrastrukturen sind daher effizienter zu nutzen. Dafür sind neue, intelli-gente Systemlösungen in der maritimen Logistik gefragt, die unter Nutzung modernster Technologien, Organisati-onsformen und IT-Werkzeugen gestaltet werden. 2 Maritime Logistik Die maritime Logistik beschäftigt sich mit der Planung, Gestaltung, Durchführung und Steuerung von Material- und Informationsströmen im Zusammenhang mit seege-bundenen Transporten. Häfen und ihre Terminals bilden die zentralen Knotenpunkte im Netzwerk maritimer Logis-tikprozesse. In der maritimen Logistik sind unterschied-lichste technische Systemelemente – von Seeschiffen über Containerbrücken bis zu Teleskopstaplern – über zeitkriti-sche Prozesse auf dem begrenzten Raum der Häfen mit-einander verknüpft.

Abbildung 3: Vor-, Haupt- und Nachlauf in der maritimen Transportkette

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Die maritime Transportkette setzt sich aus Vorlauf, Haupt-lauf und Nachlauf zusammen (siehe Abbildung 3). Der Vorlauf umfasst die Sammlung und den Transport von Ladung im Hinterland unter Nutzung der Verkehrsträger Straße, Schiene und Binnenwasserweg bis zur Bereitstel-lung für den Seetransport. Den Hauptlauf bildet der Transport mit dem Schiff. Für den Hauptlauf sind bei-spielsweise die Gestaltung von Multiport- und Hub-Feeder-Systemen, von Linien- und Trampschifffahrt oder die Auswahl von Schiffstyp und Schiffsgröße relevante Entscheidungsfelder. Klassische Planungsaufgaben an der Wasserseite von Seehanfenterminals sind die Liegeplatz-zuordnung, die Brückeneinsatzplanung sowie die Stau-planung. Im Terminalbereich sind die Transportplanung, die Yardorganisation und die Gestaltung der Schnittstelle zu den Hinterlandverkehren typische Aufgabenfelder. Zum Nachlauf gehören der Transport und die Verteilung der Güter am Zielort. 3 Anforderungen 3.1 Produktivität Für die maritime Logistik ist das steigende Ladungsvolu-men eine Entwicklung von besonderer Bedeutung und hat weitreichende Folgen. Auch wenn die Finanz- und Wirtschaftskrise zu rückläufigen Ladungs- und Um-schlagsmenden geführt haben, zeigt sich bereits die schnelle Erholung. Die aktuellen Prognosen weisen auf ein weiteres und andauerndes Wachstum der über den Seeweg zu transportierenden und infolgedessen in Häfen umzuschlagenden Gütern hin. Daher sind stetig mehr Container zu transportieren, umzuschlagen und zu la-gern. Darüber hinaus nehmen auch die Volumina der zu verschiffenden festen und flüssigen Massengüter und der Stückgüter, wie Projektladungen und Automobile, zu. 3.2 Flottenentwicklung Um den steigenden Bedarf an maritimer Transportleistung zu decken, bedarf es mehr Schiffsraum. Entsprechend nimmt die weltweite Schiffsflotte zu. Das wird beispiels-weise am Wachstum der globalen Vollcontainerflotte deutlich (siehe Abbildung 4). Durch die wachsende Zahl der Schiffstransporte nimmt entsprechend die Beanspruchung der Seewege, Hafenan-steuerungen und Häfen zu. Immer mehr Schiffe müssen in gleicher Zeit auf den begrenzten Wasserwegen sicher zu den Liegeplätzen manövriert werden.

Abbildung 4: Flottenentwicklung: Vollcontainerflotte und Auftragsbestand [4]

Neben dem Wachstum der Flotte ist eine weitere wesent-liche Entwicklung, dass immer größere Schiffe gebaut und in Betrieb genommen werden siehe Tabelle 1). Die ersten Einheiten der Malaccamax-Klasse sind von der größten Containerreederei der Welt, Maersk, bestellt. Für die ULSC (Ultra-Large-Container-Ship) liegen Pläne, wenn auch bisher keine Bestellungen vor.

Klassifizierung DWT TEU Panamax 60.000-65.000 2.600-3.100 Post-Panamax 65.000-100.000 4.500-7.000 Super-Post-Panamax

100.000-160.000

7.000-10.000

Suezmax 120.000-200.000

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Panamax II 160.000-200.000

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Malaccamax 250.000-300.000

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ULCS Ultra-Large Con-tainer-Ship

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DWT = Deadweight Tonnage , TEU = Twenty Feet Equivalent Unit = 20' ISO - Container

Tabelle 1: Schiffsklassen für Containerschiffe [5]

Eine Folge daraus ist, dass höhere Anforderungen an die Tiefe und Größe der Manövrierflächen der Wasserwege und Häfen gestellt werden. Zudem müssen die Hafen- bzw. Kaistrukturen größere Kräfte aufnehmen können. Des Weiteren müssen entsprechend große Einrichtungen zum Laden und Löschen der sehr großen Einheiten, also

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Container-Brücken, bereitgestellt werden. Eine weitere logistische Herausforderung besteht darin, die aufgrund der größeren Schiffe auch höheren La-dungsmengen zügig zu laden und zu löschen. Zudem müssen diese Ladungsmengen über die Yardbereiche der Seehafenterminals ins Hinterland weitertransportiert bzw. aus dem Hinterland termingerecht bereitgestellt werden. 3.3 Sicherheit Weitere Anforderungen an die maritime Logistik ergeben sich aus den steigenden Sicherheitsbedarfen. Hier kann zwischen der Sicherheit gegen Manipulationen der La-dung, z.B. Verbergen gefährlicher und verbotener Stoffe in Ladungseinheiten, wie Container, und der Sicherheit für die Besatzung der Schiffe unterschieden werden. Bezüglich der Reduzierung des Risikos aus der Ladung gibt es eine Vielzahl neuer Regelungen, die auf eine Stei-gerung der Informationstransparenz, die Informationsfülle und der vorauseilend bereitgestellter Informationen zu Ladung bzw. Transportwegen abzielen. So haben die Vereinigten Staaten von Amerika Initiativen zur Erhöhung von Sicherheit und Transparenz in Warenbewegungen vorangetrieben. Dazu gehören die Container-Sicherheitsinitiative (CSI Container Security Initiative), ein Sicherheitsprogramm der Zollverwaltung (CBP Customs and Border Protection) der USA [7]. Ein Ziel ist es, zwei-felhafte Containerladungen vor dem Erreichen von US-Häfen zu identifizieren und ggf. überprüfen zu können. So soll u.a. die Einfuhr von Massenvernichtungswaffen verhindert werden. Dafür werden Risikoprofile erstellt, wofür die Lieferanten alle sicherheitsrelevanten Frachtda-ten 24 Stunden vor Auslaufen des Schiffes im Ursprungs-land an die Zollverwaltung melden müssen (24-Hour Advance Vessel Manifest Rule). Darüber hinaus gibt es die freiwillige Initiative Customs-Trade Partnership Against Terrorism (C-TPAT) der USA für die Sicherheit in der Lieferkette, die dem europäischen »Zugelassenen Wirtschaftsbeteiligten« (AEO Authorized Economic Operator) entspricht. Bei Einhaltung definierter Regelungen werden den Wirtschaftsbeteiligten seitens der Zollverwaltung Vergünstigen in der Zollabwicklung eingeräumt [8]. International gilt der ISPS-Code (Interrnational Ship and Port Facility Security Code) der IMO (International Mariti-me Organization) [9], der ein umfangreiches Maßnah-menbündel zur Gefahrenabwehr bei Schiffen und Häfen umfasst. Demnach müssen Schiffe, die einen Hafen an-laufen, zuvor explizit ihre Ladung übermitteln. Den Be-hörden des anlaufenden Hafens werden umfassende Kontrollrechte eingeräumt.

Ferner sind nach dem ISPS-Code Hafenanlagen, die zuvor in der Regel frei zugänglich waren, hermetisch abgeschot-tet. Ein Zugang ist jetzt nur noch für definierte Personen-kreise erlaubt. Personen müssen sich ausweisen und erhalten für die Dauer ihres Aufenthalts in den Hafenan-lagen eine Identifikationskarte. Die Akteure in der maritimen Logistikkette, wie beispiels-weise Seefrachtspeditionen, Reedereien und Terminalbe-treiber, werden von diesen Sicherheitsregelungen gefor-dert. Sie müssen diese Regelungen in ihre Logistik- und Geschäftsprozesse fortlaufend integrieren und zuverlässig berücksichtigen. Für die Sicherheit der Besatzung hat sich in den letzten Jahren die Piraterie als Bedrohung mit wachsendem aus-maß gezeigt (siehe Abbildung 5). Neben militärischen bzw. polizeilichen Maßnahmen erweist sich in diesem Feld die Informationsverfügbarkeit als ein Schlüsselfaktor, mit dem Schiffsbetreiber bedrohungsgerecht Schiffsrou-ten modifizieren können.

Abbildung 5: Fälle von Piraterie und Geiselnahmen [6]

3.4 Ökologie Die zunehmende Umweltsensibilisierung in der Gesell-schaft stellt eine weitere Entwicklung dar, die die mariti-me Logistik fordert. Die steigenden Umweltschutzanfor-derungen in den Häfen, angeführt vom U.S.-Hafen Los Angeles mit der Cool Iron Initiative (Abschaltung aller Aggregate während der Hafenliegezeit und Stromversor-gung des Schiffes von Land aus) sollen die Emissionsbelas-tung durch Schiffsabgase vermindern. Die nachvollziehba-re Forderung stellt Häfen und Schifffahrt vor erhebliche technische und organisatorische Probleme.

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Eine besondere Herausforderung für die Schifffahrt stellen die sinkenden Schwefelwerte im Schiffskraftstoff dar (siehe Abbildung 5). So soll der Schwefelgehalt weltweit von heute 3,5-4,5% langfristig auf 0,5% gesenkt wer-den. In speziellen Gebieten, sogenannten »Sulphur Emis-sion Control Areas« (SECA) – die Ostsee, die Nordsee und der Englische Kanal gehören dazu – liegt der Grenzwert für Schwefel im Kraftstoff seit 1.Juli 2010 bei 1,0 % (ehemals 1,5 %) und soll ab 2015 auf 0,1% vermindert werden [3]. Für die Schiffskraftstoffkosten werden infolgedessen erhebliche Preissteigerungen erwartet, die sich auf die Routenplanung auswirken werden. Ein kraftstoffeffizien-ter Einsatz des Schiffes wird noch weiter an Relevanz für die logistische Planung gewinnen. Die Auswirkungen der Treibstoffpreiserhöhung können so weitreichend sein, das schon die Gefahr der Rückverlagerungen von Transport-strömen von Fähren auf den Landtransport in Bereich der Ostsee diskutiert wird. 4 Perspektiven Die Steigerung der Produktivität der TUL-Prozesse in der maritimen Transportkette ist die zentrale Herausforderung der nächsten Jahre. Dabei ist das Produktivitätswachstum unter Berücksichtigung der Sicherheits- und Umweltan-forderungen wirtschaftlich zu realisieren. Da in maritimen Logistikketten unterschiedliche Akteure, wie Terminalbe-treiber, Reedereien, Hafen- und Zollbehörden, Logistik- und Verkehrs-Dienstleister, über zeitkritische intermodale Prozesse miteinander verknüpft sind, sind Lösungen ge-fragt, die Optimierungen über Unternehmens- und Ver-kehrsträgergrenzen hinweg ermöglichen. Zum einen müssen aufgrund der Ladungszunahmen bei begrenzten Kapazitäten die Geschwindigkeit und die Effizienz der logistischen Prozesse steigen. Zum anderen

müssen die Flexibilität und die Reaktionsfähigkeit in mari-timen Transportketten erhöht werden, da logistische Abläufe, gerade im globalen Zusammenhang, durch ein Maß an Unschärfe – also durch Dynamik, Zufall und Un-vorhergesehenes – gekennzeichnet sind. Der Erfolgsfaktor zu Beherrschung dieser Anforderungen ist die intelligente Nutzung von Informationen. Dafür lassen sich frei Eigenschaften hervorheben: die Qualität, der Zeitbezug und der Umfang der Informationsbereitstel-lung. Qualität bedeutet, dass der Inhalt der Informationen korrekt, umfassend und nutzergerecht bereitzustellen ist. Dafür sind eine stärkere Vernetzung der Informationssys-teme der Partner in intermodalen Transportketten, der Ausbau multilateraler Informations- und Kommunikati-onssysteme und die damit einhergehende stärkere Stan-dardisierung geeignete Wege. Hinsichtlich des Zeitbezugs ist hervorzuheben, das mehr vorauseilende Informations-flüsse erforderlich sind, die den Beteiligten der Transport-kette nutzen können, um z.B. den Ressourceneinsatz mit dem Eintreffen von Ladung stärker zu synchronisieren und so Effizienzsteigerungen zu generieren. Weiterhin ist der Umfang der verfügbaren Informationen zu steigern. Dazu gehört es, vielfältige Informationen zu Ort und Zustand von Ladungen, von Transport- und Umschlag-Ressourcen den Beteiligten der Transportketten zielgerich-tet zur Verfügung zu stellen. Die innovativen Identifizie-rungs-, Ortungs- und Zustandserfassungs-Technologien sowie die Informationstechnik bieten hierfür vielverspre-chende Mittel, die zukünftige Logistiklösungen prägen werden. 5 Quellen [1] World Trade Organization, http://www.wto.org/, zitiert aus Statista, 2010 [2] United Nations Conference on Trade and Develop-ment (UNCTAD), Maritime Report, 2009 [3] International Maritime Organization (IMO), Marpol Annex VI »Prevention of air pollution by ships (Emission Control Areas)« [4] Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (ISL) auf Basis IHS Fairplay 2010 [5] http://www.meta-evolutions.de/, 2011 [6] European Union Naval Force Somalia Atalanta, http://www.eunavfor.eu, 2011 [7] Department of Homeland Security, http://www.dhs.gov/files/programs/, 2010 [8] http://www.zoll.de/b0_zoll_und_steuern/, 2011 [9] International Maritime Organization (IMO), http://www.imo.org/OurWork/Security/, 2011

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Abbildung 6: Grenzwerte für den Schwefelgehalt im Schiffskraftstoff(blaue Linie: international, blau gestrichelt: wenn möglich, graue Linie

SECA-Gebiete [3])

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Impulsvortrag

TRENDS IN DER LOGISTIK - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer Bundesvereinigung Logistik (BVL) e. V., Bremen

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LEBENSLAUF

Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer

�����������������������Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V., Vorsitzender der Geschäftsführung

1979 - 1984 1985 - 1988 Bisherige berufliche Praxis 1984 - 1989 1989 - 1993 1993 - 1996 1997 - 1999 1999 - 2004 seit 01.07.2004 neben-/ehrenamtliche Tätigkeit 1989 - 1992 1992 - 1993 Seit 2004 2005 - 2009 2009 - 2011 seit 2007

Maschinenbau-Studium, Universität Hannover Promotion, Technische Universität Berlin, parallel zur beruflichen Tätigkeit bei BMW in Dingolfing Materialflussplanung, Disposition, Montagesteuerung Bayrische Motorenwerke AG, Werk 2.4, Dingolfing Abteilungsleiter Materialwirtschaft -> Prokurist Kundenauftragslogistik SAUER-SUNDSTRAND GmbH & Co.KG, Neumünster Prokurist Materialwirtschaft -> Prokurist Logistik Bremer Vulkan Werft GmbH (ab 1.5.96 i.K), Bremen Vegesack Partner & Geschäftsführer, PROVENTUS Unternehmensberatung GmbH, Neumünster/Bremen Geschäftsführer, Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. , Bremen Vorsitzender der Geschäftsführung Lehrbeauftragter „Betriebsorganisation“, Fachhochschule Kiel Sprecher der Regionalgruppe Schleswig-Holstein, Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V., Bremen Lehrbeauftragter an der Universität Bremen, Block-Vorlesungen mit wechselnden Fachthemen Angewandte Beschaffungslogistik, Angewandte Produktionslogistik und Angewandte Kontraktlogistik Lehrbeauftragter an der Hamburg School of Logistics (HSL), Block-Vorlesung „Interdisciplinary Production Management“ im Rahmen des internationalen Logistics MBA Lehrbeauftragter an der Jacobs University, Block-Vorlesung „Contract Logistics“ stv. Vorsitzender des Stiftungsrats, Deutsche Außenhandel- und Verkehrsakademie (DAV), Bremen

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TRENDS IN DER LOGISTIK Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer 1� Anforderungen der Zukunft an logistische

Strukturen, Leistungen und Systeme Aus Sicht der Bundesvereinigung Logistik gibt es sechs Kernthemen, die die Zukunft der Logistik in besonderer Weise bestimmen: Globalisierung, Digitalisierung, Wis-sensmanagement, Volatilität wirtschaftlicher Entwicklun-gen, Sicherheit und Umweltsensibilität. Die Welt ist unser Markt: Globale Beschaffung, vernetzte Produktion und weltweite Distribution sind die Resultate. Durch IT ist der Weltmarkt transparent. In Folge dessen erwarten viele Kunden, dass die Waren ähnlich schnell bewegt werden können wie die Informationen im Netz. Die Zeit wird ein immer erfolgsentscheidenderes Kriterium. Das verlangt nach technologischen Fortschritten und nach immer besserer Organisation. Hierfür entwickeln Firmen spezifi-sches Wissen, das firmenintern global verfügbar sein und trotz Personalfluktuation sowie Generationswechseln erhalten bleiben muss. Die Menge an Wissen nimmt in kurzen Zyklen rapide zu, die Halbwertszeit von Wissen nimmt hingegen ab. Das Management von Wissen ver-langt also eine hohe Professionalität. Hinzu kommen wirtschaftliche Veränderungen in nie gekannten Dimensi-onen: Die jüngst bewältigte Finanz- und Wirtschaftskrise, die aktuellen Währungsunsicherheiten, die Naturkata-strophen der jüngeren Vergangenheit. Der Wirtschaftsbe-reich Logistik muss lernen, mit Unsicherheiten und hohen Schwankungen zu leben und seine Leistungen trotzdem mit hoher Zuverlässigkeit zu erbringen – Schutz gegen terroristische Bedrohungen inklusive. Last not least ist uns allen die Umwelt endlich wirklich wichtig geworden: Eine hohe Umweltsensibilität von Nachfragern und Anbietern logistischer Leistungen verändert die globalen Waren-ströme. Logistiker tragen und übernehmen in Unterneh-men und Gesellschaft eine immer höhere Verantwortung. 2� Dimensionen der Logistik Der Wirtschaftsbereich Logistik ist auf beiden Marktsei-ten verankert: In Industrie und Handel als Nachfrager und bei den Logistik-Dienstleistern als Anbieter logistischer Leistungen. Logistik umfasst viele Querschnittsfunktionen und das Management von Schnittstellen – beispielsweise zwischen Unternehmen oder gar Märkten: Montagesteu-erung im Automobilbau, Beschaffungsplanung im Han-del, Gewährleistung von Frische und Rückverfolgbarkeit bei Lebensmitteln, Disposition und Steuerung von Waren-strömen. Basierend auf den Erhebungen der TOP 100-Studie der Fraunhofer Arbeitsgruppe für Supply Chain Services lag der Umsatz der Logistik in Deutschland 2010 bei rund 211 Milliarden Euro. 2,7 Millionen Menschen waren in logistischen Funktionen tätig. Für das Jahr 2011

werden neue Rekorde erwartet: Rund 220 Milliarden Euro Umsatz und bis zu 2,9 Millionen Beschäftigte. Gemessen am Umsatz ist die Logistik der drittgrößte Wirtschaftsbe-reich Deutschlands hinter der Automobilindustrie und dem Handel. In vielen Regionen – wie zum Beispiel in der norddeutschen Küstenregion, im Rhein-Ruhrgebiet, rund um die großen Flughäfen und an anderen Verkehrsdreh-kreuzen – ist die Logistik seit Jahren der entscheidende Motor der wirtschaftlichen Entwicklung. 3� Abhängigkeiten und Zusammenhänge Ohne Logistik kann kein Unternehmen seine Lieferungen und Leistungen erbringen, weder Global Player noch kleine und mittelständische Firmen. Menschen, Waren und Informationen zum richtigen Zeitpunkt in der richti-gen Menge und Qualität zum richtigen Ort zu bringen ist für jedes Unternehmen ein zentrales Thema. Logistik optimiert die Prozesse in den Unternehmen, zwischen Unternehmen und in den Beziehungen zu den Kunden. Hier hängen große Kostenblöcke mit Kunden-zufriedenheit, Effizienz und Zuverlässigkeit zusammen. Internationale Wettbewerbsvorteile können nur erzielt werden, wenn alle Parameter in Wertschöpfungsketten unter ganzheitlichen Aspekten betrachtet, eingestellt, überwacht und gesteuert werden. 4� Dynamik der Logistik Die Finanz- und Wirtschaftskrise hat deutlich gezeigt, dass die Logistik von wirtschaftlichen Schwankungen stärker betroffen ist als die Wirtschaft selbst: Minus 5% beim Bruttoinlandsprodukt (BIP) in Deutschland verursachten minus 8% in der Logistik. Und im Hochlauf verursachten plus 2,5% BIP plus 5% und mehr in der Logistik. Dieser Verstärkungseffekt stellt Logistiker vor zentrale Fragen: Wie schaffen es Unternehmen, trotz volatiler Wirtschaft nachhaltig zu wachsen? Welches Wachstumstempo kann ein Unternehmen verkraften? Welche Ressourcen werden an welcher Stelle optimal eingesetzt? Intelligent zu wach-sen, bedeutet höhere Flexibilität sowie weiter verbesserte Effizienz: Vermeidung von Warenströmen, Optimierung von Tourenplänen, bestmögliche Flächennutzung, res-sourcenschonende Technologien, sensibler Mitarbeiter-einsatz in Krisen- und in Boomzeiten. Grundsätzlich gilt: je höher spezialisiert und je innovativer, desto besser sind die Unternehmen durch die Krise gekommen. Die Bewäl-tigung immer neuer Herausforderungen setzt ein hohes Qualifikationsniveau der Mitarbeiter voraus, um die Indi-vidualisierung von Produkten und Dienstleistungen, un-ternehmensübergreifende Kooperationen und die insge-

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samt steigende Komplexität von Prozessen besser bewäl-tigen zu können. 5� Effizienz- und Wettbewerbsvorteile Logistik agiert stets mit einer »ganzheitlichen« Sichtweise – im Sinne von Unternehmenszielen oder auch von unter-nehmensübergreifenden Wertschöpfungsketten. Verein-facht dargestellt bedeutet dies: Ein klassischer Einkäufer versucht, die Einstandspreise von Komponenten zu sen-ken, ein traditioneller Fertigungssteuerer versucht, die Maschinenauslastung zu verbessern. Der Logistiker strebt nach einer Lösung, die dem ganzen Unternehmen dient: 50 Cent Mehrpreis pro Stück im Einkauf, 120 Cent nied-rigere Fertigungskosten, weil ein Arbeitsgang entfällt, gekoppelt mit weiteren Effekten durch schlanke Produk-tionsprozesse und dazu passende Bevorratungsstrategien. Das erhöht die Flexibilität des Unternehmens, senkt die Kosten, verbessert den Servicegrad. »Ganzheitliche« Ansätze und ein gutes Schnittstellenmanagement sind Erfolgsfaktoren: Mit den Werkzeugen der Logistik Poten-ziale aufspüren und Abläufe bereichs- oder auch unter-nehmensübergreifend zu optimieren. 6� Kundennutzen und Service Der Kunde, der Verbraucher ist bestimmend für alle wirt-schaftlichen Prozesse. Sein Nutzen steht im Vordergrund. Im Umkehrschluss heißt das: Alles, was dem Kunden nicht nutzt oder gar alles, was der Kunde nicht bezahlt, ist Verschwendung. Die Grundgedanken des Toyota Produk-tionssystems gelten auch in der Logistik: Prozesse neutral und kritisch betrachten, gemeinsam nach Optimierungs-möglichkeiten suchen und die Verbesserungen umsetzen. Technologiesprünge in der Informationstechnologie oder im Lager- und Transportwesen beflügeln logistische Leis-tungen insgesamt. Wenn aufgrund gestiegener Chipleis-tungen, besserer Batterien, effizienterer Verbräuche neue oder geänderte Abläufe möglich werden: Beispielsweise Selbststeuerung logistischer Prozesse durch dezentrale Intelligenz: Pakete kommunizieren mit Transporteinrich-tungen und entscheiden selbst, welchen Weg sie an ihr Ziel wählen. Temperatursensoren melden Abweichungen vom Sollzustand, die empfindliche Ware meldet sich daraufhin aus dem Laderaum und »verlangt«, umgepackt zu werden, bevor sie verdirbt. Oder die Chancen, kom-plexe Softwarepakete durch Cloud-Computing quasi überall verfügbar zu haben. 7� Nachhaltigkeit In der Logistik steht die Nachhaltigkeit in ihren drei Aus-prägungen Ökonomie, Ökologie und Soziales im Vorder-grund. Werden diese drei Ausprägungen miteinander verbunden, nutzt dies dem Unternehmen, weil Prozesse wirtschaftlich ablaufen, der Umwelt, weil Prozesse res-

sourcenschonend gestaltet werden und den Menschen, wenn sie ergonomisch richtig und sozial gesichert einge-bunden werden. Wir sprechen von »Nachhaltigkeit durch Effizienz«, ein Leitgedanke, der sich seit vielen Jahren durch die Arbeit der Logistiker zieht. Die Vermeidung von globalem Teiltourismus und Leerfahrten durch gute Pla-nung, die Reduzierung von Ressourcenverbrauch durch neue Technologien und deren konsequente Anwendung machen Prozesse wirtschaftlicher, umweltverträglicher und für alle Beteiligten angenehmer. 8� »Logistik macht´s möglich« Aufgrund der geografischen Lage, der guten Infrastruktur und des logistischen Know-how ist die Logistik in Deutschland exzellent aufgestellt. Hier entwickelte logisti-sche Leistungen haben international Vorbildcharakter. Hinzu kommt eine interessante, voll integrierte Struktur: Knapp über 50 Prozent aller Logistikleistungen finden in Industrie und Handel statt: Produktionsplanung, Monta-gesteuerung, Beschaffung, innerbetrieblicher Transport und Warenwirtschaft. Knapp unter 50 Prozent werden von 60.000 Logistik-Dienstleistern erwirtschaftet, darun-ter einige wenige Global Player und viele mittelständische Unternehmen. Diese Akteure wissen ihre Chancen zu nutzen. Unsichere Rahmenbedingungen stellen die größ-ten Herausforderungen dar: Wirtschaftliche Unsicherheit aufgrund von Turbulenzen an den globalen Finanzmärk-ten und durch instabile Währungen. Darüber hinaus haben neue oder verschärfte Handelsbarrieren, Energie-preisschwankungen, aber auch Piraterie- und Terrorge-fahren sowie Umweltkatastrophen starken Einfluss auf den Wirkungsgrad der Logistik. Für den jährlich stattfindenden »Tag der Logistik« wurde der Slogan »Logistik macht‘s möglich« gewählt. Denn aus Logistikersicht steht der Kunde im Vordergrund und wid-rige Umstände sind nur neue Herausforderungen. Damit können Logistiker sehr gut umgehen, denn: –� Präzise Informationen sichern die Aktionsfähigkeit. –� Operative Exzellenz garantiert Geschäftserfolg –� Die besten Köpfe agieren zielführend. –� Technologieentwicklung birgt neue Möglichkeiten

und –� Nachhaltigkeit entsteht durch Effizienz.

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Parallelsequenz 1 – Mobilität der Zukunft

ONTOLOGIEBASIERTE ROUTENPLANUNG FÜR EINE AKTIVITÄTSORIENTIERTE ELEKTROMOBILITÄT MIT OPENSTREETMAP - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr. Till Mossakowski DFKI GmbH Bremen Universität Bremen, Research Center on Spatial Cognition (SFB / TR 8)

Mihai Codescu M. Sc. DFKI GmbH Bremen

Dr. Oliver Kutz Universität Bremen, Research Center on Spatial Cognition (SFB / TR 8)

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LEBENSLAUF

Prof. Dr. Till Mossakowski DFKI GmbH Bremen, Senior Researcher

1986 - 1992 1992 1996 1996 - 2002 2002 - 2010 2005 Seit 2006 2008 - 2009 Seit 2011

Studium der Informatik an der Universität Bremen Diplom Promotion Postdoktorand und wiss. Mitarbeiter an der Universität Bremen wissenschaftlicher Assistent der Universität Bremen Habilitation Senior Researcher am Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz GmbH, Bremen Vertretungsprofessur (für Prof. Dr. Bernhard Nebel) an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg außerplanmäßiger Professor an der Universität Bremen

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LEBENSLAUF

Mihai Codescu DFKI GmbH Bremen, Researcher

2000 - 2006 2004 - 2007 Seit 2006 2005 - 2006 Seit 2009

Studium der Informatik an der Universität Bukarest, Rumänien M. Sc. in der Theorie der algebraischen Spezifikationen, »Scoala Normala Superioara« Bukarest, Rumänien Doktorand, Universität Bremen Lehrauftrag, Theoretische Informatik, Universität Bukarest, Rumänien Researcher am Deutschen Forschungszentrums für künstliche Intelligenz GmbH, Projekt LATIN (DFG)

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LEBENSLAUF

Dr. Oliver Kutz Research Center on Spatial Cognition (SFB/TR 8), Universität Bremen, Wissenschaftlicher Mitarbeiter

1993 - 1995 1996 1996 - 2000 2000 2001 - 2004 2004 2005 - 2006 Seit 2007

Studium der Mathematik & Philosophie an der Ruhr-Universität Bochum. Studium der Informatik und Kognitionswissenschaften an der University of Sussex bei Brighton, UK. Studium der Mathematik & Philosophie an der Humboldt Universität zu Berlin und der Freien Universität Berlin. Diplom in Mathematik Research Assistant an der University of Liverpool, UK Promotion in Informatik, University of Liverpool, UK . Postdoctoral Research Fellow, University of Manchester, UK Postdoktorand an der Universität Bremen, Projekt OntoSpace im SFB/TR 8; Lehrauftrag in der Informatik

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ONTOLOGIEBASIERTE ROUTENPLANUNG FÜR EINE AKTIVITÄTSORIENTIERTE ELEKTRO-MOBILITÄT MIT OPENSTREETMAP Prof. Dr. Till Mossakowski, Mihai Codescu M. Sc., Dr. Oliver Kutz 1� Einführung Elektromobilität (E-Mobilität) muss nach wie vor mit etli-chen fundamentalen Beschränkungen zurechtkommen: kurze Batteriereichweiten, relativ lange Aufladezyklen und ein allgemeiner Mangel an Ladestationen, die schnelles Laden erlauben. In dieser Situation müssen algorithmische Lösungen zur Routenplanung sowohl den Ladezustand zu Beginn einer Fahrt, als auch den Energieverbrauch und Rückgewinn entlang des Weges berücksichtigen. Wir entwickeln einen Web-Service (DO-ROAM) zur Rou-tenplanung basierend auf einem aktivitätsorientierten Ansatz. Ein Ziel ist, den Nutzer nicht nur in der Planung des Weges von A nach B zu unterstützen, sondern darü-ber hinaus die Ausübung einer Reihe ausgewählter Aktivi-täten (wie Einkaufen, Inanspruchnahme von Dienstleis-tungen, Sightseeing, ... ), entlang des Weges zu ermögli-chen. Da Aktivitäten während einer Ladephase realisiert werden können, ist dieser Ansatz von besonderer Rele-vanz für die Elektromobilität. Unsere Arbeit ist stark be-einflusst von einem früheren aktivitätszentrierten, interak-tiven Routenplanungssystem [1] (siehe http://www.digitaltravelmate.net). Dieses System erlaubt dem Nutzer interessante Orte anhand gewünschter Ur-laubsaktivitäten (z. B. Museumsbesuche, Tauchen, etc.) auszuwählen, woraufhin Routen entlang von Orten ge-plant werden, welche die Realisierung dieser Aktivitäten ermöglichen. Eine Schwäche des Systems ist jedoch, dass es mit einer fixierten fiktiven Karte arbeitet und gleichfalls eine kleine vordefinierte Zahl von Aktivitäten annimmt. Im Gegensatz hierzu benutzt unser System OpenStreetMap (OSM), welches nicht nur Karten bereitstellt, sondern darüber hinaus semantische Metadaten in Form von tags. OSM-Tags können benutzt werden, um nach Orten zu suchen, die die Ausführung gewünschter Tätigkeiten erlauben. OpenStreetMap hat sich zu einer reichhaltigen Quelle für Geodaten entwickelt und überholt in mancher Hinsicht sogar Google maps (wie etwa im Detailreichtum diverser Fußwege). Beim Suchen und Navigieren durch ein Web-portal wie http://www.openstreetmap.org können se-mantische Metadaten von großer Hilfe sein, einen inten-tionalen aktivitätsorientierten Datenzugang zu ermögli-chen. Im Falle von OpenStreetMap finden tags durch eine Social Web und wiki-artige Interaktion Eingang in die Datenbank. Metadaten die durch solche Social Web,

gemeinschaftliche und community-basierte Anstrengun-gen erstellt werden haben spezifische Eigenschaften, nämlich evolvieren bottom-up, sind recht verrauscht, da sie Tippfehler und Redundanzen etc. enthalten, und sind ständigem Wandel unterzogen. Eine wesentliche Heraus-forderung ist es nun in welcher Weise derartige Metada-ten im Fluss in sinnvoller Weise für eine aktivitätsbasierte Such- und Navigationsapplikation genutzt werden kön-nen. In diesem Beitrag schlagen wir vor, Ontologien sowie (semi-automatisch generierte) Ontologie-mappings zu nutzen, um eine Brücke zu schlagen zwischen den Inten-tionen eines einzelnen Nutzers und den community-generierten Metadaten, also den tags. Dieser Ansatz bietet einen relativ einfachen jedoch effektiven Lösungs-ansatz für das generell recht schwierige Problem Daten mit Ontologien zu verknüpfen (vgl. [2]). Basierend auf diesen Grundideen haben wir eine open source Web-Applikation entwickelt – DO-ROAM – ein Prototyp, der neben den üblichen Suchfunktionen des OpenStreetMap-Portals eine Ontologie-basierte Suche für lokalisierte Aktivitäten sowie Öffnungszeiten bereitstellt, und der vor allem Routen entlang von vom Benutzer ausgewählten Aktivitäten findet. 1.1� Verwandte Arbeiten Das GeoShare Projekt hat auf dem Gebiet der ontologiebasierten Integration von Geodaten und Diens-ten Pionierarbeit geleistet [3]. Ihr System vollzieht ontolo-gisches, räumliches und temporales Schließen bei der Bearbeitung von Nutzeranfragen. Wie die Autoren jedoch anmerken: »all application ontologies have in common that they are based on the same vocabulary«. Wir verfol-gen hier einen allgemeineren Ansatz der auf Ontologie-Abbildungen (matchings) basiert. Darüberhinaus haben uns die GeoShare/Buster Software Entwickler informiert, dass ihr System von keinem Webservice benutzt wird, und dass es großen Aufwand erfordern würde ihre Software wieder lauffähig zu machen. Wir haben in der Tat den Eindruck, dass ihre Benutzeroberfläche zu komplex war – eine reduzierte Version, ohne ontologiebasierte Suche, ist jedoch nach wie vor online. Google Maps implementiert offensichtlich eine Mixtur aus Volltextsuche und Suche in einer Taxonomie von Katego-rien; leider sind jedoch nur Teile dieser Taxonomie öffent-lich zugänglich. Während Volltextsuche in manchen Fällen

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interessante Resultate produzieren kann, führt sie auch oft zu Missverständnissen. Wenn man zum Beispiel nach »new york barber restaurant« oder »new york barber near restaurant« sucht erhält man Resultate in der Kate-gorie »Restaurant« für welche das Wort »barber« in einem verknüpften Text Dokument vorkommt (oder um-gekehrt), jedoch nur wenige welche Restaurants die in der Nähe von Friseuren angesiedelt sind beschreiben. Die Suche nach »charging station« liefert in den meisten Fällen keinerlei Resultate. Während die Suche nach »charging station« in OpenStreetMap in der Tat ebenfalls keinerlei Resultate liefert, ist OSMs internes Datenmana-gement öffentlich zugänglich, und daher sind bessere Suchalgorithmen umsetzbar, die zum Beispiel OSMs Tag-Infrastruktur benutzen, um Nutzeranfragen semantisch aufzuwerten. Insofern beabsichtigen wir, eine aktivitäts-orientierte Suche zu realisieren, welche es erlaubt zahlrei-che Aktivitäten miteinander zu kombinieren, Möglichkei-ten aufweist nach nahegelegenen Orten zu suchen, bzw. die Suche auf bestimmte Öffnungszeiten einzuschränken. Google City Tours ist in der Lage, touristische Reisen beginnend mit einem nutzerdefinierten Startpunkt vorzu-schlagen; jedoch ist es dem Nutzer nicht möglich, spezifi-sche Aktivitäten einzubinden. Andere Arbeiten die die Relevanz von Aktivitäten und Aktionen in GIS betonen sind [4, 5], in welchen argumentiert wird, dass um geo-graphische Informationen wirklich nützlich zu machen entsprechende Ontologien mit einem Fokus auf menschli-che Aktivitäten konzipiert werden müssen anstatt »static and entity-based« zu sein. Darüberhinaus schlagen die Autoren von [4] vor, textuelle Beschreibungen von Aktivi-täten zu nutzen um daraus eine Domänen Ontologie abzuleiten ! dies ähnelt unserem Ansatz Metadaten Tags auf Aktivitäten in einer Ontologie abzubilden. Im Unter-schied zu unserem Ansatz benutzen jedoch keine dieser Arbeiten Methoden der statistischen Ontologieabbildung (matchings) um diese beiden Schichten miteinander zu verknüpfen, noch nutzen sie die Sprache OWL oder wen-den neuere Ideen aus dem Gebiet des ontologiebasierten Datenzugriffs an. 2� Anwendungsfälle In diesem Abschnitt beschreiben wir einige Szenarien, in welchen Menschen nach Orten suchen, an denen sie gewisse Aktivitäten ausüben können und entsprechende Routen, die diese Orte enthalten. Ein wichtiges derartiges Anwendungsszenario ist die Elektromobilität, insbesondere wegen der begrenzten Batteriereichweite von Elektrofahrzeugen und den relativ langen Ladezyklen. Man beachte, dass wir annehmen, dass die dem Nutzer präsentierte Karte von OpenStreetMap stammt; unser Ansatz ist jedoch flexibel und könnte durchaus mehrere Datenquellen nutzen. [6]

präsentieren verschiedene Navigationsszenarien basierend auf einer GIS-Ontologie; dies inspirierte das Format der hier präsentierten Anwendungsfälle. – Szenario 1: Alan ist ein Tourist im Allgäu und möchte herausfinden welche Aktivitäten in Fußreichweite zur nächstgelegenen Ladestation liegen. – Szenario 2: Betty ist neu in der Stadt. Sie möchte gerne die möglichen Aktivitäten in ihrem Viertel kennenlernen. Sie weiß auch, dass sie bald hungrig werden wird, und sucht daher nach allen Restaurants die nah an ihrer Wohnung liegen und noch in den nächsten 2 Stunden geöffnet sein werden. – Szenario 3: Maria möchte eine Freundin in München besuchen. Auf dem Weg vom Hauptbahnhof zur Wohnung ihrer Freun-din möchte sie etwas einkaufen gehen, eine Bank und eine Postfiliale aufsuchen. Sie benötigt ein System wel-ches eine Route generieren und anzeigen kann welches alle diese Orte enthält, in einer beliebigen Reihenfolge. Sie will darüberhinaus in der Lage sein die vorgeschlagene Route zu modifizieren. – Szenario 4: Tom möchte von A nach B reisen. Er möchte die land-schaftlich reizvollste Strecke wählen. Er möchte des Wei-teren alle interessanten Orte in einem von ihm ausge-wählten und modifizierbaren Ausschnitt der Karte ange-zeigt sehen. Er möchte schließlich einen Routenvorschlag erhalten der flexibel ist und sich später noch adaptieren lässt. 3� Architektur von DO-ROAM Wir haben ein Werkzeug DO-ROAM entworfen und im-plementiert, das solche Fragen beantworten kann und den Benutzer bei der raum-zeitlichen Planung seiner Aktivitäten und Routenauswahl assistiert. DO-ROAM ist ein Akronym für Data and Ontology driven Route-finding Of Activity-oriented Mobility. DO-ROAM ist gegenwärtig als Prototyp unter do-roam.org verfügbar. Das System erzeugt nur eine Route, die nicht verändert werden kann, so dass Szenario 3 nur teilweise unterstützt wird. Das grafische Interface von DO-ROAM wird in der Abbildung unten gezeigt. DO-ROAM zeigt eine Karte mit Zoom-Funktionalität (basie-rend auf OpenStreetMap). Der Benutzer legt Start- und Endpunkt fest durch Suche nach einer Adresse oder ei-nem Namen (z.B. Bremen Hbf), durch Klicken auf die Karte (über ein Kontextmenü) oder durch direkte Eingabe von Breiten- und Längengrad. Dann kann der Benutzer über den »+«-Knopf das Interface für die Aktivitäten-

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Auswahl erreichen. Diese kann in geführter Weise (mittels einer baumartig strukturierten Taxonomie) oder durch ein freies Textfeld geschehen (in diesem Fall kann auch eine Adresse mit angegeben werden). In beiden Fällen ist es möglich, gewünschte Öffnungszeiten anzugeben. DO-ROAM unterstützt den Benutzer dabei, einen Ort für die gewählte Aktivität auszuwählen, indem links die Liste der Namen der gefundenen Orte angezeigt wird und indem für die einzelnen Orte über Pop-Ups weitere Informatio-nen abrufbar sind. Der Benutzer wählt dann in der Liste einen Ort aus. Die Abbildung unten zeigt die Resultate der Suche nach Aktivitäten nahe einer Ladestation in Memmingen, mit Markern für ein Café, ein Museum, eine Bank und für Schloss Westertor (mit dem Namen im Pop-Up). Dies illustriert auch die Unterstützung für Szenario 1.

Nachdem der Benutzer eine Reihe von Aktivitäten und Orten ausgewählt hat, kann er den Routing-Algorithmus zwischen »schnell berechnet«, »exakt berechnet« und »energie-effizient« auswählen. Genaueres siehe Abschnitt 4. DO-ROAM ist als Web-Anwendung in Ruby on Rails, einem mächtigen und populären Web 2.0-Framework, implementiert. Die Architektur von DO-ROAM wird in der Abbildung unten gezeigt. DO-ROAM besteht aus drei Komponenten: dem grafischen Interface (GUI), der Daten-Integration und der Routenplanung.

DO-ROAM muss ein Datenintegrations-Problem lösen: die OpenStreetMap-Tags (die die Aktivitäten repräsentieren) können dem Benutzer nicht in Rohform gezeigt werden, und die Interaktion sollte für den Benutzer so einfach wie möglich sein. Als Lösung wählen wir ontology-based data access (OBDA) [7,8]. Dabei wird die jeweilige Domäne als Ontologie modelliert und dann mit der Datenbank so verbunden, dass Anfragen, die das Vokabular der Onto-logie verwenden, in Datenbank-Abfragen übersetzt wer-den können. In unserem Fall ist die Domänen-Ontologie eine Ontologie von Aktivitäten im Raum, siehe Abschnitt 4 unten und [9]. Die Nutzer-Interaktion ist über zwei alternative Schnitt-stellen geregelt. Die Erste ist eine einfache textbasierte Suche, ähnlich den bereits existierenden Nutzerschnittstel-len in Tools wie Google Maps oder OpenStreetMap. Sie stellt extra Funktionalität bereit in Form einer Interaktion mit einer Datenbank wie WordNet zwecks linguistischer Analyse. Für die Zukunft planen wir, ebenfalls die linguis-tische Ontologie GUM [10] zu verwenden, da sie eine detailliertere Semantik für räumliche Ausdrücke der natür-lichen Sprache bereitstellt. Der Nutzer gibt Anfragen in Form einer durch Kommata separierten Liste ein, wobei das erwartete Format wie folgt ist: <activity>, <opening hours>, <address>. Die Applikation benutzt nun WordNet um das eingegebene Wort für <activity> mit der Ontolo-gie von Aktivitäten abzugleichen, und die eingegebene Adresse wird in der OSM Datenbank gesucht. Schließlich verwaltet die Routenplanungs-Komponente die Orte und generiert Routen auf der Basis diverser Rou-ten-Suchalgorithmen. Der Ansatz hier ist generisch inso-fern als andere Routenalgorithmen leicht in DO-ROAM integriert werden können. Wir haben weiter den von greennav.org bereitgestellten Routenplanungs-Web-Service integriert um insbesondere energieeffiziente Rou-ten generieren zu können [11]. 4� Daten-Integration mittels Ontologien Die Datenintegrations-Komponente von DO-ROAM folgt den Prinzipien des ontology-based data access (OBDA). Die Domäne (hier die räumlich lokalisierten Aktivitäten) wird als eine Ontologie modelliert, deren Konzepte dann auf Abfragen über der Datenbank (hier die von OSM) abgebildet werden. Dies erlaubt, über query rewriting Informationen zu inferieren, die nicht direkt in der Daten-bank gespeichert sind. Das ontologische Schließen basiert dabei auf der open world assumption, im Gegensatz zur closed world assumption der Datenbankwelt. Ontologien sind formale Beschreibungen von Konzepten in einem bestimmten Wissens- oder Anwendungsbereich. Sie legen die Begriffe eines Gebiets fest und beschreiben im Detail deren Bedeutungen. Ontologien werden in den

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verschiedensten Bereichen (wie Logistik, künstliche Intelli-genz, Semantic Web, Systems-Engineering, Software-Engineering, Bioinformatik, u.a) eingesetzt, um Wissen über die Welt zu repräsentieren. Domänen-Ontologien werden typischerweise in der web ontology language (OWL) formuliert. Für DO-ROAM spielen räumlich lokalisierte Aktivitäten eine zentrale Rolle, vor allem als Schnittstelle zwischen dem Benutzer und der Repräsentation der Daten in der Datenbank. Unser Ziel ist, dem Benutzer zu erlauben, die Anfragen in einem möglichst natürlichsprachlichen Voka-bular zu formulieren. Dafür entwickeln wir eine Ontologie von räumlich lokalisierten Aktivitäten. Die genaue Ausge-staltung hängt von der Anwendung ab; wir haben uns zunächst auf Alltags-Aktivitäten und Tourismus konzen-triert. Der Ansatz ist aber flexibel und kann einfach für andere Bereiche (z.�B. Business-Aktivitäten) angepasst werden. OpenStreetMap verwendet zur Kennzeichnung von Orten sogenannte tags, deren Struktur von der Community entwickelt wird und die teils auch variiert. Wir haben daher eine Ontologie der relevanten (genauer, mehr als 100 Mal auftretenden) Tags angelegt, die diese Struktur offenlegt, und die sich mit den Tags aber auch ändern kann. Die Verbindung zu den Aktivitäten wird über eine Abbildung der Aktivitäts-Ontologie auf die OSM-Tag-Ontologie hergestellt; solche Abbildungen können mittels Ontologie-Matching-Werkzeugen teilautomatisch erstellt werden. Diese Abbildung wird dann für den Ontologie-basierten Datenbankzugriff verwendet. Für Details siehe [9]. Gleichzeitig macht diese Vorgehensweise von der spezifischen Datenbank (hier OpenStreetMap) unabhän-giger. Z.�B. ist eine parallele Anbindung von Google maps in Planung; dies würde dann mit einer weiteren Ontolo-gie-Abbildung realisiert. 5� Aktivitäten-basierte Routenplanung Die Routenplanungs-Komponente von DO-ROAM erzeugt Routen, die vom Start- zum Endpunkt führen und dabei unterwegs Orte für die vom Benutzer ausgewählten Akti-vitäten aufsuchen. Der Benutzer kann dabei festlegen, ob die Aktivitäten in der gewählten Reihenfolge angesteuert werden sollen, oder ob die Reihenfolge vom System in Bezug auf Kürze der Route optimiert werden kann. Um eine Route zu finden, verwenden wir die von der OpenStreetMap community entwickelte pgRouting engi-ne. Diese stellt Standard-Routing-Algorithmen wie A* (schnell berechnet) und Dijkstra (exakt) bereit. Speziell für die Routenplanung für Elektroautos haben wir die Rou-ting engine von greennav.org [11] angebunden, die ener-gieeffiziente Routen (zunächst nur in Bayern) berechnet. Der Benutzer wählt ein Fahrzeugmodell und einen an-fänglichen Batterieladestand aus, und die Route wird in

Bezug auf den End-Ladestand optimiert. Dabei wird be-rücksichtigt, dass durch Bremsen und Bergabfahrten Energie zurückgewonnen und die Batterie wieder aufge-laden werden kann. Diese Art der Routenplanung wird von Greennav.org bereitgestellt, und zwar mittels eines Webservices, den DO-ROAM per XML-Schnittstelle an-steuert. Wir werden nun zeigen, wie mit DO-ROAM die in Ab-schnitt 2 eingeführten Szenarios 2 und 3 abdeckt. Für Szenario 2 illustriert untenstehender Screenshot die Be-nutzung des Interfaces, um alle Restaurants zu finden, die in den nächsten zwei Stunden geöffnet sind.

In Szenario 3 wählt Maria zunächst Start- und Endpunkt einer Route aus um dann, nach und nach, Orte zum Einkaufen sowie für Bank und Postbesuche hinzuzufügen. Da die Reihenfolge der Besuche keine Rolle spielen soll, selektiert Maria »no« für »Notice sort« und wählt dann »Create route« was die Route in der Abbildung unten generiert. Das System bietet hier auch die Möglichkeit die Routenauswahl zurückzusetzen.

5.1� Die weitere Entwicklung der Routenplanung Die Routen-Planungskomponente ist derzeit unter aktiver Entwicklung. Zukünftige Verbesserungen betreffen zum Beispiel bessere Mechanismen zur Reduktion der Sucher-gebnisse. Gegenwärtig werden die ersten 35 Resultate

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angezeigt, um die Lesbarkeit der Anzeige zu erhöhen und die Geschwindigkeit von DO-ROAM zu optimieren. Es wäre selbstverständlich wünschenswert, einen Ranking-Algorithmus auf die erzielten Resultate anzuwenden, etwa indem ein Nutzerprofil erstellt wird welches favori-sierte Suchergebnisse aufzeichnet, oder indem ein Web-page Ranking angewandt wird, ähnlich wie in Google Maps. Wir planen darüber hinaus eine selektive Aktivi-tätenanzeige zu realisieren, die relativ zum zuletzt festge-legten Punkt einer Route der eine bestimmte Aktivität ermöglicht die ebenfalls gewünschten Aktivitäten in der unmittelbaren Nähe des gegenwärtigen Punktes anzeigt. Auf diese Weise kann eine Route interaktiv und induktiv den Wünschen des Nutzers entsprechend konstruiert werden. Man beachte, dass Szenario 4 bisher noch nicht unterstützt wird, da eine Auswahl von Regionen lediglich durch eine Zoom-Funktion möglich ist: zukünftig soll es ermöglicht werden beliebige, komplexe Regionen definie-ren zu können, auf die die Routen- und Aktivitätssuche reduziert wird. 6� Fazit Das hier beschriebene System DO-ROAM ermöglicht eine aktivitäten-orientierte Routenplanung, und bietet speziell für Elektroautos auch eine Schnittstelle zum energieeffizi-enten Routing von grennav.org an. Allerdings ist das System darauf ausgelegt, dass die Route vor der Fahrt einmal geplant wird. Interessant wäre es hier, spontane Änderungen während der Fahrt zu ermöglichen, sei es, weil weitere Orte für Aktivitäten angesteuert werden sollen, oder weil die Route auf Grund von logistischen Problemen (Erschöpfung der Batterie-Reichweite, Verspä-tung der Bahn usw.) umgeplant werden muss. 7� Bibliographie [1] I. Seifert. Region-based model of tour planning applied to interactive tour generation. In J. A. Jacko, editor, HCI (3), volume 4552 of Lecture Notes in Computer Science, pages 499–507. Springer, 2007 [2] A. Poggi, D. Lembo, D. Calvanese, G. De Giacomo, M. Lenzerini, and R. Rosati. Linking data to ontologies. J. on Data Semantics, X:133–173, 2008. [3] S. Hübner, R. Spittel, U. Visser, and T. J. Vögele. On-tology-based search for interactive digital maps. IEEE Intelligent Systems, 19(3):80–86, 2004. [4 ] W. Kuhn. Ontologies in support of activities in geo-graphical space. International Journal of Geographical Information Science, 15(7):613–631, 2001. [5] M. Raubal and W. Kuhn. Ontology-based task simula-tion. Spatial Cognition & Computation, 4(1):15–37, 2004.

[6] N. Adabala and K. Toyama. Purpose-driven navigation. In Rodriguez et al. [12], pages 227–233. [7] A. Poggi, M. Rodriguez-Muro, and M. Ruzzi. Ontolo-gy-based database access with DIG-Mastro and the OBDA Plugin for Protege. In Patel-Schneider, editor, Proc. of the 4th Int. Workshop on OWL: Experiences and Directions (OWLED 2008 DC), volume 496. CEUR-WS, 2008. [8] D. Calvanese, G. De Giacomo, D. Lembo, M. Lenzerini, A. Poggi, M. Rodriguez-Muro, R. Rosati, M. Ruzzi, and D. Fabio Savo. The MASTRO system for ontology-based data access. Semantic Web Journal, 2011. Forthcoming. [9] M. Codescu, G. Horsinka, O. Kutz, T. Mossakowski, R. Rau (2011). DO-ROAM: Activity-Oriented Search and Navigation with OpenStreetMap. In C. Claramunt, S. Levashkin,, M. Bertolotto (Eds.), Fourth International Conference on GeoSpatial Semantics, Vol. 6631, (p. 88–107). , Lecture Notes in Computer Science. [10] W. Kuhn. Ontologies in support of activities in geo-graphical space. International Journal of Geographical Information Science, 15(7):613–631, 2001. [11] A. Artmeier, J. Haselmayr, M. Leucker, and M. Sa-chenbacher. The shortest path problem revisited: Optimal routing for electric vehicles. In R. Dillmann, J. Beyerer, U. D. Hanebeck, and T. Schultz, editors, KI, volume 6359 of Lecture Notes in Computer Science, pages 309–316. Springer, 2010. [12] M. A. Rodriguez, I. F. Cruz, M. J. Egenhofer, and S. Levashkin, editors. GeoSpatial Semantics, First Interna-tional Conference, GeoS 2005, Mexico City, Mexico, November 29-30, 2005, Proceedings, volume 3799 of Lecture Notes in Computer Science. Springer, 2005.

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Parallelsequenz 1 – Mobilität der Zukunft

BAUSTELLEN- UND VERKEHRSINFORMATIONEN FÜR EIN ENERGIEEFFIZIENTES VERKEHRS- UND MOBI-LITÄTSMANAGEMENT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. Olaf Czogalla Dipl.-Ing. Andreas Herrmann Institut für Automation und Kommunikation e. V. Magdeburg

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LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. Olaf Czogalla Institut für Automation und Kommunikation e. V. Magdeburg

1987

Studium der Technischen Kybernetik und Automatisierungstechnik mit dem Abschluss Diplomingenieur, Technische Hochschule Leipzig Arbeit auf dem Gebiet der Regelungstechnik und Robotersteuerung, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Mitbegründer des Instituts für Automation und Kommunikation, Projektleiter im Gebiet Verkehrssimulation, Verkehrssteuerung und Verkehrsmanagement Arbeitsbereiche: Geoinformatik im Bereich intelligente Verkehrssysteme

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LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. Andreas Herrmann Institut für Automation und Kommunikation e. V. Magdeburg Bereichsleiter Verkehrstelematik

Jahrgang 1969 1985 - 1987 1988 - 1990 1990 - 1996 seit 1996 2005 - 2006 seit 2006 Forschungs- und Arbeitsfelder

Abitur an der ABF in Halle/S� Studium der Automatisierungstechnik mit Schwerpunkt Medizinische Geräte-technik an der Technischen Universität Budapest Studium der Automatisierungstechnik mit den Schwerpunkten Bildverarbeitung und Simulation an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg Leiter des Forschungsschwerpunktes Verkehrsmanagement im ifak Leiter des Forschungsbereiches Verkehrstelematik im Institut ifak –� Entwicklung und Erforschung von kooperativen Assistenzsystemen im Ver-

kehr –� Informationsmanagement, Entwurf und Erprobung von kollektiven, individu-

ellen und personalisierten Verkehrsinformationsdiensten –� Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Lenkung und Steuerung von

Straßenverkehr –� Konzeption von technischen Komponenten und Systemen für das Verkehrs-

und Umweltmonitoring –� Wissenschaftliche Begleitung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten,

Bewertung der Wirkungen von Verkehrsstrategien und Informationssystemen

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BAUSTELLEN- UND VERKEHRSINFORMA�TIONEN FÜR EIN ENERGIEEFFIZIENTES VERKEHRS- UND MOBILITÄTSMANAGEMENT Dipl.-Ing. Olaf Czogalla, Dipl.-Ing. Andreas Herrmann, Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg 1� Einleitung Die Schaffung und Erhaltung einer effizienten, sicheren und umweltverträglicheren Mobilität im Personen- und vor allem im Wirtschaftsverkehr ist eine Aufgabe, die nicht mehr allein durch einzelne Nationalstaaten oder Bundesländer bewältigt werden kann. Daher hat die EU-Kommission im Jahr 2008 einen Aktionsplan zur Einfüh-rung Intelligenter Verkehrssysteme (ITS-Actionplan, Intel-ligent Transport Systems) verabschiedet. Die Umsetzung dieses Plans wird in Deutschland durch subsidiäre Maß-nahmen wie bspw. den »Masterplan Güterverkehr und Logistik« und in Sachsen-Anhalt durch die Landesinitiative »Angewandte Verkehrsforschung« sowie aktuell durch den »ITS-Rahmenplan Sachsen-Anhalt« vorangebracht. Im Rahmen dieser Landesinitiative wurde auch das Ent-wicklungslabor und Testfeld für Ortung, Navigation und Kommunikation in Verkehr und Logistik (Testfeld GALI-LEO-Transport Sachsen-Anhalt) konzipiert und aufgebaut. Eine grundlegende Voraussetzung für ein funktionieren-des Verkehrs- und Mobilitätsmanagement ist die flächen-deckende, sichere und qualitativ hochwertige Erfassung und diskriminierungsfreie Bereitstellung von intermodalen Informationen über Staus und Behinderungen, Baustellen, Reisezeiten, Umleitungen, Abfahrtszeiten oder auch die Anschlussqualität für den öffentlichen und Individualver-kehr (ÖPNV und IV) sowie Wirtschaftsverkehr und Logis-tik. Fragen wie dem Umweltschutz, der Energieeffizienz und alternativen Mobilitätskonzepten (bspw. Elektromobi-lität) kommt dabei eine immer bedeutendere Rolle zu. Im Land Sachsen-Anhalt wurde auf der Grundlage einer eingehenden Bestands- und Anforderungsanalyse ein Systemkonzept für die Verarbeitung und den Austausch von Sperrinformationen (Baustellen, Sperrungen, Um-leitungen usw.) erarbeitet. Anhand der für die Umsetzung empfohlenen Maßnahmen dieses Konzeptes wurde eine landesweit integrierte Verarbeitung von Baustelleninfor-mationen für die Straßen der kommunalen Netze, der Landesstraßen und der Bundesautobahnen geschaffen, die für die öffentliche, institutionelle und privatwirtschaft-liche Nutzung zur Verfügung steht und damit eine wich-tige Ausgangsinformation für die modellgestützte Erfas-sung und Vervollständigung der landesweiten Verkehrsla-ge darstellt. Diese auf dem klassifizierten Straßennetz abgebildete Verkehrslage stellt die wesentliche Grundlage für das kommunale, regionale und überregionale Ver-

kehrsmanagement als wichtigem Element einer energieef-fizienten Steuerung der Verkehrsflüsse dar und trägt auf diese Weise dem Erfordernis der nachhaltigen Mobilitäts-sicherung Rechnung. Zu den Maßnahmen, die gegenwärtig weitgehend umge-setzt sind, zählen die Integration der auf verschiedenen Ebenen heterogen erfassten Sperrinformationen in das einheitliche Sperrinformationssystems des Landes Sach-sen-Anhalt, ihre Kopplung zum Baustelleninformations-systems des Bundes und der Länder und die Bereitstellung aller notwendigen Daten für die institutionelle Nutzung im Rahmen der Genehmigung von Großraum- und Schwerlasttransporten. Die Bereitstellung der Sperrinformationen als Ausgangsin-formation für die modellgestützte Erfassung und Vervoll-ständigung der Verkehrslage erfolgt anhand von geogra-fischen Objektbezügen auf unterschiedliche digitale Kar-tengrundlagen, unter anderem auf die beim Landesbe-trieb Bau verfügbare Straßeninformationsdatenbank (SIB). Die zur öffentlichen und erstmalig auch landesbehördli-chen Nutzung bereitgestellte Kartengrundlage verwendet die offene digitale Karte OpenStreetMap. 2� Systemkonzept für den Austausch von Sperr-

informationen 2.1� Ausgangssituation Die heterogene Situation der Erfassung und Verarbeitung von Sperrinformationen im Land Sachsen-Anhalt bis zum Jahr 2010 war Ausgangspunkt und Anlass einer umfas-senden Bestandsaufnahme und Anforderungsanalyse, die im Rahmen einer Konzeptstudie von den Verfassern die-ses Beitrages durchgeführt wurde. Der damalige Ist-Zustand der Architektur von Erfassungs- und Kommunikationsbeziehungen war dadurch geprägt, dass unterschiedliche Erfassungssysteme für Sperrinfor-mationen in den Landkreisen, den kreisfreien Städten und dem Landesbetrieb Bau im Einsatz waren. Die informati-onstechnische Verknüpfung dieser Erfassungssysteme war unzureichend. Medienbrüche, unterschiedliche Lagebe-zugssysteme und Mehrfacherfassung waren kennzeich-nend für den damaligen Stand der Verarbeitung und des Austausches von Sperrinformationen.

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Daraus resultierte eine hohe Fehleranfälligkeit, die insbe-sondere durch das Fehlen eines eindeutigen Netzbezuges bei der Erfassung der geografischen Referenz der Sperrin-formationen begünstigt wurde. Aufgrund der zu hohen Fehlerrate wurde die Bearbeitung der Genehmigung der Anträge für Großraum- und Schwerlasttransporte erheb-lich erschwert. Diese ungünstigen Voraussetzungen für die Durchführung des Wirtschaftsverkehrs galt es durch eine sorgfältige Analyse von Anforderungen der instituti-onellen Nutzung und der weiteren Beteiligten sowie dem Vorschlag einer Folge von Maßnahmen zur Um- und Neugestaltung der Systemarchitektur zu begegnen. Die wichtigsten der ermittelten Anforderungen sind die ein-malige Erfassung der Baustellen- und Sperrungsdaten auch zur Information verschiedener Nutzergruppen bei einer eindeutigen geografischen Zuordnung zu Abschnit-ten des beim Landesbetrieb Bau genutzten Netzes der Straßeninformationsdatenbank (SIB). Der gemeinsam genutzte Netzbezug führt bei einer ein-heitlichen Verarbeitung zur Reduzierung von Fehlerquel-len und trägt wesentlich zur Erleichterung von Arbeitsab-läufen bei der Genehmigungsbearbeitung bei. Bezüglich der differenzierten Darstellung der Sperrinformationen für unterschiedliche Nutzergruppen bestehen weitere Anfor-derungen, die auf einen schnellen und komfortablen Zugriff und attraktive Darstellung der wichtigsten Zeit- und Ortsangaben abzielen. Aus diesen ermittelten Anfor-derungen wurde ein Soll-Konzept abgeleitet, dessen Umsetzung zum gegenwärtigen Zeitpunkt bereits abge-schlossen ist. Die darin neugeordneten Kommunikations-beziehungen sind in der Abbildung 1 übersichtsweise dargestellt.

2.2� Sollkonzept Zu den erfassenden Behörden zählen die unteren Stra-ßenverkehrsbehörden der kreisfreien Städte Magdeburg, Halle und Dessau-Roßlau sowie die der Landkreise für die jeweiligen kommunalen Straßennetze (siehe Abbildung 1). Sperrinformationen für das Netz der Bundesautobahn werden vom Landesbetrieb Bau Niederlassung Süd er-fasst. Das Konzept sieht vor, dass die zur Erfassung der Informationen genutzten Systeme und Programme so erweitert werden, dass sämtliche mit ihnen erfassten räumlichen Daten und sachbezogenen Sperrinformatio-nen neben der Versorgung bestehender Informationssys-teme (movi, HalGis) auch an das beim LBB betriebene Sperrinformationssystem auf der Basis der Straßeninfor-mationsdatenbank übertragen werden (TT-SIB). Der Be-zug zu Abschnitten des darin abgebildeten Straßennetzes soll dabei bereits während der Erfassung hergestellt wer-den. Die auf dieser Grundlage konzipierte Neugestaltung der öffentlichen Nutzerschnittstelle beinhaltet sämtliche im Gebiet des Landes erfassten Baustelleninformationen, die neben wöchentlichen Listenmeldungen auch behörd-lichen Nutzern wie Polizei, Bundewehr und Landesverwal-tungsamt zur Verfügung gestellt werden. 3� Umsetzung der empfohlenen Maßnahmen 3.1� Neuordnung der Kommunikations-

beziehungen Zu den wichtigsten Maßnahmen, die in Ergebnis der Anforderungsanalyse zur Realisierung vorgeschlagen wurden, zählt die Neuordnung der Kommunikationsbe-ziehungen zwischen den Erfassungsstellen, dem Betreiber des Sperrinformationssystems und den beteiligten Behör-den und Nutzern.

Abbildung 1: Referenzarchitektur der landesweiten Erfassung und Verarbeitung von Sperrinformationen in Sachsen-Anhalt

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Die Erfassung der Sperrinformationen für den Bereich der Bundesautobahnen erfolgt gemäß Umsetzungskonzept vom Landesbetrieb Bau. Die Meldungen werden einerseits an das Baustelleninformationssystem des Bundes und der Länder beim Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung weitergeleitet sowie parallel an das Sperrinformationssystem des Landesbetriebes übertragen. Damit wird eine nennenswerte Erhöhung der Effizienz bei gleichzeitiger Prüfung der Plausibilität durch Herstellung des Netzbezuges erreicht. Die Eingabe von Baustellen in den kommunalen Straßen-netzen der kreisfreien Städte Magdeburg und Halle er-folgt mit Softwarelösungen, die in den betreffenden Kommunen bereits vor Schaffung des landesweiten Sperr-informationssystems für die innerstädtische Baustellenin-formation genutzt wurden. Diese Softwareprodukte wurden erweitert und der Verfahrensablauf derart geän-dert, dass die erfassten Baustelleninformationen automa-tisch in das landesweite Sperrinformationssystem übertra-gen werden. Für die unteren Straßenverkehrsbehörden als Anwender der Softwarelösungen tritt dabei kein zusätzli-cher Aufwand ein. Die unteren Straßenverkehrsbehörden der Landkreise und der Stadt Dessau-Roßlau nutzen zur Erfassung und Ge-nehmigung von Baustellen ein Softwareprodukt, mit dem ebenfalls eine direkte Versorgung des Sperrinformations-systems vorgenommen wird. Im diesem Programm be-steht eine programmtechnische Kopplung mit SPERR-INFOSYS mit der die Baustelleninformationen übernom-men und die geografische Lage der Baustelle im Straßen-netz referenziert werden kann. Im Rahmen der Bestands-aufnahme hat sich nach Auskunft Beteiligter diese Vorge-hensweise der geografischen Referenzierung als fehleran-fällig erwiesen, weil durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Systemen die Möglichkeit besteht, zu einer Baustelle mit textueller Ortsbeschreibung eine feh-lerhafte Verortung, z.B. durch Auswahl eines falschen Netzabschnittes im Grafiksystem herzustellen. Die erarbei-tete Lösung besteht darin, bereits bei der Eingabe Netz-bezug zur Straßeninformationsdatenbank (TT-SIB) herzu-stellen, indem die Abschnitte der TT-SIB als Netzwerkele-mente mit ausgewählten Attributen in die interne Daten-bank von ALVA integriert werden. Bei der Auswahl eines Abschnittes zur Verortung einer Baustelle wird somit die Referenz zum SPERR-INFOSYS anhand der Abschnitts-nummer und der Straßennummer eindeutig hergestellt. Für Baustellen im nachgeordneten Netz außerhalb der TT-SIB werden die Straßenelemente des OpenStreetMap genutzt, die durch Auswahl des Straßennamens in ihrer Beziehung zu den Knotenpunkten eindeutig referen-zierbar sind. 3.2� Herstellung des Netzbezuges Für die Herstellung eines eindeutigen Netzbezuges ist die Referenzierung von Sperrinformationen auf das Straßen-netz erforderlich. Für das überörtliche Straßennetz im

Land Sachsen-Anhalt bestehend aus den Bundesautobah-nen, den Bundes-, Landes- und Kreisstraßen existiert eine umfangreiche Bestandsdokumentation im Rahmen einer der Anweisung Straßendatenbank (ASB) konformen Stra-ßeninformationsdatenbank (TT-SIB). Das hier als Landes-netz bezeichnete Straßennetz beinhaltet neben den räumlichen Informationen über die geografische Lage der Straßenabschnitte sämtliche für die den Betrieb und Un-terhaltung erforderlichen Sachdaten. Das darin verwende-te Bezugssystem ist das Netzknoten-/Stationierungs-system. Ein Netzknoten ist als Kreuzungspunkt von Ver-kehrswegen im Landesnetz definiert. Die eindeutige Be-zeichnung der Netzknoten wird dabei aus der Nummerie-rung des Planquadrates der TK25-Grundkarte abgeleitet. Zwei benachbarte Netzknoten werden durch einen Ab-schnitt verbunden, dessen eindeutige Bezeichnung aus der Straßenbezeichnung und einer fortlaufenden Num-mer gebildet wird. Jeder Abschnitt ist durch eine Statio-nierungsrichtung bestimmt. Die Stationierung wird in Metern angegeben, beginnt im Startknoten des Ab-schnitts und endet im Endknoten mit der Länge des Ab-schnitts. Eine Referenzierung von Punkt- oder Linienobjekten kann somit im Bezugssystem der TT-SIB durch die Angabe der Abschnittsnummer und der Stationierung eindeutig erfol-gen. Im Landesnetz können die Sperrinformationen somit entweder bei ihrer Erfassung oder in einem nachträgli-chen Bearbeitungsschritt automatisiert auf die Netzgrund-lage bezogen werden. Für die innerörtlichen Baustellen in den kreisfreien Städten hingegen, die nicht auf einem Abschnitt des Landesnetzes liegen, ist die Verwendung einer weiteren Kartengrundlage erforderlich. Im Rahmen der Umsetzung des abgestimmten Konzeptes wurde daher eine alternative Netzgrundlage erarbeitet, die insbesondere im Bereich kommunaler Straßensysteme die vorhandene Referenzierung auf Basis der TT-SIB er-gänzen kann. Ausgangspunkt der Netzgrundlage ist die lizenzfrei nutzbare digitale Straßenkarte OpenStreetMap. Diese Straßenkarte wird von einer weltweiten Nutzerge-meinschaft dezentral gepflegt und weist einen hohen Aktualisierungsstand auf. Entscheidend für die öffentliche Nutzung einer durch private Nutzer aktualisierten Daten-grundlage ist die Vergabe von permanenten und eindeu-tigen Bezeichnern für alle Netzknoten als Verzweigung von Verkehrsbeziehungen unabhängig vom betrachteten Gebiet. Das bedeutet, dass eine eineindeutige Referenz eines beliebigen Objektes erstellt werden kann, das mit Bezug auf die genutzte Karte einen ebenfalls eindeutigen geografischen Ort zugeordnet werden kann. Anhand eines Beispiels wird die Vorgehensweise deutlich. Für das Gebiet von Sachsen-Anhalt wurde eine vollständige digi-tale Karte aus dem System von OpenStreetMap extrahiert und einschließlich ihrer geografischen Information gespei-chert. In mehreren Schritten wurde die vorhandene Netz-struktur in eine der TT-SIB ähnliche Netzstruktur umge-formt, die für das genutzte Netzknoten-/Stationierungs-system benötigt wird. Im Ergebnis steht das gesamte

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Straßennetz als Menge von Netzkanten zur Verfügung, die über eine eindeutige und permanente Identifikation verfügen, die aus den Knotenbezeichnungen abgeleitet wurden (siehe Ausschnitt aus der aufbereiteten digitalen Karte in der Abbildung 2).

Abbildung 2: Innerstädtischer Ausschnitt aus Open-StreetMap mit permanent bezeichneten Straßenabschnitten und Angabe der Stationierungsrichtung

Für einen beliebigen Netzabschnitt eines kommunalen Straßennetzes kann nunmehr eine eindeutige Referenz anhand des Straßenabschnittes und der Stationierung angegeben werden. Damit ist die Möglichkeit des Aus-tausches von Sperrinformationen anhand einer gemein-samen Kartengrundlage möglich, auf die von verschiede-nen Instanzen der Verarbeitung aus Bezug genommen werden kann. 3.3� Gestaltung der öffentlichen

Nutzerschnittstelle Für die allgemeine Nutzung der bereitgestellten Sperr-Informationen durch die Öffentlichkeit oder auf dem Dienstweg nicht beteiligte Institutionen wurde eine grundlegende gestalterische Überarbeitung der grafischen und tabellarischen Darstellungsweise vorgenommen. Hierfür orientierte sich die Gestaltung an den folgenden Kriterien: –� Verwendung einer modernen und leicht zu bedienen-

den Kartengrundlage –� Effiziente Steuerung des angezeigten Ausschnitts –� Komfortable Anzeige der Sachdaten der Baustellen

Da mit dem Web Feature Service (WFS) eine offener Schnittstellestandard zum SPERR-INFOSYS besteht, kann die Darstellung der Sperrinformationen in jedem webba-sierten Kartenserver erfolgen, der diesen Standard unter-stützt. Die angeführten Anforderungen für den öffentli-chen und institutionellen Nutzer sind vor allem mit An-wendungen auf der Basis von Opensource-Produkten wie openstreetmap.de oder Open UMN Mapserver effizient lösbar, ohne dass hierfür zusätzliche oder laufende Li-zenzgebühren entstehen. Die in der Abbildung dargestell-te Nutzerschnittstelle wurde auf der Grundlage frei ver-

fügbarer Softwaresysteme erstellt. Der verwendete Kar-tenhintergrund wird vom OpenStreetMap-Projekt im Internet bereitgestellt und kann lizenzfrei genutzt wer-den. Die Sperrinformationen und zugehörigen Sachdaten werden unter Verwendung des oben genannten Mapservers in Verbindung mit der javabasierten Karten-steuerung OpenLayers als Ebene darüber eingeblendet. 4� Nutzung der Sperrinformationen 4.1� Verkehrslage Mitteldeutschland Der Landesbetrieb Bau Sachsen-Anhalt plant die Realisie-rung und den Betrieb einer flächendeckenden Verkehrs-lage für das Land Sachsen-Anhalt. Ziel ist künftig hoch-wertige Verkehrsinformationen für den Kfz-Verkehr be-reitzustellen und zu vermarkten. Das konzipierte System folgt dabei einem innovativen und zukunftsträchtigem Ansatz: Die Basis für die Online-Verkehrslageberechnung ist ein flächendeckendes Ver-kehrsmodell, welches sämtliche relevanten Quell- und Zielverkehre im Land und in den Städten Halle, Magde-burg und Dessau berücksichtigt. Dieses Modell bietet eine realitätsnahe Prognose von Verkehrszuständen an ver-schiedenen Wochentagen und zu unterschiedlichen Uhr-zeiten. In dieses flächendeckende und integrierte Ver-kehrsmodell sollen die aktuellen Verkehrsdaten aus Detektionsystemen, Floating Car Data-Fahrzeugen sowie dem Baustelleninformationssystem einbezogen werden und darauf aufbauend eine aktuelle Verkehrslage sowie eine mehrstufige Prognose berechnet werden.

Abbildung 3: Übertragung der Baustelleninformationen aus dem landesweiten Sperrinformationssystem zum

Verkehrslgemodell

Hierzu erfolgt die Übermittlung der landesweiten Baustel-leninformationen aus dem Sperrinformationssystem Sach-sen-Anhalt zu dem bei der landeseigenen Nahverkehrsge-sellschaft NASA betriebenen Verkehrsmodell, siehe Abbil-dung 3. Hierfür werden halbtäglich sämtliche Sperrinfor-mationen mit dem Grad ihrer verkehrlichen Beeinträchti-gung auf der Basis einer vereinbarten Referenzkarte über-tragen. Für das im NASA Rechenzentrum betriebene Verkehrslagemodell wird als Referenzkarte eine digitale Navigationskarte des Herstellers NAVTEQ angewendet. Aufgrund einer auf Offenheit und Flexibilität ausgelegten Architektur des Gesamtsystems wird eine automatisierte Referenzierung auf die im Modell verwendete digitale Karte vorgenommen. Parallel dazu steht auch die bereits beschriebene Referenzierung auf das aufbereitete Kar-tenwerk der OpenStreetMap zur Verfügung.

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4.2� IVS Rahmenplan Sachsen-Anhalt Die Planung zur Einführung und Nutzung Intelligenter Verkehrs-/Transportsysteme (IVS/ITS) für das Straßennetz und den ÖV in Sachsen-Anhalt (IVS-Rahmenplan Sachsen-Anhalt) wird im Rahmen der Landesinitiative Angewandte Verkehrsforschung/ Galileo-Transport Sachsen-Anhalt erstellt. Sachsen-Anhalt hat in den letzten Jahren erhebli-che Anstrengungen für den Aufbau einer ITS-basierten Verkehrsinfrastruktur im Verkehrsnetz unternommen. Durch die Projekte INVENT [1], MOSAIQUE [2], VAGA-BUND [3], Galileo im Verkehrsmanagement und Best4City wurden die Telematik- und Logistik-Testfelder in Magde-burg und im Raum Halle/Leipzig zu IVS-Infrastrukturen für den laufenden Betrieb von Verkehrsmanagement im Individual- und Öffentlichen Verkehr vorgerüstet. Sie bilden das funktionale Leitmodell sowie den räumlichen Kern für die in Sachsen-Anhalt angestrebte flächende-ckende IVS-Infrastruktur. Mit der IVS-Infrastrukturausrüstung für IV und ÖV im Straßen- und Schienennetz sowie der Strategieabstim-mung zwischen Baulastträgern, Verkehrsunternehmen, Kommunen, Landkreisen und der Privatwirtschaft lassen sich aktuelle und qualitätsgesicherte Informationen über Staus und Behinderungen, Baustellen, Reisezeiten, Umlei-tungen, Abfahrtszeiten oder auch Anschlussqualität flä-chendeckend bereitstellen und zugunsten von verkehrsla-gegerechten Umleitungen oder zeitlichen Verlagerungen des IV-Zielverkehrs nutzen. Für die Zuverlässigkeit und Planbarkeit von Logistik- und Transportprozessen wird damit ein wesentlicher Beitrag geleistet. Als wichtiger Bestandteil der IVS-Rahmen-architektur wird in Form einer Referenzarchitektur (siehe Abbildung 4) das Sollkonzept für die landesweite Verar-beitung und den Austausch von Sperrinformationen eingehen. Das entwickelte Konzept der Anwendung von eingeführ-ten Kommunikationsstandards beim Austausch von Geo-informationen, die Offenheit und Interoperabilität mitei-nander kommunizierender Systeme zeigt den Modellcha-rakter dieser Referenzarchitektur ebenso für die Umset-zung in weiteren Bundesländern. 4.3� MDE4

- Verkehrsmanagementzentrale

Im Rahmen des Projektes Magdeburg Energieeffiziente Stadt MD-E4

wird mit der Maßnahme des Aufbaus einer Verkehrsmanagementzentrale ein Beitrag zur energieeffi-zienten Steuerung und Lenkung des Verkehrs in der Lan-deshauptstadt geleistet. Die Verkehrsmanagementzentra-le (VMZ) soll Leit- und Informationssysteme der Landes-hauptstadt Magdeburg und der angrenzenden Region nach verkehrs- und umweltpolitischen Anforderungen und Vorgaben organisieren und koordinieren, so dass der Verkehr hinsichtlich Ressourcen- und Energieeffizienz,

Verkehrsbelastung sowie Emissionsreduzierung gesteuert, gelenkt und beeinflusst werden kann.

Als Bestandteil dieser Maßnahme wird in einem Arbeits-paket ein Mobilitätsportal für die Stadt Magdeburg auf-gebaut in dem aktuelle Verkehrsinformationen für den fließenden und ruhenden Verkehr, dem öffentlichen Personenverkehr und weiter Verkehrsarten des Umwelt-verbundes abgerufen werden können. Ein fester Bestand-teil dieses Mobilitätsportals werden Informationen zu Dauer- und Tagesbaustellen und Umleitungsempfehlun-gen sein, die aufgrund der offenen Systemarchitektur des integrierten Sperrinformationssystems des Landes auch für den Bereich der Stadt dargestellt werden können.

4.4� Bundesweite Bereitstellung von

Sperrinformationen Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird eine länderüber-greifende Bereitstellung von Sperrinformationen nur für den Bereich der Bundesautobahnen im Rahmen des Bau-stelleninformationssystems des Bundes und der Länder vorgenommen. Für eine künftig mögliche bundesweite Verbreitung von Sperrinformationen im überörtlichen Netz, die im Rahmen eines überregionalen Verkehrssys-temmanagements genutzt werden könnten, besteht mit dem im OKSTRA [4] definierten Datenaustauschformat eine standardisierte Schnittstelle und ein Verfahren für den Datenaustausch zwischen OKSTRA-konformen Da-tenbanken wie der TT-SIB bzw. der NWSIB. Das geeignete Schema für die Bereitstellung von Sperrin-formationen an Straßen ist als Bestandteil des OKSTRA unter der Kategorie Arbeitsstellen an Straßen definiert. Bestandteil dieses Schemas sind alle relevanten Informati-onen über den Status, Zeitraum, Durchführenden, Ver-kehrsführung und Regelpläne. Über dieses standardisierte Format ist der Austausch bzw. Export von Sperrinformati-onen über direkte XML-basierte Webservices, als dBase-Datei, als OKSTRA-Ex-/Import über XML-Dateien oder als OKSTRA Web Feature Service möglich. Inwiefern die

Abbildung 4: Webbasierte Darstellung der Baustelleninformationen als öffentliche Auskunft und für die institutionelle Nutzung durch

Genehmigungsbehörden für den Großraum – und Schwerlastverkehr

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bestehenden Schnittstellen und Standards im Rahmen einer in für Deutschland zu schaffenden ITS-Rahmen-architektur in einem länderübergreifenden System für Sperrinformationen genutzt werden könnten, z.B. als zusätzliche Fachschale des Bundesinformationssystems Straße, wäre ein geeigneter Gegenstand der weiteren IT-Koordinierung im Straßenwesen des Bundes und der Straßenverwaltungen der Länder. 5� Literatur [1] Benz, T.; Hoyer, R.; Kates, R; Mathias, P.; Mück, J.;

Rehborn, H.; Schell, B. : Information supply for intelli-gent routing services – The INVENT traffic network equalizer approach, Proc. 10th World Congress on In-telligent Transport Systems – Madrid, Nov 16-20, 2003, Proceedings (2003)

[2] Czogalla, O.: MOSAIQUE – The Regional Traffic Net-

work – From Coexistence to Cooperation. PREDIT Se-minaire de Valorisation du GO2, Aides a la conduite et gestion du traffic, Paris/France, 24.-25.06.2009. Pro-ceedings on CD.

[3] Naumann, S.; Hoyer, R.: Using Simulation for Design-

ing Floating Car Observers. In: Schulze, Th. et al. (Hrsg.): Simulation und Visualisierung 2007. Society for Modeling and Simulation International SCS-European Publishing House, Erlangen, San Diego, 2007, S. 285-297, ISBN 3-936150-50-8.

[4] OKSTRA – Objektkatalog für das Straßen- und Ver-

kehrswesen. Standard für die Bereiche des Straßen-entwurfs, der Bestanddokumentation und der Erfas-sung von Verkehrsdaten, http://www.okstra.de.

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Parallelsequenz 1 – Mobilität der Zukunft

ELEKTROMOBILITÄTSSYSTEM HARZ/MAGDEBURG – KOMPONENTEN UND SCHNITTSTELLEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Inform. Kathleen Hänsch Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg

André Naumann M. Sc. Dipl.-Ing. Martin Stötzer Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Dr. Przemyslaw Komarnicki Dipl.-Inform. Tobias Kutzler Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg

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LEBENSLAUF

Dipl.-Inform. Kathleen Hänsch Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg

2000 - 2005 2005 - 2007 seit 2007

Studium der Informatik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg mit der Vertiefungsrichtung Datenbanken und Technische Informationssysteme, Nebenfach Energie- und Umwelttechnik Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IFF im Bereich Virtuell-interaktives Training Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IFF im Geschäftsfeld Prozess- und Anlagentechnik mit den Schwerpunkten Anlagenservice und elektrische Energiesysteme

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ELEKTROMOBILITÄTSSYSTEM HARZ/MAGDEBURG – KOMPONENTEN UND SCHNITTSTELLEN Dipl.-Inform. Kathleen Hänsch, André Naumann M. Sc., Dipl.-Ing. Martin Stötzer, Dr. Przemyslaw Komarnicki, Dipl.-Inform. Tobias Kutzler 1� Einleitung Wohl kaum eine Erfindung hat die Welt nachhaltiger geprägt als die Entwicklung des »Motorwagens« durch Carl Benz 1886. Heute ist eine Welt ohne Automobile nahezu undenkbar. Doch die Ära des Verbrennungsmo-tors läuft allmählich aus. Fossile Brennstoffe sind nur begrenzt verfügbar und werden in absehbarer Zeit aufge-braucht sein. Außerdem trägt der Schadstoffausstoß der Millionen Autos zum Treibhauseffekt bei. Zwar wurden die Abgasfilter im Laufe der Zeit immer weiter verbessert, jedoch nimmt auch die Anzahl der Autos weiter zu. In Deutschland kommt auf jeden zweiten Bundesbürger ein Automobil, weltweit ist es ein Automobil auf jeden zehn-ten Menschen. Daher werden alternative Technologien erforscht, um saubere und erneuerbare Energiequellen für das Automobil zu erschließen. Neben dem Betrieb mit Wasserstoff, Ethanol und anderen regenerativen Brenn-stoffen stellt der Elektromotor einen wichtigen Ansatz zur Fortbewegung dar. Zeitgleich wird die Elektroenergie, die unter anderem auch für Elektrofahrzeuge benötigt und heute zentral erzeugt wird, zukünftig dezentral und aus regenerativen Energiequellen erzeugt. Diese Energie steht allerdings nicht kontinuierlich zur Verfügung. So ist beispielsweise die gelieferte Leistung von Windkraft- oder Solaranlagen stark wetterabhängig. In einem elektrischen Netz muss jedoch die erzeugte Leistung identisch mit der verbrauch-ten Leistung sein, ansonsten kann es zu einem instabilen Netzzustand kommen. Überschüssige Energie sollte also gespeichert werden, um bei Lastspitzen und geringer Einspeisung wieder zur Verfügung zu stehen. Wenn Elekt-roautos intelligent in das Stromnetz der Zukunft einge-bunden werden, können sie dort als intelligenter, mobiler Speicher zur Verfügung stehen. 2� Harz.EE-mobility Das vom Bundesumweltministerium in der Modellregion Harz geförderte Projekt »Harz.ErneuerbareEnergien-mobility« (Harz.EE-mobility) startete am 1. August 2009. Aus dem Konjunkturpaket II fördert das Bundesmi-nisterium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) dieses Vorhaben mit einer Laufzeit von zwei Jah-ren. Innerhalb dieses Projektes wird im Landkreis Harz und Magdeburg derzeit untersucht, wie regional erzeugte regenerative Energie die Mobilität in ländlichen, urbanen

und industriellen Regionen sicherstellen kann. Die ländlich geprägte Region Landkreis Harz ist bereits geprägt durch die Nutzung regenerativer Energiequellen, wie zum Bei-spiel Wind, Sonne und Wasser. Regenerative Energiequel-len tragen dort bereits zu mehr als 50% zur Stromversor-gung bei. Der saubere Strom soll dort nun auch für die Elektrofahrzeuge eingesetzt werden, um eine vielverspre-chende Alternative zur Balancierung elektrischer Energie bereitzustellen. Dabei müssen die Stabilität, die Wirt-schaftlichkeit und die Versorgungssicherheit des Energie-netzes gewährleistet werden und es soll gleichzeitig die Reichweite der Elektromobilität durch die geschickte Platzierung von Ladestationen deutlich ausgedehnt wer-den. Der Fahrer wird entsprechend des Ladezustandes seines Fahrzeuges so geleitet, dass seine Fahrstrecke unter Nutzung der am Weg liegenden Ladestationen optimiert wird. Eine intelligente Lösung, basierend auf Informati-ons- und Kommunikationstechnologien (IKT), stimmt dabei das Angebot an regenerativen Energien, die Belan-ge des Energienetzes und die Mobilitätsanforderungen der Fahrzeuglenker aufeinander ab. Das Projekt setzt dabei auf offene und international standardisierte Schnitt-stellen, um die Verbreitung der erarbeiteten Technologien über die Modellregion hinaus zu unterstützen. Um diese Zielstellung zu erreichen, sollen moderne IKT eingesetzt werden, um das logistische System bestehend aus beispielsweise Ladestationen und Routen und das elektrische System miteinander zu verbinden. 3� Elektromobilitätssystem Harz/Magdeburg Das Elektromobilitätssystem besteht aus verschiedenen Komponenten. Elektrofahrzeuge dienen als mobile Spei-cher und werden an Ladestationen aufgeladen bzw. speisen über die Ladestationen Energie in das Netz zu-rück. Die Ladestationen bilden somit den Verbindungs-punkt zwischen den Batterien in den Elektrofahrzeugen und dem elektrischen Netz. Die Ladestationen sind über Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) mit einem zentralen Leitsystem – der Mobilitätsleitwarte – verbunden. Die Mobilitätsleitwarte steuert und überwacht die Ladeprozesse der Elektrofahrzeuge. Der Nutzer teilt der Mobilitätsleitwarte seine Anforderungen wie Stand-zeit und Endladezustand bezüglich der Ladevorgänge über ein mobiles Endgerät mit. Die Mobilitätsleitwarte steuert dann den Ladevorgang entsprechend der mitge-teilten Anforderungen des Fahrzeugnutzers.

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Mobilitätsleitwarte

Schnittstelle nach IEC 61851

Erneuerbare Energien EinspeiseprognosenEinspeiseprognosen

Lade-

applikation

(Handy)

Schnittstelle nach IEC 61970

Tankstelle

Elektrofahrzeug

Schnittstelle nach IEC 61850

Fahrerinfor-mationssystem

Telematikbox

ComBox… Komponente

… Schnittstelle

Aktuelle Statusinformationen über das Elektrofahrzeug kann der Fahrer während der Fahrt bzw. während des Ladevorgangs über ein im Fahrzeug fest installiertes Fah-rerinformationssystem abfragen. Über den aktuellen Status des Ladeprozesses kann sich der Fahrer bequem von unterwegs über sein mobiles Endgerät informieren. Über ein Internetportal wird der Fahrer zusätzlich über seine vergangenen Ladeprozesse informiert und behält so jederzeit den Überblick über die laufenden Kosten. Die Komponenten des Elektromobilitätssystems sind in Abbil-dung 1 zusammenfassend dargestellt. 3.1� Elektrofahrzeug Ein Elektrofahrzeug ist nach [5] »Jedes Fahrzeug, das von einem Elektromotor angetrie-ben wird, der seinen Strom von einer wiederaufladbaren Speicherbatterie oder einem anderen tragbaren Energie-speicher bezieht [...], und das hauptsächlich für die Be-nutzung auf öffentlichen Straßen, Wegen und Fernver-kehrsstraßen hergestellt wird.«

Um die Energie zu speichern, verfügt jedes Elektrofahr-zeug über eine Fahrzeugbatterie. Die Fahrzeugbatterien werden wiederum aus verschiedensten Materialien herge-stellt. Derzeit werden verschiedene Batterietypen, bei-spielsweise die Lithium-Ionen-Batterie, die Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren (NiMH), ZEBRA-Batterien und Blei-Batterien, als Fahrzeugbatterien in Elektrofahr-zeuge eingebaut [1]. Diese Batterien werden innerhalb des Elektromobilitätssystems Harz/Magdeburg als mobile Speicher eingesetzt. Um diese Kernfunktionalität des Gesamtsystems erfüllen zu können, wurden die eingesetzten Elektrofahrzeuge mit speziellen IKT-Komponenten ausgestattet. In dem Fahr-zeug befinden sich eine Telematikbox, ein fest installiertes Fahrerinformationssystem und eine ComBox. Die Telematikbox und die ComBox dienen als bidirektio-nale Kommunikationseinheiten zwischen dem Elektro-fahrzeug und der Mobilitätsleitwarte. Diese Kommunika-tionseinheiten sind über den Controller Area Network (CAN-) Bus mit dem Elektrofahrzeug verbunden. Das Fahrerinformationssystem dient als User Interface zur bidirektionalen Kommunikation zwischen dem Fahrzeug-nutzer und dem Gesamtsystem.

Abbildung 1: Architektur des Elektromobilitätssystems Harz/Magdeburg

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Um die Kommunikation zwischen den Komponenten zu vereinheitlichen wurde ein entsprechendes CAN-Protokoll entwickelt, da für diesen Einsatz noch keine Standards existieren. Die entwickelte Protokollstruktur hat sich am CAN 2.0A-Standard mit einem 11 bit-Identifier orientiert. Hierbei wird der 11bit-Identifier in 3 bit und zweimal 4 bit unter-teilt. Dies ist am Strukturbild des Protokolls in Abbildung 2 zu erkennen. Mit der entworfenen Unterteilung und der damit entstehenden Baumstruktur ist eine eindeutige Zuweisung des Parameters und der Parameterquelle mög-lich. So stehen die ersten 3 bit für den Absender, die folgenden 4 bit für die Komponentengruppe des Absen-ders und die letzten 4 bit für den Parameter der Kompo-nentengruppe. Jedem Parameter wird damit ein Identifier zugewiesen. Durch die Zuweisung des Identifier kann der Parameter identifiziert oder auch gezielt abgefragt wer-den. Zudem wird ein eindeutiges Format für die Werte definiert [2].

Abbildung 2: Struktur des Übertragungsprotokolls[2]

In Tabelle 1 ist die Struktur einer Nachricht am Beispiel des Parameters SOC (Ladezustand) verdeutlicht. So hat der Parameter SOC den Identifier 565 dezimal und ist in 10-²% angegeben. Wie in der unteren Tabelle auszulesen würde sich die Nachricht bei der Übertragung von einem SOC von 99,00% aus dem Identifier 235h und dem Da-tenpaket 26ACh zusammensetzen. Beispiel eines Parameters im Protokoll CAN-ID in dez

Para-meter

Spezifika-tion

Ein-heit

Fak-tor

Format 8 byte

565 SOC

State Of Charge (EV - BMS SOC)

[%] 10-2

HEX

Beispiel CAN-ID in hex

DATA in hex

DATA in dez

DATA in dez * Faktor

Wert

235 26AC 9900 99,00 99,00 %

Tabelle 1: Parameterbeschreibung im Protokoll

Indem der Datensatz bestehend aus Identifier und Daten-packet kommuniziert wird, kann das Protokoll unabhän-gig von der Übertragungstechnologie angewandt wer-den. Zudem bietet die Struktur eine einfache Möglichkeit, weitere Parameter oder Komponentengruppen zu ergän-zen. Die Telematikbox (Abbildung 3) ist ausschließlich während der Fahrt aktiv.

Abbildung 3: Telematikbox

Sie übermittelt in diskreten Zeitabständen die aktuelle Position sowie den Ladezustand an die Mobilitätsleitwar-te. Die Position wird durch geografische Koordinaten bestehend aus Längen-, Breiten- und Höhenangaben eindeutig beschrieben und über das Global Positioning System (GPS) ermittelt. Über das Fahrerinformationssystem werden dem Fahr-zeugnutzer aktuelle Fahrzeuginformationen mitgeteilt, wie beispielsweise der aktuelle Ladezustand und die ver-bleibende Reichweite. Diese Informationen bekommt das Fahrerinformationssystem über die Telematikbox vom CAN-Bus. Zusätzlich werden dem Fahrzeugnutzer ver-schiedene Dienste des Elektromobilitätssystems über das Fahrerinformationssystem angeboten. So hat er bei-spielsweise die Möglichkeit, Ladesäulen in Reichweite zu suchen. Da die Informationen direkt von der Leitwarte abgerufen werden, wird zu jeder Ladestation der aktuelle Status übermittelt. Der Nutzer ist somit darüber infor-miert, welche Ladestationen derzeit frei oder besetzt sind und wie lange eine Ladestation voraussichtlich noch be-setzt sein wird. Wenn er sein Fahrzeug laden muss, kann er dann eine der Ladestationen auswählen und sich zu dieser navigieren lassen. Das Fahrerinformationssystem ist in Abbildung 4 dargestellt.

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Abbildung 4: Fahrerinformationssystem

An einer Ladestation angekommen, übernimmt die ComBox im Fahrzeug die Kommunikation mit der Lade-station. Die ComBox (Abbildung 5) stellt Informationen über ein Elektrofahrzeug bereit und leitet diese an die Ladestation weiter. Diese Informationen sind für die Netz-integration von Elektrofahrzeugen notwendig. Hierdurch wird gesteuertes und geregeltes Laden ermöglicht. Das angeschlossene Fahrzeug erhält Informationen von der Ladestation und die Ladestation erhält Informationen vom Fahrzeug.

Abbildung 5: ComBox

Zu Beginn eines Ladeprozesses identifiziert sich das Auto an der Ladestation. Diese bekommt dann zur Steuerung der Ladung von der Mobilitätsleitwarte einen Ladeplan. Dieser wird von der Ladestation an die ComBox im Elekt-rofahrzeug weitergeleitet, wo er an das Lademanagement der Fahrzeugbatterie übermittelt wird. Dieses lädt dann die Fahrzeugbatterie entsprechend des übermittelten Ladeplans. Während des Ladevorgangs leitet die ComBox aktuelle Statusinformationen der Fahrzeugbatterie an die Ladesäule weiter. 3.2� Ladestation Ladestationen sind die Komponenten im Netz, die dazu dienen, Elektrofahrzeuge mit dem elektrischen Netz und dem IKT-Netz zu verbinden. Elektrofahrzeuge werden über Kabelgarnituren elektrisch und kommunikationstechnisch an die Ladestationen angeschlossen. Bis jetzt ist noch kein einheitlicher Stan-dard für Ladesteckverbinder beschlossen. Die meisten Elektrofahrzeuge sind deshalb mit Kabelgarnituren ausge-rüstet, welche für ein ~230-Volt-Schuko-System ausge-legt sind.

Im Normentwurf IEC 62196-2 ist ein Ladestecksystem für Elektrofahrzeuge beschrieben, welches mit zusätzlichen Kommunikationsleitungen ausgestattet ist [3]. In Abbil-dung 6 ist die Frontansicht eines Ladesteckers zu sehen.

Abbildung 6: Ansicht eines Ladesteckers nach IEC 62196-2 [3]

Die am häufigsten im Elektromobilitätssystem Harz/Magdeburg eingesetzten Ladestationen besitzen keine direkte Benutzerschnittstelle, weder ein Display noch ein Eingabefeld. So sollen einerseits Installations- und Wartungskosten eingespart und andererseits die Ladestationen vor Vandalismus geschützt werden. In Abbildung 7 ist eine entsprechende Ladestation abgebil-det.

Abbildung 7: Ladestation

Diese Ladestationen bieten über eine nach IEC-Norm 61850 [4] implementierte Schnittstelle Dienste an, die von der Mobilitätsleitwarte genutzt werden. Über diese Diens-te können beispielsweise Ladepläne von der Mobilitäts-leitwarte an die Ladestation übertragen werden oder aktuelle Messdaten abgerufen werden. Als Benutzerschnittstelle für diese Ladestationen werden die mobilen Endgeräte wie Smartphones der Anwender eingesetzt. Über eine auf den mobilen Endgeräten instal-lierte Ladeapplikation kann der Fahrzeugnutzer Ladevor-gänge an der Ladestation starten und stoppen. Zusätzlich bietet ihm die Ladeapplikation aktuelle Statusinformation zu laufenden Ladevorgängen, so dass der Fahrzeugnutzer jederzeit über die Kosten und voraussichtliche Dauer seines Ladevorgangs informiert ist. In Abbildung 8 ist die Ladeapplikation auf einem Smartphone dargestellt.

Abbildung 8: Ladeapplikation auf mobilen Endgeräten

3.3� Mobilitätsleitwarte Die Mobilitätsleitwarte stellt speziell auf Elektromobilität ausgerichtete Dienste bereit, um so die optimale Integra-tion von Elektrofahrzeugen in ein elektrisches Energiesys-tem zu gewährleisten. Die Nutzer des Elektromobilitäts-systems können sich diese Informationen über eine web-basierte grafische Benutzeroberfläche (Abbildung 9) an-schauen.

Abbildung 9: Grafische Benutzeroberfläche der Leitwarte

Die Mobilitätsleitwarte steuert unter anderem die Lade-prozesse der Elektrofahrzeuge. Dabei wird nicht nur elekt-rische Energie in die Autos gespeist, wenn gerade viel regenerativ erzeugte Energie im elektrischen System zur Verfügung steht, sondern auch Energie aus den Autos entnommen, wenn gerade wenig Energie erzeugt, aber viel benötigt wird. Dazu werden die Ladeprozesse mit Hilfe von Ladeplänen beeinflusst. Ein Ladeprozess be-schreibt einen Vorgang, bei dem ein Elektrofahrzeug über eine Ladestation Energie aufnimmt oder abgibt. Während dieses Vorgangs werden von einer Ladestation die Be-triebsparameter an die Mobilitätsleitwarte übermittelt. Dazu gehört beispielsweise die geladene Energie, die ein Fahrzeug seit dem Beginn des Prozesses aufgenommen hat. Durch einen Ladeplan wird einer Fahrzeugbatterie vorgegeben, wie viel Energie sie zu welchem Zeitpunkt

aus dem elektrischen System entnehmen darf oder wie viel Energie sie dem elektrischen System bereitstellen muss. Ein exemplarischer Verlauf eines Ladeplans wird in Abbildung 10 grafisch dargestellt.

Abbildung 10: Exemplarischer Verlauf eines Ladeplans

Um diesen Ladeplan zu berechnen, werden in der Mobili-tätsleitwarte Energiebedarfsprognosen und Einspeise-prognosen der erneuerbaren Energien erstellt. Die erstellten Ladepläne werden zu Beginn eines Ladepro-zesses über die Ladestationen in das Elektrofahrzeug übermittelt und dort umgesetzt. Sobald ein Nutzer einen Ladeprozess anfragt, wird in der Mobilitätsleitwarte mit Hilfe eines Netzsimulators der Zustand des elektrischen Netzes simuliert, um so die Stabilität des elektrischen Netzes zu bestimmen und even-tuell regelnd einzugreifen. 3.4� Netzsimulator Der hohe Anteil erneuerbarer Energien im Landkreis Harz führt schon heute zu Änderungen im Spannungsprofil an den Knoten und zu neuen Lastflusssituationen im elektri-schen Netz. Die Installation neuer Erzeugungs- als auch Verbrauchsanlagen bedingt jeweils eine neue Koordinati-on der Netzregelung zur Gewährleistung eines sicheren Netzbetriebs. Die Netzintegration von Elektrofahrzeugen hat dabei zwei wesentliche Herausforderungen zur Folge, die allgemeine Orts- und Zeitunabhängigkeit. Es bedarf nun neuer Tools, die in der Lage sind, die Ein-bindung von Elektrofahrzeugen im Sinne eines optimier-ten Netzbetriebs und der 100%-igen Nutzung von erneu-erbaren Energien zu ermöglichen. Dazu sind sowohl aktuelle Netzdaten wie auch die beschriebenen Prognosemodelle für die Erzeugung elektrischer Energie aus Wind- und Solarkraft als auch der Last inkl. Elektro-fahrzeuge notwendig. Der entwickelte Netzsimulator besteht somit aus zwei wesentlichen Elementen. Zunächst wird für eine Ladebe-darfsanforderung mittels des EE-Ekfz-Optimierers ein optimaler Ladeplan berechnet. Dabei werden die optimale Nutzung der erneuerbaren Energien und die Gewährleis-tung der gewünschten Mobilität (Reichweite) berücksich-tigt. Grundlage für die Optimierung bildet die PTDF-Methode (Power Transmission and Distribution Factor). Anhand dieser Methode können die Lastflüsse auf den

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Leitungen bei Energietransaktionen bestimmt werden. Daraus abgeleitet werden die Anteile der erneuerbaren Energien an den Knoten, an denen die Ladepunkte ange-schlossen sind, bestimmt und so der Ladeprozess opti-miert. Das hinterlegte Netzmodell bildet dabei die aktuelle Verteilung regenerativer Energien im Landkreis Harz nach. Um die Netzsicherheit zu überprüfen wird im Anschluss eine Lastflussrechnung (Abbildung 12) durchgeführt, um die Auslastung der Betriebsmittel, wie Transformatoren und Leitungen, zu untersuchen. So kann im Vorfeld fest-gestellt werden, ob es an den Ladestationen zu den ge-wünschten Ladezeiten zu möglichen Grenzwertverletzun-gen durch das Laden der Elektrofahrzeuge kommen kann. Beide Simulationen sind hierbei als Dienste realisiert, die durch einen entsprechenden Aufruf den Simulationsvor-gang beginnen. Der Aufruf findet hierbei für gewöhnlich immer dann statt, wenn eine neue Anfrage zum Laden seitens eines E-Kfz gestellt wird. Bei der Anfrage übermit-telt das jeweilige E-Kfz auch gleichzeitig die in Frage kommenden Ladestationen. Diese Liste wird dann als Parameter beim Aufruf des Simulators mit übergeben, sodass nach der Berechnung zum einen der optimale Ladeverlauf für den jeweiligen Ladepunkt als Antwort

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Abbildung 11: Last an einem Netzknoten mit Elektrofahrzeu-gen (optimiertes Ladeprofil

ausgegeben wird. Zum anderen wird das Ergebnis der Netzsicherheitsrechnung als Liste zurückgegeben, wo für jeden betrachten Netzknoten die neu bestimmten zu erwartenden Spannungswerte enthalten sind. Die zu-rückgegeben Informationen werden daraufhin in der Mobilitätsleitwarte abgespeichert und beispielsweise für die grafische Darstellung genutzt. Da hier ein entspre-chender Webservice als Schnittstelle zwischen Leitwarte und Netzsimulator genutzt wird, ist es möglich den Netz-simulator bezüglich weiterer Aspekte zu ergänzen ohne die vorhandene Simulation unbrauchbar zu machen. Weiterhin ist es so einfach möglich die Berechnung von anderen Netztopologien an die Leitwarte anzukoppeln.

4� Zusammenfassung und Ausblick Die Elektromobilität als neuartiges System, welches ver-schiedene Infrastrukturen, wie elektrische und logistische Netze verbindet, bietet großes Potential für die Weiter-entwicklung von SmartGrids. Dabei werden Elektrofahr-zeuge nicht nur als Lasten im elektrischen Energiesystem betrachtet, sondern können auch als mobile, dezentrale Speicher eingesetzt werden, um so auch elektrische Ener-gie wieder an das System zurückzugeben. Dabei gilt es, Mobilitätsservices für die Menschen zu erweitern bezie-hungsweise neu zu gestalten. Die Weiterentwicklung dieser Technologie setzte den sicheren und zuverlässigen Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien voraus, welche die Daten für alle Komponenten des Elektromobilitätsystems bereit-stellen. Innerhalb des Harz.EE-mobility-Projektes wurde ein ent-sprechendes Elektromobilitätssystem inklusive der benö-tigten Komponenten entwickelt. Dieses System wird derzeit in einem Feldversuch im Landkreis Harz und Mag-deburg erprobt. 5� Literatur [1] JOSSEN, Andreas; WEYDANZ, Wolfgang: Moderne Akkumulatoren richtig einsetzen: 36 Tabellen. 1. Aufl. Untermeitingen, Deutschland : Inge Reichardt Verlag, Januar 2006. – ISBN 978–3–939359–11–1 [2] WENGE, Christoph; ARENDARSKI, Bartlomiej; KOMARNICKI, Przemyslaw: Kommunikationstechnik für den Informationsaustausch von Elektrofahrzeugen und Ladeanschlusspunkten. In: 9./10. Forschungskolloquium am Fraunhofer IFF. Stuttgart, Deutschland : Fraunhofer Verlag, 2011. – ISSN 2191–8783 [3] WENGE, Christoph; KOMARNICKI, Przemyslaw; STYC-ZYNSKI , Zbigniew A.: Models and boundaries of data exchange between electric-vehicle and charging-point.Example of a practical realisation. Modern Electric Power Systems 2010 (MEPS'10). Wroclaw, Polen. Sep-tember, 2010. [4] DIN Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN EN 61850:Kommunikationsnetze und -systeme in Stationen. Berlin, Deutschland. [5] DIN Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN EN 61851-1: Elektrische Ausrüstung von Elektro-Straßenfahrzeugen – Konduktive Ladesysteme für Elektro-fahrzeuge - Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Berlin, Deutschland.

Parallelsequenz 1 – Mobilität der Zukunft

SEW-EURODRIVE ZEIGT WIE ELEKTROFAHRZEUGE KOM-FORTABEL OHNE KABEL GELADEN WERDEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. (FH) Eugen Wilczek SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG, Bruchsal

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LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. (FH) Eugen Wilczek SEW-Eurodrive GmbH & Co KG

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"�#$�������=@\��^�`�{���|$��� �@\�@}�\����@�$}�������@���������{����\���������\���������������\ Serviceingenieur bei ATR-��\@�����-Elektronik GmbH� ������� Eintritt bei SEW-�@�$\�����"}#�����$��"����@����� @��$���������@���������\����������@�$�� �@�#�@�\����������#������������ ���$�����$�$�����}� ���\$����������������� |�$��{�}������ �����$�$������\�������������\�����������������$���@�\��$�����{

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SEW-EURODRIVE ZEIGT WIE ELEKTROFAHR-ZEUGE KOMFORTABEL OHNE KABEL GELADEN WERDEN Dipl.-Ing. (FH) Eugen Wilczek 1� Elektromobilität: Induktive Batterieladung für

Elektrofahrzeuge In der Industrie ist diese Technologie des Bruchsaler Antriebsautomatisierers SEW-EURODRIVE schon seit mehr als einem Jahrzehnt im Einsatz. Autonome Transportfahr-zeuge laden ihre Batterie während der Fahrt über Lade-strecken auf und liefern dann ihr Transportgut an beliebi-ge Abladestellen. Bei der nächsten Fahrt über die Lade-strecke reicht es, die verbrauchte Energie nachzuladen. Dieses Prinzip kann jetzt auch für Elektrofahrzeuge einge-setzt werden. Als Ladeplätze bieten sich die Stellplätze an, an denen das Fahrzeug häufig steht, z.B. daheim oder der Firmenparkplatz. In einem zweiten Schritt werden auch Plätze für Kurzstopps mit induktiven Ladesystemen ausge-rüstet. Denkbar wären hierfür der Drive-In im Schnellres-taurant, der Parkplatz beim Lebensmitteldiscounter oder der Taxi-Wartestand. Elektromobilität und urbane Logistik sind Dauerthemen. Die Transportbranche ist im Umbruch. Jedoch kämpfen die Pioniere der Elektromobilität mit einem Wirrwarr unterschiedlicher Standards bei Steckverbindern und Ladesäulen für die Aufladung der Fahrzeugbatterien. Die induktive Ladetechnik von SEW-EURODRIVE bietet hier einen komfortablen Ausweg.

Am liebsten wäre es den Besitzern von Elektrofahrzeugen, wenn sie überhaupt nicht mehr tanken müssten. Je grö-ßer die Kapazität der Batterien an Bord ist, umso seltener sieht man die Tanksäule. Aber Akkus sind schwer und teuer. Sie begrenzen ihre Einsatzmöglichkeiten damit selbst. Was wäre aber, wenn das Tanken völlig unbe-merkt geschieht, automatisch und vollständig in den Tagesablauf integriert? Der Fahrer würde nicht mehr dann Tanken, wenn die Batterien leer sind, sondern per-manent in kleinen Häppchen – genau das ermöglicht die induktive Batterieladung. In der Industrie ist diese Technologie von SEW-EURODRIVE schon seit mehr als einem Jahrzehnt im Ein-satz. Autonome Transportfahrzeuge laden ihre Batterie während der Fahrt über Ladestrecken auf und liefern dann Ihr Transportgut an beliebige Abladestellen. Bei der nächsten Fahrt über die Ladestrecke reicht es, die ver-brauchte Energie nachzuladen. Dieses Prinzip kann auch für Elektrofahrzeuge eingesetzt werden.

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2� Frische Energie vom Parkplatz Als Ladeplätze bieten sich die Stellplätze an, an denen das Fahrzeug häufig steht. Das kann zunächst der nächtliche Parkplatz zu Hause sein, der Firmenparkplatz während der Arbeitszeit oder der Ladeplatz für die Aufnahme von Transportgut. In einem zweiten Schritt werden auch Plätze für Kurzstopps mit induktiven Ladesystemen ausge-rüstet. Denkbar wären hierfür der Drive-In im Schnellres-taurant, der Parkplatz bei Lebensmitteldiscounter oder der Taxi-Stand.

In der Parkfläche ist der Primärteil, die Sendespule, inte-griert. Sie wird von einer Energieeinspeisung versorgt und erzeugt das Magnetfeld für die Energieübertragung. Ein heranfahrendes Fahrzeug »weckt« das Sendesystem aus dem Standby »auf«. Je nach Art und Betreiber der Lade-einrichtung muss sich das Fahrzeug identifizieren – das erfolgt automatisch. Über eine Anzeige im Armaturen-brett lässt sich das Fahrzeug optimal auf dem Ladesystem positionieren; die Energie wird zum Fahrzeug, dem Se-kundärteil, übertragen, die Batterie lädt sich auf. Bei vollem Energiespeicher geht das Sendesystem zurück in den Standby-Zustand. Bei häufiger Nachladung kann die Größe des Batteriepa-kets deutlich verringert werden. Denn es ist nun nicht mehr notwendig, die Energiespeicher für 200 km mitzu-führen. Ein kleiner Akku reicht für die Fahrt zwischen zwei Parkvorgängen aus. Gerade für Pendler, für Fahrten auf Werksgeländen, für städtische Liefer- oder Taxiunter-nehmen lässt sich die Fahrstrecke bzw. die Ladeplätze fest planen.

3� Vorteile der induktiven Ladetechnik Mit der induktiven Ladetechnik gestaltet sich nicht nur der Tankvorgang einfach und sicher, es gibt zudem deut-liche technische und wirtschaftliche Vorteile. Der Lade-vorgang kann bei jeder Witterung stattfinden. Anders als bei Kabeln und Steckern braucht man im Regen mit nas-sen Händen keine Sorge vor elektrischem Schlag zu ha-ben. Und das nasse und schmutzige Kabel muss auch keinen Platz im Fahrzeug finden. Die Integration von induktiven Ladesystemen in das Stadtbild ist völlig un-sichtbar. Die Sendespule kann auf oder sogar im Boden verlegt werden, eine das Stadtbild verändernde Ladesäule mit Steckdose ist daher nicht notwendig. Besonders in Altstadtbereichen gibt es keine optische und bauliche Kollision und die Kosten für die Energieeinspeisung mit der Sendespule liegen deutlich unter den Kosten einer Säule mit Steckdose. Bei häufig wechselnden Fahrern besteht zudem nicht das Risiko einer Fehlbedienung, dass jemand vergisst, das Ladekabel zu verbinden oder eine Abnutzung der Stecker mit der Zeit.

Das häufige Nachladen mit geringer Leistung trägt deut-lich zur Verlängerung der Lebensdauer moderner Batte-rien bei. Damit sinkt der Wertverlust des Elektrofahrzeugs. Denn schließlich stellt die Sekundärbatterie immer noch das teuerste Bauteil dar. Auch SEW-EURODRIVE betreibt an seinem Hauptsitz in Bruchsal Elektrofahrzeuge mit induktiver Ladetechnik im Dauereinsatz. Die induktive Ladetechnik ist mit jedem Fahrzeugtyp und Batteriesorte möglich, solange die Bodenfreiheit nicht größer als 20 cm ist. Völlig unabhängig von technischen und wirtschaftli-chen Argumenten ist es ein gutes Gefühl, das Fahrzeug auf einem Parkplatz abzustellen und fortzugehen, der Rest erfolgt automatisch.

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Parallelsequenz 1 – Mobilität der Zukunft

E-MOBILITÄT – EIN BACKCASTING-ANSATZ ZUR ZUKUNFT DER MOBILITÄT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Martin Zimmermann Prof. Dr.-Ing. Inga-Lena Darkow Dr. Heiko von der Gracht Supply Chain Management Institute, EBS Business School, Wiesbaden

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LEBENSLAUF

Prof. Dr.-Ing. Inga-Lena Darkow EBS Business School EBS Universität i. Gr. Supply Chain Management Institute SMI

Current Responsibilities Since 2009 2007 - 2010 2007 2006 - 2007 2004 - 2010 2003 - 2004 1997 - 2003 Publications Research focus Teaching and Executive Training

Research Director for Logistics and Innovation; Academic Director of Center for Futures Studies and Knowledge Management (CEFU) at the EBS Business School, Supply Chain Management Institute (SMI), Wiesbaden, Germany Member of Academic Board of Center for International Logistics and Supply Chain Management at Graduate School of Management (GSOM) of St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia Academic Director MBA Programs at EBS: MBA in General Management and MBA Program in Logistics and Supply Chain Management, in cooperation with Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia Offer of Full-Professorship in Logistics at Handelshochschule Leipzig (Leipzig Graduate School of Management, HHL), Germany; rejected Interim Professor for SVI-Endowed Chair for Purchasing, Logistics & Supply Chain Management (»Lehrstuhlvertretung« for Prof. Dr. Christopher Jahns, appointed for Dean of EBS), EBS Business School. Assistant Professor for Logistics and Innovation at the EBS Business School, Supply Chain Management Institute SMI, Wiesbaden, Germany Lecturer and Project Manager at the Technical University Berlin, Institute of Technology and Management, Logistics Department, Prof. Dr. Helmut Baumgarten Research Assistant at the Technical University Berlin, Department of Logistics, Head of Chair: Prof. Dr.-Ing. Helmut Baumgarten Ca. 200 Publications in international academic journals, practitioner journals, studies and books Reviewer at several journals in supply chain management Supply Chain Integration Managing the Future and Innovations in Logistics and Supply Chains New Service Development within Supply Chains Logistics and Supply Chain Management in Emerging Markets Operations and Supply Chain Management, Logistics, Innovation Management and New Service Development, Consulting Projects, Field Trips

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E-MOBILITÄT – EIN BACKCASTING-ANSATZ ZUR ZUKUNFT DER MOBILITÄT Prof. Dr.-Ing. Inga-Lena Darkow, Dr. Heiko von der Gracht, Martin Zimmermann

1� Das Automotive Zukunftsbarometer Automobile Mobilität ist eines der Zukunftsthemen der deutschen Wirtschaft und Gesellschaft. Zur Untersuchung dieses Themenfeldes wird vom Center für Zukunftsfor-schung (CEFU) jährlich ein Automotive Zukunftsbarometer erarbeitet. Das im aktuellen Jahr verfolgte Ziel ist es, Her-ausforderungen des Themenkomplexes »Antriebskonzep-te der Zukunft« empirisch zu unter-suchen und Hand-lungsoptionen auf dem Weg zur langfristig nachhaltigen Mobilität aufzuzeigen. Die Untersuchung unterteilt sich in drei aufeinander aufbauende Schritte. Diese Schritte spiegeln drei Planungshorizonte wider: –� Branchenstrukturanalyse für die kurzfristige Perspek-

tive (Status Quo und Zeithorizont bis zu 1 Jahr) –� Einflussfaktorenanalyse und Backcasting für die

mittelfristige Perspektive (Zeitraum bis 2020) –� Delphi-Untersuchung für die langfristige Perspektive

(Zeitpunkt 2030) Abschließend wurden aus den Ergebnissen Handlungs-empfehlungen für Entscheidungsträger der Automobil-wirtschaft und der Politik abgleitet. 2� Trends in der Automobilbranche

Für die kurzfristige Perspektive wurde eine Branchenstruk-turanalyse durchgeführt Hierbei wurden übergreifende und kurzfristige Trends identifiziert. Dazu gehören: –������Weitere Absatzsteigerungen in »jungen« Märkten

wie China oder Indien sind zu erwarten. Zunehmen-de Investitionen in neue Technologien und Produkti-onsverfahren fördern die Marktdynamik zusätzlich.

–� Insbesondere aus umwelttechnischen Grün-den zeichnen sich Tendenzen zur alternativen Mobilität ab. Hierdurch verliert das Fahrzeug an sich zwar nicht an Stellenwert, das Absatzpotenzial wird den-noch negativ beeinflusst.

–� Für neue Wettbewerber ist es kurzfristig entschei-dend, eine solide Finanzierungsbasis zu schaffen. Auch Allianzen zwischen neuen und etablierten Her-stellern stellen vielversprechende Optionen für einen Zugang zu Volumenmärkten dar.

–� Die Entwicklung der Automobilbranche hin zu elekt-rischen Antrieben birgt Gefahren und Chancen für die

–� hiesigen Zulieferer zugleich: So erholt sich die Zulie-ferindustrie derzeit zwar, Konsolidierungsdruck ist jedoch auch in naher Zukunft zu erwarten. Neue Wettbewerber aus dem asiatischen Raum erhöhen diesen Druck spürbar.

–� Aufgrund standardisierter Produkteigenschaften von Fahrzeugen und den praktisch nicht existenten Um-stellungskosten verfügen die Kunden über eine star-ke Verhandlungsbasis gegenüber Herstellern. Dessen ungeachtet scheint sich eine Veränderung im Mobili-tätsverhalten abzuzeichnen.

3� Delphi-Studie

An der Delphibefragung (langfristige Perspektive) haben 140 Experten aus 15 Interessensgruppen ihre Einschät-zung über 20 provokante Zukunftsthesen abgegeben. Daraus wurden je ein wahrscheinliches und ein wünsch-bares Szenario entwickelt.

3.1� Wahrscheinliches Szenario 2030: »Elektromo-

bilität - Vom Durchbruch noch weit entfernt«

Die meisten Versuche der letzten Jahre, mit neu-artigen Antriebskonzepten eine Marktdurchdringung zu erlan-gen, sind nicht sehr erfolgreich gewesen. Die etablierten Fahrzeughersteller sind daher sowohl in Pkw- als auch Nutzfahrzeugsegmenten technologisch unverändert breit aufgestellt – mit entsprechend hohem finanziellem und organisatorischem Aufwand. In einigen großen Ballungs-zentren in Ländern wie China und Indien prägen einfache neue Antriebskonzepte aus heimischer Produktion teil-weise das Stadtbild. Eine flächendeckende Marktdurch-dringung neuer Antriebskonzepte ist jedoch auch hier nicht zu verzeichnen. In westlichen Ländern ist ebenfalls ein starkes Stadt-Land-Gefälle bei der Akzeptanz von neuen Antrieben festzustellen. 3.2� Wünschbares Szenario 2030: »Elektromobili-

tät auf dem Durchmarsch«

Elektrische Antriebe (v. a. batterieelektrische Fahrzeuge, Range Extender sowie Plug-In-Hybride) dominieren welt-weit die Zahl der Neuzulassungen. In den Segmenten der leichten und mittelschweren Nutzfahrzeuge sind teil- oder vollelektrische Antriebe Standard. Der Markt für neue Antriebskonzepte wird von Herstellern aus Europa/USA und Asien gleichermaßen bestimmt: Europäische Herstel-ler positionieren sich dabei im Bereich der komplexen

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neuen Antriebskonzepte, während asiatische Hersteller das Marktsegment der weniger anspruchsvollen und günstigen neuen Antriebskonzepte dominieren. Die Kun-den nutzen überwiegend ein optimal abgestimmtes Netz an multimodalen Mobilitätsdienstleistungen (ÖPNV, Car Sharing, eigenes Auto etc.). 4� Einflussfaktorenanalyse und Backcasting

Im Rahmen der Delphi-Befragung war es den Experten möglich, Kommentare beziehungsweise Begründungen zu den Thesen abzugeben. Insgesamt wurden mehr als 2.000 Argumente zu den 20 Zukunftsthesen in den Kate-gorien Wahrscheinlichkeit, Wünschbarkeit und Einfluss genannt. Die Argumente wurden entsprechend ihrer Aussage in mehreren Runden von zwei verschiedenen Personen codiert. Auf diese Art und Weise kam man von anfänglich 139 Codes auf 53 Codes mit insgesamt 2.893 Nennungen (Mehrfachnennungen der Argumente waren möglich). Unter Code versteht man hierbei einen Titel bzw. eine kurze Umschreibung für die ab-gegebenen Argumente, um diese besser kategorisieren bzw. zusam-menfassen zu können. Die mit Abstand meistgenannten Codes können wurden in die fünf Kategorien Kundenverhalten, Technologie, Entwicklung der Ressourcen, Regulierung und Markstruk-tur eingeteilt. Im Anschluss daran wurde mit 43 Experten für den Zeitraum zwischen heute und 2030 über die wesentlichen Einflussfaktoren diskutiert (mittelfristige Perspektive). 4.1� Kundenverhalten

Die Zahlungsbereitschaft, die damit verbundenen Aspekte Komfort, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Kostenaufwand sowie die Möglichkeit, neue Technologien selbst zu testen haben auf die langfristig erfolgreiche Marktdurchdrin-gung neu-er Antriebskonzepte großen Einfluss. Hierbei wird erwartet, dass sich der Markt von den Flottenkunden über einen zunehmenden Privatkundenanteil bis hin zu einem Volumenmarkt bei reinen Elektrofahrzeugen und Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen entwickelt (s. Abbildung 1). 4.2� Technologie

Im Hinblick auf die Reichweite sowie Sicherheit und Zu-verlässigkeit batterieelektrischer Fahr-zeuge steht die Automobilindustrie vor großen Herausforderungen. Die Experten gehen davon aus, dass sich die Post-Lithium-

Ionen-Technologien langfristig als Nachfolgetechnologien behaupten werden. Bei neuen Antriebskonzepten sehen die Experten die deutsche Automobilindustrie derzeit im Hintertreffen. Um sich langfristig als Technologieführer im internationalen Vergleich etablieren zu können, sind vereinte Anstrengungen der hiesigen Industrie unabding-bar. Dabei helfen auch Lerneffekte bei der Weiterentwick-lung konventioneller Antriebe. Der Ladeinfrastruktur wird von den Experten kurzfristig eine weniger bedeutende Rolle zugesprochen. 4.3� Entwicklung der Ressourcen

Die Versorgung von Elektrofahrzeugen aus regenerativen Energiequellen wird als unproblematisch erachtet. Im Hinblick auf fossile Brennstoffe wird von einer Verknap-pung des Erdölangebots ausgegangen. Hierdurch steigt der Handlungs-druck beim Ausbau regenerativer Energie-quellen. Die Versorgung mit Lithium ist auch langfristig sicher, mittelfristige Versorgungsengpässe im Bereich der seltenen Erden sind jedoch wahrscheinlich. Die optimale Nutzung vorhandener Ressourcen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Insbesondere beim Recycling werden Fortschritte erwartet. 4.4� Regulierung

Die Experten fordern die kurzfristige Schaffung von ver-lässlichen Rahmenbedingungen. Kaufanreize für Endkun-den werden sehr kontrovers diskutiert. Gefordert wird dabei die Förderung der Grundlagenforschung sowie eine zielgerichtete Entwicklungsförderung. Strenge Emissions-vorschriften werden zu weiten Teilen ebenfalls begrüßt. 4.5� Marktstruktur

Der Dreiklang zwischen etablierten Unternehmen, neuen »westlichen« Unternehmen sowie neuen Playern aus dem asiatischen Raum wird hier thematisiert. Die etablierten Branchengrößen stehen kurzfristig vor der Herausforde-rung, ihre Kompetenzhoheiten (v.a. im Bereich Gesamt-fahrzeug sowie Marketing) zu wahren bzw. auszubauen. Innovative neue Player werden hingegen in erster Linie als Impulsgeber wahrgenommen. Mittel- bis langfristig for-dern die Experten Kooperationen zwischen etablierten und neuen Unternehmen, um Kräfte zu bündeln und vereint Positionierungspotenziale im Markt zu identifizie-ren.

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5� Handlungsempfehlungen

Auf Grundlage der Ergebnisse wurden folgende Hand-lungsempfehlungen entwickelt: 5.1� Technologische Reife neuer Antriebskonzepte

forcieren!

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die technologische Reife neuer Antriebskonzepte der zentrale Meilenstein auf dem Weg in eine nach-haltige automobile Zukunft ist. Gerade im Hinblick auf die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Batterien steht die Automobilbranche vor gewaltigen Herausforderungen. Dabei ist auch das Spannungsfeld zwischen Kosten und Reichweite zu entzerren. Dies wird unter dem Strich nur gelingen, wenn die Automobilbran-che konsequent die technologische Reife forciert. Initiati-ven wie die Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) gehen hierbei in die richtige Richtung. 5.2� Kundenbegeisterung für neue Antriebskon-

zepte wecken

Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Kunde stärker in den Mittelpunkt gestellt werden sollte. Insbesondere das Fahrerlebnis von Fahrzeugen mit elektrischen Antrieben

könnte als Zünglein an der Waage dienen, den Kunden zu einer Kaufentscheidung zu bewegen. Hier könnten Entwicklungen anderer Branchen wie etwa der Unterhal-tungsbranche als Vorbild dienen. Nur durch die Entfa-chung von Begeisterung kann es gelingen, einen Preisauf-schlag für innovatives Produktdesign zu realisieren. Als interessanter Treiber für Elektromobilität können hierbei auch verstärkt Elektrozweiräder dienen. Markt-entwicklungen wie sie in China beispielsweise seit Jahren zu beobachten sind, könnten auch für Europa interessant werden. Gerade in Metropolen wie New York, London, Paris oder Berlin könnten Elektrozweiräder der Elektro-mobilität zum Durchbruch verhelfen. 5.3� Intelligente, verkehrsträgerübergreifende

Mobilitätslösungen etablieren!

Unsere Ergebnisse verdeutlichen die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels. Automobilhersteller sind dabei gut beraten, sich von konventionellen Vermarktungs- und Verkaufsstrategien zu lösen und intelligente, verkehrstra-geübergreifende Mobilitätsdienstleistungen zu etablieren (»mehr Mobilität – weniger Fahrzeugverkauf«). Die Er-gebnisse zeigen, dass eine stärkere Einbindung des öf-fentlichen Personennahverkehrs erfolgsversprechend für die Etablierung von Elektromobilität sein kann. Neben der Kooperation mit dem Öffentlichen Personennahverkehr

Abbildung 1: Zentrale Aspekte des Kundenverhaltens im zeitlichen Kontext

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(ÖPNV) sehen viele Studienteilnehmer Erfolgspotenzial in der Kooperation mit neuen Marktteilnehmern als wichtige Impulsgeber für Innovationen. 5.4� Zuverlässige Rahmenbedingungen schaffen!

Wie die Ergebnisse verdeutlichen, ist die kurzfristige Schaffung von verlässlichen Rahmenbedingungen von großer Bedeutung für die Marktetablierung batterieelekt-rischer Antriebe. Zum einen erscheint hier die kurzfristige Förderung der Grundlagenforschung als zielführend. Mittel- bzw. langfristig halten die Experten Kaufanreize für angebracht. Die genaue Ausgestaltung dieser Kaufan-reize sollte dabei in enger Abstimmung zwischen öffentli-cher Hand und Automobilindustrie erfolgen. 6� Literatur Bundesregierung (2010). Etablierung der Nationalen Plattform Elektromobilität: Gemeinsame Erklärung von Bundesregierung und deutscher Industrie. Abgerufen am 21. Januar 2011 unter http://www.bundesregierung.de/Content/DE/Artikel/2010/05/2010-05-03-elektromobilitaet-erklaerung.html Gracht, von der, H. & Darkow, I.-L. (2010). Scenarios for the logistics service industry: A delphi-based analysis for 2025. International Journal of Production Economics, 127(1), 46-59. Loveridge, D. (2002). On delphi questions [No. 31]. Man-chester: The University of Manchester. Mitchell, V. (1996). Assessing the reliability and validity of questionnaires: An empirical example. Journal of Applied Management Studies, 5(2), 199-207. Porter, M. E. (1980). Competitive strategy: Techniques for analyzing industries and competitors. New York: Free Press. Quist, J. & Vergragt, P. (2006). Past and future of back-casting: The shift to stakeholder participation and a pro-posal for a methodological frame-work. Futures, 38(9), 1027-1045. Robinson, J. B. (1982). Backing into the future: On the methodological and institutional biases embedded in energy supply and demand fore-casting. Technological Forecasting and Social Change, 21(3), 229-240.

Warth, Johannes / Zimmermann, Martin / von der Gracht, Heiko / Darkow, Inga-Lena / Esch, Hans-Rudolf / Langenhan, Fridtjof / Georgi, Christoph: AIM Automotive Zukunftsbarometer – Antriebskonzepte der Zukunft. Automotive Institute of Management, EBS Business School, Wiesbaden, April, 2011 Zimmermann, Martin / Warth, Johannes / von der Gracht, Heiko / Darkow, Inga-Lena: Developing a Backcasting Approach for Systemic Transformations towards Sustain-able Mobility – The Case of the Automotive Industry in Germany. The 4th International Seville Conference on Future-Oriented Technology Analysis. 12 – 13 May 2011. Seville, Spain 2011

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Parallelsequenz 1 – Mobilität der Zukunft

DER CO2-EMISSIONSHANDEL ALS ÖKOLOGISCH WIRKUNGSVOLLE UND MARKTWIRTSCHAFTLICHE ALTERNATIVE ZU KRAFTSTOFFSTEUERN IM STRASSENGÜTERVERKEHR - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Alexander Kaiser, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Robert Schulz M. Sc� Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Alexander Kaiser Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Wissenschaftlicher Mitarbeiter

2004 - 2010 2008 - 2009 2009 - 2010 Seit 2010

Studium des Wirtschaftsingenieurwesens Logistik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Praktikum bei der Daimler AG, Mercedes-Benz Werk Bremen in der Abteilung Transportlogistik Diplomand beim Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Magdeburg; Thema der Arbeit: »Mesoskopische Simulation von Produktions- und Logistiksystemen« Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Lehrstuhl für Logistik, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg –� Arbeitsbereiche: Transportlogistik, Verkehrspolitik, Energieeffizienz im

Verkehr, Umweltökonomik –� Forschungsbereiche: Instrumente und Potenziale zur Reduzierung von THG-

Emissionen im Straßengüterverkehr, Verkehrsmodellierung und -simulation

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Robert Schulz M. Sc. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Wissenschaftlicher Mitarbeiter

1984 2003 - 2009 2006 - 2007 2007 2008 - 2009 2009 Seit 2009 Seit 2004

Geboren in Magdeburg Studium des Wirtschaftsingenieurwesens Logistik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Studium am Rose-Hulman Institute of Technology in Terre Haute, Indiana, U.S.A. (Engineering Management) Abschluss des Studiengangs Engineering Management am Rose-Hulman Institute of Technology in Terre Haute, Indiana, U.S.A. mit dem Master of Science Diplomand bei der ContiTech Antriebssysteme GmbH in Hannover Abschluss des Studiengangs Wirtschaftsingenieurwesen Logistik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg mit Dipl.-Wirtsch.-Ing. Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Logistik, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Themenfelder: Nachhaltigkeit und Energieeffizienz in der Logistik Mitarbeit im BVL-Arbeitskreis »Sustainable Logistics« und den Projekten »Energieeffiziente Stadt Magdeburg« und »Lets Go« Mitglied im VDI

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DER CO2-EMISSIONSHANDEL ALS ÖKOLO-GISCH WIRKUNGSVOLLE UND MARKTWIRT-SCHAFTLICHE ALTERNATIVE ZU KRAFTSTOFF-STEUERN IM STRASSENGÜTERVERKEHR Dipl.-Wirtsch.-Ing. Alexander Kaiser, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Robert Schulz, M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek Lehrstuhl für Logistik, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

1� Die Notwendigkeit zum ökologischen Han-deln

Die Regierungen aller Länder, auch die USA, haben sich Ende 2010 auf der Weltklimakonferenz in Cancun darauf geeinigt, die mittlere globale Temperaturerhöhung auf 2°C bis 2050 zu beschränken. Kohlenstoffdioxid (CO2) gilt dabei als Haupteinflussgröße auf den Klimawandel. Um das 2-Grad-Ziel zu erreichen und somit unbeherr-schbare Folgen der Klimaerwärmung zu verhindern, soll-ten die anthropogenen Treibhausgasemissionen (THGE) weltweit bis zum Jahr 2050 um 50 bis 85 Prozent im Vergleich zum Jahr 2000 reduziert werden [1, S. 20]. Die Staaten der Europäischen Union haben sich zu einer gemeinsamen Reduktion ihrer THGE von 2008 bis 2012 um durchschnittlich 8 % verpflichtet, wobei unterschied-lich große Lasten auf die einzelnen Mitgliedsländer verteilt wurden. Deutschland hat sich zu einer Reduktion von 21 % verpflichtet, die nach aktuellem Stand voraussichtlich erreicht werden. Der Verkehrssektor (Personen- und Güterverkehr) ist nach der Energieerzeugung einer der größten Emittenten. Weltweit beträgt sein Anteil ca. 13,1 % an den THGE [1, S. 5]. 2006 betrug der Anteil des Verkehrs an den gesamten THGE in der EU etwa 19,3 %. In Deutschland liegt der Anteil des Verkehrs bei 18,7 % und der des Stra-ßengüterverkehrs (SGV) bei etwa 5 %. Die absoluten Emissionen des Verkehrs stagnieren in Deutschland, ob-wohl die Verkehrsleistung (gemessen in tkm) stetig zu-nimmt. Dies zeigt, dass sich die Effizienz des Verkehrs insgesamt verbessert hat. In der EU haben sich die THGE des Verkehrs zwischen 1990 und 2006 allerdings von 779 Mio. t CO2-Äquiva-lenten (CO2e) auf 992,3 Mio. t CO2e erhöht [2, S. 184]. Es lässt sich folgender Trend erkennen: Während die absoluten Emissionen insgesamt sinken, steigen die des Verkehrs an, womit sich auch dessen Anteil an den Ge-samtemissionen weiter erhöht. Bei aufstrebenden Natio-nen wie China oder Indien, die durch ein hohes Wirt-schaftswachstum gekennzeichnet sind, steigen die THGE insgesamt und mit zunehmender Wirtschaftskraft erhö-hen sich auch die THGE des Verkehrssektors. Für Deutsch-

land gehen die Prognosen davon aus, dass sich die Güter-verkehrsleistung von 2007 bis 2050 mehr als verdoppeln wird [3, S. 114]. Durch eine steigende Effizienz der Ver-kehre werden sich die THGE bis 2020 zwar leicht erhö-hen, aber danach bis 2030 wieder leicht unter das heuti-ge Niveau sinken [4; 5]. Damit das klimapolitisch notwendige Ziel, die Emissionen im Jahr 2050 auf etwa 15 % des Niveaus von 2000 zu senken, erreicht werden kann, müssen angesichts der weitgehend ausgeschöpften Potenziale in den Bereichen Energie, Industrie und Gebäude auch alle anderen Sekto-ren und insbesondere der Verkehr erschlossen werden. Der Staat ist deshalb aufgefordert, durch umweltpoliti-sche Lenkungsmaßnahmen Millionen von privaten und gewerblichen Verkehrsteilnehmern zu einer nachhaltigen Absenkung des individuellen Emissionsniveaus zu bewe-gen. Wie das Ziel erreicht wird – ob mit Hilfe kraftstoff-sparender oder elektrisch betriebener Fahrzeuge, Bio-kraftstoffen oder einer Änderung des Mobilitätsverhaltens – soll im Folgenden nicht diskutiert werden. Vielmehr sollen sogenannte umweltökonomische Instrumente wie der Emissionszertifikatehandel und die Emissionssteuer behandelt werden, die dem einzelnen Emittenten einen ökonomischen Anreiz zur Durchführung frei zu wählen-der Maßnahmen bieten. 2� Umweltpolitische Instrumente zur Reduzie-

rung von Treibhausgasemissionen Die umweltpolitischen Instrumente des Staates ermög-lichen prinzipiell eine Beeinflussung des Verhaltens von allgemein autonom agierenden Akteuren wie Verkehrs-teilnehmern, um die negativen externen Effekte des Ver-kehrs, wie z. B. Lärm und Umweltschäden, zu vermin-dern. Das beste Beispiel dafür sind Vorschriften zur Ver-wendung von Katalysatoren oder Rußpartikel-Filtern, um gesundheitsschädliche Stoffe in der Luft zu reduzieren. Generell werden die umweltpolitischen Instrumente in fiskalische (im Weiteren auch umweltökonomische) und nicht-fiskalische unterschieden (siehe Abbildung 1). Ob-wohl das Ordnungsrecht als nicht-fiskalisches Instrument von großer Praxisrelevanz ist, wird der Fokus dieses Bei-trags auf die umweltökonomischen Instrumente gerichtet.

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Diese können dazu beitragen, dass sich ein gewünschtes Verhalten der Verkehrsteilnehmer durch Beeinflussung des individuellen Nutzenkalküls einstellt, da »sie den Marktmechanismus und das ohnehin vorhandene und übliche Tauschmittel Geld nutzen.« [6, S. 269].

Abbildung 1: Umweltpolitische Instrumente zur Steuerung von Treibhausgasemissionen (in Anlehnung an [7, S. 23])

2.1� Abgaben Im Unterschied zum Ordnungsrecht wird bei Abgaben (Steuern und Gebühren) nicht die Durchführung umwelt-schädlicher Aktivitäten beschränkt bzw. verboten, son-dern durch Preisaufschläge verteuert [8, S. 124]. Durch das Preissignal, das zum Teil bis zum Endverbraucher reicht, wird ein ökonomischer Anreiz gegeben, entweder den Konsum zu reduzieren oder Effizienzmaßnahmen umzusetzen, wodurch die negativen externen Effekte und dementsprechend auch die Abgabenlast gesenkt werden. In der ökonomischen Theorie sind grundsätzlich zwei Ansätze einer umweltpolitisch motivierten Abgabe be-kannt. Die sogenannte Pigou-Steuer versucht durch die Internalisierung der externen Kosten einen Ausgleich zwischen Geschädigten und Verursachern zu erreichen, so dass es im Optimum zur Übereinstimmung von priva-ten und sozialen (externen) Grenzkosten kommt [9, S. 1025]. Dazu muss der Steuersatz so gewählt werden, dass er den externen Grenzkosten im angestrebten Opti-mum entspricht [8, S. 109]. Dieser Ansatz scheitert jedoch in der praktischen Umsetzung, da eine vollständige In-formation über mögliche Schäden und deren objektive Monetarisierung grundsätzlich erforderlich ist, was in der Realität aber nur selten möglich ist [6, S. 270; 9, S. 1026 f.]. Der alternative Preis-Standard-Ansatz umgeht dieses Problem, indem ein politisch definiertes Umweltziel von außen vorgegeben wird. Anschließend wird in einem Versuch-und-Irrtum-Verfahren der Steuersatz mehrfach variiert, um den am besten geeigneten Steuersatz zu finden, mit dem der definierte Zielwert erreicht wird [9, S. 1027]. Der Preis-Standard-Ansatz eignet sich daher be-sonders für die Reduzierung der THGE, da ein bestimmter Zielwert in der Regel aus der Klimaforschung abgeleitet werden kann. Somit kann die praktische Funktionsweise

einer Emissionssteuer am besten durch den Preis-Standard-Ansatz erklärt werden. Die Festlegung des »richtigen« Steuersatzes zur Errei-chung des Emissionsstandards stellt sich in der Praxis als problematisch dar. Bei einer funktionierenden THG-Emissionssteuer im Straßenverkehr ist grundsätzlich eine Besteuerung der Endprodukte bzw. der Produk-tionsfaktoren wie z. B. unterschiedlichen Kraftstoffen (Diesel, Benzin) entsprechend ihrer tatsächlichen THGE pro Liter erforderlich. Die wichtigste Kraftstoffsteuer in Deutschland, die Energiesteuer (früher Mineralölsteuer), wird jedoch nicht im Verhältnis der THGE von einem Liter Diesel bzw. Benzin erhoben, sondern verteuert das relativ umweltfreundlichere Benzin (ca. 2,38 gCO2e/Liter) mit 65,45 Cent pro Liter viel stärker als Diesel (ca. 2,67 gCO2e/Liter), das nur 47,04 Cent je Liter an Steuern kostet. Daraus folgt, dass im deutschen Straßenverkehr zurzeit keine funktionierende Emissionssteuer für Kraft-stoffe existiert. Die EU-Kommission will allerdings in Zu-kunft die Energiesteuer auf Kraftstoffe u. a. an den THGE bemessen [10]. Welchen Einfluss die Energiesteuer in der Vergangenheit auf die Entwicklung der THGE genommen hat, ist in Abbildung 2 und Abbildung 3 zu erkennen. Von 1990 bis 1999 sind die THGE des Straßengüterverkehrs analog zur Transport- und Fahrleistung gewachsen, während seit 2000 erstmals eine Entkopplung von Verkehrswachstum und Emissionen zu verzeichnen ist, was auf eine steigen-de Energieeffizienz hindeutet. Die zunehmende Effizienz wird außerdem durch die Entkopplung von wachsender Transportleistung und stagnierender Fahrleistung seit 2002 untermauert. Wenn die Entwicklung des Dieselpreises gegenüberge-stellt wird, fällt auf, dass gerade zwischen 1999 und 2000 der Dieselpreis sehr stark (um 26 %) angestiegen ist, vor allem aufgrund des anziehenden Rohölpreises, aber auch durch den Beginn der Ökosteuerreform und damit einer sukzessiven Anhebung der Mineralölsteuer bis 2003 um durchschnittlich 8,2 % p. a. (vgl. Abbildung 3). Da sich der Rohölpreis zwischen 2000 und 2004 kaum veränderte (auch begünstigt durch den starken Euro) und erst ab 2005 wieder extrem angestiegen ist, lässt sich schlussfol-gern, dass der Preisanstieg für Diesel zwischen 2000 und 2003 überwiegend auf die Mineralölsteuererhöhung zurückzuführen ist. Insgesamt lässt die Untersuchung bei Vernachlässigung anderer Einflussfaktoren den Schluss zu, dass der Dieselpreis, ob nun durch Steuern oder den Rohölpreis getrieben, seit 2000 einen erkennbaren öko-nomischen Anreiz auf die Unternehmen ausübt, Maß-nahmen zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs durchzu-führen und somit nicht nur Kosten, sondern auch THGE einzusparen.

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Abbildung 2: Entwicklung der THGE im Vergleich zu Transport- und Fahrleistungen [eigene Darstellung; Daten: Statista GmbH,

Umweltbundesamt]

Abbildung 3: Entwicklung des Dieselpreises nach seinen Antei-len [eigene Darstellung und Berechnung; Daten: Bundesfi-nanzministerium; Statistisches Bundesamt; Statista GmbH;

Deutsche Bundesbank]

Die Steuersatzhöhe erscheint nach den vorangestellten Überlegungen zum Preis-Standard-Ansatz aus klimapo-litischer Sicht angemessen gewählt. Seit 2004 bedurfte es daher keiner weiteren Erhöhung, da der Dieselpreis allein durch den starken Ölpreisschub weiter gestiegen ist und somit weiterhin ökonomische Anreize zur Emis-sionssenkung signalisiert wurden. Auch zukünftig ist ein höherer Einfluss des Ölpreises auf den Dieselpreis zu erwarten, da die weltweite Nachfrage steigt und die Fördermenge zurückgeht (Stichwort »Peak Oil«). 2.2� Zertifikatehandel Obwohl die Atmosphäre grundsätzlich ein öffentliches Gut ist, das jedem kostenlos und unbegrenzt zur Verfü-gung steht, können auch in der Anzahl limitierte Eigen-tumsrechte, z. B. zum Ausstoß von schädlichen THG in die Atmosphäre, an die potenziellen Emittenten vergeben werden, um somit die Gesamtemissionen direkt zu be-grenzen. Für die betroffenen Emittenten haben die Emis-sionszertifikate einen bestimmten Wert, da die verfügbare Gesamtmenge in der Regel kleiner ist als der Bedarf um z. B. Güter zu produzieren und zu transportieren. Durch die Handelbarkeit der Zertifikate haben die Emit-tenten grundsätzlich zwei Optionen für den in der Regel eintretenden Fall, dass die zugeteilte Zertifikatemenge nicht ausreicht: Entweder erwerben sie zusätzliche Zertifi-kate von anderen Emittenten oder sie führen Maßnah-

men zur Reduzierung ihrer eigenen Emissionen durch. Bei der Entscheidung für eine Option spielt das individuelle Nutzenkalkül eine Rolle, das maßgeblich durch die Grenz-vermeidungskosten (d. h. die Kosten zur Umsetzung einer Maßnahme bezogen auf eine Mengeneinheit der THGE) und den Zertifikatepreis beeinflusst wird. Allgemein gilt, dass eine Vermeidungsmaßnahme dann wirtschaftlich ist, wenn der Zertifikatepreis höher liegt als die entsprechen-den Grenzvermeidungskosten. Für einen funktionieren-den Zertifikatehandel (d. h. Marktpreis > 0) sind daher überdurchschnittliche Vermeidungsanstrengungen einzel-ner Emittenten erforderlich, um überschüssige Zertifikate zu generieren. Diese werden schließlich von anderen Emittenten erworben, die höheren Grenzvermeidungs-kosten ausgesetzt sind und somit nicht in Vermeidungs-maßnahmen investieren. Unabhängig davon, welche Marktteilnehmer Emissionen einsparen oder erhöhen, wird insgesamt eine Minderung entsprechend der anfangs festgelegten Zielmenge, dem sogenannten Cap, erreicht. Der Zertifikatehandel gilt deshalb im Vergleich zu Abgaben als ökologisch treffsi-cheres und im Vergleich zum Ordnungsrecht als kostenef-fizientes Instrument. 2.3� Vergleich von Abgaben- und

Zertifikatekosten Um die finanziellen Belastungen von verbrauchsbezo-genen Abgaben und Emissionszertifikaten gegenüber-zustellen, wird folgendes Beispiel herangezogen: Ein Fuhrunternehmen besitzt fünf Transporter und fünf Lkw. Bei einer durchschnittlichen gewichtsbezogenen Auslastung von 60 % ergibt sich ein Durchschnittsver-brauch bei den Transportern von 10,56 l/100 km und für die Lkw von 26,96 l/100 km. Bei einem verwendeten Emissionsfaktor von 2,657 kg CO2e/l und einer ange-nommenen Fahrleistung von 150.000 km pro Jahr sowohl für Transporter und Lkw, verbrauchen die Transporter 79.200 l Diesel und die Lkw 202.200 l Diesel. Somit ent-stehen Emissionen von 747,7 t CO2e. Auf die Energie-steuer entfallen beim derzeitigen Satz von 0,4704 € /l insgesamt 132.370,56 €. Der Entwurf der überarbeiteten Energiesteuerrichtlinie der EU sieht vor, dass Kraftstoffe nach dem Energiegehalt und den CO2-Emissionen besteuert werden sollen. Da-nach müsste bei einem unveränderten Steuersatz für Benzin der entsprechende Satz für Diesel theoretisch auf 0,75 € / l steigen [10]. Bei dieser angenommenen Steuer-erhöhung um ca. 0,28 € /l würden die Kosten für das Fuhrunternehmen um 78.679 € pro Jahr steigen. Nun wird davon ausgegangen, dass die Emissionsrechte kostenlos zugeteilt werden. Dadurch entstehen dem Unternehmen noch keine (pagatorischen) Mehrkosten.

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Werden die Transporte effizient durchgeführt, muss das Unternehmen keine zusätzlichen Zertifikate kaufen und kann im Idealfall sogar Zertifikate verkaufen und somit einen Gewinn erwirtschaften. Auch wenn für die gesam-ten Emissionen Zertifikate gekauft werden müssten, ent-stehen dem Unternehmen beim aktuellen Zertifikatepreis im Europäischen Emissionshandelssystem (EU-ETS) von 16,44 €/t1 »lediglich« Zusatzkosten i. H. v. 12.292 €, was 66.387 € unter den Mehrkosten einer höheren Energie-steuer liegen würde. Nach diesen grundsätzlichen Überle-gungen wäre es für die Fuhrunternehmen in Deutschland wesentlich günstiger, wenn anstatt einer massiven Ener-giesteuererhöhung der SGV in das Europäische Emissions-handelssystem (EU-ETS) integriert wird. 3� Das Emissionshandelssystem der Europäi-

schen Union Im Rahmen der flexiblen Mechanismen des Kyoto-Protokolls existiert der Emissionszertifikatehandel zwi-schen den sogenannten Annex-B-Staaten, die sich zu konkreten Minderungszielen ihrer THGE bis 2012 ver-pflichtet haben. Um ihre Emissionen gezielt zu reduzieren, haben die Mitgliedssaaten der Europäischen Union zum 1.1.2005 ein eigenständiges Emissionshandelssystem (EU-ETS) etabliert, das den Zertifikatehandel zwischen Unter-nehmen der Energiewirtschaft und bestimmter energiein-tensiver Industriebranchen ermöglicht. Ab 2012 wird zusätzlich der zivile Luftverkehr mit etwa 200 Fluggesell-schaften aufgenommen [11]. Nach der Einführungsphase wird das Reduktionsziel ab der 3. Handelsperiode (2013 - 2020) für alle beteiligten Sektoren verschärft. Die Emissionen sollen dann konti-nuierlich um 1,74 % p. a. gesenkt werden [11]. Allerdings haben auch die bisher nicht vom EU-ETS betroffenen THG-Emittenten einen direkten Einfluss auf die Emissions-ziele der EU, da im Rahmen des Burden Sharings die Mitglieder der früheren EU-15 Zertifikate für ihre gesam-ten THGE vorweisen müssen. Daher werden auf nationa-ler Ebene neben den Sektoren Energie und Industrie auch der Verkehr und private Haushalte mit Reduktionszielen berücksichtigt [12, S. 7]. Trotz der bisher erreichten Re-duktionsleistung steht jedoch aufgrund des prognostizier-ten kontinuierlichen Transportleistungswachstums, das die Effizienzgewinne zunehmend kompensieren könnte, eine erneute Trendwende bei den THGE des Straßengü-terverkehrs bis 2020 bevor. Um diese Entwicklung auszu-schließen, wäre eine Aufnahme in das EU-ETS unter dem Aspekt der ökologischen Treffsicherheit sinnvoller als weitere Steuererhöhungen durchzusetzen.

4� Ausgestaltung des Emissionszertifikate-handels im Straßengüterverkehr

Die Ausgestaltung eines Zertifikatehandelssystems hängt im Wesentlichen von der Bestimmung der Akteure ab, die für die Erfassung und Abrechnung der THGE zuständig sind. Am SGV sind unterschiedliche Akteure direkt als Transportdienstleister und indirekt als Lieferanten bzw. Kunden beteiligt. Der prinzipielle Zusammenhang von Lieferanten-Kunden-Beziehungen wird in der folgenden Abbildung 4 verdeutlicht, wo die beteiligten Akteure entlang der Wertschöpfungskette für Verkehrsdienstleis-tungen dargestellt werden.

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Abbildung 4: Lieferanten-Kunden-Beziehungen im Straßengü-terverkehr

In dieser Kette hat jeder Akteur einen Einfluss auf das Ausmaß der THGE, die direkt allerdings nur beim Fracht-führer entstehen. Alle vorgelagerten Akteure (links des Frachtführers in Abbildung 4) induzieren zukünftige Emis-sionen durch die Herstellung von Verkehrsmitteln bzw. Kraftstoffen. Wenn sie sparsamere Lkw oder emissions-ärmere Kraftstoffe entwickeln und dem Frachtführer bereitstellen, reduzieren sie somit indirekt die THGE. Daher wäre die Einbeziehung dieser Akteure nach dem sogenannten Upstream-Ansatz (Kfz-Hersteller bzw. Raffi-nerie) oder Midstream-Ansatz (Kfz-Händler bzw. Tankstel-le) in den Zertifikatehandel möglich. Im Weiteren werden nur die Integrationsmöglichkeiten der Akteure in der Transportdienstleistungskette (Fracht-führer, Spediteur und Verlader) betrachtet, da hier vielfäl-tige Vermeidungspotenziale durch Optimierung logisti-scher Strukturen und Prozesse in kurz- und langfristiger Perspektive erschlossen werden können. Zum Beispiel haben die Produktions- und Logistikstandorte der verla-denen Unternehmen erhebliche Auswirkungen auf das Ausmaß der Transportleistung und die Verkehrsmittel-wahl, die daher durch die ökonomischen Anreize des Zertifikatehandels beeinflussbar sind. Damit wird gerech-terweise der eigentliche Verursacher, der Auftraggeber des Transports, und nicht nur der den Transport ausfüh-rende Frachtführer, direkt mit den Zertifikatekosten belas-tet.

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4.1� Verteilung der Aufgaben in einem Emissions-handelssystem

Die zwei grundlegenden Aufgaben in einem Emissions-handelssystem sind die Erfassung und Abrechnung der verursachten THGE. In den bekannten Studien [z. B. 7] ist bisher keine Verteilung der Aufgaben auf unterschiedliche Akteure vorgesehen, die jedoch im SGV zu einer gerech-teren Lastenverteilung und zu stärkeren Vermeidungsan-strengungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette führen könnte. Die Aufgabenzuordnung auf den Frachtführer bzw. Verlader wird im Folgenden formal durch den Steue-rungspunkt beschrieben. Darin gibt die Kombination (Erfassung, Abrechnung) den jeweils verantwortlichen Akteur an. Zum Beispiel bedeutet der Steuerungspunkt (F,V), dass der Frachtführer (abgekürzt: F) für die Erfas-sung und der Verlader (abgekürzt: V) für die Abrechnung zuständig ist. Durch den Steuerungspunkt wird das grundsätzliche Design (Ausgestaltung) des Emissionszertifikatehandels bestimmt. Weitere Basisparameter wie die Handelsmoda-litäten (z. B. offener oder geschlossener Handelsraum) und die Zuteilungsregeln werden im Weiteren ausge-klammert. 4.2� Bildung von Design-Varianten Theoretisch existieren 2x2 Steuerungspunkte und somit vier Design-Varianten, die unterschiedliche Abläufe im Emissionshandelssystem bedingen. Bis auf den Steue-rungspunkt (V,F), der eine indirekte Emissionserfassung durch den Verlader und Rücksendung der Daten an den ursprünglichen Emittenten (Frachtführer) bedingt, werden alle Varianten als praktikabel eingeschätzt. Die prinzipiel-len Abläufe der drei möglichen Design-Varianten werden in Abbildung 5 beschrieben. Die Variante 1 stellt den klassischen Fall im EU-ETS dar, dass Erfassung und Abrechnung direkt beim Emittenten angesiedelt sind. Dabei versucht dieser die Mehrkosten an den Kunden überzuwälzen. In der Variante 2 ist der Emit-tent von den Zertifikatekosten befreit, da er lediglich seine Emissionen erfassen und dem jeweiligen Verlader zuordnen muss. Dieser hat schließlich die Emissionszertifi-kate für seine Ladung vorzuweisen. Variante 3 stellt das Pendant zu Variante 1 dar, da nur der Verlader für die Erfassung und Abrechnung verantwortlich ist. Dies führt allerdings zu einer indirekten Emissionserfassung, da dem Verlader nur Ladungsgewicht und Transportentfernung bekannt sind. Dadurch ergeben sich zwangsläufig Abwei-chungen zu den tatsächlichen Emissionen. Diese jeweils von der Erfassungsart abhängigen Abweichungen werden im folgenden Abschnitt 5 anhand eines typischen Trans-portszenarios exemplarisch berechnet.

Abbildung 5: Design-Varianten eines Emissionszertifikatehandels im Straßengüterverkehr

5� Berechnung und Zuordnung der Treibhaus-gasemissionen

Generell gibt es verschiedene Alternativen, die THGE zu berechnen. Das Greenhouse Gas Protocol (GHGP) gibt vor, dass sie entweder auf Basis des absoluten Kraftstoff-verbrauchs oder der zurückgelegten Entfernung berech-net werden. Die GHGP Supply Chain Initiative, die zurzeit einen Standard für die Berechnung der THGE in Supply Chains entwickelt, gibt weiterhin den aktivitätsbasierten Ansatz an, der auf Tonnenkilometern (tkm) beruht [13]. Bei jedem Berechnungsansatz werden Emissionsfaktoren in der entsprechenden Einheit, also g oder kg CO2(e) pro Liter Diesel, pro zurückgelegtem km oder pro tkm, einge-setzt und mit der Bezugseinheit multipliziert, um die entstandenen Emissionen zu ermitteln. Für die verschiedenen Design-Varianten eines Emis-sionszertifikatehandels wird die Emissionserfassung und -zuordnung am Beispiel des folgenden Transportszenarios (siehe Abbildung 6) demonstriert. Darin führt ein Gebiets-spediteur eine Sammeltour bei vier Lieferanten durch und konsolidiert die Ladungen anschließend im Distributions-zentrum. Von dort aus werden die Ladungen direkt zu den entsprechenden Kunden (Verladern) transportiert. Die Gesamtemissionen von 864,05 kg CO2e für eine Sammel-tour und vier Direkttransporte werden aus Vereinfa-chungsgründen nur dann einzelnen Kunden zugeordnet, wenn diese zum Nachweis von Emissionszertifikaten verpflichtet sind. Da bei Variante 1 ausschließlich der Frachtführer für die Erfassung und Abrechnung verantwortlich ist, werden die entstandenen Emissionen auf Basis des verbrauchten Kraftstoffs für alle Touren ermittelt.

Bei Variante 2 müssen die Gesamtemissionen einzelnen Kunden zugeordnet werden. Während für die einzelnen Direkttransporte keine Aufschlüsselung erforderlich ist, gestaltet sich die Zuordnung der Emissionen der Sammel-tour etwas komplizierter. Der Frachtführer kann die Emis-sionen zwar verursachergerecht zuordnen, indem die einzelnen tkm einer Sendung berechnet und den zugehö-rigen Kunden angelastet werden. Hierbei entscheidet jedoch die Reihenfolge und Richtung der Sammeltour, wodurch besonders die zuerst abgeholten Sendungen vergleichsweise mehr Emissionen verursachen, da sie fast die gesamte Tour mitfahren. In umgekehrter Richtung ergeben sich trotz derselben Gesamtemissionsmenge völlig andere Zuordnungen auf die Sendungen. Daher werden die tatsächlichen Emissionen proportional zu den tkm aufgeschlüsselt, die sich aus den angenommenen Direktrelationen zwischen dem Distributionszentrum und den Lieferanten ergeben würden. Kunde 1 erhält zum Beispiel 1 t der Gesamtladung vom Lieferanten 3. Die direkte Entfernung zwischen Lieferant 3 und dem Distri-butionszentrum beträgt 100 km. Daher werden 100 tkm und 46,49 kg CO2e dem Kunden 1 zugeordnet. Aus dem Hauptlauf werden dem Kunden 1 weitere 199,05 kg CO2e zugeteilt. Insgesamt werden ihm also 245,54 kg CO2e zugeordnet. In der Variante 3 liegt die Erfassungspflicht beim Verlader. Dieser weiß allerdings nicht, welche Fahrzeuge eingesetzt werden oder ob seine Sendung gebündelt wird. Die ein-zigen Parameter, die ihm bekannt sind, sind das Gewicht der Ladung und die Entfernung zum Lieferanten. Daraus kann er die Transportleistung bestimmen und mit der aktivitätsbasierten Berechnungsmethode seine Emissionen annähernd berechnen, ohne auf die Informationen des Frachtführers angewiesen zu sein. Im Beispiel nutzt Kunde 1 einen Emissionsfaktor von 105,757 g CO2e/tkm [14]. Die Transportleistung beträgt 620 tkm. Daraus ergeben

sich 65,57 kg CO2e Emissionen. Die Abweichung zur exakten Erfassung durch den Frachtführer ist in diesem Beispiel mit -73,3 % enorm. Der Grund liegt zum einen darin, dass der Verlader einen mittleren Emissionsfaktor über alle Lkw schwerer als 3,5 t pauschal annimmt. Zum anderen werden keine Leerfahrten berücksichtigt, die tatsächlich anfallen und in Variante 2 den Kunden zuge-ordnet werden. Außerdem ist der angenommene Direkt-transport natürlich kürzer als der tatsächliche Transport über zwei Stufen mit einer Sammeltour. Da in der Variante 3 die Summe der Emissionen über alle Verlader erheblich von den tatsächlichen Gesamt-emissionen (in Variante 1 und 2) abweicht, empfiehlt es sich, dass in der Regel der Frachtführer die Emissionen verbrauchsbasiert berechnet und einzelnen Kunden zu-ordnet. 6� Fazit und Ausblick Angesichts des europaweiten Anstiegs der verkehrsbe-dingten THG-Emissionen um 26 % (1990 - 2006) und einer prognostizierten Verdopplung der Gütertransport-leistung bis 2050 sind durch die Politik geeignete Maß-nahmen zu treffen, welche die ökonomischen Interessen des gewerblichen Güterverkehrs sowie die politisch defi-nierten Klimaschutzziele ganzheitlich berücksichtigen. Das klassische Ordnungsrecht ist prädestiniert zur unmittelba-ren Gefahrenabwehr [7, S. 23], aber nicht für ein kom-plexes Problem wie die Bekämpfung des Klimawandels, das letztlich ein ökonomisches Problem darstellt: Wie können begrenzte Ressourcen (Kapital, Technologien, etc.) so eingesetzt werden, dass THG-Emissionen auf ein Minimum reduziert werden und der Klimaschutz maxi-miert wird? Besonders im Straßengüterverkehr werden dazu das Wissen, die Kreativität und die Inno-vationsfähigkeit der überwiegend mittelständischen Logis-

Abbildung 6: Berechnung und Zuordnung der CO2e-Emissionen für einen Sammel- und Verteilverkehr mit vier Lieferanten und vierKunden

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tikdienstleister vor Ort benötigt. Durch marktwirt-schaftliche Steuerungsinstrumente können diese Poten-ziale geweckt werden, da sie am ökonomischen Denken ansetzen und den Unternehmen weiterhin die Ent-scheidungsfreiheit geben. Die steigende Energiesteuer auf Dieselkraftstoffe hat zwar Anreize zu Investitionen in Einsparmaßnahmen gegeben, dennoch sinken die THGE nur langsam und könnten zukünftig durch weiteres Verkehrswachstum konterkariert werden. Weitere Steuererhöhungen, wie durch die EU-Kommission vorgesehen, sind nicht erforderlich, wenn der Straßengüterverkehr in das Europäische Emissionshan-delssystem (EU-ETS) integriert werden würde. Die finanzi-ellen Aufwendungen für Emissionszertifikate sind nach aktuellem Stand unter Vernachlässigung des Aufwands zur Erfassung und Abrechung der Emissionen viel gerin-ger. Um jedoch den zusätzlichen Aufwand eines Zertifikate-handels gering zu halten, ist die branchenspezifische Ausgestaltung im Straßengüterverkehr mit allein 50.0002 Fuhrunternehmen in Deutschland entscheidend. Während die Emissionserfassung nur durch den Emittenten (Fracht-führer) zweckmäßig erscheint, kann die Zertifi-kateabrechnung auch auf den Auftraggeber (Verlader) übertragen werden, um das typische Problem der Kos-tenweitergabe zu umgehen. Die im Beitrag entwickelten Varianten 1 und 2 unter-scheiden sich dahingehend, wer für die Abrechnung der Zertifikate verantwortlich ist. Sie werden in den weiteren Untersuchungen spezifisch ausgestaltet (vor allem hin-sichtlich der Zuteilungsregeln und der Handelsmodali-täten). Anhand typischer Transportszenarien und Unter-nehmensstrukturen im gewerblichen Straßengüterverkehr werden die Auswirkungen der zwei Varianten auf be-triebswirtschaftlicher Ebene (Kosten, Organisations-aufwand, etc.) untersucht. Dadurch soll möglicher An-passungsbedarf an die KMU-spezifischen Interessen iden-tifiziert werden, um mögliche Wettbewerbsnachteile gegenüber Großunternehmen zu vermeiden. Das Ziel der Untersuchung ist ein vollständiges Konzept zur Ausgestal-tung des Emissionszertifikatehandels im Straßengüterver-kehr. 7� Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben (Nr. 16506 BR) der Forschungsvereinigung Bundes-vereinigung Logistik e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Pro-gramms zur Förderung der industri-ellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesmi-

nisterium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

8� Literatur [1] Intergovernmental Panel on Climate Change (Hrsg.): Climate Change 2007. Synthesis Report. Summary for Policymakers. 2007 [2] Europäische Kommission (Hrsg.): EU Energy and Transport in Figures. Statistical Pocketbook. Luxemburg, 2009 [3] Ickert, L. et al. (progtrans): Abschätzung der langfristi-gen Entwicklung des Güterverkehrs in Deutschland bis 2050. Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Basel, 2007 [4]: Matthes, F. C. et al.: Climate Change – Politikszenari-en für den Klimaschutz IV. Im Auftrag des Umweltbun-desamts, Dessau-Roßlau, 2008 [5] Follmer, R. (infas); Lenz, B. (DLR) et al.: Mobilität in Deutschland 2008. Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), Bonn, Berlin, 2010 [6] Kurnol, J.: Marktorientierte Steuerungsmöglichkeiten des Kraftfahrzeugverkehrs. In: Apel, D.; Buchwald, K. (Hrsg.): Wege zu einer Umwelt-, Raum- und sozialverträg-lichen Mobilität. Band 16/1, Bonn, 1999, S. 269–280 [7] Lambrecht et al.: Flexible Instrumente der Klimapolitik im Verkehrsbereich. Heidelberg, Mannheim, Frankfurt, Berlin 2003 [8] Endres, A.: Umweltökonomie. 2 Aufl., Kohlhammer. Berlin, Köln, 2000 [9] Eisenkopf, A.: Logistik und Umwelt. In: Arnold et al. (Hrsg.): Handbuch Logistik. 3. Aufl., Springer. Berlin, Heidelberg, 2008, S. 1017-1050 [10] Kafsack, H.: Energiesteuerrichtlinie – EU-Kommission will Diesel verteuern. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung. Ausgabe vom 08.04.2011 [11] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Bundeskabinett beschließt Neurege-lung des Emissionshandels. Pressemitteilung vom 16.02.2011 [12] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit: Nationaler Allokationsplan 2008 - 2012 für die Bundesrepublik Deutschland. Berlin, 2006 [13] Greenhouse Gas Protocol Supply Chain Initiative: Product and Corporate Value Chain (Scope 3) Accounting & Reporting Standard Development Update. 2011 [14] Kolodziej, A.: Daten zum Verkehr. Herausgegeben vom Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau, 2009 1 Durchschnittspreis für 1 Zertifikat (EU Emissions Allowances) an der Leipziger Börse (EEX) zwischen dem 4. und 8.4.2011 2 Stand: November 2009; Quelle: Bundesamt für Güter-verkehr: Struktur der Unternehmen des gewerblichen Güterkraftverkehrs und des Werkverkehrs, Köln, 2011

Parallelsequenz 2 – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen

CO2

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

-BILANZIERUNG VON SUPPLY CHAINS

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Daniel C. F. Köhler Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Bayreuth

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LEBENSLAUF�

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Daniel C. F. Köhler Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation, Teamleiter Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Bayreuth

2001 - 2005 2005 - 2006 2006 - 2007 Seit 2007

Studium des Wirtschaftsingenieurwesens an der Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt mit der Vertiefungsrichtung Elektrotechnik und dem Schwerpunkt Supply Chain Management Selbstständiger Unternehmensberater (Freiberufler) Projekte für die Airbus Deutschland GmbH, über die psX Consulting GmbH und die P3 Ingenieursgesellschaft für Management & Organisation mbH Mitarbeiter am Institut für angewandte Logistik (IAL) der Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt Mitarbeiter der Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation des Fraunhofer IPA sowie am Lehrstuhl für Umweltgerechte Produktionstechnik der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften an der Universität Bayreuth

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CO2-BILANZIERUNG VON SUPPLY CHAINS Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Daniel C. F. Köhler 1� Einleitung Die Eigenfertigungstiefe von Original Equipment Manufacturers (OEM) hat sich auf unter 30% reduziert [1] S. 5ff. Einen Großteil der Wertschöpfung übernehmen die zahlreichen Zulieferunternehmen, was eine weitreichende und komplexe Supply Chain (SC) voraussetzt. Es ist zu erwarten, dass die SC ebenfalls einen entsprechend ho-hen Anteil der Umweltbelastungen induziert. Zielen Un-ternehmen darauf ab, sich oder ihr Produkt ökologischer [2] S. 5ff. aufzustellen, muss die komplette SC – also auch die Art und Weise der gesamten Herstellung und nicht nur die im Produkt verarbeiteten Materialien – mit in die Betrachtung einbezogen werden. Für die Unternehmen BMW AG, Robert Bosch GmbH und BU Drive GmbH führt die Fraunhofer-Projektgruppe Pro-zessinnovation am Lehrstuhl für Umweltgerechte Produk-tionstechnik der Universität Bayreuth ökologische Bewer-tungen von kompletten SCs mit dem Fokus auf der CO2

Zielsetzung ist, eine Vorgehensweise zu entwickeln, CO

-Bilanzierung durch.

2-Bilanzen für SCs zu erstellen. Darauf aufbauend lassen sich in den SCs diejenigen Faktoren ermitteln, die in die-sen den größten Einfluss auf die CO2

-Bilanz haben. Ein Schwerpunkt der Betrachtung liegt in der Differenzierung der Transferprozesse der Logistik und der Transformati-onsprozesse der Produktion [3] S. 26ff. Weiterhin wurde untersucht, inwieweit sich die Neuproduktions-SC von einer Remanufacturing-SC, also der industriellen Aufar-beitung unterscheidet. Als Referenzprodukte aus der Fahrzeugindustrie werden ein Dieselmotor, ein Ritzelstarter und ein Abgasturbolader analysiert. Abbil-dung 1 zeigt ausgewählte Eigenschaften der drei Fahr-zeugindustrie-Referenzprodukte.

Es werden jeweils die Neuproduktions- sowie Remanufacturing-SC zur Herstellung der Referenzproduk-te betrachtet, sodass die Untersuchungen insgesamt sechs SCs umfassen.

Ökologische Wechselwirkungen eines Systems sind auf verschiedene Arten messbar. Auf Grund des aktuellen Interesses in Fachwelt und Öffentlichkeit werden als Maßeinheit der durchgeführten Analysen kg CO2-Äquivalente (CO2

eq) verwendet.

2� CO2

2.1� Vorgehen -Bilanzierung von Supply Chains

Die ökologischen Analysen der SCs werden mit der Me-thode der Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment, LCA) nach DIN EN ISO 14040 und DIN EN ISO 14044 durchge-führt [4] S. 1ff., [5] S. 1ff. Zwischen den verschiedenen Phasen einer LCA treten Interdependenzen auf, weshalb die vorgenommene Abgrenzung nur idealisiert sequenziell ist: –� Ziel und Systemdefinition –� Sachbilanz –� Wirkungsabschätzung –� Analyse und Interpretation Die Festlegung von Ziel und Systemdefinition stellt die erste Phase einer LCA dar. In ihr werden im Wesentlichen die Zielsetzung, das gesamte System mit seinen Grenzen, das Produktsystem und die funktionelle Einheit definiert. Ebenso wird über die Methodenauswahl die zu betrach-tende Wirkungskategorie, bspw. Treibhausgase, festge-legt. Die anschließende Phase der Sachbilanz umfasst die Zusammenstellung und Quantifizierung von allen In- und Outputs, also den Energie- und Stoffflüssen, entlang des Systems. Im Rahmen der darauffolgenden Wirkungsab-schätzung werden die Mengendaten der Sachbilanz mit-tels der festgelegten Methode bewertet. Als Ergebnis der Wirkungsabschätzung steht eine ökologische Aussage. Bspw. wird durch die SC eines Ritzelstarters das Ökosys-tem mit einer bestimmten Masse CO2

Die Interpretation und Aussagekraft einer LCA ist in ho-hem Maße abhängig von den gezogenen Systemgrenzen und dem zu Grunde liegenden Detaillierungsgrad. Im Folgenden wird deshalb näher auf diese Aspekte einge-gangen, um die Ergebnisse der hier vorgestellten Arbeiten besser interpretieren zu können.

eq belastet. Die vierte und letzte Phase einer LCA befasst sich mit der Analyse und Interpretation der gewonnenen Ergebnisse. Diese können dann z.B. zur Verringerung der Umweltbe-lastungen, zu Produkt- und Prozessverbesserungen einge-setzt werden oder zur Dokumentation im Rahmen von Publizitätspflichten oder zu Marketingzwecken.

Abbildung 1: Fahrzeugindustrie-Referenzprodukte mit ausge-wählten Eigenschaften

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2.2� Ziel und Systemdefinition Produktsystem, funktionelle Einheit und Methoden-auswahl Innerhalb der Kategorie Produktsystem wird das zu unter-suchende Objekt in seinen wesentlichen Eigenschaften (z. B. Konstruktionsstückliste mit Materialspezifikation) definiert. Das System der LCA umfasst jeweils die komplette SC ab der Rohstoffgewinnung (z.�B. Erzförderung) bis hin zum versandfertigen Produkt (z.�B. Warenausgang OEM). Dies entspricht dem Cradle-to-Gate-Umfang im Gegensatz zum Cradle-to-Grave-Umfang, der den kompletten Le-benszyklus eines Produktes inklusive Nutzungs- und Ent-sorgungsphase impliziert. Die funktionelle Einheit der LCA stellt daher ein versandfertiges Endprodukt dar. Als Methode für die Wirkungsabschätzung und somit für die Messung ökologischer Wechselwirkungen wird die IPCC 2001 GWP 100a Version 1.04 ausgewählt [6] S. 120ff. Die Methode wurde vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) entwickelt und umfasst als einzige Wirkkategorie Treibhausgasemissionen. Die Ziel-werte des Kyoto-Protokolls basieren auf dem Global Warming Potential (GWP) verschieden stark wirkender Treibhausgase, welche in kg CO2eq gemessen werden [7] S. 20ff. Hierdurch verfügt die Methode über weitreichen-de Anwendung und Anerkennung. Das GWP beinhaltet zudem eine zeitliche Komponente, hier 100 Jahre (100a), da sich die verschiedenen Treibhausgase unterschiedlich schnell in der Atmosphäre abbauen [6] S. 120, [7] S. 33f. Eine LCA, deren Wirkungsabschätzung CO2 bzw. CO2eq als Grundlage hat, wird auch als CO2

-Bilanz bezeichnet.

Systemgrenzen Zur Erstellung der Sachbilanz werden alle dem Produkt bzw. der SC entlang auftretenden Energie- und Stoff-ströme aufsummiert, wie in Abbildung 2 schematisch dargestellt. Die auftretenden Ströme sind ebenfalls mit ihrer kompletten ökologischen Wechselwirkung, d.h. ihrem Life Cycle (LC), einkalkuliert, so z.B. dem Verbrauch (Entnahme oder Input aus der Umwelt) eines Liters Die-selkraftstoffes mit all seinen vorherigen Aufwendungen zum Fördern und Raffinieren und der Entsorgung (Abga-be oder Output an die Umwelt) eines Kilogramms Indust-rieabfalls mit seinen Aufwendungen zum Abtransport und ggf. Verbrennung mit zugehörigen Emissionen.

Die Verrechnung der auftretenden Ströme auf das Pro-dukt erfolgt in Analogie zur Teilkostenrechnung nach dem Verursachungs- und Beanspruchungsprinzip. D. h. im Wesentlichen werden nur die Ströme veranschlagt, die direkt oder unmittelbar durch die funktionelle Einheit verursacht werden (z. B. wird die einmalige Umweltbelas-tung zur Herstellung der Produktions-Infrastruktur nicht umgelegt). Weiterhin werden die CO2

Bei der Modellierung der SC findet auch die Ressourcen-effizienz Beachtung. So werden für jede Produktionsstufe Abfall, Ausschuss und Verschnitt betrachtet, was in vor-hergehenden Transformations- und Transferprozessen der SC zu erhöhten Aufwendungen führt. Abbildung 3 illus-triert beispielhaft diesen Zusammenhang. Mehrere Kilo-gramm Bauxit für ein Kilogramm Primäraluminium geför-dert, veredelt, eingeschmolzen und transportiert werden. Auf Grund der unterschiedlichen LCs von Sekundär- und Primärrohstoffen wird auch deren Anteil in den verwen-deten Materialien beachtet.

eq, welche die am Wertschöpfungsprozess beteiligten Menschen verursa-chen, nicht geschlüsselt, da die Kausalität fragwürdig ist.

Die Modellierung der Transferprozesse der Logistik um-fasst nur Direkttransporte zwischen den jeweiligen Netz-werkknoten, etwaige Umschlagshubs oder indirekt verur-sachte Leertransporte werden nicht dargestellt. Abbildung 4 zeigt ein nach diesen Rahmenbedingungen modelliertes Transportnetzwerk am Beispiel der Lieferantenstruktur der Produktionsstätte für Ritzelstarter in Hildesheim des Un-ternehmens Robert Bosch GmbH.

Abbildung 2: Anspruch und Umfang der Analysen

Abbildung 3: Transportleistung und Ressourceneffizienz in derSC eines Aluminium-Bauteils

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Für die Auslastung der jeweiligen Transportmedien wer-den globale Auslastungsquoten zugrunde gelegt [8] S. 34ff.

Die in den Transformationsprozessen der Produktion umgewandelte Energie ist ein ausschlaggebender Faktor für das Ergebnis der CO2

Zur weiteren Erläuterung des logistischen Schwerpunktes der Modellierung ist zudem relevant, dass die Nettoim-portquoten der EU als Basis der Berechnung für die Transportleistung der importierten Halbzeuge sowie der Rohstoffe bis zur Halbzeugherstellung innerhalb der EU verwendet werden.

-Bilanzierung. Hier wird jeweils der länderspezifische Strommix herangezogen, für die hauptsächlich in Europa mit dem Schwerpunkt Deutsch-land angesiedelten Produktionsnetzwerke (bis zur SC-Stufe der Halbzeuge) somit der deutsche Strommix.

Die Umweltwirkung der Bereitstellung der Altprodukte aus der Umwelt für die Remanufacturing-SC wurde nach dem ökonomischen Prinzip der Opportunitätskosten bestimmt. Weil die sonst beste Option der Verwendung des Altproduktes das stoffliche Recycling und damit die Erzeugung von Sekundärrohstoffen ist, stellt dies das Bewertungsmaß dar. Damit ist die Umweltwirkung der Bereitstellung eines Altproduktes gleich der negativen Umweltwirkung des stofflichen Recyclings. Datenbasis und Software Auf Basis der Produktstückliste wird ein Modell der jewei-ligen SC inklusive der Zuliefer- bzw. Transportnetzwerke, Materialspezifikationen, Lieferantenstandorte und Pro-duktionsverfahren generiert. Zur Erstellung der Sachbilanz der SC wird die Life Cycle Software SimaPro PHD-Version 7.1.8 verwendet. Auf Ebene der OEM und teilweise auf Ebene der 1st-Tier-Supplier werden zur Gewinnung der Daten Prozessanaly-sen (Energie-, Stoff- und Wertstromanalysen) in Zusam-menarbeit mit den beteiligten Unternehmen durchge-führt. Abbildung 5 zeigt eine Energie-und Stoffstromana-lyse für einen Produktionsprozess. Auf gleiche Weise und durch die Spezifikation der Zukaufkomponenten lassen

sich die Prozesse ab der 1st-Tier-Ebene bis hin zum Halb-zeug bestimmen. Deren sachbilanzieller Inhalt wird aus den Datensätzen der ecoinvent Datenbank Version 2.1 unter Berücksichtigung individueller Bereinigung und Abstimmung ermittelt, die Daten für die Prozesse ab der Rohstoffgewinnung bis hin zum Halbzeug hingegen nur aus reinen Standard ecoinvent-Datensätzen.

2.3� Sachbilanz und Wirkungsabschätzung Die Erstellung der sechs verschiedenen Sachbilanzen für die SCs erfolgt unter Berücksichtigung der Systemgrenzen und Anwendung der Verrechnungsprinzipien. Der kom-plette Wertschöpfungsprozess wird in die sechs Hauptfer-tigungsverfahren nach DIN 8580 unterteilt. Hierbei wer-den die Fertigungsverfahren Beschichten und Stoffeigen-schaften ändern zusammengefasst sowie das Urformen um das Spektrum der vorgelagerten Rohstoffgewinnung erweitert [9] S. 1ff. Die Kategorien interne Logistik und externe Logistik bilden die zwei Teilbereiche der Logistik in den Untersuchungen. Abbildung 6 zeigt die für die sechs SCs durchschnittliche prozentuale Verteilung von CO2

eq der drei Referenzprodukte.

2.4� Analyse und Interpretation Die energieintensiven Prozesse der Rohstoffgewinnung und des Urformens haben mit 55% den größten Anteil an dem CO2eq-Beitrag. Unternehmen, die ihre SC nach-

Abbildung 6: Prozentualer Beitrag der verschiedenen Prozessezum gesamten CO2eq einer SC

Abbildung 5: Energie- und Stoffstromanalyse für einen Pro-duktionsprozess

Abbildung 4: Transport- und Zuliefernetzwerk Bosch Hildes-heim bis zur Ebene der Halbzeuglieferanten

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haltig gestalten wollen, sollten vermehrt auf den forcier-ten Einsatz von Sekundärrohstoffen setzen und die gene-relle Materialeffizienz, z.B. durch Reduzierung von Aus-schuss und Verschnitt, erhöhen. Durch Steigerung des Einsatzes von Sekundärstahl um 10% können bspw. 1% der gesamten CO2eq der SC einer Stahlunterbaugruppe eingespart werden. Weiterhin auffällig ist der hohe Pro-zentsatz des Fertigungsprozesses Trennen im Vergleich zu anderen Verfahren wie Umformen, Stoffeigenschaften ändern und Beschichten sowie Fügen. Das folgende, der Übersicht halber vereinfachte Beispiel illustriert die beste-henden Verhältnisse. Zur Herstellung einer Kurbelwelle wird Stangenmaterial aus Stahl (Halbzeug) einige Male kurz und massiv geschmiedet (Umformen). Darauf folgen mehrere und zeitlich intensivere Zerspanungsprozesse wie Drehen, Fräsen und Bohren (Trennen), denen sich Härte-prozesse (Stoffeigenschaften ändern) und wiederum Trennprozesse wie Schleifen und Wuchten anschließen, um die Laufeigenschaften, die exakte Geometrie sowie die Oberflächengüte herzustellen. Ein einzelner Trennpro-zess übertrifft absolut den CO2

Allen Transformationsprozessen der Produktion ist ge-mein, dass eine nicht zu negierende Korrelation zwischen den eingesetzten Energiemengen und -arten sowie den jeweiligen CO

eq eines Verfahrens einer anderen Kategorie zwar nicht signifikant oder auch gar nicht, durch die im Vergleich längere Dauer und Häufig-keit in der Summe allerdings schon.

2eq besteht. Eine hohe Energieeffizienz sowie die vermehrte Nutzung regenerativer Energien muss Ziel einer nachhaltigen SC sein. Bspw. können durch eine Steigerung dieses Anteils um 10% die gesamten CO2

Die Logistik liefert einen Beitrag von insgesamt 11%. Der für Sie entscheidende Prozess ist der externe Transport mit den verschiedenen Verkehrsträgern. Auf Grund des Verbrennungsmotorenantriebs werden hier im Bereich der Logistik die meisten CO

eq der SC einer Aluminiumunterbaugruppe um 5% reduziert werden. Werkzeuge und eingesetzte Betriebs-stoffe sind nach Bewertung ihrer ökologischen Wirkung vernachlässigbar.

2

Neben technologischen Innovationen bei den Antriebsme-thoden sind weiterhin auch bereits bewährte Lösungsan-sätze wie die Erhöhung der Auslastung der Transportme-dien mögliche Ansatzpunkte. Insbesondere im Bereich der Logistik sind ökonomische Skaleneffekte auch ökologi-sche Skaleneffekte. So wirken sich also kapazitiv größere Transportmedien positiv auf die CO

eq erzeugt. Aus dieser Sach-lage ergibt sich eine effiziente Möglichkeit zur Optimie-rung der gesamten SC.

2

Weiterhin schlagen die Prozesse der internen Logistik mit lediglich 1% zu Buche. Im Kontext einer SC (Produktsicht) sind Investitionen in z.B. Gabelstapler mit Energierückein-speisung aus rein ökologischer Sicht wenig effizient. Auch wenn vergleichbare Maßnahmen für den Betreiber eines einzelnen Logistikzentrums (Objektsicht) naheliegende

Ansatzpunkte sein mögen, gibt es innerhalb der SC wir-kungsvollere Hebel zur Optimierung.

-Bilanz der SC aus.

Im Bereich der Logistik spielen darüber hinaus die Verpa-ckung und die Ladungsträger eines Produktes eine erheb-liche Rolle. Diese Bedeutung kann im Gesamtsystem einer SC allerdings nicht aufrechterhalten werden, da Materia-lien wie Polyethylen, Polypropylen oder reguläre Kartona-gen sowie vor Allem Mehrwegbehälter nach der Wir-kungsabschätzung ökologisch praktisch nicht mehr vor-handen sind. 3� Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassend ist fest zuhalten, dass das LCA von SCs in dieser Qualität eine neues Feld der Wissenschaft dar-stellt. Ausgehend von drei Referenzprodukten Dieselmo-tor, PKW-Ritzelstarter und Abgasturbolader werden alle Transformationsprozesse der Produktion und alle Trans-ferprozesse der Logistik für jeweils zwei unterschiedliche SCs vom Rohmaterial bis hin zum versandfertigen End-produkt modelliert. Anschließend wird für jede SC eine LCA mit dem Fokus auf CO2

Weiterführende Untersuchungen weisen den Transferpro-zessen der Logistik innerhalb der SC zwar nur einen un-erwartet geringen ökologischen Beitrag von 11% zu, dennoch existieren hier vielversprechende Ansätze zur ökologischen Optimierung der gesamten SC.

eq durchgeführt.

Im Bereich der Transformationsprozesse der Produktion kristallisieren sich die Themen Ressourcen- und Material-effizienz sowie der vermehrte Einsatz von Sekundärroh-stoffen als wesentliche Faktoren zur ökologischen Opti-mierung hearaus. Eine weitere Haupteinflussgröße stellt der Strommix dar. Damit lässt sich das Ergebnis der LCA durch gesteigerte Verwendung von CO2

Ein wesentlicher ökologischer Vorteil von bis zu 52% der CO

eq-armen Ener-giequellen wie bspw. Nuklearenergie oder regenerativen Energien verbessern.

2

eq lässt sich durch das Remanufacturing erzielen. Dies resultiert im Wesentlichen daraus, dass nicht nur das stoffliche Recycling der Materialien vermieden wird, son-der auch ein Großteil der Wertschöpfung nach dem Halb-zeug regeneriert wird.

CCO2eq100a

[%]

572,0542,5

17,12

8,23

-52% 65,63

41,08

-38%

Neuproduktion RemanufacturingN

-5%

R

100%

Abbildung 7: CO2eq100a-Ersparnis durch Remanufacturing jeReferenzprodukt

��

Das in dieser Arbeit skizzierte Vorgehen kann in seinen wesentlichen Eckpunkten und Haupteinflussmomenten Basis für ähnlich gelagerte ganzheitliche wissenschaftlich fundierte Untersuchungen von SCs für andere Produkte und Hersteller sein. Als Ausblick ist festzuhalten, dass ökologische Aspekte von SCs zunehmend an Bedeutung gewinnen werden. Somit wird die Aussage über die Belastung der Umwelt ein Bewertungskriterium für SCs. SC- und Netzwerkpla-nung im Allgemeinen, darunter Outsourcingentscheidungen und Lieferantenauswahl im Speziellen, werden zunehmend unter Betrachtung ökolo-gischer Gesichtspunkte getroffen [10] S. 15, [11] S. 15. Durch das wachsende Umweltbewusstsein der Endver-braucher und die sich weiter zuspitzende Ressourcenver-knappung wird auch das Remanufacturing weiter in das Zentrum des globalen Interesses und der Nachfrage der Endverbraucher rücken. Für solche Aufgaben können die entwickelten Methoden zur CO2

Entscheidend für die ökologische Bewertung sind hierbei die Systemgrenzen, die eingesetzten Methoden und Tools. Diese müssen z.B. im Fall einer Lieferantenauswahl identisch sein, da sonst keine objektive Aussage bzw. ein Vergleich möglich ist. Dieses Vorgehen ist aber auch nur dann ausreichend, solange es sich um einen identischen oder zumindest vergleichbaren Service oder ein vergleich-bares Produkt aus beiden SCs handelt.

-Bilanzierung von SCs wertvolle Entscheidungsunterstützung leisten.

Eine interessante Möglichkeit eröffnet sich jedoch da-durch, dass man die Wertschöpfung einer SC in das Ver-hältnis zu ihrer ökologischen Bewertung setzt. Diese Kennzahl wird eco-efficiency oder auch E2-efficiency genannt [12] S. 51f.

Sie zeigt an, welcher Wert durch das System, geschaffen und in welchen Umfang hierfür die Umwelt belastet wird. Wird diese Kennzahl unter den oben genannten System-grenzen (Rohstofferzeugung bis Warenausgang OEM) auf die SC angewandt, so lässt sich vereinfacht für die Wert-schöpfung der Verkaufspreis des fertigen Produktes an-nehmen und in den Nenner das Ergebnis der LCA stellen. Die Kennzahl erhält somit die Einheit € / kg CO2

eq100a.

Der Best-Practice-Wert, also die Benchmark, aus den sechs analysierten SCs liegt bei 11,5 € / kg CO2

»The leading – edge companies recognize the fallacy of this conventional approach and instead seek to make the supply chain as a whole more competitive through the value it adds and the costs that it reduces overall. They have realized that the real competition is not company against company but rather supply chain against supply chain.« [13] S. 16. Dieses Zitat eines führenden SCM-Experten verdeutlicht die ökonomische Bedeutung der SC, die auch bezüglich ihrer Wechselwirkung mit der Umwelt in das Zentrum der Betrachtung rückt.

eq100a. Diesen kann man optimieren, in diesem Fall vergrößern, indem bei gleichbleibender Wertschöpfung der SC (Zäh-ler) die Wirkungsabschätzung der LCA (Nenner) verringert wird. Ein Vergleich zweier unterschiedlicher SCs ist nun-mehr möglich, was Branchen und Technologien übergrei-

fend mehr Transparenz herstellt und neue interdisziplinä-re Denkansätze fördert.

4� Literatur [1] Mößmer, H.E., Schedelbauer, M. & Günthner, W. A. 2007. Die automobile Welt im Umbruch. In Günthner, W. A. (Hrsg.), Neue Wege in der Automobillogistik, S. 3 – 15. Berlin Heidelberg New York: Springer-Verlag. [2] Begon, M. & Townsend C. R. 2008. Ökologie. Berlin Heidelberg New York: Springer-Verlag. [3] Klaus, P. 2002. In Die dritte Bedeutung der Logistik: Beiträge zur Evolution logistischen Denkens. Klaus, P. (Hrsg.). Hamburg: Deutscher Verkehrs-Verlag. [4] Ohne Autor, DIN Deutsches Institut für Normung e.V. 2006. DIN EN ISO 14040. Umweltmanagement – Ökobi-lanz – Grundsätze und Rahmenbedingungen (ISO 14040:2006). Deutsche und Englische Fassung EN ISO 14040:2006. Berlin: Beuth-Verlag. [5] Ohne Autor, DIN Deutsches Institut für Normung e.V. 2006. DIN EN ISO 14044. Umweltmanagement – Ökobi-lanz – Anforderungen und Anleitungen (ISO 14044:2006). Deutsche und Englische Fassung EN ISO 14044:2006. Berlin: Beuth-Verlag. [6] Jungbluth, N. 2007. IPCC 2001 (climate change). In Frischknecht, R. (Hrsg.) & Jungbluth, N. (Hrsg.), Imple-mentation of Life Cycle Assessment Methods, S. 120 - 129. ecoinvent report No 3, v2.0. Dübendorf: Swiss Cen-ter for Life Cycle Inventories. [7] IPCC. 2007. Climate Change 2007: The Physical Basis. Contribution of Working Group I. 2007. In Fourth As-sessment Report of the Intergovernmental Panel on Cli-mate Change. Solomon, S. (Hrsg.), Qin, D. (Hrsg.), Man-ning, M. (Hrsg.), Zhenlin, C. (Hrsg.), Marquis, M. (Hrsg.), Averyt, K. (Hrsg.), Tignor, M. (Hrsg.) & Miller, H. (Hrsg.). Cambridge: Cambridge University Press. [8] De Ceuster, G., van Herbruggen, B., Ivanova, O., Car-lier, K., Martino, A. & Fiorello, D. 2007. In TREMOVE Final Report. European Commission (Hrsg.). Leuven: Transport & Mobility Leuven. [9] Ohne Autor, DIN Deutsches Institut für Normung e.V. 2003. DIN 8580. Fertigungsverfahren. Berlin: Beuth-Verlag. [10] Müller-Wondorf, R. 2010. Nr. 22. Green Logistics wird zum Wettbewerbsfaktor. VDI nachrichten. S. 15.

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[11] Siebenlist, J. 2010. Nr. 22. Gutes Klima für nachhalti-ge Lieferketten. VDI nachrichten. S. 15. [12] Schaltegger,S. & Burritt, R. 2000. Contemporary Environmental Accounting. Sheffield: Greenleaf Publish-ing. [13] Christopher, M. 1998. Logistics and Supply Chain Management: Strategies for Reducing Cost and Improv-ing Service. London: Prentice Hall.

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Parallelsequenz 2 – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen

NACHHALTIGKEIT DURCH LOGISTIKORIENTIERTES ENERGIEMANAGEMENT: ENERGIEEFFIZIENTE PLANUNG, REALISIERUNG UND BEWIRTSCHAFTUNG VON INDUSTRIELLEN INFRASTRUKTUREN � HERAUSFORDERUNGEN UND ERFOLGSFAKTOREN EINER SYSTEMÜBERGREIFENDEN ENERGIEOPTIMIERUNG - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dr.-Ing. Marco Emmermann Dipl.-Ing. Stefan Wollschläger Dipl.-Volksw. Sascha Hammer Visality Consulting GmbH, Berlin

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LEBENSLAUF

Dr.-Ing. Marco Emmermann Visality Consulting GmbH, Geschäftsführer

1990 - 1995 1990 - 1995 1995 - 1998 1998 - 2004 1998 - 2002 2000 - 2002 2003 - 2008 Seit 2003 Qualifikationen:

Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Logistik an der Technischen Universität Berlin Freier Unternehmensberater bei der ZLU Projektleiter der ZLU Dozent für Logistik an der Technischen Universität Berlin Prokurist der ZLU Mitglied der Geschäftsführung der Zentrum für Logistik und Unternehmensplanung (ZLU) GmbH Vorstand der GÖK Consulting AG CEO der Visality Consulting GmbH Bearbeitung und Leitung von strategischen Beratungs-, Logistik- und SCM-Projekten –� Marktanalysen und Benchmarking –� Strategische Geschäftsfeldplanung –� Logistik-Strategien –� Prozesskettenmanagement –� Supply Chain Management –� Beschaffungsplanung –� Distributionslogistik –� Verkehrslogistik –� Entsorgungslogistik –� Krankenhauslogistik

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LEBENSLAUF

Dipl.-Ing. Stefan Wollschläger Visality Consulting GmbH, Partner

1999 - 2002 2003 - 2007 Seit 2003 Qualifikationen:

Projektleiter bei der Zentrum für Logistik und Unternehmensbertaung (ZLU) GmbH Partner der GÖK Consulting AG Partner und Prokurist der Visality Consulting GmbH –� Aviation Logistics –� Healtcare Logistics –� Projektmanagement und -steuerung –� Prozessanalyse und Re-Design –� Forecasting and Planning –� Businessplanning –� Verkehrswesen und Telematik

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LEBENSLAUF

Dipl.-Volksw. Sascha Hammer Visality Consulting GmbH, Partner

2007 - 2008 2008 - 2010 Seit 2011 Qualifikationen:

Fachkoordinator im Bereich Customer Care Center der Lufthansa Global Tele Sales GmbH Consultant der Visality Consulting GmbH Senior Consultant der Visality Consulting GmbH –� Prozessanalyse und Re-design –� Marktanalyse und Benchmarking –� Konzeption von Unternehmens-Planspielen –� Konzeption von unternehmensspezifischen Kompetenzfeld-Broschüren –� Projektplanung und -management –� Change- und Kommunikationsmanagement –� Luftfracht- und Ground Handling-Infrastrukturplanung und –Logistikplanung –� Ersatzteillogistik

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NACHHALTIGKEIT DURCH LOGISTIKORIEN-TIERTES ENERGIEMANAGEMENT: ENERGIE-EFFIZIENTE PLANUNG, REALISIERUNG UND BEWIRTSCHAFTUNG VON INDUSTRIELLEN INFRASTRUKTUREN � HERAUSFORDERUNGEN UND ERFOLGSFAKTOREN EINER SYSTEM-ÜBERGREIFENDEN ENERGIEOPTIMIERUNG Dr.-Ing. Marco Emmermann, Dipl.-Ing. Stefan Wollschläger, Dipl.-Volksw. Sascha Hammer Vor dem Hintergrund zunehmender Ressourcenknapp-heit, steigender Rohstoffpreise und eines rasanten Klima-wandels rücken Aspekte wie Nachhaltigkeit, Umwelt-schutz und Innovationskraft immer stärker in den Fokus von Gesellschaft, Politik, Wirtschaft und Wissenschaft. Dabei steht insbesondere der effiziente Einsatz von Ener-gie im Vordergrund, da dies einen wesentlichen Hebel zur Realisierung sowohl ökologischer als auch ökonomischer Verbesserungspotenziale darstellt. Da nur ein ganzheitli-cher, systemübergreifender Ansatz geeignet ist, die damit verbundenen, komplexen Problemstellungen zu lösen, kommt der Logistik als Querschnittsfunktion hierbei eine tragende Rolle zu. Der nachfolgende Beitrag geht auf Erfolgsfaktoren dieses ganzheitlichen Konzeptansatzes ein und illustriert die damit erzielten messbaren Erfolge anhand eines aktuellen Praxisbeispiels, nennt Herausforderungen sowie potenziel-le Hemmnisse und bewertet die Übertragbarkeit von industriellen Best-Practices auf die kommunale Ebene. 1� Ausgangslage Die vergangenen 20 Jahre waren in Deutschland von einem starken konjunkturellen Aufschwung geprägt. Aus-druck findet dieser Aufschwung in einer Steigerung des Bruttoinlandsproduktes um über 60% und einer Erhö-hung der Anzahl der Erwerbstätigen um ca. 5% (vgl. Abb. 1).

Abbildung 1: Entwicklung des Bruttoinlandproduktes und der Erwerbstätigen in Deutschland (Quelle: Statistisches Bundes-

amt)

Aus der gestiegenen Wirtschaftsleistung in Deutschland und dem damit verbundenen erhöhten Energiebedarf ergeben sich für die Unternehmen substanzielle Heraus-forderungen. Zum einem muss der Mehrbedarf an Ener-gie zuverlässig verfügbar sein, um ein Höchstmaß an Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Des weiteren führen steigende Preise für fossile Brennstoffe zu signifi-kant höheren Energiekosten (vgl. Abb. 2).

Abbildung 2: Preisentwicklung ausgewählter Energieträger (Quelle: Statistisches Bundesamt)

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Trotz der gestiegenen Wirtschaftsleistung ist der Primär-energieverbrauch in Deutschland in den letzten 20 Jahren um ca. 6% gesunken. Der Anteil regenerativer Energie-träger hat sich im Betrachtungszeitraum nahezu verachtfacht. Der Verbrauch an fossilen Brennstoffen konnte um ca. 16% reduziert werden (vgl. Abb. 3).

Abbildung 3: Entwicklung deutscher Primärenergieverbrauch nach Energieträgern (Quelle: BMU)

Dies sollte jedoch nicht darüber hinweg täuschen, dass bei der Mehrzahl der Unternehmen und Kommunen noch ein erheblicher Handlungsbedarf für eine grundlegende Reorganisation der Primärenergieversorgung existiert. Die aktuellen gesellschaftspolitischen Debatten und die Forde-rungen nach einer steigenden Energieeffizienz veranlas-sen Unternehmen zunehmend, verbindliche und ambitio-nierte Energieeffizienzstandards für Gebäude, Produkte und Prozesse zu definieren und ein übergreifendes Ener-giemanagement zu implementieren. So wird unter den Zielbegriffen Vermeidung, Rück- und Neugewinnung sowie Wieder- und Neuverwendung in Industrie, Handel und Dienstleistung nach innovativen Technologien und Verfahren gesucht, um eine kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz in den Produkten, Services und Pro-zessen im Sinne einer nachhaltigen Umweltverträglichkeit und Kosteneffizienz zu erreichen. Die Planung, Errichtung und Bewirtschaftung energieeffizienter Infrastruktursys-teme bildet dabei einen wesentlichen Baustein, für den ein nachhaltiges weil logistikorientiertes Energiemanage-ment einen entscheidenden Beitrag leisten kann. 2� Ganzheitliches Energiemanagement Vor dem Hintergrund eines zunehmenden generellen Kostendrucks sind Unternehmen bestrebt, ganzheitliche Verbesserungs- und Kostensenkungspotenziale zu identi-fizieren und umzusetzen. Die Planung, Realisierung und Bewirtschaftung von betrieblichen Gebäuden, ihrer Sys-teme, Prozesse und Inhalte, also das Infrastrukturmana-gement, nimmt dabei als wesentlicher Kostenhebel und zentrales Gestaltungsfeld eine herausragende Stellung ein. Durch einen optimalen Betrieb der Infrastrukturanla-

gen können nachhaltig Betriebskosten gesenkt und die Infrastrukturqualität erhöht werden. Dabei steht insbe-sondere die Senkung der Energiekosten im Fokus, da hierin ein wesentlicher ökonomischer und ökologischer Hebel liegt. Vor diesem Hintergrund haben in den ver-gangenen Jahren Unternehmen vermehrt Lösungen des betrieblichen Energiemanagements implementiert, welche eine langfristige Reduktion des Energieverbrauchs und damit der Energiekosten systematisch im Unternehmen verankern und sicherstellen. Die Unternehmensstrategie bildet hierbei eine wesentliche Leitplanke für das Ener-giemanagement. Nur wenn Aspekte wie Nachhaltigkeit und Energieeffizienz tief in Vision und Leitbild des Unter-nehmens verankert sind, kann das Energiemanagement zu einer dauerhaften Erhöhung der Energieeffizienz und somit Senkung der Energiekosten beitragen. Seit 2009 dient die DIN EN 16001 Unternehmen als Leitfaden zum Aufbau eines betrieblichen Energiemanagementsystems zum Zwecke der nachhaltigen Steigerung der Energieeffi-zienz. Ein in diesem Sinne verstandenes ganzheitliches Energiemanagement verfolgt den Ansatz, die Planung, Realisierung und Bewirtschaftung von industriellen Infra-strukturanlagen optimal miteinander zu verbinden (vgl. Abb. 4).

Abbildung 4: Ganzheitlicher Ansatz des industriellen Energie-managements

In der Planungsphase sind zunächst die strategischen Top-Ziele des Energiemanagements zu definieren. Dazu zählen zum Beispiel: –� Gewährleistung einer ausfallsicheren, hochverfügba-

ren und bedarfsorientierten Energieversorgung – Er-höhung der Versorgungsunabhängigkeit

–� Einsatz innovativer Technologien und Verfahren sowie von regenerativen Energieträgern

–� Reduzierung der Energiekosten Dabei ist sicherzustellen, dass die Energiemanagement-Strategie mit der Gesamtunternehmensstrategie überein-stimmt. Die Top-Ziele konkretisieren sich in der Auswahl der einzusetzenden Methoden und Instrumente, mit denen die Zielerreichung sichergestellt werden soll. Diese basieren u.a. auf der Analyse von Energieverbrauchsdaten der Infrastrukturanlagen. Die Bewertung der zu Kennzah-

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len aggregierten Daten liefert einen entscheidenden Input für die Entwicklung eines Energieeffizienz-Maßnahmenplans. In der Realisierungsphase werden die Gebäude und Anlagen sowie deren Systeme, Prozesse und Inhalte gemäß den Planungen errichtet bzw. moder-nisiert. Dabei ist der Umsetzungsfortschritt fortlaufend zu kontrollieren, um eine effiziente Maßnahmenumsetzung sicherzustellen. Hier liegt ein wesentlicher Schlüssel für die vollumfängliche und übergreifende Wirksamkeit des Gesamtkonzeptes. In der Bewirtschaftungsphase erfolgt die kontinuierliche und umfassende Evaluierung der Er-zeugungs- und Verbrauchsdaten. Durch den Soll-Ist-Vergleich und die bedarfsweise Hinzuziehung von Benchmarks können Optimierungspotenziale erkannt und deren Umsetzung wiederum neu geplant werden. Das Energiemanagement ist in diesem Sinne ein iterativer Prozess, das angelehnt an einen KVP die kontinuierlich und nachhaltig wirksame Steigerung der Energieeffizienz sicherstellt. Die Herausforderung in der Erzielung einer Best-Practice Infrastruktur-Energieeffizienz ist dabei die übergreifende Optimierung der über die Jahre »gewach-senen« Strukturen. Veraltete Versorgungsnetze, kapazita-tiv unzulängliche Anlagen, beschränkte Einsatzmöglich-keiten von regenerativen Energien, ungenügende Berück-sichtigung energieeffizienter Technologien und Verfahren bei der Gebäudearchitektur und -bewirtschaftung sowie ein fehlendes Energiemanagement mit Gesamtsystem-perspektive sind dabei die wesentlichen Mängel, die in der Konsequenz zu energetischen Ineffizienzen und un-nötig hohen Energiekosten führen. Ein tiefes ökonomi-sches und ökologisches Interesse für Nachhaltigkeit und Energieeffizienz in Verbindung mit einer entsprechenden Unterstützung durch das Top-Management (»Sponso-ring«), die Bereitstellung von erforderlichen finanziellen und personellen Ressourcen sowie die Implementierung eines effektiven und effizienten Monitoring- und Repor-ting-Systems sind die wesentlichen Erfolgsfaktoren für ein funktionsfähiges ganzheitliches Energiemanagement von industriellen Infrastrukturanlagen. Ein weiterer bedeuten-der Faktor ist die Sensibilisierung und Qualifizierung der Mitarbeiter in allen umweltschutz- und energieeffizienzre-levanten Themenstellungen [1] S. 90. Erst die Berücksich-tigung des individuellen Nutzerverhaltens (umweltbe-wusstes Handeln) ermöglicht ein optimales Zusammen-spiel von State-of-the-art-Technologie und innovativen sowie effizienten Prozessen und Verfahren. Der Einsatz dieses Ansatzes eines ganzheitlichen Energiemanage-ments beschränkt sich dabei nicht nur auf das industrielle Infrastrukturmanagement. Weitere Anwendungsbereiche sind denkbar, z.B.: – Management komplexer Gebäude-systeme, wie zum Beispiel Krankenhäuser oder Flughäfen – Kommunales Gebäudemanagement – Management urbaner Ballungszentren (Mega-Cities) – etc. Erfolgsent-scheidend ist in all diesen potenziellen Anwendungsberei-chen ebenfalls, dass das Energiemanagement die erfor-derlichen Daten, Methoden, Prozesse und Tools sowie

klare Verantwortlichkeiten bereitstellt, um Schwachstellen der Energieeffizienz zu identifizieren, Verbesserungsmaß-nahmen zu definieren und zu realisieren sowie den Er-folgsbeitrag kontinuierlich zu messen. 3� Logistikorientierung erhöht den Wirkungs-

grad des Energiemanagements Die Grundaufgabe der Logistik ist die Bereitstellung benö-tigter Objekte in den geforderten Mengen in der richtigen Zusammensetzung zur richtigen Zeit am richtigen Ort [2] S.7. Unter den Zielbegriffen »Effektivität« und »Effizienz« wird in der Fachwelt verstärkt die Frage diskutiert, wel-chen Beitrag die Logistik als Querschnittsfunktion zur nachhaltigen Senkung des Ressourcen- und Energiebe-darfs leisten kann und leisten muss. Der hier beschriebene Ansatz geht dabei deutlich weiter. In diesem Sinne ist die Grundaufgabe eines logistikorientierten Energiemanage-ments die Bereitstellung der benötigten Energie in den geforderten Mengen, in der richtigen Art (Strom, Wärme, Kälte) zur richtigen Zeit beim richtigen Verbraucher. Be-währte logistische Konzepte werden auf das unternehme-rische Energiemanagement übertragen, um so ein Höchstmaß an Effektivität und Effizienz in der Rück- und Neugewinnung sowie Wieder- und Neuverwendung von Energie sicherzustellen. Durch die systemübergreifende Implementierung eines logistikorientierten Energiemana-gements lassen sich für den Anwender folgende Nutzen-potenziale realisieren: – Dauerhafte Vermeidung von Energieverschwendung durch eine bedarfsorientierte Energiebereitstellung (zeitlich, örtlich, mengenbezogen) – Vermeidung von Energieverlusten durch die Planung und Realisierung von effizienten Anlagenstrukturen – Gesamt-systemoptimale Auslastung aller Anlagen durch die anla-genübergreifende Kontrolle und Steuerung der Energie-flüsse – Reduzierung von unnötigen Speicherkapazitäten durch JIT-Bereitstellung des Energiebedarfs Eine erhöhte Versorgungsqualität zu deutlich reduzierten Energiekos-ten sind dabei die herausragenden Beiträge eines effizien-ten logistikorientierten Energiemanagements. Ein weiterer in der aktuellen ökologischen Debatte nicht zu vernach-lässigender Aspekt ist jedoch auch die nachhaltige Sen-kung von CO2-Emissionen. Neben dem Einsatz innovati-ver energieeffizienter Technologien und Verfahren beim Neubau und der Sanierung von Gebäuden sowie bei der Nutzung regenerativer Energiequellen im Rahmen der Erzeugung von Strom, Wärme und Kälte ist die Imple-mentierung einer intelligenten Gebäudeautomation, die gewerkeübergreifend alle Anlagen der technischen Ge-bäudeausrüstung (z. B. Klimatisierungs-, und Heizungsan-lagen, Verschattungs- und Beleuchtungsanlagen) in ener-getisch optimaler und energiesparender Weise miteinan-der verbindet, ein wesentliches Element eines hocheffizi-enten logistikorientierten Infrastruktur-Energiemanagements. Hierbei werden alle Anlagen-Systemzustände permanent in Real-Time analysiert, dar-

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stellt und Optimierungspotenziale aufzeigt. Ein logistik-orientiertes Energiemanagement von industriellen Infra-strukturanlagen rückt ferner auch den Menschen in den Fokus des Handelns. Nur eine verlässliche, sichere und intelligente Infrastruktur mit einer hochverfügbaren Me-dien- und Energieversorgung gewährleistet auch best-mögliche Arbeitsbedingungen, was nicht zuletzt in einer gesteigerten Mitarbeiterzufriedenheit und -produktivität zum Ausdruck kommt. Eine Studie des VDMA aus dem Jahr 2009 belegt die Relevanz von energieeffizienten Prozessen, Services und Produkten für Unternehmen und ihre Kunden. Eine hohe Energieeffizienz wird von den Unternehmen als ein zentraler Wettbewerbsdifferenzie-rungsfaktor eingestuft. Auf Kundenseite gewinnen die Life Cycle Costs, also auch die Kosten in Zusammenhang mit dem Energieverbrauch, massiv an Bedeutung [3] S.8. Vor diesem Hintergrund werden die Unternehmen auch in Zukunft bestrebt sein, ihre Energieeffizienz kontinuier-lich und ganzheitlich zu steigern, um nachhaltig ihre Wettbewerbsposition zu verbessern. 4� Praxisbeispiel: Masterplan »Energy Efficiency

2010« von FESTO Im Zeitraum 2006 bis 2010 implementierte und realisierte FESTO, ein mittelständischer, global ausgerichteter und weltweit führender Anbieter von Automatisierungstech-nik, einen Masterplan zur Steigerung der Energieeffizienz in den Gebäuden des Unternehmens-Stammsitzes in Esslingen. Im Rahmen des Masterplans »Energy Efficiency 2010« wurden folgende Maßnahmen umgesetzt: –� Einsatz regenerativer Energieträger –� Solare Kühlung der Gebäude über eine der weltweit

größten Solaranlage mit CPC-Vakuumröhrenkollektoren

–� Nutzung von Erdkälte über im Erdreich verankerte Gründungspfähle, welche die Erdkälte an eine Be-tonkernaktivierung abgeben

–� Optimierte Verfahren zur Energierückgewinnung –� Ganzjährige Abwärmenutzung der Kompressoren

zur Beheizung und Kühlung der Verwaltungsgebäu-de

–� Adiabatische Abluftkühlung des Technologie Cen-ters

–� Einsatz innovativer Technologien –� Intelligente Beschattung und Beleuchtungssteuerung

in den Gebäuden –� Nutzungs- und lastabhängige Regelung aller Ener-

gieströme durch Vernetzung aller Systeme der tech-nischen Gebäudeausrüstung in einem intelligenten Gesamtsteuerungs-Tool

–� Modernisierung der Heizungsanlage gemäß neuester technischer Erkenntnisse

–� Optimierung der Netzstruktur der Kälteversorgung

Als Ergebnis der erfolgreichen Realisierung des Master-plans wurde eine Einsparung von Klimatisierungsenergie in Höhe von ca. 6.500 MWh p.a. erzielt. Dies entspricht einer Einsparung von ca. 1.400 t CO2

(vgl. Abb. 5).

Abbildung 5: Reduzierung Heizenergieverbrauch und CO2

-Ausstoß von 2008 zu 2010 (Quelle: Visality)

Zusätzlich konnten durch die Realisierung des Master-plans die für die Klimatisierung erforderlichen Energiekos-ten nachhaltig um 46% reduziert werden (vgl. Abb. 6).

Abbildung 6: Entwicklung Heizenergieverbrauch und Heiz-energiekosten (klimabereinigt) (Quelle: Visality)

Durch die tiefe Verankerung von Nachhaltigkeit und Umweltschutz in der Unternehmensstrategie, die über ein logistikorientiertes Energiemanagement fortlaufend mit konkreten Maßnahmen unterlegt wird, konnte sicherge-stellt und quantifiziert werden, dass sich eine Ausrichtung auf die Energieeffizienz auch unternehmerisch auszahlt. Im Ergebnis konnte FESTO die Position als Best of Class in der Gebäude-Energieeffizienz einnehmen. Ein stetiges Monitoring aller Erzeugungs- und Verbrauchsdaten wird über die kontinuierliche Generierung von weiteren ener-getischen Verbesserungen dazu beitragen, diese Position auch in Zukunft zu halten und auszubauen. Das große Engagement und die Vorbildfunktion von FESTO in den Themen Umweltschutz, Nachhaltigkeit und Energieeffizienz wurden auch von der Fachwelt erkannt und honoriert. Für die zahlreich gewonnenen internatio-nal renommierten Preise stehen beispielhaft der Energy Efficiency Award [4] und der Umwelttechnikpreis.

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5� Transfer: Von der industriellen zur kommuna-

len Anwendung Das kommunale Energiemanagement steht vor sehr ähn-lichen Herausforderungen wie die beschriebenen industri-ellen Anwendungen, z.B.: –� Nachhaltige Senkung des Energieverbrauchs in

kommunalen Gebäuden und innerhalb einer Kom-mune

–� Sicherstellung der kommunalen Energie-Versorgungssicherheit durch regionale und dezent-rale Energieerzeugung,

–� Senkung der Energiekosten durch Einsatz regenera-tiver Energieträger, innovativer Technologien und Verfahren

Das kommunale Gebäudemanagement weist jedoch im Vergleich zu industriellen Anwendungen noch einen signifikant geringeren Reifegrad auf. Veraltete Versor-gungsnetze, kapazitativ unzulängliche Anlagen, be-schränkte Einsatzmöglichkeiten von regenerativen Ener-gien, ungenügende Berücksichtigung energieeffizienter Technologien und Verfahren bei der Gebäudearchitektur und -bewirtschaftung sowie ein fehlendes Energiemana-gement mit Gesamtsystemperspektive sind die wesentli-chen Mängel. Auch existiert aufgrund von klammen Kassen ein extremer Kostendruck in Verbindung mit enormen Investitionsrückstaus. Ferner wird oft vernachlässigt, dass die konsequente kommunale Umsetzung von energieeffizienzfördernden Maßnahmen auch einen gesamtwirtschaftlichen Beitrag leistet. Laut einer Studie des IÖW aus dem Jahr 2010 generierte der dezentrale Ausbau erneuerbarer Energien in den deutschen Städten und Gemeinden im Jahr 2009 eine Wertschöpfung von annähernd 6,8 Milliarden Euro [5] S. 11. Dieser Betrag setzt sich aus den erzielten Ge-winnen (nach Steuern) der beteiligten Unternehmen, den Nettoeinkommen der beteiligten Beschäftigten und den auf Basis der betrachteten Wertschöpfungsschritte ge-zahlten Steuern zusammen. Neben Maßnahmen zur Senkung des Energieverbrauchs (z.B. effiziente Wärme-dämmung) stehen vor allem der Ausbau und die regiona-le Nutzung von erneuerbaren Energieträgern im Vorder-grund. Durch eine enge Verzahnung mit der örtlich an-sässigen Industrie sowie Betreibern von Energieerzeu-gungsanlagen, Herstellern und Zulieferern lassen sich zusätzliche Effizienzgewinne realisieren. So könnten Energieüberschüsse systemübergreifend und der jeweili-gen regionalen Bedarfssituation angepasst logistisch optimal gesteuert werden. Dieser integrative Gesamtsys-temansatz trägt nachhaltig zu einer Senkung der CO2

-Emissionen bei und entlastet die Umwelt.

6� Fazit und Ausblick Durch den Einsatz innovativer Technologien und Verfah-ren ist es möglich, unternehmensübergreifend die Ener-gieeffizienz zu erhöhen. Dabei ist ein logistik-orientiertes Energiemanagement ein geeignetes Instrument, um nachhaltig die Versorgungsqualität zu erhöhen und die Energiekosten signifikant zu senken. Die Anwendungsbe-reiche eines solchen ganzheitlichen Ansatzes sind vielfäl-tig und reduzieren sich nicht nur auf den industriellen Einsatz. Trotz der in Deutschland erzielten Reduktion der Energieverbräuche und Nutzungsausweitung von regene-rativen Energieträgern gilt es – sowohl auf industrieller als auch kommunaler Ebene – weiterhin konsequent in die Entwicklung und den Einsatz innovativer Technologien und Verfahren zu investieren. Vor allem dem Einsatz von intelligenten Gesamtsteuerungs-Tools, die alle relevanten Infrastruktursysteme wie z. B. Energiemanagement, Ge-bäudeautomationssystem und Gebäudeleitsystem in einer Steuerungsinstanz integrieren, ist eine hohe Bedeutung in der Effizienzsicherung beizumessen. Zukünftige selbstler-nende Energiemanagement-Tools werden durch einen fortlaufenden Abgleich mit einem angebundenen Simula-tionssystem kontinuierlich das Gesamtoptimum für die Steuerung der Einzelsysteme ermitteln. Zusätzlich werden alle Energieverbräuche und Anlagenzustände in Echtzeit ausgewertet und dargestellt, um so eine weitere Verbes-serung der Verbrauchsmessstrukturen und eine Erhöhung der Energieeffizienz zu erzielen. Ein weiteres innovatives Energiekonzept ist der Einsatz von sogenannten »Smart Grids«. Ein »Smart Grid« ist ein intelligentes, sich selbst kontrollierendes und automatisiertes Stromversorgungs-netz. »Smart Grids« integrieren über das Zusammenspiel von Erzeugung, Speicherung, Netzmanagement und Verbrauch alle relevanten Akteure auf dem Strommarkt. Innovativ und energieeffizient ist dieses Konzept auch deshalb, weil der der Stromverbrauch in Abhängigkeit von der Stromverfügbarkeit gesteuert wird. Ein potenziel-les Anwendungsgebiet sind die schnell wachsenden Me-ga-Cities mit ihren extremen Energiebedarfen und hohen Anforderungen an die Versorgungsqualität. Durch die systempartnerschaftliche Kooperation möglichst vieler Akteure an einem Standort (Industrie, private Haushalte, Kommunen etc.) können in Verbindung mit einem über-greifenden Standort-Energiemanagement die Wirkungs-grade der Anlagen weiter erhöht und Energiekosten sowie CO2

-Emissionen überproportional gesenkt werden.

7� Literatur [1] Emmermann, M.; (1996), Managementorientierte ganzheitliche Entsorgungslogistik, Huss-Verlag [2] Gudehus, T.; (1999), Logistik: Grundlagen, Strategien, Anwendungen, Springer

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[3] VDMA – Verband Deutscher Maschinen- und Anla-genbau, Roland Berger Strategy Consultants (Hrsg.); (2009), Der Beitrag des Maschinen- und Anlagenbaus zur Energieeffizienz, www.prognos.com/.../Roland_Berger_Energieeffizienz_durch_ Maschinenbau.pdf [4] FESTO, Visality; (2008) Energy Efficiency Award 2008: Vorstellung der innovativen Energie-Effizienz-Lösung der FESTO AG & Co. KG, Bewerbungsunterlage zum Energy Efficiency Award 2008 [5] Hirschl B., Aretz A., Prahl A., Böther T., Heinbach K., Pick D., Funcke S.; (2010), Kommunale Wertschöpfung durch Erneuerbare Energien, Schriftenreihe des IÖW 196/10

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Parallelsequenz 2 – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen

LAGERGESTALTUNGSME-THODIK FÜR DAS GREEN WAREHOUSING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr.-Ing. Harald Augustin ESB Business School, Hochschule Reutlingen

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LAGERGESTALTUNGSMETHODIK FÜR DAS GREEN WAREHOUSING Prof. Dr.-Ing. Harald Augustin 1� Abstract Sowohl steigende Energiekosten als auch neue gesetzli-che Vorgaben müssen sich Lagerbetreiber zunehmend mit der energieeffizienten Lagerplanung sowie dem energie-effizienten Lagerbetrieb, d.. dem Green Warehousing, auseinandersetzen. Ein Studie zum Green Warehousing [1] zufolge, stehen viele Unternehmen noch am Anfang der Umsetzung des Green Warehousing oder haben sich noch gar nicht damit auseinandergesetzt. In diesem Bei-trag wird auf den aktuellen Stand zu Implementierungen des Green Warehousing eingegangen. Damit verbunden und aufbauend wird eine Vorgehensweise mit wesentli-chen Gestaltungselementen für energieeffiziente Läger vorgestellt. 2� Bekanntheitsgrad des Green Warehousing

und relevante Normen und Richtlinien Das Green Warehousing ist ein Teilaspekt der Green Logistics mit dem Schwerpunkt auf der Lagergestaltung und des Lagerbetriebs. Es umfasst im Sinne der Nachhal-tigkeitsbetrachtung die drei Elemente Ökologie, Ökono-mie und Soziales [2]. Daraus kann bereits an dieser Stelle abgeleitet werden, dass Green Warehousing einer ganz-heitlichen Betrachtungsweise bedarf und entsprechend in der Lagerplanung zu berücksichtigen ist, da die drei Ele-mente der Nachhaltigkeit in vielfältiger Weise in Wech-selwirkung stehen. Mit dem Neuheitscharakter des Green Warehousing geht gemäß der im Jahr 2010/11 durchgeführten Green Ware-housing Studie [1] ein noch sehr geringer Bekanntheits-grad des Themas einher, denn immerhin fast ein Viertel der Studienteilnehmer hat sich mit dem Thema noch gar nicht befasst und nur ein Drittel haben erste Maßnahmen umgesetzt. Das heißt, dass zwei Drittel noch keine kon-kreten Schritte für eine energieeffizientere Lagergestal-tung unternommen haben (vgl. Abb. 1).

4%

24%

25%

29%

41%

53%

2%

16%

24%

20%

33%

39%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Sonstiges

Arbeitsgruppe�o.ä.�zur�Anwendung�imeigenen�Unternehmen

Noch�nicht�damit�auseinandergesetzt

Workshop�oder�Veranstaltung�besucht

Maßnahmen�hierzu�bereits�imUnternehmen�umgesetzt

Durch�verschiedene�Medien�darüberinformiert

GreenWarehousing

Green�Logistics

Abbildung 1: Wie intensiv haben Sie sich in Ihrem Unterneh-men schon mit den Konzepten Green Logistics und Green

Warehousing auseinandergesetzt? (Mehrfachnennung möglich)

Noch gravierender stellt sich das Wissensdefizit bei wich-tigen Normen und Richtlinien dar, die im Rahmen einer energieeffizienten Lagerplanung zu berücksichtigen bzw. einzusetzen sind: Über die Hälfte der Studienteilnehmer kennt weder die EnEV, die DIN EN 16001 noch die VDI Richtlinie 4075 (PIUS) (vgl. Abb. 2). Während die EnEV einzuhaltende Vorgabe insbesondere für die Baugestal-tung, also den Lagerbaukörper, macht, stellt die VDI-Richtlinie 4075, eine Vorgehensweise aus der energieeffi-zienten Produktionsgestaltung vor, die einfach und um-fassend auf die Lagergestaltung angewendet werden kann. Die DIN EN 16001 enthält zum einen eine Vorge-hensweise für den Aufbau und den Betrieb eines Ener-giemanagementsystems (EnMS), das für das Green Ware-housing unerlässlich ist, und wird zum anderen ab 2013 eine wesentliche Rolle für die Steuerberechnung auf Energie spielen: Durch den Einsatz eines EnMS kann die Steuerlast reduziert werden, so dass durch ein solches System direkte wirtschaftliche Vorteile erzielt werden können.

14%

25%

45%

55%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

VDI�Richtlinie�4075�(PIUS)

DIN�EN�16001

Energieeinsparverordnung(EnEV)

Keine�dieser�Normen/Verordnungen�ist�bekannt

Abbildung 2: Bekanntheitsgrad verschiedener Normen und Richtlinien im Umfeld des Green Warehousing (Mehrfachnen-

nung möglich). [1]

�

21%

27%

32%

34%

50%

53%

68%

96%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Steuerermäßigungen�für�Konformitätmit�neuen�Normen

Differenzierungspotential�von�denWettbewerbern

Sonstiges

Imagesteigerung�bei�Kunden

Anforderungen�von�Stakeholdern

Staatliche�Auflagen

Schonung�der�Umwelt

Einsparung�von�Energiekosten

Nennungen�unter�den�Top�3

Abbildung 3: Anreize für die Umsetzung eines energieeffizien-ten Lagers (Mehrfachnennung möglich). [1]

3� Maßnahmen zur Umsetzung des Green War-

ehousing in der Lagerplanung Ein Lager besteht aus Gewerkesicht aus den Hauptgewer-ken Lagergebäude (Lagerhalle, Büros und Gebäudetech-nik) sowie Lagertechnik (Lager- und Fördertechnik). Für beide Hauptgewerke sind unterschiedliche Maßnahmen relevant, um eine energieeffiziente Lagerstruktur zur planen und umzusetzen. 3.1 Energieeffiziente Lagergebäudegestaltung Das Hautgewerk Lagergebäude kann aus Energieeffizi-enzsicht wiederum in zwei Hauptbereiche untergliedert werden: Gebäudehülle (gilt für Lagerhalle wie auch für Bürogebäudeteilte) und Gebäudetechnik. Die Green Warehousing Trendstudie zeigt, dass in Lagerneubauten ggü. bestehenden Lägern Maßnahmen zur Energieeffizi-enzsteigerung häufiger umgesetzt werden (vgl. Abb. 4 und 5). Bei der Gebäudehülle wird heute sicher auch aufgrund der geltenden EnEV in über der Hälfte der Lagerneubau-ten eine entsprechend energiesparende Isolation der Dächer und Wände ausgeführt. Auch die Öffnungen werden sowohl in Neu- als auch in Altbauten zu mehr als der Hälfte energieeffizient ausgelegt. Dabei ist aber zu beachten, dass die Energieeffizienz bei der Öffnung zu einem Großteil von den Offenstandszeiten beeinflusst wird, also den Zeiten, in denen das Tor ohne Be-/Ent-ladungsaktivitäten geöffnet ist. �Bei allen Maßnahmen an der Gebäudehülle ist bei dieser allgemeine Auswertung darauf zu achten, dass Maßnah-men mit unterschiedlicher Effizienzwirkung innerhalb einer Untersuchungsgruppe, z.B. energieeffiziente Wän-de, subsummiert werden. Wie viel Energieeffizienz da-durch erreicht wird, kann aus dieser Auswertung nicht abgeleitet werden.

39%

52%

52%

52%

6%

29%

37%

55%

0% 20% 40% 60%

Energieeffiziente�Isolationder�Böden

Energieeffiziente�Isolationder�Wände

Energieeffiziente�Isolationder�Dächer

Einsatz�energieeffizienterÖffnungen

Bestehende�Läger

Neu�erbaute�Läger

Abbildung 4: Umsetzungshäufigkeit von Maßnahmen an der Gebäudehülle. (Mehrfachnennung möglich) [1]

Der zweite wichtige Hauptbereich im Gebäudegewerk ist die Gebäudetechnik, die sich auf Beleuchtung, Heizung, Raumluft und Kälteversorgung im Falle von Kühllagern bezieht. Auch hier gilt, dass diese Auswertung nur quali-tativ erfolgt und nicht quantitativ nach erreichter Energie-einsparung. Besonders die Beleuchtungstechnik steht aktuell im Mittelpunkt der Energieeinsparungsmaßnah-men mit 60 bis 70 Prozent Umsetzungsgrad bei den Studienteilnehmern. Allerdings sind die Gesamtenergie-einsparungen im Lager in diesem Bereich limitiert, da die Beleuchtung ein tendenziell kleinerer Energieverbraucher ist im Vergleich zu Heizung, Lüftung und Klima. Während die Heizungsanlagen nur zu etwa einem Drittel energieef-fizient ausgelegt sind, sind nur 16 bzw. 35 Prozent der raumlufttechnischen Anlagen energieeffizient konzipiert (vgl. Abb. 5). Allerdings ist zu beachten, dass nicht alle Studienteilnehmer solche Anlagen überhaupt in Betrieb haben. Gleiches gilt auch für die Kälteanlagen. Bei den Kälteanlagen haben alle Studienteilnehmer energieeffizi-ente Anlagen installiert, die auch Kühllager betreiben, so dass in diesem Bereich eine Durchdringung bei den An-wendern von 100 Prozent besteht.

9%

17%

35%

39%

70%

4%

16%

16%

27%

61%

0% 20% 40% 60% 80%

Sonstiges

EnergieeffizienteKälteversorgungsanlage

Energieeffiziente�raumlufttechn.�Anlage

Energieeffiziente�Heizungsanlage

Energieeffiziente�Beleuchtung

Bestehende�Läger

Neu�erbaute�Läger

Abbildung 5: Umsetzungshäufigkeit von Maßnahmen an der Gebäudetechnik. (Mehrfachnennung möglich) [1]

Für die Erzeugung regenerativer Energien für den Lager-betrieb setzen über ein Drittel der Befragten eine Photovoltaikanlage ein (vgl. Abb. 6). Dieser häufige Ein-satz ist sicher auf die wirtschaftlich attraktive Bedingun-gen bei der Netzeinspeisung und Stromvergütung zurück-zuführen. Die ökologische Wirkung im Sinne einer ganz-heitlichen CO2-Bilanzierung (über den gesamten Entste-

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hungs- und Betriebszyklus einschließlich Recycling) ist allerdings relativ gering, da diese Anlagen etwa 15 - 18 Jahre in deutschen Breiten im Einsatz sein müssen, um eine positive CO2-Bilanz aufweisen zu können. Solar- und Geothermie werden dagegen nur von 12 Prozent der Studienteilnehmer eingesetzt. Alle weiteren Technologien liegen deutlich unter zehn Prozent und spielen damit derzeit kaum eine Rolle (vgl. Abb. 6), wobei interessanterweise aktuell zunehmend Modelle mit Wind-kraft in die Diskussion kommen und zunehmend umge-setzt werden.

4%

6%

6%

8%

12%

12%

37%

0% 10% 20% 30% 40%

Windkraft

Biomasse

Wasserkraft

Sonstiges

Geothermie

Solarthermie

Photovoltaik

Abbildung 6: Einsatz erneuerbarer Energiesysteme im Lager. (Mehrfachnennung möglich) [1]

3.2 Energieeffiziente Lager- und Fördertechnik-

gestaltung Beim Einsatz ernergieeffizienter Lager- und Fördertechnik ergibt sich bzgl. der Verteilung in neuen Lägern und Altlägern ein konträres Bild zur Gebäudeauslegung. Es wurden bei den Studienteilnehmern häufiger Maßnah-men in Altlägern bereits umgesetzt als in neuen Lagern. Dies lässt sich dadurch begründen, dass nur die Hälfte der Studienteilnehmer einen Neubau errichtet hat und somit natürlich weniger Nennungen bei den Maßnahmen vor-liegen. Die Abbildungen 7, 8 und 9 zeigen die unterschiedlichen Maßnahmen, die bereits Anwendung finden. Viele Unter-nehmen haben mehrere Maßnahmen in einem Lager umgesetzt, was die häufigen Mehrfachnennungen zei-gen.

15%

27%

15%

19%

19%

27%

31%

18%

20%

22%

24%

24%

33%

37%

0% 10% 20% 30% 40%

Energieeffiziente�Dimensionierung�derFördereinrichtungen

Reibarme�Rollenantriebe

�Sanftstarter

Einsatz�von�Frequenzumrichtern

Betrieb�unter�Leistungsspitze

Start�Stopp�Automatik

Energiesparende�Antriebe

Bestehende�Läger

Neu�erbaute�Läger

Abbildung 7: Grad der Maßnahmenumsetzung in der Förder- und Anlagentechnik. (Mehrfachnennung möglich) [1]

8%

8%

15%

19%

31%

8%

8%

18%

20%

33%

0% 10% 20% 30% 40%

Zwischenkreiskopplung

Netzrückspeisung

GeschwindigkeitsreduzierteSteuerung

Optimierte�Fahrprofile

Fahrwegoptimierung�durchLVS�Steuerung

Bestehende�Läger

Neu�erbaute�Läger

Abbildung 8: Grad der Maßnahmenumsetzung in Regalbedien-geräten (RGB). (Mehrfachnennung möglich) [1]

4%

0%

4%

15%

12%

0%

2%

6%

6%

12%

0% 5% 10% 15% 20%

Staplerantriebsoptimierung

Hybridantriebe

Netzrückspeisung

Staplerleitsysteme�mit�Energie�optimierungsalgorithmik

Lithium�Ionen�Batterien

Bestehende�Läger

Neu�erbaute�Läger

Abbildung 9: Grad der Maßnahmenumsetzung bei Flurförder-zeugen. (Mehrfachnennung möglich) [1]

Die Hypothese, das in automatisierten Lägern mehr Maß-nahmen zur Energieeinsparung umgesetzt werden, wurde bestätigt (vgl. Abb. 10), da ein stärkerer Technikeinsatz auch mehr Potentiale für Energieeffizienzmaßnahmen in sich birgt. In 62 Prozent der hoch automatisierten Lager- und Fördertechnikanlagen wurden mehrere Maßnahmen umgesetzt, wodurch die Stufe 1 (Stufe 3 = geringe Ener-gieeffizienz, Stufe 1 = hohe Energieeffizienz) erreicht werden konnte.

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62%

5% 9%

19%

21% 9%

19%

74% 82%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

hochautomatisiert

mittelautomatisiert

wenigautomatisiert

Stufe�3

Stufe�2

Stufe�1

Abbildung 10: Gegenüberstellung von Fördertechnik-Energieeffizienz und Automatisierungsgrad. [1]

Die technischen Entwicklungen in der Fördertechnik wer-den zunehmend auch unter Energieeffizienzgesichtspunk-ten betrieben, so dass in Zukunft die in Abb. 7-9 genann-ten und weitere Optionen bei der Lagerplanung zu be-rücksichtigen sind. Im Kontext der Nachhaltigkeit ist ist aber immer auch die Wirtschaftlichkeit der Maßnahmen ein wesentliches Entscheidungskriterium. Dabei haben Neuinstallationen den Vorteil, dass durch die i.d.R. höhe-ren Investitionsvolumen, energieeffiziente Maßnahmen wirtschaftlicher abgebildet werden können. Ersatzinvesti-tionen haben oftmals nur einen auf die Gesamtanlage beschränkten Umfang, so dass sich nicht alle Maßnahmen kurzfristig wirtschaftlich rechnen, wenn zu hohe Umbau-maßnahmen dafür in Kauf genommen werden müssen. Wichtig ist hierbei eine realitätsnahe Total Cost of Ow-nership (TCO) Berechnung, die auch die zukünftige Ener-giepreisentwicklung mit entsprechenden Szenarien be-rücksichtigen. 4� Messgrößen der Energieeffizienz für die La-

gerplanung und den -betrieb Um in der Lagerplanung bei Alt- und Neubauten mög-lichst effektiv und effizient die Energieeieffizienz zu erhö-hen, müssen die größten Verbraucher ermittelt und mög-liche Maßnahmen mit ihrem Energieeinsparungspotential bewertet werden. Nach Süssenguth [3] teilt sich der Ener-gieverbrauch in Logistikzentren mit 41 Prozent auf die Wärmeerzeugung und 58 Prozent auf den Stromver-brauch auf. Die 58 Prozent Stromverbrauch gliedern sich wiederum in 36 Prozent für Klima und Lüftung, 7 Prozent jeweils für Beleuchtung und Fördertechnik, 5 Prozent auf Flurförderzeuge und 3 Prozent auf Sonstiges. Aus Sicht der Studienteilnehmer und deren Implementie-rungen wir die Heizanlage gefolgt von den RBG als größ-ter Verbraucher genannt. Erstaunlicherweise wird aber die Beleuchtung als größter Potentialträger gesehen, was unter anderem auf die Einfachheit der Rationalisierungs-maßnahme zurückzuführen ist (vgl. Abb. 11). Die Einstu-

fung der Fördertechnik vor der Heizanlage beim Energie-einsparungspotential begründen manche Studienteilneh-mer damit, dass die Heizungsanlagen bei Erneuerungen in den letzten Jahren bereits weitgehend energieeffizient ausgelegt wurden. Die Fördertechnik diesbezüglich aber noch nicht in vergleichbarer Form optimiert wurde. Dabei spielen sicher auch die o.g. Wirtschaftlichkeitsüberlegun-gen eine Rolle.

0 2 4 6

Heizung

Fördertechnik

Beleuchtung

Beleuchtung

Regalbediengerät

Heizung

Größter�Verbraucher

Größtes�Potential�

Gewichtung

Abbildung 11: Die größten Energieverbraucher und Potentiale zur Energieeinsparung. [1]

Um die größten Verbraucher und deren Wirkpotential auf die Energieeffizienz zu ermitteln, ist die Einführung eines Energiemanagementsystems EnMS erforderlich. In der Trendstudie wird von 69 Prozent der Teilnehmer angegeben, dass sie ein EnMS einsetzen (vgl. Abb. 12). Die Hypothese, dass nicht mehr als ein Viertel ein vollum-fängliches EnMS betreiben konnte signifikant bestätigt werden, da innerhalb der 69 Prozent nur 20 Prozent und damit insgesamt knapp 14 Prozent der Studienteilnehmer ein EnMS auf Stufe 1 oder Stufe 2 realisiert haben und damit das erste Kriterium für ein vollumfängliches EnMS erfüllen. Die Stufen des Energiemanagements sind wie folgt definiert: Stufe 1: automatisierte Messungen mit Schnittstelle zu Energie-managementsoftware, automatische Dokumentation und Archivierung der Daten Stufe 2: automatisierte Messungen, strukturierte manuelle Doku-mentation Stufe 3: Strukturierte manuelle Messungen, strukturierte manuelle Dokumentation Stufe 4: punktuelle manuelle Messungen, unstrukturierte manuel-le Dokumentation

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31%

10%

10%16%

33%69%

kein�Energie�managementsystem

Energiemanagement�system�Stufe�1

Energiemanagement�system�Stufe�2

Energiemanagement�system�Stufe�3

Energiemanagement�system�Stufe�4

Abbildung 12: Einsatzhäufigkeit von Energiemanagementsys-temen EnMS und deren Implementierungsreifegrad. [1]

Das zweite Kriterium für ein vollumfängliches EnMS sind die erfassten Kennzahlen. Für ein vollumfängliches EnMS ist die Energieverbrauchsmessung auf Ebene einzelner Verbraucher erforderlich, da sonst nicht ausreichend abgeschätzt werden kann, welches die Hauptverbraucher sind und wo welche Potentiale verborgen liegen. Aus Abbildung 13 geht hervor, dass nur 24 Prozent der Studi-enteilnehmer dies in dieser Form auch machen. Aus der Einzelauswertung ergibt sich auch, dass insbesondere die in Stufe 1 bis 3 kategorisierten Unternehmen diese Kenn-zahlen erfassen können. Beide Kriterien zusammen, untermauern die Hypothese, dass nicht mehr als ein Viertel der Studienteilnehmer ein EnMS vollumfänglich betreiben. Entsprechend der geringen Ausprägung des Energiema-nagements im Lager ist auch die Anwendung entspre-chend detaillierter Kennzahlen nur gering ausgeprägt (vgl. Abb. 13), wobei mit zunehmenden Detaillierungsgrad die Anwendungshäufig sinkt. Eine CO2-Bilanzierung des Lagers wird nur von 18 Prozent der Studienteilnehmer durchgeführt. Dies macht deutlich, dass der Fokus auf ein energieeffizientes Lager als ein Glied in der CO2-Bilanz einer Supply Chain noch gering ist.

2%

18%

24%

25%

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29%

39%

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71%

0% 20% 40% 60% 80%

Sonstiges

CO2�Emmission�des�Lager

Stromverbrauch�für�einzelneVerbraucher

Spitzenstromverbrauch�auf�Tagesbasis

Energieerzeugung�aus�regenerativenEnergien

Energieverbrauch�für�Kühlung

Gesamtenergieverbrauch�des�Lagers

Energieverbrauch�für�Heizung

Stromverbrauch�für�gesamtes�Lager

Abbildung 13: Welche Kennzahlen messen Sie für das Energie-management im Lager? (Mehrfachnennung möglich) [1]

5� Lagerplanungsmethodik unter Berücksichti-

gung von Strategien des Green Warehousing Die Integration der Energieeffizienz in die Lagerplanung stellt eine komplexe, da vielfältige und vernetzte Problem-stellung dar. Ausgehend von den beiden Hauptgewerken Lagergebäude (Lagerhalle, Büros und Gebäudetechnik) sowie Lagertechnik (Lager- und Fördertechnik) sind zum einen beide Gewerke für sich zu betrachten und die im jeweiligen Bereich umsetzbaren Maßnahmen in die Pla-nung mit einzubeziehen Zum anderen aber bietet die integrative und damit verknüpfende Betrachtung ver-schiedener Maßnahmen das Potential, nicht effiziente Einzelmaßnahmen durch Verknüpfung zu einem effizien-ten Gesamtsystem zu führen. 5.1 Lagergebäudeplanung Basierend auf den drei Säulen der Nachhaltigkeit lassen sich die wesentlichen Gestaltungsfelder für die Lagerge-bäudeplanung ableiten: Ökologie, Ökonomie und soziale Verantwortung. Alle Maßnahmen beim Lagerbau sollten daher immer unter diesen drei Gesichtspunkten bewertet werden. Einige Beispiele, die in die Planung einfließen können, werden im Folgenden diskutiert. Neben der Beachtung geltender Normen und Richtlinien, wie der EnEV, ist bei der Gebäudeauslegung insbesondere die Kombination mit anderen Maßnahmen abzustimmen, um einen ganzheitlichen Ansatz für die Steigerung der Energieeffizienz zu realisieren. Die Gestaltung der Gebäudehülle sollte mit den heute verfügbaren Baumaterialien bei der Außenwand- und Dachdämmung über den Anforderungen der EnEV liegen. Insbesondere für die Heizungsanlagen kommt der Einsatz regenerativer Energien in Frage, wie z.B. die Geothermie, Palletheizung u.a. Auch das Heizungskonzept als solches bietet Raum zur Gestaltung. Der Einsatz von Bodenhei-zung wird von vielen Anwendern begrüßt, da damit an-genehme Raumtemperaturen im Bodenbereich erzielt werden können bei gleichzeitig guter Energieeffizienz. Nach wie vor werden aber auch Dunkelstrahler einge-setzt, die dann aber nur in Hallenbereichen eingesetzt werden, in denen auch gearbeitet wird. Auch die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bietet ein kombiniertes Heiz-Strom-Erzeugungssystem, das insgesamt einen sehr ho-hen Wirkungsgrad erreicht, da im Lager sowohl die Heiz-leistung als auch der Strom direkt verbraucht werden kann. Bei sehr leistungsstarken KWK-Anlagen ist darauf zu achten, dass über den Eigenbedarf hinaus erzeugter Strom ins Stromnetz der Energieversorger eingespeist werden kann. Bei der Auslegung von Lüftungsanlagen ist darauf zu achten, dass Wärmerückgewinnung aktiv betrieben wird. Durch Kreuzstromwärmetauscher lassen sich

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Wäremrückgewinnungsgrade je nach Anwendungsfall von über 50 Prozent realisieren. Im Gestaltungsbereich der Beleuchtung kommen ver-schiedene Aspekte zum Tragen: Die Erhöhung des Tages-lichtanteils verstärkt das Wohlbefinden der Mitarbeiter und reduziert den Stromverbrauch erheblich, wenn ent-sprechende 1/3 -2/3-Schaltungen eingebaut sind. Auch die Nutzung von Bewegungssensoren zur Lichtschaltung reduziert den Energieverbrauch merklich. Eine weitere Effizienzsteigerung kann mit LED-Leuchtmitteln erreicht werden, die sehr geringe Energieverbräuche und eine sehr lange Lebensdauer haben. Werden die LED strobo-skopisch betrieben, das heißt sie werden mit einer für das menschliche Auge nicht wahrnehmbaren hohen Frequenz aus- und eingeschaltet, kann der Energieverbrauch nochmals erheblich reduziert werden. Auch die Nutzung von Synergien mit anderen Unterneh-men kann die Nachhaltigkeit einer Immobilie erhöhen. So können z.B. Wasserspeicher von Sprinkleranlagen zu-sammen betrieben und genutzt werden, was die Gesamt-fläche für die Wasserspeicher der beteiligten Unterneh-men stark reduzieren kann. Diese Form der Nachhaltigkeit lässt sich insbesondere bei der Neuanlage von Logistik-parks realisieren, da bei einer solchen Planung auf diese Art der nachhaltigen Kooperation bei einer Greenfield-Planung einfacher eingegangen werden kann. Auch die Regenwassernutzung kann die Nachhaltigkeit einer Lagerimmobilie erhöhen und wirtschaftlich rentabel sein, denn Einsparungen werden neben den Wasserkos-ten auch durch die Einsparung von Siegelgebühren er-reicht. Um die Nachhaltigkeit einer Lagerimmobilie zu bewerten, müssen die gängigen Zertifizierungssysteme herangezo-gen werden. In Deutschland setzt sich das System der DGNB (Deutsche Gesellschaft für nachhaltiges Bauen) zunehmend durch, wobei auch die LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) oder BREEAM (BRE Environmental Assessment Method) eingesetzt werden abhängig vom Standort der Immobilien. Alle Zertifizie-rungssysteme geben Regeln und Bewertungen vor, die einen Vergleich von Immobilien bzgl. ihrer Nachhaltigkeit ermöglichen. Im Bereich der energieeffizienten Lagergebäude ist auch bei Investoren eine Veränderung dahingehend zu erken-nen, dass viele Investoren bereits großen Wert darauf legen, dass neue Lagerimmobilien oder anderweitig als nachhaltige Gebäude zertifiziert sind. Damit wird sich der Markt im Lagerbau zukünftig sicher anders darstellen als heute. 5.2 Lagertechnikplanung In der Lagertechnik gibt es verschiedene Gestaltungsbe-reiche, die nachhaltig auf die Energieeffizienz wirken. Für

die Bereiche Fördertechnik, Regalbediengeräte (RBG), Flurförderzeuge, Informationstechnik (IT) und Prozesse werden einige Maßnahmen im Folgenden dargestellt. 5.2.1 Fördertechnik In der Fördertechnik können u.a. folgende Maßnahmen in die Planung mit einfließen: –� Nutzung energieeffizienter Antriebe gemäß der

europäischen Standards IE3 und höher. –� Einsatz von Drehstromsynchron- statt Drehstrom-

asynchronmotoren, da letztgenannte wesentlich mehr Energie verbrauchen.

–� Einsatz von Frequenzumrichtern. –� Start-Stopp-Regelung für die Förderanlage, damit

Leerlauf der Anlage vermieden wird. –� Verwendung von Sanftstartern. –� Wenn möglich Einsatz von Rollenbahnen an Stelle

von Kettenförderern, die deutlich mehr Energie ver-brauchen.

–� Keine Druckluft für die Steuerung nutzen, da die Drucklufterzeugung sehr energieaufwendig ist.

–� Einsatz von reibungsreduzierte Antriebselemente und Fördertechnikanlagenteilen, z.B. Rollen etc.

5.2.2 Regalbediengeräte In automatisierten Lagersystemen mit RBG-Betrieb kön-nen folgend Maßnahmen die Energieeffizienz steigern: –� Nutzung energieeffizienter Antriebe gemäß der

europäischen Standards IE3 und höher. –� Hauptschütz abschalten zur Reduzierung des Stand-

by-Energieverbrauchs. –� Mittels Gleischstromzwischenkreisschaltung frei

werdende und generatorisch aufgenommene Ener-gien für den Antrieb nutzen.

–� Einsatz vollsynthetischer Leichtlaufgetriebeöle zur Effizienzsteigerung.

–� Netzrückspeisung von generatorisch gewonnener Bremsenergie.

–� Einsatz einer intelligenten Steuerung zur voraus-schauenden Bereitstellung und damit Reduzierung von Lastspitzen.

5.2.3 Flurförderzeuge Bei Flurförderzeugen liegt der Schwerpunkt der Energieef-fizienzbetrachtung u.a. bei den Batteriesystemen. Hierzu hat die DBM Energy mit Sitz in Berlin auf Basis der Alpha-Polymer Technologie ein Batteriesystem namens Kolibri entwickelt, das eine Lebensdauer 5.000 Ladungszyklen, bis zu doppelt solange Betriebszeiten als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien bei erheblich niedrigerem Ener-gieverbrauch hat. Aus der Batterieforschung sind in den nächsten Jahren weitere Leistungssteigerungen zu erwar-ten, da die Elektromobilität weiter entwickelt wird.

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5.2.4 Informationstechnik Auch die Rechenzentren eines Lager sind nach energieef-fizienten Aspekten auszulegen. Der Stromverbrauch von IT-Anlagen kann durch geeignete Maßnahmen, wie z.B. Virtualisierung von Servern etc., reduziert werden, da die vorhandenen Rechnerkapazitäten besser ausgenutzt werden. Die Reduzierung der Anzahl an Servern führt wiederum zu einer Absenkung der benötigen Kühlleis-tung, so dass im Bereich Lüftung / Klima Energie einge-spart werden kann. Auch die Verwendung moderner Server-Systeme, die als Green-IT angeboten werden, haben einen deutlich gerin-geren Energieverbrauch. Die Modernisierung der IT-Landschaft ist somit insbesondere auch bei Altanlagen eine erfolgversprechende Maßnahme zur Energie- und Kosteneinsparung. 5.2.5 Prozesse Neben dem Einsatz moderner energieeffizienter Techno-logien hat auch die Gestaltung der Lagerprozesse erhebli-chen Einfluss auf die Energieeffizienz. Die Wegeoptimierung in der Stapler- und Mitarbeiter-steuerung, soweit diese mit Flurförderzeugen arbeiten, beeinflusst den Energieverbrauch direkt durch länger Fahrwege und damit Energieverbräuche. Auch die Vermeidung von Lastspitzen kann durch einen optimierten Bereitstellungsprozess und eine vorausschau-ende Auftragsplanung und -steuerung im Lagerverwal-tungssystem erreicht werden. In der gesamten Anlagenplanung eines Lagers ist ein Optimum aus hoher Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit des Lagers sowie möglichst weitegehender Energieeffizi-enz zu erreichen. Es bleibt somit eine Herausforderung für die Planer und Betreiber, eine nachhaltige und ganzheitli-che Strategie festzulegen und zu verfolgen. 6� Erfolgsfaktoren für das Green Warehousing Für ein nachhaltiges energieeffizientes Lagermanagement von der Lagerplanung bis zum Lagerbetrieb sind neben der Berücksichtigung von energieeinsparenden Maßnah-men in der Lagerplanung weitere Erfolgsfaktoren von Bedeutung, die im Folgenden betrachtet werden. 6.1 Management Für nachhaltige Energieeffizienz im Lager ist die Veranke-rung des Themas auf Leitungsebene unerlässlich. Nur wenn das Top-Management das Thema unterstütz und fördert, kann eine Realisierung dauerhaft erfolgreich sein. In der Trendstudie geben über die Hälfte der Unterneh-

men an, dass die Geschäftsführung oder Bereichsleitung das Thema vorantreibt (vgl. Abb. 14). Auch hier kann wieder eine Korrelation hergestellt werden, dass diese Unternehmen auch überwiegend unter den Unternehmen zu finden sind, die bisher viele Maßnahmen im Bereich der Energieeffizienz umgesetzt haben.

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Abbildung 14: Verantwortungsebene für die Energieeffizienz im Lager. [1]

6.2 Mitarbeiter und Training Ein weiterer wichtiger Erfolgsfaktor für die Umsetzung von Energieeffizienz sind die Mitarbeiter. Für die Planer sollten verbindliche Regelwerke im Unternehmen entwi-ckelt und umgesetzt werden, so dass Energieeffizienz in der Lagerplanung ein standardisierter Bestandteil wird. Auch das Training der Mitarbeiter im operativen Lagerbe-reich ist wichtig. Dies kann von einfachen Schulungen zur Energieeffizienz, z.B. Abschalten von Monitoren in Pausen etc. bis hin zu komplexen Schulungen für die voraus-schauende Planung und Disposition des Tagesgeschäfts sein, um Energiespitzen zu vermeiden. Letztendlich erwächst aus Beteiligung auch Verständnis und dann Verantwortung für die Sache. 7� Zukunftsperspektiven des Green Warehou-

sing Die von den Studienteilnehmern umgesetzten Maßnah-men werden von der Hälfte als erfolgreich eingestuft, da sie mit den Ergebnissen zufrieden oder sehr zufrieden sind (vgl. Abb. 15). Bei nur acht Prozent konnten die in die Maßnahmen gesetzten Erwartungen nicht erfüllt werden. Bei den einigermaßen zufriedenen Studienteilnehmer kann durch einen Korrelationsuntersuchung bestätigt werden, dass die Mehrheit dieser Personengruppe auch damit unzufrieden ist, dass es unternehmensintern keine klar definierten Prozesse und Vorgaben für die Bearbei-tung des Themas Energieeffizienz gibt. Dies korreliert dann auch noch mit dem geringen Bekanntheitsgrad der VDI-Richtlinie 4075 (PIUS) (vgl. Abb. 2), der in dieser Personengruppe besonders groß ist. Es ist also wichtig, im Unternehmen ein Vorgehen für die energieeffiziente Gestaltung eines Lagers festzulegen, damit alle Beteiligten

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ein einheitliches Verständnis dazu entwickeln und die Ziele der Energieeffizienz verfolgen.

8%

42% 39%

11%

0%5%

10%15%20%25%30%35%40%45%50%

unzufrieden einiger�maßen

zufrieden

zufrieden absolutzufrieden

Abbildung 15: Zufriedenheit mit den erreichten Ergebnissen von Green Warehousing Maßnahmen. [1]

Auch wenn noch nicht alle Erwartungen erfüllt werden, bestätigen die Studienteilnehmer zu fast drei Viertel, dass das Green Warehousing ein wichtiger Ansatz bzw. ein absolutes Muss für die Zukunft darstellt (vgl. Abb. 16)

4%

22%

45%

29%

0%5%

10%15%20%25%30%35%40%45%50%

Unwichtigfür�die

Zukunft

Könnte�sichin�Zukunft

positiventwickeln

WichtigerAnsatz�in�der

Zukunft

AbsolutesMuss�in�der

Zukunft

Abbildung 16: Beurteilung des Zukunftspotentials des Green Warehousing. [1]

8� Literatur [1] Augustin, Harald: Green Warehousing. München, Huss-Verlag, 2011 [2] Herrmann, Christoph: Ganzheitliches Life Cycle Mana-gement: Nachhaltigkeit und Lebenszyklusorientierung in Unternehmen. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag, 2010. [3] Süssenguth, Wolfram: Ermittlung von Energiebilanzen für Logistikzentren. In: Zadek, H.; Schulz, R.: Sustainable Logistics. Hamburg: DVV Verlag, 2011.

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Parallelsequenz – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen

INNOVATIVE DIENST-LEISTUNGEN DER HIGH TECH INDUSTRIE AM BEISPIEL INTEGRATIVER LOGISTIK IN DER MEDIZINTECHNIK - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Toralf Weiße Simon Hegele GmbH, Halle/S.

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LEBENSLAUF

Toralf Weiße Simon Hegele Gesellschaft für Logistik und Service mbH, Senior Key Account Manager

1984 1987 1993 1993 1998 Seit 1999

Allgemeine Hochschulreife Flachglas Torgau GmbH, Stellvertretender Schichtleiter, Disponent und kaufmännischer Mitarbeiter im Bereich Transportwesen Abschluss Studium an der Verkehrshochschule in Erfurt, Verkehrsfachwirt Internationale Spedition Weigl & Co. KG Niederlassungsleiter Internationale Spedition Gress & Zapp GmbH / Gress & Zapp MAN Vertragswerkstatt GmbH, Betriebs- und Niederlassungsleiter Simon Hegele Gesellschaft für Logistik und Service mbH, Niederlassungsleiter

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INNOVATIVE DIENSTLEISTUNGEN DER HIGH TECH INDUSTRIE AM BEISPIEL INTEGRATIVER LOGISTIK IN DER MEDIZINTECHNIK Toralf Weiße 1� Einleitung Die Simon Hegele Gesellschaft für Logistik und Service mbH ist ein modernes Unternehmen, das eine umfassen-de Bandbreite von Logistikdienstleistungen umsetzt. 1920 als Möbelspedition in Karlsruhe gegründet, ist das Unter-nehmen längst über seine historischen Wurzeln hinaus-gewachsen und entwickelt nun zukunftsorientierte Ge-schäftsstrategien im Bereich logistischer Komplettlösun-gen. Logistik weitergedacht – dieser Grundsatz ist seit 90 Jahren der Motor des Unternehmenserfolges. Dabei ha-ben sich die Anforderungen an die Logistik ständig ver-ändert. Aktuell prägen Beschaffungs-, Produktions-, Dis-tributions- und Transportlogistik wie Just-in-time, Just-in-sequence oder Supply Chain Management das Bild. Si-mon Hegele orientiert sich an den Bedürfnissen des Mark-tes und bietet daher zukunftsorientierte Business-Strategien entlang der kompletten Supply Chain an. Für das mittelständische Unternehmen bedeutet Logistik weitergedacht, die langjährige Branchenerfahrung mit zukunftsweisenden Ideen zu kombinieren. 2� Innovative Dienstleistungen der High Tech

Industrie 2.1� Anforderungen, Konzepte und Produkte in

der Logistikbranche Um den zunehmenden wachsenden Anforderungen der industriellen Entwicklung rund um den Erdball gerecht zu werden, sind alle beteiligten Teilnehmer entlang der Wertschöpfungskette mehr denn je gefordert, sich mit immer größeren Herausforderungen zu befassen. Die Logistikbranche und ihre Marktteilnehmer können sich dem Wertewandel nicht verschließen. Zwischenzeitlich erkennen auch alle produzierenden Marktteilnehmer, dass der Logistikprozess – in welcher Prozesstiefe steht jedem Produzenten frei – ein wesentlicher Bestandteil von Faktoren wie Flexibilität, Kostenreduktion und Marktzu-gang ist. An dieser Stelle liegen nun die Herausforderun-gen der Logistiker, nämlich innovativ und gestalterisch zu wirken. Eine weitere These des Autors ist, dass trotz aller Innovation und Kreativität der Logistikmarkt weiterhin unterschiedliche Marktteilnehmer mit unterschiedlicher Ausprägung und Leistungstiefe sowie unterschiedlichen Produkten benötigt. Ein Fortbewegungsmittel, ob Bahn oder LKW, ist Basis für Warenströme und kann deshalb

nicht negiert oder als Randfaktor betrachtet werden. Deshalb werden in allen Bereichen Spezialisten gesucht und benötigt. »Jeder kann alles« ist auch in Bezug auf Kostenentwicklungen, globale Ausrichtung und gesetzli-che Rahmenbedingungen kein Schlüssel für den Erfolg. Die Kunst liegt jedoch darin, genau in der jeweiligen Spezialisierung die Vorteile für seine Partner oder Kunden zu entwickeln, anzubieten und zu festigen, nicht an die-ser Stelle zu verharren und sich regelmäßig neue Ziele und Strategien zu geben, um damit auch seinen Partnern eine langfristige Lösung anbieten zu können. Der gemein-same Erfolg einer Partnerschaft zwischen dem Logistiker und dem Produzenten im Markt soll und muss das Ziel sein. Und die immer unter dem Aspekt, dass gute Lösun-gen nur ihren Besitzstand bis zur Kopie haben und dann wieder durch neue Ideen ergänzt werden müssen. Im nachfolgen Beispiel1 zeigt der Autor die Reifeentwick-lung eines Logistikprozesses und die sich daraus ergebe-nen Anforderungen. 2.2� Aufgabenstellungen/Kundenanforderungen

für Simon Hegele als Logistiker Aus den genannten Anforderungen an den Reifeprozess innerhalb der Logistikkette ergaben sich für den Logistik-anbieter Simon Hegele Aufgabenstellungen mit neuen Herausforderungen. Wie kann ein Logistiker in einem so anspruchsvollen Markt mit einem so sensiblen Produkt Lösungen schaffen? Kann ein Dienstleister neben den klassischen Prozessen wie Lager und Transport weitere Spezialisierungen entwickeln und integrieren? Kann er zum innovativen Dienstleister und Partner werden? Ohne den Inhalten der Antworten vorzugreifen – er kann. Heute sind Aufgabenstellungen für das Unternehmen wie Lager, Projektmanagement und Transport über die me-chanische und elektrische Installation, Inbetriebnahme der medizinischen Geräte sowie Applikationstraining bis hin zur Ersatzteillagerung Standard. Hier bedarf es einer vollkommen anderen Herangehens-weise bei der Rekrutierung und Qualifizierung der Human Resources. Der Faktor Mitarbeiter gewinnt zunehmend an Bedeutung. Mitarbeiter in diesen Prozessen besitzen eine hohe Qualifizierung mit einem hohen Betreuungsauf-wand. Die fachlichen Voraussetzungen des Personals sind logistisch untypisch.

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Im Einzelnen können diese Prozesse und Lösungen wie folgt erläutert werden: Logistik (Warehouse) – Hier bedient man sich der klassi-schen Prozesse der optimierten Durchführung von Wa-renströmen in und aus der Fertigung. Die nicht unübli-chen Teilprozessschritte wie Warenkonsolidierung, Wa-renqualitätskontrolle, Vormontagen oder ähnliches wer-den in der Infrastruktur Logistikcenter sichergestellt. Verpackung – Verpackungen dienen auch diesem Pro-duktumfeld zur Gewährleistung eines schadensfreien Transportes, selbstverständlich sehr unterschiedlich und abgestimmt auf das jeweilige Transportmittel. Die Ent-wicklung einer optimalen Verpackung für diese sensiblen Produkte gehört zwischenzeitlich zum Produktportfolio von Simon Hegele. Transport – Wie kann ein so anspruchsvolles Produkt zum Beispiel auf der Straße optimiert transportiert werden. Hierzu benötigt man spezielle Fahrzeug- und Aufbaupro-file, die einen verpackungs- und schadensfreien Transport gewährleisten. Installation – Die nächste Herausforderung ist die Einbrin-gung und Installation von medizintechnischen Großgerä-ten am Bestimmungsstandort. Eine sicherlich unübliche Leistung für einen Spediteur oder aber auch Logistik-dienstleister. Das Personal muss an dieser Stelle nicht nur einen logistikuntypischen Beruf erlernt haben, sondern es muss auch Produktkenntnisse auf hohem Niveau besitzen. Die Mitarbeiter müssen in dieser Partnerschaft ausgebildet werden, über spezielle Kenntnisse verfügen und nicht zuletzt muss der Logistikdienstleister sich mit dem not-wendigen Equipment ausstatten. Werkzeuge und Hebe-mittel sind nur ein Teil dieser notwendigen Rahmenbe-dingungen. Die Mitarbeiter führen Tätigkeiten wie die mechanische und elektrische Installation von Röntgenge-räten durch. Wie jetzt schon ersichtlich, sind die vorgenannten Teilpro-zesse die Voraussetzungen für die Nachfolgeprozesse und Teilaufgabenstellungen zur Erreichung eines gewünschten Reifegrades in der gesamten Logistikkette. Inbetriebnahme – Der Mitarbeiter hat nun die Aufgabe, Röntgengeräte bis zur technischen Einweisung fertigzu-stellen. Konkret heißt dies, dass der Inbetriebnehmer die

Anlage auf die Anforderungen des Radiologen einstellt, die ersten Bilder generiert und die technische Einweisung vornimmt. Auch hier finden wir Mitarbeiter vor, die zum Beispiel aus einer beruflichen Entwicklung Medizintechni-ker stammen. Auszug aus den Arbeitsschritten einer Inbetriebnahme: – Anbau aller Optionen, Verkabelung der Geräte – Durchführung Bild-Quick-Tests – Inbetriebnahme Multispot, Laserlichtvisier, Printer etc. – Flächendosimetereinrichtung – Technische Einweisung Mitarbeiter – Remoteanschluss – Softwareinstallationen – Durchführung und Dokumentation der Konstanzprüfung nach § 16 RöV Applikation – Der Mitarbeiter nimmt die medizinische Einweisung des Fachpersonals im Klinikbereich vor. Si-cherlich unverkennbar eine Anforderung, die auf den ersten Blick nicht im direkten Zusammenhang zur Logistik steht, jedoch in Erinnerung zu der aufgezeigten Reifekur-ve und der damit verbundenen Anforderung an den Logistikdienstleister ein Bestandteil dieser ist. Das Personal muss hierfür zwingend eine medizinische Ausbildung besitzen. Ebenfalls im Rekrutierungsprozess eine unge-wöhnliche Situation – Logistiker sucht Mediziner. Eine nähere Erläuterung finden Sie im nachfolgenden Punkt. Auszüge der Produkte: – Mammographie – Chirurgie – Fluoroskopie – Radiographie – Urologie – Angiographie – CT – MRT

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2.3� Exkurs – Entwicklung der Dienstleistung

Applikation Ein für einen Logistikdienstleister einmaliger Prozess ist die medizinische Fachberatung (Applikation). Die medizinischen Fachberater und Fachberaterinnen stimmen den Einsatz und das OP – bzw. Untersuchungs-programm für den jeweiligen Patienten mit der Klinik ab, führen die fachliche und medizinische Einweisung und Beratung des Klinikpersonals während der Anwendung des Gerätes am Patienten durch und führen schließlich ein Nachgespräch mit dem Klinikpersonal. Die Applikatio-nen werden in Deutschland, Europa und der ganzen Welt angeboten. Natürlich sind hierzu zwingende Rahmenbedingungen zu schaffen. Eine der wichtigsten Veränderungen in den Geschäftsprozessen ist die Integration von Mitarbeitern mit einer medizinischen Ausbildung sowie der Aufbau des notwendigen Wissens nicht nur in den Bereichen der Beratung, sondern auch zur administrativen Betreuung und Steuerung des Personals. Die Schaffung einer neuen Stufe im Qualitätswesen und aber auch die Sicherstellung aller gesetzlichen Rahmenbedingungen wie Strahlen- oder Röntgenverordnung sind wesentlicher Bestandteil der Voraussetzungen. Gestartet wurde die Dienstleistung mit drei medizinischen Fachberatern 2005. Mittlerweile hat sich der Personal-stamm auf zwölf Mitarbeiter erhöht und wird zum Jah-resende die 20 erreichen. Die positive Umsatz- und De-ckungsbeitragsentwicklung für das Unternehmen ist untypisch für Logistikleistungen. 2.4� Ausblick, Herausforderungen und Gewinn für

das Unternehmen Besonders die Dienstleistung Applikationen führt zu ei-nem Gewinn für das Unternehmen. Es handelt sich um ein innovatives Produkt in der Logistikbranche mit Allein-stellungsmerkmalen. Diese Mehrwertdienstleistungen

waren unter anderem einer der ausschlaggebenden Punk-te für die Gewinnung von diversen Neukunden (auch in anderen Bereichen als der Medizintechnik) und sind Aus-gangspunkt für die Darstellung der hohen Kompetenz des Unternehmens und vor allem der Mitarbeiter. Eine eigene Strahlenschutzorganisation und die Kenntnisse über ein-schlägige Gesetze sind eine weitere Basis für die Entwick-lung neuer Geschäftstätigkeiten. Nicht zuletzt führt eine höhere Prozesstiefe zu höheren Deckungsbeitragsrendi-ten. 2.5� Beispiele für weitere innovative Produkte Das Beispiel zeigt deutlich, welchen Wert Innovation und Gestaltung für Logistikdienstleister besitzen. Das Unter-nehmen wird nicht nur in die Lage versetzt, sehr langfris-tige stabile Partnerschaften mit seinen Auftraggebern einzugehen, sondern auch das Wissen und die Erfahrung

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für die Generierung neuer Partnerschaften oder Ge-schäftsmodelle zu nutzen. Zwischenzeitlich erkennen insbesondere Neukunden die Potentiale und die Möglichkeiten einer Zusammenarbeit mit dem Hause Simon Hegele. Ein weiteres Beispiel aus diesem Prozessdenken ist die Durchführung von Transportleistungen, selbstverständlich verpackungsfrei mit anschließenden Dienstleistungen wie Verbringen und Installation von sensiblen Produkten. Der Kunde hat somit die Möglichkeit seine Prozesse neu zu bewerten. Treffen wir die Annahme, dass im alten Prozess der Pro-duzent eine aufwendige Verpackung für seine hochsen-siblen Produkte generieren musste, um einen schadens-freien Transport zu gewährleisten und der Spediteur das Produkt mit einem Fahrer anliefert. Der Produzent muss sehr aufwendig seine Servicetechniker zur Abnahme, Einbringung und Installation steuern, die Verpackung verbleibt beim Endkunden bzw. muss durch den Service entsorgt werden und in der Regel ist der Spediteur nie zu der Zeit des Eintreffens des Technikers da. Dies führt als Folge zu erheblichen Kosten, aber auch zu Imageschäden. Heute kennen wir den Prozess, dass Simon Hegele neben dem Transport, der Einbringung und Installation alles in einer Hand ausführt. Somit ist nicht nur eine Prozessredu-zierung erfolgt, sondern auch eine Kostenminimierung, eine Imageaufwertung und eine Zeitreduzierung vor Ort. 3� Fazit Die Logistikbranche sieht sich immer größeren Anforde-rungen gegenüber gestellt. Die Kunst besteht jedoch darin, in seinen jeweiligen Schwerpunktgeschäftsfeldern nicht statisch zu verweilen, sondern innovative Lösungen zu entwickeln und gemeinsam mit seinen Kunden zu implementieren. Daraus sollte das Ziel abgeleitet werden, eine Partner-schaft zu bilden, bei welcher die Wertschöpfung immer für beide Seiten gegeben ist. Dies schafft Vertrauen und somit eine Basis für eine langfristige Zusammenarbeit. Die Logistik muss sich bewusst sein, dass die Geschäftsberei-che Innovation und Entwicklung nicht alleinige Themen der Industrie und des produzierenden Gewerbes sind.

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Parallelsequenz 2 – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen

BEWERTUNG VON RESSOURCEN- UND ENERGIE-EFFIZIENZ MITTELS EINER NUTZUNGSABHÄNGIGEN SIMULATION ZUR ANTIZI-PATIVEN VERÄNDERUNGS-PLANUNG INTRALOGIS-TISCHER SYSTEME - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Wirt.-Ing. André Wötzel Lehrstuhl für Fabrkorganisation, Technische Universität Dortmund

PD Dr.-Ing. habil. Gerhard Bandow Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Dortmund

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wirt.-Ing. André Wötzel TU Dortmund, Lehrstuhl für Fabrikorganisation, Wissenschaftlicher Mitarbeiter

1983 1989 - 2001 2001 - 2002 2002 - 2008 2004 - 2006 2006 - 2007 2007 - 2007 Seit 2008

Geboren in Zwickau Schulzeit mit Abschluss Abitur in Schneeberg Ableistung des Grundwehrdienstes in Halle / Saale und Bad Frankenhausen Studium des Wirtschaftsingenieurwesens an der TU Dortmund mit dem Abschluss Diplom Studentische Hilfskraft am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, Abt. Verpackungs- und Handelslogistik in Dortmund Auslandssemester an der JAMK University of Applied Sciences in Jyväskylä, Finnland Diplomand bei der AluNorf GmbH in Neuss Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Fabrikorganisation in Dortmund.

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LEBENSLAUF

PD Dr.-Ing. habil. Gerhard Bandow Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik, Instandhaltungslogistik IML

Jahrgang 1958 1978 - 1984 1984 - 1987 1987 - 1988 Seit 1988 2001 2009 Seit 1999 Seit 2005 Seit 2008 Seit 2010 Seit 2010

Studium der Allgemeinen Elektrotechnik an der Technischen Universität Dortmund, Abschluss Diplom Software-Ingenieur bei der Krupp Atlas Elektronik GmbH in Bremen Software-Ingenieur bei der Gesellschaft für Prozessautomatisierung mbH in Dortmund Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik in Dortmund Promotion Habilitation für das Fach »Industrielles Instandhaltungs- und Servicemanagement« Lehrauftrag der TU Dortmund für die Vorlesung »Instandhaltungsmanagement« Stellvertretender Leiter der Stipendiatenklasse »Instandhaltungslogistik« der Graduate School of Production Engineering and Logistics an der Technischen Universität Dortmund (seit Oktober 2009 als Graduate School of Logistics weitergeführt) Stellvertretender Vorsitzender des wissenschaftlichen Beirats des Forums Vision Instandhaltung e.V. Vertretungsprofessur »Industrielles Servicemanagement« im Fachbereich Maschinenbau an der Fachhochschule Dortmund; Studiengangleitung und Studiengangfachberatung für den dualen Bachelor-Studiengang »Industrielles Servicemanagement« Leiter Grundlagenforschung Instandhaltung am Lehrstuhl für Fabrikorganisation der TU Dortmund

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BEWERTUNG VON RESSOURCEN- UND ENER-GIEEFFIZIENZ MITTELS EINER NUTZUNGSAB-HÄNGIGEN SIMULATION ZUR ANTIZIPATIVEN VERÄNDERUNGSPLANUNG INTRALOGIS-TISCHER SYSTEME Dipl.-Wirt.-Ing. André Wötzel, PD Dr.-Ing. habil. Gerhard Bandow 1� Einleitung Produzierende Unternehmen sehen den Betrieb von

Intralogistiksystemen

(ILS) meist nicht als ihre Kernkom-petenz, was eine effiziente Nutzung (minimaler Ressour-ceneinsatz bei optimaler Auslastung) dieser investitions- und betriebskostenintensiven Anlagen erschwert. Speziell bei intralogistischen Systemen – meist starre Systeme – in den Unternehmen ist zusätzlich die lange Nutzungszeit bei einer dynamischen Auslastung zu berücksichtigen. Üblicherweise werden diese Systeme für einen Planungs-horizont von rund 20 Jahren konzipiert. Danach erfolgt eine Modernisierung, die oft auf eine Einsatzzeit von weiteren 15-20 Jahren zielt [1]. Bei einer Anzahl von mehr als 10.000 realisierten Intralogistiksystemen in Deutsch-land ist die Forderung nach Effizienz während deren Betriebsphase entsprechend hoch [vgl. 2, 3] und verdeut-licht, welches Potential in einer »richtigen« Dimensionie-rung und dem effizienten Betrieb von intralogistischen Systemen vorhanden ist. Hinzu kommt, dass intralogistische Systeme aufgrund von Zuverlässigkeits- und Verfügbarkeitsanforderungen in der Regel überdi-mensioniert sind [vgl. 4, 5, 6]. Im Zuge zunehmender globalökologischer Anforderungen und der in diesem Kontext von der Wirtschaft versprochenen Effizienzsteige-rungen durch z.B. Ressourcen- und Energieeinsparung, ist die aktuelle Auslegungsplanung nicht mehr zielführend.

Der Betrieb intralogistischer Systeme ist dynamischen Anforderungen unterworfen, die zu wechselnden Auslas-tungen der nur begrenzt vorhandenen Kapazitäten füh-ren [vgl. 7]. Durch die unterschiedliche Nutzung der Ka-pazitäten entstehen Über- oder Unterlasten in Form von z.B. Störungen oder Engpässen, welche die geplante wirtschaftliche Leistungsfähigkeit und Verfügbarkeit eines Intralogistiksystems und somit auch des dazugehörigen Produktionssystems limitieren und z.B. zur Nichteinhal-tung von Lieferterminen führen können. Ursachen dafür liegen nach BELLER an verschiedenen, meist externen Planungsanstößen [8, i.A.a. 9]:

»Die Intralogistik umfasst die Organisation, Steuerung, Durch-

führung und Optimierung des innerbetrieblichen Materialflusses, der Informationsströme sowie des Warenumschlags in Industrie, Handel und öffentlichen Einrichtungen« [10].

–� Systemlaständerung, –� Kostendruck sowie –� Leistungsveränderung. Diese drei Planungsanstöße können auf Netz-, Standort- oder Systemebene (z.B. einzelne Intralogistiksysteme) Auswirkungen haben. Systemlaständerungen treten auf, wenn z.B. neue Pro-dukte entwickelt, neue Mengen benötigt, neue Sortimen-te angeboten werden. Diese Beispiele wirken sich auf die

unternehmensspezifische Systemlast�

Eine Leistungsveränderung, welche z.B. durch Service-gradänderung bzw. Durchlaufzeitenerhöhung hervorge-rufen wird, erfordert Änderungen an einem intralogistischen System.

aus, die wiederum erheblichen Einfluss auf die Nutzung eines ILS hat. Ein weiterer Planungsanstoß ist der Kostendruck. Durch eine Beeinflussung von Betriebszielen, wie z.B. durch einen Produktivitätsrückgang, Bestandserhöhungen, Kapazitäts-auslastung etc., sind intralogistische Systeme entspre-chend anzupassen.

Ziel muss es sein, die durch ein Produktionssystem indu-zierten, sich dynamisch verändernden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit eines Intralogistiksystems frühzeitig zu erkennen, um adäquate Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Auf diese Weise ist es möglich, den forde-rungsgerechten Betrieb von intralogistischen Systemen sicherzustellen. Die Realisierung dieser Zielsetzung unter-stützen Simulationsmodelle, die in der Lage sind, die unterschiedliche Nutzung der einzelnen Kapazitäten in Abhängigkeit von der Systemlast abzubilden. Eine nut-zungsabhängige Simulation, aus deren Ergebnissen der notwendige Veränderungsbedarf abgeleitet werden kann, ermöglicht die Ermittlung wirtschaftlicher sowie ressour-cen- und energieeffizienter Maßnahmen zur Systeman-passung. Alternative Systemanpassungen sind dann wie-derum mittels Simulation zu überprüfen, um zum einen

� »Systemlast bezeichnet die Menge an Objekten, die in einem

Betrachtungszeitraum in ein sozio-technisches System eintreten. Der Eintritt der Einzelobjekte erfolgt zu definierten Zeitpunkten oder in Zeitabständen (»Zwischenankunftszeiten«) in einer defi-nierten Anzahl zum jeweiligen Zeitpunkt (»Pulklänge«)« [11].

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die unter den gegebenen Rahmenbedingungen beste Lösung zu bestimmen und zum anderen eine Bewer-tungsgrundlage für die Effizienz von intralogistischen Systemen zu schaffen. So kann erreicht werden, dass die Wandlungen eines Produktionsunternehmens zu einer wirtschaftlich sowie ressourcen- und energieeffizienten Anpassung des dazugehörigen Intralogistiksystems füh-ren. 2� Effizienz von intralogistische Systemen In der Literatur wird der Begriff »Effizienz« in den ver-schiedenen Disziplinen (Betriebswirtschaft, Technik, etc.) sehr unterschiedlich verwendet. Effizienz kann allgemein als Verhältnis zwischen Nutzen und Aufwand verstanden werden. Es stellt sich jedoch die Frage, was das Untersu-chungsobjekt ist und wie eine Aussage darüber getroffen werden kann, ob es effizient arbeitet bzw. effizient ge-steuert wird. Je nach Untersuchungsobjekt (Netzwerk, Standort, System) erfolgt eine Einwirkung von verschie-denen Umwelteinflüssen, die die Formulierung einer adäquaten Aussage zur Effizienz erschweren. Die im Beitrag verwendete Definition des Begriffs Effizienz leitet sich aus der Definition des Begriffs Energieeffizienz von Müller [12] ab. Er definiert den Begriff »Energieeffizi-enz bei Produktionssystemen« als das Bestreben »einen gewünschten Nutzen (Produkte oder Dienstleitung) mit möglichst wenig Energieeinsatz herzustellen oder aus einem bestimmten Energieeinsatz möglichst viel Nutzen zu ziehen«. Aus dieser Definition ergibt sich ein Quotient zwischen Nutzen und Energieeinsatz als Maßgröße für Effizienz [vgl. 12]. Da bei dieser Betrachtung der Fokus auf der Energieeffizienz der Produktion liegt und Aspekte der Intralogistik nicht bzw. nur teilweise berücksichtigt werden, wird die Definition für den vorliegenden Beitrag wie folgt adaptiert: »Die Effizienz eines intralogistischen Systems ist das Maß für das Verhältnis des erreichten Nutzens (Erfüllung einer gegebenen Systemlast) gegenüber dem eingesetzten Aufwand (Antriebsleistung, Abnutzungsgrad, Nutzungs-zeit, etc.) bei deren Komponenten und – daraus abgelei-tet – dem Gesamtsystem. Die Bedeutung für eine grundlegende Untersuchung der Effizienz bei intralogistischen Systemen lässt sich u.a. damit begründen, dass allein bei der Fördertechnik im industriellen Einsatz ca. 30% der Energie eingespart wer-den können [vgl. 13]. Um diese Potentiale aufzudecken, müssen Visualisierungs- und Bewertungswerkzeuge ge-schaffen werden.

3� Nutzungsabhängige Simulation zur Antizipa-tiven Veränderungsplanung

Eine Bewertung der Ressourcen- und Energieeffizienz bestehender intralogistischer Systeme kann mittels einer nutzungsabhängigen Simulation zur antizipativen Verän-derungsplanung intralogistischer Systeme (Abbildung 1) erfolgen. Nach Kuhn et al. [vgl. 14] ist darunter das Vor-haben, künftige notwendige Umgestaltungsmaßnahmen in einem System, Standort oder Netzwerk vorwegzuneh-men zu verstehen. Sie umfasst Aktivitäten zur voraus-schauenden Identifikation von beispielsweise Kapazitäts-änderungen in Logistiksystemen sowie die Auswahl und Planung geeigneter Kompensationsmaßnahmen. Als Basisgröße gilt die jeweilige antizipierte Systemlast.

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Abbildung 1: strukturierte (teilweise iterative) Vorgehensweise einer nutzungsabhängigen Simulation zur antizipativen Verän-

derungsplanung [vgl. 15]

Das wesentliche Werkzeug einer antizipativen Verände-rungsplanung ist die nutzungsabhängige Simulation eines intralogistischen Systems. Wurde aufgrund einer antizi-pierten Systemlast ein Handlungsbedarf identifiziert, sind im nächsten Schritt geeignete operative, taktische oder strategische kapazitätsbezogene sowie ressourcen- und energieeffiziente Kompensationsmaßnahmen auszuwäh-len. Die Auswahl erfolgt mit einem Maßnahmenfiltermo-dell [vgl. 16]. Dieses Modell unterstützt durch seine ver-schiedenen Filter (Kostenfilter, Qualitätsfilter etc.) eine strukturierte Suche nach einer problemorientierten Lö-sung, welche sich in einem gewissen Flexibilitäts- und Leistungskorridor (Abbildung 2) befindet.

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Abbildung 2: Verschiedene Leistungskorridore über die Zeit [14]

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Die ausgewählte Kompensationsmaßnahme bzw. -maßnahmen werden mit einem Simulator auf ihre Eig-nung überprüft. Hierzu wird das Simulationsmodell ent-sprechend der ermittelten Lösung parametrisiert und der Simulationslauf erneut gestartet. Bei einem positiven Resultat der Simulation, d.h. die definierten Maßnahmen erfüllen die neuen Anforderungen, kann die Maßnahme im ILS realisiert werden. Wurde keine adäquate Lösung gefunden, werden weitere Maßnahmen mit Hilfe der nutzungsabhängigen Simulation auf ihre Wirksamkeit geprüft. Eine exemplarische Beschreibung einer nutzungsabhängi-gen Simulation zur antizipativen Veränderungsplanung wurde auf der 15. Magdeburger Logistiktagung vorge-stellt. Daher wird an dieser Stelle auf den Tagungsband des letzten Jahres verwiesen [vgl. 17]. 4� Bewertung von Ressourcen- und Energieeffi-

zienz von intralogistischen Systemen 4.1� Vorgehensweise und Konzept Marktbedingte Auswirkungen auf einzelne Intralogistiksysteme können von der Netzwerk- (Supply Chain) bzw. Standortebene (einzelnes Unternehmen) kommen. Diese Änderungen wirken sich oft auf die zu-künftige Nutzung sowie Abnutzung und daraus folgend auf die Effizienz von intralogistischen Systemen aus. Dementsprechend ist zu analysieren, wie sich intralogistische Komponenten in einem Gesamtsystem gegenseitig beeinflussen (Abbildung 3).

System

Standort

Netzwerk

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Sub-SystemKomponente

BaugruppeBauteil

Abbildung 3: Erweiterung der Betrachtungsebenen

Nachdem die Interdependenzen zwischen den einzelnen intralogistischen Komponenten bekannt sind, ist zu unter-suchen, aus welchen Baugruppen und Bauteile die intralogistischen Komponenten aufgebaut sind. Um Aus-sagen über die Effizienz intralogistischer Systeme zu tref-fen, sind alle in Abbildung 3 dargestellten Ebenen zu untersucht. Nur so lassen sich adäquate Aussagen über das Gesamtsystem treffen. Hierzu wird ein Visualisierungs- und Bewertungswerkzeug benötigt, das folgende Bedingungen erfüllt:

–� Visualisierung von Kennzahlen –� Integration in die vorhandene IT-Landschaft –� Einbindung von verschiedenen Condition Monitoring

Technologien –� Einbindung einer nutzungsabhängigen Simulation

zur antizipativen Veränderungsplanung sowie –� einfache Bedienbarkeit für den Nutzer Das zu entwickelnde Werkzeug muss vor allem die Funk-tionen Prüfen, Planen und Handeln abdecken (Abbildung 4).

Prüfen

Planen

Datenaustausch (Bsp.: BDE, MES,ERP..)Condtion MonitoringTechnologyNutzungsanhängige Simulation

Visualisierung der Ergebnisse/Daten

Planung und Bewertung von Maßnahmen

Durchführung der ermittelten Maßnahmen

Abbildung 4: Funktionen eines Visualisierungs- und Bewer-tungswerkzeugs für Ressourcen- und Energieeffizienz

Eine Funktion des Visualisierungs- und Bewertungswerk-zeuges ist das Prüfen von ILS und dessen Komponenten, um auf die Effizienz schließen zu können. Entsprechend der Definition in Kapitel 2 ist es erforderlich, dass die Prüfprozesse die Nutzung und Abnutzung unter Berück-sichtigung der aktuellen und zukünftigen Systemlast des ILS analysieren. Dadurch wird es erstmals möglich, den Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen aufzu-zeigen. Für die Analyse der aktuellen und zukünftigen Nutzung des intralogistischen Systems und seiner Komponenten ist insbesondere die nutzungsabhängige Simulation zur Antizipativen Veränderungsplanung intralogistischer Systeme hervorragend geeignet. Dieses Konzept und sein zugehöriger Werkzeugkasten kann auf Basis der System-lastdynamik, welche auf ein intralogistisches System wirkt, überprüfen, ob das ILS die Anforderungen, die sich aus der zu erwartende Systemlast ergeben, erfüllen kann. Ist dies nicht der Fall sind durch Einsatz der Werkzeuge der AVP die ggf. notwendigen operativen, taktischen und/oder strategische Maßnahmen zur Realisierung der Systemlast bestimmbar. Die Abnutzung eines intralogistischen Systems kann u.a. durch verschiedene Condition Monitoring Technologien bzw. mittels Daten aus ERP- und WMS-Systemen be-stimmt werden. Durch deren Dokumentation, wie z.B. Nutzungs- und Ausfallzeiten, planmäßige Instandhal-tungsmaßnahmen etc. können zusätzlich Daten zur Ab-

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nutzungsabschätzung berücksichtigt werden. Die voll-ständige Datenaufnahme ist essentiell, damit mit einem zu entwickelnden Kennzahlenkonzept gezielte Gestal-tungsempfehlungen aufgezeigt werden können. Die Resultate des permanenten Vergleichs von Ist- und Soll-Kennzahlen und seine Visualisierung und Bewertung können mit einem entsprechenden Werkzeug, dass z.B. mit Ampelfarben (Rot: Gefahr, Gelb: Maßnahmen ergrei-fen, Grün: kein Problem) die Abweichungen, den Zustand und/oder den Handlungsbedarf anzeigt, visualisiert wer-den. Die Visualisierung der identifizierten Potenziale er-möglicht frühzeitige Planungsprozesse zur Ermittlung und Durchführung geeigneter (Re-)Aktionsmaßnahmen. Diese orientieren sich an der Restnutzungsdauer des Systems und seiner Komponenten, die sich aus der zukünftigen Nutzung und dem aus der aktuellen Beanspruchung resultierenden Zustand des Systems und seiner Kompo-nenten ergibt. Planungsergebnisse sind operative, takti-sche bzw. strategische Maßnahmen zur Optimierung der Effizienz von intralogistischen Systemen. 4.2� Beispiel zur Energieeffizienz von

intralogistischen Systemen Ein Beispiel für ein ILS ist in Abbildung 5 dargestellt. Das dort abgebildete Logistics Condition Monitoring Techno-logies Laboratory wurde vom Lehrstuhl für Fabrikorgani-sation in Kooperation mit dem Fraunhofer IML eingerich-tet, um erstmals den Zusammenhang zwischen Nutzung und Abnutzung intralogistischer Systeme mittels Condition Monitoring Technologien (z.B. Thermographie, Schwingungsanalyse, Drehmoment- und Stromaufnahmenmessung etc.) zu untersuchen.

Das ILS setzt sich aus folgenden Teilsystemen zusammen: –� Rollenförderer –� Multishuttle –� Fahrerloses Transportsysetm Eine Rollenförderertechnik besteht in der Regel aus meh-reren angetriebenen Rollenfördertechnikelementen. Für die Antriebe werden in der Praxis verschiedene Getriebe-bauarten eingesetzt. Je nach Art der Kraftübertragung innerhalb eines Antriebes treten Übertragungsverluste auf (Abbildung 6).

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Abbildung 6: Übertragungsverluste von verschiedenen Getrie-bebauarten [vgl. 13]

Abbildung 5: Logistics Condition Monitoring Technology Laboratory am Lehrstuhl für Fabrikorganisation���

–� Unter der Voraussetzung, dass an jedem Antrieb

Übertragungsverluste auftreten, besteht an jedem Antrieb ein enormes Einsparpotential.

Zur Bestimmung des Einsparpotenzials muss der Zusam-menhang zwischen Nutzung und Abnutzung bekannt sein. Die Nutzung kann dazu mit einem diskret ereignisorien-tierten Materialflusssimulationswerkzeug untersucht werden. Ausgangspunkt ist ein Simulationsmodell, das eine nutzungsabhängige Simulation zur Antizipativen Veränderungsplanung ermöglicht (vgl. Abbildung 7).

Abbildung 7: Abbildung 7: Simulationsmodell des Logistics Condition Monitoring Technology Laboratory [vgl.15]

Mit dem Simulationsmodell können unterschiedliche Nutzungsprofile simulativ untersucht und anschließend in der Praxis am realen Intralogistiksystem untersucht wer-den. Auf die aus den verschiedenen Nutzungsprofilen resultie-rende Abnutzung kann zum Beispiel unter Einsatz einer Wärmebildkamera geschlossen werden. Mit Hilfe der Kamera kann ermittelt werden, welcher Antrieb bei wel-cher Nutzung welche Temperarturveränderung induziert. Eine Abweichung der so gemessenen Temperatur von der Nenn-/Normaltemperatur bedeutet einen Energieverlust. Des Weiteren ist die Temperatur ein Indikator für evtl. auftretende Schäden an dem Antrieb. Aus der kombinierten Auswertung der simulativ ermittel-ten Ergebnisse und der Wärmebilder in einem ganzheitli-chen Visualisierungs- und Bewertungswerkzeug lassen sich Potentiale oder die Überdimensionierung von Antrie-ben ableiten, die wiederum im Hinblick auf Energieeffizi-enz bewertet werden können. Unter Berücksichtigung zukünftiger Anforderungen können Maßnahmen gewählt und umgesetzt werden, die zu einer Optimierung des Energieverbrauchs der Antriebe von Rollenförderern füh-ren.

5� Fazit Unter einer antizipativen Veränderungsplanung kann, wie im Beitrag aufgezeigt wurde, der Prozess verstanden werden, zukünftig notwendige Anpassungen eines Intralogistiksystems modellunterstützt zu analysieren und die abgeleiteten Veränderungsmaßnahmen entsprechend definierter Kriterien zu bewerten. Eine nutzungsabhängige Simulation zur antizipativen Veränderungsplanung stellt eine Basis für die Bewertung von Ressourcen- und Energieeffizienz dar. Es ist bei der Bewertung von Effizienz zu berücksichtigen, dass intralogistische Systeme bzw. deren Komponenten meist überdimensioniert sind. Als logische Konsequenz entsteht somit die Notwendigkeit, z.B. die Abnutzung von intralogistischen Komponenten zu betrachten. Dieses Beispiel verdeutlicht zusätzlich, dass die Systemlast nicht mehr nur der Durchsatz eines Intralogistiksystems ist, sondern auch die Nutzung und Abnutzung der Systembe-reiche und -komponenten integriert werden müssen. Dies wird zu-künftig die Forschung im Rahmen einer antizipativen Veränderungsplanung bestimmen. Daraus abgeleitet, lassen sich folgende Forschungsschwerpunkte aufzeigen: –� Erweiterung der nutzungsabhängigen Simulation zur

antizipativen Veränderungsplanung –� Erstellung eines Kennzahlensystems zur Bewertung

von Effizienz –� Einbindung der Werkzeuge in die IT-Struktur des

Unternehmens –� Schaffung eines Visualisierungswerkzeugs –� Erstellung eines Nutzungskonzepts –� Anpassung des Maßnahmenfiltermodells –� Aufbau eines »Maßnahmenkatalogs« zur Erhöhung

der Effizienz Erst wenn diese Forschungsschwerpunkte in den Grund-zügen erforscht sind, ist eine Möglichkeit geschaffen, die Ressourcen- und Energieeffizienz von intralogistischen Systemen nachhaltig zu sichern. 6� Literatur [1] Bandow, G.; Wenzel, S. D.; Köpcke, C. (2010): Relia-bility of Intralogistics-Systems – Oversizing or Mainten-ance, in: Proceedings of the 4th CIRP International Confe-rence on Competitive Manufacturing, 03.-05.02.2010, Stellenbosch, Südafrika. [2] Dullinger, K.-H. (2000): Logistik Leitfaden für die Pra-xis, Mönchengladbach. [3] Lange, E. (2009): Jungbrunnen für Lagertechnik, in: VDI-Nachrichten 15/2009. [4] Vahldieck, R.: Stetig sinkende Kosten als Ziel; In: Con-nect 03/2009, S.10.

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[5] Bandow, G.; Kohlmann, B.; Wenzel, S. D. (2008): Robustheit und Modernisierung – ein Widerspruch? Aus-legung von Intralogistiksystemen. In: Modernisierungsfibel 2008 »Retrofit & Co.«. [6] Kuhn, A.; Bandow, G.; Kohlmann, B.; Wenzel, S. (2008): Zuverlässigkeit von Intralogistiksystemen – Über-dimensionierung vs. nutzungsabhängige Instandhaltung. Tagungsband zum 7. Akida, Aachen, 18. bis 19. Novem-ber 2008, S. 269-276. [7] Figgener, O. (2006): Standards für die Intralogistik, in: Software in der Logistik – Marktspiegel – Anforderungen, Funktionalitäten und Anbieter in den Bereichen WMS, ERP, TMS uns SCM, München. [8] Beller, M.(2010): Entwicklung eines prozessorientier-ten Vorgehensmodells zur Fabrikplanung. Dissertation, TU Dortmund. [9] Wiendahl, H. P. (1997): Fertigungsregelung – Logisti-sche Beherrschung von Fertigungsabläufen auf Basis des Trichtermodells; Hanser Verlag, München. [10] Arnold, D. (2006): Intralogistik – Potentiale, Perspek-tiven, Prognosen, Berlin Heidelberg. [11] Bernhard, J.; Hömberg, K.; Nagel, L.; Riha, I.; Schür-mann, C.; Sieke, H.; Völker, M. (2007): Standardisierte Methoden zur Systemlastbeschreibung, in: Technical Report 07003 – SFB 559 »Modellierung großer Netze in der Logistik«, Dortmund. [12] Müller, E.; Engelmann, J.; Löffel, T., Strauch, J. (2009): Energieeffiziente Fabriken planen und betreiben, Springer Berlin Heidelberg. [13] DENA - Deutsche Energie-Agentur (2011): Ratgeber Fördertechnik für Industrie und Gewerbe. URL: http://www.webcitation.org/5xUIpGJ55. Abgerufen am 27.03.2011. [14] Kuhn, A.; Bandow, G.; Uygun, Y.; Wötzel, A. (2009): Grundmethodik der Antizipativen Veränderungsplanung intralogistischer Systeme – Eine theoretische Analyse, in: Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 3/2009. [15] Wötzel, A.; Bandow, G.; Epping, D.: Changeability by Anticipatory Change Planning – Increasing of the chan-geability for intralogistics systems and production sys-tems. In: Proceedings of 6th International Congress on Logistics and SCM Systems – Sustainable logistics and SCM Systems in resilient market, 07.-09.03.2011, Kaoh-siung, Taiwan, S. 238-246. [16] Uygun, Y.; Luft, N. (2010): Vorgehensmodell zur Maßnahmenselektion: Das Maßnahmenfilter-Modell, in: Bandow, G.; Holzmüller, H. H. (Hrsg.): Das ist gar kein Modell – Unterschiedliche Modelle und Modellierungen in Betriebswirtschaftslehre und Ingenieurwissenschaften, Wiesbaden. [17] Wötzel, A.; Bandow, G.: Antizipative Veränderungs-planung intralogistischer Systeme als Beitrag zur Wand-lungsfähigkeit von Produktionssystemen. In: Tagungsband der 15. Magdeburger Logistiktagung »Effiziente und Sichere Logistik«. 16.-17.06.2010, Magdeburg, S. 89 - 98.

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Parallelsequenz 2 – Energieeffiziente Infrastrukturen und nachhaltige Kooperationen

ENERGIERATIONALISIERUNG IN LOGISTIKSYSTEMEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr. habil. Béla Illés Universität Miskolc Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing., EUR-Ing. György Sarközi Borsod Volán AG

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LEBENSLAUF

Prof. Dr. habil. Béla Illés Universität Miskolc, Lehrstuhl für Fördertechnik und Logistik Dekan der Fakultät für Maschinenbau und Informatik

1977 1977 - 1979 1979 - 1986 1986 1986 - 1997 1998 1998 - 2001 2002 - 2007 2005 2006 Seit 2007 Seit 2009

Diplomingenieur für Maschinenbau |�$\@{��$������������\������������#�@��#��{��������� Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Universität Miskolc, Lehrstuhl für Förderanlagen Erlangung des Titels Dr. tech Oberassistent am Lehrstuhl für Fördertechnik und Logistik der Universität Miskolc Erringung des wissenschaftlichen Grades PhD. Universitätsdozent Lehrstuhlleiter, Universitätsdozent Ehrendoktor der Universität Klausenburg / Cluj-Napoca Verteidigung des Titels Dr.-habil. Lehrstuhlleiter, Universitätsprofessor Dekan der Fakultät für Maschinenbau und Informatik

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LEBENSLAUF

Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing., EUR-Ing. György Sárközi Borsod Volán Personenbeförderungsgesellschaft AG, Generaldirektor

1977 1977 1985 1989 1990 1991 1992 1993 2010 2010 2011

Erlangung des Titels Dipl.-Ing., Technische Universität Dresden, Fachbereich Kraftfahrzeug-, Land- und Fördertechnik Entwicklungsingenieur, VEB Borsod Volán Erlangung des Titels Dipl.-Wirtsch.-Ing., Technische Universität Budapest, Fachbereich Verkehrstechnik Wirtschaftsakademie Kiel, Management und Marketing Direktor des VEB Borsod Volán Seminar Verkehrstechnik, JICA, Tokio Erlangung des Titels EUR-Ing., Föderation Europäischer Nationaler Ingenieurverbände Generaldirektor, Borsod Volán Personenbeförderungs-AG Vorstandspräsident, Verkehrskonsortium Region Nordungarn Ausgezeichnet als »Bester Manager des Jahres 2010 im Bereich Logistik« von der Hungarian Association of Logistics, Purchasing and Inventory Management Einreichung der Dissertation »Analyse und Optimierung von öffentlichen Straßenverkehrsnetzen auf Basis einer objektorientierten, logistischen Betrachtungsweise« an der Fakultät für Maschinenbau der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

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ENERGIERATIONALISIERUNG IN LOGISTIKSYSTEMEN Prof. Dr. habil. Béla Illés, Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing., EUR-Ing. György Sárközi 1� Einführung Eine sichere und nachhaltige Logistik ist nur möglich, wenn die immer teurer und knapper werdenden Energie-quellen in den Logistiksystemen sparsam eingesetzt wer-den. Wenn die logistischen Herausforderungen der Ener-giewirtschaft gelöst werden sollen, müssen zur gleichen Zeit auch Maßnahmen getroffen werden, um durch die Rationalisierung der energetischen Vorgänge der Logis-tikprozesse, den Energieaufwand in den Logistiksystemen wesentlich zu senken. 2� Energieverbrauch in logistischen Systemen 2.1� Logistische Prozesse und Energiebedarf In jedem Prozess der Logistiksysteme wird Energie ver-braucht. Die typischen Prozesse können durch Energie-verbraucher und Energiesorten charakterisiert werden und bestimmen den Energiebedarf des Logistiksystems. Eine Zusammenfassung der den Energiebedarf bestim-menden Energieverbraucher und Energiesorten ist in der Tabelle 1 zusammengefasst. Prozess Energieverbraucher Energiesorte Lagerung Infrastruktur Strom Transport Fahrzeuge Diesel,

Benzin Management Infrastruktur/Heizung Gas

Tabelle 1: Die den Energiebedarf bestimmenden Energiever-braucher und Energiesorten in den logistischen Prozessen

3� Energetische Zusammenhänge in den Trans-portvorgängen der logistischen Systeme

Die zwei bestimmenden Energieverbrauchergruppen der Transportvorgänge sind: –� die Transportinfrastruktur (Depots, Parkplätze,

Hallen…) –� die Fahrzeuge (PKW, LKW, Omnibusse, Reisebusse,

usw.) 3.1� Einzelverbraucher in den Transportvorgängen

der logistischen Systeme und ihre Rationali-sierungsmöglichkeiten

Die Einzelverbraucher der Transportinfrastruktur sind die einzelnen Elemente und Bestandteile:

–� der Heizungssysteme –� der Beleuchtungssysteme –� der Wasserversorgungssysteme z. B. für

Waschstraßen –� Instandhaltungssysteme –� Steuerungs- und Telematiksysteme Die Fahrzeuge mit ihren Baugruppen und Bestandteilen sind auch als Einzelverbraucher zu betrachten. Die Einflussfaktoren auf die energetischen Kennwerte der Einzelverbraucher während ihrer gesamten Lebensdauer sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Der wichtigste Einfluss auf den Energieverbrauch eines Einzelverbrau-chers wird selbstverständlich durch die Konstruktionsei-genschaften des Produktes ausgeübt. In Folge der ständi-gen technischen Forschung und Entwicklung werden zunehmend Produkte mit niedrigen Energieverbrauchs-werten hergestellt. Der Betreiber eines logistischen Sys-tems soll durch einen geeigneten Beschaffungsprozess die energetisch effektivsten Produkte auswählen. Durch die Anwendung der Richtlinie 2009/33/EG über die Förderung sauberer und energieeffizienter Straßenfahr-zeuge im öffentlichen Beschaffungswesen werden beim Kauf außer den Umweltauswirkungen die, auf die gesam-te Lebensdauer anfallenden, Energieauswirkungen be-rücksichtigt. [1] Bei der Beurteilung der Energieeffizienz eines Fahrzeuges soll sich die Auswertung nicht nur auf den laufleistungs-spezifischen Treibstoffverbrauch [Liter/100 km] be-schränken, sondern soll auch die Leistungsparameter wie lieferbare Nutzlast oder lieferbare Anzahl der Fahrgäste in Betracht ziehen. Die auf die Leistungsfähigkeit der Fahr-zeuge wichtige Eingangsgrößen in den Optimierungs-verfahren der Logistiksysteme. Oft werden verschiedene Treibstoff- und Schmieröladditive für Fahrzeugflotten-betreiber angeboten, die bestimmte Verbesserungen der Schadstoffemission und Einsparungen im Kraftstoff-verbrauch bewirken sollen. Relevante Ergebnisse konnten allerdings noch nicht nachgewiesen werden. In Wartung- und Instandhaltungssystemen soll gesichert werden, dass sich die energetischen Kennwerte der Energieverbraucher während ihrer gesamten Lebensdauer nicht relevant ändern. Dazu werden geeignete Mess- und Diagnosegeräte für die Bestimmung des Energiever-brauches benötigt. Bei Straßenfahrzeugen verwendet man Prüfstände, wo die Fahrzeuge in definierten Betriebs-zuständen auf Treibstoffverbrauch geprüft und anschlie-ßend eingestellt werden.

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Eine Zusammenfassung der wichtigsten Einflussumfelder auf den Energieverbrauch der Einzelverbraucher wird in der Abbildung 1 als Entität-Relation Diagramm dargestellt.

Abbildung 1: Einflussumfelder auf den Energieverbrauch der Einzelverbraucher in Logistiksystemen

3.2� Systemorientierte Optimierung und Rationa-

lisierung in den Transportvorgängen der lo-gistischen Systeme

Da die logistischen Leistungen in komplexen Systemen erbracht werden, können Optimierungen und Rationali-sierungen auf die synergetische Wirkung zwischen den einzelnen, zuvor schon aus energetischer Sicht rationali-sierten Prozesse und Elemente der Logistiksysteme ausge-richtet werden. Durch die Optimierung der notwendigen Transportinfra-struktur können überflüssige Infrastrukturelemente wie Werkstätten, Lagerhäuser oder Depots wegrationalisiert und damit sämtliche Energiekosten der einzelnen Ener-gieverbraucher der betroffenen Infrastruktur eingespart werden. Auch der Treibstoffverbrauch einzelner Fahrzeuge kann eingespart werden, indem durch die Optimierung der zur Erbringung der bestellten Logistikleistung die notwendige Fahrzeugflotte kleiner wird. Es besteht ein enger Zusam-menhang zwischen der notwendigen Anzahl von Fahr-zeugdepots und den Leerfahrten der Fahrzeuge. Leerfahr-ten entstehen wenn ein LKW vom Depot zur ersten Lade-stelle oder ein Bus zur ersten Haltestelle des ÖPNV ohne Nutzlast bzw. ohne Fahrgäste fährt. Da die redundante Infrastruktur wie auch die Leerfahrten einen unnötigen Energieverbrauch verursachen, soll durch Optimierung und Simulation ein Systemoptimum gefun-den werden, das von den jeweiligen spezifischen Ver-bräuchen, den Energiepreisen der Energiesorten in Frage und den, den Energieverbrauch bestimmenden Volumen-parameter abhängt.

Eine weitere Möglichkeit zur Energierationalisierung in Logistiksystemen ist die Erhöhung der Energieeffizienz durch intermodale und komodale Zusammenarbeit von Transportarten. Wie schon früher erwähnt, spielen in den Optimierungsverfahren die jeweiligen Volumenparameter der Logistikleistungen eine wesentliche Rolle. In den logistischen Vorgängen des Warentransportes ist die genaue Kenntnis der Parameter der Waren und Pro-dukte für eine energieeffiziente Planung der Logistiksys-teme notwendig. Für eine umweltfreundliche und ener-giesparsame öffentliche Personenverkehrslogistik benötigt man ein ständig aktualisiertes Wissen über die Personen-ströme und die generierende Reisebedürfnisse. Nach diesem Überblick wird im nächsten Abschnitt ein Anwendungsbeispiel für die Energierationalisierung in einer Logistiksystem des ÖPNV vorgestellt und gezeigt, wie die Aspekte der Energieeffizienz bei der Auswahl der Einzelverbraucher für eine Optimierung berücksichtigt werden und dadurch insgesamt ein Ersparnis im Logistik-system entsteht. 4� Anwendungsbeispiel : Energierationalisie-

rung in der Logistik des ÖPNV 4.1� Problemstellung Im öffentlichen Personennahverkehr in einem Ballungs-raum im Komitat Borsod-Abaúj-Zemplén in Ungarn soll eine Optimierung des Systems durchgeführt werden, so dass die Energiekosten und somit die Gesamtbetriebskos-ten bedeutend reduziert werden, ohne dass sich die durchschnittlichen Wartezeiten und die durchschnittlichen Reisezeiten wesentlich verschlechtern. Die Einführung eines Taktverkehrs zwischen den beiden Großstädten des Ballungsraumes soll geprüft werden, wobei für die Fahr-gäste aus der Agglomeration ein Umstieg vom Anschluss-verkehr notwendig wird. 4.2� Aufstellung des allgemeinen mathematischen

Modells Um die Rationalisierung und Optimierung der Zielgrößen durchführen zu können, war es notwendig, ein allgemei-nes, mathematisches Modell des öffentlichen Personenverkehsnetztes aufzustellen. Nach der Definition der Relationsmatrix und der Wegematrix des Straßennet-zes konnte eine allgemeine Gestaltung des Verkehrsnet-zes vorgenommen werden. Das zu optimierende Verkehrsnetz wurde so abgegrenzt, dass sowohl die inneren Verkehrsknoten (welche die Fahrzeuge mit Fahrgäste befahren) als auch die äußeren Verkehrsknoten (z.B.: Depots) im Modell abgebildet sind. Die allgemeine Gestaltung des Verkehrsnetzes ist in der Abbildung 2 dargestellt.

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II.

III.5

4

1I.

2 mj

3n

i

i , jl

IV.1�

3�

3 600�l�

1 520�l�4�

4 510�l�

� p

580�pl��k

700�kl�

�2

2 400�l�

Abbildung 2: Gestaltung des Verkehrsnetzes

Legende:

äußerer anschließender Knoten an das abge- grenzte Verkehrsnetz

innerer Knoten des abgegrenzten Verkehrs netzes

Haltestellen der Linie --- Abgrenzung des Verkehrsnetzes 4.3� Fahrzeugflotte und ihre Kennwerte Bei der Durchführung der Untersuchungen spielten neben der mathematischen Beschreibung des Verkehrsnetzes die Kennwerte der Fahrzeugflotte eine wichtige Rolle. Diese Kennwerte konnten in einer geeigneten Matrix zusam-mengefasst werden. (Abbildung 3)

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1 2 12� �� � � � � � � � � � � � �

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j b

B i, jB i, j

i

a

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Abbildung 3: Matrix der Fahrzeugkennwerte

Legende: i – laufender Index der angewandten Fahrzeugtypen a – maximale Anzahl der Fahrzeugtypen j – laufender Index der Fahrzeugparameter b – maximale Anzahl der Fahrzeugparameter

Die für die Fahrzeugtypen wichtigsten Parameter sind: –� Anzahl der zugelassenen Fahrgäste

(Fahrgäste/Fahrzeug) –� Spezifische Betriebskosten –� Spezifischer Kraftstoffverbrauch –� Spezifische Instandhaltungs- und Reparaturkosten –� Bestimmende Maße des Fahrzeuges,

wie Länge, Breite und Höhe –� Türenzahl für das Ein- und Aussteigen Werden die Gesichtspunkte des Umweltschutzes, der Ergonomie oder des Fahrkomforts in die Optimierung mit eingezogen, sollen natürlich weitere Parameter wie CO -Ausstoß, Umweltklasse, Sitzabstand, usw. berücksichtigt werden 4.4� Fahrzeugdepots und ihre Kennwerte bezogen

auf das Straßenverkehrsnetz In der Abbildung 4 wird gezeigt, wie die Position der Fahrzeugdepots mit Hilfe der äußeren anschließenden Knoten und den inneren Knoten des abgegrenzten Ver-kehrsnetzes angegeben werden kann.

II.

III.5

4

1I.

2 mj

3n

i

2Tl

IV.

1Tl

1T

2T

Abbildung 4: Angabe der Fahrzeugdepots

Legende: äußerer anschließender Knoten an das abge-

grenzte Verkehrsnetz innerer Knoten des abgegrenzten Verkehrs-

netzes Fahrzeugdepot

--- Abgrenzung des Verkehrsnetzes

iTl Entfernung des Fahrzeugdepots vom Anfang der Verkehrstrecke In der Abbildung 5 wird gezeigt wie die Positionierung der Fahrzeugdepots mit Hilfe der Matrix T angegeben werden kann.

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1 2 312

1 2 3

� �� � � � � � � � � � � � �

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Ti T i, ; T i, ; T i,

t

Abbildung 5: Angabe der Fahrzeugdepots mit Matrix T

Legende: i Laufender Index der Fahrzeugdepots t Maximale Anzahl der untersuchten Fahrzeugdepots

� �1T i, Anfangsknoten auf der Wegstrecke

des Fahrzeugdepots i

� �2T i, Endknoten auf der Wegstrecke des

Fahrzeugdepots i

� �3T i, Entfernung des Fahrzeugdepots i

vom Anfangsknoten auf der Weg- strecke Außer der Positionierung der Fahrzeugdepots muss auch die Verteilung der Fahrzeugflotte unter den Fahrzeugde-pots behandelt werden. Dazu dient die Matrix M. Der Aufbau der Matrix M ist in der Abbildung 6 darge-stellt.

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1 2 12� �� � � � � � � � � � � � �

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j a

M i, jM

i

t

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Abbildung 6: Verteilung der Fahrzeuge unter den Fahrzeugde-pots

Legende: i laufender Index der Fahrzeugdepots t maximale Anzahl der Fahrzeugdepots j laufender Index der Fahrzeugtypen a maximale Anzahl der benutzten Fahr zeugtypen

� �M i, j Stückzahl der Fahrzeugtypen j in den

Fahrzeugdepots i

4.5� Bestimmung der Fahrgästezahlen und Fahr-

gastströme Unter Berücksichtigung der zielgerechten Zählung im ÖPV werden sogenannte OD-Matrizen erstellt, deren Werte durch geeignete Verteilungsfunktionen für eine Anwen-dung als wahrscheinliche Fahrgästezahlen in den stochas-tischen Prozessen des Personenverkehrs modifiziert wer-den. Ein Beispiel der Zusammenfassung der Parameter C von den Verteilungsfunktionen zur Bestimmung der An-zahl der Fahrgäste an den Haltestellen zeigt Abbildung 7.

1 2 12

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1

l ,i , j

i P

CC

l

Z

� � � �2 ...

... j ..

.... n1,1 l ,in

Abbildung 7: Zusammenfassung der Parameter C von den Verteilungsfunktionen zur Bestimmung der Anzahl der Fahr-

gäste an den Haltestellen

Legende: l laufender Index der Fahrt Z maximale Anzahl der untersuchten Fahrzeuge i laufender Index der Haltestellen

lP maximale Anzahl der Haltestellen

für die Fahrt l j laufender Index der Zeitintervalle

l ,in maximale Anzahl der Zeitintervalle für die

Fahrt l in der Haltestelle k

l ,k , jC der Wert von Parameter C der Verteilungs

funktion im Fall der j-ten Fahrt in der i-ten Haltestelle im j-ten Zeitintervall 4.6� Indikatoren und Faktoren des mathemati-

schen Modells Mit der Aufstellung und Anwendung des mathemati-schen Modells wird die Untersuchung eines stochasti-schen Verkehrsprozesses im ÖPV-Netzwerk mit Hilfe von Simulationsmethoden möglich. Im Rahmen der Untersuchung des öffentlichen Verkehrs als wichtigste Indikatoren haben sich erwiesen: – die Zeitfaktoren wie Reisezeit, Wartezeit, Um steigezeit, usw. – die Wirtschaftlichkeit und Energieeffizienz des Betriebes

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– der Zufriedenheitsgrad der Fahrgäste – der Optimierungsgrad des Verkehrs 4.7� Beurteilung der Energieeffizienz und Wirt-

schaftlichkeit Zur Untersuchung der Fahrten können spezifische Ein-nahmen und spezifische Kosten angegeben werden. Die Abbildung 8 zeigt die Bildung von Einnahmen und Kosten für die einzelnen Fahrtstrecken:

Abbildung 8: Einnahmen und Kosten für die einzelnen fahrts-trecken

Ausgaben zwischen den Punkten (i-1). und ( i.) :

Wobei:

jk der j-te spezifische Kosten auf der i-te

Fahrtstrecke (zwischen den (i–1)-ten und i-ten Punkten)

is die Länge der i-ten Fahrtstrecke

in die maximale Anzahl der spezifischen

Kosten für die i-te Fahrtstrecke ist Die spezifischen Kosten können beliebige, in geschlosse-ner Formation angegebene Funktionen sein. Nimmt man die spezifischen Treibstoffkosten, so können die Kosten für die Beurteilung der Energieeffizienz bestimmt und Eingangsdaten für eine Simulation im Verkehrsnetz ge-wonnen werden.

4.8� Möglichkeiten zur Bildung von Zielfunktionen für Optimierungen im mathematischen Mo-dell

Mit Hilfe des mathematischen Modells sollen Analysen und Untersuchungen auf Optimierung der verschiedenen stochastischen Prozesse in Verkehrsnetzen ausgeführt und, dabei aus der realen Umgebung sich ergebende Begrenzungen und Vorschriften berücksichtigt werden. Die Komplexität dieser Prozesse lässt sich nur durch eine große Anzahl von Parametern behandeln, welche in den definierten Datenspeichern des Modells geordnet erfasst und abgelegt werden. Für die Erreichung bestimmter verkehrspolitischer Ziele und für die Darstellung der Konsequenzen der entspre-chenden Entscheidungen ist es erforderlich, Zielfunktio-nen zu bestimmen. Für die Auswertung der Untersu-chungsparameter können maximierende und minimieren-de Zielfunktionen angewendet werden. So kann auch die Optimierung mit mehreren Parametern und mehreren Zielfunktionen vor sich gehen. Im Fall einer Mehrfunktionsoptimierung ist die gleichzeiti-ge Behandlung der minimierenden und maximierenden Zielfunktionen erforderlich. Die Wirkung der verschiede-nen Zielfunktionen während der Optimierung des unter-suchten Prozesses besitzt differenzierte Gewichte. Des-halb sollten auch die Zielfunktionen gewichtet werden. Die Ergebnisse der Simulation können in einer Matrix behandelt werden. Das nachfolgende Bezeichnungssys-tem wird eingeführt (Abbildung 9).

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1 2 12� �� � � � � � � � � � � � �

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j n

M i, jM

i

m

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Abbildung 9: Ordnungsprinzip der Simulationsergebnisse

Wobei i Laufindex der Zielfunktionen m maximale Anzahl der Zielfunktionen j Laufindex der Lösungsvarianten n maximale Anzahl der zu untersu- chenden Lösungen

� �M i, j Wert der i-ten Zielfunktion bei der j-

ten Lösung ist. Die Zielfunktionen haben verschiedene Dimensionen und können minimierend oder maximierend ausgelegt wer-den. Für das Herausfinden der optimalen Lösung können diese Probleme durch die Normalisierung der Zielfunktio-

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nen aufgehoben werden. Gewöhnlich kann eine normali-sierte Zielfunktion mit der Anwendung der Matrix M in folgender Form aufgeschrieben werden:

� � � �� �

�opt

M i, jN i, j

M i

Wobei

� �N i, j der normalisierte Wert der i-ten Ziel

funktion der j-ten Parametervariante

� �M i, j der Wert der i-ten Zielfunktion

der j-ten Parametervariante (Lösung)

� �optM i der beste empirisch ermittelte Wert

bezogen auf die i-te Zielfunktion ist. Im Fall von minimierenden Zielfunktionen und dann, wenn das Optimum einheitlich durch Minimierung ge-funden werden soll, wird das Optimum der Zielfunktionen folgendermaßen gebildet:

� � � �� � �

opt jM i Min M i, j

j=1, n

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und

� � � �� �

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1 optM iC i, j

M i, j

i=1, m j=1 n

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Die Besonderheit der Elemente der Matrix C ist, dass

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0 1 C i, j

i=1 m j=1 n

� �

� �

Mit den normalisierten Zielfunktionen in der Matrix C kann die optimale Lösung einheitlich durch Minimierung gesucht werden. 4.9� Anwendung des mathematischen Modells für

eine Simulation im Straßenverkehrsnetz Das beschriebene, mathematische Modell macht es durch seine allgemeine, determinierte Parameterstruktur mög-lich, Netzwerke des öffentlichen Straßenverkehrs unter lebensähnlichen Umständen zu untersuchen. Mit Hilfe eines geeigneten Simulationsmodells für ein konkretes Straßenverkehrsunternehmens können für das existieren-de Optimierungsproblem Lösungen gefunden werden.

Das Ziel der Simulationsuntersuchungen bestand darin, mit Hilfe des Modells die Zeitindikatoren zu untersuchen, die sich aus den Verbindungen der Netzwerkobjekte ableiten lassen, da diese sehr stark von den stochasti-schen Parametern der Verbindungen abhängen und da-durch mit traditionellen Methoden nicht untersuchbar sind. Die zweite Zielsetzung der Untersuchungen bestand in der Analyse der wirtschaftlichen Wirkungen, unter ihnen die Energieeffizienz, die mit dem Betreiben des Verkehrsnetzwerkes zusammenhängen. Diese Ziele be-dingen einander in starkem Maße, da für ein Verkehrs-netzwerk die Zeitindikatoren eine wesentliche Wirt-schaftsrolle spielen. Abbildung 10 zeigt die die Variablen und Indikatoren der Simulation.

Abbildung 10: Variablen und Indikatoren der Simulation

Um die entsprechenden logistischen und verkehrswirt-schaftlichen Parameter und Zielfunktionen entsprechend des allgemeinen mathematischen Modell in der Modell-bildung integrieren zu können, wurde eine gut parametrierbare, allgemeine Software (SIMUL8) ausge-wählt. In der Abbildung 11 wird eine Phase der Simulati-on als Beispiel gezeigt.

Abbildung 11: Parameter der Fahrzeuge und der von ihnen zusammengestellte Flotte, die einen Einfluss auf die Energieef-

fizienz haben

5� Zusammenfassung Der Energieaufwand von Verkehrssystemen ist auch in der Europäischen Union eine wichtige Frage. Bei der Kon-zeptplanung von Fahrzeugen werden die Aspekte des Umweltschutzes und der Energetik in den Vordergrund gestellt. Auf diesem Forschungsgebiet werden vom Insti-

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tut für Logistik und Materialflusstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, vom Lehrstuhl für Mate-rialförderung und Logistik der Universität Miskolc und von der Borsod Volán AG für Personenbeförderung gemein-same Forschungen durchgeführt. Im Beitrag wurden Ergebnisse aus dieser Forschung vorgestellt. 6� Literatur [1] Richtlinie 2009/33/EG des Europäischen Parla-ments und des Rates vom 23. April 2009 über die Förde-rung sauberer und energieeffizienter Straßenfahrzeuge [2] György, SÁRKÖZI: Analyse und Optimierung von öffentlichen Straßenverkehrsnetzen auf Basis einer ob-jektorientierten, logistischen Betrachtungsweise, Fakultät für Maschinenbau der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 2011. [3] Béla, ILLÉS; Elke, GLISTAU; Norge I. Coello, MA-CHADO: Logistik und Qualitätsmanagement, 1. Auf-lage, Budai Nyomda, 2007. ISBN 978-963-87738-1-4 [4] József, CSELÉNYI; Béla, ILLÉS: Anyagáramlási rendszerek tervezése és irányítása, Miskolci Egyetemi Kiadó, 2006. ISBN 963-661-672-8 [5] Michal, SCHENK: Gastvortragschreibe Logistik 2008, Logistik als Arbeitsfeld der Zukunft - Potenziale, Umsetzungsstrategien und Vision, Magdeburg: Fraunho-fer -Institut für Fabrikbetrieb- und Automatisierung IFF. 2008 (CD)

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Parallelsequenz 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

EREIGNISBASIERTE STEUERUNG VON TRANSPORTPROZESSEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Wi.-Ing. Pat.-Ing. Patrick Dittmer Christian Gorldt M. Sc. Dipl.-Wi.-Ing. Marius Veigt BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wi.-Ing. Pat.-Ing. Patrick Dittmer BIBA Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Wissenschaftlicher Mitarbeiter

1980 2001 - 2003 2003 - 2008 2009 - 2010 Seit 2008

geboren in Stade Thomashilfen GmbH & Co. KG Ausbildung Industriekaufmann Abschluss Industriekaufmann Universität Bremen Studium Wirtschaftsingenieurwesen Abschluss Dipl.-Wi.-Ing. FernUniversität in Hagen Fernstudienkurs Gewerblicher Rechtsschutz Abschluss Patentingenieur Wissenschaftlicher Mitarbeiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Forschungsbereich IPS Forschungstätigkeiten in den Bereichen: AutoID, RTLS, Telematik, Automatisierung Information- und Materialfluss, ereignisbasierte Steuerung von Logistiksystemen

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LEBENSLAUF

Christian Gorldt, M. Sc. BIBA Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Wissenschaftlicher Mitarbeiter

1976 1997 - 2000 2000 - 2004 2003 - 2004 2004 - 2007 2004 - 2010 2011 Seit 2011

Geboren in Bremen Akademie der Wirtschaft, Bremen Studium Betriebswirtschaft Abschluss Betriebswirtschaft (AdW) Abschluss Industriekaufmann Trainee bei Bremer Erfrischungsgetränke – GmbH (Coca-Cola) Universität Bremen Studium Medieninformatik (Digital Media/Multimedia) Abschluss B. Sc. Trinity College Dublin, Auslandssemester im Fachbereich Computer Science, Sokrates/Erasmus Stipendium Universität Duisburg-Essen Studium Wirtschaftsinformatik Abschluss M. Sc. Wissenschaftlicher Mitarbeiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Forschungsbereich IPS Forschungstätigkeit in den Bereichen: AutoID, RTLS, Telematik, Automatisierung Information- und Materialfluss Produktmanager IQ Bremen e.V. Oberingenieur am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Forschungsbereich IPS

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wi.-Ing. Marius Veigt BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH

1984 2004 - 2010 2006 - 2006 2007 - 2007 2008 - 2010 2010

Geboren in Bremen Universität Bremen Studium Wirtschaftsingenieurwesen Abschluss Diplom Auslandspraktikum Prozessmanagement DLK Group, Kapstadt, Südafrika Auslandspraktikum Logistik General Logistic Systems (GLS), Dublin, Irland Studentischer Mitarbeiter Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (IFAM), Bremen Wissenschaftlicher Mitarbeiter am BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH, Forschungsbereich IPS Forschungstätigkeit in den Bereichen: Selbststeuernde Logistik, ereignisbasierte Steuerung von Logistiksystemen

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EREIGNISBASIERTE STEUERUNG VON TRANSPORTPROZESSEN Dipl.-Wi.-Ing. Pat.-Ing. Patrick Dittmer, Christian Gorldt, M. Sc., Dipl.-Wi.-Ing. Marius Veigt 1� Einleitung Individualisierung – dieses Schlagwort prägt die Logistik und stellt sie vor neue Herausforderungen. Die Dynamik und Komplexität der Logistik veranlasst Wissenschaft und Forschung neue Konzepte und Methoden zu entwickeln. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können, verfolgt die Wissenschaft den Ansatz der Selbststeuerung, der eine dezentrale Steuerung autonomer logistischer Objekte ermöglicht. Informations- und Kommunikations-technologien stellen die Autonomie logistischer Objekte wie Stückgüter, Ladungsträger und Transportsysteme sicher [1]. Auf operativer Ebene stellt die reaktive Planung und Steuerung den einfachsten Fall der Selbststeuerung dar. Für die Transportlogistik sollen Informations- und Kommunikations-Technologien eingesetzt werden, um die Qualität der Transporte zu erhöhen. Dies kann bei-spielsweise durch kürzere Lieferzeiten, einen erhöhten Servicegrad oder durch die Einhaltung der Transportbe-dingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, etc.) erreicht werden. Ausgangspunkt für die reaktive Steuerung stellt die Ermittlung von Ereignissen entlang der Transportkette dar, die die Geschäftsprozesse stören und somit zu Plan-änderungen der betroffenen Geschäftsprozesse führen. Dieser Beitrag zeigt die Möglichkeiten, der ereignisbasier-ten Steuerung von Transportprozessen durch innovative Konzepte zu begegnen. Im Rahmen von zwei For-schungsprojekten werden Konzepte vorgestellt, die die Selbststeuerung in logistischen Strukturen ermöglichen. Abschließend werden die Auswirkungen auf die Selbst-steuerung diskutiert und ein Ausblick dieser Methoden gegeben. 2� Motivation In Deutschland wird voraussichtlich zum Jahr 2050 das Güterverkehrsaufkommen gegenüber heute um rund die Hälfte zunehmen, dabei wird sich ich die Güterverkehrs-leistung mehr als verdoppeln. Von Randow geht davon aus, dass Deutschland innerhalb Europas Haupttransport-land sein wird und die Verkehrsdrehscheibe Europas darstellt. Die Produktionsprozesse werden durch die Glo-balisierung verändert, 40 Prozent der Exportgüter Deutschlands stammen von importierten Vorleistungen. Der Bedarf an Transport und Logistik wird zukünftig stetig steigen und die Güter werden über immer größere Dis-tanzen transportiert. Der Güterverkehr wird in den nächs-ten Jahren stetig wachsen. Ein Bedarf an intelligenter und somit ereignisbasierter Steuerung von Transportprozessen

lässt sich aus den Ausführungen ableiten. Gefordert sind Konzepte, die dem ansteigenden Güterverkehr entge-genwirken und nachhaltig zu einer Güterverkehrsvermei-dung beitragen. Um diesen Verkehrswachstum nicht mit mehr Infrastruktur zu begegnen, verlangen Experten eine bessere Verknüpfung der Verkehrsträger. Darüber hinaus sollen die Transportketten mit Hilfe intelligenter Logistik sowie innovativen Technologien (z.B. Telematik, RFID etc.) stärker optimiert werden. Mögliche Lösungen können z.B. in einer räumlichen und ggf. zeitlichen Entmischung von Verkehren auf besonders stark belasteten Strecken liegen [2]. Steierwald verlangt einen integrativen Ansatz als ein mögliches Lösungskonzept den aufgezeigten Herausfor-derungen zu begegnen. Mögliche Verkehrskonzepte, die darauf abzielen, die Strategien zur Gestaltung des Güter-verkehrs umzusetzen, sollten integrative Ansätze verfol-gen, in denen Maßnahmen aus unterschiedlichen Hand-lungsfeldern zusammengefasst werden und diese in den Zusammenhang einer Gesamtverkehrsplanung, d.h. einer gemeinsamen Gestaltung von Personen- und Güterver-kehr, gestellt werden [3]. Trotz fortschreitender Synchronisation von Material- und Informationsfluss gibt es weiterhin Informationslücken speziell in der Transportlogistik. Technologien zur Schlie-ßung dieser Informationslücken in den Transportprozes-sen, wie z. B. RFID, Telematik, etc., sind vielfach am Markt verfügbar und wirken sich effizienzsteigernd für die An-wender aus [4]. Spezielle Anforderungen ergeben sich aus den unterschiedlichen Anwendungsfeldern dieser Techno-logien. Bei der Betrachtung von Großladungsträgern wie Container oder Wechselbrücken ist die Identifikation durch RFID seit Jahren möglich. Ist eine Identifikation nicht ausreichend und die Nutzung einer terrestrischen Infrastruktur zur Ortung nicht vorhanden, ergeben sich spezielle Anforderungen wie Energieautarkie, intelligente Energiekonzepte und die Konfigurierbarkeit der Or-tungsmodule. Durch die Berücksichtigung dieser Anforde-rungen bei der Entwicklung von intelligenten Telematikkonzepten scheint der Weg zur transparenten Transportlogistik damit geebnet. 3� Ereignisbasierte Steuerung von Transport-

prozessen Bei der ereignisbasierten Steuerung informiert das logisti-sche Objekt bei definierten Ereignissen eine übergeordne-te Instanz, die daraufhin die Entscheidung trifft. Hierbei

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muss das logistische Objekt bereits Informationserfassung und -verarbeitung leisten. In der Selbststeuerung werden zudem die Entscheidungsstrukturen innerhalb eines logis-tischen Systems dezentralisiert. Die »Selbststeuerung logistischer Prozesse ist gegeben, wenn das logistische Objekt Informationsverarbeitung, Entscheidungsfindung und -ausführung selbst leistet.« [5] S. 59. Das bedeutet, dass logistische Objekte ihren Weg durch ein Logistiksys-tem gemäß ihrer eigenen Zielsetzung selbst bestimmen, z.B. ein Container entscheidet selbst wann und womit er transportiert wird. Durch die Dezentralisierung der Entscheidungen und somit der Steuerung wird ein komplexes Entscheidungs-system in viele, wesentlich weniger komplexe Teile zer-legt. Hierbei wird das Ziel verfolgt, dass diese selbststeu-ernden Objekte sehr flexibel sind, schnell auf Verände-rungen reagieren können und somit in der Lage sind, in einem dynamischen Umfeld stets die für sich optimale Entscheidung treffen zu können. Durch das Zusammen-wirken der logistischen Objekte soll eine positive Emer-genz erzielt werden [6]. Das heißt, dass jedes Objekt zwar sein eigenes Ziel verfolgt, durch das Zusammenwirken der selbststeuernden Objekte jedoch das Ziel des Gesamtsys-tems erreicht wird. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 637 entwi-ckeln Wissenschaftler die methodischen Grundlagen, um eine selbststeuernde Logistik zu realisieren. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung von Selbststeuerungsme-thoden mittels derer die logistischen Objekte die Ent-scheidungen treffen. Neben der grundlagenorientierten Forschung werden bereits erste Ansätze zur Anwendung gebracht. Erste Schritte auf dem Weg zur Selbststeuerung könnten selbststeuernde Strukturen bilden. Diese repräsentieren lediglich einen Teil einer logistischen Kette und können die Teilnehmer in ihren Geschäftsprozessen unterstützen. Eine festgelegte Aufgabenontologie der logistischen Systeme stellt die ereignisbasierte Steuerung sicher, in-dem auftretende Ereignisse Aktionen auslösen, die Aus-wirkungen auf den Geschäftsprozess haben. Der Einsatz von Telematiksystemen an logistischen Objekten ermög-licht die Aufnahme von Umweltinformationen und Kom-munikation in dezentralen Systemen, die diese Daten und Informationen verarbeiten. Konfigurationen sorgen darü-ber hinaus für eine dezentrale Interpretation von Umwelt-informationen und veranlassen nur dann die Kommunika-tion von Ereignissen, wenn der Geschäftsprozess, der sich in der Konfiguration widerspiegelt, gestört wird. Die Integration von Sensorik trägt dazu bei, die logistische Umwelt besser zu erfassen und ermöglicht so eine de-zentrale Entscheidungsfindung und ggf. auch eine Ent-scheidungsausführung. Die Konfiguration der Telematiksysteme gemäß dem vorherrschenden Ge-

schäftsprozess findet sich im Konzept der anpassbaren Telematik wieder. Durch zusätzliche Sensorik kann die Datendichte sowie Datenqualität erhöht werden und somit komplexere Entscheidungsausführungen unterstüt-zen. Im Bereich der Lebensmittellogistik wird die Einfüh-rung dynamischer Mindesthaltbarkeitsdaten oder das Reifen von Früchten in speziellen Containern auf See durch das Konzept »Der Intelligente Container« ermög-licht. 3.1� Konzept »Anpassbare Telematik« Im September 2006 erfolgte seitens des Bundesministeri-ums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) eine Aus-schreibung zur Förderinitiative »Intelligente Logistik im Güter- und Wirtschaftsverkehr« [7], um Lösungen zu den genannten Herausforderungen zu erarbeiten. Die Mobili-tät von Menschen und Gütern ist ein wichtiger Bestand-teil, um den Wohlstand der Gesellschaft aufrechtzuerhal-ten. Die Bundesregierung verfolgt die Sicherung und nachhaltige Entwicklung des Verkehrssystems, um die effiziente und umweltverträgliche Mobilität der Menschen und Güter zu gewährleisten [8]. Das vorliegende Konzept zeigt Potenziale der ereignisbasierten Steuerung von Transportprozessen auf, um einen konkreten Lösungsvor-schlag für die genannten Herausforderungen zu formulie-ren. Das Konzept der anpassbaren Telematik wurde in einem vom BMWi geförderten Projekt »Inwest – intelligente Wechselbrückensteuerung« entwickelt und in Feldversu-chen auf den Praxiseinsatz erprobt [7]. Die Reduzierung des Verkehrsaufkommens sowie die Verbesserung der Zulaufsteuerung standen im Mittelpunkt der Untersu-chungen. Im Projekt wurde ein Entscheidungssystem entwickelt, mit dem die Anwender in der Lage sind, ihre Tourenplanung unter Berücksichtigung der Verkehrsver-meidung zu optimieren. Es wurde eine intelligente Telematikeinheit sowie ein Softwaresystem entwickelt, welches zur Zielerreichung einen großen Beitrag leistete. Bisherige Ansätze fokussieren in der Betrachtung meist nur eine Technologie isoliert. Inwest verfolgte eine Ver-knüpfung mehrerer Technologien, um so einen Mehrwert in der logistisch relevanten Informationsgewinnung und Informationsverarbeitung zu erreichen. Die Aufgabe der intelligenten Telematikeinheit ist es, an einen Ladungsträger (z.B. Container, Wechselbrücke) ereignisorientierte Daten zu erfassen und diese bei Bedarf über Funk an eine Zentrale zu übertragen. Die Grund-funktionen dieser technischen Einheit sind Kommunizie-ren, Orten sowie Identifizieren. Die Telematikbox ist dau-erhaft an den Ladungsträgern befestigt und dient u.a. zur Ortung während des logistischen Prozesses. Die Daten-aufnahme bzw. Datenakquise erfolgt durch diese Box und sie sendet Daten über das jeweilige Verhalten (z.B. La-

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gern) des Ladungsträgers an die Softwarezentrale. Die Softwarezentrale verarbeitet die empfangenen Daten zu Informationen und leitet sie an die operativen IT Systeme der verschiedenen Anwender weiter.

Abbildung 1: Funktionsablauf [9]

In diesem Projekt stand vor allem die Überprüfung des Praxiseinsatzes der entwickelten Systeme im Vordergrund. Insgesamt wurden über 100 Telematikeinheiten an Wech-selbrücken verbaut, um diese im täglichen Einsatz zu evaluieren. Insbesondere der Datenaustausch zwischen mobilen Einheiten und der stationären Softwareanwen-dung stand im Mittelpunkt dieser Untersuchungen. Das Inwestsystem wurde aus unterschiedlichen Perspektiven evaluiert. Die Betrachtung der Betriebsdauer bzw. Anzahl der ausgefallenen Telematikeinheiten war ein wichtiges Merkmal, um die technische Zuverlässigkeit des Systems zu untersuchen. Im Projektverlauf wurden bereits frühzei-tig Anwenderschulungen durchgeführt. Die Auswertung der Nutzerakzeptanz im Verlauf der Feldversuche stellte ein wichtiges Entscheidungsmerkmal über die spätere Anwendung im alltäglichen Praxiseinsatz dar. Durch die detaillierte Beobachtung im Prozessablauf konnten die Zielgrößen im Hinblick auf die Verkehrsreduzierung über-prüft werden. Das Konzept der anpassbaren Telematik soll nachfolgend genauer beschrieben werden, um ein Verständnis über den Ansatz ereignisbasierter Steuerung von Transportpro-zessen zu bekommen. Die anpassbare Telematik ermög-licht es, die Menge an Informationen und Kommunikation so gering wie nötig zu halten, um das Datenvolumen und die damit verbundenen Kosten niedrig zu halten. Die Anwendung des Konzeptes stellt ebenfalls einen langfris-tigen Betrieb ohne Wartungseingriffe (z.B. Batteriewech-sel) sicher. Es ist ebenfalls sinnvoll die Telematikeinheit dem betrieblichen Geschäftsprozess entsprechend den Tourdaten anzupassen, um so ein effizientes Arbeiten zu ermöglichen. Die Telematik übermittelt die Daten erst bei entstehenden Ereignissen, die zuvor durch die Systemnut-zer konfiguriert wurden. Darüber hinaus werden mit diesem Verfahren die Nutzer der Planungs- und Steue-rungssysteme nicht mit nutzlosen Informationen überflu-tet [10]. Die anpassbare Telematik nutzt das Prinzip einer intelli-genten Hardwarekonfiguration. Darunter wird verstan-

den, dass Telematik sich den jeweiligen Umweltgegeben-heiten anpasst und in einen entsprechenden Status ver-setzt wird, welcher dem betriebswirtschaftlichen Zweck des Ladungsträgers entspricht. Bisher werden drei Konfi-gurationen genutzt (Lager, Tour, Unbekannt). Die Hardware kann dadurch an die reale Gegebenheit angepasste Ereignisse auslösen. Z.B. kann ermittelt wer-den, ob sich ein ausgewählter Ladungsträger zu bestimm-ten Zeitpunkten an einem Ort in einem bestimmten Um-kreis befindet, so dass eine positive Beantwortung dieser Frage als »alles o.k.« zu werten ist und keine Meldung veranlasst, eine negative Beantwor-tung jedoch eine Abweichung an übergeordnete Systeme meldet. Die Benutzerschnittstelle ermöglicht die Anpas-sung des Systems durch den Anwender von außen.

Abbildung 2: Benutzerschnittstelle [9]

Aus technischer Perspektive wird bei diesem Verfahren zwischen drei verschiedenen Konfigurationsmöglichkeiten unterschieden.

Meldemodus 0

Die Box meldet sich, wenn sie sich zum definierten Zeitpunkt im Fangkreis befindet. In der Regel ist dies die Abfahrtszeit.

Meldemodus 1

Die Box meldet sich, wenn sie sich zum definierten Zeitpunkt nicht im Fang-kreis befindet. In der Regel ist dies die Ankunftszeit; die Box meldet sich nur bei verspäteter Ankunft.

Meldemodus 2

Die Box meldet sich zum definierten Zeitpunkt immer, der Fangkreis hat dabei keine Relevanz.

Die technische Zuverlässigkeit des Systems wurde in den Feldversuchen durch die Betriebsdauer ermittelt. Seit der Inbetriebnahme betrug die durchschnittliche Betriebsdau-er 232 Tage bei 4,5 Meldungen pro Tag. 19 Einheiten sind aufgrund von technischen (z.B. Batterieausfall) sowie organisatorischen (z.�B. Containerstapelung) Störungen in

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den Feldversuchen ausgefallen. Die Benutzerfreundlich-keit des Systems wurde durch den Indikator der Nutzer-akzeptanz ermittelt. Dieser errechnete sich aus dem Quo-tienten der Anzahl der konfigurierten Ortungseinheiten und der gesamten Menge der Ortungseinheiten in der Feldversuchsphase. Die durchschnittliche Nutzerakzeptanz lag bei ca. 70%. Eine wichtige Erfolgskennzahl für das Projekt war die Untersuchung der Verkehrseffekte. Nachfolgend soll auf die Evaluierung der verkehrsrelevan-ten Wirkungen eingegangen werden. Das Konzept der anpassbaren Telematik stellt dem Nutzer zahlreiche In-formationen bereit, welche bei der Disposition eine besse-re Ausnutzung des vorhandenen Ladevolumens erwirkt. Die Füllgraderfassung ermöglicht dem Disponenten in Kombination mit der sog. Fluglotsensicht freie Kapazitä-ten der Wechselbehälter zu identifizieren, um diese In-formationen bei der Planung mit einfließen zu lassen. Mögliche kritische Verspätungen kann der Disponent über die Abbildung der Geschäftsprozesse in Zuständen erkennen und bei seiner Entscheidungsfindung berück-sichtigen. Dieses Vorgehen schafft entlang der Lieferkette in dem untersuchten Praxisbeispiel eine hohe Transparenz. Die Auswertungen der Feldtestphase hat ein durchschnittli-ches Verkehrseinsparpotenzial von 10,4% ergeben. Die-ses Einsparpotenzial bezieht sich ausschließlich auf aus-gewählte Routen in dem Transportnetz der Praxispartner. Derzeit lassen die organisatorischen Abläufe keine Zwi-schenhalte von Wechselbehältern mit gleichzeitiger Auf-füllung freier Kapazitäten zu. Um das volle Potential des Konzeptes zu erwirken, ist diese Restriktion bei der Wei-terführung und Realisierung zu berücksichtigen sowie mögliche Herausforderungen zu lösen. Die Untersuchung der anpassbaren Telematik auf Wirk-samkeit hat ergeben, dass das erarbeitete Konzept der intelligenten Wechselbrückensteuerung zufriedenstellend funktioniert und von den Anwendern genutzt wird. Ne-ben technischen Herausforderungen sind vor allem orga-nisatorische bzw. prozessuale Fragestellungen für die volle Ausweitung des hier beschriebenen Ansatzes zu lösen. Die Anwendung des hier vorgestellten Ansatzes ermög-licht neue Logistikkonzepte in Planung und Steuerung von Logistikdienstleistungen. Die Verwirklichung neuer Strukturen im Ladungsträgermanagement können er-reicht werden und die technische Voraussetzung für die Umsetzung dezentraler selbststeuernder Logistikobjekte wird geschaffen [11]. Die anpassbare Telematik kann die Betreiber in verschie-dener zeitlicher Dimension unterstützen. In strategischer Sicht trägt das Konzept zur Optimierung des Ladungsträ-

gerbestandes bei. Durch eine bessere Planung und Steue-rung können Ladungsträger eigespart und dadurch Kos-ten reduziert werden. Auf der taktischen Ebene können die Planer die zur Verfügung stehenden Ladungsträger gezielt nach Kundenanforderungen einsetzen und somit den Bedürfnissen der jeweiligen Anwender zufriedenste-hend begegnen. Das zur Verfügung stellen von Echtzeit-informationen weist die Disponenten auf mögliche Plan-abweichungen hin und sie können darauf mit einer ge-zielten Steuerung den Abweichungen entgegenwirken [10]. 3.2� Konzept »Der Intelligente Container« Neben Transporten in KEP-Netzwerken können durch den Einsatz von Telematik verschiedene Transporte überwacht werden. Bei der Betrachtung von Lebensmitteltransporten ergibt sich speziell bei leicht verderblichen Waren die Anforderung an einer Überwachung von relevanten Um-weltbedingungen. Im Rahmen einer Innovationsallianz für vernetzte intelligente Objekte in der Logistik verfolgt die vom BMBF geförderte Innovationsallianz »Der Intelligente Container« die Überwachung und darauf aufbauend die Selbststeuerung von Objekten in der Logistik. Das Ziel des Intelligenten Containers ist die Überwachung der Qualität von Lebensmitteln auf Transporten und die Übermittlung von Änderungen der Qualität durch die Veränderung von logistischen Rahmenbedingungen. Darüber hinaus wird das Logistikkonzept FIFO durch das neue Konzept dyna-mic FEFO (First Expires First Out) abgelöst. Die Verluste durch den Verderb von Lebensmitteln sollen reduziert werden [12]. Der Intelligente Container weist zwei Anwendungsszena-rien auf. Zum einen wird der Seetransport von Bananen aus Costa Rica nach Europa betrachtet, zum anderen der Straßentransport von Fleischprodukten durch Europa. Logistisch unterscheiden sich diese Supply Chains beson-ders in der Auswahl der Ladungsträger. Bananen werden bereits nach der Ernte palettiert in einem Kühlcontainer transportiert. Die Container werden mit unterschiedlichen Transportmitteln transportiert: nach der Ernte der Bana-nen in Mittelamerika wird der Kühlcontainer per LKW zum Hafen transportiert, anschließend auf ein Schiff verladen und nach Europa verschifft. Bei Fleischtranspor-ten hingegen findet ein häufiger Ladungsträgerwechsel in der Supply Chain statt. Abbildung 3 zeigt die unterschied-lichen Transporte zwischen den Teilnehmern der Supply Chain. In einem Depot werden die Lieferungen unter-schiedlicher Lieferanten zu einer Sendung konsolidiert und anschließend an ein Zentrallager geliefert. Aus die-sem Zentrallager werden Auslieferungsdepots versorgt, die dann eine Belieferung der Kunden mit kommissionier-ten Waren durchführen. In diesem Szenario gilt es, die unterschiedlichen Transporte zu überwachen und etwaige Qualitätsänderungen zu identifizierten.

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Abbildung 3: Supply Chain in der Lebensmittelbranche

Der technologische Ansatz jedoch ist bei beiden Anwen-dungsszenarien identisch. Unter der Prämisse der dezent-ralen Datenakquise und -verarbeitung befindet sich in den logistischen Objekten, Kühlcontainer bzw. Kühltrailer, ein Netzwerk aus Sensoren, die drahtlos relevante Umwelt-bedingungen ermitteln und an eine sog. Freight Supervi-sion Unit (FSU) übermittelt [13]. Relevante logistische Umweltbedingungen sind Temperatur, Luftfeuchtigkeit und die Konzentration von Gasen innerhalb des Contai-ners, über die die Änderung der Qualität von Lebensmit-teln bestimmt werden kann. Weiterhin sieht das Konzept des Intelligenten Containers eine Verarbeitung der Sen-sordaten vor. Dazu werden warenspezifische Haltbar-keitsmodelle entwickelt und der FSU zur Verfügung ge-stellt, die in der Lage sind, über die gesammelten Infor-mationen die Resthaltbarkeit zu berechnen [14]. Die dezentrale Ermittlung der Resthaltbarkeit erfolgt kontinuierlich, eine Kommunikation des Intelligenten Containers findet jedoch nur statt, wenn es zu Änderun-gen des geplanten Geschäftsprozesses kommt. Die Redu-zierung des Kommunikationsaufwandes erfolgt neben der Reduzierung des Energieaufwands aus betrieblichen Gründen. Stellvertretend sind die beiden wichtigsten Aspekte der Reduzierung des Kommunikationsaufwandes die sehr kostenintensive Satellitenkommunikation auf See und die Anforderungen der Anwender, nur Mitteilungen zu bekommen, die den Geschäftsprozess betreffen [14]. Vergleichbar zum Konzept der anpassbaren Telematik findet zum Beginn des Geschäftsprozesses eine Initialisie-rung der Telematikeinheit statt, bei der alle relevanten Informationen wie das Haltbarkeitsmodell, Schwellwerte für Alarme sowie die Ausgangsqualität an die FSU über-tragen wird. Während des Transportes erfolgt eine konti-nuierliche Übertragung der Sensorwerte an die FSU, die diese Informationen interpretiert und die Resthaltbarkeit ermittelt. Kommt es nun zu einer Überschreitung der Schwellwerte, wird eine Alarmmeldung an eine Zentrale übermittelt, die diese Information den betroffenen An-wendern zur Verfügung stellt. Für den Fall, dass es zu einer weitreichenden Überschreitung der Schwellwerte kommt und diese Auswirkungen auf die Resthaltbarkeit

des Produkts haben, wird die Änderung der Resthaltbar-keit ebenfalls an die Zentrale übermittelt [13]. Das Konzept des Intelligenten Containers führt zu einem Paradigmenwechsel in der Logistik. Das Logistikkonzept FIFO (First In – First Out) kann durch die Transparenz in der Lieferkette in ein dynamisches Logistikkonzept geän-dert werden, dass die Resthaltbarkeit von Lebensmitteln berücksichtigt. Dynamic FEFO (First Expires – First Out) berücksichtigt dabei die durch die Haltbarkeitsmodelle prognostizierte Resthaltbarkeit und ermöglicht den Betei-ligten der Lebensmittel-Lieferkette, ihre Bestände nach der Resthaltbarkeit zu verbrauchen [15]. 4� Auswirkung auf die Selbststeuerung von

Transportprozessen Die beiden beschriebenen Konzepte unterstützen die Anwender, die aufgrund von Änderungen im Geschäfts-prozess gezwungen sind, Entscheidungen zu treffen, um den logistischen Prozess an die neue Situation anzupas-sen. Das Konzept Der Intelligente Container ermöglicht eine frühzeitige Reaktion auf Ereignisse, die sich auf den logis-tischen Prozess auswirken. Abbildung 4 zeigt beispielhaft ein Qualitätsmodell, dass dezentral die Änderung der Resthaltbarkeit errechnet. Die Reduzierung der Resthalt-barkeit hat unmittelbare Auswirkungen auf die nachgela-gerten logistischen Prozesse.

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Abbildung 4: Auswirkungen von Ereignissen des Intelligenten Containers auf die Logistik

Die Resthaltbarkeit von Lebensmitteln kann durch ein Qualitätsmodell prognostiziert werden. Kommt es nun zu einer Änderung der logistischen Rahmenbedingungen, die sich negativ auf die Resthaltbarkeit auswirken, findet eine Reduzierung der Resthaltbarkeit statt. Das Haltbar-keitsmodell berechnet eine Ist-Haltbarkeit, die unmittelba-re Auswirkungen auf die logistischen Prozesse hat. Bei

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einer definierten Resthaltbarkeit bei der Distribution Rd sieht der logistische Soll-Prozess einen Termin der Distri-bution tdS vor, der sich durch die Änderung der Resthalt-barkeit zeitlich nach vorn verschiebt. Dadurch kann be-reits beim Auftreten des Ereignisses ti ein logistischer Ist-Prozess angestoßen werden, der die reduzierte Resthalt-barkeit bei dem Distributionszeitpunkt tdI

berücksichtigt. Zur Umsetzung dieser selbststeuernden Strukturen sind flexible logistische Prozesse notwendig, die eine zeitliche Änderung der Distribution erlauben.

Darüber hinaus sind Auswirkungen auf die vorgelagerten Prozesse der Supply Chain denkbar. Detektiert der Intelli-gente Container eine Reduzierung der Resthaltbarkeit, die nicht auf die logistischen Rahmenbedingungen zurückzu-führen ist, können diese Informationen genutzt werden, um auf die Erzeugung der Lebensmittel Einfluss zu neh-men und so auf etwaige Qualitätsdefizite bei der Erzeu-gung hinzuweisen. Eine frühzeitige Identifikation dieser Defizite sorgt für eine geringe Infizierung des logistischen Systems mit Produkten, die nicht der geforderten Qualität entsprechen. 5� Fazit und Ausblick Die hier vorgestellten Ansätze unterstützen den Gedan-ken ereignisbasierter Steuerung von Transportprozessen. Der Wirkungsbereich der Konzepte ist ganz unterschied-lich. So leistet die anpassbare Telematik einen großen Beitrag in der seit langer Zeit geforderten Verkehrsver-meidung bzw. Verkehrsentkopplung. Die Anpassung der Kommunikation-, Ortung- und Identifikationssysteme an die realen Geschäftsprozesse erfordert ein Umdenken in der Planung und Steuerung von Transportprozessen und ermöglicht neue Potentiale der Prozessgestaltung. Der Ansatz des Intelligenten Containers konzentriert sich vorerst auf die Lebensmittelbranche. Das Erfassen von Zuständen während des Transports realisiert das zeitnahe Sammeln von Daten, die zur Entscheidungsfindung von großer Bedeutung sind, um eine hohe Kundenzufrieden-heit zu erreichen. Beide Konzepte haben die Möglichkei-ten der Selbststeuerung in der Logistik aufgezeigt. Zu-künftig gilt es zu klären, welche Potentiale die Selbststeu-erung in vor- bzw. nachgelagerten Prozessen, wie z.B. die Be- und Entladung von Ladungsträgern, ermöglicht. Auch sind weitere Möglichkeiten zu finden, die ein zeitnahes Aufzeichnen (monitoring) von Zuständen in Geschäfts-prozessen entlang der gesamten logistischen Prozesskette zulässt, um diese bei der zentralen oder dezentralen Entscheidungsfindung einfließen zu lassen.

6� Literatur [1] M. Freitag, O. Herzog, B. Scholz-Reiter, Industrie Management 20, 23 (2004). [2] M. von Randow, in Das Beste der Logistik, Inno-vationen, Strategien, Umsetzungen, H. Baumgarten, (Springer, Berlin, 2008), S. 47–53. [3] G. Steierwald, H. D. Künne, W. Vogt, Stadtver-kehrsplanung, Grundlagen, Methoden, Ziele (Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, ed. 2, 2005). [4] M. Schenk, K. Richter, in Gelebtes Netzwerkma-nagement, Festschrift für Albert F. Oberhofer zum 80. Geburtstag, C. Engelhardt-Nowitzki, J. Wolfbauer, A. F. Oberhofer, (Cuvillier, Göttingen, ed. 1, 2005), S. 205–212. [5] K. Windt, F. Böse, in Understanding Autonom-ous Cooperation and Control in Logistics, The Impact of Autonomy on Management, Information, Communica-tion and Material Flow, M. Hülsmann, K. Windt, (Sprin-ger-Verlag Berlin, Heidelberg, 2007), S. 57–72. [6] K. Windt, M. Hülsmann, in Understanding Au-tonomous Cooperation and Control in Logistics, The Impact of Autonomy on Management, Information, Communication and Material Flow, M. Hülsmann, K. Windt, (Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2007), S. 4–16. [7] Bundesministerium für Wirtschaft und Techno-logie, Förderbekanntmachung »Intelligente Logistik im Güter- und Wirtschaftsverkehr« (2006) (available at http://www.intelligente-logistik.org/programm.html). [8] Bundesministerium für Wirtschaft und Techno-logie, Innovationspolitik, Informationsgesellschaft, Telekomunikation. Mobilität und Verkehrstechnologien., Das 3. Verkehrsforschungsprogramm der Bundesregie-rung (Berlin, 2008). [9] C. Gorldt, M. Lewandowski, P. Dittmer, A. Podlich, Industrie Management 25, 25 (2009). [10] C. Gorldt, P. Dittmer, in Praxishandbuch Logistik, U. H. Pradel, W. Süssenguth, J. Piontek, A. F. Schwolgin, (Dt. Wirtschaftsdienst, Köln, 2010), S. 1–14. [11] B. Scholz-Reiter et al., in Intelligente Logistikpro-zesse, Konzepte, Lösungen, Erfahrungen, G. Wäscher, K. Inderfurth, G. Neumann, M. Schenk, D. Ziems, (LOGiSCH, Magdeburg, 2005), S. 166–180. [12] W. Lang et al., IEEE Sensors Journal Special Issue on Cognitive Sensor Networks 11, 688 (2011). [13] R. Jedermann, R. Schouten, A. Sklorz, W. Lang, O. van Kooten, in Cold Chain-Management, Proceedings of the 2nd international Workshop Cold Chain Manage-ment, J. Kreyenschmidt, B. Petersen, (Bonn, 2006), S. 3–18. [14] R. Jedermann, C. Behrens, R. Laur, W. Lang, in Understanding Autonomous Cooperation and Control in Logistics, The Impact of Autonomy on Management, Information, Communication and Material Flow, M.

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Hülsmann, K. Windt, (Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2007), S. 365–392. [15] R. Jedermann, J. Edmond, W. Lang, in Dynamics in Logistics, First International Conference, LDIC 2007, Bremen, Germany, August 2007, Proceedings, H.-J. Kreowski, H.-D. Haasis, B. Scholz-Reiter, (Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2008), S. 231–240.

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Parallelsequenz 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

EIN KONZEPT ZUR PLANUNGSEBENENÜBER-GREIFENDEN BEWERTUNG DER ADAPTIONSFÄHIGKEIT LOGISTISCHER DISTRIBUTIONSNETZWERKE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Wi.-Ing. Matthes Winkler Dr.-Ing. Katja Klingebiel Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Dortmund

Alexander Klaas M. Sc. Dr. rer. pol. Christoph Laroque Universität Paderborn, Heinz Nixdorf Institut

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wi.-Ing. Matthes Winkler Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik, Abteilung Supply Chain

2003 2003 - 2005 Seit 2006

Abschluss Studium des Wirtschaftsingenieurwesens (Abschluss Diplom), Technische Universität Dresden Tätigkeit als Fabrikplaner bei der FabLog GmbH Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik Dortmund

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EIN KONZEPT ZUR PLANUNGSEBENEN-ÜBERGREIFENDEN BEWERTUNG DER ADAP-TIONSFÄHIGKEIT LOGISTISCHER DISTRIBUTI-ONSNETZWERKE Dipl.-Wi.-Ing. Matthes Winkler, Dr.-Ing. Katja Klingebiel, Alexander Klaas M. Sc., Dr. rer. pol. Christoph Laroque 1� Motivation Wettbewerbsvorteile in Logistiknetzwerken lassen sich langfristig nicht über eine redundante Kapazitätsvorhal-tung erzielen, sondern können nur durch ein angemesse-nes Maß an Anpassungsfähigkeit an sich schnell ändern-de Absatz- und Bezugsmöglichkeiten erreicht werden [1], [2], [3], [4]. Distribution wird heute als einer der Kerntrei-ber von Unternehmensprofitabilität gesehen, da ihre Ausgestaltung die Kosten- wie Kundenseite direkt beein-flusst [5]. In dem heutigen, starkem dynamischen Wandel unterliegenden Unternehmensumfeld ist folglich die Planung geeigneter und adaptiver Distributionssysteme imperativ. Diese Aufgabe fällt der Logistik zu. In der existierenden Literatur wird Flexibilitätsplanung auf Netzwerkebene überwiegend als eine strategische Gestal-tungsaufgabe gesehen. Als einzige unsichere Größe wird in der Regel die Marktnachfrage betrachtet [6], [7], [8]. Der Fokus bestehender Arbeiten liegt dabei zumeist auf den produzierenden Knoten eines Netzwerks [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]. Zudem werden die Ergebnisse der lokalen Flexibilitätsplanung eines Netzwerkknotens in diesen vorhandenen Ansätzen nicht mit den Prozessen auf der Netzwerkebene verknüpft, um dort eine netz-werkweite Abstimmung zu ermöglichen. Eine der aktuel-len Herausforderungen besteht daher im Herstellen der Verbindung zwischen der Anpassungsfähigkeit im Distri-butionsnetzwerk und der Anpassungs- und Leistungsfä-higkeit des einzelnen Distributionsknotens. Darüber hinaus bewegen sich die existierenden Arbeiten auf meist hohem Aggregationsniveau und betrachten nicht die dynamischen Wechselwirkungen der vielfältigen Distributionsprozesse. Die Komplexität der Distributions-prozesse und Strukturen ist jedoch immens, erschwerend sind häufig viele unterschiedliche Akteure wie Dienstleis-ter, Spediteure, Reeder, etc. eingebunden. Zudem muss die Distribution auf der einen Seite auf die Entscheidun-gen im vorgelagerten Produktionsnetzwerk reagieren, auf der anderen Seite sind die Anforderungen aus der stei-genden Dynamik des Mark-tes zu befriedigen. Somit ergibt sich die Notwendigkeit der Flexibilitätsplanung über die einmalige Gestaltungsplanung hinaus als permanente und kontinuierlich zu bearbeitende Planungsaufgabe, auch auf der taktischen und operativen Planungsebene. In diesem Beitrag wird ein Ansatz vorgestellt, der Adap-tionsmaßnahmen zur Stabilisierung und Sicherung der

Leistungsfähigkeit des Distributionssystems identifiziert und eine simulationsbasierte Entscheidungsunterstützung zur Auswahl und Bewertung der verschiedenen Maß-nahmen anbietet. Es werden hierbei sowohl Maßnahmen aus der Netzwerkebene als auch aus der Standortebene betrachtet. Darüber hinaus werden durch die Kopplung der Netzwerk- und Standortebene die Interaktionen zwi-schen beiden Ebenen bei allen Planungsschritten betrach-tet. Als Grundlage erfolgt dazu zunächst eine kurze Aus-einandersetzung mit den Begriffen der Robustheit und Adaptivität, den Planungsebenen logistischer Distributi-onssysteme sowie bestehenden modellbasierenden An-sätzen. Der Beitrag schließt mit der Anwendung des Konzepts im Praxisfall und einer ersten Bewertung der Ergebnisse sowie einem Ausblick auf weiteren For-schungsbedarf. 2� Grundlagen Planungsebenen übergreifender

Adaptivität in Distributionssystemen Die Erarbeitung eines integrierten Ebenenmodells zur Bewertung der Adaptionsfähigkeit von Distributionssys-temen erfordert zunächst eine Auseinandersetzung mit den Planungsebenen logistischer Distributionssysteme unter der Zielsetzung von Robustheit und Logistikeffizi-enz. Im Anschluss daran werden bestehende Ansätze zur Modellierung adaptiver logistischer Netzwerke diskutiert. 2.1� Robustheit und Adaptionsfähigkeit als

ebenenübergreifendes Ziel Die Logistik verfolgt bei der Planung die allgemeinen ökonomischen Ziele, die Kosten der logistischen Prozesse für eine bestimmte Leistung minimal und die Leistung bei gegebenen Kosten maximal zu gestalten. Dieses Verhält-nis von Leistung zu Kosten, die logistische Effizienz, ist in Planung und Betrieb eines Distributionssystems einerseits optimal und andererseits stabil zu gestalten, wobei unter Stabilität technischer Systeme die Beständigkeit bzw. Robustheit gegenüber äußeren Einwirkungen einer be-stimmten Stärke verstanden wird [16]. Der Begriff der Robustheit selbst ist aus dem lateinischen Begriff robustus (kräftig, stark, widerstandsfähig) abgeleitet. Unter Ro-bustheit kann die Eigenschaft eines offenen technischen Systems verstand den werden, innerhalb eines Bereichs von technischen und ökonomischen Zielen unter Auftre-

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ten von Ereignissen aus einer bekannten oder gegebenen Auswahl interner oder externer Ereignisse, welche uner-wartet sind oder nicht zum normalen Umfeld gehören, zu verbleiben [24]. Für logistische Netzwerke fehlt bisher eine allgemein anerkannte Definition. So erklären Schneeweiß [16] und Snyder [17] die Robust-heit als Unempfindlichkeit des logistischen Systems ge-genüber zufälligen Umwelteinflüssen. Scholl [18], Meepetchdee und Shah [19] definieren Robustheit als das Ausmaß, in dem das logistische System in der Lage ist, seine Aufgaben trotz Störeinflüssen wahrzunehmen. Neben der vorausgesetzten Optimalität des logistischen Systems im Sinne des Verhältnisses von Kosten zu Leis-tung spiegelt dieser Robustheitsbegriff in jeder dieser Definitionen so immer die Fähigkeit des logistischen Sys-tems wider, unter wechselnden Einflüssen den (optima-len) Kosten- und Leistungskorridor nicht maßgeblich zu verlassen bzw. wieder in diesen zurückzukehren. Eine Planung robuster Distributionssysteme muss sich damit zunächst der Aufgabe stellen, die wechselnden Einflüsse auf das System zu untersuchen, um daraus im Folge-schritt die entstehenden Anpassungssituationen zu charakterisieren. Auf Basis dieser Erkenntnisse muss die Logistik befähigt werden, die Adaptivität des Distributi-onssystems, die unter dynamischen Einflüssen zur Wie-derherstellung der logistischen Effizienz notwendig ist und sich definierten Anpassungsmaßnahmen bedienen muss, aktiv zu planen. Die Planung von Robustheit besitzt so eine qualitative und eine quantitative Dimension. Die qualitative Dimension betrachtet die Elemente der ungeplanten Ereignisse und deren dazugehörigen Auswirkungen. Die quantitative Dimension betrachtet Anpassungsmaßnahmen mit ihrer benötigten (zusätzlichen) Wirkzeit, den benötigten Res-sourcen und den Steuerungsaufwand, um den angestreb-ten Zielbereich wieder zu erreichen. Weiterhin sind der eingetretene Systemzustand und die induzierten Kosten zu beschreiben. Als Ergebnis wird ein Distributionssystem hin-sichtlich einer bestimmten Veränderungsintensität bewertet und auf Robustheit überprüft. Bei Verlassen des Kosten- und Leistungskorridors werden potentielle Maß-nahmen vergleichbar und ermöglichen Rückschlüsse auf die Adaptionsfähigkeit des Systems. Eine vollständige Darstellung dieser logistischen Pla-nungsaufgabe erfolgt in einem Planungsfall. Dieser wird nicht nur durch die Planungsschritte, sondern auch durch die beiden weiteren Klassifizierungsmerkmale Planungs-ebene und Planungsphase beschrieben [20]. Die Pla-nungsebene unter-teilt sich bei der Planung logistischer Systeme in drei Ebenen: in die Netzwerk-, die Standort- sowie die Systemebene [21]. Die Netzwerkebene plant die Verbindung bzw. Vernet-zung mehrerer Standorte. Die Standortebene befasst sich mit allen logistischen Aktivitäten an einem Standort. Die

Systemebene schließlich fokussiert auf die Planung eines Bereichs oder Arbeitsplatzes. 2.2� Bestehende modellbasierende Ansätze Die Anwendungsfelder für Adaptivität in logistischen Netzen (siehe dazu [22]) sowie die Auslöser für Anpas-sungsbedarfe [23] sind bereits hinlänglich beschrieben. Es fehlen jedoch konkrete Planungsprozesse, -modelle und -algorithmen, um ausgehend von identifizierten Verände-rungsbedarfen echtzeitnah Adaptionsmaßnahmen einzu-leiten und steuernd auf dynamische Veränderungen der Distributionsnetzwerkbedingungen zu reagieren. Rein beschreibende Modelle im Bereich des Supply Chain Managements wie das Supply Chain Operations Referen-ce Model (SCOR) [24] oder das Prozesskettenmodell [25] bieten nicht die nötigen Voraussetzungen, um die Kom-plexität dynamischer Prozesse ebenübergreifend abzubil-den. Gemischt-ganzzahlige und lineare Optimierungsmo-delle werden für die aggregierte taktische Planung in Produktons- und Logistiknetzwerken eingesetzt [26], [27], [28], [29], [30], [31]. Diese Modelle arbeiten auf der Grundlage statischer Netzwerkstrukturen, deterministi-schen (fixen) Nachfrageprognosen und begrenzten Res-sourcenkapazitäten. Ihre Fähigkeit zur Reaktion auf dy-namische Veränderungen ist damit eingeschränkt. Der Anpassungsbedarf für bestimmte Dispositionsparameter, Planungsregeln, Ressourcen, Prozesse und Strukturen kann von den Modellen selbst nicht erfasst werden; As-pekte der Adaptivität sind damit nicht ausreichend abbildbar. Konzepte der Selbststeuerung für logistische Prozesse [32], [33], [34] wie zum Beispiel zur Materialfluss- oder Transportsteuerung [35], [36] eingesetzt, bieten interes-sante Perspektiven, auf die auch bei der Flexibilitätspla-nung aufgesetzt werden kann. Allerdings erfordert der höhere Komplexitätsgrad von Entscheidungen auf die Netzwerkebene verfeinerte Abstimmungsmechanismen und die Einbindung leistungsfähiger Bewertungs- und Entscheidungsmethoden, wie die Simulation. Derartige Methoden 3� Ein integriertes Modell zur Bewertung der

Adaptionsfähigkeit logistischer Distributions-netzwerke

Der im Folgenden vorgestellte Ansatz eines ebenenübergreifenden Planungsmodells für robuste Dis-tributionssysteme integriert die Planungsaufgabe über die Netzwerk- und Standortebene und fußt auf modellbasier-ten Methoden zur Planung und Steuerung von Distributions-systemen. Nachfolgend werden die Ziele und Anforde-rungen an derartige Modelle als Ergebnis der Analyse der einzelnen Ebenen dargestellt. Die Integration der Ebenen

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erfolgt anschließend über die informationstechnische Kopplung der Teilmodelle der verschiedenen Planungs-ebenen zur integrierten Bewertung der Robustheit und Adaptionsfähigkeit eines Distributionssystems. 3.1� Das Planungsmodell für die Netzwerkebene Auf Netzwerkebene werden auf Grundlage einer Klassifi-kation von Systemlastschwankungen geeignete Adapti-onsmaßnahmen ausgestaltet. Dabei ist zu berücksichti-gen, welcher Zeitraum zur Umsetzung der Maßnahme erforderlich ist bzw. in welchem Zeithorizont eine Wir-kung eintreten kann. Ergebnis ist ein Modellierungsrah-men für Maßnahmen zur Adaption des Netzwerks, der explizit die Maßnahmen in Bezug zur Art und Ausprä-gung des Anpassungsbedarfs, der zeitlichen Dauer und Fristigkeit des Anpassungsbedarfs sowie der Anpassungs-intensität setzt. Wesentlicher Bestandteil des Modellie-rungsrahmens ist ein Maßnahmenkatalog, welcher als Grundlage für Bewertungsmethode dient. Herausforde-rung ist dabei nicht die Auswahl, sondern besonders die ebenübergreifende Abstimmung geeigneter Maßnahmen, die Wechselwirkungen und Abhängigkeiten der Maß-nahmeneinführung in einzelnen Knoten des Netz-werks erfasst und bewertet. Auf Netzwerkebene wird als Bewertungsmethode OTD-NET eingesetzt [37]. OTD-NET ermöglicht es, Distrbutionsnetzwerke mittels Simulation transparent zu modellieren und abgesichert zu bewerten. OTD-schafft Transparenz hinsichtlich der Wirkzusammenhänge und ermöglicht so, optimale Adaptionsmaßnahmen zu planen. Dazu müssen die Lösungsalternativen hinsichtlich situati-onsabhängiger Zielkriterien bewertet werden. Zur Be-stimmung der Zielkriterien wurden etablierte Methoden zur Wirtschaftlichkeitsbewertung erweitert, beispielsweise das KPI-Framework Model [38]. Die Adaptionsmaßnah-men werden anhand von Kenngrößen wie Lieferzeit, Lieferzuverlässigkeit und Kosten in ihrem zeitlichen Ver-lauf ausgewertet. Diese Bewertung basiert stets auf dem aktuellen Ausgangszustand des Distributionsnetzwerkes. Auf diese Weise wird die echtzeitnahe Adaption des Netzwerkes ausgehend vom aktuellen Zustand ermög-licht, die ein hohes Maß an Robustheit für das betrachtete Distributionssystem sicherstellt. Neben der dynamischen Bewertung der durch unter-schiedliche Maßnahmenpakete adaptierten Netzwerke soll ebenenübergreifend die intralogistische Umsetzbar-keit einer Netzwerkadaption geprüft werden. Resultieren-de Auftragslasten aus dem Netzwerk werden an einzelne Knoten (z.B. ein Distributionszentrum) übermittelt und auf der Ebene der Materialflusssteuerung hinsichtlich lokal relevanter Kenngrößen untersucht. Auf der Netz-werkebene interessiert dann, wie lokal ermittelte Bewer-tungen der Lastsituation und der zu prüfenden Anpas-sungsmaßnahmen integriert werden können. Dazu ist ein Netzwerkplanungsmodell bereitzustellen, welches diese

lokalen Bewertungen in den Planungsprozess auf der Netzwerkebene einbindet. Wird beispielsweise für bestimmte Systemlastsituationen ein Engpass erkannt, der gegebene Leistungsversprechen gefährdet, erfolgt -sofern möglich- eine Anpassung der Entscheidungen auf der Netzwerkebene bzw. eine ent-sprechende Bewertung der entsprechenden Adaptions-maßnahme. Der Austausch zwischen der Netzwerkpla-nungsebene und der Planungs- und Steuerungsdomäne des einzelnen Knoten geschieht zum einen auf Basis von Aufträgen bzw. Lasten, die sich bereits im System befin-den bzw. verbindlich gebucht sind, und zum anderen basierend auf Systemlasten, die durch Prognosen bereit-gestellt werden. 3.2� Das Planungsmodell für die Standortebene Ziel des Forschungsvorhabens im Bereich der Standort-ebene war die Entwicklung eines simulationsbasierten Verfahrens, das einerseits die Systemmerkmale und Steuerungsregeln weiter aufschlüsselt, um differenzierter in Steuerungssituationen zu reagieren, und andererseits eine wissensbasierte Regelauswahlmethodik mit globalen Systemmerkmalen trainiert, um eine dynamische / ereig-nisbezogene Regelauswahl zu ermöglichen. Motiviert wird das Vorhaben durch die Ermöglichung einer ereig-nisbasierten Regelauswahl auf der Basis des im Vorfeld trainierten Wissens, um in kürzester Zeit gute Steue-rungsentscheidungen innerhalb eines Distributionszent-rums zu erhalten und somit u. a. die Flexibilität des Sys-tems zu erhöhen. Hierbei spielen neben der Entschei-dungsgeschwindigkeit die Entscheidungsgüte des ange-dachten Steuerungssystems sowie die ständige Verbesse-rung der Steuerungsregeln durch Aktualisierung der Trainingsmenge eine besonders wichtige Rolle. Grundlage für die Erreichung von guten Steuerungsent-scheidungen in einem dynamischen System ist die hinrei-chende Kenntnis von differenzierten Systemmerkmalen und Steuerungsmaßnahmen. Nur durch entsprechende Merk-male sind Entscheidungssituationen erkennbar. Ebenso kann nur durch passende Maßnahmen auf die jeweilige Situation in angemessener Weise reagiert wer-den. Somit bilden die Merkmale und die Maßnahmen eine Grundlage des hier intendierten Steuerungssystems. Unter Inanspruchnahme der definierten Merkmale und Maßnahmen wird ein skalierbares, wissensbasiertes Ver-fahren zur Situationsklassifikation und damit Regelaus-wahl – die Grundlage des Steuerungssystems – herange-zogen. Ziel ist eine im Vorfeld mit globalen Systemmerk-malen trainierte Methode zur ereignisbezogenen (echt-zeitnahen) Regelauswahl während des operativen Einsat-zes zu gestalten. Auf Grundlage dieser Regelauswahlme-thode wird die Unterstützung von unterschiedlichen Steuerungszielen (Zeitpunkt vom Eingang eines Auftrages bis zur Erfüllung etc.) verfolgt. Hierzu ist zu verifizieren, ob die Systemziele jeweils einzeln durch eine explizit

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trainierte Instanz des Klassifikationsmechanismus abzubil-den sind oder eine alternative Möglichkeit der Verfolgung verschiedener Ziele genutzt werden muss. Die gegenseiti-ge Beeinflussung der unter-schiedlichen Steuerungsziele wird durch eine Methode zur Überprüfung der Güte des Klassifikationsverfahrens bewertet, wobei die Fehlerrate bzw. die sich daraus ergebende Klassifikationsgenauigkeit im Vordergrund der Analyse steht. Dabei ist der Umgang mit nicht in ausreichendem Maße trainierten Entscheidungssituationen zu behandeln. Unter Ausarbeitung von Erkennungs- und Handhabungsmecha-nismen liegt ein Schwerpunkt auf der kurzfristigen Gene-rierung einer Lösung in der aktuellen Entscheidungssitua-tion. Hierauf aufbauend wird eine zeitlich begrenzte simulative Vorschaufunktionalität mit dem Ziel der situati-ven Informationserweiterung realisiert (Fehlen auf der nachfolgenden Stufe Teile, ist diese blockiert usw.?). Der erforderliche Vorschauhorizont wird identifiziert und die Wechselwirkung von zeitlich nacheinander angewandten Steuerungseingriffen (Hat eine in der Zukunft liegende Entscheidungssituation signifikanten Einfluss auf die jetzige Entscheidung?) untersucht. Die Bewertung der Auswirkungen ergriffener Maßnah-men auf der Standortebene erfolgt mittels des Werkzeugs d³FACT insight, eines Materialflusssimulators, der neue Einsatzbereiche der Ablaufsimulation erschließen und den Anwender besser bei der Durchführung von Simulations-studien unterstützen soll [39]. Dazu wird die eingesetzte Simulationssoftware um verschiedene Funktionalitäten erweitert, wie die automatische Generierung von Trai-ningsdaten, eine Situationsvorschau zur Informationser-weiterung und Überprüfung der Wechselwirkung und Methoden zur vergleichenden Überprüfung von erreich-tem Ergebnis und erreichbarem Ergebnis. Im Rahmen des Projekts wurde dazu auf Steuerungsebe-ne ein Verfahren zur wissensgesteuerten Wegeplanung fahrerloser Transportfahrzeuge in Distributionslagern entwickelt. Hauptziel stellt die »intelligente« Wegfindung dar, die auf veränderte Transportanfragen sowie die aktuelle Verkehrssituation reagieren kann. Hierzu wurden wissensbasierte Methoden, die zur Produktionssteuerung entwickelt worden sind, analysiert und auf fahrerlose Transportsysteme über-tragen. Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere unter wechselnden Umständen bei genügend großer Trainingsbasis eine gute Leistung er-reichbar ist [40]. 3.3� Transformation zwischen den Ebenen Ziel der informationstechnischen Kopplung der dargestell-ten Teilmodelle ist ein Konzept für die Kopplung von Planungsaktivitäten auf den Ebenen des Distributions-netzwerks sowie der lokalen Planung und Steuerung des Materialflusses in den einzelnen Knoten. Motivation für diese Kopplung ist die Integration von detaillierten

Kenntnissen über die lokalen Auswirkungen bestimmter Lastsituationen und zu prüfender Anpassungsmaßnah-men der Netzwerk-ebene. Lokal sollen die Machbarkeit einer bestimmten Last- und Anpassungssituation und die realistisch erreichbaren Leistungskennwerte des Material-flusssystems ermittelt werden. Ergebnis ist die Spezifikati-on der Schnittstelle und der zu transferierenden Daten zwischen dem Netzwerkplanungsmodell und der lokalen Materialflusssteuerung sowie eine Vorgehensweise zur Evaluierung des Gesamtsystems. Auf der Netzwerkebene werden im Rahmen der Planung die wesentlichen Rahmenbedingungen und Anforderun-gen an die Standortebene festgelegt. Dazu werden Sys-temlasten, erforderliche Leistungskenngrößen und aktuel-le Standortstrukturinformationen an die Standortebene übergeben. Hier werden innerhalb der vorgegeben Freiräume durch Steuerungsoptimierung Leistungs- und Kostenkennzahlen ermittelt und unter Nutzung der entwickelten Methoden möglichst lange stabil gehalten oder optimiert. 4� Validierung des Modells im Anwendungsfall Das vorgestellte Konzept zur ebenenübergreifenden Planung und Steuerung wird anhand des folgenden An-wendungsfalls exemplarisch verdeutlicht. Das betrachtete Unternehmen verteilt seine Produkte in Europa durch ein zweistufiges Distributionsnetzwerk. Die Produkte werden von den verschiedenen Werken an zentrale Verteilzentren für definierte Märkte transportiert. Von diesen Konsolidie-rungspunkten werden Transporttouren zu den einzelnen Kunden organisiert. Dabei werden die Kunden mit einer niedrigen Frequenz bedient. Weiterhin lassen sich nicht immer optimale Füllgrade für die Transporte in der Dispo-sition erreichen. Aufgrund der niedrigen Belieferungsfre-quenz können kurzfristige Bestellungen oft erst in der nächsten Tour geliefert werden. Um die Wettbewerbsfä-higkeit des Unternehmens zu steigern, hat die Geschäfts-leitung einen verbesserten Servicegrad gefordert. Die Kunden sollen schneller und bezüglich kurzfristiger Bestel-lungen auch flexibler beliefert werden. Ein weiteres Ziel ist die Realisierung der zu treffenden Maßnahmen mit ge-ringsten Mehrkosten. Um zu entscheiden, welche Adapti-onsmaß-nahmen den Servicegrad in ausreichendem Maße erhöhen und dabei im finanzierbaren Bereich liegen, müssen die Alternativen spezifiziert, bewertet und vergleichbar ge-macht werden. 4.1� Identifizierte Adaptionsmaßnahmen Auf Basis der Klassifikation des Ausgangszustands wur-den Maßnahmen identifiziert. Beispielhaft soll dieses Vorgehen anhand der Maßnahme »Einführung von Busi-ness Service Points« dargestellt werden. Dabei werden für ausgewählte Märkte zusätzliche regionale Verteilzentren

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eingeführt. An diesen Zentren werden Kundenbestellun-gen näher am Kunden konsolidiert und auch ein entspre-chender auf die Nachfrage abgestimmter Produktpuffer vorgehalten. Durch diese Maßnahme sinken die Reakti-onszeiten für die Auslieferung zum Kunden, die Fahrten zu den regionalen Verteilzentren können besser ausgelas-tet werden und durch den zusätzlichen Konsolidierungs-punkt werden die schlechter ausgelasteten Verteiltouren kürzer. Für die Bewertung der Maßnahme hinsichtlich Netzwerk-robustheit wird unter dynamischen Systemlastsszenarien der geforderte höhere Servicegrad für die Kunden und die da-raus entstehenden Kosten auf Basis einer Simulation mit OTD-NET ermittelt. Aus den Ergebnissen dieser Simu-lationsläufe ergeben sich die Rahmendaten für die Stand-ortplanung, aus deren Ergebnissen werden erforderliche Leistungsanpassungen und der entstehende Ressourcen-verbrauch ermittelt. Durch die gekoppelte Betrachtung der verschieden Pla-nungsebenen werden die Maßnahmen unter Berücksich-tigung gegenseitiger Beeinflussung und dynamischer Effekte getestet und aufeinander abgestimmt. Dadurch entsteht eine ganzheitliche und belastbare Entschei-dungsgrundlage für die Maßnahmenbewertung. Auf-grund der werkzeuggebundenen Planung und Kopplung können mit dieser Methode eine Vielzahl von unter-schiedlichen Varianten innerhalb kurzer Zeitspannen bewertet werden. 4.1.1� Teilmodell der Netzwerkebene Das Netzwerkmodell ist im Ausgangszustand gekenn-zeichnet durch die Produktionswerke, einem zentralen Distributionszentrum und den verschiedenen Kundenre-gionen. Die Werke erzeugen die Systemlast für das Distri-butionszent-rum. Aus diesem zentralen Knoten heraus werden die Produkte in der Referenzvariante direkt auf die einzelnen Kundenregionen verteilt (vgl. Abbildung 1).

Abbildung 1: Modell der Referenzvariante

In dem Modell für die Adaptionsmaßnahme »Einführung von Business Service Points« wird für definierte Kunden-regionen ein Regionallager hinzugefügt. Durch diese Änderung verändert sich die Ausgangslast für das zentra-le Distributionszentrum, da die Verteilfahrten anders

konsolidiert werden. Die Händler bestellen auf der Basis von Dispositionsstrategien und Prognosen. Diese Produkt-ströme werden an die entsprechenden Verteilzentren geliefert und dort zwischengelagert. Werden nicht vorrä-tige Produkte abgerufen, müssen diese mit Wirkung auf Lieferzeit und Kosten als Direktbestellung hergestellt und vom Werk aus verteilt werden. 4.1.2� Teilmodell der Standortebene Als Teilmodell der Standortebene wurde zunächst das Zentrallager als Kernelement der vorhandenen Netzwerk-topologie modelliert. Wesentlicher Unterschied der bei-den zu vergleichenden Strukturen ist die Struktur der einzuplanen-den Ausgangslasten. In der ursprünglichen Form mussten durch das Zentrallager eine Menge von kleineren Transporten kommissioniert werden, die jeweils aus unterschiedlichen, feingranularen Produktmixen zu-sammengesetzt waren. Im Vergleichsszenario nach Ein-führung einer Regionallagerstruktur müssen mehr gebün-delte Transporte durch das Zentrallager abgewickelt wer-den, wobei die zeitlichen Restriktionen zum Fertigstellen dieser neuen Transportform enger gefasst wurden. Für beide Szenarien wurden die wesentlichen Kennzahlen simulativ über Studien ermittelt und als Ergebnisse über nachfolgend beschriebene Schnitt-stelle an die nächste Planungsebene – die Netzwerkplanungsebene – zurück-übergeben. 4.1.3� Die Schnittstelle zwischen den Teilmodellen Die Schnittstellendaten werden in Leistungs-, Kosten- und Strukturparameter unterschieden. Das Datenformat für die Schnittstelle ist XML; beide Simulationsprogramme erhielten einen entsprechenden Parser für die Übergabe der relevanten Daten. Als Eingangsdaten für das Modell auf Standortebene wer-den als Leistungsparameter die Eingangs- und Aus-gangslasten für das zentrale Distributionszentrum über-geben. Die Systemlasten werden in Form von Leistungs-objekten, bestehend aus Logistikaufträgen und Logistik-einheiten, ergeben. Ergänzend werden Strukturparame-ter, die mögliche Freiheitsgrade bei der Planung auf Standortebene beeinflussen, weitergereicht. Beispielhaft dafür sind das zu wählende Materialflusssystem oder mögliche Lagertypen zu nennen.

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Tabelle 1: Eingangsdaten für die Standortebene

Als Rückgabedaten aus der Standortebene werden eben-falls Leistungs-, Kosten- und Strukturdaten übergeben. Mit den Leistungsdaten kann der Funktionsnachweis für die Anforderungen an den jeweiligen Standort erbracht werden. Die Kostenkennzahlen ermöglichen auf Netz-werkebene eine Abschätzung der anfallenden Kosten für die Umsetzung der Adaptionsmaßnahme.

Tabelle 2: Rückgabedaten für die Standortebene

4.1.4� Validierungsergebnisse Beispielhaft für die Ergebnisse der Betrachtungen in dem Anwendungsfall soll die Analyse eines bestimmten Pro-duktsegments, welches durch starke saisonale Bedarfs-schwankungen gekennzeichnet ist, herangezogen wer-den. Dabei wurden in Abhängigkeit der Marktnachfrage-schwankung, der erwarteten Prognosegüte und dem Marktvolumen verschiedene Netzwerkstrukturen unter-sucht. Als Ergebnis der Netzwerkebene konnten bestimm-te Kennzahlenausprägungen ermittelt werden, die durch die Einführung eines regionalen Standorts einen positiven Effekt auf die Leistungskenngrößen hat. Aus den Ergeb-nissen lässt sich ableiten, dass eine mit den Bedarfs-schwankungen abgestimmte, teilweise nur temporäre Verlagerung von Beständen sinn-voll sein kann. Mit den Ergebnissen aus der Netzwerkebene konnten auf Stand-

ortebene die Leistungsanforderungen geprüft und die erforderlichen Ressourcenverbräuche in den einzelnen Knoten ermittelt werden. Dadurch konnten die Netz-werkmaßnahmen zusätzlich abgesichert, die Ausgestal-tung der Knoten bestimmt und die anfallenden Kosten präziser ermittelt werden. 5� Bewertung und Ausblick Die Integration der lokal ermittelten Bewertungen der Lastsituation und der zu prüfenden Maßnahmenbündel auf die Ebene der Netzwerkanpassung leistet die metho-dentechnische wie prozessurale Integration. So wurde ein Netzwerkplanungsmodell entwickelt, welches lokale, standortbezogene Bewertungen in den Planungsprozess auf der Netz-werkebene einbindet. Darüber hinaus erfolgt eine Kopplung des Netzwerksimulationsmodells mit dem Standortsimulationsmodell. Das beschriebene Konzept zur planungseben-übergreifenden, integrierten Planung und Steuerung ist im Praxisfall validiert worden. Zusammen-fassend können mit dem Konzept sowohl Maßnahmen auf Netzwerkebene als auch die daraus folgenden Inter-aktionen auf Standortebene betrachtet, bewertet und vergleichbar gemacht werden. Dies ermöglicht eine ge-naue Bewertung der Adaptionsfähigkeit bzw. der Adapti-onsnotwendigkeit bei definierten Systemlastveränderun-gen eines Distributionssystems. In weiteren Arbeitsschritten müssen in Abhängigkeit der betrachteten Adaptionsbedarfe die für die planungs-eben-übergreifende Optimierung relevanten Kennzahlen verfeinert und deren Auswirkungen entsprechend qualita-tiv bewertet werden. Weitere Tests mit Szenarien auf-grund viel-fältiger Anpassungssituationen werden das Konzept prüfen und die übergebenen Daten weiter spezi-fizieren. Auf Standortebene sollen kombinierte Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz mit der klassi-schen Ablaufsimulation Einsatz finden, um wissensbasier-te Steuerungsentscheidungen auch in Realsystemen mit-tels der Simulation zu einer bestmöglichen Entschei-dungsunterstützung anwendbar zu machen. Die Ergeb-nisse aus diesen Betrachtungen können mit dem vorge-stellten Kopplungskonzept zielorientiert in die Planungen auf Netzwerkebene einfließen bzw. als Eingangsparame-ter von den Netzwerkplanungen beeinflusst werden. Auf Netzwerkebene soll die unter Robustheitsaspekten opti-male Konfiguration einzelner Adaptionsmaßnahmen untersucht werden. Insbesondere die Anpassung elemen-tarer Parameter der aktuell verfolgten Bestandspolitik, wie die definierten Bestellzyklen oder Servicegrade, sollen als Stellhebel der Adaptivität nutzbar gemacht werden. 6� Literatur

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Parallelsequenz 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

POTENZIALE ZUR VERBESSERUNG VON SICHERHEITS- UND LOGISTIKPROZESSEN IM INTERNATIONALEN SEECONTAINERVERKEHR DURCH INDIKATIVE TELEMATIKLÖSUNGEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr.-Ing. Katja Windt Dipl.-Wi.-Ing. Mirja Meyer Jacoby University Bremen gGmbH

Dr. Wolfgang Busch Astrium Gmbh, Bremen

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LEBENSLAUF

Dipl.-Wi.-Ing. Mirja Meyer Jacobs University Bremen gGmbH, Research Associate

2004 - 2010 2007 - 2008 2008 -2009 Seit 2010

Studium des Wirtschafsingenieurwesens an der Universität Bremen und im Masterstudiengang Ingénierie de Systèmes Complexes (Systems Engineering) an der Université Henri Poincaré Nancy (Frankreich) Studentische Mitarbeiterin am Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH (BIBA) Praktikum bei der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG Research Associate an der Jacobs University Bremen gGmbH in der Arbeitsgruppe Global Production Logistics von Prof. Dr.-Ing. Katja Windt

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POTENZIALE ZUR VERBESSERUNG VON SICHERHEITS- UND LOGISTIKPROZESSEN IM INTERNATIONALEN SEECONTAINERVERKEHR DURCH INDIKATIVE TELEMATIKLÖSUNGEN Prof. Dr.-Ing. Katja Windt, Dipl.-Wi.-Ing. Mirja Meyer, Dr. Wolfgang Busch 1� Herausforderungen im internationalen

Seecontainerverkehr Der Umschlag im internationalen Seecontainerverkehr im Jahr 2009 machte – allein in deutschen Häfen – ein Vo-lumen von ca. 12 Millionen TEU aus, was dem Umschlag von ca. 7,35 Millionen Containern entspricht. Damit machte der internationale Seecontainerumschlag 2009 rund 38% des gesamten Seegüterumschlags in Deutsch-land aus [1]. Der Trend zu steigenden Volumina im Con-tainerverkehr sowie zu einem steigenden Anteil des Con-tainerumschlags am Gesamtseegüterumschlag wird sich auch in Zukunft weiter fortsetzen. Vor diesem Hinter-grund wird die Notwendigkeit von Prozessoptimierungen im Containerverkehr besonders deutlich. Eine Vielzahl von unterschiedlichen Akteuren ist am Gü-tertransport in der Transportkette des internationalen Seecontainerverkehrs beteiligt. Diese beschränken sich nicht nur auf Logistikunternehmen mit klassischen TLU-Funktionen wie frachtführende Unternehmen, Betreiber von Lagerhäusern und Kaischuppen, Containerterminal-betreiber oder Reedereien. Vor allem Speditionen über-nehmen mit der Organisation des Vor- bzw. Nachlaufs, der zollamtlichen Warenbehandlung und dem Dokumen-tenmanagement einen Großteil der anfallenden Organisa-tions- und Managementprozesse [2]. Durch die Vielfalt an Akteuren und die teilweise sehr unterschiedlichen Tätig-keiten in der Transportkette sind diese Organisations- und Managementprozesse mit einem hohen Koordinations-aufwand verbunden und führen zu einer starken Vernet-zung zwischen den Beteiligten auf Informations- sowie Dokumentenebene. Infolge dessen liegen hier Potentiale zur Optimierung in der Steuerung der Prozesse und in der Automatisierung von IT- und Dokumentenflüssen. Gleichzeitig existieren auch im physischen Fluss der Kette zahlreiche Schnittstellen, so dass viele Personen zu unter-schiedlichen Zeitpunkten Zugang zu den Containern haben, um bspw. Handlingsprozesse durchzuführen. In einem solchen Umfeld besteht eine wesentliche Heraus-forderung darin, die logistischen Prozesse dergestalt abzuwickeln, dass nicht nur die logistischen Ziele wie niedrige Kosten, Termintreue und kurze Lieferzeiten er-reicht werden, sondern darüber hinaus die Sicherheit im Containerverkehr gewährleistet werden kann. Die steigende Anforderung an Sicherheitskriterien im Seecontainerverkehr zeigt sich durch zahlreiche neue

internationale und nationale Standards und Initiativen. Entwicklungen der US-amerikanischen Customs Border Protection (CBP) wie die Customs-Trade Partnership Against Terrorism (C-TPAT) oder die Secure Freight Initia-tive (SFI) sind nur einige Beispiele für die zunehmende Bedeutung von sicherheitsrelevanten Themen. In den meisten Fällen sind solche Bemühungen, die Sicherheit im internationalen Containerverkehr zu erhöhen, mit zusätz-lichen Prozessen und somit höherem Arbeitsaufwand für die Unternehmen in der Transportkette verbunden. Zu-sätzlich dazu müssen die Akteure im internationalen Seecontainerverkehr auf die zum 01.01.2011 wirksam gewordenen Änderungen des europäischen Zollkodex mit Anpassungen und Veränderungen bestehender Prozesse reagieren, was eine weitere Herausforderung darstellt. Der folgende Beitrag stellt Ergebnisse aus einem indust-rienahen Forschungsprojekt dar, in dessen Rahmen eine Logistikablaufanalyse der Prozesse im internationalen Seecontainerverkehr unter besonderer Berücksichtigung sicherheitstechnischer Aspekte und logistischer Optimie-rungsmöglichkeiten bei den an den Prozessen beteiligten Unternehmen vorgenommen wurde. Es wird zunächst ein Überblick über die Prozesse und Probleme in der Trans-portkette des Containerverkehrs gegeben. Anschließend wird das Konzept eines indikativen Sicherheitssystems für den Containertransport vorgestellt. Zusammenfassend werden dann die Potentiale beschrieben, die durch ein solches System in den Logistik- und Sicherheitsprozessen im internationalen Seecontainerverkehr realisierbar wer-den. 2� Darstellung der internationalen

Containertransportkette In der Transportkette des internationalen Containertrans-ports sind die Quelle (Versender) und die Senke (Empfän-ger) der Kette durch verschiedene Umschlagspunkte voneinander getrennt. Diese markieren die Übergänge zwischen den unterschiedlichen Prozessen (Containerbe-ladung, Transport, Verladung etc.) oder Akteuren (Ver-sender, Frachtführer, Terminalbetreiber, Reeder etc.). Dadurch wird die Transportkette mehrgliedrig und lässt sich in einen Vor-, Haupt- und Nachlauf unterteilen [3]. Aus dem Gesamtablauf von der Quelle bis zur Senke resultieren physische Flüsse (z.B. Transport des leeren

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Containers vom Depot zum Versender) und Informations-flüsse (z.B. Beauftragung zum Transport) [4]. Informationsflüsse beinhalten hierbei Daten- und Doku-mentenflüsse. Abbildung 1 stellt diese Zusammenhänge der Gesamtkette im Containertransport schematisiert dar. Der physische Fluss des Containers beginnt in diesem Fall im Leercontainerdepot im Exportland und endet in einem Leercontainerdepot im Importland. Vor allem im Vor- und Nachlauf des Seecontainertrans-ports gibt es verschiedene variable Faktoren, die durch ihre unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten die Komplexität der Prozesse erhöhen.

Zum einen können die Inhalte eines Containers als Kom-plettladung (Full container load FCL) bezeichnet werden, bspw. wenn ein Versender waren exportiert und dafür einen kompletten Container mietet. Es können aber auch Teilladungen (Less than full container load LCL) erfolgen. In diesem Fall handelt es sich um einen Containersam-melgutverkehr, d.h. die Ware wird an einem Konsolidie-rungspunkt mit der Ware anderer Versender in einen Container be- oder entladen.

Abbildung 1: Abläufe in der internationalen Containertransportkette

Abbildung 2: Gütertransportkette bei Containerverkehren [2]

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Dies übernehmen Stuffing- (Beladung) und Stripping- (Entladung) Unternehmen [2]. Komplett- oder Teilladun-gen können im Vor- und Nachlauf des Containertrans-ports in unterschiedlichen Kombinationen auftreten, Kummer et al. [2] Stellen diese wie in Abbildung 2 be-schrieben dar. Im Vor- und Nachlauf sind die unterschiedlichen Ver-kehrsmodi ein weiterer variabler Faktor. Container kön-nen per Straße, Schiene oder Binnenschiff zum Container-terminal transportiert oder von dort abgeholt werden, selbst die Transporte von der Quelle zum Terminal kön-nen intermodal sein. Ein dritter variabler Faktor liegt in der Verantwortlichkeit für den Transport des Containers im Vor- und Nachlauf. Grundsätzlich kann die Beförderung entweder vom Ver-sender oder von einem von ihm beauftragten Frachtfüh-rer (Merchant‘s Haulage) oder vom Reeder (Carrier‘s Haulage) durchgeführt werden. Die Kombinationsmög-lichkeiten der variablen Faktoren im Vor-und Nachlauf des Containertransports werden in Abbildung 3 dargestellt.

Merchant‘sHaulage

Carrier‘sHaulage

SchieneStraße

Binnenschiff

Verantwortlichkeit

Abbildung 3: Prozessalternativen im Vor- und Nachlauf der Containertransportkette

3� Erhöhung der Sicherheit in der

internationalen Containertransportkette Neben der angemessenen Sicherung der Ladung zur Vorbeugung von Transportschäden werden mit dem Begriff Sicherheit in der Containertransportkette Maß-nahmen gegen Diebstahl, Schmuggel (Waren und Perso-nen), Terrorismus oder Piraterie beschrieben. Zur Erhö-hung der Sicherheit wurden in den letzten Jahren – auch als Reaktion auf die Ereignisse des 11.09.2001 – unter-schiedliche informatorische, organisatorische und techni-sche Bestimmungen eingeführt. Vor allem in den USA wurden 2006 mit dem SAFE Port Act (Security and Accountability For Every Port Act of 2006) diverse Pro-gramme wie C-TPAT oder SFI gestartet. Beim C-TPAT handelt es sich um eine freiwillige, von der US CBP initialisierte Initiative mit dem Ziel, Terrorismus zu bekämpfen. Spediteure und Reedereien können an dem Programm teilnehmen und sich zertifizieren lassen, wenn ihre Geschäftspraktiken mit den Vorgaben von C-TPAT konform sind. Im Gegenzug erhalten sie dafür Vergünsti-gungen in Form von schnellerer Abfertigung und vermin-

derter Anzahl an Kontrollen. Dieses Konzept basiert auf der freiwilligen Angabe von Information und ist ver-gleichbar mit dem im europäischen Zollkodex vorgesehe-nen zugelassenen Wirtschaftsbeteiligten (AEO). Als Teil der SFI stellt das Importer Security Filing (ISF) eine weitere informatorische Maßnahme zur Erhöhung der Sicherheit in der Containertransportkette dar. Sie besagt, dass für Waren, die in die USA verbracht werden sollen, 24 Stun-den vor Abfahrt des entsprechenden Frachtschiffs die Bereitstellung bestimmter Informationen über den Impor-teur der Ware an den US-Zoll zu erfolgen hat. Die Bereit-stellung obliegt dabei demjenigen, der den Transport beim Frachtführer (Reeder) in Auftrag gegeben hat. Der zweite Teil der SFI umfasst die Kooperation mit der Container Security Initiative (CSI). Hierbei handelt es sich um eine organisatorische Maßnahme: Angestellte der US CBP führen in Abgangshäfen Kontrollen von Containern durch, die in die USA verbracht werden. Hierbei werden die zu prüfenden Container anhand von Risikoanalysen ausgewählt, die unter anderem auf den Daten aus dem ISF stammen. Eine organisatorische Maßnahme, die die Idee des CSI erweitert ist die Vorschrift zum 100%-Scanning von See-containern. Diese besagt, dass 100% der Container, für die die USA Ziel- oder Durchgangsland sind, vor Verschif-fung im Exporthafen gescannt und die entsprechenden Dokumente ausgewertet werden müssen. Das Gesetz zur Legitimierung dieser Vorschrift wurde in den USA bereits verabschiedet, ist allerdings noch nicht umgesetzt wor-den. Zu den technischen Maßnahmen zur Erhöhung der Si-cherheit gehören die Verplombung sowie die Durchleuch-tung der Container mit speziellen Röntgenanlagen. Bei der Verplombung reicht die Palette von gewöhnlichen Bolzensiegeln bis zu elektronisch unterstützten Siegeln, welche Öffnungen der Container aufzeichnen. Des Weite-ren werden passive und aktive RFID-Tags genutzt, um das Auslesen von Informationen bzgl. des Inhalts oder des Zustands (in Kombination mit Sensoren) eines Containers zu ermöglichen [5]. Durch Nutzung von Geräten, die über GPS-Ortung und Kommunikationsmöglichkeiten wie GPRS oder Satellit verfügen, ergibt sich eine weitere Mög-lichkeit die Sicherheit und auch die Verfolgbarkeit eines Containers zu verbessern. Container, die mit solchen Telematiksystemen ausgestattet sind, werden auch als Smart Container bezeichnet [6]. 4� Logistische und sicherheitsrelevante

Schwachstellen Ausgehend von der im Rahmen eines industrienahen Forschungsprojekts durchgeführten Logistikablaufanalyse in der Containertransportkette, wurden sowohl logisti-sche als auch sicherheitsrelevante Schwachstellen in den untersuchten Prozessen ersichtlich.

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So stellte sich heraus, dass in vielen Abläufen ungenutzte zeitliche Potentiale vorhanden sind. Beispielsweise werden Container teilweise mehrere Tage oder Wochen bevor sie tatsächlich verschifft werden am Terminal angeliefert. Diese Standzeit auf dem Terminal kostet nicht nur Geld, Transporte könnten zudem wesentlich später angestoßen werden. Da der tatsächliche Transport des Containers meist nicht vom Hersteller selbst, sondern von einem beauftragten Frachtführer durchgeführt wird, werden hier bereits von zwei Instanzen Pufferzeiten in die Prozesse eingeplant. Lässt der Hersteller seine Transporte von einer Spedition organisieren, wären es sogar drei beteiligte Akteuer der Logistikkette. So kommt es in der Planung der Transportzeiten zu einer Art zeitlichem Bullwhip-Effekt: jede Instanz des Transports addiert Pufferzeiten dazu, was dann in langen Liegezeiten auf dem Terminal resultiert. Dies führt zum einen zu hohen Stellplatzauslas-tungen auf den Terminals, zum anderen zu Kosten für den Hersteller oder Spediteur. Die hier zugrunde gelegten Analysen sind auf Basis der Anzahl von Transporten noch nicht als repräsentativ zu benennen. Allerdings wurden die dargestellten Zusammenhänge durch Aussagen von Logistikunternehmen bestätigt. Weitere Analysen sind notwendig, um auf Basis statistischer Analysen verlässli-che Aussagen abzuleiten. Bei der Betrachtung der Daten- und Dokumentenflüsse wird deutlich, dass die Akteure in der Transportkette auf der Informationsebene stark vernetzt sind. Die verschie-denen Schnittstellen sind in Abbildung 4 anhand eines beispielhaften Importszenarios (US Hafen- Bremerhaven, Merchant’s Haulage, FCL, Nachlauf per Lkw) dargestellt. Der eigentliche Kaufvertrag wird zwischen dem Versender und dem Empfänger der Ware geschlossen. In diesem Fall kontaktiert der Empfänger eine Spedition und beauftragt diese mit der Organisation des Transports für einen Con-tainer (FCL). Dabei werden Informationen und Dokumen-te ausgetauscht (z.B. Beauftragung, Auftragsbestätigung, Handelsrechnung der Waren). Die Spedition kontaktiert daraufhin den Versender, um einen Termin für die Abho-lung der Ware zu vereinbaren. Daraufhin beauftragt sie den Vorlauf vom Versender zum entsprechenden Termi-nal im Ausland und bucht einen Stellplatz bei einer Ree-derei. Auch zwischen Spedition und Reederei werden nun Dokumente und Informationen bzgl. des Transports aus-getauscht (z.B. Beauftragung, Buchungsbestätigung). Die Reederei sendet wiederum Informationen an die Termi-nalbetreiber (z.B. Stauungspläne der Schiffe) und erhält im Gegenzug Meldungen über den Status der Container (z.B. Container geladen). Die Reedereien und Terminalbe-treiber sind gleichzeitig mit der Hafendatenbank ver-knüpft. Diese agiert als Verteiler für unterschiedliche Informationen. Beispielsweise werden von der Reederei die Importmanifeste für ankommende Schiffe an die Hafendatenbank übermittelt und von dort weitergeleitet an den Zoll, der darauf mit Freigabe oder Verweigerung der Freigabe reagiert. Der Reeder gibt zudem gesondert

direkt Informationen an den Zoll. Da der Spediteur vom Empfänger mit der Organisation des Transports beauf-tragt wurde, ist er in diesem Fall auch für die Zolldeklara-tion zuständig. Hierzu benötigt er exakte Angaben über die Waren im Container, die er entweder vom Versender oder Empfänger einholt.

VersenderKaufvertrag

Spediteur

Reederei

Zoll

Hafendatenbank

Terminal

Empfänger

Abbildung 4: Beispielhafte Informationsverflechtungen im Import

Das beschriebene Importszenario stellt lediglich ein Bei-spiel eines Containertransportszenarios dar und ist bei Weitem nicht vollständig, es existieren bspw. noch weite-re Informationsflüsse zu Versicherern und Banken. Au-ßerdem gibt es, wie bereits erwähnt, aufgrund der Kom-binationsmöglichkeiten von Transportverantwortlichkeit, Verkehrsmodus und Beladung des Containers im Vor- und Nachlauf eine Vielzahl von möglichen Verkehrsszena-rien. Hinzu kommt, dass die Prozesse sich je nach Hafen unterscheiden können, da bspw. die Hafeninformations-systeme unterschiedlich aufgebaut sind oder aufgrund von Freizonen Zollprozesse anders ablaufen. Das hier skizzierte Importszenario dient dazu, exemplarisch Schwachstellen in der Transportkette zu verdeutlichen: eindeutige Informationen über die Waren besitzen nur der Versender oder der Belader des Containers, und diese werden über die ganze Transportkette »weitergereicht«, da sie an verschiedenen Stellen von Akteuren angegeben werden müssen (z.B. vom Reeder beim Importmanifest). Des Weiteren ist die verteilte Datenhaltung in der Contai-nertransportkette unter logistischer Betrachtung von Nachteil. Für den Versender besteht nicht die Möglichkeit, zu beliebiger Zeit nachzuprüfen, wo sich seine Ware bzw. der Container befindet. Es werden zwar bei den unter-schiedlichen Akteuren meist Statusinformationen über den Container vorgehalten, diese sind aber aktions- oder ortsgebunden, bspw. sind bei den Terminalbetreibern und Reedereien die Informationen vorhanden, wann der Con-tainer das Terminal erreicht hat oder wann er gestaut wurde. Will der Versender oder der vom Versender beauf-tragte Spediteur nachprüfen, wo sich der Container be-findet, muss er sich mit den Akteuren in der Transportket-te in Verbindung setzen. Eine umfassende Plattform auf der die Transporte über die gesamte Logistikkette hinweg verfolgt werden können, existiert nicht. Dies ist auch ein Grund dafür, dass die Ursachen von bspw. Verspätungen

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der Container oder Unterbrechungen der Kühlkette bei Kühlcontainern nur im Nachhinein durch den Versender nachvollzogen werden können. Darüber hinaus wäre es vor dem Hintergrund einer zeitli-chen Optimierung der gesamten Logistikkette notwendig, über konsistente Daten von allen Zwischenstationen und Umschlagspunkten des Containers zu verfügen. Im Ge-gensatz zu dieser verteilten Datenhaltung im Transport stehen logistische Systeme wie die Produktionslogistik, in denen der Fluss von Produkten durch die Fertigung über-wiegend nachvollzogen werden kann. Hier liegen die notwendigen Daten zwar teilweise auch in unterschiedli-chen Datenbanken vor, allerdings liegt die Hoheit über die Daten in der Produktion meist bei einer einzigen In-stanz (dem Unternehmen). In dem offenen System der Containertransportkette mit unterschiedlichen Datenver-antwortlichkeiten kann eine am Objekt (Container) orien-tierte Optimierung über die Gesamtkette hingegen nur schwer durchgeführt werden. Für die Effizienz der Prozesse in der Containertransport-kette sind zudem die Mehraufwände und Zusatzabläufe durch sicherheitserhöhende Maßnahmen wie das ISF von Nachteil. Das ISF erfordert bspw. die Angabe von Daten, die für keinen anderen bisherigen Prozess in der Trans-portkette benötigt wurden. Aus Sicht eines Spediteurs bedeutet dies zum einen, dass er sich die notwendigen Informationen vom Versender beschaffen muss. Zum anderen muss er sie aber auch, durch manuelle Eingabe in die für das ISF zu nutzende Software, übermitteln. Beides stellt einen nicht unerheblichen Zusatzaufwand dar, vor allem wenn man das hohe Exportvolumen Deutschlands in die USA (18 Millionen Tonnen in 2009 [1]) berücksichtigt. In Bezug auf die Sicherheit in der Transportkette lässt sich feststellen, dass vor allem die Schnittstellen zwischen den einzelnen Akteuren als Schwachstellen aufgefasst werden können. Bspw. kann es bei der Anlieferung am Contai-nerterminal per Schiene dazu kommen, dass Container mehrere Tage auf den Gleisen im Rangierbahnhof unbe-wacht warten. Auch im Vorlauf auf der Straße werden Container bspw. für mehrere Tage auf Parkplätzen in Hafennähe unbewacht abgestellt. Für den Versender ist aufgrund der zahlreichen Umschlagspunkte und Akteure in der Transportkette kaum Transparenz gegeben (es sei denn, er organisiert den Transport selbst). Ein weiterer sicherheitskritischer Punkt betrifft den Trans-port in Länder, deren Infrastruktur kaum oder gar nicht ausgebaut ist. Hier werden Container nicht nur aufgebro-chen, sondern während sie sich im Nachlauf befinden als Ganzes gestohlen. Darüber wird der Versender aufgrund der langen Informationskette nicht immer sofort infor-miert.

5� Telematiksysteme im Containertransport Im Bereich der Flottentelematik sind Systeme, die das Tracking von Fahrzeugen und somit eine Steuerung von dem Transport nachgelagerten Prozessen ermöglichen, bereits in Anwendung. Beispielsweise ist dies im Rahmen der Just-in-Time Anlieferung zur Montage in der Auto-mobilindustrie der Fall. Die Voraussetzungen in der Flottentelematik unterscheiden sich allerdings von denen im Containertransport: zum einen sind die Zeiträume bei Transporten im Verkehrsmodus Straße wesentlich kürzer als im intermodalen und internationalen Containertrans-port, was eine entsprechende Energieversorgung der Systeme notwendig macht. Zum anderen muss im Con-tainertransport die Kommunikation über eine am Contai-ner angebrachte Sendeeinheit weltweit möglich sein, da der Container universell einsetzbar ist und nicht auf plan-baren Routen verkehrt. Systeme zum Containertracking basieren auf unterschied-lichen Kommunikationstechnologien wie RFID oder GSM. Der Aufbau der Systeme ist dabei vom Prinzip her immer gleich: der Container wird mit einer Sendeeinheit ausge-rüstet, deren unterschiedliche Sensoren darüber bestim-men, welche Informationen in Bezug auf den Container gemessen und somit verfolgt werden können. Bei Nut-zung von passiven RFID Tags wird bspw. lediglich eine Verfolgung des Containers ermöglicht und Daten können nur dort ausgelesen werden, wo die entsprechende Hardware (RFID-Reader) vorhanden ist. Aktive RFID Tags bieten zusätzlich zur Verfolgung die Möglichkeit, durch unterschiedliche Sensoren bspw. Temperatur- und Luft-feuchtigkeitsmessungen durchzuführen. Auch hier kön-nen die Daten allerdings nur dort ausgelesen werden, wo entsprechende Hardware vorhanden ist (also an ganz bestimmten Punkten in der Transportkette). Hersteller solcher Systeme ist z.B. Savi Technology [7]. Sind die RFID-Tags zusätzlich noch in der Lage, durch spezielle Sensoren Türöffnungen oder Manipulationen am Container zu detektieren, spricht man von Sicherheitssystemen. Solche Systeme existieren allerdings nicht nur auf RFID-Basis. Sendeeinheiten mit der Fähigkeit zur GPS-Ortung sowie der Möglichkeit zur aktiven Kommunikation über GSM ermöglichen die Verfolgung von Containern in Echtzeit. Hierfür ist eine Verbindung mit einem Kommunikations-zentrum (Server) notwendig, an das die aufgezeichneten Daten gesendet werden. Die Kunden solcher Systeme erhalten dann in der Regel über ein Webinterface Zugriff auf die übermittelten Daten. Beispiele für solche Systeme stellen die Container Security Box [8] oder die Smart Box von DB Schenker [9] dar. Im Gegensatz zu den beschriebenen Systemen verfügt das SecureSystem der Astrium GmbH zusätzlich zum GSM-Kommunikationskanal über die Fähigkeit, via Satellit zu kommunizieren. Im Kontext der durchgeführten Logis-tikablaufanalyse wurde die Integrierbarkeit dieses speziel-

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len indikativen Sicherheitstelematiksystems in die Logistik- und Sicherheitsprozesse des internationalen Container-transports untersucht. Gerade unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten ist die Fähigkeit zur Nutzung von Satellitenkommunikation hervorzuheben, da GSM im Vergleich dazu einen relativ unsicheren Kommunikations-kanal darstellt. Ein weiteres zentrales Kennzeichen des SecureSystems ist das indikative Sicherheitskonzept mit Realzeitfunktionalität. Mit Hilfe von elektronischen Zertifi-katen und der eindeutigen Referenzierung auf die ver-schließende Person wird der Container selbst zu einer »Trusted Area«. Unterschiedliche Sensoren messen und senden Daten aus dem Container an den Server, der diese auswertet und Anomalien oder Störfälle in Echtzeit detek-tiert. Der Server kann dann mit vordefinierten Handlun-gen, bspw. dem Senden einer E-Mail oder SMS, reagie-ren. Eine API-Schnittstelle ermöglicht die Anbindung des Servers an andere Datenbanken (z.B. anderer Unterneh-men) und macht so eine Automatisierung von Datenflüs-sen tendenziell möglich. Zudem erlaubt es das System, während des Transports autorisierte Öffnungen durchzu-führen, sodass nicht jede Öffnung als Störungsfall detek-tiert wird (dies ist z.B. notwendig, wenn eine Zollbeschau stattfinden soll). 6� Logistische und sicherheitstechnische

Potentiale durch indikative Sicherheitstelematik

Neben den sicherheitsrelevanten Aspekten sind logistische Potentiale des Einsatzes von indikativen Sicherheitstelematiksysteme vor allem durch die Bereit-stellung von Realzeitdaten vorhanden. Durch eine automatisierte Benachrichtigung bei Nichtein-haltung vordefinierter Zeitziele können Verspätungen für den Versender früher ersichtlich und somit sofortige Nachbestellungen oder Umleitungen des Containers veranlasst werden. Befindet sich der Container bspw. im Vorlauf und erreicht nicht rechtzeitig vor Verlassen des Schiffs den Hafen, könnte der Versender bei zeitnaher Information noch den Transport per Flugzeug veranlas-sen. Außerdem sind speziell bei Waren die einer Kühlung bedürfen Echtzeitinformationen über die Temperatur im Container von Vorteil, da z.B. bei Ausfall der Kühlung über einen längeren Zeitraum sofort Ware nachgeordert werden kann. Normalerweise würde ein Ausfall der Küh-lung sonst erst bei Ankunft im Löschhafen entdeckt wer-den und die Nachbestellung mit entsprechender Verzöge-rung erfolgen. Diese spezielle Problematik der Transport-steuerung in der Kühlketten- und Lebensmittellogistik wird auch in anderen Forschungsansätzen, bspw. im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 637 »Selbststeue-rung logistischer Prozesse«, untersucht [10]. Ein weiterer Vorteil der Echtzeitdaten liegt in der Erhö-hung der Steuerungsmöglichkeiten von Prozessen in der Transportkette. Ein Beispiel für einen solchen Steuerungs-

prozess stellt der Zulauf von Containern in den Hafenbe-reich dar. Zurzeit erreichen die über die Straße beförder-ten Container aus dem Hinterland über den Tag verteilt die Häfen, meist zu bestimmten Stoßzeiten. Um Staubil-dung auf den Straßen und eine Schaffung von Warteflä-chen zu vermeiden, können Echtzeitdaten genutzt wer-den. Durch die Möglichkeit der Anbindung des Telematiksystems an die jeweilige Hafendatenbank des Hafens über eine API-Schnittstelle könnten Terminalbe-treiber bspw. über die im Zulauf befindliche Container informiert werden, um ihre Kapazitäten zur Abfertigung dynamisch anzupassen. Durch Nutzung von Geofencing könnten außerdem Pro-zesse angestoßen werden, was zur Automatisierung und zur Effizienzsteigerung der logistischen Abläufe beitragen würde. Vom Systemserver könnten beim Passieren gewis-ser Koordinaten vordefinierte Handlungen wie Benach-richtigungen per E-Mail ausgeführt werden, so dass ein Versender z.B. automatisch informiert wird, sobald ein bestimmter Container den Hafenbereich verlässt. Weitere Potentiale zur Automatisierung der Abläufe lie-gen in der Kopplung des Telematiksystems mit RFID-Technologie. Bspw. beim Beladevorgang könnten mit RFID-Tags ausgezeichnete Packstücke automatisch von der am Container befindlichen Einheit erfasst und die containerbezogene Stückliste automatisch über eine API-Schnittstelle in die Datenbanken verschiedener Akteure übertragen werden. Zusätzlich liefern indikative Sicherheitstelematiksysteme bei Nutzung von Satellitenkommunikation eine konsisten-te Datenbasis über den gesamten Transportprozess (auch für Transporte in Länder in denen kaum Infrastruktur vorhanden ist) und schaffen damit eine hohe Transpa-renz. Eine solche Datenbasis stellt die Grundlage für bspw. eine zeitliche Optimierung der Abläufe in der Transportkette dar. Im Kontext sicherheitstechnischer Potentiale können Telematiksysteme zur Verbesserung der Versicherungsan-spruchsklärung im Schadensfall beitragen, indem sie die nötige Systemtransparenz schaffen. Das größte Potential für indikative Sicherheitstelematik-systeme wie SecureSystem liegt allerdings in der Unter-stützung von Sicherheitsmaßnahmen. Aufgrund der spe-ziellen Struktur des Systems (Referenzierung auf die ver-schließende Einzelperson, Detektieren von unautorisierten Öffnungen sowie Ermöglichung von autorisierten Öff-nungen, sichere Satellitenkommunikation, Möglichkeit der Einbindung der Statusdaten in andere Datenbanken) könnte bei Anerkennung durch den US-Zoll das System bspw. als Alternative zum Container-Scanning genutzt werden. Mit dem System ausgestattete Container, die von anerkannten Versendern verschlossen wurden und deren Status bei Ankunft im Abgangshafen noch versie-

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gelt ist (kein unautorisiertes Öffnen), könnten bevorzugt behandelt werden und das Scannen auslassen, wodurch dem Versender monetäre als auch zeitliche Vorteile ent-stehen würden. 7� Abschlussbetrachtung Im Rahmen des Beitrags wurden logistische und sicher-heitsrelevante Potentiale indikativer Telematiksysteme aufgezeigt, wobei bei einigen Punkten eine kritische Reflektion notwendig ist. So ist z.B. eine Steuerung von Prozessen in der Containertransportkette nur möglich, wenn eine große Anzahl Container mit entsprechenden Systemen ausgestattet werden, und diese dann auch noch einen gewissen Standardisierungsgrad aufweisen. Das Handling der Sendeeinheiten in den operativen Pro-zessen ist ebenfalls einer genaueren Betrachtung zu un-terziehen. Schulungen aller am Prozess beteiligter Akteure (z.B. Zoll bei Zollbegehung oder operatives Personal) und Logistikkonzepte zur Rückführung der Einheiten müssten bei großflächiger Nutzung des Systems implementiert werden. Zudem entstehen durch die Nutzung der Sicherheitstelematiktechnologie Zusatzkosten, bspw. für Hardware wie Sendeeinheiten oder Batterien. Auch lau-fende Kosten für Nutzung der Realzeitdaten oder für Interventionsmaßnahmen können anfallen. Letztlich bleibt noch zu berücksichtigen, dass Transparenz in der Contai-nertransportkette nicht immer von allen Akteuren ange-strebt wird. Um jedoch eine nachhaltige Effizienzsteige-rung in der gesamten Logistikkette zu erzielen, ist die Schaffung von Transparenz eine notwendige Vorausset-zung. 8� Literatur [1] Statistisches Bundesamt (2010): Seeverkehr 2009, aus: Wirtschaft und Statistik, Ausgabe 08/2010, HGV Verlag, Wiesbaden. [2] Kummer, S.; Schramm, H.-J.; Surdy, I. (2009): Interna-tionales Transport- und Logistikmanagement, facultas, Wien. [3] Hildebrand, W.-C. (2008): Management von Trans-portnetzwerken im containerisierten Seehafenhinterlandsverkehr: Ein Gestaltungsmodell zur Effizienzsteigerung von Transportprozessen in der Ver-kehrslogik, Universitätsverlag Technische Universität Ber-lin, Berlin. [4] OECD (2005): Container Transport Security Across Modes, OECD Publications Service, Paris. [5] Willis, H.H.; Ortiz, D.S. (2004): Evaluating the Security of the Global Containerized Supply Chain, Rand, Santa Monica. [6] Bogatu, C. (2008): Smartcontainer als Antwort auf logistische und sicherheitsrelevante Herausforderungen in der Lieferkette: Auswirkungen und Handlungsempfeh-

lungen für die Wertschöpfungskette der Logistik, Univer-sitätsverlag Technische Universität Berlin, Berlin. [7] Savi (2011): RFID Hardware, http://www.savi.com/products/rfid/rfid-tags.php, Abruf am 11.04.2011. [8] CSB Technologies GmbH CSB (2011): Die Container Security Box CSB, http://www.csb-technologies.de/, Abruf am 11.04.2011. [9] DB Schenker (2011): DB SCHENKERsmartbox, http://www.schenker.at/deutsch/seefracht/smartbox/index.html, Abruf am 11.04.2011 [10] Jedermann, R (2009): Autonome Sensorsysteme in der Transport- und Lebensmittellogistik, Dissertation Universität Bremen, Verlag Dr. Hut, München.

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Parallelsequenz 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

FÜR SCHARFE RECHNER: WIE SIE IHRE FLOTTE EFFIZIENTER STEUERN UND IHRE PRODUKTIVITÄT STETS IM BLICK HABEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Jens Zeller Daimler Fleetboard GmbH, Stuttgart

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LEBENSLAUF

Jens Zeller Daimler FleetBoard GmbH, Leiter Vertrieb

Seit 2011 2003 - 2010 2002 - 2003 1999 - 2001 1994 - 1998 1994 1994

Produktmanagement Logistik und Vertrieb international, Mitglied der Geschäftsleitung Gesamtvertriebsleitung und Mitglieder der Geschäftsleitung Daimler FleetBoard GmbH Vertriebsleitung D/A/CH Bandag AG Leiter Großkundenmanagement MB LKW (MBVD) Transporterverkäufer Mercedes-Benz AG Nachwuchsverkäuferausbildung Mercedes-Benz AG Eintritt in die Mercedes-Benz AG

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FÜR SCHARFE RECHNER: WIE SIE IHRE FLOTTE EFFIZIENTER STEUERN UND IHRE PRODUKTI-VITÄT STETS IM BLICK HABEN Jens Zeller 1� Fuhrparkmanagement mit FleetBoard Wer sich momentan einer Zapfsäule nähert, möchte am liebsten den Rückwärtsgang einlegen. Der Schock an der Tankstelle mit Dieselpreisen von über 1,40 Euro bleibt aber für Speditionen und Fuhrunternehmen nicht das einzige Menetekel an der Wand. Feinstaubprobleme, Klimawandel und die Verkehrsverhältnisse insgesamt, verlangen gravierende Änderungen. Die Preise an der Zapfsäule kann der Spediteur kaum beeinflussen. Aller-dings kann er die Kosten im Fuhrpark mit modernem Fuhrparkmanagement, besten Fahrzeugen und gut aus-gebildeten Fahrern um einige Prozentpunkte senken. 2� FleetBoard: Unangefochtener Sieger bei

Telematiksystemen Fahrer und Disponent sind Teamspieler. Wenn hier die Zusammenarbeit hakt, sind »Miese« vorprogrammiert. Noch bis zur Jahrtausendwende galt der Grundsatz: Wenn der Lkw den Hof verlassen hat, ist der Fahrer auf sich allein gestellt und, wenn man so will, sein eigenes Profitcenter. Ab Ende der 80er-Jahre kam der Mobilfunk ins Spiel, der in Verbindung mit der Satelliten-Ortung die Sachlage entscheidend änderte, wenngleich er für die nächsten zehn Jahre für die meisten Speditionen viel zu teuer war. Mobilfunk, Satelliten-Ortung und Mikroelektronik im Lkw (CAN-Bus) sind die Grundlagen, mit denen im Jahr 2000 Daimler mit seiner Telematik-Tochter »FleetBoard« starte-te. Mobilfunk und Satelliten-Ortung machen aus der Disposition und dem Fahrer ein Team: Kommunikation, Tourenplanung, Navigation, Fahrzeugwartung und Fahr-stilverbesserungen durch ständiges Auslesen der Fahr-zeugdaten, später die Lenkzeitüberwachung, sind die Bausteine, mit denen die Telematik das Fuhrparkcontrolling und das Kostenmanagement unter-stützt. 3� Lkw- und Sendungsverfolgung aus der Ho-

sentasche Die unglaubliche Entwicklung der Halbleiter-Technik in den vergangenen zehn Jahren hat die Computer-Hardware derart verbessert, dass heute Software möglich ist, von der man anno 2000 noch nicht mal träumen konnte. Wenige Jahre nach Marktstart hat FleetBoard einen sogenannten »Handheld«, den DispoPilot.mobile,

eingeführt zur Kommunikation, zur Navigation und zum Einscannen von Auftragsdaten. Heute geht das soweit, dass die Fleetboard-Dienste auch auf einem iPhone oder iPad als Minivariante (»FleetBoard App«) laufen und un-terwegs und rund um die Uhr genutzt werden können. Die »App« kann auf’s iPhone heruntergeladen werden und erlaubt das Fahrzeugmanagement, Transportmana-gement, Zeitwirtschaft und das »Mapping«, sprich Anzei-ge der Lkw-Position auf einer Googlekarte und damit auch die Sendungsverfolgung jederzeit aus der Hosenta-sche. Einer der ersten Anwender war der Kühlspediteur Hubert Kobernuss, der »die Fleetboard App nicht mehr missen möchte«. 4� Insellösungen machen nicht glücklich Während bis auf den heutigen Tag eine Unzahl von Telematiksystemen auf dem Markt kreucht und fleucht – es gibt solche für die Navigation, es gibt andere für die Satelliten-Ortung, es gibt wieder andere für die Lenkzeit-auswertung, obendrein existieren Lösungen für die Fahr-zeuganalyse und andere für die Tourenplanung – hat Daimler von Anfang an eine ganzheitliche Lösung ge-schaffen, eben »FleetBoard«, das heute in zahlreichen Mischflotten im Einsatz ist. Das nimmt dem Spediteur jede Menge Arbeit ab. Denn wer will schon fünfundzwanzigerlei oder noch mehr verschiedene Sys-teme testen, wenn er »nebenbei« auch noch ein Fuhrun-ternehmen zu betreuen hat. Das Erfolgsgeheimnis, das hinter FleetBoard steckt, beruht auf jahrzehntelangem Knowhow, beginnend mit der »Mercedes-Benz Fuhrpark-Beratung« aus der Lochkartenzeit in den siebziger Jahren. 5� Permanente Verbesserung des Zusammen-

spiels Die heute 200-köpfige FleetBoard-Mannschaft hat sich in den vergangenen Jahren um eine permanente Verbesse-rung des Zusammenspiels von Equipment und Software bemüht. Der Erfolg: FleetBoard ist bei allen Image-Rankings vorne an der Spitze. Seit Markteinführung im Jahr 2000 hat FleetBoard mehr als 85 000 Fahrzeuge in über 2000 Flotten ausgestattet. Schon allein die Tatsache, dass man einen digitalen Tachographen nun jederzeit mühelos am PC daheim in der Spedition oder unterwegs auslesen kann und die Daten dann auch noch gleich in der gesetzlich vorgeschriebenen Archivierung hat, ist Gold wert.

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6� Logistik-Prozesse optimieren Rund 70 Prozent der Kosten einer Spedition sind durch Telematik beeinflussbar. Wirtschaftlichkeitsrechnungen von FleetBoard-Kunden belegen, dass allein durch eine Fahrweisenverbesserung bis zu 3.500 Euro Kraftstoffkos-ten und jede Menge CO2 pro Fahrzeug und Jahr einge-spart werden können. Neukunden berichten von durch-schnittlich 7 Prozent Spritersparnis innerhalb der ersten drei Monate durch Einführung der Fahrweisenbewertung im Fuhrpark. Langjährige Kunden spüren deutliche Ein-sparungen bei Wartungs- und Reparaturkosten. Hinzu kommen intelligente Transportmanagement- und Zeit-wirtschaftslösungen, die in vielen Unternehmen zur Au-tomatisierung von Logistikprozessen und effizienter Do-kumentation von Fahrerarbeitszeiten geführt haben. Mit den drei von FleetBoard derzeit angebotenen Diensten Fahrzeugmanagement, Transportmanagement und Zeit-wirtschaft zusammen lassen sich unter dem Strich bis zu 9.100 Euro pro Fahrzeug im Jahr einsparen. 7� Neue Endgeräte vom Typ »DispoPilot« Im Juni 2011 erweiterte FleetBoard sein Angebot an Endgeräten für das Fahrerhaus um den »DispoPilot.guide«. Das Endgerät mit großem 7-Zoll-Bildschirm (17,8 cm) bietet einen günstigen Einstieg in die Welt des professionellen Transportmanagements und unterstützt bei Auftragsmanagement und Navigation. Integriert in die Navigation sind die neuesten Lkw-Features wie Fahrspurassistent und Berücksichtigung von Gefahrguttransporten bei der Routenplanung. Für den Einsatz außerhalb des Fahrzeugs bleibt alternativ der »DispoPilot.mobile« mit integriertem Barcode-Scanner und der Möglichkeit der digitalen Unterschrift eine der besten Lösungen. Eine Übernahme von Zielen in die mit-gelieferte Lkw-Navigation, individuelle Sprachenauswahl und verbesserte Ergonomie sind kennzeichnend für beide Produkte. 8� FleetBoard ab Werk für den Sprinter Seit neuestem steht FleetBoard auch für den Mercedes-Benz Sprinter ab Werk zur Verfügung, bisher war das Telematiksystem im Sprinter nur nachrüstbar. »Damit konnten wir den Verbrauch pro Fahrzeug um 1,5 Liter pro 100 km reduzieren«, berichtet der Transportservice Wink-ler. »Die Fahrer erlernen einen defensiven und voraus-schauenden Fahrstil und behalten diesen aufgrund des monatlichen Reportings langfristig bei«. In einem Pilottest bei einem KEP-Dienstleister wurden in der beobachteten Gruppe 13 - 33% über einen Zeitraum von sechs Mona-ten eingespart. Zudem lassen sich die Fahrer und Fahr-zeuge über das Transportmanagement in komplexe Logis-tikabläufe integrieren.

9� Amortisation in weniger als 18 Monaten Die Kosten belaufen sich bei FleetBoard Systemen je nach Komponenten auf etwa 2000 Euro für Hard- und Soft-ware sowie 23 bis 99 Euro für den monatlichen Service, inklusive der Telekommunikation. Die Höhe der Service-gebühr hängt vom gebuchten Leistungsumfang ab. Nor-malerweise liegt die Amortisationszeit bei 12 bis 18 Mo-naten, einige Kunden schaffen es auch schneller, was natürlich auch von der Ausgangslage im Betrieb abhängt.

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Parallelsequenz 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

RFID-BASED AUTOMOTIVE NETWORK (RAN) � VON DER INDIVIDUALLÖSUNG ZUM BRANCHENSTANDARD - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dr. Edgar Quandt REHAU AG + Co

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RFID-BASED AUTOMOTIVE NETWORK (RAN) – VON DER INDIVIDUALLÖSUNG ZUM BRANCHENSTANDARD Dr. Edgar Quandt Als weltweit vertretener Lieferant polymerbasierter Sys-teme und Lösungen in den Geschäftsfeldern Bau, Auto-motive und Industrie beschäftigt sich die REHAU Gruppe seit rund fünf Jahren mit der RFID (Radio Frequency Iden-tification)-Technik zur Optimierung eigener Prozesse. Erste Anwendungen wurden z.B. in der Produktionslogis-tik bei der Steuerung von Konfektionsabläufen im Ferti-gungsprozess polymerer Stoßfängersysteme umgesetzt. 1� RFID in der Stoßfängerfertigung Die Herstellung polymerer Stoßfänger ist ein mehrstufiger Prozess bestehend u.a. aus den Elementen form-teilerzeugender Spritzguss, Lackierung, Kommissionie-rung, Konfektion und diversen zugehörigen Zwischenla-gerungen und Warenein- und -ausgängen. Über die Prozessstufen erhöht sich die Variantenvielfalt drastisch. Für ein spezielles Fahrzeugmodell kommen wir durch Multiplikation der Formteilvarianten (vorne, hinten zzgl. z.B. jeweils einer Sportvariante) mit typischerweise 10 - 15 Farbvarianten und weiteren vielleicht 20 - 30 Konfekti-onsvarianten (mit/ohne Parksensor, mit/ohne Chromleiste, etc.) schnell auf weit über 1000 Bauteilvarianten. Um hierbei sicher zu stellen, dass letztlich exakt der richtige Stoßfänger just-in-sequence an das Band des OEM gelie-fert wird, setzt REHAU an verschiedenen Stellen des Prozesses die RFID-Technik ein. Dazu wird ein selbstkle-bendes RFID-Label a während der Rohteilentnahme aus der Spritzgussmaschine automatisch auf dieses aufgeklebt und begleitet das Bauteil nun fortwährend durch den gesamten weiteren Produktionsprozess. Durch Abgleich der eindeutigen Identifikationsnummer auf dem Trans-ponder mit diversen Produktionsdatenbanken, u.a. auch mit den JIS-Abrufen, werden die erforderlichen Bearbei-tungsschritte wie z.B. das Lackieren, das Stanzen von Löchern oder auch das manuelle Anbringen von Zierleis-ten überwacht und zum Teil auch gesteuert. In der End-kontrolle, unmittelbar vor Auslieferung an den OEM, wird letztmalig der RFID-Transponder ausgelesen und die Aus-führung des gefertigten Stoßfängers mit dem unter seiner Identifikationsnummer hinterlegten Soll-Zustand vergli-chen.

Abbildung 1: Stoßfänger-Identifizierung per RFID-Handscanner

2� Unternehmensübergreifende Zusammenar-

beit im Dienst der gemeinsamen Sache Über die geschilderte Umsetzung hinausgehend engagiert sich REHAU in dem seit Januar 2010 durch das Bundes-ministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) ge-förderten Projekt »RFID-based Automotive Network« (RAN) u.a. mit einem Use Case (Anwendungsszenario) zur JIS-Fertigung polymerer Großformteile. Erklärtes Ziel des Konsortialprojekts »RAN« ist es, durch die Entwicklung von Branchenstandards Effizienzsteigerungen in unter-nehmensübergreifenden Produktions- und Logistiknetz-werken der Automobilindustrie zu erwirken. Bedingt durch die zunehmende Variantenvielfalt und die Konzent-ration der Automobilhersteller auf ihre Kernkompetenzen ergibt sich eine Aufteilung der Wertschöpfung auf eine Vielzahl von Firmen. Diese organisieren sich in Produkti-ons- und Logistiknetzen, deren Komplexität bei der Steue-rung inner- und überbetrieblicher Prozesse stetig steigt. Die Rahmenbedingungen verlangen nach neuen Metho-den und Ansätzen zur wirtschaftlichen und unterneh-mensübergreifenden Steuerung von Prozessen in der Auftragsabwicklung. 3� Wie arbeitet das »RAN«-Projekt? Im Konsortialprojekt »RAN« werden RFID-basierte Stan-dardprozesse entwickelt und getestet. Durch den Einsatz von RFID-Transpondern an Bauteilen, Ladungsträgern oder Fertigfahrzeugen können automatisch Prozess-Event-Informationen erzeugt werden. Diese werden de-zentral im RAN-Infobroker – der projekteigenen Daten-austauschplattform – nach einem Berechtigungssystem

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partnerübergreifend bereitgestellt. Lokale Assistenzsyste-me der Unternehmen haben nun die Möglichkeit, durch Soll-Ist-Vergleiche auf Basis der standardisierten Eventin-formationen die Prozesse sowohl transparent darzustellen als auch effizient zu steuern. Eine standardisierte Bewer-tung von Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz run-det das Gesamtprojekt ab und dokumentiert die mögliche Effizienzsteigerung für die einzelnen Partner des Liefer-netzwerks. Mit einem breit aufgestellten Konsortium von derzeit 18 Partnern aus Industrie, Informations- und RFID-Technologie sowie Forschung wird das Projekt mit Hilfe eines ganzheitlichen Ansatzes bearbeitet.

Abbildung 2: Das RAN-Konsortium

4� Schnelle Integration neuer Partner durch

RAN-Standards Durch die innovativen und branchenweit vereinheitlichten RAN-Basisprozesse sowie den standardisierten Eventda-tenzugriff wird eine effiziente Prozesssteuerung vom Vorlieferanten über die eigenen Prozesse bis hin zum Kunden ermöglicht. Zudem erlauben die RAN-Standards eine schnelle Integration von neuen Partnern wie Vorliefe-ranten oder Dienstleistern in das Produktions- und Logis-tiknetzwerk. Neben der Produktion und der Logistik erge-ben sich auch in der Qualitätssicherung durch den wie-derbeschreibbaren Speicher des RFID-Transponders ganz neue Möglichkeiten der Prozessoptimierung. 5� Der RAN Use Case »JIS-Fertigung polymerer

Großformteile« Im Rahmen dieses von REHAU geleiteten Use Case wer-den zwei typische Stoßfängerproduktionsabläufe, einmal direkt vom Produktionswerk zum OEM-Montagewerk (Abb. 3, Weg B) und einmal via separatem Montage- und Logistikcenter zum OEM-Montagewerk (Abb. 3, Weg A) betrachtet. Anhand dieser beiden Produktionsabläufe werden Modelle für eine unternehmensübergreifende

RFID-basierte Prozessüberwachung und -steuerung entwi-ckel und prototypisch erprobt. Hierbei sind in den ver-schiedenen Prozessstufen Lösungen sowohl auf Ebene der Bauteile als auch auf Warenträgerebene zu erarbeiten. Die Schnittstellen hin zu Lieferanten von Anbauteilen und zum OEM werden mit ausgewählten Partnern exempla-risch betrachtet der Einsatz der Technik auch auf Seiten der Partner erprobt.

Abbildung 3: Fertigungsprozess polymerer Stoßfänger

Weitere Informationen zum Forschungsprojekt »RAN« stehen auf der projekteigenen Webseite www.autoran.de zur Verfügung. Hier gibt es u.a. eine Bestellmöglichkeit des vierteljährlich erscheinenden Newsletters. Schlagworte: RFID, Transparenz, Steuerung, Infobroker, Standards, Effizienzsteigerung

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Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt

MAGDEBURG: ENERGIEEFFIZIENTE STADT – MODELLSTADT FÜR ERNEUERBARE ENERGIEN (MD-E4) � EINE SYSTEMISCH-TRANSDIZIPLINÄRE MODELLENTWICKLUNG FÜR ENERGIENACHHALTIGKEIT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Jun.-Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries Forschungsgruppe Umweltpsychologie, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Dipl.-Ing. Volker Krüger GWM Gesellschaft für Wirtschaftsservice Magdeburg mbH

Prof. Dr.-Ing. Manfred Voigt Fachgebiet Stoffstrom- und Ressourcenmanagement, Hochschule Magdeburg-Stendal

Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

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MAGDEBURG: ENERGIEEFFIZIENTE STADT – MODELLSTADT FÜR ERNEUERBARE ENER-GIEN (MD-E4) � EINE SYSTEMISCH-TRANSDIZIPLINÄRE MODELLENTWICKLUNG FÜR ENERGIENACHHALTIGKEIT Jun.-Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries, Dipl.-Ing. Volker Krüger, Prof. Dr.-Ing. Manfred Voigt, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek 1� Einleitung Seit April 2008 arbeiten in Magdeburg verschiedene Akteure an gemeinsamen Konzepten zur Entwicklung einer energienachhaltigen Stadt. Mit dem Ziel einer inno-vativen Energiewende sollen Erneuerbare Energien und Energieeffizienz gefördert und damit der CO2

-Ausstoß reduziert werden. Die Zusammenarbeit von Stadtverwal-tung, Wissenschaft und Wirtschaft ermöglicht dabei eine transdisziplinäre Erarbeitung von anwendungsnahem Wissen und die Veranlassung wirklicher gesellschaftlicher Veränderungen.

Als theoretischer Rahmen dient den beteiligten Wissen-schaften – Logistik, Umweltpsychologie und Stoffstrom-management – im Sinne der Nachhaltigkeitswissenschaft [1] die Systemtheorie [3]. Sie soll dazu beitragen die Stadt als Energiesystem besser zu verstehen, Funktionsmodelle zu entwickeln, Veränderungspotentiale aufzudecken und das System Stadt mit seinen Subsystemen konstruktiv auf ihrem Weg zur Energienachhaltigkeit zu begleiten. Dazu wurden in den letzten zwei Jahre elf Teilprojekte mit unterschiedlichsten Akteuren ausgearbeitet, die in den kommenden fünf Jahren umgesetzt werden. Einerseits soll der Energiehaushalt der Stadt Magdeburg optimiert werden, anderseits gilt es generalisiertes Wissen über Energieeffizienzstrategien in Städten allgemein zu schaf-fen. Wir befinden uns damit in einem zukunftweisenden Forschungsprozess, dem weltweit immer stärkere Bedeu-tung zukommt. 2� Ziele des Projektes Am Beispiel von Magdeburg wird gezeigt werden, wie sich eine Stadt in Richtung energieeffiziente Stadt und Modellstadt für erneuerbare Energien entwickeln kann und welche Maßnahmen sich dabei als wirkungsvoll erweisen. Angestrebtes Ziel ist es, den CO2

-Ausstoß bis 2020 um mehr als 2/3 gegenüber 1990 (bzw. rund 25% gegen-über 2007) zu reduzieren. Außerdem soll der Endenergie-verbrauch durch Energieeffizienzmaßnahmen um mindes-tens 20% gegenüber 2007 gesenkt werden. Dies ist ein

wichtiges Zwischenziel bei der Erreichung weiterer ehr-geiziger Reduktionsziele bis 2050.

Hierbei wollen wir alle relevanten Sektoren und Zielgrup-pen (Energieerzeugung, -umwandlung und -speicherung; städtische Einrichtungen und Handlungsbe-reiche; Wohnungswirtschaft und private Haushalte; Ver-kehr, Transport und Handel; Industrie und Gewerbe; Bürgerinnen und Bürger der Landeshauptstadt Magde-burg) beteiligen. Dazu werden verschiedene Gruppierun-gen zuerst über das Projekt informiert und zu den geplan-ten Maßnahmen konsultiert, um dann realistische und umsetzbare Lösungen gemeinsam zu erarbeiten. Diese dann etablierten Projekt- und Aufgabenbereiche werden mittel- und langfristig in die Hände der lokalen Akteure übergeben. 3� Maßgebliche Partner im MD-E4

-Projekt

Das Projekt wird koordiniert durch die GWM Gesellschaft für Wirtschaftsservice Magdeburg mbH und zusammen von den folgenden Kooperationspartnern durchgeführt: –� Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und

-automatisierung IFF, –� Hochschule Magdeburg-Stendal, –� ifak - Institut für Automation und Kommunikation

e.V. Magdeburg, –� Landeshauptstadt Magdeburg und –� Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Bisher wurden elf Teilprojekte ausgearbeitet, mit deren Umsetzung in jeweils ausgewählten Bereichen begonnen wird. Diese Teilbereiche sowie die involvierten Projekt-partner sind im folgenden Abschnitt kurz genannt, bevor zum Abschluss noch auf die theoretische Konzeptionalisierung des Systems Stadt, bezogen auf MDE4

, eingegangen wird.

4� Teilaufgaben –� Aufbau einer umweltorientierten Verkehrs-

managementzentrale zur Verkehrssteuerung und -lenkung (OvGU und ifak e.V.)

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–� Errichtung eines innenstadtnahen Miniverteil-

zentrums (IFF) –� Kontinuierliche Erstellung der CO2

–� Information als Ressource für Energieeffizienz - entstanden aus den Teilprojekten: 1. Entwicklung und Implementierung eines geogra-phischen Informationssystems zum Energiesystem von Magdeburg, 2. Erstellung eines Stoffstrommanagementsystems in Magdeburg und 3. Förderung »neuer Technik« bei Bestandsanierun-gen und innovative Wärmedämmung (Hochschule)

-Bilanz von Mag-deburg (LH Magdeburg)

–� KWK-Modellvorhaben (IFF) –� Unterstützung der Qualität und Effizienz der elektri-

schen Verteilungsnetze durch automatisierte Orts-netzstationen und Lastmanagement (OvGU und ifak e.V. mit Unterauftragnehmern)

–� Entwicklung und Aufbau eines Kennzahlen- und Controllingsystems für Magdeburg (OvGU)

–� Etablieren eines Koordinierungsbüros bzw. eines Büros für Energieeffizienz (LH Magdeburg mit Un-terauftragnehmern)

–� Förderung energiesparenden Verhaltens von Privat-haushalten mit umweltpsychologischer Begleitfor-schung (OvGU)

–� Etablieren eines Science Centers for Renewable Energy (LH Magdeburg mit Unterauftragnehmern)

–� Entwicklung der technischen Voraussetzungen (inkl. Standortauswahlkonzept) für die Errichtung eines vereisten Bodenspeichers zur Kältespeicherung + Kühlung im Sommer und Wärmegewinnung im Winter mittels Geothermie (LH Magdeburg mit Un-terauftragnehmern).

5� Der Weg zur Energienachhaltigkeit Die Nachhaltigkeitswissenschaft, die 2001 offiziell ent-stand [1], beschäftigt sich genau mit dieser Fragestellung: Wie kann die Wissenschaft gesellschaftliche Veränderun-gen voranbringen, welche zu einer nachhaltigeren Ent-wicklung in vielen verschiedenen Aufgabenbereichen führen? Das Forschungsprojekt konzentriert sich auf den Bereich Energie und Schadstoffemissionen; die Methodik kann aber ebenso auf Wassernutzung [17], Müllreduzie-rung, Ernährung, etc. übertragen werden. In dem Ansatz geht es darum, gemeinsam mit den Betrof-fenen Wege zu finden, wie ein gesamtes System nachhal-tiger wird. Allem voran geht es um die Systemanalyse mit der Sys-temwissen entsteht, das es erlaubt herauszufinden, wie das System – in unserem Falle die Stadt Magdeburg – bisher Energie erzeugt und umwandelt und wo dort der

Veränderungsbedarf besteht bzw. wo Veränderungspo-tentiale liegen. Ausgehend von diesem Systemwissen wird ein Zielwissen in Form von innovativen Systemlösungen gemeinsam erarbeitet. Die Entwicklung geteilter Visionen ist der schwierigste Teil der Aufgabe, denn es geht darum, dass möglichst viele mit jeweils eigenen Zielvorstellungen an einem Strang in eine gemeinsame Richtung ziehen. Der dritte Wissensbereich, den es auf- und auszubauen gilt, ist das Veränderungswissen. Hier existieren bereits viele Erkenntnisse, doch die eigentliche Herausforderung liegt in der Umsetzung; darin Menschen dazu zu gewin-nen, sich in ihren jeweiligen Lebenssituationen und in ihren jeweiligen Rollen als Eltern, UnternehmerInnen, PolitikerInnen, Vereinsvorsitzende etc. in den Entwick-lungsprozess aktiv einzubringen. Am Beispiel des Teilprojektes »Aufbau einer umweltorien-tierten Verkehrsmanagementzentrale« wird deutlich, welche Herausforderungen auf dem Weg zu einer ge-meinsamen Vision und deren Umsetzung zu meistern sind. So sind als zu beteiligende Akteure anzuführen: Kommunale Behörden, öffentliche Verkehrsbehörde/-betriebe, Polizei und Notfalldienste, Dienstleistungsanbie-terIn, Finanzinstitute, technischeR BeraterIn, Rechtsberate-rIn und Wissenschaftsinstitutionen sowie die Verkehrsteil-nehmerInnen differenziert nach Nutzergruppen wie Pend-lerInnen, Gewerbetreibende, Auszubildende, EinkäuferIn-nen etc. Diese Vielzahl sogenannter Stakeholder führt in der Regel zu unterschiedlichen Präferenzen, die nicht immer zielkonform sind [2]. Hier muss ein strategischer Rahmen für das Verkehrssystem Magdeburg einvernehm-lich unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen zum ganzheitlichen System Stadt entwickelt werden. Zur Ent-wicklung des Strategiemanagements gehört die Erarbei-tung von Verkehrssteuerungszielen für die Stadt Magde-burg, die von allen zu beteiligenden Interessensgruppen mitgetragen wird. Darauf aufbauend und unter Kenntnis der real ablaufenden Verkehrsabläufe können allseits akzeptierte Leitlinien zur Verkehrslenkung erarbeitet werden. Auf Basis der Teilsystemdaten und der Leitlinien können Szenarien definiert und hinsichtlich ihres Beitra-ges zur Ressourceneffizienz und Emissionssenkung unter-sucht werden. Über einen integrierten Controllingansatz können die durchgeführten Maßnahmen und somit die zugrunde liegenden Leitlinien mit Blick auf die Auswir-kungen bewertet und verbessert werden. Aufgrund der bislang vorrangig statischen Betrachtungen bei Verkehrs-lenkungen sind heute Maßnahmen zu dynamisieren. Hierbei werden in Abhängigkeit von Tageslastprofilen, verkehrsinduzierenden Events oder verkehrsflusshem-menden Ereignissen Maßnahmen dosiert und zielgrup-penspezifisch eingesetzt.

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Das ganze Vorhaben kommt im Sinne der Nachhaltigkeit nur zum Erfolg, wenn es gelingt, die Menschen auf den unterschiedlichsten gesellschaftlichen Ebenen in Magde-burg mit einzubeziehen und sie für die gemeinsame Idee »EnergieEffiziente Stadt – Modellstadt für Erneuerbare Energien (MD-E4

)« zu gewinnen. Durch eine konstruktive und kreative Umsetzung des Projektes soll erreicht wer-den, dass jede und jeder den Nutzen für sich selbst und für die Gemeinschaft sieht, spürt und daran interessiert ist, diesen Gewinn zu vermehren.

Zur kommunikativen Umsetzung auf allen Ebenen wird uns der Ansatz der Nachhaltigkeitskommunikation [4], den es noch weiterzuentwickeln gilt, helfen. Das Konzept der Nachhaltigkeitskommunikation wird im Projekt erst-mals individuell und flächendeckend eingesetzt, um das Wissen in Handeln umzusetzen und dadurch die gemein-samen Ziele zu erreichen. Bei unserem Vorhaben werden die bestehenden Hand-lungsstrukturen der Stadt technologisch und auf ver-schiedenen Verhaltensebenen auf Effizienzmöglichkeiten hin geprüft, Veränderungen angeregt und gleichzeitig neue Strukturen geschaffen, die diesen Umbauprozess dauerhaft umsetzen helfen. Die Nachhaltigkeitswissenschaft verfolgt dabei einen transdisziplinären Weg, was bedeutet, dass nicht nur verschiedene wissenschaftliche Disziplinen, in unserem Falle die Logistik, das Stoffstrommanagement und die Umweltpsychologie an einem gemeinsamen Modell, das unten kurz skizziert ist, arbeiten und Wissen erzeugen, sondern dass auch der Austausch und die Zusammenar-beit mit Akteuren der Stadt, z. B. der Stadtverwaltung, der Wirtschaft sowie mit den Bürgerinnen und Bürgern angestrebt und gefördert werden. Jede Akteursgruppe ist jeweils die Expertin für ihre Situation und ihre wahr-genommenen Handlungsspielräume, die es in Richtung Energieeffizienz zu erweitern gilt und bezüglich nicht-nachhaltiger Verhaltensweisen in gegenseitigem Einver-nehmen zu beschränken. Nur wenn die zentralen Akteure

und über sie ein Großteil der Bevölkerung erreicht wird, ist eine Energiewende in Magdeburg denkbar und reali-sierbar. Viele Erkenntnisse zum Thema liegen bereits vor, weitere werden gemeinschaftlich erarbeitet. 6� Erzeugung von Systemwissen, Zielwissen und

Veränderungswissen

Die Erzeugung dieser drei »Wissensformen« gilt in der Nachhaltigkeitswissenschaft als der Weg vom Wissen zum Handeln und so zu wirklichen gesellschaftlichen Verände-rungen zu kommen [5]. Das Veränderungssystem ist in unserem Fall die Stadt Magdeburg mit ihren zu definie-renden Grenzen. Die Systemgrenzen, deren Definition eine erste große Herausforderung darstellte, haben wir folgendermaßen festgelegt: für die Berechnungen der CO2-Bilanz wird das gesamte Stadtgebiet inklusive der Stadtautobahn und exklusive des stadtfremden Durch-gangsverkehrs einbezogen. Dies ist eine rein rechnerische Größe, um die Messwerte vergleichen zu können; die Stadt steht selbstverständlich nicht isoliert in ihrem Be-streben um eine CO2

-Reduzierung, sondern sie ist ver-bunden mit dem umliegenden Land und anderen Städ-ten, Staaten bis hin zur gesamten Welt. Sie bildet ein (nicht isoliertes) Subsystem mit den umliegenden Subsys-temen zum Gesamtweltsystem, was nicht außer Acht gelassen werden darf.

Abbildung 1 zeigt die Stadt als System mit ihren Subsys-temen bezogen auf Gebäudeeinheiten, die zentralen Ansatzpunkte für Energieeffizienz. Je nach Verände-rungseinheit, die ausgewählt wird, bilden die darüber liegenden Einheiten die Umwelt, welche bestimmte Hand-lungsoptionen bieten aber auch Grenzen des eigenen Einflusses bilden [7,8]. Diese Möglichkeiten und Grenzen werden subjektiv wahrgenommen und entsprechend in eigene Handlungsausübungen einbezogen [9]. Die fol-gende Abbildung 2 zeigt den Kommunikationsprozess schematisch.

Abbildung 1 Stadtstruktur als »geschachtelte Identitätseinheiten« & Ressourcenverbrauchsstruktur (verändert nach [6]). �

Als zentrale Einheit wurde hier die Information definiert. Diese wird erzeugt und steuert sowohl technische Syste-me als auch menschliche Systeme. Unser Ansatz geht davon aus, dass sich technische Systeme »zuverlässiger« steuern lassen als menschliche und gesellschaftliche Sys-teme, die wir als Systeme der Kybernetik 2. Ordnung definieren, d.h. es sind offene Systeme. Diese als selbstre-ferenziell zu betrachtenden Einheiten folgen ihrer eigenen Logik und sind nur bedingt von außen beeinflussbar [10, 11,12]. Sie verändern sich von innen gemäß ihrer eigenen Struktur, wobei mentale Modelle von der Welt, sog. »Beliefs«, oder Überzeugungssysteme dafür ausschlagge-bend sind wie sie die Umwelt wahrnehmen und bewerten [13].

Gemeinsam mit den Bedarfsmustern bilden diese Vorstel-lungen davon, wie die Welt funktioniert, die treibenden Kräfte für Veränderung bzw. Beharrung. Damit Daten und Sachverhalte zu Informationen und damit für Kommunikation brauchbar werden, sollte ihnen besonderes Interesse entgegengebracht werden. Men-schen und soziale Systeme jedoch begegnen Daten und Sachverhalten sehr unterschiedlich [18]. Wenn sich also eine Stadt auf ein gemeinsames Ziel hin orientieren soll, z.B. Energie- und Ressourceneffizienz, ist es notwendig, die dazu erforderlichen Voraussetzungen so darzustellen, dass die involvierten Akteure und sozialen Systeme sie als Informationen adaptieren können und diese sie zu weiterem Handeln veranlassen, d.h. dass dieser Informationen eine Bedeutung für die Handelnden haben. Diese eher der Grundlagenforschung zuzurechnende Erkenntnis führt für die Praxis zur Frage nach der Form und nach dem Instrument, mit denen gleiche Sachverhal-te unterschiedlichen Interessen zur Verfügung gestellt werden. Im Rahmen des MD-E4

–� Dazu soll ein Energie-Geoinformationssystem (EnerGIS) entstehen, welches energiebezogene Da-ten im räumlichen Kontext erfahrbar macht.

-Verbundvorhabens wer-den zu diesem Zweck zwei Instrumente erforscht, entwi-ckelt und erprobt. Da Energiebereitstellung und Energie-anwendung im kommunalen Bereich weitgehend stand-ortgebunden räumlich verteilt sind, bietet es sich an, diese räumliche Verteilung mit einem Geoinformationssystem darzustellen. Damit können Synergien und Partizipation zwischen benachbarten oder sachlich verbundenen Ak-teuren ermöglicht werden.

Abbildung 2: Transformation und Kommunikation von Daten und Fakten im Stadtsystem (verändert nach [6]).

Abbildung 3: Im Zentrum steht die Information (verändert nach[6]).

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–� Dieser Effekt soll für die stoffeverarbeitende Wirt-

schaft durch ein Stoffstrommanagementsystem (StoffSYS) erzeugt werden.

Diese Instrumente können den Akteuren der Stadt über das Internet zur Verfügung gestellt werden. Auf dieser Basis können Veränderungen in Energiebereit-stellung und -anwendung geplant und realisiert werden. Veränderungsstrategien können bei diesen Subsystemen ansetzen und sollten immer sowohl von unten nach oben (bottom-up) als auch von oben nach unten (top–down) organisiert werden. Dies bedeutet, es sind entsprechende Strukturen der Umwelt (für unsere Subsysteme die über-geordneten Systeme bis hin zur Stadt) aufzubauen und durch den Informationsaustausch zwischen den Subsys-temen alle Beteiligten bis hin zu einzelnen Bürgerinnen und Bürgern der Stadt zu erreichen. Die Subsysteme werden dabei aktiviert und motiviert, ihre jeweiligen Wünsche und Bedürfnisse anzumelden, und sie werden auf dem Weg zum gemeinsamen Ziel der Energiewende und damit einer CO2

-Reduzierung begleitet.

Wir nutzen dabei den Ansatz der sozio-technischen Sys-teme [14], der fordert, dass neue Technologien so zu entwickeln und einzuführen sind, dass sie menschliche Potentiale einbeziehen und nutzen für die Verwirklichung gemeinsamer Ziele, wie hier die CO2

-Reduzierung durch Energieeffizienz und die Nutzung Erneuerbarer Energien. Dazu ist es erforderlich die Technologie entsprechend zu gestalten, aber auch die Menschen für die Ziele zu begeis-tern und auf den Weg der Zielerreichung mitzunehmen. Die direkt Betroffenen verfügen über ungeahnte Potentia-le, nicht nur im Bereich der persönlichen Verhaltensände-rungen, sondern auch beim Entwickeln von innovativen Lösungen und kreativen Beiträgen. Menschen sind z.B. bereit Zeit und Geld in energierelevante Maßnahmen zu investieren, wenn sie einen Sinn darin sehen, und das muss nicht unbedingt und ausschließlich der eigene öko-nomische Gewinn sein. Nicht alle können sich finanziell beteiligen, aber gerade die Einkommensschwächsten der Stadt haben einen spürbaren Nutzen davon, wenn sie den angebotenen Energieeffizienzmaßnahmen folgen, weil sich ihre Energiekosten verringern bzw. es nicht zu geziel-ten Stromabschaltungen kommt. Über die ökonomischen Aspekte hinaus, bzw. diese ergänzend gibt es zahlreiche Motivationen, sich für die Modellstadt Magdeburg einzu-setzen. Diese Motivationen gelten es ausfindig zu ma-chen, zu aktivieren und kreativ zu unterstützen. Hierzu gibt es zahlreiche Methoden aus der Gemeindearbeit, die erstmalig im Energiebereich auf eine gesamte deutsche Stadt angewandt werden. Weltweit gibt es Städte, die darin bereits Erfahrungen haben; diese werden als For-schungspartner einbezogen, ebenso wie die anderen deutschen Städte, die sich im Rahmen des BMBF-Wettbewerbs »Energieeffiziente Stadt« mit Ihren Bürge-rinnen und Bürgern auf diesen Weg begeben haben.

7� Nachweis der Umsetzungserfolge

Auf dem Weg der Landeshauptstadt Magdeburg zur energieeffizienten Stadt sind viele Maßnahmen entwi-ckelt, definiert und bewertet worden. Elf Teilprojekte sind für die Umsetzung ausgewählt worden. Wichtig für den Gesamterfolg der Energiewende ist die Transparenz zu den Wirkungen der Teilprojekte einzeln und in Summe für das System Stadt. Eine derartige Transparenz lässt sich über geeignete Kennzahlen- und Controllingsysteme erzeugen. Dabei erfüllt ein Kennzahlensystem die Funkti-onen der Operationalisierung, Anregung, Vorgabe, Steue-rung und Kontrolle [15]. Anforderungen an ein Kennzahlensystem, das eine Beur-teilung und kontinuierliche Verbesserung der Stadtper-formance hinsichtlich Energieeffizienz und CO2

-Reduzierung ermöglichen soll, sind [16]:

–� Prozessorientierte Perspektive auf die Teilprojekte –� Vereinigung von Prozessdaten aller wesentlichen

Beteiligten entlang der Wirkungskette –� Bereitstellung der Möglichkeit zu Einsichtnahme in

Einzelprozesse der Teilprojekte –� Konsistentes Herunterbrechen von Haupt-Zielgrößen

des Systems Stadt auf Einzelziele in den Teilprojek-ten

–� Bereitstellung von Indikationen für Verbesserungs-bedarfe in den Teilprojekten

–� Verursachungsgerechte Diagnose von Performance-Gaps

–� Erleichterung der Interpretation durch Verknüpfung von Kennzahlen mit Vergleichswerten aus Vorperio-den oder anderen Referenzprojekten

–� Management-Report: Verdichtung von Teilprojekt-details zu Management-relevanten Schlüssel-Kennzahlen und Schlussfolgerungen.

Das Kennzahlen- und Controllingsystem ist somit eine Voraussetzung für den langfristigen Erfolg des Umset-zungsprojektes MD-E4 und sichert die Nachhaltigkeit auf dem Weg zur Nachhaltigkeit ab. Das Kennzahlen- und Controllingsystem dokumentiert mit Kennzahlen die Energieerzeugung, den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen je Nutzergruppe bzw. zu realisierendes Teil-projekt in der Stadt Magdeburg. Jedes Teilprojekt wird auf Basis von Erfolgskennzahlen detailliert und kontinuier-lich gemessen, so dass stets die Fortschritte des Projektes in Summe und je Teilprojekt sichtbar sein werden. Damit wird den Verantwortlichen der einzelnen Teilprojekte ein Instrumentarium zum Projektmanagement an die Hand gegeben. Weiterhin können die Gesamtverantworlichen des Projektes MD-E4 frühzeitig bei Bedarf korrigierend eingreifen, Teilprojekte umsteuern, ggf. stoppen und neue Teilprojekte auf den Weg bringen.

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Das beschriebene Kennzahlensystem kann mit den oben genannten Instrumenten – EnerGIS und StoffSYS – ver-knüpft werden und damit Zielerreichung und Handlungs-bedarf für die NutzerInnen transparent machen. 8� Ausblick Wir schauen erwartungsvoll auf die vor uns liegenden fünf Jahre und gehen davon aus, mit unseren wissen-schaftlichen Methoden, gepaart mit innovativen Ideen aus unterschiedlichen Bereichen der Stadt und mit der ge-meinsamen Umsetzung auf verschiedenen städtischen Ebenen, die ehrgeizigen Ziele nicht nur erreichen zu kön-nen, sondern sogar darüber hinauszuwachsen. Dies gilt es in den kommenden Jahren nachzuweisen. 9� Literatur [1] Kates, R. et al. (2001). Environment and development: Sustainability science. Science, 292, pp. 641–642. [2] Rupprecht, Karl-Rudolf; Zadek, Hartmut. Prozessorien-tiertes Verkehrsmanagement einer global agierenden Airline am Hub-Flughafen Frankfurt/Main. In: Das Beste der Logistik . - Berlin [u.a.] : Springer, ISBN 3-540-78404-7, S. 303-316. [3] Luhmann, N. (1975). Interaktion, Organisation, Gesell-schaft. In: Ders (Hrsg.), Soziologische Aufklärung , Opla-den, S. 9-20. [4] In G. Michelsen & J. Godemann (Hrsg.). Handbuch Nachhaltigkeitskommunikation. München. [5] Schweizer-Ries (2011). Über den Zusammenhang von Wissen und Handeln: Was führt zu umweltfreundlichem Verhalten? In M. Zschiesche (Hrsg.). Weiche Faktoren im Klimaschutz: Bildung und Partizipation. Reihe Sozial-Ökologische Forschung. München: Ökom. [6] Voigt, M. (2011): »Treffpunkt Forschung« – For-schungskolloquien der Hochschule Magdeburg-Stendal Magdeburg, 18. Januar 2011. [7] Kaufmann-Hayoz, R. & Gutscher, H. (2001). Transfor-mation toward Sustainability: An Interdisciplinary, Actor-Oriented Perspective. In: R. Kaufmann-Hayoz & H. Gut-scher (Hrsg.). Changing Things – Moving People. Strate-gies for Promoting Sustainable Development at the Local Level. Basel: Birkhäuser. [8] Schweizer-Ries, P. (2009). Ein Verhaltensmodell zum Umdenken und Umlenken. Nachhaltige Konsummuster aus umweltpsychologischer Sicht. In M. Müller (Hrsg). Nachhaltigkeit: Burnout eines revolutionären Anspruchs? Umwelt-Wirtschaft-Soziales: Zuspitzung eines Dauerkon-flikts (101-116). Rehburg: Loccum. [9] Schweizer-Ries, P. (2011a). Socio-Environmental Re-search on Energy Sustainable Communities: Participation Experiences of Two Decades. In P. Devine-Wright (Ed.). Public Engagement with Renewable Energy: From Nimby to Participation (p. 187-2002). London: Earthscan.

[10] Maturana, H. & Varela, F. (1987). Der Baum der Erkenntnis. Scherz. München. [11] Luhmann, N. (1975). Interaktion, Organisation, Ge-sellschaft. In: Ders.(Hrsg.), Soziologische Aufklärung , Opladen, S. 9-20. [12] Willke, H. (2000). Systemtheorie I: Grundlagen. Stuttgart: Lucius & Lucius. [13] Kaufmann-Hayoz, R. (2006). Human action in con-text: A model framework for interdisciplinary studies in view of sustainable development. Umweltpsychologie, 10(1), pp154-177. [14] Pasmore, W. (2002). Action Research in the Workplace: the Socio-technical Perspective. In P. Reason & H. Brandbury (Eds.), Handbook of Action Research (pp. 38-47). London - Thousand Oaks - New Delhi: Sage Publi-cations. [15] Gaismayer, J. (2004): Performance Measurement für Logistik Dienstleister. Instrumente, Erfolgsfaktoren, Zu-kunft. Vdm Verlag Dr. Müller, 2004. [16] Zadek, Hartmut; Rupprecht, Karl-Rudolf: Prozessori-entiertes Verkehrsmanagement am Hub-Flughafen Frank-furt/Main. In: Robuste und sichere Logistiksysteme. - Hamburg : DVV Media Group/Dt. Verkehrs-Verl., S. 397-422, 2008. [17] Voigt, M. (1997): Die Nutzung des Wassers. Naturhaushaltliche Produktion und Versorgung der Ge-sellschaft. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. [18] Luhman, N. (1986): Ökologische Kommunikation. Kann die moderne Gesellschaft sich auf ökologische Gefährdungen einstellen? Opladen: Westdeutscher Ver-lag. Ansprechpartner mit Kontaktdaten für weitere Informati-onen: GWM Gesellschaft für Wirtschaftsservice Magdeburg mbH, Ölweide 12, 39114 Magdeburg, Herr Volker Krü-ger, Tel.: 0391/53294-18, Fax: 0391/53294-30; E-Mail: krueger@gwm-magdeburg.de

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���Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt �ENTWICKLUNG EINES AKTEURSORIENTIERTEN KOMMUNALEN ENERGIEMANAGEMENT�SYSTEMS IN DELITZSCH - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Wi.-Ing., Dipl.-Ing. Maria Gröger Dipl.-Volksw. Dipl.-Kauff. Victoria Schmidt Dr. Stefan Geyler Carina Gleiche M. A. Prof. Dr. rer. nat. Thomas Bruckner Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement, Universität Leipzig

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LEBENSLAUF

Prof. Dr. rer.nat. Thomas Bruckner Universität Leipzig Direktor des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement

1986 - 1988 1988 - 1992 1992 - 1995 1996 - 2000 1997 2000 - 2008 2008

Studium der Physik an der Universität Regensburg Studium der Physik an der Bayerischen Julius-Maximilians- Universität Würzburg Wissenschaftlicher Mitarbeiter (DFG) am Institut für Theoretische Physik der Universität Würzburg Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. Promotion (Dr. rer. nat.) in Theoretischer Physik Leiter der Forschungsgruppe »Energiesystemoptimierung und Klimaschutz« am Institut für Energietechnik der Technischen Universität Berlin Inhaber der Vattenfall Europe Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit, Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät, Universität Leipzig

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ENTWICKLUNG EINES AKTEURS-ORIENTIERTEN KOMMUNALEN ENERGIEMA-NAGEMENTSYSTEMS IN DELITZSCH Dipl.-Wi.-Ing., Dipl.-Ing. Maria Gröger, Dipl.-Volksw., Dipl.-Kauff. Victoria Schmid, Dr. Stefan Geyler, Carina Gleiche M. A., Prof. Dr. rer. nat. Thomas Bruckner

1� Einleitung Städte und Gemeinden nehmen eine Schlüsselfunktion auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energieversorgung ein. Sie sind die föderale Ebene, auf der konkretes Han-deln der Haushalte, Unternehmen und Infrastrukturträger ineinandergreift. Doch während die Erstellung kommuna-ler Klimaschutzkonzepte in der Vergangenheit überwie-gend dazu diente, kosteneffiziente Emissionsminde-rungsmaßnahmen zu identifizieren, stellt heute die um-fangreiche Förderung erneuerbarer Energien im Verbund mit Anreizen zur Steigerung der Energieeffizienz die Kommunen vor neue Aufgaben bei der Entwicklung innovativer Konzepte. Durch verschiedene Klimaschutzinitiativen werden Anrei-ze geschaffen, die unterschiedliche Akteure auf kommu-naler Ebene (z. B. Energieversorger, unabhängige Strom-erzeuger, Wohnungsbaugesellschaften und private Haus-halte) adressieren. Die Erfahrung zeigt, dass viele Klima-schutzmaßnahmen simultan, aber nicht notwendigerwei-se koordiniert umgesetzt werden [1, 2, 3, 4]. Während in manchen Fällen die gegenseitige Beeinflussung schwach ausgeprägt ist, kann es – vor allem im Bereich der lei-tungsbasierten Wärmeversorgung – zu erheblichen nega-tiven Interaktionen kommen. Zahlreiche Kommunen sind dem demografischen Wandel und damit einer fortschrei-tenden Veränderung der städtischen infrastrukturellen und sozialen Strukturen unterworfen, die für die Entwick-lung von Energie-effizienzstrategien besondere Heraus-forderungen mit sich bringt. Ziel des hier beschriebenen Projektes ist die Implementie-

rung eines adaptiven, akteursorientierten und quartiers-bezogenen Energiemanagementsystems, das die sozio-ökonomische Akteursebene einer Stadt adäquat erfassen und deren Einfluss auf die Struktur des betrachteten Energieversorgungsnetzwerkes bestimmen kann (vgl. Abb. 1). Ein wichtiger Baustein ist die Erfassung des lebensstilbe-zogenen Investitionsverhaltens der privaten Akteure und dessen Abbildung mit Hilfe agentenbasierter Modellie-rungsverfahren. Die integrierte Abbildung der Gebäude-, Siedlungs- und Akteursstruktur ermöglicht eine interdis-ziplinäre Analyse, z.B. im Hinblick auf die raumbezogene und akteursabhängige Diffusion innovativer Technolo-gien. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen können Quar-tierskonzepte erstellt werden, die vorhandene Infrastruk-turen und die Menschen vor Ort gleichermaßen berück-sichtigen. Mit Hilfe dieser Erkenntnisse lassen sich robuste Strategien entwickeln, die langfristig einen wichtigen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz einer Stadt im Sinne einer nachhaltigen Energiepolitik leisten können. 2� Ausgangssituation in der Stadt Delitzsch Im Rahmen einer einjährigen Konzeptphase (2009 – 2010) wurden zunächst die bisherige sozioökonomische und energiebezogene Entwicklung der Stadt Delitzsch untersucht, relevante Szenarien skizziert sowie empirische Grundmuster des energiespezifischen Verhaltens der Haushalte erhoben.1

1 Vgl. [5]

Abbildung 1:Techno-sozio-ökonomisches Wirkungsgeflecht kommunaler Energieversorgungssysteme. ���

2.1� Soziodemografische Einordnung Delitzsch wird aufgrund seiner bisherigen und der prog-nostizierten soziodemographischen Entwicklung als ein typischer Vertreter ostdeutscher Mittelstädte eingestuft. Wesentliche Kennzeichen sind der strukturelle Umbruch der lokalen Wirtschaft zu Beginn der 1990er Jahre, ein durch Abwanderung und Geburtenrückgang bedingter Bevölkerungsrückgang, hohe Arbeitslosigkeit sowie eine vergleichsweise geringe Steuerkraft und Wirtschaftsleis-tung. Innerhalb einzelner Stadtteile Delitzschs lässt sich jedoch eine unterschiedliche Entwicklung feststellen. Sie weisen nicht nur siedlungsstrukturell, sondern auch in Bezug auf Haushaltsgröße, Altersstruktur und Einkom-menssituation ihrer Bewohner deutliche Unterschiede auf. Bemühungen um ein kommunales Energieeffizienzmana-gement werden somit nur dann erfolgreich sein, wenn diese Entwicklungsdynamiken des demographischen Wandels ortsaufgelöst berücksichtigt werden. 2.2� Energie- und Klimabilanz der Stadt Für die Jahre 1990 bis 2007 wurde der Strom-, Gas- und Fernwärmebedarf der Verbrauchssektoren Haushalte, Verkehr, Industrie sowie Gewerbe, Handel und Dienstleis-tungen (GHD) im Stadtgebiet Delitzsch erhoben. Dabei konnte ein Rückgang des Endenergieeinsatzes (tempera-turbereinigt) um 20 % sowie eine Minderung der CO2-Emissionen um 60 % ermittelt werden (vgl. Abb. 2 und 3). Diese positiven Entwicklungen sind im Wesentlichen auf den wendebedingten Strukturwandel in der gewerbli-chen und industriellen Wirtschaft und die Veränderungen der Energieträgerstruktur über alle Verbrauchsbereiche zurückzuführen. Die Verbesserung des energetischen Zustandes der Wohnungen innerhalb der üblichen Sanie-rungs- und Neubauzyklen und allgemeine Effizienzsteige-rungen bei Geräten und Prozessen tragen ebenfalls einen Teil dazu bei. Weitere Effekte bei der Senkung der CO2-Emissionen der Stadt Delitzsch können der lokalen Strom- und Fernwärmeerzeugung in Kraft-Wärme-Kopplung und der Umstellung von Kohle auf Erdgas bzw. Biomasse zugeschrieben werden. 2.3� Energiebezogene Entwicklungspotenziale Um die städtische Energie- und Klimabilanz auch zukünf-tig zu verbessern, müssen Potenziale in den Bereichen Energieeffizienz und Einsatz regenerativer Energien besser ausgeschöpft werden. In welchem Ausmaß dies möglich ist, hängt im Wesentlichen von zwei Fragen ab: Welche technologischen Maßnahmen existieren und welche davon werden von den Akteuren vor Ort umge-setzt? Zur Beantwortung dieser Fragen wurden verschiedene Maßnahmenbündel im Hinblick auf ihre Umwelteffizienz und die Kosten-Nutzen-Relation identifiziert und bewer-

tet. Große Potenziale bietet der Sektor der privaten Haus-halte. Die Bereitstellung von Raumwärme in Delitzsch umfasst mit ca. 79 % den größten Teil der Endenergie in diesem Sektor und ist daher auch der mit Abstand wich-tigste Bereich für Energie- und CO2-Einsparmaßnahmen – sowohl im Hinblick auf eine Senkung der Nutzenergie-nachfrage als auch im Hinblick auf die Umwandlungseffi-zienz des Heizungssystems.

Abbildung 2: Veränderungen der CO2-Emissionen der Stadt Delitzsch. Quelle: IE Leipzig

Abbildung 3: Historische Entwicklung des Endenergiever-brauchs in Delitzsch nach Verbrauchssektoren. Quelle: IE Leip-

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Die Ausgangssituation der privaten Haushalte ist maßgeb-lich durch die Entwicklungen nach 1990 geprägt. 80 % der Gebäude, die vor 1995 errichtet wurden, sind mitt-lerweile saniert. Der Anteil an Gebäuden, die nach 1994 errichtet wurden, ist mit 30 % des Gesamtbestandes beachtlich. Auch bei den Heizungsanlagen erfolgte seit 1990 ein Modernisierungsschub. Fast die Hälfte des ge-genwärtigen Heizungsbestandes wurde kurz nach 1990 in Betrieb genommen. Bei einer Nutzungsdauer von 20

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Jahren stehen in den kommenden fünf Jahren beispiels-weise knapp 50 % des Bestandes der Gasheizungen zur Erneuerung an und noch einmal rund 30 % zwischen 2015 und 2020. Aufgrund dieses vergleichsweise hohen Erneuerungsbedarfs eröffnet sich für das kommunale Energiemanagement ein »Window of Opportunity« (Abb. 4) diese Umbauphase zugleich zur Verbesserung der Energieeffizienz und Klimaverträglichkeit zu nutzen.

Abbildung 4: Erneuerungsbedarf von Gasheizungen pro Jahr bei kalkulierter Nutzungsdauer von 20 Jahren.

2.4� Sozioökonomische Einflussfaktoren Inwiefern energetische Einsparmöglichkeiten tatsächlich im Zeitverlauf realisiert werden können, hängt von den einzelnen Akteuren ab, die weitgehend autonom von direkter städtischer Einflussnahme agieren. Zur Erfassung des energiespezifischen Konsum- und Investitionsverhal-tens privater Haushalte wurden deshalb zwei standardi-sierte Befragungen durchgeführt: Eine schriftliche Befragung der Haushalte in Delitzsch diente dazu, Trends bzgl. Heizungsanlagen und Wärme-dämmung zu erfassen sowie die Präferenzen und Zah-lungsbereitschaft im Hinblick auf energietechnische Ver-besserungen und potenzielle Hemmnisse herauszuarbei-ten. Für ein erfolgreiches kommunales Management gilt es, die Motivationen hinter den energiebezogenen Präfe-renzen und Handlungen der Eigentümer zu verstehen. Denn ohne eine explizite Berücksichtigung der soziode-mografischen Einflüsse wird eine Prognose im Hinblick auf die zu erwartende Umstrukturierung der Energiever-sorgung im Bereich der privaten Haushalte nicht gegeben sein. Durch eine deutschlandweite Telefonbefragung wurde der Einfluss des Lebensstils auf das energiebezogene Investitionsverhalten der privaten Haushalte untersucht. Ziel war es herauszufinden, inwieweit durch eine Clusterung anhand von Lebensstilgruppen eine über soziodemografische Faktoren (z.B. Einkommen und Alter) hinausgehende Differenzierung des energiebezogenen Entscheidungsverhaltens möglich ist. Die Befragungser-gebnisse bestärken den vermuteten Merkmalszusammen-

hang zwischen Lebensstil und Präferenz bei der Wahl eines Heizungssystems und unterstützen damit die Theo-rie, dass die Berücksichtigung lebensstilbezogener Hand-lungsweisen der privaten Akteure die Prognose über künftige Diffusionskurven verschiedener Technologien verbessert [6, 7]. 3� Umsetzungsstrategie Im Zentrum der dritten Projektphase steht die Schaffung eines adaptiven, akteursorientierten und quartiersbezo-genen Energiemanagementsystems in Delitzsch. Dieser Ansatz stellt sich der Herausforderung einer flexiblen Anpassung an die hohe Dynamik energiepolitischer und technologischer Entwicklungen auf lokaler, regionaler und überregionaler Ebene und ermöglicht es technische Entscheidungen im Energieversorgungsbereich der Stadt unter Berücksichtigung sozio-ökonomischer Einflüsse zu treffen. Bei der kommunalen Strategiefindung soll untersucht werden, welche Optimierungspotenziale vor dem Hinter-grund des autonomen Handelns der Akteure erschlossen werden können bzw. welche Konflikte (z.B. in Bezug auf stadttechnische Systeme) überwunden und welche Syner-gien gestärkt werden müssen. Zugleich zielt das Vorge-hen darauf ab, breite Schnittstellen für eine Übertragung des Managementansatzes auf weitere Kommunen anzu-bieten. Daher besteht das adaptive Energiemanagement-system aus vier Elementen: Die explorative Ebene (Institut für Infrastruktur und Res-sourcenmanagement (IIRM) der Universität Leipzig und das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)) wid-met sich der Schaffung einer softwaregestützten agen-ten-basierten Simulationsplattform. Damit sollen die Ver-änderungen von Mittelstädten im Kontext des demografi-schen Wandels und der technologischen Entwicklung der Energiemärkte im Sinne eines »E-Laboratory« analysiert werden. Ziel der sozio-ökonomischen Analyse in der kommenden Projektphase ist es, ein vertieftes Verständnis des energiebezogenen Entscheidungsverhaltens zu ge-winnen. Dabei werden die privaten Haushalte in Bezug auf ihre Investitionen vertieft untersucht. Zusätzlich wer-den Vermieter, repräsentiert durch die beiden großen Wohnungsbaugenossenschaften in Delitzsch, in den Blick genommen. Da ihre Investitionen wesentlich auf der zukünftigen Auslastung der Wohngebäude beruhen, wird auch das Umzugsverhalten von Mietern untersucht. Das darauf aufbauende Entscheidungsverhalten der Mesoakteure wird im Rahmen der agentenbasierten Integration in einer Policy Exercise untersucht. Eine we-sentliche Herausforderung ist es deshalb, das Modell in Hinsicht auf regelmäßig stattfindende Anpassungen der zu modellierenden Netzwerke flexibel zu gestalten. Auf der operativen Ebene wird die Umsetzung der aus den Szenarien abgeleiteten, akteursbezogenen Strategien durch kommunale »Energieeffizienzmanager« sicherge-

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stellt, insbesondere im Hinblick auf Haushalte, Unterneh-men und energiewirtschaftlich relevante Akteure. Die Etablierung eines kommunalen Energieeffizienzmanagers und mithin die Generierung einer neuen Dienstleistungs-form, schafft eine Schnittstelle zwischen den beteiligten Akteuren, die einen permanenten bidirektionalen Ab-gleich operativer Aktivitäten mit den strategischen stadt-teil- oder quartiersbezogenen Zielsetzungen ermöglicht. Eine dritte Ebene, die Monitoring-Ebene – vertreten durch die KEM Kommunalentwicklung Mitteldeutschland GmbH – wird zur Beurteilung der Effizienz und Effektivität dieses Vorhaben durch einen umfangreichen Berichts- und Eva-luierungsprozess begleiten. Die Übertragbarkeit des wissenschaftlichen Konzeptes auf weitere Kommunen und dessen langfristige Anwendbar-keit im praktischen Umfeld wird durch die Multiplikator- und Kommunikationsebene, getragen von der For-schungsstelle Kommunale Energiewirtschaft der Universi-tät Leipzig, gewährleistet. 4� Danksagung Wir danken allen Projektbeteiligten (Vattenfall Europe Professur für Energiemanagement und Nachhaltigkeit und Forschungsstelle Kommunale Energiewirtschaft am Insti-tut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement der Universität Leipzig, Leipziger Institut für Energie GmbH, Große Kreisstadt Delitzsch, Technische Werke Delitzsch GmbH) für die Unterstützung bei der Erarbeitung der hier gezeigten Ergebnisse. 5� Literatur [1] Bruckner, T.; Groscurth, H.-M.; Kümmel, R. (1997): Competition and Synergy between Energy Technologies in Municipal Energy Systems, Energy - The International Journal, 22, 1005-1014. [2] Bruckner, T.; Morrison, R.; Handley, C.; Patterson, M. (2003): High-Resolution Modeling of Energy-Services Supply Systems Using deeco: Overview and Application to Policy Development, Annals of Operations Research 121, 151-180. [3] Morrison, R.; Bruckner, T. (2003): High-Resolution Modeling of Distributed Resources Using deeco: Adverse Interactions and Potential Policy Conflicts, in: S. Ulgiati (Ed.): Proc. of the 3rd Biennial International Workshop: Advances in Energy Studies: Reconsidering the Impor-tance of Energy, Porto Venere, Italy, September 24-28, 2002. Servizi Grafici Editoriali, Pado-va, 97-107. [4] Bruckner, T.; Heise, J.; Morrison, R. (2006): Advanced Integrated Energy Systems, in: Proc. of the International EURO Conference on Operation Research Models and Methods in the Energy Sector (ORMMES 2006), Septem-ber 6-8, 2006. Coimbra, Portugal. [5] Bruckner, T.; Gröger, M.; Schmid, V.; Bleicher, A.; Gleiche, C.; Geyler, S.; Schröder, G.; Erfurt, I. (2010):

ENEFF STADT DELITZSCH - Wege in die energieeffiziente urbane Moderne - Entwicklung eines akteursorientierten kommunalen Energiemanagementsystems in Delitzsch, Projekt im Auftrag des BMBF, (Projektnummer 03SF0364) [6] Gröger, M.; Bruckner, T. (2011): Lebensstile und Inves-titionsverhalten im Wärmemarkt, in: Proc. der 7. Interna-tionalen Energiewirtschaftstagung an der TU Wien, Wien, 16. – 18. Februar 2011 [7] Wittmann, T.; Bruckner, T. (2009): Agent-based Mod-eling of Urban Energy Supply Systems Facing Climate Protection Constraints, Fifth Urban Research Symposium, Marseille, June 28.

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Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt

STUTTGART: STADT MIT ENERGIEEFFIZIENZ � SEE STUTTGART - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dr.-Ing. Jürgen Görres Amt für Umweltschutz, Landeshauptstadt Stuttgart Dipl.-Ing. Hans Erhorn Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

Prof. Dr.-Ing. Markus Friedrich Institut für Straßen- und Verkehrswesen, Universität Stuttgart

Dipl.-Ing. Nino Schäfer Amt für Umweltschutz, Landeshauptstadt Stuttgart

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LEBENSLAUF

Dr.-Ing. Jürgen Görres Landeshauptstadt Stuttgart Amt für Umweltschutz Abteilung Energiewirtschaft

Jahrgang 1962 1989 1996 Seit 1996 Seit 1998 Seit 2006

Studium der Verfahrenstechnik an der Universität Stuttgart, Diplom Promotion, Wissenschaftliche Tätigkeit am Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen an der Universität Stuttgart, Bereich Energietechnik. Amt für Umweltschutz, Landeshauptstadt Stuttgart. Zunächst als Leiter des Bereichs Wärmewirtschaft und Energiekonzepte. Dozent an der Hochschule Pforzheim für Wärmelehre Leiter der Abteilung Energiewirtschaft. Mitarbeit in verschiedenen Energiearbeitskreisen (DIN, VDI, Deutscher Städtetag, Rat der Gemeinden und Regionen in Europa)

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STUTTGART: STADT MIT ENERGIEEFFIZIENZ �SEE STUTTGART Dr.-Ing. Jürgen Görres, Dipl.-Ing Hans Erhorn, |�$������������Markus Friedrich, �����������Nino Schäfer

1� Einleitung Voraussetzung für eine zukunftsfähige Gesellschaft ist neben ökonomischem Wohlstand und sozialer Wohlfahrt auch eine intakte Umwelt. Hierzu ist es erforderlich, die Emissionen an Schadstoffen – insbesondere klimarelevan-ter Schadstoffe – deutlich zu reduzieren und den Ressour-cenverbrauch effizienter zu gestalten. Ziel ist dabei, eine nachhaltige Energieversorgung aufzubauen. Hierzu muss der Energieverbrauch auf ein Minimum begrenzt und der verbleibende Energiebedarf mit dem lokalen Energiean-gebot gedeckt werden. Diese Umgestaltung der Energie-versorgung ist eine zentrale Aufgabe insbesondere für die Kommunen als Träger öffentlicher Belange, die es zu lösen gilt, damit Städte zukunftsfähig bleiben. Stuttgart hat in diesem Bereich in der Vergangenheit bereits Maßnahmen erfolgreich umgesetzt. Dazu gehört seit über 30 Jahren ein Energiemanagement für die stad-teigenen Liegenschaften, das mit einem zentralen Con-trolling, energetischen Vorgaben, einem stadtinternen Contractingmodell, über 40 Anlagen mit erneuerbaren Energien und insbesondere mit vorbildhaften, energeti-schen Demonstrationsvorhaben den Energie- und Was-serverbrauch signifikant reduziert hat. Mit vertraglich abgesicherten Energievorgaben in privaten Bauvorhaben, die weit über die Anforderungen der Energieeinsparver-ordnung hinaus gehen, einem Förderprogramm im Ener-giebereich und einem Energieberatungszentrum für Pri-vatpersonen im Wohnbau wurden bereits richtungwei-sende Ansätze in der Stadt begonnen. Mit dem Projekt Stadt mit Energieeffizienz (SEE Stuttgart) sollen diese Ansätze ausgebaut, vorangetrieben und in eine Strategie für die ganze Stadt münden. Die hohe Importabhängigkeit Deutschlands bei derzeit stark steigenden Preisen auf den Weltenergiemärkten erfordert weiterreichende Schritte der Energieeinsparung und Effizienzsteigerung. Städte und Kommunen müssen in diesem Prozess Weitsicht üben und sich mit möglichen Veränderungen strategisch auseinandersetzen, um bei einsetzenden signifikanten Veränderungen rechtzeitig reagieren zu können. Hierzu gehören neben der kurzfris-tigen Anpassung der Energieversorgung an sich verän-dernde wirtschaftliche Randbedingungen auch die mittel-fristige Auseinandersetzung mit möglichen demographi-schen und strukturellen Veränderungen im Einzugsgebiet, sowie die langfristige Ausrichtung der Struktur der Ener-gieversorgung an die Qualität und Quantität des regiona-

len Energieaufkommens. In diesen Prozess müssen alle Beteiligten einer Kommune eingebunden werden. 2� Ziele So unumstritten die Notwendigkeit zur Energieeinsparung und Ressourceneffizienz in Gesellschaft und Politik ist, so schwierig gestaltet sich die Festlegung auf konkrete Ziele

sowie die Verständigung über die �richtigen� Strategien und Maßnahmen im städtischen Kontext. Ursachen dafür sind unter anderem die Schwierigkeiten bei der Wir-kungsbeurteilung von Maßnahmen im Rahmen der For-mulierung von politischen/planerischen Strategien (gene-relle Wirksamkeit als auch der Beitrag von Maßnahmen zur treffsicheren Erreichung der Ziele) und die Unsicher-heit über Art und Umfang von Opportunitätskosten im Falle der Zielerreichung und mögliche sozialen Vertei-lungswirkungen von Kosten. Ein geeignetes Werkzeug kommunaler Strategieplanung können Modelle sein, mit denen die Wirkungen verschiedener Maßnahmen im Hinblick auf ihre individuelle wie auch kumulative Wirk-samkeit bewertet werden können. Vor diesem Hinter-grund soll mit dem Projekt SEE ein makro- und mikrosko-pisches Bilanz- und Strategiemodell zur Flankierung der kommunalen Strategie- und Maßnahmenplanung entwi-ckelt werden. SEE unterstützt als makroskopisches Modell die synoptische Bilanzierung sektoraler Energieverbräu-che. Auf dieser Basis sollen realistische Minderungsziele

mit sektoralen �Umsetzungspflichten� formuliert werden. Als mikroskopisches Modell zielt SEE auf die individuellen Verhaltensweisen von einzelnen Akteuren (insbesondere der privaten Haushalte) als Reaktion auf gewählte bzw. geplante Maßnahmen. Hier geht es um die Beurteilung der Wirksamkeit von Einzelmaßnahmen basierend auf definierten Verhaltens- und Reaktionswahrscheinlichkei-ten. Das Projekt SEE verfolgt dazu folgende Ziele: –� Entwicklung eines makroskopischen und mikrosko-

pischen Bilanz-/ Strategiemodells –� Identifizierung von Optimierungspotenzialen –� Umsetzung identifizierter Maßnahmen –� Evaluierung der Maßnahmen und Erfolgskontrolle –� Erstellung einer Road Map Energie 2050 Im Folgenden werden die notwendigen Ansätze genauer dargelegt.

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Abbildung 1 Bilanz- und Strategiemodell

Das Projekt SEE sieht eine systematische Herleitung kom-munaler Strategien zur Ressourceneinsparung, die Aus-wahl geeigneter Maßnahmen und das Monitoring ihrer Wirksamkeit. SEE im Sinne einer Langzeitentwicklung und einer Lebenszyklusbetrachtung eine Betrachtung der energetischen Prozessketten im gesamten Stadtgebiet vor. Damit soll sichergestellt werden, dass die Steigerung der Energieeffizienz und die Erreichung von gesetzten Minderungszielen ohne (nicht erkannte) regionale und/oder überregionale Transfers von negativen Externalitäten erfolgt. Auch sollen soziale Verteilungswir-kungen von Opportunitäts- bzw. Anpassungskosten stets mit betrachtet werden. In dieser Betrachtung müssen alle Sektoren einer Stadt einbezogen werden. Die in der vergangenen Projektphase für das Stadtgebiet Stuttgart durchgeführte Makrobilanzierung der Energie-flüsse und eine darauf aufbauende Wirksamkeitsabschät-zung absehbarer Entwicklungen und potenzieller Maß-nahmen zeigt, dass das Ziel einer 20 % Reduzierung des Energieverbrauchs bis 2020 erreichbar ist. Die dazu not-wendigen Effizienzsteigerungen müssen in allen Sektoren über einen bestimmten Zeitraum verteilt umgesetzt wer-den. Die Bereitschaft für die Umsetzung ist unterschied-lich vorhanden. Entsprechend müssen Dienstleistungsmo-delle entwickelt werden, um möglichst viele Bereiche (Bürger, Wohnungseigentümer, Industriefirmen, ...) zu motivieren und zu sensibilisieren. Damit dies gelingt, ist eine kontinuierliche Bilanzierung im Makromaßstab aber auch im Mikromaßstab über einen längeren Zeitraum notwendig. Damit die Umsetzung dieses gesamten Pro-zesses gelingt, sind flankierende Kommunikationsmaß-nahmen notwendig, die sich auf die Stadt selbst und auf die Akteure der Stadt sowie auf private Haushalte bezie-hen. Ausgehend von der Vorstellung, dass jeder Energiever-brauch durch Aktivitäten menschlicher Individuen verur-

sacht wird, kombiniert das Projekt SEE zur Bilanzierung und Optimierung des Energieverbrauchs einen Top-Down Ansatz mit einem Bottom-Up Ansatz. 3.1� Entwicklung eines makroskopischen Bilanz-

und Strategiemodells Ein Stadtgebiet wird im Bereich der leitungsgebundenen Energien in der Regel von einem Netzbetreiber versorgt. Daher ist es möglich, zentrale Kennwerte für die Energie-versorgung des Stadtgebietes aufzubereiten und mit Kennwerten der nicht leitungsgebundenen Energien zu ergänzen. Mittels eines Top-Down Ansatzes wird so der gesamte Energieverbrauch der Stadt Stuttgart erfasst und mit Hilfe eines makroskopischen Bilanzmodells den ein-zelnen Sektoren (Haushalt, Industrie, Verkehr, Gewer-be/Handel, Dienstleistung) zugeordnet. Dieser Ansatz kann später zu einem Benchmarksystem für andere Kommunen ausgeweitet werden. 3.2� Entwicklung eines mikroskopischen Bilanz-

und Strategiemodells

Um die Wirkungen potentieller Maßnahmen (z.B. Energiecontracting, Straßenbenutzungsgebühren), exter-ner Entwicklungen (z.B. Entwicklung des Energiepreises, Einführung neuer Technologien) und des Trends (Sanie-rungsraten, Fahrzeugflottenerneuerung) in ihrer kumula-tiven Wirksamkeit genauer abschätzen und in ihrer zeitli-chen Entwicklung prognostizieren zu können, wird ein mikroskopisches Bilanz- und Strategiemodell entwickelt. Ziel der Modellentwicklung ist es, vorgeschlagene Maß-nahmen zur Energieeinsparung unter realitätsnahen Be-dingungen auf ihre Wirksamkeit prüfen zu können. Das Modell soll Hinweise geben, wie Individuen bzw. private Haushalte und institutionelle Akteure auf Informationen, Ge- und Verbote, Preise oder nicht-monetäre Verhaltens-anreize reagieren. Abbildung 2 verdeutlicht die unter-schiedlichen Ansätze des Makro- und Mikromodells. 3.3� Identifizierung von Optimierungspotenzialen Die Anwendung des Bilanz- und Strategiemodells ermög-licht es, verschiedene Szenarien für eine zukünftige Ent-wicklung der Stadt Stuttgart durchzuspielen, so dass relevante Handlungsfelder und effiziente Maßnahmen identifiziert und priorisiert werden können. Ziel des For-schungsvorhabens ist es, Optimierungspotenziale in Städ-ten in den Bereichen Wohnen, Verkehr, Versorgung und Entsorgung zu quantifizieren und Maßnahmen zur Nut-zung der Potenziale im Hinblick auf ihre Wirksamkeit, Finanzierbarkeit und Durchsetzbarkeit zu bewerten. Unter Verwendung von Erfahrungen der Stadt Stuttgart im Energie- und Verkehrsbereich (cities for mobility, ener-getische Modellvorhaben, kommunales Energiemanage-

Optimierungs-

potenziale

identifizieren

Erfolgskontrolle:

Wirkungen

monitoren

Optimierungs-

maßnahmen um-

setzen

Bilanz und Strategiemodell

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ment, Begleitung von privaten Neubauvorhaben, Energie-beratung von Bauherren, Energie- und Klimaschutzkon-zept) und partiellen Kennwerten aus Pilotobjekten, wie z. B. der EU Concerto oder EU ecobuildings-Initiative oder den Demonstrationsprojekten des BMWi Förderschwer-punkts EnOB und EnEff-Stadt sowie des BMVBS Förder-

schwerpunkts �Nachhaltige Stadtentwicklung� sollen mit dem entwickelten Modell Potenziale zur Energieoptimie-rung abgeschätzt werden. Darüber hinaus erlaubt ein systematisch angelegter Screeningprozess die erschließba-ren Potenziale einzelner Sektoren besser einzugrenzen. 3.4� Road Map Energie 2050 Mit den erarbeiteten wirtschaftlich erschließbaren Opti-mierungspotenzialen kann eine langfristige dynamische Energie Road Map unter Annahme verschiedener Ent-wicklungsstrategien erarbeitet werden. Das bereitgestellte Werkzeug erlaubt es, sich verändernde Prozesse kontinu-ierlich in die Entscheidungsfindungsprozesse der städti-schen Organe einzubinden und an die Evaluierungser-gebnisse anzupassen. Als quantifizierbare Zielwerte wer-den Energiebedarf und Anteil an erneuerbaren Energien als Hauptindikatoren geführt. Das langfristige Ziel der Energie Road Map ist es, den Energiebedarf der Stadt an das lokale Energieangebot anzupassen und so die Import-abhängigkeit des Rohstoffs Energie zu senken. 3.5� Umsetzung von Maßnahmen Aus den Erfahrungen bisheriger Demonstrationsprojekte auf europäischer und nationaler Ebene hat sich gezeigt, dass die Vorbildwirkung der öffentlichen Hand entschei-dend ist für die Akzeptanz von Maßnahmen im privaten Bereich. Daher gilt es, kurzfristig signifikante Effizienzver-besserungen im Bereich der öffentlichen Einrichtungen zu

realisieren und zu kommunizieren. Parallel sind die Dienst-leistungen im privaten und öffentlichen Bereich auszu-bauen. Hier gilt es besonders neue innovative Ansätze zu erproben und zu neuen Geschäftsfeldern weiter zu ent-wickeln. Ein besonderes Verbesserungspotenzial wird im Bereich der Gebäudesanierung gesehen. Die derzeitigen Sanie-rungsraten im Gebäudebestand liegen bei unter 2 % im Jahr; der Sanierungsstau ist besonders ausgeprägt im Bereich der privaten Gebäudebesitzer. Viele Eigentümer scheuen sich aufgrund der Komplexität der Aufgabe derartige Arbeiten einzuleiten. Im Projekt sollen daher alternative Werkzeuge für diese Bevölkerungsgruppe entwickelt und pilothaft angewendet werden. Als innova-tive Dienstleistung soll ein Contractingmodel für Privat-haushalte unter Einbindung unterschiedlicher Mittelgeber, Anbieter und Leistungsnehmer entwickelt und getestet werden. Um das energieeffiziente Verhalten von Privatpersonen zu fördern, wird ein spezielles Analyse- und Optimierungs-programm für private Haushalte entwickelt. Ähnlich dem Energiepass für Gebäude wird ein Instrument erstellt, das den Energieverbrauch im Haushalt (Heizung, elektrische Geräte, Fahrzeuge) und aller Aktivitäten der Haushalts-mitglieder (Verkehrsverhalten, Konsumverhalten) doku-mentiert. Mit Hilfe eines Energie-Benchmarking werden die Haushaltsmitglieder über die Qualität ihrer techni-schen Geräte und über ihr energierelevantes Verhalten informiert. Darauf aufbauend wird für jeden Haushalt ein individuelles Optimierungsprogramm erstellt. Im Bereich Sektor Gewerbe, Handel und Dienstleistung

sollen mittels eines von der Kommune moderierten �run-

den Tisches� die bisherigen Erfolge ausgebaut und kom-

Abbildung 2 Gegenüberstellung des makroskopischen und mikroskopischen Modells

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muniziert werden. Die Maßnahme soll im Erfolgsfall im Laufe des Projektes auch auf den Industriesektor ausge-weitet werden. Der Energieversorgungssektor wird durch verschiedene Maßnahmen die Effizienzsteigerung der Stadt unterstüt-zen. Neben dem Aufbau einer Biogasanlage ist der Aus-bau der Fernwärme mittels Verdichtung des derzeitigen Netzes vorgesehen, sowie die Erstellung einer biomasse-gefeuerte Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlage. Begleitend soll die Steigerung der thermischen und photovoltaischen Solaranlagen im Stadtgebiet gezielt vorangetrieben wer-den. Um sicherzustellen, dass die skizzierten Maßnahmen auch die Bedürfnisse der privaten Haushalte und der betroffe-nen korporativen Akteure der Stadt berücksichtigen, wird ihre Umsetzung kommunikativ begleitet. Ausgewählte Maßnahmen werden darüber hinaus von Beginn an durch Beteiligungsverfahren unterstützt, um einerseits die Ak-zeptanz für die Maßnahmen zu erhöhen und um anderer-seits das spezifische Wissen von Stakeholdern für die Ausgestaltung der Maßnahmen zu nutzen.

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������������� Alle energierelevanten Maßnahmen im Gebiet der Stadt Stuttgart werden mit Hilfe des Bilanz- und Strategiemo-dells erfasst und bewertet. Das Bilanz- und Strategiemo-dell soll ein kontinuierliches Controlling der Energieströme in der Stadt Stuttgart ermöglichen und die Wirksamkeit der gewählten Maßnahmen dokumentieren. Die Evaluie-rung der umgesetzten Maßnahmen soll sowohl im mikro-skopischen als auch im makroskopischen Bereich erfol-gen. Hierzu werden die ausgewählten öffentlichen Lie-genschaften und die noch zu definierenden Bereiche wie z.B. eine Stichprobe von Privathaushalten einem länger-fristigen Energiemonitoring unterzogen. Darüber hinaus wird über die Entwicklung des leitungsgebundenen Ge-samtenergieverbrauchs auf der Kommunengemarkung regelmäßig durch den Energieversorger berichtet. Die Ergebnisse des Projekts sind in die bereits existieren-den Ansätze der Stadt im Umweltschutz zu integrieren. Hierzu zählt ein im Jahr 2007 entwickeltes 10-Punkteprogramm des Oberbürgermeisters, in welchem die Aufgabenfelder der Klimaschutz- und Energiepolitik zusammengefasst sind. Die im Projekt SEE entwickelten Erkenntnisse sollen in einer intensiven Öffentlichkeitsarbeit mit möglichst vielen Beteiligten in Stuttgart diskutiert und weiter vorangetrie-ben werden. Nur so lassen sich Bewusstseinsveränderun-gen bei den Einwohnern in Stuttgart aber auch bei den Entscheidungsträgern in der Politik, in der Industrie, in der

Wirtschaft, in der Energieversorgung oder wo auch immer erreichen. Außerdem ist die Stadt in verschiedenen natio-nalen (Deutscher Städtetag) und internationalen Netz-werken (Rat der Gemeinden und Regionen in Europa, Energie Cités, Klimabündnis) vertreten, die eine Verbrei-tung der Ergebnisse sicherstellen. Darüber hinaus müssen aber auch von Seiten der Stadt in ihrem Einflussbereich Entscheidungen herbeigeführt werden, die den Wandel zur nachhaltigen Energieversorgung unterstützen und sicherstellen. 4� Ergebnisse der Projektphase 2009/2010 Die Bilanzierung der Energieströme einer Großstadt wie Stuttgart ist aufgrund seiner Vielschichtigkeit sehr kom-plex. Als Bilanzgrenze wurde die Gemarkungslinie der Stadt Stuttgart gewählt, wobei reine Transittrassen wie die Autobahnen A8 und A81, das Verkehrsaufkommen durch Fernzüge und Schiffsverkehr und der Durchfluss von Stoffströmen aus der Bilanzierung ausgeklammert wurden. Durch Zusammenführung von Daten aus verschiedensten Quellen ergibt sich die Gesamtenergiebilanz für die Stadt Stuttgart. Der ganzheitliche Ansatz dieser Energiebilanzie-rung macht es möglich, den Energiefluss von der Her-kunft der Primärenergieträger, über die Umwandlungs-prozesse innerhalb der Stadtgrenzen bis hin zum End-energieverbrauch in den jeweiligen Sektoren der Stadt zu verfolgen (Abbildung 3). Auch ist eine Aufschlüsselung des Endenergieverbrauchs in Verwendungszwecke mög-lich (Abbildung 4). Zusammen ergibt dies ein Energieaufkommen von rund 14.900 GWh, wobei der größte Anteil auf den Energie-träger Strom entfällt, gefolgt von Erdgas, Mineralöl und Fernwärme. Im Energiesektor wurden zudem fast 3.000 GWh zur Energieumwandlung eingesetzt, aus denen abzüglich der Umwandlungs- und Verteilverluste sowie des Eigenverbrauchs des Energiesektors rund 1.700 GWh Energie erzeugt wurden. Unter Berücksichtigung des Energiebedarfs zur Bereitstellung eines Energieträgers in Stuttgart ergibt sich ein jährlicher Primärenergieeinsatz von rund 20.800 GWh. Die Differenz von 5.900 GWh ist der energetische Verbrauch für die Gewinnung, den Transport und die Weiterverarbeitung der Energieträger. Der Anteil an erneuerbaren Energieträgern betrug 2008 5,4 %. Der im Bilanzraum Stuttgart ermittelte Endener-gieverbrauch lag damit im Jahre 2008 ohne Berücksichti-gung des Fernverkehrs bei 22.937 kWh pro Einwohner bzw. 2.618 W mittlerer Verbrauchsleistung. Bezogen auf den Endenergieverbrauch ergibt sich für das Jahr 2008

eine CO�-Emissionen von insgesamt 4,8 Mio. t.

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Aus der zeitlichen Entwicklung des Energieverbrauchs in Stuttgart seit 1990 wird ersichtlich, dass der witterungs-bereinigte absolute Endenergieverbrauch aller Ver-

brauchssektoren leicht rückläufig war. Zwischen 1990 und 1995 ist der Endenergieverbrauch um 1,7% zurück-

Abbildung 3 Energieflussbild Stuttgart 2008

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gegangen, im Zeitraum von 1995 bis 2008 um weitere 2,9% bezogen auf das Jahr 1990, Abbildung 5. Die einzelnen Sektoren weisen jedoch sehr unterschiedli-che Entwicklungsverläufe auf. Während die Entwicklun-gen des Endenergieverbrauchs der privaten Haushalte und der städtischen Liegenschaften seit 1990 leicht stei-gend verlaufen sind, ist der Energieverbrauch im verarbei-tenden Gewerbe und im Sektor GHD und der sonstigen Industrie seit 1990 leicht rückläufig. Der Energieverbrauch im Sektor Verkehr ist trotz gestiegener Fahrleistung auf-grund effizienterer Antriebe mit fast 14% vergleichsweise stark geschrumpft. Im verarbeitenden Gewerbe ist der Endenergieverbrauch zwischen 1990 und 1995 stark zurückgegangen, was vor mit dem konjunkturbedingten Rückgang der Produktion Anfang der 1990er Jahre in Verbindung steht. Im Zeit-raum 1995 bis 2008 stieg der Endenergieverbrauch hin-gegen wieder deutlich an. Dies ist hauptsächlich auf einen deutlich erhöhten Strombedarf der verarbeitenden Indust-rie zurückzuführen.

Die Anteile der eingesetzten Energieträger in den Ver-brauchssektoren haben sich über die Jahre teilweise stark verändert. Während der Stromverbrauch seit 1990 sektorübergreifend zugenommen hat, ist der Energiever-brauch von Kohle nahezu auf Null zurückgegangen. Im Zeitraum zwischen 1995 und 2008 ist zudem ein starker Rückgang im Verbrauch von Mineralöl zu verzeichnen, das durch Erdgas, Fernwärme und erneuerbare Energie-systeme substituiert wurde. 4.1� Entwicklung und Bewertung von Maßnah-

men Für die Sektoren Haushalte, GHD und Industrie, Stadtver-waltung und Verkehr sowie Energieerzeugung und –versorgung wurden technische und organisatorische Maßnahmen ausgearbeitet, die direkt zu Energieeinspa-rungen und Effizienzsteigerungen führen. Außerdem wurden ordnungsrechtliche, finanzielle und motivations-fördernde Maßnahmen entwickelt, die an wichtige Ak-teure und Endverbraucher gerichtet sind, und die indirekt

Abbildung 5 Zeitliche Entwicklung des Endenergieverbrauchs in Stuttgart 1990, 1995 und 2008

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Abbildung 4 Aufteilung des Endenergieverbrauchs nach Sektoren und Verwendungszweck

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den Energieverbrauch beeinflussen. Verkehr

Energieerzeugung

GHD und Industrie

Haushalte

Abbildung 6 Kosten/Nutzen-Verhältnis der Maßnahmen

Abbildung 6 visualisiert die Wirksamkeit ausgewählter Maßnahmen im Hinblick auf die Primärenergieeinsparun-gen und auf die Kosteneffizienz. Zu berücksichtigen ist, dass die Maßnahmen nicht in allen Fällen voneinander unabhängig sind. Die sektorübergreifende Zusammenfas-sung der Maßnahmen zeigt, dass die Maßnahmen in der Summe gewinnbringend umgesetzt werden können. Viele der dargestellten Maßnahmen sind nur umsetzbar, wenn mehrere Akteure der Stadtgesellschaft zusammen-arbeiten und Übereinkommen schließen, die zu techni-schen oder organisatorischen Änderungen führen. Bei vielen der Maßnahmen besteht begleitend ein erhöhter moderierter Kommunikationsbedarf. �� ��������������������������"����#��$�� '�����*���� ���+���;"�� �<���������"

����� Die erstellte Energiebilanz wird alle zwei Jahre aktualisiert werden. Parallel wird ein mikroskopisches Bilanz- und Strategiemodell entwickelt um die Wirkungen potentieller Maßnahmen, externer Entwicklungen (z.B. Entwicklung des Energiepreises, Einführung neuer Technologien) und des Trends (Sanierungsraten, Fahrzeugflottenerneuerung) in ihrer kumulativen Wirksamkeit genauer abschätzen und in ihrer zeitlichen Entwicklung prognostizieren zu können. Anforderungen an das Mikromodell sind: –� Individuelle Entscheidungsprozesse in Haushalten

nachzubilden, die den Energieverbrauch beeinflus-sen.

–� Demographische, sozioökonomische, wirtschaftliche und raumbezogene Randbedingungen abzubilden, die die Entscheidungsprozesse in den Haushalten beeinflussen. Dazu muss es mit existierenden Ge-bäude-, Siedlungsstruktur- und Verkehrsmodellen verknüpft werden.

–� Prognose- und Szenariofähigkeit, so dass die Wir-kungen veränderter Energiepreise, technischer, mo-netärer und ordnungspolitischer Maßnahmen abgeschätzbar werden.

–� Es muss anhand von realen, im Modellgebiet auf Haushaltsebene erfassten Daten kalibriert und mit den Daten des Makromodells validiert werden.

5.2� Optimierungspotenzialen & Energie Road

Map Für ausgewählte Haushalte (Stichprobengröße ca. 700-1000 Haushalte) werden Optimierungspotenziale ermit-telt, die durch technische Maßnahmen (Gebäude, Haus-technik, Energietechnik, elektronische Geräte, Fahrzeug-

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technik) und durch Verhaltensänderung (Konsumverhal-ten, Verkehrsverhalten) realisierbar sind. Außerdem wird abgeschätzt, welche finanziellen Belastungen auf den Haushalt mit und ohne die technischen Maßnahmen entfallen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Ener-giepreisentwicklungen. Die Untersuchungen werden ergänzt durch repräsentative Untersuchungen an ausge-suchten Typgebäuden des Nichtwohnungsbaus. Die Ergebnisse dienen zur Kalibrierung des Bilanz- und Strategiemodells. Dies ermöglicht verschiedene Szenarien für eine zukünftige Entwicklung der Stadt Stuttgart durchzuspielen, so dass relevante Handlungsfelder und effiziente Maßnahmen identifiziert und priorisiert sowie realisierbare Potenziale zur Minderung des Energiebedarfs und zur Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien benannt werden können. Hieraus wird eine Energie Road Map für Stuttgart abgeleitet, welche bis ins Jahr 2050 führt. 5.3� Umsetzung von Maßnahmen Um die Energieeffizienz auf möglichst breiter Ebene zu erhöhen und den Energieverbrauch zu senken wird die Erarbeitung innovativer Dienstleistungen und Maßnah-men zur Steigerung der Energieeffizienz alleine nicht ausreichen. Zentral für die Wirksamkeit der Konzepte ist es, wie diese in der Öffentlichkeit kommuniziert und gegebenenfalls von Beteiligungsverfahren begleitet wer-den. Durch die Entwicklung und Implementierung flankie-render Kommunikationskonzepte sollen die Umsetzungs-chancen der im Projekt entwickelten Maßnahmen erhöht werden. Vorgesehen ist, den eingeleiteten Dialog mit dem Ge-meinderat und dessen Fachausschüssen während der Projektlaufzeit zu institutionalisieren und regelmäßige

Beratungssitzungen zum Thema �Energieeffiziente Stadt

Stuttgart� einzurichten. Darüber hinaus wird der not-wendige Prozess zur Umsetzung der Maßnahmen in den Fokus der Öffentlichkeit gestellt und unter Einbeziehung aller Gruppen der Stadtgesellschaft diskutiert. Die Evaluierung der umgesetzten Maßnahmen soll sowohl im mikroskopischen als auch im makroskopischen Bereich erfolgen. 6� Zusammenfassung Es wird ein Modell entwickelt, wie sich energiever-brauchsrelevante Aktivitäten in Wirtschaft und Gesell-schaft einer Stadt unter dem Einfluss von Informationen Ge- und Verbote, Preise, oder nicht-monitäre Verhaltens-anreize verändern. Darauf aufbauend wird für Entschei-dungsgremien ein Werkzeug erstellt, mit dem die Wir-kung geplanter Maßnahmen quantifiziert werden kann.

Durch Untersuchung verschiedener Maßnahmen und Szenarien wird eine Energie Road Map für die Stadt Stuttgart entwickelt die bis 2050 zielt. In einem umfassenden Kommunikationsprozess sollen alle gesellschaftlichen Gruppen der Stadt beteiligt werden. Bereits entwickelt wurde ein Modell zur Bilanzierung des makroskopischen Energieumsatzes der Gesamtstadt. Es ermöglicht eine differenzierte Analyse wesentlicher Ener-gieflüsse sowie Quellen und Senken der Stadt Stuttgart. Die Bilanzierung wird kontinuierliche fortgeführt. Weiter wurden Maßnahmen zur Energieeinsparung, Effizienz-steigerung und dem Einsatz erneuerbaren Energien skiz-ziert. Der Maßnamenkatalog wird fortgeschrieben. 7� Projektkonsortium Projektpartner sind die Landeshauptstadt Stuttgart, die Energie Baden-Württemberg AG, das Fraunhofer-Institut für Bauphysik und die Universität Stuttgart. –� Die Landeshauptstadt Stuttgart fungiert als Projekt-

koordinator. Sie moderiert, bringt wissenschaftliche Einrichtungen mit notwendigen Akteuren in Stutt-gart zusammen und bindet Entscheidungsträger ein. Sie wird die entwickelten Maßnahmen weiterverfol-gen und deren Umsetzung langfristig sicherzustel-len.

–� Die Energie Baden-Württemberg AG bringt Ihre Erfahrung als Betreiber von Energieversorgungsanla-gen und Verteilernetzen in das Vorhaben ein. Dies beinhaltet auch die Expertise aus Praxistests regene-rativer Versorgungsanlagen.

–� Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik ist maßgeblich für die Erstellung der Gesamtbilanz, für die makro-skopische Modellbildung des Energieverbrauchs im Gebäudebereich, daraus abgeleiteter Verbesse-rungspotenziale, für die mikroskopische Modellver-tiefung im Gebäudebereich, für die Erarbeitung von Umsetzungsstrategien im Sektor öffentlicher Einrich-tungen und Dienstleistungen und für die Entwick-lung der Road Map zuständig.

–� Die Universität Stuttgart ist an der Modellentwick-lung und der Identifizierung von Optimierungspo-tenzialen beteiligt. Innerhalb des makroskopischen Bilanzmodells übernimmt sie den Bereich Verkehr und Entsorgung. Beim mikroskopischen Bilanz- und Strategiemodell liegt der Schwerpunkt auf dem Be-reich der privaten Haushalte. Sie bearbeitet das Ar-beitspaket Energieerzeugung mit erneuerbaren Energien und entwickelt Kommunikationsstrategien für die Maßnahmenumsetzung.

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Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt

WOLFHAGEN 100% EE – ENTWICKLUNG EINER NACHHALTIGEN ENERGIEVERSORGUNG FÜR DIE STADT WOLFHAGEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. Christina Sager Dr. rer. nat. Kai Morgenstern Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP Kassel

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WOLFHAGEN 100% EE – ENTWICKLUNG EINER NACHHALTIGEN ENERGIEVERSORGUNG FÜR DIE STADT WOLFHAGEN Dipl.-Ing. Christina Sager, Dr. rer. nat. Kai Morgenstern Der Wettbewerb »Energieeffiziente Stadt« des Bundes-ministeriums für Bildung und Forschung hat sich zum Ziel gesetzt, Kommunen in der Umsetzung innovativer Strate-gien und neuer Dienstleistungsangebote zu unterstützen. Hiefür sollen übertragbare Ansätze und Maßnahmen entwickelt werden, die helfen, den Wandel in Richtung einer zukunftsweisenden Energieversorgung zu beschleu-nigen und zu vereinfachen. Im Folgenden werden die Ergebnisse und Vorschläge des Projektkonsortiums der nordhessischen Stadt Wolfhagen zusammengefasst und Maßnahmen beschrieben, die auf dem Weg zu einer umfassenden lokalen erneuerbaren Energieversorgung sinnvoll und richtungweisend sind. 1� Bisherige Entwicklungen Die Stadt Wolfhagen nimmt im nordhessischen Raum bereits seit Jahren eine Vorreiterrolle im Bereich von Ener-gieeffizienzprojekten ein. Diese umfassen sowohl Maß-nahmen im Energiemanagement als auch Umsetzungs-projekte im Bereich erneuerbarer Energien, z.B. mit der ersten Photovoltaikanlage auf einem städtischen Gebäude im Jahr 1994. Als erste hessische Kommune übernahmen die Stadtwerke Wolfhagen GmbH als 100% Tochter der Stadt im Jahr 2006 das kommunale Stromnetz von der E.ON Mitte AG, um frei von der Unternehmenspolitik überregionaler Stromversorger eine auf das Interesse der Bürger abgestimmte lokale Energiepolitik mit gestalten zu können. Seither verfolgen die Stadtwerke konsequent auch strategische Ziele im Bereich einer nachhaltigen Energieversorgung. Die Unabhängigkeit erlaubte es in den vergangenen Jahren bereits zahlreiche Projekte anzu-stoßen, die ohne eigene kommunale Stadtwerke nicht möglich gewesen wären. Am 17.04.2008 beschlossen die Stadtverordneten die Umstellung der Stromversorgung auf erneuerbare Ener-gien bis zum Jahr 2015. Hierfür starteten die Planung und der Bürgerbeteiligungsprozess zur Errichtung eines Bür-gerwindparks unter der Federführung der Stadtwerke. Der Windpark soll die bereits jetzt überdurchschnittlich vorhandenen Photovoltaikanlagen ergänzen, um das ambitionierte Ziel einer 100%igen lokalen Stromversor-gung aus Erneuerbaren Energien zu erreichen. Eine nachhaltige Energiewende in einer ländlich gepräg-ten, großräumigen und von demografischen und wirt-schaftlichen Veränderungen betroffenen Kommune stellt

eine besondere Herausforderung und gleichzeitig eine große Chance dar. Wolfhagen bietet gute Voraussetzun-gen, für diesen Ansatz der Energiewende zur Beispiel-kommune zu werden. 2� Bilanzierung des Energiesystems Um die Entwicklung der Gesamtkommune bezüglich ihres Energiesystems zu beurteilen, ist es erforderlich, zentrale Daten kontinuierlich zu erfassen und auszuwerten. Dies erfolgt in größeren Städten üblicherweise durch den Energiebeauftragten oder durch das Umweltamt. Die Stadt Wolfhagen verfügt bis dato über kein konsistentes Monitoringsystem der Kernindikatoren des Energiesys-tems. Aus diesem Grunde konnte für die Bilanzierung im Rahmen der Projektbearbeitung nur auf die vorhandenen verstreuten Datenbestände und eigene Erhebungen zu-rückgegriffen werden. Für die Kernstadt und die Stadtteile wurde eine Gebäude-typologie erstellt, die die Erfassung von Baualtersklassen, Geschossigkeit und Nutzungen umfasste. Hierfür wurde neben der Auswertung der Bebauungspläne eine verein-fachte Datenaufnahme vor Ort durchgeführt. Die Wohn-gebäude bilden die absolute Mehrheit der Gebäude und dominieren sowohl die Kernstadtstruktur als auch die dörflich geprägten Stadtteile. Anhand der Flächenvertei-lung und der Gebäudetypologie ergibt sich für die 3.459 Wohngebäude in Wolfhagen ein Energiebedarf für die Gebäudebeheizung von ca. 160.760 MWh Endenergie pro Jahr. Wohngebäude bilden deshalb den Fokus für die Maßnahmen im Bereich der Gebäudesanierung. Im Januar 2010 wurde eine Haushaltsbefragung bei allen Wolfhager Haushalten zu den energetisch relevanten Sektoren Wohnen, Stromverbrauch und Mobilität durch-geführt. Zudem wurde die Befragung genutzt, um ein breiteres Meinungsbild zu den Themen Sanierungstätig-keit, Erneuerbare Energien und dem Beratungs- und Informationsbedarf zu erhalten. Neben der Erhebung von Daten zum Ist-Zustand der Gebäude und der Bewohnerstruktur wurden auf diese Weise qualitative Ergebnisse erzielt und auch solche, die sich nicht in den verfügbaren statistischen Daten wiederfinden. So konnte z.B. die Verteilung der Energieträger festegestellt werden: 50% Öl, 23% Gas (Erdgas und Flüssiggas), 19% Fest-brennstoffe (Stückholz, Holzpellets, Kohle) und 4% Strom (Wärmepumpen, Stromdirektheizungen).

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In der Kernstadt und den Stadtteilen wurde für alle Wohngebäude das solare Strahlungspotenzial berechnet. Die Solarpotenzialanalyse erlaubt es zum einen dem Bür-ger individuell Auskunft über die potentiellen Erträge auf seinen Dachflächen zu geben, zum anderen Bereiche im Stadtgebiet zu identifizieren, die sich für einen weiteren Ausbau von Photovoltaik-Anlagen besonders anbieten. Im Rahmen einer Machbarkeitsstudie für eine Biomasse-vergasungsanlage wurde im Jahr 2009 eine Biomassepo-tenzialstudie angefertigt. Diese umfasste in ihrem ersten Abschnitt die Grundlagen-ermittlung vorhandener Biomassepotenziale und mögli-cher technischer Nutzungen. Der Untersuchungsraum für die Biomassepotenzialerhebung erstreckt sich über das Gebiet des Altkreises Wolfhagen mit 48 Gemeinden und vier Städten und ist demnach deutlich größer als der hier umrissene Bilanzierungsraum. Insgesamt haben die Auto-ren der Studie ein Energiepotenzial von 3.100 MWh pro Jahr im Bereich der Abfallstoffe identifiziert. Für die Ver-brennung geeignete holzige Biomasse ergibt ein Potenzial von etwa. 21.600 MWh pro Jahr und die Gesamtmenge an für die Vergärung geeigneter Ressourcen (Rindergülle und Silomais) bieten ein Potenzial von 70.400 MWh pro Jahr. Diese ist allerdings aufgrund von Nutzungskonkur-renzen nicht in vollem Umfang verfügbar. Die Stadtwerke Wolfhagen GmbH liefern innerhalb des kommunalen Gebietes Wasser und Strom für Haushalts- und Gewerbekunden. Der Gesamtabsatz liegt bei rund 66.000 MWh pro Jahr. Seit Herbst 2007 beziehen die Stadtwerke Wolfhagen für ihre Haushaltskunden Strom

aus 100% Wasserkraft aus zertifizierten Quellen. In Zu-kunft soll der Bürgerwindpark den »Löwenanteil« der Stromerzeugung in Wolfhagen sicherstellen. Eines der Ergebnisse der langfristigen Förder- und Beratungspolitik in Wolfhagen ist sicherlich der überdurchschnittliche Ausbau von Photovoltaikanlagen. Dieser hat dazu ge-führt, dass in Wolfhagen über 15% der im Netzgebiet verteilten Strommenge aus lokalen PV-Anlagen stammen, was etwa um das 10-fache über dem Bundesdurchschnitt liegt. Die räumliche Eingrenzung des Energiebedarfs für Ver-kehr auf die Systemgrenze Stadtgebiet Wolfhagen ist mit der vorhandenen Datenbasis nur unzureichend möglich. Für die Abbildung von Einsparpotentialen im Zusammen-hang mit dem Ausbau der Elektromobilität mussten je-doch Annahmen zu den CO2-Emissionen getroffen wer-den. Hierfür wurde vereinfacht eine Gesamtemission von 1,56 t CO2 pro Person und Jahr nach den Untersuchun-gen des ifeu-Instituts zu CO2-Faktoren der verschiedenen Bedarfssektoren angenommen. Dieser Wert umfasst Anteile des Straßenverkehrs an der persönlichen Bilanz und stellt den Anteil dar, der durch die Maßnahmen im Projekt beeinflussbar ist. Die im Rahmen des Projektes abgeschätzte CO2-Bilanz für Wolfhagen stellt zunächst nur einen Ausschnitt des Ge-samtbildes dar (Abb. 1). Ziel innerhalb der vergangenen Projektphase war es, für die vorgeschlagenen Maßnah-men eine Datenbasis zu schaffen, mit deren Hilfe die Auswirkungen der geplanten Maßnahmen abgeschätzt werden können. Aufgrund des großen absoluten Energie-

Abbildung 1: Entwicklung nder CO2-Emissionen unter Einfluss der Maßnahmen (Quelle: Fraunhofer IBP)

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verbrauchs liegen die größten Einsparpotentiale in der Steigerung der Sanierungsquote und Sanierungseffizienz im Gebäudebereich. Langfristig wird für die Realisierung der hohen CO2-Einsparpotenziale der Elektromobilität ein weiterer Ausbau der erneuerbaren Energieanlagen, insbe-sondere der Windkraft, notwendig sein. Insgesamt erscheint eine Reduktion der CO2-Emissionen um 25% bis 2015 realisierbar. Bei einer konsequenten Fortschreibung aller Maßnahmen ergibt sich für das Jahr 2020 eine Einsparung von rund 35%, für das Jahr 2025 eine Einsparung von etwa 45% und für das Jahr 2030 eine Einsparung von 60% jeweils bezogen auf den Wert von 2009. 3� Zusammenfassung der Projektvorschläge Um das Ziel einer möglichst umfassenden Versorgung der Kommune mit erneuerbaren Energien zu erreichen, muss ein kontinuierlicher Prozess des Umdenkens in Kombina-tion mit einer kontinuierlichen Steigerung der Umset-zungseffizienz von Maßnahmen eingeleitet werden. Das Projektteam hat einen möglichst breitenwirksamen An-satz entwickelt, der viele Zielbereiche umfasst und eine möglichst breite gesellschaftliche Gruppe anspricht und einbezieht. Hierzu lassen sich die geplanten Maßnahmen in drei wesentliche Handlungsfelder sowie drei Schlüssel-bereiche zusammenfassen (Abb. 2). Den Bereichen zuge-ordnet sind jeweils verschiedene bereits laufende Projekte in Wolfhagen, die die Maßnahmen ergänzen und mit diesen vernetzt werden.

Die Projekte weisen starke Querverbindungen auf, die für die Gesamtentwicklung von großer Bedeutung sind. Im Rahmen des BMBF-Wettbewerbs besteht eine zentrale Aufgabe in der Vernetzung bestehender Initiativen und Projekte und deren Einbindung in eine übergeordnete Gesamtstrategie. Die Maßnahmen, die im Rahmen des Projektes beantragt werden, bilden die Schlüsselkompo-nenten für die Entwicklung auf gesamtstädtischer Ebene. 4� Monitoring des Energiesystems Es existieren bereits eine Reihe von Datensammlungen, -quellen und Projektberichten zum Energiesystem der Stadt Wolfhagen. Ziel für die nächste Projektphase ist die systematische Zusammenführung der gesammelten Daten und die Entwicklung eines Monitoringsystems, das eine kontinuierliche Datenpflege und Überprüfung der Wir-kungen der geplanten Maßnahmen erlaubt. Die energeti-schen Indikatoren werden um signifikante Indikatoren außerhalb der energetischen Bilanzierung erweitert, so dass ein ganzheitliches Monitoring der nachhaltigen Stadtentwicklung möglich wird. 5� Energetische Gebäudesanierung Der Gebäudebestand in Wolfhagen stellt neben dem Verkehr den größten Anteil am Verbrauch fossiler Ener-gieträger. Über die derzeitige Sanierungsrate gibt es keine statistischen Angaben. Erfasst werden im Sanierungsbe-reich lediglich Maßnahmen, die beim Bauamt angezeigt werden bzw. für die ein Bauantrag gestellt werden muss. Zu Beginn des Projektes wurde die Sanierungstätigkeit auf etwa 0,8% pro Jahr geschätzt. Ein wesentliches Ziel der Arbeiten im Rahmen der zweiten Projektphase war darum

Abbildung 2: Übersicht über die geplanten Maßnahmen im Rahmen der 3. Projektphasesowie assoziierter Projekte von wesentlicher Bedeutung���

vor allem die Identifizierung der Hemmnisse, die die Wolfhager Bürger an der umfassenden Sanierung ihrer Gebäude hindern. Verknüpft man die Einkommensstrukturen mit den Baual-tern, so zeigt sich, dass sich die höheren Einkommen ebenso wie die Altersgruppe der Erwerbstätigen auf den Bereich relativ neuer Gebäude konzentrieren. Geringe Einkommen dominieren den Sektor älterer Gebäude mit größerem Bedarf an energetischer Sanierung. Als Konse-quenz werden zwei Schwerpunkte für Umsetzungsprojek-te im Bereich der Gebäudesanierung gesetzt: Einerseits die Entwicklung von Sanierungsmodulen und »All-Inklusive« Paketen zur Überwindung der Hemmnisse bei mittleren Einkommen und älteren Gebäudeeigentümern und andererseits die energetische Modellsanierung eines Fachwerkquartiers als Anlaufstelle, Best-Practice-Beispiel und Nukleus zur Initiierung von ähnlichen Folgeprojekten. 6� Vernetzte Energieversorgung Im Jahr 2009 wurden in Wolfhagen mit etwa 6 Mio. kWh über 15 % der jährlich im Netzgebiet benötigten Strom-menge aus örtlichen PV-Anlagen erzeugt. An sonnenrei-chen Tagen deckt die tägliche PV-Einspeisung schon über 40 % des Tagesstrombedarfs ab. Der geplante Bürger-windpark wird mit einer Leistung von etwa 10 MW und einer Jahresstromerzeugung von etwa 26 Mio. kWh die heutige lokale Einspeisemenge aus PV-Anlagen mehr als vervierfachen. Dass schon heute eine hohe Akzeptanz für variable Stromtarife für die Bürger von Wolfhagen vorhanden ist, zeigen die Ergebnisse der Haushaltsbefragung. Auch der geplante Bürgerwindpark soll unter erheblicher Bürgerbe-teiligung erfolgen. Durch die intensive Verflechtung der Bürger mit ihrer »eigenen« Energieerzeugung aus erneu-erbaren Energien soll bei den Bürgern eine hohe Bereit-schaft zur aktiven Mitwirkung an einer verstärkten Nut-zung ihrer örtlich erzeugten Energie entwickelt werden. 7� E-Mobilität Eine signifikante Marktdurchdringung von Elektrofahr-zeugen ist im Laufe der nächsten Jahre noch nicht zu erwarten. Der Bereich E-Mobilität steckt bundesweit derzeit noch in den Anfängen. Weder sind Fahrzeuge in größeren Stückzahlen verfügbar, noch besteht bereits eine flächendeckende Infrastruktur an Tankstellen oder Ladestationen. Daher geht es im Projektbereich Elektro-mobilität vorrangig darum, Elektromobilität in ihren un-terschiedlichen Ausprägungsformen für die Bürger von Wolfhagen fühlbar und erfahrbar zu machen. Dabei sollen die Zusammenhänge zwischen der Erzeugung Erneuerbarer Energie und der Umsetzung in Mobilität aufgezeigt und in Wolfhagen die Erkenntnis verankert werden, dass die Elektromobilität eine sinnvolle Mobili-tätsalternative sein kann.

Für die Stadtwerke Wolfhagen geht es außerdem darum, als kleines Energieversorgungsunternehmen neue Dienst-leistungen im Bereich Stromprodukte aus Erneuerbarer Energie zu entwickeln und eine sinnvolle Nutzung von Strom aus Erneuerbarer Energie auch ohne Einspeisevergütung anbieten zu können. Der Bereich E-Mobilität stellt einen Baustein im zukünftigen Energiesys-tem Wolfhagens dar. Bei einem erhöhten Windstroman-gebot und einem weiteren Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung, besteht die Möglichkeit, den Energie-aufwand für die Mobilität direkt durch erneuerbaren Strom zu ersetzen. Das Pilotvorhaben Elektromobilität stellt in Wolfhagen einen ersten Praxistest der Elektromobilität im ländlichen Raum dar. Durch die Auswahl geeigneter E-Mobilitätsformen vom Pedelec bis zum Lieferwagen kann die E-Mobilität auch in Verbindung mit dem öffentlichen Nahverkehr viele Mobilitätsanforderungen erfüllen. Elekt-rofahrzeuge sind als elektrische Speicher eine willkomme-ne Ergänzung, um das stark fluktuierende Angebot aus Erneuerbarer Energie in Zeiten von Überangebot zu spei-chern. 8� Querschnittsbereich Bildung und Kommuni-

kation Im Rahmen der vergangenen Projektphase wurde für Wolfhagen bereits ein Kommunikationskonzept entwi-ckelt (mit »klassischen» Elementen des Produktmarke-tings wie Logo, Layout, Slogan und Wording) und zu verschiedenen Anlässen angewendet. Das Projektkonsor-tium hat mit dem »Energenial«-Logo und dem Slogan »Wir in Wolfhagen... Energenial« die zentralen Elemente der Projektkommunikation festgelegt (Abb. 3).

In der kommenden Projektphase gilt es, die bislang ent-wickelten Ansätze der Projektkommunikation in Wolfhagen zu verankern. Dazu wird es deutlicher Signale bedürfen, die die Wolfhager an das Projekt binden und

Abbildung 3: Die grafischen Elemente »Energial Logo« undSympathiefigur »Effizientix«

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sie fortlaufend informieren. Dieses zentrale Ziel: die Wolf-hager Bürger und die Fachzielgruppen, wie Handwerker, Architekten usw. möglichst zu einer Identifizierung mit dem Gedanken »Wir in Wolfhagen... Energenial« zu bewegen, ist Motor und Zielpunkt der Kommunikations-strategie. 9� Zusammenfassung Wolfhagen beschreitet den Weg zu einer Transformation seines Energiesystems schon seit einigen Jahren. Das Engagement der Bürger bei der Installation von Photovoltaikanlagen geben davon Zeugnis. Mit der Über-nahme des Stromnetzes durch die kommunalen Stadt-werke bieten sich heute viele Möglichkeiten, die Versor-gung mit lokal gewonnener erneuerbarer Energie auch in Zukunft zu sichern und kostengünstig zu organisieren. Die Maßnahmen und Umsetzungsprojekte des Projekts Wolfhagen 100% EE haben das Ziel, den umfassenden Wandlungsprozess des Energiesystems der Stadt Wolfhagen hin zu einer hundertprozentigen Versorgung mit Erneuerbarer Energie auf eine möglichst breite Basis in der Bevölkerung zu stellen.

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Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt

WETTBEWERB »ENERGIEEFFIZIENTE STADT« – ERGEBNISSE AUS DER BEGLEITFORSCHUNG - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

������|$���Michael Knoll Britta Oertel IZT - Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gGmbH

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LEBENSLAUF

Dipl.-Pol. Michael Knoll IZT - Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gGmbH

Jahrgang 1950 1985 - 1988 Seit 1989

Ausbildung zum Industriekaufmann Studium der Politikwissenschaften an der Universität Frankfurt/ Main und an der Freien Universität Berlin. Forschungsassistent am DIW Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung im Bereich »Sozio-ökonomisches Panel« Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am IZT, Koordinierung der Aktivitäten im Forschungscluster »Energie, Klimaschutz, Luftreinhaltung« Forschungsschwerpunkte: Erneuerbare Energien und dezentrale Energiesysteme und Akzeptanz von Energietechnologien und -dienstleistungen sowie kommunale/regionale Transformationsprozesse

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WETTBEWERB »ENERGIEEFFIZIENTE STADT« – ERGEBNISSE AUS DER BEGLEITFORSCHUNG Dipl.-Pol. Michael Knoll, Britta Oertel 1� Ziele des Wettbewerbs »Energieeffiziente

Stadt« des BMBF Mit der Ausschreibung »Wettbewerb Energieeffiziente Stadt« hat das Bundesministerium für Bildung und For-schung (BMBF) einen ressortübergreifenden Pilotansatz verfolgt, indem zwei Stränge seiner Innovationsforschung zusammengeführt werden, um Synergien zwischen bei-den Bereichen zu erschließen und durch die Verzahnung neue und weitreichende Problemlösungen zu ermögli-chen. Beide Stränge der Innovationsforschung – Dienst-leistungsforschung und Energieeffizienzforschung – wer-den in ihrer Bedeutung für die Zukunftsfähigkeit Deutsch-lands als sehr hoch eingeschätzt. Darüber hinaus besteht die Erwartung, mit dem Einsatz des Instruments ‚mehrstu-figer Wettbewerb‘ in einem noch wenig konturierten Forschungs- und Handlungsfeld Innovationsprozesse durch die Zusammenarbeit von unterschiedlichen Exper-ten und Nutzern in den Kommunen auszulösen – und zwar nicht nur in den geförderten Städten und Kommu-nen. Die Förderinitiative Wettbewerb »Energieeffiziente Stadt« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Ziel, mit Hilfe einer systemischen Betrach-tung der Stadt und der Entwicklung von Innovationen mit Dienstleistungen die Energieeffizienz in Städten und Kommunen zu steigern. Ausgerichtet an den Klima-schutzzielen der Bundesregierung und den je spezifisch ausgeprägten urbanen Strukturen und Funktionen sollen innovative Lösungsansätze entwickelt und umgesetzt und dabei ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt werden. Entspre-chend der Hightech-Strategie der Bundesregierung kommt dabei Innovationen mit Dienstleistungen eine Schlüsselrolle zu. Der Wettbewerb verlief in drei Phasen: –� in der ersten Phase wurden 72 Skizzen eingereicht; –� aus diesen wurden 15 Städte (s. Abbildung 1) von

einem Lenkungsausschuss für die Erarbeitung von Umsetzungskonzepten ausgewählt;

–� nun werden fünf Kommunen (Delitzsch, Essen, Magdeburg, Stuttgart, Wolfhagen) in der dritten Phase ihre Konzepte umsetzen und werden dabei vom BMBF finanziell unterstützt.

1.1� Aufgaben der Begleitforschung

Aufgabe der Begleitforschung war es, Chancen und Hemmnisse zu analysieren sowie Instrumente, Verfahren und Methoden zu erarbeiten, um das förderpolitische Ziel des BMBF der Verzahnung von Dienstleistungsforschung mit anderen fachlichen FuE-Feldern am Beispiel der ener-gieeffizienten Stadt umzusetzen. Zu diesem Zweck unter-stützte die Begleitforschung die Kommunen bei der Erar-beitung ihrer Umsetzungskonzepte bspw. in Form von Workshops zum ‚Service Engineering‘ oder durch die Entwicklung von Analysetools. Die Begleitforschung wurde gemeinsam vom IZT Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (Koordi-nation), Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Fachge-biet Building Lifecycle Management BLM (vormals IFIB), GEF Ingenieur AG und der Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft LEE durchgeführt. Neben der wissenschaftlich-methodischen Begleitung und Unterstützung der ausgewählten Kom-munen bei der Konzeptentwicklung wurden von den beteiligten Instituten jeweils eigenständige Forschungs-themen bearbeitet. Darüber hinaus wurden das Instru-ment des Wettbewerbs und die Verzahnung von Dienst-leistungs- und Fachforschung vom IZT evaluiert. Weitere Aufgaben bestanden in der Unterstützung des BMBF, des Lenkungsausschusses und der Projektträger bei der Aus-richtung des Wettbewerbs sowie in der Durchführung von Veranstaltungen und der begleitenden Öffentlich-keitsarbeit (Webseite) und dem Ergebnis-Transfer (Vorträ-ge, Schlussveröffentlichung im Springer Verlag).

Abbildung 1: Die 15 Kommunen der 2. Phase des Wettbewerbs

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2� Ergebnisse des Wettbewerbs Im Rahmen einer Querschnittanalyse wurden die 15 ein-gereichten Umsetzungskonzepte hinsichtlich ihrer kon-zeptionellen Vorgehensweise und ihrer Schwerpunktset-zungen ausgewertet. Die Ausgangsbedingungen der teilnehmenden Städte hinsichtlich Vorarbeiten im Kontext Energieeffizienz, CO2

-Minderung und Klimaschutz, mit Blick auf Energieversorgungseinrichtungen und -infrastrukturen sowie Energiebedarfen, aber auch im Hinblick auf zu erwartende Veränderungen bspw. der Einwohner, der Einwohnerdichte etc. oder auch ge-wünschten Zielen, unterscheiden sich erheblich. Von der Millionenstadt bis zur Kleinstadt mit wenigen tausend Einwohnern, von fast kompletter Fernwärmeversorgung bis zu ausschließlicher Einzelbeheizung, von schrumpfen-den bis zu wachsenden Städten – das gesamte Spektrum an städtischen Varianten war im Wettbewerb vertreten.

2.1� Konzeptionelle Vorgehensweise derKommunen

Um das System Stadt mit seinen Funktionsbereichen und verbundenen Energiebedarfen überhaupt bestimmen zu können, wurden in allen Kommunen zunächst die Sys-temgrenzen des kommunalen Energiesystems festgelegt, um auf dieser Grundlage den Ist-Zustand (Referenzfall) abzubilden. Hierfür mussten in fast allen Kommunen energiebezogene Daten aktualisiert bzw. vollkommen neu erhoben oder geschätzt werden. Zusätzliche Aufgabe der Umsetzungskonzepte war es, für den Zeitraum bis zum Jahr 2020 die Veränderungen im Energieverbrauch und bei den Emissionen durch die angestrebten Effizienzmaß-nahmen darzustellen. Zu diesem Zweck wurden in den Konsortien Energiesystemmodelle eingesetzt.

Abbildung 2: Beispiel Systemanalyse Stadt (GEF)

Modelle sind vereinfachte Abbildungen der Realität und mit ihrer Hilfe lassen sich Zusammenhänge aufzeigen und das Verständnis für komplexe Systeme verbessern. Ener-giesystemmodelle können die gesamten Wege von der Energiegewinnung bis zur Nutzung mit allen Umwand-lungsschritten und Verlusten beschreiben [1].

Mit Modellierungswerkzeugen lassen sich nicht nur Bilan-zen erstellen, sondern auch geplante Maßnahmen abbil-den und ihre Folgen logisch berechnen. Energiesystem-modellierung wird zum strategischen Planungswerkzeug, wenn für Langzeitbetrachtung als Monitoring eingesetzt, Abgleich zwischen Wirkungen und Erwartungen sowie gegebenenfalls Nachjustierungen bei Strategie und Maß-nahmen erfolgt. Modellierungswerkzeuge zur Bilanzie-rung, Simulation und Optimierung werden in allen Kon-zepten eingesetzt. Bei der Durchsicht der Konzepte und der vorgesehenen Energiemodelle zeichnet sich ein Zielkonflikt zwischen dem wissenschaftlichem Anspruch, ein möglichst umfas-sendes und detailliertes Energiemodell zu nutzen, und dem kommunalen Anspruch, konkrete Ansätze für die Steigerung der Energieeffizienz zu gewinnen, ab. Man merkt den Konzepten deutlich an, ob ein Forschungsinsti-tut oder eine Kommune »den berühmten Hut« bei der Antragstellung auf hatte bzw. wer das Umsetzungskon-zept federführend geschrieben hat. Die Wissenschaftler haben eher den Anspruch, das beste, größte, schnellste Modell zu erstellen. Die Kommunen dagegen möchten das Modell nutzen können – auch über die Förderphase hinaus. Hierzu werden in keinem der Konzepte Überle-gungen angestellt. Es bleibt abzuwarten, ob es in der Umsetzungsphase gelingt, Energiemodelle so benutzer-freundlich, verständlich, fehlerresistent und anschaulich weiter zu entwickeln, dass sie für die kommunale Praxis nützlich sind und sowohl in Anwendung als auch Ergeb-nisinterpretation und -kommunikation nicht nur für Fach-kreise vorbehalten bleiben. Der Forschungspartner LEE hat eine erste Handreichung für Kommunen entwickelt, wie anhand einfacher Schritte und mit geringem Aufwand Übersichten und Prioritäten zur Erfassung von Energieverbräuchen und zur Identifizie-rung von Handlungspotenzialen auch von Kommunen, die erst am Anfang stehen oder auf keine wissenschaftli-che Unterstützung zurückgreifen können, erstellt werden können [2]. Aus Sicht der systemischen Planung und Planungsmetho-dik hat der Wettbewerb Energieeffiziente Stadt in der zweiten Phase dazu geführt, dass Planungsexperten zwar noch nicht alle Antworten für Herausforderungen in den Kommunen haben, aber viel präziser die Fragen stellen können, um zu neuen Konzepten zu gelangen. Das Ver-ständnis für die Problembereiche ist deutlich gewachsen. Die Karlsruher Kolleginnen und Kollegen vom BLM haben die Konzepte vornehmlich unter dem Blickpunkt der strategischen Projektplanung auf kommunaler Ebene als Schlüsselstellung für die langfristige energieeffiziente

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Entwicklung und die Entfaltung einer flächendeckenden Breitenwirkung analysiert Sie kommen zum Ergebnis, dass die strategische Ebene der Zielplanung in den Konzepten noch eine unbeantwor-tete Fragestellung ist und vielmehr »eine vorzeitige Fest-legung auf isoliert ausgewählte Maßnahmen und das Überspringen einer strategischen Abstimmung innerhalb eines kommunalen Gesamtkonzeptes zu einem Ausblei-ben der erhofften Wirkungen führen kann, bis hin zu langfristig sich einstellenden negativen Rückkopplungen zu Lasten der wirtschaftlichen und energetischen Effizi-enz.« [2]. Im Zusammenhang mit dem Vorgehen für die frühe Pla-nungsphase der Zielplanung und Strategieentwicklung zeichnen sich in den Konzepte folgende Defizite ab: –� Die Komplexität der Problemstellung erzeugt bei

vielen Kommunen noch eine gewisse Handlungsstar-re.

–� Bei kleineren u. mittelgroßen Kommunen erfolgt die Initiative überwiegend durch persönliches Engage-ment einzelner Verwaltungsmitarbeiter / Bürgermeis-ter.

–� Bedarf nach aufbereiteten Informationen zum eigen-ständigen Kompetenzerwerb der kommunalen Ak-teure.

–� Bedarf nach Orientierungspunkten zum methodi-schen Vorgehen und zum schrittweisen sich »ver-traut-machen« mit dem Themenfeld.

–� Bedarf nach Vergleichs- und Erfahrungswerten aus Kommunen unter vergleichbaren Rahmenbedingun-gen und Handlungsmöglichkeiten.

–� Bedarf nach einem »Nicht-Experten« gerechten Informationsmanagement.

Laut dem BMBF werden Dienstleistungen im Zusammen-hang mit technologischen Entwicklungen, praxisnahen FuE-Projekten oder fachlichen Forschungsfragen zu selten als Forschungsgegenstand untersucht. Das System Stadt, mit seinen derzeit existierenden Energie-, Siedlungs-, Gebäude- und Mobilitätsstrukturen sowie handelnden Akteuren und deren je unterschiedlichen Interessen, Wissen, Macht etc., bietet ein ideales Labor für die Erpro-bung und Anwendung wissenschaftlichen Wissens in der Praxis zur Verbesserung der Energieeffizienz durch Dienst-leistungen. Im Wettbewerb Energieeffiziente Stadt war eine Zielset-zung, Innovationen mit Dienstleistungen anzuregen. Dabei geht es nicht nur um die Weiterentwicklung von bestehenden Dienstleistungen, sondern vor allem um die Entwicklung hochwertiger Dienstleistungen in Wachs-tumsbereichen, um die Beschleunigung von Innovationen und das Erschließen neuer Anwendungspotenziale tech-nologischer Entwicklungen. Dabei sollen die städtischen

Prozesse der Energienutzung und -versorgung in ihrer Gesamtheit betrachtet und alle wesentlichen Akteure einbezogen werden. Das Thema Verzahnung von Dienstleistungs- und Fachfor-schung wurde aus wissenschaftlicher Sicht aus zwei Blickwinkeln analysiert: Auf der einen Seite wurde eine phänomenologische Systematisierung von Dienstleistun-gen im weiteren Kontext Energie vorgenommen. Auf der Basis umfangreicher Auswertungen von Literatur und Anwendungsbeispielen wurden übergreifende Merkmale für die Einordnung von Energie(effizienz)-Dienstleistungen gebildet: Prozessorientierte Dienstleistungen, bei denen Daten von lokalen Erzeugern und Lasten erfasst und analysiert werden, um durch ein optimiertes Energiema-nagement, Energie und Kosten zu sparen; Finanzdienst-leistungen die dem DL-Empfänger die Finanzierung von Maßnahmen zur Energieeffizienzsteigerung durch externe Finanzierung (Kredite, Darlehen, Leasing) oder durch Drittfinanzierung durch einen Energiedienstleister ermög-lichen oder erleichtern; Beratungsdienstleistungen, deren Spektrum von der Bereitstellung eher allgemeiner Infor-mationen (Stromspartipps, Energieeffiziente Geräte) über Virtuelle Beratungen, Schulungen und Initial- bzw. -Detailberatung reicht. Die nachfolgende Übersicht zeigt die Verteilung von Dienstleistungs-Typen in den Umsetzungskonzepten (weiße Felder bedeuten keine DL; je dunkler die Zelle, umso mehr DL von diesem Typ). DL Typ Wärme Strom Gebäude Verkehr ÜbergreifendEnergiemanagementMonitoringBeratungs-DL

FinanzierungSonstige

Abbildung 3: Übersicht Schwerpunkte der DL-Typen in den Konzepten

Die Bedeutung von Dienstleistungen in den Umsetzungs-konzepten der Kommunen konnte in der 2. Phase des Wettbewerbs u.a. durch Unterstützungsleistungen der Begleitforschung deutlich erhöht werden. Das Verständnis bei den Wettbewerbsteilnehmern über die Rolle von Dienstleistungen als Erfolgsfaktor für die Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen wurde in mehrfacher Hin-sicht geschärft: Instrumentell werden Dienstleistungen in den Konzepten als 'Ermöglicher' für den verstärkten Einsatz von Effizienztechnologien, als 'Beschleuniger' für die Umsetzung von Maßnahmen und als Nutzer von neuen Technologien (z.B. IuK) zur Erschließung o. Weiter-entwicklung von EE-Märkten eingesetzt. Im System Stadt werden DL als 'Scharnier' zwischen Anbieter und Nutzer eingebunden, als Vermittler zwischen Akteuren und Technologien und als Instrument zur Überwindung von Hemmnissen eingesetzt.

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Die Dienstleistungen, die zum Einsatz kommen, sind nicht in jedem Fall neu und typischerweise schon in ähnlicher Weise in der Literatur zitiert. Was die Dienstleistungen in den Umsetzungskonzepten auszeichnet, ist also in der Regel nicht ihr Neuigkeitscharakter. Die Dienstleistungen wurden jedoch in der Regel auf die Bedarfe der Kommu-ne zugeschnitten. Ebenso wurden die wichtigen regiona-len Akteure eingebunden bzw. sogar Netzwerke zur Dienstleistungsförderung aufgebaut. Was hat der Wettbewerb bislang an Ergebnissen aus Sicht der Begleitforschung erbracht? –� Die im Wettbewerb entwickelten Konzepte haben in

den beteiligten Kommunen neue Impulse gesetzt: für die systemische Planung, für den Umgang mit Energiemodellen und Werkzeugen und – last but not least – für die Verzahnung von Dienstleistungen und Energieeffizienz.

–� Die Kommunen haben neue Lösungsansätze zur Verbesserung der Energieeffizienz in unterschiedli-chen Sektoren ausgelotet und dabei längst nicht nur auf Technik gesetzt, sondern effektive 'softe' Stell-schrauben wie Kooperation, Vernetzung, Beteiligung gesucht und gefunden.

–� Die Lösungsansätze aus den Konzepten sind längst noch nicht umgesetzt. Aber die Ansatzpunkte sind deutlich erkennbar, umfassend begründet und nachvollziehbar – sprich erfolgversprechend.

–� Die Lösungsansätze sind nicht abstrakt, sondern konkret auf die jeweiligen Bedarfe der Kommune ausgerichtet. Wesentliche Akteure wurden einbezo-gen und Netzwerke gebildet.

3� Ausblick In der dritten Phase des Wettbewerbs werden die ausge-zeichneten Konzepte jetzt mit Förderung des BMBF um-gesetzt. Für diesen Zweck erhält jede geförderte Kommu-ne bis zu einer Million Euro pro Jahr. Der Wettbewerb dient der Entwicklung zukunftsfähiger und modellhafter Ansätze für die Energieeffizienzsteige-rung im System »Stadt«. Dabei stehen Strategien und Instrumente im Mittelpunkt, die systematisch und visionär Dienstleistungen und Klimaschutz verbinden und so maß-geblich Impulse zur ökologisch, sozial und wirtschaftlich nachhaltigen Neugestaltung von Strukturen, Funktionen und Prozessen in Städten leisten. Auch in der dritten Phase wird es eine projektbegleitende Unterstützung der Forschungsvorhaben einschließlich der Beratung der Kommunen geben. Zu den Aufgaben zäh-len in erster Linie die Unterstützung der ausgewählten Forschungsvorhaben (Coaching) bei der (Weiter-)Entwicklung und Optimierung von Tools und

Dienstleistungen (beispielsweise zur Abschätzung und Berechnung der Wirksamkeit von Instrumenten und Maßnahmen etc.). In diesem Sinne begreift sich die Be-gleitforschung auch und in besonderer Weise als Dienst-leister für die ausgewählten Forschungsvorhaben. Ein deutlicher Schwerpunkt der Begleitforschung wird darin liegen, die in den Kommunen eingesetzten Verfah-ren, Instrumente und Methoden hinsichtlich ihrer Über-tragbarkeit auf andere Kommunen zu prüfen und ge-meinsam mit den beteiligten Kommunen aktiv die Umset-zungserfolge zu kommunizieren. 4� Literatur [1] GEF (2011): Energiesystem-Modelle für Kommunen. Hilfsmittel zur Entwicklung von Strategien und Konzepten für eine energieeffiziente Stadt. Leimen [2] Sabine Wischermann, Hermann-Josef Wagner (2011): Roadmap zur Energie- und CO2

-Einsparung. Schriftenrei-he des Lehrstuhls Energiesysteme und Energiewirtschaft. Nr. 26. Bochum

[3]Petra von Both, Karsten Rexroth (2011): SIAS – Kon-zeption eines planungsunterstützenden Werkzeuges für die Zielplanung. In: Michael Knoll, Britta Oertel (2011): EDienstleistungen für die energieeffiziente Stadt. Berlin Heidelberg. Springer Verlag (im Erscheinen)

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Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt

WAS DIE UMWELTPSYCHOLOGIE ZU ENERGIEEFFIZIENTEM VERHALTEN BEITRAGEN KANN: ANALYSE, INTERVENTION UND MONITORING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries Dipl.-Psych. Jan Zoellner, Dipl.-Psych. Irina Rau, Dipl.-Psych. Claudia Villalobos Montoya Dipl.-Psych. Jacqueline Irrgang Dipl.-Psych. Iliyana Syarova Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Forschungsgruppe Umweltpsychologie

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LEBENSLAUF

Jun.-Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Forschungsgruppe für Umweltpsychologie

Studium der Psychologie in Freiburg im Breisgau, Schwerpunkt in kognitiver Psychologie, pädagogischer Psychologie und Umweltpsychologie Zehnjährige Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg Promotion im Fachbereich »Sozial- und Verhaltenswissenschaften« und dem Fach Psychologie, Titel: Dr. phil. Berufung zur Juniorprofessorin für Umweltpsychologie an die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Habilitation in Umweltpsychologie Apl. Professur für Umweltpsychologie an der Universität des Saarlandes im Bereich Nachhaltigkeitswissenschaften

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WAS DIE UMWELTPSYCHOLOGIE ZU ENER-GIEEFFIZIENTEM VERHALTEN BEITRAGEN KANN: ANALYSE, INTERVENTION UND MONITORING Prof. Dr. Petra Schweizer-Ries, Dipl.-Psych. Jan Zoellner, Dipl.-Psych. Irina Rau, Dipl.-Psych. Claudia Villalobos Montoya, Dipl.-Psych. Jacqueline Irrgang & Dipl.-Psych. Iliyana Syarova 1 Einleitung Die Weltbevölkerung nimmt stetig zu und ein konstant wachsender Anteil, besonders in Entwicklungsländern, lebt in Städten und sog. Ballungszentren. Auf der ande-ren Seite gibt es schrumpfende Städte, vor allem in ent-wickelten Industriestaaten; die Bundesrepublik Deutsch-land ist seit diesem Jahr erstmalig Abwanderungsland [1]. D.h. es wird zwangsläufig einen Strukturwandel in vielen Bereichen geben, so auch im Energiebereich. Die zentrale Frage wird dabei sein, wie unsere wachstumsorientierte Gesellschaft mit Schrumpfungsprozessen zurechtkommt und wie wir einen neuen, nachhaltigen Entwicklungspfad kreieren können, der weltweit beispielgebend ist. Dieser Strukturwandel muss vor allem zunächst in unseren Köp-fen beginnen. CO2-Reduzierung und Energieeffizienz sind neben der Energieerzeugung mit sauberen, reversiblen und rück-standsfreien Produktionsweisen zentrale Themen der Nachhaltigen Entwicklung und damit der Nachhaltig-keitswissenschaft [2]. Diese beschäftigt sich in inter- und transdisziplinären Zusammenschlüssen u.a. mit der Frage, wie es zur Umsetzung der Ziele für eine energienachhalti-ge Gesellschaft kommen kann. Als UmweltpsychologIn-nen bringen wir in das Projekt »Madeburg: Energieeffizi-ente Stadt – Modellstadt für Erneuerbare Energien (MDE4

)«, aber auch in viele andere Projekte, in denen wir mit Gemeinden zum Klimaschutz arbeiten oder Universi-täten auf ihrem Weg zur Energienachhaltigkeit begleiten, unsere Expertise bezüglich Veränderungsprozessen ein. Wir gehen dabei, dem Vorbild der Nachhaltigkeitswissen-schaften folgend, von einem systemischen Ansatz aus. Dieser beschäftigt sich mit komplexen Realitäten und betrachtet Personen und Gruppen als Teile eines größe-ren Ganzen, wobei sich alle Teilsysteme und das Gesamt-system wechselseitig beeinflussen (s.u.). Bei der Nachhal-tigkeitswissenschaft geht es um die Erzeugung von Sys-temwissen, Zielwissen und Veränderungswissen [3].

Im vorliegenden Beitrag wollen wir unsere Erkenntnisse auf Städte und Kommunen übertragen und hoffen, damit die Akteure der Stadt Magdeburg auf ihren Weg hin zur energieeffizienten Stadt wissenschaftlich begleiten zu können (siehe auch Beitrag von Schweizer-Ries, Krüger,

Voigt & Zadek in diesem Tagungsband). Die kommenden fünf Jahre werden uns ein Stück weiter bringen auf dem Pfad der Erkenntnis über solch komplexe Gefüge wie Städte und Kommunen, über ihre Strukturen und Opera-tionsweisen sowie über die Rollen der einzelnen Individu-en und welche Faktoren die Energienachhaltigkeit fördern oder verhindern. Gemeinsam wollen wir Ansatzpunkte finden, wo und wie positive Veränderungsprozesse in Richtung CO2

-Reduzierung und Energieeffizienz möglich sind und wie diese beispielhaft in Magdeburg umzusetzen sind.

Ein Auszug aus der Präambel des BMFB zum »Wettbe-werb Energieeffiziente Stadt« verdeutlicht die zentrale Bedeutung und Handlungsnotwendigkeit der Städte: »Städte und Kommunen geben in ihrem Bereich die Randbedingungen für die Realisierung von Energieeffizi-enzverbesserungen vor, z.B. im Rahmen von Bebauungs-plänen und Vorgaben für die Versorgungsstrukturen. Darüber hinaus sind sie Anteilseigner der kommunalen und regionalen Gesellschaften (z. B. Stadtwerke, Ver-kehrsbetriebe, Stadtentwicklungs- und Wohnungsbauge-sellschaften) und haben somit Einfluss auf die Energieeffi-zienz städtischer Versorgungsstrukturen « [4] Städte und Kommunen werden von Menschen gelenkt und geleitet, gedacht und gelebt. JedeR Einzelne trägt seinen Teil dazu bei, wie sich Energieerzeugung und –verbrauch entwickeln. Aus der Pädagogik wissen wir, dass eine Veränderung nur gelingen kann, wenn wir mit »Herz, Hand und Verstand« dabei sind (emotionale, behaviorale und kognitive Involviertheit). Alle geplanten Interventionen müssen diese drei Bereiche der menschli-chen Psyche erreichen und ansprechen. Unsere Aufgabe ist es, zu verstehen, wie Interventionen erfolgreich und nachhaltig Veränderungsprozesse anstoßen können, und die angemessenen Interventionsstrategien erfolgreich weiter zu entwickeln. 2 Umweltpsychologie Die Umweltpsychologie beschäftigt sich mit dem Erleben und Verhalten von Menschen in Umweltzusammenhän-gen, die sozialer, ökologischer und kultureller (auch archi-tektonischer, technischer und virtueller) Natur sein kön-nen. Als Umweltschutzpsychologie betrachtet sie die

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Menschen als Verursacher, Betroffene und Bewältigende von Umweltschäden und widmet ihre Erkenntnisse der Verbesserung des Umweltschutzes [5]. Neuerdings entwi-ckelt sich die Umweltpsychologie hinein in die Nachhal-tigkeitswissenschaften. Diese betrachten nicht nur ökolo-gische, sondern vor allem auch soziale und wirtschaftliche Belange. Dabei steht die Frage im Zentrum, wie Ressour-cen zukunftsfähig und gerecht verteilt werden können. Aus den Bereichen der Gemeindepsychologie, der Päda-gogischen Psychologie und der Organisationspsychologie, vor allem aber der Ökologischen Psychologie, die sich mit der Kontextualisierung von psychologischen Phänomenen in realen Welten beschäftigt, können viele wertvolle Er-kenntnisse übertragen werden. 2.1 Das umweltpsychologische Rahmenmodell

zur Veränderung von Verhalten: Analyse und Intervention

Einer der bekanntesten Umweltpsychologen, Lewin, schrieb: »Nichts ist praktischer als eine gute Theorie«[6]. Daher wird zuerst das von der Forschungsgruppe Um-weltpsychologie entwickelte, theoretische Modell vorge-stellt, bevor der Beitrag auf dessen praktischen Implika-tionen eingeht. Das dargestellte umweltpsychologische Rahmenmodell (Abb.1) baut auf dem vereinfachten Modell menschlichen Handelns von Kaufmann-Hayoz & Gutscher auf [7, 8]. Es ist ein transaktionales Modell [9], demzufolge sich Men-schen in und mit ihren Umwelten ständig weiter entwi-ckeln. Möglichkeiten und Grenzen, die durch Umwelten gesetzt sind, werden von Menschen subjektiv wahrge-nommen, d.h. sie sind nicht immer real vorhanden und demgegenüber sind manchmal Veränderungen möglich, die zuerst undenkbar schienen. Um die Veränderungen dieser Sichtweisen und damit zusammenhängend den Verhaltensweisen geht es im Folgenden.

Abbildung 1: Umweltpsychologisches Rahmenmodell [3] verän-dert und weiterentwickelt nach dem Vorbild des vereinfachten

Modells menschlichen Handelns von Kaufmann-Hayoz & Gutscher [7].

Das vorliegende Modell folgt einem systemtheoretischen Ansatz [9, 10, 11, 12], der davon ausgeht, dass Systeme sowohl Bestandteil übergeordneter Systeme sind als auch selbst kleinere Subsysteme enthalten. Die Definition der Grenzen des Systems und die Trennung zwischen Umwelt und sog. Veränderungssystem1

sind nicht natürlich vor-handen, sondern werden von dem Beobachtenden oder Untersuchenden entsprechend den Zielen der Untersu-chung oder der Intervention vorgenommen.

Das definierte Veränderungssystem bzw. ausgewählte Subsysteme davon bilden die Analyse- und Interventions-einheit. Diese Einheit können sowohl einzelne Individuen sein, als auch eine Lebensgemeinschaft (z.B. alle in einem Haushalt lebende Personen), ein Quartier, eine Organisa-tion (wie z.B. die städtischen Ver- bzw. Entsorgungsbe-triebe) oder eine ganze Kommune. Zum Veränderungssys-tem gehört dann letztendlich auch die intervenierende Einheit; je näher sie am System ist, wie z.B. das Quar-tiersmanagement, desto offensichtlicher ist dies. Ent-scheidend ist, wie die Anregungen zur Veränderung wahrgenommen und bewertet werden. Sie können z.B. konstruktiv aufgenommen werden und auf Akzeptanz stoßen (siehe hierzu aktive und passive Akzeptanz [13]), sie können aber auch Reaktanz und Widerstand gegen geplante Maßnahmen erzeugen. Im Idealfall wird die Veränderung gemeinsam mit den Betroffenen geplant, von diesen positiv aufgenommen, aktiv unterstützt und realisiert (s.u.). Das ausgewählte (Sub-)System verfügt über eine meist über Jahre entwickelte Art der Wahrnehmung und Be-wertung der Energieerzeugungs- und Nutzungssituation (bzw. der Energiedienstleistung) sowie der Möglichkeiten und Grenzen der eigenen Handlungsspielräume. Energie-relevante Handlungen sind das Ergebnis dieser Sichtwei-sen sowie eingespielter Verhaltens- und Handlungsmuster2

, die sich über die Zeit entwickelt ha-ben und z.T. automatisierte Verhaltensweisen darstellen. Nicht immer sind den KonsumentInnen ihre energierele-vanten Verhaltensweisen bewusst und die Entscheidung zu einem veränderten Konsumverhalten hängt nicht unbedingt und ausschließlich mit energierelevanten Über-legungen zusammen.

1 Das System wird als Veränderungssystem bezeichnet, weil es darum geht, das geeignete System für die Verän-derung auszuwählen und mit diesem gezielt in Interaktion zu treten, um gemeinsam eine Veränderung zu erreichen, die in die gewünschte Richtung geht und möglichst keine unerwünschten Nebenwirkungen erzeugt. 2 Verhalten kann auch unbewusst erfolgen; Handlungen implizieren immer einen bewussten Prozess, verbunden mit dem Wunsch, ein bestimmtes Ziel zu erreichen.

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Entsprechend der Erfahrung des Veränderungssystems gestalten sich Wahrnehmungs- und Bewertungsprozesse sowie Verhaltensweisen und Handlungsmuster. Dabei spielen Prozesse eine Rolle, die sich auf Wertorientierun-gen, Identitätsentwicklungen, Interessensentfaltung und Gewohnheiten beziehen. 2.2 Wo Veränderungen im System aus umweltpsy-

chologischer Sicht ansetzen können Veränderungen können nach Schweizer-Ries [3] am (Sub-)System selbst ansetzen oder an dessen Umwelt. Dabei ist immer zu beachten, dass die Umwelt subjektiv wahrgenommen wird und sich das Veränderungssystem auf diese Wahrnehmung der Umwelt und deren Hand-lungsspielräume (Möglichkeiten und Grenzen, siehe auch Kaufmann-Hayoz & Gutscher [7]) bezieht.

Veränderungen, die bei der Umwelt ansetzen [verändert nach [7] und auf Energiesysteme angepasst [3]: – Einführung von Geboten und Verboten (z.B. Gesetze

wie das Erneuerbare Energien Gesetz und dessen Neufassung),

– Veränderte Infrastrukturen (z.B. die Vernetzung der Energiesysteme und die Möglichkeit, diese als virtuel-len Speicher zu nutzen, d.h. Energie einspeisen und herausnehmen zu können),

– Finanzielle Anreizsysteme (z.B. die Subventionierung von Energiespargeräten),

– Technische Lösungen (z.B. Energiespargeräte, Ener-gieumwandlungssysteme und technische Geräte zur Energienutzungsanpassung),

– Institutionelle Angebote (Anbieten von Strom aus Erneuerbarer Energie, die Zertifizierung dieser und das Angebot der Beteiligung an Gemeinschaftsanla-gen).

Veränderungen, die am (Sub-)System ansetzen: – Veränderung der Wahrnehmung und Bewertung

durch Prozesse der Kommunikation und Diffusion – Geplante Veränderungen von Verhalten auf freiwilli-

ger Basis – Gemeinsam geplante Veränderungen z.B. Aufstellen

von Nutzungsregeln (beispielsweise in einer Hausge-meinschaft)

Da nach Luhmann und Watzlawik [12, 14] alles Kommu-nikation ist, wollen wir im kommenden Abschnitt noch kurz auf Kommunikationsformen eingehen und worauf bei einer gelungenen Kommunikation zu achten ist. 2.3 Kommunikationsprozesse und Partizipation Kommunikation ist bedeutend komplizierter als es auf den ersten Blick erscheint. So schreibt der bekannte Kommunikationstheoretiker, Watzlawik, z.B. »Missver-

ständnisse sind normal, Verständnis ist nicht vorauszuset-zen« [14]. Kommunikation ist auch die Grundlage für Partizipationsprozesse. Nur wenn die Betroffenen einbe-zogen werden, können Veränderungen erfolgreich etab-liert werden. Abbildung 2 zeigt die Partizipations-Pyramide. Sie baut auf den Arbeiten von Arnstein [15] und Lüttringhaus [16] auf und besagt, dass auf den unteren Partizipationsstufen Information gegeben wird und Betroffene bei Entschei-dungen konsultiert werden. Der eigentliche Partizipati-onsprozess beginnt aber erst mit den beiden oberen Stufen, der Kooperation und der Übergabe der Verant-wortung und der Entscheidungen an die Betroffenen oder deren VertreterInnen.

Abbildung 2: Partizipationspyramide, übersetzt aus Rau, Schweizer-Ries & Zoellner [17]. Partizipationsprozesse einzuleiten und professionell durchzuführen ist noch keine Garantie für den Erfolg, aber ohne Partizipationsprozesse werden Veränderungen nur schwer akzeptiert und aktiv mitgetragen. 3 Umweltpsychologisches Monitoring Monitoring (bzw. Kennzahlen- und Controllingsysteme) bildet die Grundlage dafür, dass Veränderungsprozesse dokumentiert und überprüfbar werden. Auf psychologi-scher Seite können sie– ähnlich wie beim Smart Metering – dafür genutzt werden, um Feedback über Verhaltens-änderungen zu geben. Ein zeitnahes, handlungsorientier-tes und klares Feedback hat sich als zentral für die Unter-stützung von Veränderungen erwiesen. Sie bilden einen elementaren Teil der Kommunikation zu und über eine veränderte Energienutzung. Viele Menschen gehen davon aus, dass ihr individuelles Verhalten keinen bedeutenden Einfluss auf das Gesamte hat bzw. es nicht registrierbar ist. Daher bietet das Monitoring eine Möglichkeit, dem entgegen zu wirken. Wenn z.B. in einem Privathaushalt täglich an einem in-formativen Display abgelesen werden kann, wie viel Strom verbraucht wurde oder welche Geräte im Haushalt

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formativen Display abgelesen werden kann, wie viel Strom verbraucht wurde oder welche Geräte im Haushalt nicht effizient genutzt werden, kann viel schneller eine Veränderung stattfinden. Das Feedback hilft auch neue Verhaltensweisen zu veran-kern und kann – bei entsprechendem Einsatz – motivie-ren, weiterhin das veränderte Verhalten beizubehalten. Feedbacksystemen, vor allem in Kombination mit anderen Interventionsstrategien (z.B. Zielvereinbarung, Selbstver-pflichtung), wurde in verschiedenen Analysen ein positiver Effekt auf Verhaltensänderung zugeschrieben, wenn auch noch nicht im Detail geklärt ist, welche Form von Feed-back (täglich, wöchentlich, sporadisch) die Effektivste ist. Aufgrund von Feedbacksystemen konnten in verschiede-nen Studien rund 10% Energieeinsparung erreicht wer-den [18]. 4� Ausblick Aus psychologischer Sicht stellen die Analyse, Intervention und das Monitoring zentrale Größen für die Erreichung von erwünschten Veränderungen dar. Eine Stadt oder Kommune auf dem Weg zur Energieeffizienz und zum reduzierten CO2-Ausstoß zu begleiten ist eine neuartige Aufgabe für die Umweltpsychologie, die sich noch mehr auf lebensweltliche Zusammenhänge in inter- und transdiziplinären Kontexten konzentrieren sollte. Das neu begonnene Forschungsprojekt Magdeburg: EnergieEffi-ziente Stadt – Modellstadt für Erneuerbare Energien (MD-E4

) stellt eine Herausforderung und gleichzeitig eine Chance dar, neues umweltpsychologisches Wissen zu schaffen und dieses zeitgleich in wirkliche Veränderungs-prozesse einzubringen. Dabei stehen die Intervention und die Evaluation dieser Prozesse mit qualitativen und quanti-tativen Methoden im Zentrum. Innovative Feedbacksys-teme zu erproben wird nur eine wichtige Aufgabe sein, andere Aufgaben beziehen sich auf die Erforschung von Identitätsbildungsprozessen mit der Stadt als Energieeffi-ziente Stadt (z.B. durch die Entwicklung eines Leitbildes), die Bearbeitung und Bewältigung von Interessenskonflik-ten und nicht zuletzt die Erforschung und Realisierung einer gelungenen und zielführenden Kommunikation.

5� Literatur [1] Bode, V., Lentz, S., Tzschaschel (Hg.) (2011): Deut-

schland aktuell. Kartenbeiträge zu Wirtschaft, Gesell-schaft, Kultur, Politik und Umwelt. Leibniz Institut für Länderkunde.

[2] Kates, R. et al. (2001). Environment and development: Sustainability science. Science, 292, pp. 641–642.

[3] Schweizer-Ries, P. (2009). Ein Verhaltensmodell zum Umdenken und Umlenken. Nachhaltige Konsummus-ter aus umweltpsychologischer Sicht. In M. Müller (Hrsg). Nachhaltigkeit: Burnout eines revolutionären

Anspruchs? Umwelt-Wirtschaft-Soziales: Zuspitzung eines Dauerkonflikts (101-116). Rehburg: Loccum.

[4] http://www.bmbf.de/foerderungen/12343.php 14.06.2011, 14:20Uhr

[5] Kruse, L. & Graumann, K.F. (2008). Umweltpsycholo-gie – Ort, Gegenstand, Herkünfte, Trends. In Lantermann, E.- D. & Linneweber, V. (Hrsg.). Umwelt-psychologie. Enzyklopädie der Psychologie, Themen-bereich C: Theorie und Forschung, Serie IX: Umwelt-psychologie. Band 1: Grundlagen, Paradigmen und Methoden der Umweltpsychologie. Göttingen: Hogrefe.

[6] Lewin, Kurt (1951). Problems of Research in Social Psychology. In: D. Cartwright (Hrsg.), Field Theory in Social Science; Selected Theoretical Papers. New York: Harper & Row.

[7] Kaufmann-Hayoz, R. & Gutscher, H. (2001). Trans-formation toward sustainability: An actor-oriented perspective. In: R. Kaufmann-Hayoz & H. Gutscher (Eds.). Changing things - moving people. Strategies for promoting sustainable development at the local level. Themenheft des Schwerpunktprogramms Um-welt (SPPU). Basel: Birkhäuser. S.19-25.

[8] Kaufmann-Hayoz R. (2006). Human action in context: A model framework for interdisciplinary studies in view of sustainable development. Umweltpsychologie, 10(1), 154-177.

[9] Altman, I. & Rogoff, B. (1987). World views in psy-chology: Trait, interactionist, organismic, and transac-tionalist approaches. In D. Stokols & I. Altman (Eds.). Handbook of environmental psychology (7-40). New York: Wiley.

[10] Maturana, H. R. & Varela, F. J. (1987). Der Baum der Erkenntnis (Die biologischen Wurzeln menschlichen Erkennens). Bern/ München: Goldmann Taschenbuch.

[11] Willke, H. (2000). Systemtheorie I: Grundlagen. Stuttgart: Lucius & Lucius.

[12] Luhmann, N. & Baecker, D. (2006). Einführung in die Systemtheorie. Heidelberg: Carl-Auer-Systeme-Verlag.

[13] Zoellner, J., Schweizer-Ries, P. & Rau, I. (2011). Ak-zeptanz Erneuerbarer Energien. In T. Müller & M. Schütt (Hrsg.). Fachpublikation zum Recht der Erneu-erbaren Energien im Strombereich. Würzburg: Univer-sitäts-Verlag.

[14] Watzlawik, P.; Beavin, J.H.; Jackson, D.D. (2011). Menschliche Kommunikation: Formen, Störungen, Pa-radoxien. Huber, Bern.

[15] Lüttringhaus, (2003). Voraussetzungen für Aktivie-rung und Partizipation. In Lüttringhaus, M., H. Richers (Hrsg.), Handbuch Aktivierende Befragung. Konzepte, Erfahrungen, Tipps für die Praxis (S. 66-72). Bonn: Verlag Stiftung Mitarbeit.

[16] Arnstein, S. R.,(1969). A ladder of participation. Journal of the American Planning Association, Vol. 35, No. 4, July 1969, pp. 216-224.

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[17] Rau, I., Schweizer-Ries, P. & Zoellner, J. (in Druck).

Participation strategies – the silver bullet for public ac-ceptance? In Kabish et al. (Eds). Vulnerability, Risks and Complexity of Human Habitats. Leipzig: Hogrefe.

[18] Abrahamse, W., Steg, L., Vlek, C. & Rothengatter, T. (2005), Review of intervention studies aimed at household energy conservation, Journal of Environ-mental Psychology, 27, pp. 273-291.

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Workshop 2 – Energieeffiziente Stadt

STOFFSTROMMANAGEMENT UND KREISLAUFWIRTSCHAFT IN EINER ENERGIE-EFFIZIENTEN STADT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

������"�$����Florian Knappe IFEU Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg GmbH�

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STOFFSTROMMANAGEMENT UND KREISLAUFWIRTSCHAFT IN EINER ENERGIEEFFIZIENTEN STADT Dipl.-Geogr. Florian Knappe 1� Einleitung Die Abfallwirtschaft hat sich in Deutschland über die letzten Jahre und Jahrzehnte zu einer Kreislaufwirtschaft entwickeln können. Im Ergebnis konnte die Entwicklung des Abfallaufkommens von der wirtschaftlichen Entwick-lung entkoppelt werden. Das Abfallaufkommen nicht nur aus Haushalten zeigt sich nicht nur konstant, es hat sogar eine leicht rückläufige Tendenz. Dies, vor allem aber die Optimierung in der Abfallentsor-gung selbst, hat zu einer deutlichen Reduktion der mit der Abfallentsorgung verbundenen Umweltlasten geführt. Verursachte die Ablagerung unbehandelter Siedlungsab-fälle zu erheblichen Umweltlasten, wurde mit einer Opti-mierung der Verwertungssysteme im Verbund mit einer Umstellung auf eine thermische Restabfallentsorgung eine deutliche Entlastung erreicht. Die Abfallwirtschaft hat in den letzten Jahren in hohem Maße zum Klima-schutz beigetragen. Jedoch bestehen auch heute noch einige Ansatzpunkte zur weiteren Optimierung. Die Abfallwirtschaft muss sich noch mehr an den abfallpolitischen Vorgaben der Priorisierung von Vermeidung – stoffliche Verwertung – energetische Verwertung – Beseitigung orientieren.

Abbildung 1: Ansatzpunkte für Abfallvermeidungsmaßnahmen im Produktlebensweg [1]

Selbst bei Altkunststoff hat die stoffliche Verwertung gegenüber einer Nutzung als sekundärem Brennstoff aus Sicht des Umwelt- und Klimaschutzes prinzipiell deutliche Vorteile. Mit einer energetischen Verwertung lässt sich allein ein Anteil des Heizwertes nutzen. Die (energeti-schen) Aufwendungen zur Herstellung eines Kunststoffes mit definierten Eigenschaften gehen damit verloren.

Gelingt bspw. eine Sortierung nach Kunststoffarten, lässt sich ein Granulat erzeugen, das in der Kunststoffverarbei-tung eingesetzt werden kann und damit einige dieser Aufwendungen sicherstellt. Auch die Abfallvermeidung kann bedeutend zum Um-welt- und Klimaschutz beitragen. Die Herstellung und Vermarktung von Konsumgütern bspw. ist mit hohen Aufwendungen verbunden, die sich von der Rohstoffge-winnung und -verarbeitung über die Produktionsprozesse bis hin zur Logistik und Bereitstellung im Einzelhandel erstrecken. Gelingt es, die Nutzungsdauer dieser Kon-sumgüter zu verlängern, lassen sich entsprechend Produk-tions- und Distributionslasten substituieren. 2� Optimierung der Bioabfallverwertung In Haushalten fallen pro Person und Jahr etwa 500 kg Abfall zur Entsorgung an. Einen erheblichen Anteil an diesem Aufkommen haben organische Abfälle, die als Bioabfälle und Gartenabfälle zur Entsorgung übergeben werden. Wie auch alle anderen Abfallbestandteile wie bspw. Papier/Pappe, Kunststoffe, Metalle haben auch diese Bioabfälle spezifische wertgebende Eigenschaften, die über ein optimiertes Stoffstrommanagementkonzept möglichst umfassend genutzt werden sollten. Hierzu ist eine gegenüber dem Status Quo deutliche Optimierung des Verwertungssystems für Bioabfälle notwendig.

Abbildung 2: Das System der Bioabfallverwertung

Das System der Bioabfallverwertung besteht aus den Modulen der Sammlung, Behandlung und Vermarktung der erzeugten Komposte. Eine Optimierung muss alle diese Module umfassen. So ist die Nutzung der Komposte umso sinniger, je besser es gelingt, Substrate und Erden zu erzeugen, die in Konkurrenz zu Produkten auf Torfba-sis treten können. Dies ist nicht nur ökonomisch vorteil-haft. Nur mit der Substitution von Torf lassen sich bspw.

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die Ziele der nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt erreichen, die Moore als wertvollen Lebensraum schützen bzw. über entsprechende Konzepte wieder entwickeln sollen. Torf ist zudem der Biosphäre entzogener Kohlen-stoff. Seine Gewinnung und Nutzung trägt demnach negativ zum Treibhauseffekt bei. Hochwertige Komposte lassen sich zudem auch anaerob, d.h. verbunden mit einer Biogaserzeugung, herstellen. Bislang werden jedoch erst etwa 10% der Bioabfälle auf diesem Wege verwertet. Eine Umstellung des Verwer-tungssystems, verbunden mit einem hohen energetischen Wirkungsgrad von Biogaserzeugung und -nutzung, hoher Emissionsstandards sowie einer effizienten Nutzung der im Überschuss bereit gestellten elektrischen und thermi-schen Energie führt zu einer deutlich positiven Klimabi-lanz, wogegen die einfache Kompostierung der Bioabfälle im Saldo mit Umweltlasten verbunden ist.

Abbildung 3: Die Optimierung der Bioabfallverwertung aus Sicht des Klimaschutzes [2]

3� Optimierung der Restabfallentsorgung Betrachtet man sich die Energieflüsse einer Müllverbren-nungsanlage (oder eines Ersatzbrennstoffkraftwerkes), wird die zentrale Bedeutung einer möglichst effizienten Nutzung der Energieüberschüsse deutlich. So werden zwar im Prozess der Abgasreinigung nicht unbedeutende Energiemengen eingesetzt. Ein bedeutender Energiefluss stellt zudem das heiße Abgas dar. Beide Energieflüsse lassen sich jedoch nur wenig beeinflussen. Soll die thermische Restabfallentsorgung aus energeti-scher Sicht optimiert werden, ist die effiziente Nutzung der im Dampferzeuger bereit gestellten Energie wichtig. Nettowirkungsgrad

elektrisch Nettowirkungsgrad thermisch

in % in % MVAn 10 30 EBS-Kraftwerke

18,8 16

Tabelle 1: Nettowirkungsgrade von Müllverbrennungsanlagen und Ersatzbrennstoffkraftwerken [4]

Abbildung 4: Energieflüsse einer Müllverbrennungsanlage bzw. eines Ersatzbrennstoffkraftwerkes [3]

Die energetische Einbindung der Müllverbrennungsanla-gen bzw. Ersatzbrennstoffkraftwerke ist jedoch derzeit in der Regel keineswegs optimal. Die bei der Behandlung anfallende Überschussenergie wird nicht optimal genutzt. Im Gegenteil wurden gerade die Ersatzbrennstoffkraft-werke und die neueren Müllverbrennungsanlagen meist an Standorten errichtet, die derzeit keine Nutzung der Überschusswärme ermöglichen. Da in Deutschland in absehbarer Zeit keine weiteren Müllverbrennungsanlagen oder Ersatzbrennstoffkraftwer-ke benötigt werden (es besteht derzeit tendenziell eine Überversorgung), kann eine Erhöhung einer Nettoener-gienutzung auf bspw. 14% Strom und 45% Wärme vor allem über eine gezielte Ansiedlung von Gewerbe- und Industrieunternehmen erreicht werden, die bspw. einen großen Bedarf an (Prozess)Wärme in Grundlast haben. Weitere Ansätze liegen in der Optimierung des Eigenbe-darfs sowie der Ertüchtigung von Kessel und Turbinen. Bei der thermischen Entsorgung von Restabfall verbleibt Asche bzw. Schlacke als Verbrennungsrückstand. Üblich ist eine Abscheidung von Fe-Metallen aus dieser Schlacke. Bislang nur in wenigen Fällen ist eine Abscheidung von NE-Metallen realisiert, obwohl die Rückgewinnung von Buntmetallen und ihre Rückführung in den Wirtschafts-kreislauf mit bedeutenden ökologischen und energeti-schen Erfolgen verbunden sind. 4� Stoffstrommanagement für mineralische

Bauabfälle Unter mineralischen Bauabfällen lassen sich eine Vielzahl von Abfallströmen mit unterschiedlichen Verwertungsei-genschaften und Nutzungspotenzialen zusammenfassen. Es handelt sich um Böden, Material aus dem Straßen-rückbau sowie aus dem Hochbau. Derzeit werden mineralische Bauabfälle in der Regel auf-bereitet und überwiegend im Straßen- und Wegebau

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sowie im Erdbau eingesetzt. Betrachtet man sich die Verwertungswege genauer, zeigt sich, dass die Verwer-tung meist mit der Zielsetzung der Füllung von Holräu-men und der Herstellung von technischen Bodenschichten erfolgt. Die hierfür erforderlichen technischen Eigenschaf-ten beschränken sich im Wesentlichen auf die Bereitstel-lung von Volumen, die gute Verdichtbarkeit sowie bes-tenfalls die Übernahme von Traglasten. Dies wird den Potenzialen einzelner Abfallströme jedoch nicht immer gerecht. So gibt es eine Vielzahl von Bauprodukten, die dezidierte Produkteigenschaften aufweisen, die nicht nur auf Basis primärer sondern auch sekundärer Rohstoffe hergestellt werden können. Dazu ist jedoch notwendig, sich entge-gen der Abfallentsorgungslogik und dem Massenstrom zunächst diese geforderten Eigenschaften vor Augen zu führen und darauf aufbauend die Verwertung / Aufberei-tung der mineralischen Abfallstoffe zu konzipieren bis hin zur eigentlichen Abfallanfallstelle, d.h. der Rückbaustelle des Hochbaus oder Straßenbaus. Produkte mit dezidierten Eigenschaften lassen sich nur aus homogenen hochwerti-gen Abfallstoffen erzielen, was eine entsprechende Selek-tivität der Rückbauprozesse und des Stoffstrommanage-ments voraussetzt.

Abbildung 5: Stoffstrommanagement für mineralische Bauafälle

So ist es bislang unüblich, den Rückbau von Hochbauten so ausdifferenziert durchzuführen und Hochbaurestmas-sen so aufzubereiten, dass ein geschlossener Baustoff-kreislauf möglich wäre. Bislang gelangen Baurestmassen aus dem Hochbau als RC-Produkte bestenfalls in den Straßen- und Wegebau. Eine Rückführung in den Hoch-bau erfolgt nicht. Die technische Lösung hierfür besteht in der Herstellung einer RC-Gesteinskörnung, die als Zuschlag bzw. Rezept-urbestandteil für die Betonherstellung genutzt werden kann. Die RC-Gesteine ersetzen in diesem Fall die analoge Menge Kies oder gebrochenen Naturstein. Mit einer Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton ist dieser Verwertungsweg seit vielen Jahren grundsätzlich

möglich. RC-Beton ist ein über Normen geregelter Bau-stoff, analog zu anderen Baustoffen und muss die glei-chen Produkteigenschaften aufweisen wie jeder konven-tionelle Beton. Erst mit einigen Impulsprojekten in Rhein-land-Pfalz und Baden-Württemberg [5] ist es im letzten Jahr jedoch gelungen, diesen Baustoff auf dem Markt bekannt zu machen und ihn erfolgreich einzuführen.

Abbildung 6: Stoffkreislauf für Hochbauschutt

Aus sortenreinem Altbeton lässt sich durch hochwertige Aufbereitung in einer stationären Recyclinganlage eine Gesteinskörnung herstellen, die frei von Fremdbestandtei-len über Eigenschaften analog zu Primärgestein verfügt. Wird dieses RC-Gestein in dieser Güte bei der Herstellung von Transportbeton eingesetzt, kann dessen Standardre-zeptur beibehalten werden. Insbesondere muss nicht mehr Zement als Bindemittel eingesetzt werden, was aus ökologischer Sicht beachtet werden muss.

Abbildung 7: Altbeton, sortenrein durch selektiven Gebäude-rückbau gewonnen [5]

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Gerade in Städten und Ballungsräumen, die trotz des demographischen Übergangs, in dem sich unsere Gesell-schaft befindet, auch in Zukunft eine hohe Bautätigkeit erwarten lassen, können mit diesem hochwertigen Ver-wertungsansatz RC-Beton auf (sekundäre) Ressourcen vor Ort zurückgegriffen und damit in erheblichem Umfang Schwerlasttransporte eingespart werden. Während mit den Gebäudeabrissen auf ein anthropogenes Rohstoffla-ger in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Baustellen und damit zur Baustoffnachfrage zurückgegriffen werden kann, befinden sich Steinbrüche oder Kiesabbaustellen meist außerhalb der Ballungsräume und damit in größerer Entfernung zur Baustoffnachfrage.

Abbildung 8: Übersicht über Bauvorhaben, deren Betonbedarf über RC-Beton gedeckt wurde [5]

Selbst im Straßen- und Wegebau ist der Einsatz von RC-Baustoffen für den Straßenoberbau eher unüblich. Der Straßenoberbau besteht aus den Frostschutzschichten und Schottertagschichten, die ungebundenen gesteinsla-gen aufgebaut werden sowie darüber den gebundenen Asphalt- oder Betonschichten. RC-Gesteinskörnungen lassen sich grundsätzlich zu hochwertigen Frostschutzschichten (aber auch Schotter-tragschichten) verarbeiten. Trotz güteüberwachten Pro-duktionsprozessen sowie einer Güteüberwachung der RC-Produkte selbst, finden diese jedoch oft keine Akzeptanz bei den Straßenbauverwaltungen als Bauherren. Zwar lassen sich einige gerade kommunale Straßenbauämter finden, die gerne mit RC-Baustoffen arbeiten und diese teilweise auch gezielt in den Ausschreibungen berücksich-tigen. Deutlich mehr Bauherren lehnen jedoch RC-Baustoffe kategorisch ab.

Abbildung 9: Die Akzeptanz von RC-Baustoffen im Straßen- und Wegebau [6]

Dies ist nur in wenigen Fällen auf schlechte Erfahrungen zurückzuführen, die in der Vergangenheit mit der Ver-wendung von mineralischen Bauabfällen und damit zu einem Zeitpunkt gemacht wurden, als Normen und Güte-überwachung noch eher unüblich waren. In den meisten Fällen beruht die Ablehnung jedoch auf breite Unkennt-nis. In vielen Fällen ist unbekannt, welche RC-Baustoffe mit welchen gütegesicherten Eigenschaften auf dem Markt angeboten werden, wo diese unter welchen Rand-bedingungen im Straßenbau eingesetzt werden können, wie Ausschreibungen gestaltet werden müssen, welche Normen zu beachten sind und wie ggf. Bauablauf und Bauüberwachung durch die Verwendung von RC-Baustoffen anzupassen sind. Soll für mineralische Bauabfälle ein Stoffstrommanage-ment erreicht werden, das auf eine umfassende und hochwertige Nutzung dieser Massen abzielt, so ist dies demnach nur über aktive Intervention zu erreichen. Ein wichtiger Ansatz können Veranstaltungen sein, die die guten Beispiele der Herstellung und Verwendung von RC-Baustoffen im Straßenbau in den Mittelpunkt stellen und einen Fachaustausch unter Kollegen der Straßenbauver-waltungen ermöglichen. [6] Um mineralische Bauabfälle zu möglichst großen Anteilen über hochwertige Produkte nachhaltig in den Wirt-schaftskreislauf zurück zu führen, bedarf es jedoch flan-kierender Maßnahmen. Wie die Erfahrungen zeigen, kann sich eine Recyclingwirtschaft nur dann entwickeln, wenn Bauschutt nicht an Recyclinganlagen vorbei billig in Rekul-tivierungs- und Verfüllmaßnahmen eingesetzt werden kann. Die Erlöse, die über die Annahme von Bauschutt erzielt werden, stellen für Recyclinganlagen einen wichti-gen Deckungsbeitrag dar. 5� Literatur [1] Öko-Institut e.V. / Ökopol GmbH, IFEU-Institut Heidel-berg GmbH, Inhaltliche Umsetzung von Art. 29 der Richt-linie 2008/98/EG, Studie im Auftrag des Umweltbundes-amtes (FKZ 3710 32 310), in Bearbeitung [2] IFEU-Institut Heidelberg GmbH / IE Leipzig / TU Berlin / Öko-Institut e.V. / FH Berlin, Optimierung für einen nach-haltigen Ausbau der Biogaserzeugung und -nutzung in Deutschland, im Auftrag des Umweltbundesamtes (FKZ 0327544), 2008

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[3] IFEU-Institut Heidelberg GmbH, Ökobilanz thermischer Entsorgungssysteme für brennbare Abfälle, im Auftrag des Ministeriums für Umwelt und Naturschutz, Landwirt-schaft und Verbraucherschutz NRW, 2007 [4] Öko-Institut e.V. / IFEU-Institut Heidelberg GmbH, Klimaschutzpotenziale der Abfallwirtschaft. Am Beispiel von Siedlungsabfällen und Altholz, im Auftrag des Um-weltbundesamtes (FZK 3708 31 302), 2010 [5] IFEU-Institut Heidelberg GmbH, Modellprojekt »Hoch-wertige Verwertung von Bauschutt als Zuschlag für die Betonherstellung« im Zusammenhang mit Maßnahmen zur Optimierung der Ressourceneffizienz bei der Verwer-tung von Bauabfällen, im Auftrag des Umweltministeri-ums Baden-Württemberg, 2010 [6] IFEU-Institut Heidelberg GmbH, Das Vorbild Öffentli-che Hand zur Optimierung der Verwertung mineralischer Bauabfälle, im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz (MUFV) Rheinland-Pfalz, 2010

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Workshop 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

GPS-BASIERTES TRACKING & TRACING - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Prof. Dr. Matthias Klumpp Christof Kandel M. Sc. Sascha Bioly ild Institut für Logistik und Dienstleistungsmanagement, FOM Hochschule für Ökonomie und Management Essen

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LEBENSLAUF

Christof Kandel M. Sc. FOM Hochschule für Oekonomie & Management

2005 - 2009 2008 2008 - 2010 2009 - 2010 Seit 2010

Studium des Wirtschaftsingenieurwesens (Maschinenbau und Wirtschaft) an der Universität Duisburg-Essen mit dem Schwerpunkt �Produktionswirtschaft und Industriebetriebslehre�, Abschluss Bachelor of Science. Abschlussarbeit: �Risikoanalyse des Einsatzes eines Regalbediengerätes auf der Basis einer seilgetriebenen Stewart-Gough-Plattform� Werksstudent: VOITH Paper GmbH in Krefeld, Projektmanagement Werksstudent: Siemens Energy AG in Duisburg, Procurement & Logistics Studium des Wirtschaftsingenieurwesens (Maschinenbau und Wirtschaft) an der Universität Duisburg-Essen mit den Schwerpunkten �Produkt Engineering“ und „Technology & Operations Management�, Abschluss Master of Science. Abschlussarbeit: „Erarbeitung eines ganzheitlichen Bewertungskonzeptes für hybride Montagesysteme“ Wissenschaftlicher Mitarbeiter am ild Institut für Logistik- & Dienstleistungsmanagement der FOM Hochschule für Oekonomie & Management

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GPS-BASIERTES TRACKING & TRACING Prof. Dr. Matthias Klumpp, Christof Kandel M. Sc., Sascha Bioly 1� Einleitung Aktuelles Hauptziel von logistischen Prozessänderungen ist neben der Ausschöpfung von Kosteneinsparpotenzia-len vor allem die Berücksichtigung des Megatrends nach-haltige Logistik im Rahmen der betrieblichen Leistungser-stellung. Dies wird durch zahlreiche Studien- und Umfra-geergebnisse bestätigt. Eine Studie von DHL ergab, dass 56 % der befragten Geschäftskunden es für wahrschein-lich halten, in den nächsten zehn Jahren ein Unterneh-men, das »grüne« Transport- und Logistiklösungen ein-setzt, einer günstigeren Lösung vorzuziehen [1]. Dies wird durch Umfrageergebnisse des Bundesverbands Material-wirtschaft unterstützt: Sowohl das Thema Green Logistik als auch die Erfassung und Reduzierung von CO2

Ermittlungen von transportbedingten Treibhausgasemissi-onen sind in der Transport- und Logistikbranche noch nicht weit verbreitet. Das liegt zum einen an der Tatsache, dass eine Abgrenzung der transportbedingten Emissionen durch die Unternehmen sehr unterschiedlich erfolgt, als auch daran, dass die Besonderheiten und Komplexität logistischer Dienstleistungen, wie tägliche Auslastungs-schwankungen oder die Verschiedenartigkeit der zu transportierenden Güter nur schwer im Rahmen standar-disierter Ermittlungsverfahren berücksichtigt werden können [3]. Die Ermittlung von sendungsbasierten Emissi-onen ist für Logistikdienstleister vor allem in Paket- oder Stückgutnetzwerken eine Herausforderung. Die individu-elle Zuordnung der Emissionen auf eine Produkteinheit ist kaum möglich. In der Regel wird mit Jahresdurch-schnittswerten gerechnet, wobei die Emissionen dabei unabhängig von Größe, Gewicht oder vom transportier-ten Weg einzelnen Sendungen zugeordnet werden [4].

-Emissionen hat für 68 % der befragten Unternehmen eine hohe Bedeutung; darüber hinaus werden als Gründe für Umweltschutzaktivitäten vor allem das steigende Umweltbewusstsein der Kunden sowie die Imagesteige-rung des eigenen Unternehmens angegeben [2].

Eine Möglichkeit die beschriebene Problematik im Rah-men der Ermittlung bzw. Zuordnung von Emissionen auf einzelne Sendungen zu lösen, stellt eine stetige Sen-dungsverfolgung mit GPS (Global Positioning System) dar. Im vorliegenden Beitrag werden dazu im ersten Teil aktu-ell eingesetzte Verfahren im Bereich des Tracking & Tracing präsentiert und das GPS.LAB des ild Institut für Logistik- und Dienstleistungsmanagement der FOM Hoch-schule für Oekonomie & Management vorgestellt. Im zweiten Teil werden auf der Basis einer beispielhaft durchgeführten Sendungsverfolgung und der daraus ermittelten Daten transportbedingte und sendungsbasier-te Treibhausgasemissionen berechnet. Im Anschluss wird Ausblick auf weitere Anwendungsmöglichkeiten eines

Tracking & Tracing-Systems in Produktion und Logistik und den damit einhergehenden Vorteilen für die betrieb-liche Leistungserstellung getätigt, bevor der Beitrag mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick geschlossen wird. 2� Tracking & Tracing in der Logistik 2.1� Verfahren der Sendungsverfolgung In der Praxis von Kurier-, Express- und Paketdiensten (KEP) gehört die Möglichkeit der Sendungsverfolgung mittlerweile zum Standardservice vieler Anbieter am Markt. Der Kunde bekommt eine Identifikationsnummer der Sendung, mit deren Hilfe er sich im Internet über den Auftragsstatus informieren kann. Die Umsetzung in der KEP-Branche erfolgt durch den Einsatz von Barcode-Scannern. Durch die vorhandenen Beschränkungen der Güter hinsichtlich Größe und Gewicht kann das Scannen der mit Barcodes versehenen Sendungen automatisiert durch den Einsatz von Rund-um-Scannern erfolgen. In Stück- und Sammelgutverkehren ist die Implementierung eines Tracking & Tracing Systems aufgrund der Verschie-denartigkeit der Sendungen mit einem erhöhten perso-nellen Aufwand verbunden [5]. Neben dem Barcoding kommt in der logistischen Praxis die Technologie der Radio Frequency Identification (RFID) zur Sendungsverfolgung zum Einsatz. Dabei wird ein RFID-Transponder, der der Form von Klebe-Etiketten, Kreditkarten oder Kunststoffmünzen ähneln kann, an der Sendung positioniert und durch einen an Laderampen, Gabelstaplern oder beispielsweise Rolltoren installierten RFID-Reader ausgelesen. Auf den RFID-Transpondern können dann Identifikationsnummern der Waren in Kom-bination mit zahlreichen produktbezogenen Informatio-nen, wie Gewicht, Lagertemperatur oder Herstellungsda-tum gespeichert werden. Kritisiert wird die RFID-Technologie häufig aufgrund hoher Investitionskosten und mangelnden Möglichkeiten des Datenschutzes [6]. Da bei beiden beschriebenen Verfahren die Informationen nur übermittelt werden können, wenn sich Barcode und Scanner oder Transponder und Reader in Reichweite befinden, kann das Tracking nur an definierten Orten erfolgen. Es ist also lediglich nachvollziehbar, wann die verfolgten Sendungen an den definierten Lesestationen angekommen sind, bzw. bearbeitet wurden. Bei diesem »Event-Monitoring«, welches durch beide Verfahren realisiert wird, existiert also weiterhin eine Ungewissheit darüber, was mit der Sendung zwischen zwei bekannten Ortungspunkten passiert. Deshalb wird sowohl das Barcoding als auch die RFID den diskreten Trackingverfah-ren zugeordnet. Zusätzlicher Nachteil ist die Organisation international agierender Stückguttransporteure in offenen

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Logistiknetzen. Dadurch sind an einem Transport oft mehrere Partner beteiligt und durch die zahlreichen Schnittstellen ist es nahezu unmöglich eine durchgängige Datenerfassung und -darstellung zu gewährleisten, da eine Integration der gleichen Informationsinfrastruktur dadurch bei verschiedensten Partnern nötig wird und keine einheitlichen Standards existieren [5]. Anders hingegen ist es bei einem GPS-basiertem Tracking: Durch die Ausstattung von Sendungen mit GPS-Empfängern kann die Position des GPS-Moduls mit Hilfe der Satellitennavigation jederzeit bestimmt werden, un-abhängig davon, ob sich eine Leseeinheit in Reichweite befindet. Wird das GPS-Modul zusätzlich noch mit einer Kommunikationsmöglichkeit ausgestattet, kann die Posi-tion der Sendung in Echtzeit an eine Datenbank weiter-gegeben werden, wodurch eine durchgängige Sendungs-verfolgung realisiert werden kann. Eine derartige Sen-dungsverfolgung wird deshalb auch als stetig bezeichnet [7]. Zusätzlich bekommt der Auftraggeber die Möglichkeit eine Sendungsverfolgung ohne notwendige Infrastruktur des Spediteurs durchzuführen. Der Zugang zu den Tra-ckingdaten ist bei vielen Anbietern mit Hilfe einer Web-Applikation möglich, so dass lediglich ein Internetzugang verfügbar sein muss. Dies ist auch in großen Logistiknet-zen mit überschaubarem Aufwand realisierbar. Der Spedi-teur hat lediglich dafür zu sorgen, dass ein GPS-Tracking-Modul der Sendung beigelegt wird. Die Vorteile einer stetigen Sendungsverfolgung sind viel-fältig: Eine transparentere Transportkette, eine Verbesse-rung der Lieferengpasserkennung, eine hohe Planungssi-cherheit für Kunden und Disponenten und eine Steige-rung der Kundenzufriedenheit [8]. Zusätzlich können die aufgezeichneten Trackingdaten zur Optimierung von Planungsprojekten genutzt werden und im Rahmen des Supply Chain Event Management kann ein Echtzeit-Tracking, also die Übermittlung der Positionsdaten über Telekommunikationsnetze zu einem Controlling der Lo-gistikprozesse genutzt werden um im Bedarfsfall einzu-greifen. Zusammenfassend führt eine stetige Sendungs-verfolgung zu einer kontinuierlichen Verbesserung der logistischen Leistungserstellung. Kritisiert wird die Technik häufig durch eine vorhandene Ungenauigkeit der GPS Positionsmeldungen und das Vorhandensein sogenannter GPS-Schatten, beispielsweise in Tälern oder im Bereich von Hochhäusern in denen kein Empfang möglich ist. Aktuell kommt ein Tracking & Tracing mit GPS-Technologie kaum zum Einsatz, da eine verkehrsträgerun-abhängige Stromversorgung über einen längeren Zeit-raum häufig nicht realisierbar ist. Für einzelne Container-sendungen oder Eisenbahnwaggons wird teilweise bereits eine GPS-basierte Sendungsverfolgung eingesetzt, aller-dings mit sehr geringen Ortungsintervallen um Energie zu sparen, so dass auch dabei kaum von einer stetigen Ver-folgung gesprochen werden kann [9].

Um auch mit vorhandenen diskreten Trackingverfahren eine quasi-stetige Verfolgung zu realisieren, existieren Ansätze und Modelle die Telematiksysteme der Verkehrs-träger mit Barcoding oder RFID in intelligenten IT-Systemen zu kombinieren. Dabei wird in der Regel ein diskretes Trackingverfahren auf Sendungsebene mit ei-nem stetigen Trackingverfahren auf Verkehrsträgerebene kombiniert. Durch eine eindeutige Zuordnung von Sen-dungen zu Verkehrsträgern kann der Weg von Sendun-gen oder Sendungseinheiten (Paletten, Gitterboxen, Pake-te, etc.) exakt nachverfolgt werden, wenn das Transport-mittel über ein Telematiksystem verfügt, wie es beispiels-weise bei Flottenmanagementsystemen üblich ist. An seine Grenzen stößt dieses System allerdings auch, wenn einzelne Transportträger nicht über Satellitenortungssys-teme verfügen oder bestimmte Umschlagsplätze nicht mit RFID-Readern ausgestattet sind [10]. In flexiblen Logistik-netzen behindern derartige Lösungen zukünftige Flexibili-tät und Variabilität der logistischen Leistungserstellung. Zusammenfassend ist in Abbildung 1 eine Übersicht und Aufteilung der verschiedenen vorgestellten Trackingver-fahren zu entnehmen.

Abbildung 1: Einteilung von Trackingverfahren.

2.2� GPS.LAB des ild Institut für Logistik- & Diensleistungsmanagement

Seit 2011 ist das Institut für Logistik- & Dienstleistungs-management (ild) der FOM Hochschule für Oekonomie & Management (Essen) durch eine Geräteförderung des Landes Nordrhein-Westfalen in der Lage ein modernes GPS Tracking & Tracing System der Firma AIS Advanced InfoData Systems GmbH (Ulm) zur Sendungsverfolgung einzusetzen. Unter dem Namen GPS.LAB wurde am Insti-tut ein Labor für den Betrieb des Systems eingerichtet. Ein Trackingmodul besteht, wie in Abbildung 2 dargestellt, aus drei Bestandteilen: – Zentrales Element ist der GPS-Empfänger. Diese Black-Box ist mit einer SIM-Karte ausgestattet um die Signale direkt an einen Server zu übermitteln, damit diese in

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Echtzeit dem Anwender zur Verfügung stehen. Die Übermittlungsintervalle können individuell eingestellt werden. – An die Blackbox wird zum einen die GPS-Antenne an-geschlossen. Die eingesetzten Antennen verfügen über starke Empfangsleistungen, so dass GPS-Signale auch bei Transporten innerhalb von Planen und Kofferaufbauten zu empfangen sind. Dieses wurde durch Tests in Wech-selbrücken mit verschiedenen Aufbauten bereits belegt. – Des Weiteren wird die Black Box mit einem leistungs-fähigen Akku verbunden, um das Problem der board-netzunabhängigen Stromversorgung zu lösen. Die Akkus sind so ausgelegt worden, dass eine GPS-Position über einen Zeitraum von mindestens 48 Stunden via GPRS übermittelt werden kann. Aufgrund der aufgeführten technischen Spezifikationen der Trackingmodule können bei Transporten somit Palet-ten, Gitterboxen, Transportbehälter oder einzelne Güter mit einem GPS-Modul versehen werden und auch in intermodalen Transporten bei Verkehrsträgerwechsel durchgängig verfolgt werden. Des Weiteren erhalten die Messergebnisse eine hohe Genauigkeit. Eine weitere Besonderheit des GPS.LAB ist, dass ein Ortungssignal nicht nur nach Überschreitung der vorgegebenen Interval-le in Bezug auf Zeit, Strecke oder Richtung gesendet wird, sondern zusätzlich auch vom Benutzer zu jedem beliebi-gen Zeitpunkt individuell angefordert werden kann.

Die GPS-Messpunkte können mit Hilfe einer Software auf der Basis von Map & Guide dargestellt werden. Neben der Darstellung der getrackten Strecke auf dem Kartenwerk sind der Abruf zahlreicher Informationen sowie ein Export der Daten im MS-Excel Format möglich. So stehen neben den Positionsdaten in Form von Koordinaten, die dann mit Karteninformationen in konkrete Orts- und Straßen-angaben überführt werden, auch Informationen über den Zeitpunkt der Messung, die Geschwindigkeit, die Entfer-nung zwischen zwei Messpunkten sowie die kumulierte Entfernung für weitere Anwendungen zur Verfügung.

3� Einsatzmöglichkeiten eines GPS Tracking & Tracing-Systems in der Logistikpraxis

3.1� Berechnung von transportbedingten CO2-Emissionen auf der Basis von GPS Messdaten

Da Treibhausgasemissionen von Unternehmen oder pro-duktbezogene Emissionen, die bei der Herstellung von Produkten angefallen sind, mittlerweile von Kunden und Investoren in ihre Kauf- bzw. Investitionsentscheidungen einfließen, wird vom Unternehmen immer häufiger eine Berichterstattung der Klimagasemissionen verlangt und es ergeben sich deshalb indirekte Gewinne oder Verluste aufgrund von Kundenzu- oder -abwanderungen [11]. Die Ermittlung von produkt- oder dienstleistungsbezogenen ökologischen Fußabdrücken ist dabei mit zahlreichen Abgrenzungsproblemen behaftet [12]. Für die Berechnung von transportbedingten Emissionen ergeben sich ganz eigene Probleme: Die Verlader sind auf die Emissionswerte angewiesen, die sie von ihren Logis-tikdienstleistern geliefert bekommen. Jedes Transportun-ternehmen berechnet seine Emissionen aufgrund fehlen-der Standards unterschiedlich. Diese Unterschiede werden sich durch den veröffentlichten Normentwurf DIN EN 16258:2011 »Energieverbrauch und THG-Emissionen im Zusammenhang mit Transportdienstleistungen (Personen und Güterverkehr)« reduzieren, jedoch wird es weitere zwei Jahre dauern, bis die Norm endgültig veröffentlicht wird. Außerdem ist die Vergleichbarkeit der ausgewiese-nen Daten verschiedener Logistikdienstleister durch zahl-reiche zu treffende Annahmen auch bei Anwendung der Norm nicht garantiert [13]. Je mehr unterschiedliche Akteure in einer Supply Chain agieren, desto größer wird dementsprechend die angesprochene Datenvielfalt. Hinzu kommt häufig eine fehlende Nachvollziehbarkeit oder Berichterstattung des zurückgelegten Weges einzel-ner Sendungen, beispielsweise aufgrund spezifischer Depot-Struktur des Logistik-Netzwerkes, Umfahrungen von Staus, unbekannter Umschlagspunkte oder des tat-sächlichen Kraftstoffverbrauchs, da dieser häufig be-triebsbedingt nicht veröffentlicht werden soll. Mit Hilfe einer stetigen Sendungsverfolgung auf Basis von GPS kann der Verlader, unabhängig vom Logistikdienstleister, nachvollziehen, welchen Weg die verschiedenen Produkte zurückgelegt haben und damit seine eigene transportbe-dingte CO2

Anhand der Trackingdaten kann der tatsächlich gefahre-ne Weg festgestellt werden. Durch die Zuordnung von Trackingmodulen zu einzelnen Sendungen kann nachvoll-zogen werden an welcher Position die einzelnen Sendun-gen be-und entladen wurden. Die ermittelten Schadstoff-emissionen der gesamten Tour können aufgrund der Kenntnisse des transportierten Teilstückes und der Sen-dungsgewichte auf die verschiedenen Sendungen verteilt

-Berechnung durchführen. Die Daten inner-halb eines Produktionsnetzes sind dadurch vergleichbar und eine Unsicherheit über die Ermittlung der Daten ist nicht vorhanden.

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werden. Wenn die Kraftstoffverbräuche sowohl für das unbeladene und als auch für das voll beladene Fahrzeug bekannt sind, können die sendungsbasierten CO2

-Emissionen entsprechend den Formeln in Abbildung 3 berechnet werden [14].

Abbildung 3: Formel zur Berechnung von sendungsbasierten CO2

-Emissionen.

Als CO2-Faktor kann 3,174 kg CO2

Um dies exemplarisch aufzuzeigen wurden interne Mate-rialtransporte der FOM Hochschule für Oekonomie & Management mit Tracking-Modulen versehen, die bei einer Rundreise vom Studienzentrum Essen zu den Studi-enzentren Duisburg, Düsseldorf und Dortmund verteilt oder abgeholt wurden. Diese Transporte wurden mit einem firmeneigenem VW Transporter (Baujahr 2007, 1,9 l-TDI, 75 kW, Diesel, Leergewicht (inkl. Fahrer) 1.900 kg, Nutzlast 900 kg, zulässiges Gesamtgewicht 2.800 kg, Kraftstoffverbrauch/leer 7,4l/100km, Kraftstoffver-brauch/voll 8,9l/100km) am 24. März 2011 durchgeführt. Die Sendungsgewichte wurden vom Fahrer bei Beladung mit Hilfe einer Waage bestimmt.

e/l Diesel angenom-men werden. Dieser Wert definiert den Ausstoß klima-schädlicher Gase in Kohlenstoffdioxid-Äquivalenten. Berücksichtigt sind darin neben reinen Kohlenstoffdioxid-emissionen auch weitere klimafeindliche Gase wie Me-than oder Lachgas sowie die bereits während des Herstel-lungsprozesses des Kraftstoffes entstandenen Treibhaus-gasemissionen [14].

Die Sendungsdaten können Tabelle 1 entnommen wer-den.

Dadurch, dass jede Sendung ein eigenes GPS-Signal sen-det, kann die gesamte Ladung des Fahrzeuges für jeden Abschnitt der Rundreise dargestellt werden und es kön-nen mit Hilfe der aufgeführten Formeln sendungsbezoge-ne CO2

Bei genauerer Betrachtung der Ergebnisse fällt auf, dass erhebliche Unterschiede der den Sendungen zugerechne-ten Emissionen bestehen. So wird den Seminararbeiten ein höherer CO

- Werte wie beschrieben ermittelt werden. Mit Hilfe der technischen Fahrzeugspezifikationen und der Sendungsgewichte konnten mit Formel 2 aus Abbildung 3 die spezifischen Kraftstoffverbräuche für jeden Stre-ckenabschnitt berechnet werden. Mit diesem Wert und Formel 1 können dann, wie in Tabelle 2 dargestellt, sen-dungsbezogene Emissionen berechnet werden. Diese Emissionen spiegeln dann den tatsächlich für sie angefal-lenen Wert in Bezug auf Distanz und Auslastung wider.

2

Daraus wird ersichtlich, dass eine Durchschnittsberech-nung, wie sie zum Beispiel die Deutsche Post für ihre Paketdienstleistungen veröffentlicht, nicht realitätsgetreu ist. In Stückgutnetzwerken ist dies aufgrund stärker variie-render Gewichte auch nicht sinnvoll [4]. Einfache Alloka-tionsmethoden stoßen hier an ihre Grenzen. Je nach Branche und Kunde kann es aber wichtig sein, sendungs-bezogene realitätsnahe Treibhausgasemissionen als Logis-tikdienstleister ausweisen zu können, um Aufträge von Verladern zu erhalten. Ein stetiges Trackingsystem kann die nötigen Daten dafür liefern.

-Wert zugerechnet, als dem deutlich schwereren Messematerial und ein vielfach höherer Wert, als den nur geringfügig schweren Klausuren. Dies hängt zum einen mit der beförderten Strecke, aber vor allem mit der Auslastung des Fahrzeuges auf dem entsprechenden Teilstück zusammen. Sendungen gegen Ende der Tour müssen aufgrund der sinkenden Fahrzeugauslastung höhere Emissionswerte zugerechnet werden, als Sendun-gen zu Beginn bei voll ausgelastetem Fahrzeug. Leerfahr-ten verstärken diesen Effekt zusätzlich und erschweren die Zuordnung von Emissionen auf bestimmte Produkte [15]. Dieser Berechnungsansatz ist aus diesem Grund realitätsnah und wird erstmals durch ein vollständiges Tracking und Tracing der einzelnen Sendungen ermög-licht.

Tabelle 1: Berechnung der transportbedingten, sendungsbezogenen Schadstoffemissionen der Rundreise

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3.2� Steuerung von Logistikprozessen in Produk-

tionsnetzwerken In einem Produktionsnetzwerk sind verschiedene Firmen, wie Rohstofflieferanten, Produzenten oder Logistikdienst-leister mit dem Ziel vereint gemeinsam wertschöpfend zu agieren. Dabei können Akteure in einem oder in mehre-ren Produktionsnetzwerken agieren und jederzeit ein- und austreten. Es existieren dementsprechend zahlreiche Schnittstellen die zum einen exakt definiert und zum anderen intensiv aufeinander abgestimmt sein müssen. Das erfordert neben einem hohen Maß an Kommunikati-on vor allem funktionierende und transparente logistische Prozesse [16]. In Abbildung 4 ist der grundsätzliche Auf-bau einer Sendungsverfolgung in Produktionsnetzwerken schematisch dargestellt.

Abbildung 4: Integration eines GPS-Tracking-Systems in ein Produktionsnetzwerk

Ein Echtzeit-Tracking hilft hierbei vor allem in der Disposi-tion bei der Abstimmung zwischen Logistik- und Produk-tionsprozessen. Die Einhaltung zeitlicher Restriktionen ist von besonderer Bedeutung, wenn eine rechtzeitige Anlie-ferung der Sendung aufgrund von Just-in-Time bzw. Just-in-Sequence Produktionsplanung unumgänglich ist. Eine verspätete Anlieferung kann in diesem Zusammenhang einen kurzzeitigen Stillstand der Produktion bewirken. Durch die Abbildung der Positionsdaten und die damit verbundene Hochrechnung des Ankunftszeitpunkt kön-nen rechtzeitig Maßnahmen eingeleitet werden, um dieses zu verhindern. Idealerweise können die Trackingda-ten in diesem Zusammenhang als Input für ein Supply Chain Event Management dienen. Durch ein stetiges Monitoring der Logistikprozesse kann in Echtzeit eine Abweichung von vorgegebenen Soll-Zuständen identifi-ziert werden, beispielsweise muss eine Lieferung eine festgelegte Entfernung von einer Produktionsstätte zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht haben, ansonsten müssen Gegenmaßnahmen eingeleitet werden [17]. Gespeicherte Tracking-Daten bieten demnach auch Un-terstützung bei der Optimierung und Planung bestehen-

der Produktions- und Logistikprozesse. Durch Analyse der aufgezeichneten Transportstrecken können Engpässe und Probleme erkannt und diese zukünftig verhindert werden. Gerade für diesen Anwendungsfall bietet eine stetige Sendungsverfolgung gegenüber einer diskreten Lösung erhebliche Vorteile, da Logistik und Produktion desto besser aufeinander abgestimmt werden können, je ge-nauere Informationen zur Verfügung stehen [5]. 4� Zusammenfassung und Ausblick Der vorliegende Beitrag stellt prinzipiell die Anwen-dungsmöglichkeiten von stetigen Trackingverfahren auf Basis von GPS dar. Erstmals können Transportrouten einzelner Sendungen genau verfolgt werden und liefern eine exakte Datengrundlage für die Auswertung und Optimierung logistischer Prozesse. Die ersten Anwen-dungsfelder wurden im Bereich der CO2

-Berechnung und der Steuerung von Logistikprozessen bereits identifiziert und sollen in der Forschung der kommenden Jahre weiter untersucht werden, um Handlungsempfehlungen für Unternehmen zu entwickeln.

Für die Berechnung transportbedingter Schadstoffemissi-onen ist es wichtig einfache aber trotzdem realitätsnahe Berechnungsmöglichkeiten zur Verfügung zu stellen, durch die eine Vergleichbarkeit von produktbezogenen Schadstoffemissionen möglich gemacht wird. In Produkti-onsprozessen dienen Trackingergebnisse in erster Linie dazu die logistischen Prozesse innerhalb eines Produkti-onsnetzwerkes zu analysieren und zu verbessern. Darauf aufbauend ist es zusätzlich denkbar die Trackingdaten einer GPS-Sendungsverfolgung zur Echtzeitsteuerung von Produktionsprozessen zu verwenden, indem diese als Parameter in Produktionsplanungssysteme integriert werden und beispielsweise im Sinne eines Supply Chain Event Management definierte Prozesse bei festgelegten Situationen auslösten Aus den ersten Rückmeldungen von Praxisunternehmen ist zu entnehmen, dass für weitere vielfältige Anwendun-gen ein hohes Interesse an einem Einsatz eines stetigen Tracking & Tracing-Systems besteht. Daher soll das GPS.LAB vorrangig dazu dienen, genau derartige be-triebswirtschaftlich interessante Anwendungsfelder in Wertschöpfungs- und Transportketten zu identifizieren und gemeinsam mit Praxispartnern zu pilotieren. 5� Literatur [1] Deutsche Post AG (Hrsg.) (2010): Delivering Tomor-row, Zukunftstrend nachhaltige Logistik. Bonn. [2] Bundesverband Materialwirtschaft, Einkauf und Logis-tik; Duale Hochschule Baden-Württemberg (2009): BME-Umfrage: Green Logistics - hohe Bedeutung auch in Kri-senzeiten. Frankfurt, Lörrach.

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[3] Lohre, D./Herrschlein, S. (2010): Grüne Logistik, Studie zu Begriffsverständnis, Bedeutung und Verbreitung von »Grüner Logistik» in der Speditions- und Logistikbranche. Institut für Nachhaltigkeit in Verkehr und Logistik, Hoch-schule Heilbronn, Bonn. [4] Kranke, A. (2009): Sonderfall CO2-Ermittlung, Mana-gement CO2

[5] Schöch, R./Hillbrand, C. (2006): Ein integrierter Ansatz für diskrete und stetige Sendungsverfolgung auf Stück-gutebene mittels RFID und GSM. In: Mattfeld, C.C./Suhl, L. (Hrsg.): Informationssysteme in Transport & Verkehr. Paderborn: DS&OR Lab, S. 89-102.

-Berechnung: Paket- und Stückgutnetz-werke. In: VerkehrsRundschau, Ausgabe 47 (2009), S. 44.

[6] Wannenwetsch, H. (2010): Integrierte Materialwirt-schaft und Logistik. Beschaffung, Logistik, Materialwirt-schaft und Produktion. 4., aktualisierte Auflage. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. [7] Wannenwetsch, H./Nicolai (2004): E-Supply-Chain-Management, Grundlagen - Strategien - Praxisanwen-dungen. 2. Auflage. Wiesbaden: Gabler-Verlag. [8] Carlino, M./Confessore, G./Liotta, G. (2009): Po-tentials of satellite-based traceability services in logistics. In: Proceedings of the European Navigation Conference - Global Navigation Satellite Systems 2009, Neapel, Italien, S. 1-6. [9] Dodel, H./Häupler, D. (2010): Satellitennavigation. 2. Korrigierte und erweiterte Auflage. Berlin, Heidlberg: Springer-Verlag. [10] He, W./Ten, E.L./Lee, E.W./Li, T.Y. (2009): A solution for integrated track and trace in supply chain based on RFID & GPS. In: Proceedings of the 14th IEEE Conference on Emerging Technologies & Factory Automation, Mallor-ca, Spain, S. 1-6. [11] Nill, M. (2009): Vertrauen schaffen in die Berichter-stattung von Klimagasemissionen. In: Umweltwirtschafts-forum, Ausgabe 17 (2009), S. 219-224 [12] Finkbeiner, M. (2009): Carbon Footprinting-opportunities and threats. In: International Journal of Life Cycle Assessment, Ausgabe 14 (2009), S. 91-94. [13] Kranke, A. (2011): Standard zur CO2

[14] Kranke, A. (2009): CO

-Ermittlung. In: VerkehrsRUNDSCHAU, Ausgabe 13/2011, S. 28-30.

2-Berechnung. Wie Sie die CO2

[15] Wick, C./Klumpp, M (2010): Logistics Carbon Foot-printing in Practice. In: Blecker, T./Kersten, W./Lüthje, C. (Eds.): Innovative Process Optimization Methods in Lo-gistics, Emerging Trends, Concepts and Technologies. Berlin: Erich Schmidt Verlag.

-Emissionen bei LKW-Transporten konkret berechnen können. Exklusive Basisdaten. In: LOGISTIK inside, Ausgbe 5 (2009), S.47-49.

[16] Meers, S./Hennes, G./Nyhuis, P. (2010): Logisti-sche Herausforderungen in Produktionsnetzen. In: Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, Jahrgang 105 (2010), Ausgabe 11, S. 949-952.

[17] Steven, M./Krüger, R. (2004): Supply Chain Event Management für globale Logistikprozesse: Charakteristi-ka, konzeptionelle Bestandteile und deren Umsetzung in In-formationssysteme. In: Spengler, T./Voss, S./Kopfer, H. (Hrsg.): Logistik Management, Prozesse, Systeme, Ausbil-dung. Heidlberg: Physica-Verlag, S. 179-195.

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Workshop 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

ORTUNG IM HAFEN-UMSCHLAG – ANFOR-DERUNGEN, SYSTEMTESTS UND POTENZIALE - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. oec. Hannes Bade Fraunhofer-Institut für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML, Hamburg

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LEBENSLAUF�

�����������$����Hannes Bade Fraunhofer Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML Wissenschaftlicher Mitarbeiter Schwarzenbergstraße 95D 21073 Hamburg Telefon: 040 428 78 - 6134 Telefax: 040 428 78 - 4452 E-Mail: hannes.bade@cml.fraunhofer.de

2003 2010 2010

Allgemeine Hochschulreife Ratsgymnasium Rotenburg (W.) Hochschulübergreifender Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen Hamburg Diplom Schwerpunkte Produktionswirtschaft, Technische Logistik Fraunhofer Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML Wissenschaftlicher Mitarbeiter Betreuung von Projekten der angewandten Forschung Schwerpunkte Prozessoptimierung, Simulation

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ORTUNG IM HAFENUMSCHLAG - ANFORDERUNGEN, SYSTEMTESTS UND POTENZIALE �����������$����Hannes Bade 1 Abstract Dieser Beitrag bietet einen Einblick in ein spezielles An-wendungsgebiet von Ortungssystemen. Es werden die Erforderlichkeiten bezüglich Verfügbarkeit und Genauig-keit für die Integration innovativer Ortungstechnologien in die Prozesse des Hafenumschlags beschrieben und auf Basis der Ergebnisse eines Verbundforschungsprojekts die Potenziale des Einsatzes (Verzicht auf manuelle Positions-erfassungen, Steuerung) dargestellt. 2 Einleitung Der weltweite Containerumschlag 2009 wird im �Review of Maritime Transport 2010� der Vereinten Nationen mit 465,7 Mio. TEU angegeben [1] S.94 und wird bei anhal-tender wirtschaftlicher Erholung in den nächsten Jahren ebenfalls stark steigen. Um dieser Entwicklung gerecht zu werden, ist es notwendig die Umschlagkapazitäten der Containerterminals zu erhöhen. Dies ist in begrenztem Maße durch zusätzliche Flächen und Liegeplätze möglich. Besonders urbane Häfen sind jedoch darauf angewiesen die Wachstumsmöglichkeiten durch Effizienzerhöhung und Prozessoptimierung zu erschließen. Ortungssysteme sind Wegbereiter für entsprechende Verbesserungen im Umschlagbetrieb und können die Prozesssicherheit erhöhen. Bei ständiger Verfügbarkeit von verlässlichen Positionsdaten können diese in die Steu-erung der Horizontaltransportgeräte eingebunden wer-den und der Betrieb so optimiert werden. Das Hafenumfeld ist ein anspruchsvolles Einsatzgebiet für Ortungssysteme. Abschirmungen durch Brücken, Schiffe und Gebäude erschweren den Einsatz von satellitenge-stützten Systemen. Infrastrukturbasierte Systeme, die zur Ortung mehrere Referenzpunkte in der näheren Umge-bung nutzen, sind häufig anfällig für die Beanspruchun-gen des Hafenbetriebs und gleichzeitig durch die Größe der abzudeckenden Flächen investitionsintensiv. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt werden insbesondere zeitge-mäße Ortungssysteme auf vielen Seehafenterminals noch nicht eingesetzt. Einige Anlagen, wie zum Beispiel das Eurogate Containerterminal in Hamburg, werden voll-ständig ohne ein Ortungssystem betrieben. Die Auswertung der Ergebnisse des ISETECII (Innovative Seehafentechnologien II) Projekts �Ortung im Hafenum-

schlag� liefert Erkenntnisse über die Leistungsfähigkeit ausgewählter Technologien. So werden hier die spezifi-schen Anforderungen der Terminalbetreiber identifiziert und auf dieser Grundlage eine Marktrecherche durchge-führt. Bei den Systemtests auf dem HHLA Containerter-minal Burchardkai und dem Eurogate Containerterminal Hamburg wird überprüft, welche der Systeme den Anfor-derungen genügen können. Hafenterminals unterscheiden sich zu stark in ihren An-forderungen, um eine allgemeingültige Systembewertung zu erlauben. Die Arbeitsweise, der Automatisierungsgrad und die Ausmaße der Betriebsgelände führen i.d.R. zu derart unterschiedlichen Prozessen, dass diese eine Schlüsselrolle bei der Auswahl eines Ortungssystems einnehmen. In diesem Beitrag erfolgt eine Darstellung des Bedarfs an Ortung im Hafenumschlag und es werden die Anforde-rungen an Ortungssysteme beschrieben. Es wird eine Übersicht über die durchgeführten Tests und Testergeb-nisse zur Überprüfung der Systemtauglichkeit gegeben und es werden abschließend Potenziale der Implementie-rung von Ortungssystemen aufgezeigt. 3 Bedarf an Ortung im Hafenumschlag Der Bedarf an Ortung im Hafen wird wesentlich durch zwei Faktoren bestimmt. Die Anforderung eines Befrach-ters seine Sendung bzw. die Ladeeinheit, in der sie trans-portiert wird, zu verfolgen, stellt eine externe Nachfrage dar. Für die Umschlagbetriebe selbst liegt der Vorteil einer Ladeeinheitenortung in der Möglichkeit die Prozesssicher-heit und Effizienz im Umschlag zu erhöhen. Die Forderung nach Sendungsverfolgung für Ladeeinhei-ten besteht vor allem für werthaltige Fracht. Online-Portale bieten Lösungen an, die die Position eines Contai-ners auf seiner Reise angeben und die Überwachung von Zustellterminen ermöglichen (tracking&tracing). Eine Ortsbestimmung innerhalb eines Terminals stellt hier eine Verfeinerung des Rasters dar und erhöht somit die Ge-nauigkeit mit der die Ladung geortet werden kann.

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YARD

Truck

Seeschiff

Bahn

Truck

Bahn

Seeschiff

BinnenschiffBinnenschiff

Umschlag Umschlag

Identität und Position bekannt

Positioinsortung und Stellplatzzuordnung

Identität und Position bekannt

Ortung zur Zuordnung des Transportmittels

und der Position

Abbildung 1: Ortungsbedarf im Umschlagprozess eines Contai-nerterminals.

Während des Aufenthalts einer Ladeeinheit im Container-terminal wird sie mindestens zwei Mal umgeschlagen. Wie Abbildung 1 zeigt, erfolgt je ein Umschlag von einem der Transportmittel in den Yard und ein Umschlag vom Yard zum Transportmittel für den Weitertransport. Die Ladeeinheiten und ihre Position sind auf dem Schiff, der Bahn und dem Truck meist vorgemeldet und werden beim Eingang in das Terminal überprüft. Zur Beibehaltung dieses Informationsstands ist die Ermittlung, Übermittlung und Sicherung der Identität und des Lagerortes eines Containers an Übergabe- und Lagerstellen erforderlich. Die Qualität der Umschlagsleistung auf einem Container-terminal wird vor allem durch die Geschwindigkeit des Terminals bei der Schiffsabfertigung bestimmt. Diese wird im Zusammenspiel von Brücken und Horizontaltransport bestimmt, dessen Produktivität wesentlich vom Horizon-taltransport abhängt. Die Liegezeit eines Schiffes wird somit durch die Kapazität des horizontalen Transports vom Yard zu den Brücken und umgekehrt determiniert. Genau in diesem Bereich können durch Unterstützung des Routings mittels Ortung die Transportzeiten reduziert werden. Ein weiterer Effekt ist die Vermeidung von sog. �Suchern�, der Wiederauffindung eines verlorengegan-genen Containers. Dies kann, neben dem nicht unerhebli-chen Aufwand dazu führen, dass ein Container nicht verladen werden kann und sein Schiff verpasst. Bestrebungen unterschiedlicher Akteure die Container zur Positionsermittlung mit Transpondern oder ähnlichem auszustatten sind bis zum heutigen Tag aus unterschiedli-chen Gründen gescheitert. Um die Position der Container im Terminal dennoch ermitteln zu können, hat es sich etabliert, eine mittelbare Ortung der Ladeeinheiten durch Ortung der Umschlaggeräte zu praktizieren. Im Gegen-satz zu den Ladeeinheiten befinden sich die Umschlagge-räte für gewöhnlich im Besitz des Terminalbetreibers und sind durch ihre verhältnismäßig geringere Anzahl wirt-schaftlicher auszurüsten. Die Lagerflächen eines Containerterminals sind in der Regel Flächenlager oder Blocklager, die von Straddle-Carriern, Reachstackern oder Protalkränen bedient wer-

den [2] S.240ff. Das Lager ist dabei in Blöcke, Reihen, Plätze und Lagen eingeteilt [3] S.153.

Abbildung 2: Beispielhafte Anordnung der Stellplätze im YARD bei Straddle-Carrier Betrieb

Abbildung 2 stellt einen Block im Betrieb mit Straddle-Carriern dar. Die Groundslots für 20' ISO Container mit einer Breite von 2,438m und einer Länge von 6,058m sind in ihren Abmessungen von 2,9 m x 6,5 m geringfü-gig größer als die Container. Um mit den Umschlaggerä-ten in den Reihen fahren zu können sind Fahrspuren mit einer Breite von 1,65m zwischen zwei Reihen notwendig [2] S. 297. Aus der Notwendigkeit einen Container eindeutig einem Stellplatz zuzuordnen, ergibt sich die betrieblich obligato-rische Genauigkeitsanforderung von einem Meter. Der Bereich, in dem Ortungssysteme in Containerterminals eingesetzt werden, wird durch die in Abbildung 1 darge-stellten Übergabestellen definiert. In einem Blocklagerbe-trieb mit Portalkränen ist eine Ortung innerhalb der Blö-cke durch die Inertialsensorik der Portalkräne gegeben. Der Bedarf ein Ortungssystem einzusetzen beschränkt sich folglich auf den Bereich zwischen den Brücken und dem Blocklager sowie zwischen dem Blocklager und den Landtransportmitteln. Ein mit Straddle-Carrierns Flächen-lager erfordert im Gegensatz dazu eine Ausstattung mit einem Ortungssystem für den gesamten Lagerbereich, der von den Umschlaggeräten bedient wird. 4 Anforderungen an Ortungssysteme im Ha-

fenumschlag Um einen Container beim Abstellen auf einem Stellplatz diesem eindeutig zuordnen zu können, wird für das Pro-jekt eine Genauigkeitsanforderung von 0,5 m formuliert, obwohl betrieblich eine Zuordnung auch bei größeren Abweichungen von bis zu einem Meter möglich ist.

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Abbildung 3: Genauigkeitsanforderung von 0,5 Metern in Relation zu den Abmessungen eines 20' Containers

Die geforderte Genauigkeit stellt für aktuelle Ortungslö-sungen keine Herausforderung dar. Im Hafenumfeld als Einsatzort ergeben sich aus den Großstrukturen im direk-ten Umfeld jedoch massive Erschwernisse. An der Kaikante können Schiffe mit Ausmaßen von bis zu 73m Höhe und 400m Länge (Triple-E Klasse, Maersk ab 2013) [4] den Empfang von Signalen stören. In den Block-lagern werden Container in relevanten Bereichen bis in die vierte Lage gestapelt und erreichen so eine Höhe von 10,4 m. Diese Hindernisse beeinträchtigen die Ortungssysteme, indem sie die Signale an der Ausbreitung hindern und durch Signalreflexion zu Störeinflüssen führen.

Abbildung 4: Schiffe und Containerbrücken verringern die Satellitenverfügbarkeit. Foto: Eurogate

Die Abbildung 4, die den wasserseitigen Umschlagsbe-reich des Containerterminals Hamburg zeigt, macht die Einschränkung der Satellitenverfügbarkeit im Hafenum-feld ersichtlich. Auch und gerade unter den dargestellten Umweltbedingungen ist es erforderlich, dass die einge-setzten Ortungssysteme die betrieblich notwendigen Anforderungen erfüllen. Im Projekt �Ortung im Hafenumschlag� wurde von den Praxispartnern eine ausführliche Darstellung der Anforde-rungen erarbeitet. Die Verfügbarkeit des Ortungssystems pro Fahrzeug muss mindestens 90% betragen und Positionsangaben werden

bei jeder Betätigung der Aufnahmevorrichtung und min-destens jede Sekunde erzeugt und übermittelt. Die Positionsangaben werden für den Nutzer erkenntlich auf Plausibilität überprüft und genügen der geforderten Genauigkeit von 0,5m. Es ist dem Fahrer eines Umschlag-gerätes möglich die Positionsangabe des Ortungssystems zu �überstimmen�, wenn eine Position falsch ist. Die Systemkomponenten auf den mobilen Geräten sollen diese baulich nicht überragen und für Wartungs-, Repara-tur und Montagearbeit leicht zugänglich sein. Durch den Verzicht auf bewegliche Komponenten auf den Um-schlaggeräten ist das System möglichst wartungsarm. Eine einfache Integration des Ortungssystems in die IT-Infrastruktur eines Containerterminals ist durch Verwen-dung von standardisierten Schnittstellen zu gewährleis-ten. Für eine Einsatzmöglichkeit auf Terminals unterschiedli-cher Größe und die Weiterverwendung bei Terminaler-weiterungen zeichnet sich das Ortungssystem durch seine Skalierbarkeit aus. Alle im Ortungssystem verwendeten Komponenten sind für den Einsatz im Freien auszulegen und ggf. mit geeig-neten Gehäusen auszustatten. Die Umweltbedingungen denen das Ortungssystem im Betrieb ausgesetzt ist, un-terscheiden sich nach geografischer Lage des Terminals wesentlich. Um möglichst unabhängig seine Tauglichkeit unter Beweis zu stellen, genügt das System den ge-bräuchlichen Zertifizierungskriterien und Industriestan-dards. Seine Resistenz gegen Feuchte, Vibration und Temperatur ist in geeigneten Tests nachgewiesen. Die unter Umweltbedingungen subsumierten Anforderungen lassen sich auch mit dem Begriff �Hafentauglichkeit� ausdrücken, der die speziellen Gegebenheiten und den robusten Umgang mit dem eingesetzten Equipment um-schreibt.

5 Überprüfung der Leistungsfähigkeit ausge-

wählter Systeme Im Rahmen des Forschungsprojekts erfolgt eine Recher-che der Anbieter geeigneter Ortungssysteme für den Outdoor-Bereich. An der durchgeführten Ausschreibung beteiligen sich 13 Unternehmen, die teils mehrere unter-schiedliche Systeme und Technologien anbieten. Aus der Bewertung der Angebote gehen unter Berück-sichtigung der Systemdaten, deren Wirtschaftlichkeit und Innovationsgrad drei Systeme für die anschließenden Leistungstests hervor.

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– Das infrastrukturbasierte LPR-System (Local

Positioning Radar) der Firma Symeo GmbH, das über eine Selbstortung der Mobileinheiten innerhalb von Zellen aus sechs Transpondern funktioniert und dabei Funkwellen nutzt. Die Zellen werden dabei in allen relevanten Bereichen durch Installation der Transponder an Lichtmasten installiert. Die Einrich-tung von Zellen unterhalb von Containerbrücken ist möglich. Dieses System wurde auf �3hoch�-Straddle-Carriern getestet.

– Das von der Eurogate Containerterminal Bremerha-ven GmbH eingesetzte und von der Eurogate Tech-nical Services GmbH weiterentwickelte DGPS System (Differential GPS), bei dem die Mobileinheiten ihre Position aus Satellitenortung (GPS und GLONASS, Galileo kompatibel) und einem von einer Basisstation errechneten Korrekturdatenstrom ermitteln. Dieses System wurde auf �3hoch�- und �4-hoch�-Straddle-Carriern getestet.

– Das Galileo-Pseudolit-System der Firma RST Rostock Systemtechnik GmbH entwickelte Testsystem, das die Position der Umschlaggeräte mit Hilfe von Pseudoliten ermittelt, die ein Signal emittieren, das dem des Galileo-Satellitensystem entspricht. Dieses System wurde auf �3hoch�- und �4-hoch�-Straddle-Carriern getestet.

Im Praxistest in Arealen auf dem HHLA Containerterminal Burchardkai und dem EUROGATE Containerterminal Hamburg wird die Leistungsfähigkeit dieser Ortungssys-teme getestet. Die Anforderungen werden dazu in drei Testreihen umgesetzt, die den Anwendungsfällen der Systeme unter realen Umweltbedingungen entsprechen. In statischen Tests wird das Verhalten des Systems bei Ausfällen bestimmter Komponenten und Signale über-prüft. Folgende statische Tests sind durchgeführt worden: – Kontinuierlicher Genauigkeitstest – Genauigkeit nach Systemabschaltung – Genauigkeit bei Fehlfunktion der Infrastruktur (Netz) – Genauigkeit bei Fehlfunktion der Infrastruktur (Basis) – Zuverlässigkeit der Basisstation – Genauigkeit der Basisstation

Im dynamischen Betrieb sind folgende Tests durchgeführt worden, um die Systeme zu prüfen: – Zuverlässigkeit der Mobilstation bei Signalverlust der

Position – Zuverlässigkeit der Mobilstation bei Ausfall der Infra-

struktur – Wiederholungsgenauigkeit nach Systemausfall (Mo-

bilstation) – Positionsüberprüfung im dynamischen Bereich

Zusätzlich sind die Systeme in Dauertests auf Verfügbar-keit und sporadisch auftretende Fehlleistungen untersucht worden, indem die teils im Regelbetrieb erzeugten Daten ausgewertet werden: – Systematische Reproduzierbarkeit von Stellplatzposi-

tionen – Dauertest im operativen Betrieb Die Testareale sind auf den Terminals so ausgewiesen worden, dass sie möglichst alle Bereiche, von denen Stör-einflüsse vermutet wurden oder bekannt waren, beinhal-teten oder an diese angrenzten. 6 Testergebnisse Im Test kann sowohl das infrastrukturbasierte LPR-System der Firma Symeo, als auch das DGPS-System der Firma EUROGATE Technical Services seine Tauglichkeit unter Beweis stellen. Beide Systeme liefern in den Tests Ergeb-nisse, die den betrieblichen Anforderungen gerecht wer-den. Das getestete Pseudolit-System, das sich zum ge-genwärtigen Zeitpunkt noch in der Entwicklung befindet und wegen seines Neuheitsgrades für die Tests ausge-wählt wird, kann in einigen Bereichen seine Betriebstaug-lichkeit bereits nachweisen. Das System ist in einzelnen Tests aber noch nicht in der Lage, die geforderte Leistung zu erbringen. Die in den Tests geforderte Reaktion auf einen Ausfall von Komponenten oder das Nichtanliegen von Signalen zei-gen alle Systeme. Lediglich das LPR- und das DGPS-System geben zuverlässig und in angemessener Zeit nach einem Ausfall wieder gültige Positionsangaben der gefor-derten Genauigkeit aus. Der kontinuierliche Dauertest, in dem die Positionsanga-ben einer Mobileinheit im Stand über 24 Stunden aufge-zeichnet und ausgewertet werden (Abbildung 5), wird ebenfalls nur von den beiden erstgenannten Systemen erfolgreich absolviert. Der Anteil der Messwerte mit aus-reichender Genauigkeit an den erzeugten Messwerten liegt dabei über 99,5%.

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Abbildung 5: Grafische Auswertung des kontinuierlichen Ge-nauigkeitstests über 24 Stunden (Auflösung: 1dm)

In den dynamischen Testreihen werden die Systeme auf ihr Verhalten während der Fahrt überprüft. Es wird eben-falls die Reaktion auf den Ausfall von Komponenten getestet. Außerdem wird überprüft, wie genau sich die Fahrt durch eine Reihe dieser einwandfrei zuordnen lässt. Die Auswertung der Messwerte für die Fahrten durch die Reihen erfolgte hier grafisch wie in Abbildung 6 angege-ben.

Einzig das Pseudolitsystem weist in diesem Test zwei Messreihen auf, die außerhalb der Stellplatzmarkierungen verlaufen und so nicht eindeutig zuzuordnen sind. In den beiden Dauertests bestätigen die Systeme mit Ausnahme des Pseudolitsystems die Erwartungen und zeigen eine hohe Wiederholungsgenauigkeit bei der Positionsangabe zu einzelnen Stellplätzen im Testaufbau. Die Auswertung der im Regelbetrieb aufgezeichneten Systemdaten zeigt nur vereinzelte Implementierungsbe-darfe, die im weiteren Verlauf abgestellt werden können. 7 Systemauswahl Bei der Systemauswahl sind die spezifischen Rahmenbe-dingungen des Terminals, seiner Umgebung und seiner internen Arbeitsweise ausschlaggebend. Weil sich die Systeme in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise stark unterscheiden ist auch ihre Leistungsfähigkeit von der Einsatzumgebung abhängig. So wird aus dem Projekt heraus von der HHLA eine Ausstattung des Containerter-minals Burchardkai mit dem getesteten LPR-System be-schlossen und befindet sich in der Umsetzung, während Eurogate eine Installation des DGPS-Systems auch auf anderen Terminals der Gruppe erwägt.

Abbildung 6: Grafische Auswertung für elf Fahrten durch eine Stellplatzreihe im Lagerblock

42

42,5

43

43,5

44

44,5

45

370390410430450470

X

Y

Mittellage�Stellplatzreihe Toleranzgerade�WasserseiteToleranzgerade�Landseite Stellplatzmarkierung�WasserseiteStellplatzmarkierung�Landseite Datenreihe�1Datenreihe�2 Datenreihe�3Datenreihe�4 Datenreihe�5Datenreihe�6 Datenreihe�7Datenreihe�8 Datenreihe�9Datenreihe�10 Datenreihe�11

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Bei der Systemauswahlentscheidung für ein bestimmtes Terminal gilt es die lokale Satellitenverfügbarkeit auch im Hinblick auf die beschriebenen Störgrößen (Seeschiffe, Brücken etc.) zu prüfen. Der Einsatz von satellitenbasier-ten Systemen eignet sich bei großen Einsatzflächen des Systems. Infrastrukturbasierte Lösungen besitzen Vorteile in Arealen, die durch Abschirmungen eine besondere Herausforderung darstellen, und bei im Ausmaß begrenz-ten Einsatzflächen. Bei besonders sensitiven Anwen-dungsfällen wie auf automatischen Terminals kann der kombinierte Einsatz beider Technologien sinnvoll sein. 8 Potenziale der Prozessverbesserung mittels

Ortung Die Umschlagprozesse in Hafenterminals lassen sich durch leistungsfähige Ortung in ihrer Sicherheit und Effizienz verbessern. Qualitativ lassen sich unmittelbare und mittel-bare Verbesserungen erzielen. Die beschriebenen �Sucher� können vermieden und so die Umschlagqualität des Terminals verbessert werden. Eine manuelle Positionseingabe bzw. Korrektur ist auf Grund der erreichbaren Verlässlichkeit nicht mehr not-wendig. Das Routing der Umschlaggeräte im Terminal lässt sich verbessern und so die gefahrenen Wege optimieren. Eine Unterstützung der Fahrer zur Vermeidung von Kollisionen und Staus ist auf dieser Grundlage umsetzbar. Ebenfalls ist es möglich, Fahraufträge unter Berücksichtigung der aktuellen Position einem Umschlaggerät zuzuordnen. Hier ergeben sich potenzielle Verbesserungen der Produktivität und Wirtschaftlichkeit eines Terminals. Weiterhin lässt sich auch die Umweltbelastung in Form von Lärm und Abgasen verringern. 9 Zusammenfassung Durch die Tests im realen Einsatzumfeld und in realen Anwendungsfällen können die Systemeigenschaften eindeutig abgeprüft werden. Die getesteten Ortungs-technologien und Systeme in diesem Einsatzgebiet wer-den den Anforderungen des speziellen Einsatzbereiches Hafenumschlag gerecht und sind in wesentlichen Punkten ihrer Leistungsfähigkeit vergleichbar. Eine standardisierte Systemauswahl ist nicht realistisch, weil die Abhängigkeiten von den spezifischen Terminalei-genschaften einen zu großen Einfluss auf das Ergebnis der Ortung haben. Die Potenziale der Positionsbestim-mung für Terminalbetreiber und Kunden können durch konsequente Nutzung der Vorteile der Positionsangaben erreicht werden.

10 Literatur [1] UNCTAD (Hrsg.) : Review of Maritime Transport 2010. New York : United Nations Publication, 2010. [2] Brinkmann, Birgitt : Seehäfen : Planung und Entwurf. Berlin : Springer, 2005. [3] Pumpe, D. : Ein Referenzmodell zur Planung und Steu-erung der Abläufe in Seehäfen - Containerterminals. Berlin : Mensch & Buch-Verlag 2000. [4] A. P. Møller – Mærsk A/S (Hrsg.) : http://www.maerskline.com/link/?page=news&path=/news/news20110221; zuletzt abgerufen: 07.04.2011.

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Workshop 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

UMSETZUNG DES ROLL-ON-ROLL-OFF PRINZIPS IN DER INTRALOGISTIK MIT EINEM SHUTTLE-KONZEPT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dr.-Ing. Klaus Hucke Dr.-Ing. Rainer Beer Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Hörold EBF Dresden GmbH

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LEBENSLAUF

Dr.-Ing. Klaus Hucke EBF Dresden GmbH, Geschäftsführer

1966 1971 1971 - 1976 1978 1976 - 1980 1981 1982 - 83 1983 - 1988 1988 - 1989 1989 - 1991 1990 Seit 1991 Externe Tätigkeiten: Seit 1994 2000 - 2002

Abitur Berufsabschluss als Lokomotivschlosser Diplom an der Hochschule für Verkehrswesen Dresden (TH), Fachrichtung Fahrzeugtechnik Wissenschaftlicher Assistent an der Hochschule für Verkehrswesen Dresden, Forschungsgruppe Tribotechnik / Werkstoffprüfung Lehrbeauftragter Promotion an der Hochschule für Verkehrswesen zum Dr.-Ing., Fachgebiet Tribotechnik Mitabeiter/Abteilungsleiter Technische Importvorbereitung/Maschinenprüfung Gruppenleiter Technische Diagnostik/Qualitätssicherung Abteilungsleiter für internationale wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit Fachdirektor Qualitätssicherung/Messwesen Bereichsdirektor für Forschung und Entwicklung verantwortlich für die Zentrale Maschinenprüfstelle des Bauwesens Bereichsleiter Technik/Marketing Vorbereitung und Gründung der Firma EBF, Geschäftsführer EBF Dresden GmbH Dresden, Geschäftsführer; Arbeitsbereich Entwicklung von Maschinen und Ausrüstungen Berater RKW, Landesgruppe Sachsen und Thüringen; zeitweilig Berater in technischen Fragen für die Stiftung Innovation und Arbeit Sachsen projektgebundene Tätigkeit TU Chemnitz

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UMSETZUNG DES ROLL-ON-ROLL-OFF PRINZIPS IN DER INTRALOGISTIK MIT EINEM SHUTTLE-KONZEPT Dr.-Ing. Klaus Hucke, Dr.-Ing. Rainer Beer, Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Hörold 1� Fährentrailer für Routenzüge Transporte von Ladungsträgern innerhalb von Hallen und Werksgeländen erfolgen bei kurzen Entfernungen meist mit Industrieanhängerzügen in Kombination mit Staplern. Immer mehr werden jedoch Routenzüge aus Spezialan-hängern eingesetzt, die durch spezielle Lenkgeometrien und Achsanordnungen spurtreues Fahren in engen Kur-ven gewährleisten. Gleichzeitig sind die einzelnen Fahr-zeuge als Träger für normierte Ladeeinheiten gestaltet und erlauben auf Grund ihres Fahrwerkes das Ausschleu-sen einzelner Fahrzeuge aus dem Zugverband quer zur Transportrichtung und das Abstellen am Entladeort.

Abb. 1 Routenzug auf der Basis von Fahrzeugen der Fa. Jung

Mit diesen Fahrwerks- und Lenkungskonzepten ist aller-dings in der Regel verbunden, dass diese Gliederzüge richtungsgebunden gezogen werden müssen und im Verband nicht rückwärts geschoben oder verfahren wer-den können. Ein Umladen mit Fahrtrichtungswechsel auf LKW im Routenzugverband ist damit nicht möglich. Um Routenzüge im Zugverband auch über größere Ent-fernungen zu verfahren, wurde durch EBF Dresden ein neues Transportfahrzeug in Form eines durchfahrbaren Trailers entwickelt, das als »Fährentrailer« oder »Train-Shuttle« bezeichnet wird. Kerngedanke ist, wie bei einer Fähre im Richtungsverkehr flureben in den Trailer ein und auszufahren. Damit entfal-len Umladevorgänge und Bereitstellungsflächen sowie Ladepersonal und -gerät. Für diese Lösung wurden ein deutsches und ein nieder-ländisches Patent erteilt.

1.1� Technisches Konzept - Fährentrailer

Abb. 2 Gesamtfahrzeugkonzept

Eine völlige Neuheit ist die bodenebene freie Durchfahr-barkeit des Trailers. Die Entwicklung stellt ein effektives Transportgerät, insbesondere für die durchgängige Trans-portkette im innerbetrieblichen Transport zwischen räum-lich entfernten Werkteilen im mittleren Entfernungsbe-reich bis ca. 20 km dar.

Satteltraverse

Abb. 3 Aufbau und Anordnung der Satteltraverse

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Kernidee dieses Konzeptes ist die schwenkbare Satteltra-verse. Die Satteltraverse verbindet die vorderen Längsträ-ger mit dem Zugfahrzeug und nimmt den Sattelzapfen auf. Sie ist schwenkbar gelagert und wird in einem Auf-nahmelager im Transportzustand verriegelt. Die konkrete Ausführung zeigt eine nach oben schwenkbare Traverse, die bei beengten Einfahrverhältnissen den seitlichen Ein-fahrtbereich nicht stört, möglich ist aber auch eine Lö-sung zum seitlichen Wegschwenken.

Tragwerk Zum Durchfahren des Trailers mit Flurförderzeugen wurde das Tragwerk abweichend von den im Fahrzeugbau übli-chen Rahmenbauweisen als Raumfachwerk konzipiert, in dessen seitliche Vertikalstruktur die pneumatisch liftbaren Einzelradfahrwerke eingefügt wurden. Gegenüber der klassischen Rahmenbauweise wird dadurch eine Auffahr-höhe von nur 150 mm erreicht, was das Befahren mit allen gängigen Flurförderzeugen gewährleistet. Zudem ermöglicht ein optimiertes Raumfachwerk ein günstigeres Nutzlastverhältnis gegenüber der Rahmenbauweise. Der Boden wird als staplerbefahrbare, ebene Fläche ausgebil-det, auf der nach Bedarf Spur- und Halteschienen befes-tigt werden.

Endportale/Auffahrrampen Das Tragwerk wird durch je ein vorderes und ein hinteres Endportal abgeschlossen. Dieses Endportal dient als Lage-rung Satteltraverse und der hydraulisch betätigten Klapp-rampen. Letztere dienen gleichzeitig zum wettergeschütz-ten Abschluss des Innenraumes. Die Klapprampen sind ähnlich einer Ladebordwand staplerbefahrbar ausgebildet und bei Bedarf mit Spurführungsschienen versehen. Die maximale der Rampe beträgt wegen der Routenzugwa-gen 5 %. Die flurebene Durchfahrbarkeit für Ganzzüge ermöglicht einen schnellen Ladungswechsel unter Beibehaltung der Transportanhänger und deren Wagenfolge ohne Rampen und Umladeprozesse. An den Umladestellen müssen die Ladegutsicherungen nicht an Einzelladungen sondern nur an einem Zugende gelöst und ein Schlepper angekuppelt werden.

Abb. 4 Sicht in Trailer

Abb. 5 Ausfahrt eines Routenzuges

Durch seitliche Führungsschienen und einen Mittelleitbal-ken erfolgt die Zwangsführung und seitliche Sicherung der Transportfahrzeuge bei zweispuriger Beladung. Längsverschiebbare Quertraversen übernehmen die Siche-rung beliebiger Zuglängen in Fahrtrichtung.

Abb. 6 Ladesicherung

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Fahrwerk Das Fahrwerk besteht aus seitlichen, liftbaren Einzelrad-fahrwerken mit 9 t zulässiger Achslast je Achse, Fabrikat Tridec. Über das Fahrwerk erfolgt die Hub- und Absetz-bewegung des Fahrzeughecks. Die Fahrwerke sind mit serienmäßigen Anhängerbremsausrüstungen und Kfz-Elektrik, sowie Warnbeleuchtung für besondere Betriebs-zustände ausgestattet.

Hydraulikanlage Die leistungsfähige Hydraulikanlage des Trailers wird im Interesse hoher Bewegungsgeschwindigkeiten über einen flexible 400 V Netzverbindung am Be- und Entladeort gespeist. Die Gesamtanlage wird von einem zentralen Bedientableau am Auflieger manuell bedient. Durch Sicherheitsschaltungen werden Schutzräume und auszu-schließende Bewegungsüberlagerungen überwacht.

Verkleidung Die Dachverkleidung erfolgt mit lichtdurchlässigen Ele-menten. Die Fahrzeugkonstruktion kann durch die Au-ßenbeplankung wetter- und staubdicht geschlossen wer-den, die Stirnrampen gewährleisten ebenfalls über elasti-sche Elemente einen Wetterschutz entsprechend den Gutanforderungen. Damit ist eine weitestgehende Schwarz-Weiß-Trennung gewährleistet. 1.2� Technisch mögliche Ausführungsvarianten Das Konzept lässt Ausführungen je nach Breite und Ab-messungen der Routenzüge zu, so mit Überbreite für den Werksverkehr und notwendigen Ausnahme-genehmigungen zur StVZO, wobei diese begrenzt sind. Möglich ist auch eine doppelstöckige Beladung unter Einhaltung der StVZO. Die Bauart und die quasistationäre Anbindung in den Ladebereichen eröffnen auch Möglich-keiten zur Nutzung leistungsfähiger moderner Telematiksysteme zur Frachtsteuerung und -kontrolle. Bei Bedarf kann mit entsprechender IT-Ausstattung eine automatische Ladungserkennung in den Portalen instal-liert werden, die sogenannte »intelligente Ladungsträger« bei Ein- oder Ausfahrt erfasst und über eine Sendeeinheit den aktuellen Status an einen Leitstand übertragen kann.

Abb. 7 Doppelstockvariante

1.3 Einsatzbeispiel durchgängiger Umschlag von Routenzügen in einem Motorenwerk

Die vorgestellte Lösung wurde in Zusammenarbeit mit der Firma Thomas Gessner Fahrzeugbau GmbH entwickelt, durch diese Firma gebaut und 5 Exemplare an das Moto-renwerk eines namhaften deutschen Fahrzeugherstellers ausgeliefert. Mit der neuartigen Fährentrailer werden Routenzüge mit Motorenteilen von den Kommissionierstationen des Warehouse ohne Umladevorgänge und Zwischenlagerung in der benötig-ten Wagenfolge über eine Entfernung von mehr als 1 km zu den Montagelinien transportiert. Der Transport erfolgt flureben ohne externe Hubgeräte, mit zwangsläufiger Ladungssicherung und vollständig wettergeschützt. Die entwickelte Lösungsidee stand im Wettbewerb mit dem konventionellen LKW Transport und einer Transportkette auf Containerbasis. Randbedingungen der Entwicklung sind die Kompatibilität mit bewährten technischen Syste-men des innerbetrieblichen Transportes bei gleichzeitiger drastischer Aufwandsreduzierung an Bereitstellungsflä-chen, Flurförderzeugen und Fahrern sowie insbesondere Umschlagzeiten. Weitere wesentliche Argumente für das Konzept waren der systembedingte zwangsläufige Wet-terschutz und die Ladegutsicherung. Das zu entwickelnde Fahrzeug musste zudem in der konkreten Topographie eines konkreten Werksgeländes, ggf. mit überschaubaren Ausnahmegenehmigungen, nach StVZO bis 50 km/h zulassungsfähig sein, da der öffentliche Verkehrsraum gekreuzt wird. Das System sollte robust und wartungsarm sein und dennoch eine hohe Zuverlässigkeit bei der Ver-sorgung der Montagelinien im 3-Schichtbetrieb garantie-ren. Technische Daten: – Nutzlänge zwischen Portalen innen: 12000 mm Länge – Nutzbreite: 2400 mm Breite – Maximale Breite über Fahrwerke: 3400 mm – zul. Gesamtmasse: 15 t – Nutzmasse: 6 t

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1.4 Wirtschaftlichkeit Aus dem Betrieb des Trailers entstehen bereits allgemein quantifizierbare Haupteinsparungen an Ressourcen, wei-tere sind zur Zeit nur qualitativ im Vergleich im gebroche-nen LKW/Stapler Transport bewertbar, die Einsparungen sind deshalb weitaus höher anzusetzen Nachfolgend nur eine überschlägliche Betrachtung, für jeden Einsatzfall sind natürlich konkrete Betrachtungen anzustellen: � Wegfall der Staplerumladung mit je einem Stapler für Be- und Entladung Einsparungen am Beispiel Gabelstapler Still RX 20/2t, 3-Schichtbetrieb, 2 Stapler Energieverbrauch 2 x 4,4 kWh/h bei 4000 h/a 34.800 kWh/a bei 0,15 €/kWh = 5.220,- € Abschreibung 2 x 25 % von 22.500,- = 11.250,- € Wartung + Batterien, ca.10 % der Gerätekosten/a = 2.813,- € 6 Schichtfahrer x 24.000,- €/a = 144.000,- € eingesparte Summe = 163.283,- € Wegfall mindestens ein Routenzug mit Fahrer (E- Schlepper mit 6 Anhängern) bei Bereitstellung zur Umladung Beipiel Still R06, technisch und kostenseitig etwa vergleichbar mit Stapler eingesparte Summe 1 Zug ca. 81.000,- €. Dies ist die günstigste Minimalannahme, da meist zwei Bereitstellungszüge mit Fahrer erforderlich sind. �Wegfall von Bodennutzung, Bauleistung, Entwässerung für 2x 150 m² überdachte u. befestigte Flächen für Bereit-stellung von Ladungszügen und Beladespur neben LKW Zug, Reduzierung von Umlaufbeständen Die Kosten für die Sattelzüge sind natürlich den höheren Trailerkosten gegenüberzustellen, werden nach ersten Erfahrungen jedoch kompensiert. Die technologisch wirksamste Einsparung bestehen vor allem in den Be- und Entladezeiten, die gegenüber einem vergleichbaren LKW-Transport mindestens um 50 % reduziert werden. Damit reduziert sich auch die Vorhal-tung des unterwegs befindlichen Materials in den Bereits-tellungs- und Ladezonen. Der Break-even könnte je nach Einsatzszenarium in weniger als 3 Jahren erreicht werden. Eine Einsatzanalyse dieser Technologie lohnt sich in jedem Fall. EBF steht als Technologieanbieter zur Verfügung.

2� Konzept Cargoshuttle für Luftfrachtcontainer Aus den Erfahrungen der Fährentrailer entstand in Zu-sammenarbeit mit dem Fraunhoferinstitut für Fabrikbe-trieb und Automatisierung, Herrn Prof. Richter und dem Fraunhofer Institut für Verkehrs- und Infrastruktursyste-me, Herrn Dr. J. Schubert, das Konzept des Cargo- Shut-tle für Luftfrachtcontainer und -paletten. Für dieses Konzept wurde ein Schutzrecht beantragt. 2.1� Ausgangssituation ��������@�\������\@����$���@���������$���������¢£��¤����$���������¥������}����������$�������$�\����\���\���£����$��\���|�����$�}�¦���\����$�������������$������������¢�$���¤��@��\����¦���\�����\��@{���\�����@���@�����#�������}������\���¥��\����@}��{�������=������$��������������������{���������������\����$�����������\����������\����\�����\�#�¥��@������}���@���@��@�\����������������¨��\����@�����@�����@�\�������¥������@��=$����#������$��������#���\�������������£������$������������������@���\���£������$�������¥�\����@}�©�����$@����¥$�\��� $�����@���@�\�£}�������@��������\������������ª���$��������$����$\��������\���{���@�������@����������

Abb. 8 Dollies am Flugzeug [1]

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2.2� Konzept Cargo-Shuttle

Abb. 9 Cargo-Shuttle

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2.3 Logistisches Konzept

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2.4 IT-Infrastruktur �����������������������������}¦���������������������@���������������}���{�����}��@�#�����#�������� ����}�����$� �@�����#������\�����#�¥�������|$�������������=����@���������������������������@���\@����ª@��}}���������$��=����� ���$��{������}���{�@�\���������$����@�������������$���$����\@�������$���@��������}���{����\�������$� �@���������������\���������{��$��}�������������������\@���������������@����¥��\��������\�������\���������#�������������#�����\��� �@������{¦�������������������@���\����@��{�#������@��������}������\����$}}@��{���$��}���\�}���\@���������}�����}�������������¥��\����¥���\����$��������������������������������$�������������������������{¦�������

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2.5 Beitrag zur Flugsicherheit

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2.6 Zusammenfassung der Systemvorteile

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2.7 Notwendige Kompromisse

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3� Literatur [1] Drury/ Getty Images; Forschungsagenda Logistik; S. 20; DVZ Deutsche Verkehrs-Zeitung, Deutsche Logistik-Zeitung; Hamburg

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Workshop 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

FAHRZEUGKONZEPT ELEKTROFAHRZEUG MIT WECHSELBEHÄLTER FÜR DIE CITY LOGISTIK - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dipl.-Ing. Christian Richter Prof. Dr.-Ing. Klaus Richter Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

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LEBENSLAUF�

Dipl.-Ing. Christian Richter Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, ILM, wiss. Mitarbeiter

2008 - 2008 2008 –2009 2010 Seit 2010

geboren in Wittenberg-Lutherstadt Abitur am Fachgymnasium f. Wirtschaft und Wirtschaftsinformatik in Wittenberg-Lutherstadt Fachpraktikum bei der Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Zuffenhausen Werksstudent bei der Robert BOSCH GmbH, Stuttgart Abschluss Diplom Ingenieur »Automatisierungstechnik in der Produktion« an der Universität Stuttgart Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Logistik und Materialflusstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Mitarbeit am Projekt »OBJEKT - Objektbildungsverfahren zur erfolgreichen Einführung neuer technischer Logistikkonzepte für robuste Distributionssysteme“

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FAHRZEUGKONZEPT ELEKTROFAHRZEUG MIT WECHSELBEHÄLTER FÜR DIE CITY LOGISTIK Dipl.-Ing. Christian Richter, Prof. Dr.-Ing. Klaus Richter 1� Ausgangssituation

Das Fraunhofer IFF Magdeburg und der Lehrstuhl Materialflusstechnik der Otto-von-Guericke-Universität begleiten bereits seit mehreren Jahren die Projektierung eines neuen Distributionsverfahrens für die KEP-Branche. Mit Hilfe von 3,5 t Transportern und kleinvolumigen Wechselbehältern soll die City-Logistik in Innenstädten an die wachsenden Bedürfnisse der Bewohner angepasst werden. (Abb. 1)

Hier entwickelt sich mit dem zunehmenden Online-Angebot von Lebensmitteln und anderen Convenience-Produkten ein völlig neues Aufgabengebiet für die Frische–Logistik. Internetversandhändler bieten gegenwärtig neben der bekannten Handelsware diese neuen Sortimente an. Die Aufgabe, diese Produkte zu attraktiven Preisen, aber auch zu garantierten Bedingungen als Einzelzustellung durchzuführen, ist dabei noch nicht hinreichend gelöst. Derzeit existiert kein Paketdienst, der in der Lage ist, Produkte für das Frische-Segment 2°C – 7°C im Haus-Haus-Verkehr auszuliefern. Diese Situation soll sich im nächsten Jahr durch den Rollout eines neuen, deutschlandweit agierenden Frische–Dienstleisters verändern. Das Universitäts-Institut für Logistik und Materialflusstechnik ILM sowie das Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Magdeburg unterstützen auf technischer und betriebswirtschaftlicher Seite diesen Unternehmens-Rollout. Die aktuellen Forschungsergebnisse können dadurch direkt in der Praxis erprobt werden. Neben der Erstellung eines geeigneten Distributionskonzeptes ist die fahrzeug-, materialfluss-, informations- und kommunikationstechnische Auslegung der Wechselbehälter Bestandteil des Forschungsprojektes OBJEKT »Objektbildungsverfahren zur erfolgreichen

Einführung neuer technischer Logistikkonzepte für robuste Distributionssysteme«1. Ziel ist es, eine standardisierte, modulare Wechselbox, die eine möglichst große Variabilität in der kommerziellen Nutzung und in der technischen Handhabung besitzt, zu entwickeln. Diese soll als Demonstrator für die Projektpartner und die zukünftigen Anwender zur Verfügung stehen. 2� Distributionskonzept In dem durch das BMVBS und dem Verkehrsministerium des Landes Sachsen-Anhalt geförderten FuE-Projekt »Best4City – Galileo unterstützte kleinvolumige Wirtschaftsverkehre« wurde das depotlose Distributionsverfahren für Wechselbehälter für Anwendungen in der City-Logistik diskutiert. Dieses Konzept hat gegenüber anderen bekannten Verfahren den Vorteil, dass nur ein einziger Umschlagspunkt für Einzelsendungen nötig ist. [1] Ausgehend von einem zentral gelegenen Logistik-Center werden alle Sendungen als Ganzladung in Wechselbehältern, zusammengefasst zu mehreren Boxen auf einem Sattel- oder Gliederzug, in die Zielregionen transportiert. In Randgebieten von Großstädten befinden sich Miniverteilzentren, in denen die Wechselbehälter vom LKW auf Kleintransporter umgeschlagen werden. Für den Betreiber dieses Distributionsverfahrens ergeben sich zahlreiche Vorteile. Da nur ein einziges Logistik-Center benötigt wird, sind die Investitionskosten sehr gering. Die Miniverteilzentren können auf bereits bestehenden Flächen, bspw. auf Speditionshöfen oder Parkplätzen, errichtet werden. Durch dynamisches Strukturwachstum, d.h. angepasst an den tatsächlichen Bedarf, werden neue Miniverteilzentren errichtet bzw. nicht ausgelastete geschlossen. Da der Wechselbehälter sowohl als Transportmittel als auch als Warenpuffer genutzt werden kann, entfällt das sofortige Ausladen am Zielort. Dies spart doppelt Zeit. Der Mitarbeiter am Zielort – dies ist z.B. eine Tankstelle oder ein Supermarkt – kann die Box nach Bedarf entladen und sich so beispielsweise in Stoßzeiten auf andere Aufgaben im Markt konzentrieren. Außerdem muss der Fahrer des Transporters nicht auf das Entladen der Box warten, da die Warenvereinnahmung bereits elektronisch stattgefunden hat. Der Warenübergang zwischen Transportdienstleister und Empfänger wird damit

1 BMWi/AIF Projekt 16165

Abbildung 1: Kleintransporter mit Wechselbehälter

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entkoppelt. Das bisher notwendige Vier-Augen-Prinzip bei der Warenübergabe entfällt. Bei der Verteilung von Wechselbehältern in Stadtgebieten werden paarige Lieferverkehre angestrebt. Dies bedeutet, dass der Zustellfahrer der eine Box ablädt, möglichst direkt eine neue Box aufnimmt und in das Miniverteil-zentrum bringt. Leerfahrten der Transportfahrzeuge werden so vermieden. 3� Elektromobilität Zukünftig werden elektrisch angetriebene Transporter mit Wechselboxsystemen einen Beitrag zur Reduzierung des Schadstoffausstoßes in der City leisten. Die Behälter dienen dabei nicht nur als Ladehilfsmittel, sondern gleichzeitig als Batterie–Schnellwechselsystem. Die begrenzte Reichweite der Elektrofahrzeuge wird durch den Tausch der Ladungsträger an den Umschlagspunkten unbegrenzt verlängert. Diese Art der intelligenten Energielogistik wird ein Forschungsschwerpunkt im Projekt MD-E4 »Magdeburg EnergieEffiziente Stadt und Modellstadt für Erneuerbare Energien« sein. Durch den kombinierten Ladungs- und Energieträger-wechsel on-the-fly entfallen die bisher bei E-Mobility Anwendungen notwendigen Ladezeiten. Das Fahrzeug ist nach der Aufnahme einer neuen Wechselbox oder Akku-Traverse sofort wieder einsatzbereit. (Abb. 2)

Abbildung 2: Reichweitenverlängerung durch Batteriewechsel Der fahrzeugeigene Akku wird durch Energierekuperation und Nachladen in Pausezeiten ständig bei maximaler Kapazität gehalten. Er dient hauptsächlich zum Überbrücken kurzer Entfernungen zwischen zwei Umschlagspunkten innerhalb einer durchaus längeren Tour. 4� Fahrzeugkonzept Elektrofahrzeug An elektrisch betriebene Verteilfahrzeuge werden hohe Anforderungen hinsichtlich Flexibilität und Nutzbarkeit gestellt. Die Einstiegshöhe in den Laderaum darf nicht zu hoch sein, die Nutzlast muss ausreichend groß sein, ein zulässiges Gesamtgewicht von 3.5 t darf jedoch nicht überschritten werden.

Aus diesen Gründen wurde ein Tiefrahmen-Chassis zum Aufbau des Fahrzeuges ausgewählt. (Abb. 3)

Abbildung 3: Tiefrahmen-Elektrochassis [2] An diesem Chassis befinden sich alle Antriebs-komponenten, die fahrzeugeigenen Akkus sowie die elektrische Steuerung des Fahrzeuges. Zwischen den Hinterrädern des Tiefrahmen-Chassis ist eine Akku-Traverse mit lösbaren Verbindungen zum Fahrzeug und zum Wechselbehälter zur Aufnahme weiterer Traktionsbatterien installiert (Abb. 4).

Abbildung 4: Fahrzeugsystem mit Akku-Traverse Bei Bedarf kann entweder die Akku-Traverse oder der gesamte Wechselaufbau getauscht werden. Dies garantiert eine hohe Flexibilität bei geringer Bauhöhe. Um den Durchbruch für einen derartigen intermodalen Verkehr zu ermöglichen, müssen Behälterabmessungen und Umschlagkonzepte vereinheitlicht werden. Die Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung (StVZO) gibt zahlreiche Beschränkungen bezüglich der maximalen Abmessungen von Fahrzeugen vor. So ist die maximale Breite auf 2,55 m (bei Kühlfahrzeugen 2,60 m) begrenzt. Die Gesamtlänge von Sattelzügen darf 15,5 m nicht überschreiten. Für Gliederzüge gilt eine Gesamtlänge von 18,75 m, wobei jedoch nur 15,65 m Gesamtladefläche für Zugfahrzeug und Anhänger erlaubt werden [3]. Auf dem europäischen Markt haben sich daher im Straßen-güterverkehr zwei Behältergrößen durchgesetzt [4], [5]:

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–� Sattelzüge mit A-Behältern (13,67 m), –� Gliederzüge mit C-Behältern (7,82 m). Um eine optimale Ausnutzung des mit diesen Behältergrößen möglichen Transportvolumens zu erreichen, werden die Wechselboxen quer zur Fahrtrichtung auf dem LKW angeordnet. Daraus ergibt sich eine maximale Länge der Boxen von 2,55 m. Die Breite der Boxen von 1,94 m ergibt sich aus der maximalen Aufliegerlänge von 13,67 m und der Teilung von sieben Boxen pro Sattelzug bzw. 4 Boxen pro C-Behälter bei den bekannten Wechselbrücken-fahrzeugen. Um das gewünschte Behältervolumen von 10 m³ zu erreichen, muss die Höhe des Wechselbehälters unter Beachtung der einzuhaltenden Durchfahrtshöhen mindestens zwei Meter betragen. Diese Höhe ist auch in Bezug auf den Transport mit Kleintransportern und Anhängern noch praktikabel. Abb. 5 gibt einen Überblick über die Stellmaße von Wechselboxen, bezogen auf die beiden etablierten Behältergrößen.

5� Materialflusstechnik für Wechselbehälter Die materialflusstechnische Auslegung des Umschlags von Wechselbehältern umfasst zwei Aspekte. Zum einen ist zu untersuchen, wie die Wechselboxen schnell, sicher und kostensparend umgeschlagen werden können. Zum anderen muss das Be- und Entladen der transportierten Wechselbehälter ebenso ökonomisch erfolgen und den Rahmenbedingungen innenstädtischer Handels-einrichtungen genügen. Von den Forschungspartnern wurden bisher mehrere Wechselboxsysteme getestet und analysiert.

Diese basieren auf einer universellen Boden- baugruppe (Abb. 6), die die folgenden vier Umschlagstechnologien ermöglicht: 1.� Umschlag mit Gabelstaplern 2.� Abrollen auf Rollenbahnen / Kugelrollen 3.� Heben mit Kranen / Absetzfahrzeugen 4.� Verschieben auf Caster-Decks

Die Verwendung des Gabelstaplers für den Umschlag bringt einige Nachteile: –� Aufgrund der Abmessungen der Box ist der

Sichtbereich des Fahrers stark eingeschränkt. –� Das Aufsetzen auf das Fahrzeug benötigt viel Übung,

es kann daher nur von speziell geschultem Personal erfolgen.

–� Der Unterhalt von Gabelstaplern ist gegenüber anderen Methoden größer.

–� Die alleinige Auslastung des Staplers für ein Miniverteilzentrum ist schwer möglich, ein wirtschaftlicher Einsatz unter diesen Bedingungen nicht möglich.

–� Ungünstige Lastverteilungen und eine große Länge der Box erfordern einen Stapler mit hoher Traglast.

Abgeleitet von im Luftfrachtverkehr eingesetzten Containern (ULDs = Unit Load Device) werden die Bodenbaugruppen der Wechselbehälter mit einer geschlossenen Unterseite ausgestattet. Dies ermöglicht den flurgebundenen Transport über längere Strecken auf so genannten Caster-Decks. Dazu wird die Box über eine in das Fahrzeug integrierte Hubeinrichtung angehoben und über eine Rollbahn vom Fahrzeug abgerollt. Der zu überwindende Höhenunterschied beim Umschlag des Wechselbehälters zwischen LKW und Kleintransporter im Miniverteilzentrum beträgt 500 mm, da die Ladehöhe eines Sattelaufliegers 1200 mm beträgt und der Rahmen des Kleintransporters eine Höhe von 700 mm aufweist. Beim Einsatz eines Anhängers für Kleintransporter, dessen Räder seitlich von der Wechselbox angeordnet sein können, ist der Höhenunterschied noch größer, da diese Tiefrahmen eine sehr niedrige Ladehöhe haben. Der Höhenunterschied beträgt in diesem Fall 900 mm. Diese Höhen können sinnvoll mit einfachen Hubtischen überwunden werden, die händisch oder mechanisiert

Abbildung 5: Abmessungen von LKW-Zügen

Sattelzug mit A-Behälter (Sattelauflieger)

Gliederzug mit 2 C-Behältern (Wechselbrücke)

Kleintransporter mit Anhänger

Abbildung 6: universelle Bodenbaugruppe

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auch entlang der Stellplätze auf dem Sattelzug verschoben werden können. (Abb. 7)

Für das weitere Umsetzen der Wechselboxen im Miniverteilzentrum kann ein einfaches, handgeführtes Umschlaggerät – z.B. ein Niederhubwagen mit aufgesetzten Röllchenleisten – genutzt werden. Alternativ sind für den flurfreien Transport innerhalb des Logistik-Centers die Wechselbehälter mit Kranösen ausgestattet. Diese sind steckbar ausgeführt, um ein möglichst enges Stellmaß auf dem LKW Trailer im Hauptlauf zu ermöglichen. Diese Anschlagpunkte können ebenfalls genutzt werden, um Containergeschirre, wie sie bei Entsorgungs-fahrzeugen genutzt werden, anzuschlagen. Mittels einer Hebelarmkinematik ist somit ein bodennahes Aufnehmen und Absetzen der Wechselbehälter möglich. Abb. 8 zeigt beispielhaft das Aufnehmen von einem festen Gestell und das Absetzen auf dem Boden nach diesem Funktions-prinzip.

6� Be- und Entladen des Wechselbehälters Für das automatisierte Entladen der Boxen werden zwei unterschiedliche Strategien verfolgt:

1.� Entleeren der Box über Kippvorrichtung, 2.� automatisierter Warenumschlag mit Robotern. Für das Auskippen des Behälterinhalts kann die Rückseite der Wechselbox klappbar ausgeführt sein. Durch Neigen der Box öffnet sich die gesamte Rückwand und die Ladung kann auf eine Förderanlage geschüttet werden. Flexible Begrenzungen beim Umschlagen minimieren dabei die Stoßbelastungen auf in der KEP-Branche übliche Beschleunigungswerte für Pakete. Die Kubatur eines 10 m3 –Wechselbehälters ergibt einen idealen Arbeitsraum für Gelenkarmroboter. (Abb. 9)

Differenzierungen in der Eignung für einen Roboter- und Greifertyp ergeben sich in der konkreten Auslegung der Öffnungen (klappbare Rückseite, Tür) und der Art der Ladehilfsmittel (Regal, Rollwagen). Im Galileo-Testfeld Sachsen-Anhalt werden derzeitig Strategien für das Entladen von Wechselbehältern mit einem Standard-Industrieroboter untersucht. Ein neu entwickelter Greifer in Kombination mit einer Bilderkennung und RFID-Techniken soll den Warenumschlag automatisieren. Der Transport und die Warenidentifizierung sollen dabei zeitgleich erfolgen und so die Prozessgeschwindigkeit erhöhen. Diese Technik kann z.B. im zentralen Logistik-Center eingesetzt werden, um das zeitaufwändige, manuelle Be- und Entladen der Wechselbehälter zu optimieren. Für das Be- und Entladen einzelner Ladungsträger bei den Empfängern der Sendungen werden mehrere Fälle unterschieden: 1.� Pakete, 2.� Paletten, 3.� rollbare Gitterboxen. Einzelne Pakete müssen vom Zustellfahrer händisch aus der Box entladen werden. Daher ist eine Trittstufe am Heck des Fahrzeuges notwendig, um den Höhen-unterschied von bis zu 700 mm zu überwinden. Rollbare Gitterboxen sollen möglichst aus der Wechselbox heraus geschoben werden. Eine Möglichkeit ist ein klappbares oder einschiebbares Überladeblech. Bei den

Abbildung 7: Umsetzgerät für Wechselbehälter

Abbildung 9: Arbeitsraum Industrieroboter

Abbildung 8: Aufnehmen und Absetzen der Box [6]

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Empfängern ist mit unterschiedlichen Rampenhöhen zu rechnen. Standard–LKW- Rampen haben eine Höhe von 1200 mm. Bei Discountern wird die Lagerfläche dagegen häufig ebenerdig ausgeführt, um diese dem Niveau der Verkaufsfläche anzupassen. Aufgrund der Höhe bzw. der Länge der Wechselbox kann ein Überladeblech maximal 1800 mm (bei klappbarer Ausführung) bzw. 2500 mm (bei Einschubblechen) lang sein. Dadurch ergeben sich erhebliche Steigungen, die von den Mitarbeitern des Zustellbetriebes überwunden werden müssen. Steigungen über 15% in Verbindung mit schweren Lasten können auf Dauer die Gesundheit der Mitarbeiter schädigen [7]. Daher muss für diese Einsatzfälle eine alternative Lösung gefunden werden. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise darin, ein Lift am Heck des Fahrzeuges anzubringen. Mit Hilfe dieses Liftes kann der Ladungsträger bodennah abgesetzt werden. Diese Konstruktion reduziert jedoch aufgrund des hohen Eigengewichtes die Nutzlast des Fahrzeuges. Eine weitere Alternative zur Belieferung ebenerdiger Geschäfte ist der Einsatz eines Tiefrahmen-Anhängers. Die Ladehöhe beträgt dann nur noch 300 mm und kann z.B. mit einem Überladeblech überwunden werden. Um die Steigung bei der Belieferung an 1200 mm hohe LKW Rampen zu verkleinern, kann die Wechselbox hydraulisch um 200 mm angehoben werden. Auf diese Weise ergeben sich ein Höhenunterschied von 300 mm und eine Steigung von 15% (8,5°) für ein zwei Meter langes Überladeblech. Die folgende Tabelle 1 gibt einen Überblick über die möglichen Belieferungsvarianten. Tabelle 1: Belieferungsvarianten

Fahrzeug- höhe

Rampen- höhe

Anhänger

300 mm

Transporter normal

700 mm

Transp. aus-

gehoben 900 mm

1200 � � �

1000 � � �

800 � � �

0 � � �

Legende � Belieferung nicht möglich � Belieferung mit Einschränkungen möglich � Belieferung ohne Einschränkungen möglich 7� Zusammenfassung und Ausblick Wechselboxbasierte Systeme werden die Verteilverkehre der Zukunft verändern. Elektrisch betriebene Transport-fahrzeuge werden einen großen Beitrag zur Verbesserung

der Lebensqualität in Innenstadtbereichen leisten. Die Kombination von gleichzeitigem Ladungs- und Energie-trägerwechsel hat großes Potential. Das Fraunhofer IFF und der Lehrstuhl Materialflusstechnik der Otto-von-Guericke Universität arbeiten intensiv an der Realisierung eines Prototyps für diese neue Art der intelligenten Wechselbox als Grundsystem für eine 3,5 t Elektro-mobilität in der City-Logistik. Auch im Bereich der Logistik ergeben sich zahlreiche neue Handlungsfelder. Der Begriff der Energie–Logistik muss neu definiert werden. Zukünftig müssen neben den bereits bestehenden Randbedingungen wie Termin-zustellung, optimaler Zustellrouten und lückenloser Sendungsverfolgung auch neue Restriktionen wie Umweltzonen und Fahrzeugreichweiten beachtet werden. Mit dem Bundeswettbewerb »Energieeffiziente Stadt« haben die Stadt Magdeburg, das Fraunhofer IFF und die Otto–von–Guericke Universität die einzigartige Möglichkeit, an der Gestaltung der Materialflusstechnik und der logistischen Prozesse maßgeblich mitzuwirken. Die gesammelten Erkenntnisse aus den Projekten Best4City und OBJEKT fließen gebündelt in die Entwicklung des neuen Elektromobilitätkonzepts ein. 8� Literatur [1] Kunert, C.; Richter, K.: Best4City: Innovative

Innenstadtlogistik mit Galileo. In: Wirtschaftsverkehr 2009 Daten – Modelle – Anwendung. Hrsg. Uwe Clausen. Verlag Praxiswissen 2009.

[2] AL-KO, AL-KO presents forward-thinking

conceptual hybrid propulsion design http://archiv.iaa.de/10/index.php?id=1311&tx_ttnews[tt_news]=2235&tx_ttnews[backPid]=1291&no_cache=1 Stand: 07.06.2011

[3] Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO), §32.

In: URL: http://www.stvzo.de/stvzo/b3.htm . Stand: 21.10.2010

[4] Norm DIN EN 284. Wechselbehälter - Nicht

stapelbare Wechselbehälter der Klasse C - Maße und allgemeine Anforderungen.

[5] Norm DIN EN 452. Wechselbehälter der Klasse A -

Maße und allgemeine Anforderungen. [6] Hörold, S.: Entwicklung eines Container-

Absetzgerätes für Transporte mit zulässigem Gesamtgewicht von 3,5t. Dresden, Hochschule für Wirtschaft und Technik Dresden, Fachbereich Fahrzeugtechnik, Diplomarbeit, 2010.

[7] Gesetzliche Unfall Versicherung: Handverzug von

Flurförderzeugen: Physische Belastungen und Beanspruchungen beim Ziehen und Schieben. München, 2004.

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Workshop 3 – Galileo-Testfeld - Intelligente Logistik

MESSUNG VON PERSONENSTRÖMEN UND PERSONENVERHALTEN IN LOGISTIKPROZESSEN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Dr.-Ing. Peter Klausmann Ralph Majer M. Sc. Vitracom AG

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LEBENSLAUF

Dr.-Ing. Peter Klausmann Vitracom AG, CEO

1969 1989 1989 - 1990 1990 - 1995 1995 - 2000 1999 Seit 2000

Geboren in Waldkirch Abitur am Kaufmännischen Gymnasium in Emmendingen Zivildienst bei der Schwerstbehinderten-Selbsthilfe e. V. in Lahr Studium der Technomathematik in Kaiserslautern, Diplom-Technomathematiker Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Informations- und Datenverarbeitung in Karlsruhe Dissertation „Anwendungsorientierte Leistungsprädikation und Bewertung von Detektionsverfahren“ Gründung und Aufbau des Unternehmens Vitracom als Vorstandsvorsitzender

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MESSUNG VON PERSONENSTRÖMEN UND PERSONENVERHALTEN IN LOGISTIK-PROZESSEN Dr.-Ing. Peter Klausmann, Ralph Majer M. Sc. 1� Einleitung Die Messung von Personenströmen und des Personen-verhaltens sowie die automatisierte Erkennung von Ge-fährdungssituationen gewinnt durch bildgebende Videosensorik nicht erst seit der Katastrophe von Duis-burg mehr und mehr an Bedeutung. Insbesondere im Flughafenbereich, im öffentlichen Personennahverkehr, in Fußballstadien sowie bei Großveranstaltungen rückt die videounterstützte Sicherheit der Passagiere und der Ver-anstaltungsteilnehmer immer mehr in den Vordergrund. Aber auch bei besonders sensiblen Bereichen wie bei der Überwachung von Flughafen-Rollfeldern, durch Video-schleusen abgetrennten Bereichen (z.�B. Trennung von Luft- und Landseite am Flughafen entsprechend dem Schengener Abkommen), der Zutrittskontrolle (Verhinde-rung unerlaubter Zutritte) bis hin zur »klassischen« In-dustriegeländeüberwachung (Einbruchssicherung in Ver-bindung mit Videoaufzeichnung) wird zunehmend Kame-ratechnik eingesetzt. Besonders kritische Situationen ergeben sich immer dann, wenn eine große Anzahl von Menschen innerhalb kurzer Zeit Engstellen in einem Ge-bäude durchlaufen müssen. Dies gilt für Großveranstal-tungen wie Fußballspiele, Rockkonzerte, Demonstratio-nen, aber auch für die großen Logistik-Hubs wie Bahnhö-fe und Flughäfen im Falle von Evakuierungen oder Panik-situationen. Dort stellen irrationales Verhalten von Perso-nen sowie Unübersichtlichkeit der tatsächlichen Bedro-hungslage eine zusätzliche Herausforderung dar.

Abbildung 1: Blick auf dichtes Gedränge unmittelbar vor der Neueröffnung einer Filiale einer Einzelhandelskette in einem

Einkaufscenter.

Abbildung 2: Blick durch eine Kamera, die eigentlich für Perso-nenzählungen bei »normaler« Frequenz ausgelegt war. Der

vorgesehene Eingang wurde durch das dichte Gedränge stark beschädigt.

In diesem Beitrag geht es jedoch weniger um die »klassi-sche« Aufzeichnung von Videobildern (z.�B. zur besseren Nachvollziehbarkeit von Schadensereignissen), sondern um digitale Bildauswertung, bei der typische Gefähr-dungssituationen weitgehend automatisch erkannt wer-den sollen. Die flexible Programmierbarkeit der digitalen Bildauswertung ermöglicht eine optimale Anpassung an eine Fülle von Aufgabenstellungen im Logistikbereich. Mittels Videosensoren können Personen gezählt und deren Laufwege erfasst werden; Aufenthaltsdauern von Personen an kritischen Punkten gemessen werden; ste-hende von liegenden, möglicherweise verletzten Personen erkannt werden; Größe und Geschlecht erfasst werden (Unterscheidung Kinder / Erwachsene / junge oder ältere Personen); Abstände von Personen zu einer Gefahren-quelle berechnet (z.�B. Stapler bei Lagerlogistik, Person nähert sich abgestelltem Flugzeug) und Personendichten (Anzahl Personen pro Flächeneinheit) abgeschätzt wer-den. Durch die preiswertere Rechenleistung in Verbin-dung mit erheblichen Fortschritten seitens der Software-Algorithmen wird mittlerweile ein breiter und kosten-günstiger Einsatz ermöglicht.

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2� Technologische Ansätze Eine der wichtigsten Grundfunktionen stellt die Zählung und das Tracking von Personen dar. Während einfache Sensoren, die auf der Detektion von bewegten Objekten basieren, bei hohen Personendichten und Gedränge nur mit reduzierter Genauigkeit arbeiten, erfassen die Senso-ren der neuesten Generation die Personen modellbasiert aus senkrechter Kamerasicht. Sie führen eine Zählung selbst bei schwierigen Bedingungen und anspruchsvoller Beleuchtungssituation mit höchster Genauigkeit durch. Abbildung 3 (links) zeigt eine Senkrechtsicht auf Perso-nen, deren Köpfe durch die automatische Bildauswertung markiert und verfolgt werden. Das mittlere und das rech-te Bild zeigen das Konturbild sowie das Ergebnis einer im Algorithmus integrierten Hough-Transformation zur Er-mittlung »kreisrunder« Strukturen im Kamerabild. Grün dargestellt ist die Linie, deren Überqueren die Zählung einer Person auslöst.

Abbildung 3: Funktionsweise der videobasierten Personenzäh-lung mittels modellbasierter Detektion von Personenköpfen.

Gerade bei sicherheitsrelevanten Anwendungen und hohem Personenaufkommen ist die Genauigkeit der Personenzählung sehr wichtig. Breite Ein- und Ausgänge können dabei nicht durch einen einzelnen Videosensor abgedeckt werden. Daher wurde eine kameraübergrei-fende Logik entwickelt. Dabei überlappen sich die jeweili-gen Kamerabilder. Um zu vermeiden, dass eine Person durch überlappende Kamerabilder und zwei benachbarte Zähllinien versehentlich doppelt (oder gar nicht) gezählt wird, wird der in den Kamerabildern überlappende rote Teil der Zähllinien in Abbildung 4 so modelliert, dass eine Person zwar im linken und rechten Kamerabildern sicht-bar ist, aber der Überlappungsbereich mittels exakter Zeitstempel explizit kameraübergreifend synchronisiert wird. Damit ist auch bei dichtem Gedränge und breiten Eingängen sichergestellt, dass die Anzahl der Personen korrekt gemessen wird und keine Doppel-Zählungen auftreten.

Abbildung 4: Kameraübergreifende Personenzählung für breitere Eingänge, die nicht durch 1 Videokamera abgedeckt

werden können.

Darüber hinaus gibt es häufig verwinkelte Eingänge, die sich durch geradlinige Zähllinien schlecht abdecken las-sen. Daher stehen optional auch kreisförmige Zähllinien zur Verfügung (siehe Abbildung 5).

Abbildung 5: Kreisförmige Zähllinie (grün) mit einer detektier-ten Person (rotes Polygon). Eine solche Anordnung findet bei verwinkelten Messstellen sowie bei Drehtüren Verwendung.

Während für eine hochgenaue Personenzählung mit den oben beschriebenen Funktionalitäten eine monokulare senkrechte Kamerasicht ausreichend ist, so ist für kom-plexere Anwendungen wie die Erkennung der Lage einer Person (Person steht oder liegt) eine dreidimensionale Stereoanordnung sinnvoll. Diese Technologie ist auch in Schrägsicht einsetzbar und liefert über die räumliche Information großen technologischen Spielraum für an-spruchsvollere Aufgaben. Abbildung 6 zeigt eine an der Decke in Schrägsicht montierte Stereokamera. In der Mitte sind Personen dargestellt, deren Größe und Umfang rot als dreidimensionale Quader angezeigt werden. Rechts ist die Silhouette einer Person als 3D-Punktewolke visualisiert, die eine Zwischenstufe der Bildverarbeitungs-algorithmen darstellt.

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Abbildung 6: Übersicht über 3D-Technologiekomponenten.

3� Aktuelle Forschungen und Anwendungen zur

Messung von Personenströmen Derzeit laufen umfangreiche Forschungsaktivitäten, die im Bereich der Sicherheit von Großveranstaltungen und Logistik-Hubs angesiedelt sind. 3.1� Personenströme in integrierten Logistik-

Anwendungen Im vom BMBF geförderten Projekt VeRSiert [2] werden speziell die Bedürfnisse von Bahnhöfen und ÖPNV-Strecken im Themenfeld »Schutz von Verkehrsinfrastruk-turen« am Beispiel der Stadt Köln betrachtet, um mittels videogestützter Sensorik die Sicherheit und das Sicher-heitsempfinden der ÖPNV-Passagiere zu optimieren. Gerade bei Großereignissen wie z.B. der Veranstaltung »Kölner Lichter«, bei der Hunderttausende von Menschen den Verkehrsknotenpunk »Kölner Hauptbahnhof« passie-ren, ist mit erheblichem Gefährdungspotenzial durch dichtes Gedränge zu rechnen. Eine Abweichung der erwarteten Personenfrequenz zu einem gegebenen Zeitpunkt kann dabei als Auslöser für eine Alarmierung dienen. Dabei wird der Ist-Zählwert mit historischen bzw. erwarteten Werten verglichen. Bei einer Abweichung, die über einer Schwelle liegt, wird ein (ggf. abgestufter) Alarmvorgang ausgelöst (siehe Abbildung 7).

����������������������Abbildung 7: Darstellung einer Personenfrequenz in Prozent von einem vorgegebenen Wert (maximale Kapazität

an der entsprechenden Messstelle). Bei Überschreiten des Schwellwertes wird ein Alarm ausgelöst bzw. eine Warnung an

eine Einsatzleitstelle weitergeben.

Ein weiterer zentraler Aspekt besteht jedoch nicht nur in der Messdaten-Erfassung, sondern auch in der Integration in ein interdisziplinäres Umfeld. Dies beinhaltet sowohl die Kommunikation / Alarmierung zu den Einsatzkräften und Sicherheitsleitstellen (Polizei, Feuerwehr, Rettungs-dienste) als auch die Verbindung zu anderen Informati-ons- und Auswertesystemen. Dabei ist die Zusammenar-beit unterschiedlichster, bei längeren Veranstaltungen auch zeitlich wechselnder Organisationen zu unterstüt-zen, die für den Veranstaltungsablauf und die Durchfüh-rung verantwortlich sind. Abbildung 8 zeigt eine Über-sicht der Systemanwender und veranschaulicht deren Schnittstellenbeziehungen.

Abbildung 8: Übersicht über die wichtigsten Informationsgeber und Informationsempfänger, die bei Großveranstaltungen zu

berücksichtigen sind.

Abbildung 9 visualisiert eine exemplarische Einbindung eines Twitterdienstes, um die Einsatzkräfte gezielt zu informieren. Die Anbindung eines Personenzählsystems an solche Informationsdienste benötigt entsprechende Schnittstellen.

Abbildung 9: Darstellung einer Twittermeldung als Informati-onsplattform für ÖPNV-Passagiere bei Großveranstaltungen.

Neben den webbasierten Diensten steht für die Koordination von Sicherheitspersonal häufig auch spezieller Datenfunk für

Übertragungszwecke bereit.

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Im ebenfalls vom BMBF geförderten Projekt HERMES wird am Beispiel der Düsseldorfer Esprit-Arena ein Evakuie-rungsassistent entwickelt, mit dessen Hilfe große Perso-nenmengen in kurzer Zeit kontrolliert aus einer Gefahren-zone bzw. aus dem Stadion evakuiert werden können. Neben der Videoanalyse wird in vielen Anwendungen als komplementäre Technologie eine agentenbasierte Simula-tion eingesetzt. Da bei großflächigen Logistik-Einrichtungen eine flächendeckende Kamerainstallation aus Kostengründen meist nicht in Frage kommt (und eine agentenbasierte Simulation je nach gewählten Anfangs-bedingungen nicht immer die reale Situation widerspie-gelt), wird derzeit die Kombination der beiden Technolo-gien detailliert untersucht. Dies ist im folgenden Abschnitt skizziert. 3.2� Simulation von Personenströmen Personen, die sich in einem räumlich begrenzten Umfeld bewegen, stellen durch ihre unterschiedlichen Pläne, Strategien und Möglichkeiten, aber auch durch ihre Inter-aktionen und geometrischen Bewegungseinschränkungen (Mobiliar, Absperrungen, etc.) ein komplexes dynamisches System dar. Agenten- und flussbasierte Simulationen des Personenbewegungsverhaltens werden unter anderem zur Planung von Verkehrsanlagen genutzt. Darüber hin-aus werden auch Notfall- und Evakuierungsszenarios simuliert, um Maßnahmen abzuleiten, die bereits im Voraus sicherheitsrelevante oder kritische Situationen verhindern sollen. Voraussetzung für solche vorbeugen-den Maßnahmen ist eine Erkenntnis über die Entstehung gefährlicher Situationen. Eine weitere Herausforderung ergibt sich bei der Be-obachtung von großen Flächen mit Fußgängerverkehr wie etwa Bahnhöfen oder Flughäfen. Bei solchen Infrastruk-tureinrichtungen ist es nicht möglich, das Personenverhal-ten auf der gesamten Fläche mit Hilfe von Video- oder anderen Sensoren wirtschaftlich zu messen. Zudem kann eine Messung allein keine Prognose liefern. Eine Simulati-on allein kann jedoch auch keine Informationen über die reale Situation oder einen Trend für die Zukunft liefern: Da sich die Realität permanent verändert, würden Simula-tion und Realität ohne eine Aktualisierung der relevanten Daten sehr schnell auseinanderdriften. Um sich diesem Problem zu nähern, wird die Echtzeitsimulation eines Modells des Fußgängerverkehrs, auf einer definierten Fläche mit Hilfe von lokalen Messsystemen an bestimmten Teilbereichen eingesetzt. Eine solches Konzept ist bereits von mehreren For-schungsgruppen verfolgt worden. Bei [3] werden Messda-ten offline erhoben und zur einmaligen Kalibrierung der Simulation genutzt. In [4], [5] und [6] hingegen werden Simulationssysteme vorgestellt, die Echtzeitmessungen

nutzen, um die Ausgangswerte des Simulationssystems zum Startzeitpunkt online festzusetzen. Mit der Erfassung des aktuellen mikroskopischen Zustan-des eines dynamischen Systems durch die Messung eini-ger weniger Beobachtungen beschäftigen sich so genann-ten »Beobachtungsmodelle« in der Kontrolltheorie linea-rer Systeme. Der Beobachter besteht hierbei aus einem virtuellen System, das parallel zur Realität existiert. Es wird angenommen, dass das reale System linear verläuft und dem gleichen dynamischen »state space model« folgt wie das virtuelle System. Die Bezeichnung »Beobachter« geht auf seinen Erfinder Luenberger zurück [7].

Abbildung 10: Darstellung eines »stae-space«Modells zur Simu-lation von Personenströmen.

Das gewählte Modell zeichnet sich durch die Systemmat-rix A, Steuermatrix B und Messwertmatrix C aus. Der Systemzustand wird durch Zustandsvariablen des Systems s beschrieben. Die Entwicklung von s über die Zeit erfolgt durch die Systemmatrix A (in Abwesenheit äußerer Ein-wirkungen) und durch die externen Einwirkungen auf das System die durch die Steuermatrix B beschrieben werden. Die Messwertmatrix überführt die beobachtbaren Zu-standsvariablen in beobachtbare Größen o die durch geeignete Sensoren gemessen werden können. 3.3� Messung von Personendichten Eine wichtige Information für die Sicherheitskräfte ist nicht nur die Anzahl von Personen, sondern auch deren Dichte auf einer Fläche. Des Weiteren ist gerade im Eva-kuierungsfalle festzustellen, ob sich in einem bestimmten Bereich keine Personen mehr aufhalten. Mit einem in Senkrechtsicht montierten Videosensor für Personenzäh-lung können jedoch keine sehr großen Flächen gemessen werden. Daher wurde die Technologie so erweitert, dass die Dichte von Personen auf einer Fläche in Schrägsicht messbar wird. Ist eine großflächige Abdeckung mit weni-gen Messstellen angestrebt, wird eher eine monokulare Kameraanordnung gewählt, da der Stereoeffekt aufgrund des beschränkten Abstandes der beiden Stereokameras (Stereobasis) nur Distanzen bis ca. 15 Metern abdeckt.

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Daher wurde ein Verfahren mittels perspektivisch ins Kamerabild projizierter Personenmodelle entwickelt. Ab-bildung 11 zeigt eine typische Situation in einem Stadion. Das einfachste Personenmodell stellt bei Schrägsicht eine Ellipse dar. Im ganzen Bild wird nun nach Strukturen gesucht, die annähernd einem solchen Personenmodell (Ellipse) entsprechen und sich adäquat bewegen. Damit ist eine gute Schätzung der Dichte möglich. Wie bereits oben skizziert kann bei Überschreiten eines kritischen Dichtewertes eine Alarmierung ausgelöst werden.

Abbildung 11: Stadionszene mit eingeblendeten Personenmo-dellen (rot) und eingezeichnetem Messbereich (blaues Poly-

gon).

4� Literatur [1] O. Junker, V. Strauss, R. Majer, N. Link: Real-time video analysis of pedestrians to support agent simula-tion of people behavior. 5. International Conference on Pede-strian and Evacuation Dynamics, 8.-10. März 2010, Na-tional Institute of Standards and Technology, Gaithers-burg, USA. [2] N. Reinkober, Nahverkehr Rheinland GmbH (Hrsg.): VeRSiert - Sicherheit im ÖPNV bei Großveranstaltun-gen. Vernetzung von Verkehrsunternehmen, Einsatz-kräften, Veranstaltern und Fahrgästen des ÖPNV. Buchwerft-Verlag, Kiel 2011. [3] Hanisch, A., Tolujew, J., Richter, K. and Th. Schul-ze: Online Simulation of Pedestrian Flow in Public Buildings Proceedings of the 2003 Winter Simulation Conference ; S. Chick, P. J. Sánchez, D. Ferrin, and D. J. Morrice, eds., pp.1635-1641 [4] Franziska Klügl: Multiagentensimulation - Konzepte, Werkzeuge, Anwendung, Addison Wesley, April, 2001, ISBN: 3-8273179-0-8

[5] Hanisch, A., Tolujew, J., Raape, U., Schulze, T.: Online-Simulation für Personenströme in einem Früh-warnsystem. In: Simulationstechnik, 17. ASIM-Symposium in Magdeburg. R. Hohmann (Hrsg.), SCS Int., Ghent 2003, S. 221-226. [6] Hanisch, A., Tolujew, J., Meuschke, T., Schulze, T.: »Datenkollektion« zur online Simulation von Personen-strömen. In Proceedings Simulation und Visualisierung 2004. Eds. T. Schulze, S. Schlechtweg, und V. Hinz, SCS-European Publishing House, pp. 27-38 [7] Luenberger, D.G.: Observing the State of Linear Sys-tems. IEEE Transactions on Military Electronics, 1964, 74-80.

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Workshop 3 – Galileo-Testfeld – Intelligente Logistik

TRANSPARENZ IN DER KÜHLKETTE DURCH FLEXIBLE DATENERFASSUNG UND SAAS - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Jan Gelfert Dr. Mario Neugebauer Dr.-Ing. Jürgen Anke ubigrate GmbH

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LEBENSLAUF

Dr. Jürgen Anke ubigrate GmbH, Geschäftsführer

Seit 2008 2005 - 2007 2005 - 2007 2006 - 2007 1997 - 2002 1996 - 1998

Geschäftsführender Gesellschafter und Mitgründer der ubigrate GmbH Verantwortlich für Geschäftsführung und Controlling Wissenschaftlicher Mitarbeiter, Lehrstuhl für Technische Informationssysteme, Prof. Dr.-Ing. habil. K. Kabitzsch, Institut für Angewandte Informatik, TU Dresden Research Associate bei SAP Research CEC Dresden, SAP AG Mitarbeit im EU-Projekt »PROMISE« (Product Lifecycle Management and Information Tracking using Smart Embedded Systems) Research Associate, SAP Research CEC Brisbane, SAP Australia Pty Ltd. Auslandsaufenthalt im Rahmen eines Doktorandenaustauschs Inhaber eines Einzelunternehmens für Entwicklung von kundenspezifischer Software und internetbasierten Anwendungen Freier Autor von mehr als 25 Beiträgen zur Windows-Programmierung für die Fachzeitschriften »BasicPro« und »PC Magazin«

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TRANSPARENZ IN DER KÜHLKETTE DURCH FLEXIBLE DATENERFASSUNG UND SAAS Jan Gelfert, Dr. Mario Neugebauer, Dr. Jürgen Anke

1� Einleitung In bestimmten Teilbereichen der Logistik wird der tempe-raturgeführte Transport der Waren immer wichtiger. So ist beispielsweise eine zunehmende Anzahl pharmazeuti-scher Produkte thermolabil, d. h. sie müssen in einem definierten Temperaturbereich transportiert werden. Die Bereiche 2-8°C und 15-25°C sind weit verbreitet. Tief-kühlkost muss im Temperaturbereich um -20°C gelagert und transportiert werden. Für den Transport solcher Waren existieren verschiedene Regularien, die den Umgang mit der thermolabilen Ware vorschreiben. Insbesondere wird die lückenlose Dokumen-tation aller Temperaturen während des Transports und der Lagerung gefordert. Bei dem praktischen Einsatz ist gleichzeitig zu beachten, in welcher Weise die Transport-prozesse ablaufen und wie die transportierten Waren beschaffen sind. Die regulatorischen Anforderungen können mit verschie-denen Hilfsmitteln erfüllt werden. Sie sind sowohl in Software als auch Hardware verfügbar. In diesem Beitrag werden zunächst die regulatorischen Anforderungen beim Transport thermolabiler Ware disku-tiert. Anschließend wird die mögliche Prozessvielfalt skiz-ziert. Daraus werden die Systemanforderungen abgelei-tet. In Abschnitt 5 wird dargestellt, mit welchen techni-schen Hilfsmitteln die Temperaturen während des Trans-ports und der Lagerung aufgezeichnet werden können. Daran schließt sich in Abschnitt 6 die Diskussion mögli-cher Software und ihr Einsatz für das Aufzeichnen von Temperaturen an. Insbesondere wird in Abschnitt 7 dabei auf Software as a Service (SaaS) und die sich aus dem Einsatz ergebenden neuen Möglichkeiten eingegangen. 2� Regulatorische Anforderungen Die Kontrolle und die Einhaltung von Grenzwerten sind wichtig für die Gewährleistung der Produktqualität. Das ist ausdrücklich bei der Handhabung pharmazeutischer Waren relevant. So können z. B. Temperaturen unter dem Gefrierpunkt oder über 25°C die meisten Medikamente vollständig unbrauchbar werden lassen. Je nach Land und Industrie existieren gesetzliche Vor-schriften und anwendungsspezifische Regularien, die die Messung und Dokumentation bestimmter Werte zur Pflicht machen. So heißt es beispielsweise in der österrei-chischen Arzneimittelbetriebsordnung [1]: »Die Lager-temperatur und – sofern hinsichtlich Produktqualität relevant – die Luftfeuchtigkeit sind in

regelmäßigen Abständen zu messen und aufzuzeichnen. « In der EG-Verordnung 37/2005 [2] ist festgelegt, dass bei Transporten von Tiefkühlkost Temperaturen regelmä-ßig aufgezeichnet, mit Datum protokolliert und mindes-tens ein Jahr lang vorgehalten werden müssen. Neben den gesetzlichen Vorschriften und Verordnungen gibt es auch Richtlinien und Handlungsanweisungen wie HACCP und GMP, die eine systematische Vorgehensweise bei der Qualitätsüberwachung und Dokumentation for-dern. Solche Richtlinien sind teilweise verpflichtende Vorschrift, können aber auch erforderlich sein, um Zertifi-zierungsbestimmungen einzuhalten. Regularien bestehen nicht nur für die Erhebung der Daten selbst, sondern auch für deren Speicherung. So gibt es für verschiedene Prozesse bestimmte Vorgaben, über wel-chen Zeitraum die Daten vorgehalten werden müssen. Bei der Speicherung in elektronischer Form ist die Datensi-cherheit ein wichtiger Aspekt. Es muss sichergestellt wer-den, dass digitale Daten gegen Verlust und Manipulation geschützt werden. In den USA ist zum Beispiel die Forde-rung nach Authentizität von Daten im CFR 21 Part 11 von der FDA (Food and Drug Administration) formuliert. 3� Prozessvielfalt Bei dem Transport und der Lagerung von Waren gibt es vielfältige Möglichkeiten, wann welche Größen über-wacht werden sollen. So kann die Überwachung der Temperaturdaten über die gesamte Transportstrecke schwierig sein, weil die Waren verschiedene Verantwor-tungsbereiche durchlaufen. Beim Einsatz von Datenlog-gern muss zudem definiert werden, an welchen Stellen die Daten des Loggers ausgelesen bzw. kontrolliert wer-den sollen. Im Folgenden werden einige Beispiele für mögliche Sze-narien angeführt. Der einfachste Fall liegt vor, wenn ein Datenlogger beim Start des Transports aktiviert und beim Erreichen des Zielortes gestoppt, ausgewertet und an-schließend zurückgeführt wird. Hierbei liegt meistens der gesamte Transport vom Versender zum Empfänger inner-halb eines Verantwortungsbereiches. In einem erweiterten Szenario kann es erforderlich sein Zwischenstationen (Umschlagpunkte, Gefahrenübergän-ge) einzurichten, an denen die Ware kontrolliert wird. Wenn bis zu dieser Zwischenstation die Temperaturanfor-derungen nicht erfüllt wurden, kann bereits an dieser Stelle der Transport einer speziellen Prüfung unterzogen werden. Eine Rücksendung oder Entsorgung kann dann notwendig werden. In diesem Fall kann unmittelbar eine

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neue Bestellung ausgelöst werden, um nicht unnötig Zeit zu verlieren. Wenn beim Empfänger nicht die nötige technische Infra-struktur zur Verfügung steht, um den Datenlogger zu stoppen und auszuwerten, kann es auch notwendig sein, den Logger erst zum Absender zurückzuführen und dort zu stoppen und auszuwerten. Alternativ können Daten-logger mit Stopp-Taste eingesetzt werden, so dass der Empfänger die Aufzeichnung ohne weitere Infrastruktur beenden kann. Ein weiterer Aspekt für die Ausstattung von Waren mit Datenloggern ist die Größe und Zusammensetzung einer Lieferung (Abbildung 1). So wird selten eine ganze Liefe-rung geschlossen von einem Versender an den Empfänger transportiert. Hersteller liefern die Ware beispielsweise palettiert an Distributoren. Dort wird die Ware nach der Vereinnahmung zunächst vereinzeilt und anschließend mit anderen Waren kommissioniert. Bei der Überwachung und Nachverfolgung von physikali-schen Größen ist hier ein Konzept erforderlich, das flexi-bel an die möglichen Szenarien angepasst werden kann.

Abbildung 1: Varianten für Warenaufteilung bei Transport.

Desweiteren kann die Möglichkeit der kontinuierlichen Datenerhebung durch den Transportweg eingeschränkt werden. So ist es z. B. beim Seetransport in Containern unter Umständen nicht möglich, Funksignale zu empfan-gen oder zu senden. Damit kann die Ware auf langen Transporten nur eingeschränkt überwacht werden. 4� Systemanforderungen Beim Transport von Waren sind in der Regel mehrere Partner beteiligt, so zum Beispiel der Versender, mindes-tens ein Spediteur und der Empfänger. Wenn die physika-lischen Größen während des Transports lückenlos über-

wacht werden sollen, müssen deshalb die Prozesse und die IT miteinander abgeglichen werden. Die Bedienung eines solchen Systems zur Überwachung und Dokumentation muss möglichst einfach sein, darf kaum zeitlichen Zusatzaufwand verursachen und sollte mit möglichst geringem Schulungsaufwand für ausfüh-renden Mitarbeiter einsetzbar sein. Fehler und Manipula-tion müssen bei der Datenerhebung ausgeschlossen wer-den oder zumindest erkennbar sein. Ein prozessverantwortlicher Mitarbeiter muss jederzeit Zugriff auf die aktuellen Daten haben und diese schnell auswerten können. Ausnahmen wie z. B. überschrittene Grenzwerte müssen auf einen Blick sichtbar sein. Wenn externe Partner beteiligt sind, müssen sie zu Teilbe-reichen des Systems, die für die Erfüllung ihrer Aufgabe erforderlich sind, Zugang haben. Hierzu müssen geschütz-te Zugriffsmöglichkeiten auf die Funktionen und die ge-meinsame Datenbasis vorhanden sein. 5� Datenloggertypen Auf dem Markt ist eine Vielzahl unterschiedlicher Daten-loggern verfügbar, welche in ihren Eigenschaften eine ebenso große Vielfalt aufweisen, wie die Anforderung, die an die Aufzeichnung von Messwerten gestellt werden. Grundlegendes Unterscheidungsmerkmal für Datenlogger ist das Prinzip, mit dem physikalische Größen erfasst und aufgezeichnet werden. Eine einfache Variante sind beispielsweise chemische Indikatoren (»Farbumschlag«), mit denen die Einhaltung von Grenzwerten oder der Zustand eines Produktes do-kumentiert werden kann. Detaillierte Informationen über Dauer und Zeitpunkt von Überschreitungen können damit nicht erhoben werden. Eine weitere Variante zur zeitlich detaillierten Speicherung von einzelnen Messwerten und Wertverläufen sind me-chanische Messschreiber. Sie zeichnen die physikalischen Werte direkt auf einer Papierrolle oder Kreisscheibe auf. Diese Geräte bieten den Vorteil, dass sofort ein detaillier-tes, auswertbares Ergebnis entsteht. Der Nachteil an dieser Aufzeichnungsmethode ist die aufwendige Archi-vierung und Protokollierung der Ausdrucke. Ein elektroni-scher Datenaustausch ist nur über den Umweg der Digita-lisierung der Werteverläufe möglich. Dieses Vorgehen ist aufwendig und anfällig gegen Fehler und Manipulation. Elektronische Datenlogger können Messwerte über sehr lange Zeiträume mit hoher zeitlicher Auflösung und Messwertgenauigkeit aufzeichnen. In [3] wird der Weg von mechanischen hin zu elektronischen Datenloggern motiviert. Innerhalb der Gruppe der elektronischen Daten-

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logger gibt es wiederum eine große Vielfalt verschiedener Geräte. Für den jeweiligen Anwendungsfall kann der passende Datenlogger ausgewählt werden. In den fol-genden Abschnitten werden die Eigenschaften dieser elektronischen Datenlogger genauer beleuchtet. 5.1� Stromversorgung Die Datenlogger können auf zwei verschiedene Arten mit Energie versorgt werden: über Batterie oder drahtgebun-dene Stromversorgung. Eine Batterie wird in allen Daten-loggern eingesetzt, die unabhängig von sonstiger Infra-struktur der Ware oder dem Transportmittel mitgegeben werden. Das sind beispielsweise einzelne Warensendun-gen auf einer Palette. Wenn die Datenlogger in Bezug auf die umgebende Infrastruktur nicht mobil sind, kann ggf. die vorhandene Infrastruktur für die Stromversorgung verwendet werden. Das kann z. B. in stationären Lagerräumen oder innerhalb von LKWs der Fall sein. Dort kann die vorhandene Strom-versorgung, Netzstrom im Lagerraum oder Bordnetz im LKW, verwendet werden. Künftig wird auch die Energieversorgung über Energy Harvesting möglich sein. Diese Technik befindet sich aktuell in der Anwendung für spezielle Einsatzfälle [4]. Es ist zu erwarten, dass Energy Harvesting auch für Daten-logger in den nächsten Jahren zur Produktreife kommt. 5.2� Schnittstelle Elektronische Datenlogger unterscheiden sich in der Art, mit der die Daten ausgelesen und an EDV-Systeme zur Auswertung bzw. zur Archivierung weitergegeben wer-den. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten: –� Auslesen der Daten über Standard-PC-Schnittstelle z.

B. USB; Daten werden z. B. in Form von Excel-Tabellen heruntergeladen

–� Auslesen über Schnittstelle z. B. USB, RS232 mit proprietärem Protokoll (i.d.R. Software des Herstel-lers notwendig um Daten auszulesen)

–� allgemeiner Funkstandard z.B. RFID –� proprietäres Funkprotokoll mit eigenem Lesegerät Die Auswahl der Schnittstelle ist abhängig, davon wann, wo, wie oft und wie schnell das Auslesen des Loggers erfolgen soll. Einerseits lassen sich über eine PC-Schnittstelle wie z. B. USB schnell große Datenmengen auslesen. Andererseits kann das Anstecken des Loggers den Prozessablauf behindern. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn mehrere Logger ausgelesen werden müssen. Werden Daten über Funk ausgelesen, so kann das Ausle-sen der Daten ohne aufwendiges manuelles Handhaben der Logger erfolgen.

Bei günstiger Auswahl der Verpackung (nicht metallisch) können die Datenlogger auch durch die ungeöffnete Verpackung ausgelesen werden. Je nach verwendetem Funkstandard (z. B. HF oder UHF) kann die Datenübertra-gung aus großer oder geringer Entfernung realisiert wer-den. Zudem sind bei der Funkdatenübertragung die Um-gebungsbedingungen zu beachten. Befinden sich in der Nähe des Loggers oder des Lesegerätes metallische Ge-genstände oder Flüssigkeiten, so kann dadurch die Funk-kommunikation gestört werden. Es erschwert oder ver-hindert das Auslesen des Datenloggers. 5.3� Messgrößen Bei der Auswahl des Datenloggers ist darauf zu achten, ob nur eine bestimmte physikalische Größe oder mehrere unterschiedliche Größen aufgezeichnet werden sollen. Je nach Anwendungsfall sollte der erforderliche Messbereich durch den Datenlogger abdeckt werden. Außerdem muss die Abtastrate für die Datenaufzeichnung mit der Spei-cherkapazität und der Batterielebensdauer abgeglichen werden. Für Langzeitaufzeichnungen sind ggf. geringe Abtastraten einzustellen. Einige Logger verfügen über zusätzliche Funktionen und Kommunikationstechnik, z. B. einen GPS-Sensor und ein GPRS-Modem mit dem Positionsinformationen während des Transports aufgezeichnet und unmittelbar an eine zentrale Datenbasis übertragen werden können. Durch die Kombination mit einem Regelwerk in der Geschäfts-logik (z. B Geofencing) kann damit eine erhöhte Sicher-heit geschaffen werden. 5.4� Beispielspezifikationen gängiger RFID-Logger Stellvertretend für eine Vielzahl von Datenloggern soll beispielhaft eine Spezifikation eines RFID-basierten Daten-loggers vorgestellt werden [5]: –� Funkstandard UHF ISO18000 –� Speicherkapazität 8000 Temperaturmesswerte –� Temperaturbereich -20 bis +70°C –� Lesereichweite ~10m (in Luft) –� Batterielebensdauer 3 bis 5 Jahre Für spezielle Anwendungsszenarien sind Temperaturlog-ger mit angepassten Eigenschaften verfügbar. So kann beispielsweise der erweiterte Temperaturbereich von -40 bis +120°C spezifiziert sein. 6� Softwarelösungen Um den strengen Anforderungen der Qualitätssicherung zu genügen, ist es nicht nur erforderlich, Daten genau und lückenlos aufzuzeichnen, sondern auch diese lang-fristig und sicher abzuspeichern. Dadurch können sie bei

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Bedarf schnell gefunden und anderen Interessenten zur Verfügung gestellt werden. Hierzu gibt es für die ver-schiedenen Varianten der Datenlogger unterschiedliche Ausprägungen der Software. Diese unterschiedlichen Softwarekonzepte werden im Folgenden skizziert. 6.1� Datenlogger ohne Software Bei mechanischen Datenloggern kommt keine Software zum Einsatz. Es ist lediglich möglich die Daten von der beschriebenen Papierrolle abzulesen. Um Messwerte zu digitalisieren, muss entweder dass Messprotokoll einges-cannt oder manuell kopiert bzw. aufgenommen werden. Beides ist aufwendig, fehleranfällig und vor Manipulation nicht geschützt. 6.2� Embedded Software Auf dem Datenlogger läuft eine integrierte Software, die die Messwerte aufzeichnet und teilweise auswertet. Je nach Konfiguration wird angezeigt, ob Grenzwerte über-schritten wurden. Wenn keine Schnittstelle zu externen Systemen existiert, können die Daten nicht exportiert werden.

Abbildung 2: Manuelles Ablesen von Loggerdaten.

Diese Datenlogger sind schnell und einfach zu handha-ben, jedoch können die Daten nicht ohne Medienbruch für andere Interessenten bereitgestellt werden. Beim Ablesen besteht die Gefahr, dass – unbewusst oder ab-sichtlich – Fehler in der Übertragung entstehen. 6.3� Embedded- und Einzelplatz-Software Datenlogger mit einer PC-Schnittstelle können oft mit Hilfe proprietärer PC-Software des Datenlogger- Herstel-lers ausgelesen werden. Diese Software bietet Möglich-keiten zur Auswertung der Daten und meist auch zum Export, z.B. als PDF oder Excel-Tabelle. Damit können die Daten elektronisch und ohne Medienbruch an andere Nutzer weitergegeben werden. Für die Weitergabe ist jedoch ein Zusatzaufwand erforderlich.

Abbildung 3: Auswerten und Exportieren von Loggerdaten mit PC-Arbeitsplatz-Software.

Zudem ist z.B. bei der Weitergabe als Excel-Dokument eine Manipulation der Daten möglich. Die Auswertung der Daten an einem PC-Arbeitsplatz ist mit einem mitge-lieferten Programm komfortabel, kann jedoch unprakti-kabel sein, wenn der Logger an Orten ausgewertet wer-den soll, an dem kein üblicher Arbeitsplatz-PC eingesetzt werden kann (z. B. Lebensmittelproduktion mit strengen Anforderungen an Reinigung). Zudem ist stets die Schu-lung der Mitarbeiter im Umgang mit der entsprechenden Software notwendig. Die Daten werden zunächst lokal erstellt und müssen für eine langfristige, sichere Archivie-rung an ein entsprechendes Speichersystem manuell übertragen werden. 7� Integrierte Lösung In den vorangegangenen Abschnitten wurde dargestellt, welche einzelnen Hilfsmittel für das Aufzeichnen von Daten innerhalb der Logistikprozesse bestehen. Punktuell bringen diese Lösungen Vorteile. Die Integration in exis-tierende Unternehmensprozesse kann allerdings schwierig sein. So muss beispielsweise eine individuelle Lösung entwickelt werden, um die Informationen der Datenlog-ger, die über die Einzelplatz- Software ausgewertet wer-den, dauerhaft zu speichern. Zur vereinfachten Lösung dieser Integrationsaufgabe kann Software as a Service (SaaS) eingesetzt werden. In den folgenden Abschnitten wird der Begriff SaaS skizziert und im Zusammenhang mit einem unternehmensübergreifen-den Logistikprozess und Temperaturdatenaufzeichnung dargestellt. 7.1� Software as a Service (SaaS) In der Vergangenheit war es üblich, Software für die Nutzung zu lizensieren. Für den Betrieb der Software musste dedizierte Hardware verfügbar sein. Zum dauer-haften Betrieb komplexer Unternehmssoftware ist zudem speziell ausgebildetes Fachpersonal erforderlich. Für die Unternehmen führt das zu hohen Anfangsinvestitionen verbunden mit hohen Aufwänden für die kontinuierliche Wartung.

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Mit SaaS werden Aufwände für den Betrieb von Unter-nehmenssoftware deutlich reduziert. Die Unternehmens-software ist in hochsicheren Rechenzentren bei externen Dienstleistern installiert. Diese Dienstleister sind speziali-siert auf den sicheren und zuverlässigen Betrieb der Soft-ware. Außerdem bieten sie kontinuierlich die benötigte Unterstützung für die Administration und die Benutzung der Software. Anwender greifen über eine gesicherte Internetverbindung von Ihrem Arbeitsplatz auf die Be-dienoberfläche zu. Sie spüren praktisch keinen Unter-schied zur bisherigen Bedienung der intern betriebenen Unternehmenssoftware. Abgerechnet wird SaaS über eine monatliche Mietpreiszahlung. Steigt der Bedarf an Funk-tionalitäten können Erweiterungen flexibel hinzugebucht werden, ohne den kontinuierlichen Betrieb durch Updates unterbrechen zu müssen. Mit SaaS können auch kleine Unternehmen oder Unternehmen mit kleinen Szenarien von leistungsfähiger Unternehmenssoftware profitieren. Durch SaaS besteht für Anwenderunternehmen der Vor-teil, dass sie sich auf Ihre Kernprozesse konzentrieren können. Die Sicherheit der Daten wird von spezialisiertem Personal gewährleistet. Zudem kann durch die internetba-sierte Vernetzung innerhalb unternehmensübergreifender Prozesse neues Potenzial für die Zusammenarbeit und den Datenaustausch zwischen den Prozessbeteiligten erschlos-sen werden. 7.2� Unternehmensübergreifende Prozesse mit

SaaS Der Transport thermolabiler Waren ist in vielen Fällen ein unternehmensübergreifender Logistikprozess. So werden beispielsweise Pharmaprodukte vom Hersteller zum Dis-tributor durch eine Spedition transportiert. Drei verschie-dene Unternehmen sind in den Prozess involviert. Den-noch muss nachgewiesen werden, dass die Temperaturen während des Transports den Anforderungen entsprachen. Mit einer SaaS-basierten Lösung [6] können die Tempera-turen während dieses unternehmensübergreifenden Prozesses einfach aufgezeichnet werden. Zur Datenerhe-bung werden Datenlogger und mobile oder stationäre Terminals eingesetzt. Damit werden die Temperaturdaten schnell erfasst und zentral archiviert. In der Weboberflä-che können sie durch den Fachanwender einfach ausge-wertet werden. Die Funktionen der SaaS-basierten Lösung und deren Nutzung im Prozess werden im Folgenden dargestellt. Zu Beginn des Transports werden die Lieferdokumente für die Ware zusammengestellt. Kurz vor dem Anbringen der Lieferdokumente an der Ware wird ein Datenlogger am mobilen oder stationären Terminal initialisiert. Dem Da-tenlogger wird die ID der Lieferung (z. B. NVE) zugeord-net. So kann er während der Lieferung und für die späte-re Auswertung eindeutig zugeordnet werden. Der Daten-

logger wird gestartet und gemeinsam mit den Lieferdo-kumenten der Waren mitgegeben. Während des Transports zeichnet der Datenlogger im vorgegebenen Intervall (z. B. 1x in 10 min) die Tempera-turdaten auf. Mit mobilen oder stationären Terminals können die Temperaturdaten schon auf dem Transport-weg geprüft werden. Wenn unzulässige Abweichungen von der vorgeschriebenen Temperatur aufgetreten sind, kann schon frühzeitig in den Prozess eingegriffen werden, entweder durch Abbruch des Transports oder durch Kor-rektur der Transportbedingungen.

Abbildung 4: Ganzheitliches Konzept zur Überwachung von Produkten und zur Datenverwaltung.

Bei dem Empfänger der Ware werden die Lieferpapiere gemeinsam mit dem Datenlogger von der Ware entfernt. Die Temperaturwerte werden ausgelesen und an die SaaS-basierte Lösung übertragen. Der Fachanwender erhält damit entscheidende Hinweise auf die Qualität des Transports. Zudem bleiben die Temperaturdaten dauer-haft, auch für die spätere Rückverfolgung der Waren, gespeichert. Bei Bedarf können die Temperaturdaten auch für existie-rende Unternehmenssoftware zur Verfügung gestellt werden. 8� Zusammenfassung In dem vorliegenden Beitrag wurde ein Überblick über die Möglichkeiten zur flexiblen Prozessdatenerfassung prä-sentiert. Der Fokus lag insbesondere auf der Datenerfas-sung mittels Datenlogger, beispielsweise für die Doku-mentation der Temperaturen bei kühlkettenpflichtigen Waren. Im Beitrag wurden verschiedene Techniken für die Aufzeichung der Daten vorgestellt, von mechanischen bis hin zu elektronischen Datenloggern. Sie können über Software verfügen, entweder eingebettetet in den Daten-logger oder in Verbindung mit PC-Software. Für die Ar-beit mit den Datenloggern und der PC-basierten Software ist einerseits eine spezielle Unterweisung der Mitarbeiter notwendig. Andererseits müssen die erhobenen Daten mit hohem Aufwand einer Archivierung zugeführt wer-den.

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Mit einer integrierten Lösung kann die Prozessdatenerfas-sung wesentlich besser in den Logistikprozess eingeglie-dert werden. Mit stationären oder mobilen Terminals können die Mitarbeiter einfach und schnell die Datenlog-ger starten, stoppen und auslesen. Durch die einfache Handhabung werden Fehler vermieden. Die Fachanwen-der verfügen dadurch unmittelbar über die genauen Datenverläufe während des Transports. In erweiterten Szenarien können die Daten auch mit Unternehmens-software synchronisiert werden. Durch den Einsatz einer SaaS-basierten, integrierten Lö-sung kann den Regularien und Vorschriften einfach ent-sprochen werden. Mit minimalen Prozesserweiterungen werden die Daten vorschriftenkonform erhoben und sind in der SaaS-basierten Lösung sicher und dauerhaft ge-speichert. Durch den integrierten Ansatz ist keine Mani-pulation der Daten durch den Anwender möglich. 9� Literatur [1] Gesamte Rechtsvorschrift für Arzneimittelbetriebsord-nung 2009, §30(2), Fassung vom 19.01.2011 [2] VERORDNUNG (EG) Nr. 37/2005 DER KOMMISSION vom 12. Januar 2005 zur Überwachung der Temperatu-ren von tief gefrorenen Lebensmitteln in Beförderungs-mitteln sowie Einlagerungs- und Lagereinrichtungen [3] Sensitech: Moving to electronic temperature monitor-ing. In WorldPharma, Ausgabe 017, 2010. [4] EnOcean GmbH: Batterielose Funkschalter und -sensoren von EnOcean – Green. Smart. Wireless. URL: http://www.enocean.com/de/energy-harvesting-wireless/ [5] CAEN RFID S.r.l.: Spezifikation RFID-Temperaturlogger A927Z. http://www.caenrfid.it/rfid/syproduct.php?fam=tag&mod=A927Z [6] ubigrate GmbH: Geqoo CoolChain. http://geqoo.ubigrate.com/kuehlkette/

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PROGRAMMBEIRAT

Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier, Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn Prof. Dr.-Ing. Bernd Hellingrath, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik und Logistik, Westfälische Wilhelms-Universität Münster Prof. Dr. habil. Béla Illés PhD, Lehrstuhl für Fördertechnik und Logistik, Universität Miskolc, Ungarn Jun.-Prof. Dr.-Ing. André Katterfeld, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Prof. E. h. Dr.-Ing. Gerhard Müller, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg Prof. Dr.-Ing. Klaus Richter, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg Dipl.-Ing. Holger Seidel, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg Univ.-Prof. Prof. eh. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Dr.-Ing. Dr. h.c. Wilfried Sihn, Institut für Managementwissenschaften, Technische Universität Wien, Österreich Prof. Dr.-Ing. habil. Zbigniew Antoni Styczynski, Institut für Elektrische Energiesysteme, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Prof. Dr.-Ing. Thomas Wimmer, Bundesvereinigung Logistik, Bremen Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Prof. i. R. Dr.-Ing. h. c. Dietrich Ziems, Institut für Logistik und Materialflusstechnik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Univ.-Prof. Dr. Helmut Zsifkovits, Lehrstuhl Industrielogistik, Montanuniversität Leoben, Österreich

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AUTOREN

Anke, Jürgen, Dr.-Ing. ubigrate GmbH Schnorrstr. 76 01069 Dresden Augustin, Harald, Prof. Dr.-Ing. Hochschule Reutlingen ESB Business School Alteburgstr. 150 72762 Reutlingen Bade, Hannes, Dipl.-Ing. oec. Fraunhofer-Institut für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML Schwarzenbergstr. 95 D 21073 Hamburg Bandow, Gerhard, PD Dr.-Ing. habil. Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2 44227 Dortmund Beer, Rainer, Dr.-Ing. EBF Dresden GmbH Clara-Zetkin-Str. 31 01159 Dresden Bioly, Sascha FOM Hochschule für Ökonomie und Management ild Institut für Logistik und Dienstleistungsmanagement Leimkugelstr. 6 45141 Essen Bruckner, Thomas, Prof. Dr. rer. nat. Universität Leipzig Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Grimmaische Str. 12 04109 Leipzig Busch, Wolfgang, Dr. Astrium GmbH Airbus-Allee 1 28199 Bremen Codescu, Mihai, M. Sc. DFKI GmbH Bremen Robert-Hooke-Str. 5 28359 Bremen Czogalla, Olaf, Dipl.-Ing. Institut für Automation und Kommunikation e. V. Magdeburg Werner-Heisenberg-Str. 1 39106 Magdeburg

Darkow, Inga-Lena, Prof. Dr.-Ing. EBS Business School Supply Chain Management Institute Söhnleinstr. 8 65201 Wiesbaden Dittmer, Patrick, Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Ing. BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH Hochschulring 20 28359 Bremen Emmermann, Marco, Dr.-Ing. Visality Consulting GmbH Fasanenstr. 5 10623 Berlin Erhorn, Hans, Dipl.-Ing. Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP Nobelstr. 12 70569 Stuttgart Friedrich, Markus, Prof. Dr.-Ing. Universität Stuttgart Institut für Straßen- und Verkehrswesen Pfaffenwaldring 7 70569 Stuttgart Gelfert, Jan ubigrate GmbH Schnorrstr. 76 01069 Dresden Geyler, Stefan, Dr. Universität Leipzig Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Grimmaische Str. 12 04109 Leipzig Gleiche, Carina, M. A. Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Universität Leipzig Grimmaische Str. 12 04109 Leipzig Gorldt, Christian, M. Sc. BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH Hochschulring 20 28359 Bremen Görres, Jürgen, Dr.-Ing. Amt für Umweltschutz Landeshauptstadt Stuttgart Gaisburgstr. 4 70182 Stuttgart

Gröger, Maria, Dipl.-Wi.-Ing., Dipl.-Ing. Universität Leipzig Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Grimmaische Str. 12 04109 Leipzig Hammer, Sascha, Dipl.-Volksw. Visality Consulting GmbH Fasanenstr. 5 10623 Berlin Hänsch, Kathleen, Dipl.-Inform. Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Sandtorstr. 22 39106 Magdeburg Herrmann, Andreas, Dipl.-Ing. Institut für Automation und Kommunikation e. V. Magdeburg Werner-Heisenberg-Str. 1 39106 Magdeburg Hörold, Sebastian, Dipl.-Ing. (FH) EBF Dresden GmbH Clara-Zetkin-Str. 31 01159 Dresden Hucke, Klaus, Dr.-Ing. EBF Dresden GmbH Clara-Zetkin-Str. 31 01159 Dresden Illés, Béla, Prof. Dr. Habil PhD Universität Miskolc Lehrstuhl für Fördertechnik und Logistik Kankalin u. 2. 3515 Miskolc-Egyetemváros Ungarn Irrgang, Jacqueline, Dipl.-Psych. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Jahn, Carlos, Prof. Dr.-Ing. Fraunhofer-Institut für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML Technische Universität Hamburg-Harburg Institut für Maritime Logistik Schwarzenbergstr. 95 D 21073 Hamburg

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Kaiser, Alexander, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Kandel, Christof, M. Sc. FOM Hochschule für Ökonomie und Management ild Institut für Logistik und Dienstleistungsmanagement Leimkugelstr. 6 45141 Essen Klaas, Alexander, M. Sc. Heinz Nixdorf Institut Universität Paderborn Fürstenallee 11 33102 Paderborn Klausmann, Peter, Dr.-Ing. Vitracom AG Erbprinzenstr. 4-12 A 76133 Karlsruhe Klingebiel, Katja, Dr.-Ing. Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2 44227 Dortmund Klumpp, Matthias, Prof. Dr. FOM Hochschule für Ökonomie und Management ild Institut für Logistik und Dienstleistungsmanagement Leimkugelstr. 6 45141 Essen Knappe, Florian, Dipl.-Geogr. IFEU Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg GmbH Wilckensstraße 3 69120 Heidelberg Knoll, Michael, Dipl.-Pol. IZT – Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gGmbh Schopenhauerstr. 26 14129 Berlin Köhler, Daniel C. F., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Fraunhofer-Institut für Produktions-technik und Automatisierung IPA Universitätsstr. 30 95447 Bayreuth

Komarnicki, Przemyslaw, Dr. Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Sandtorstr. 22 39106 Magdeburg Krüger, Volker, Dipl.-Ing. GWM Gesellschaft für Wirtschaftsservice Magdeburg Ölweide 12 39114 Magdeburg Kutz, Oliver, Dr. Universität Bremen Research Center on Spatial Cognition (SFB/TR 8), Enrique-Schmidt Str. 5 28359, Bremen Kutzler, Tobias, Dipl.-Inf. Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Sandtorstr. 22 39106 Magdeburg Laroque. Christoph, Dr. rer. pol. Heinz Nixdorf Institut Universität Paderborn Fürstenallee 11 33102 Paderborn Majer, Ralph, M. Sc. Vitracom AG Erbprinzenstr. 4-12 A 76133 Karlsruhe Meyer, Mirja, Dipl.-Wi.-Ing. Jacobs University Bremen gGmbH Campus Ring 1 28759 Bremen Morgenstern, Kai, Dr. rer. nat. Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP Gottschalkstr. 28 A 34127 Kassel Mossakowski, Till, Prof. Dr. DFKI GmbH Bremen Robert-Hooke-Str. 5 28359 Bremen Universität Bremen Research Center on Spatial Cognition (SFB/TR 8) Enrique-Schmidt-Str. 5 28359 Bremen

Naumann, André, M. Sc. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Neugebauer, Mario, Dr. ubigrate GmbH Schnorrstr. 76 01069 Dresden Oertel, Britta IZT – Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung gGmbh Schopenhauerstr. 26 14129 Berlin Quandt, Edgar, Dr. REHAU AG + Co Rheniumhaus 95111 Rehau Rau, Irina, Dipl.-Psych. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Richter, Christian, Dipl.-Ing. Institut für Logistik und Materialflusstechnik Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Richter, Klaus, Prof. Dr.-Ing. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Sager, Christina, Dipl.-Ing. Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP Gottschalkstr. 28 A 34127 Kassel Sarközi, György, Dipl. Ing. Dipl. Wirtsch. Ing., EUR-Ing. Borsod Volán Zrt/Miskolc Egyetem József A. u. 70 3527 Miskolc Ungarn

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Schäfer, Nino, Dipl.-Ing. Amt für Umweltschutz Landeshauptstadt Stuttgart Gaisburgstr. 4 70182 Stuttgart Schmidt, Victoria, Dipl.-Volksw., Dipl.-Kauff. Universität Leipzig Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement Grimmaische Str. 12 04109 Leipzig Schulz Robert, Dipl.-Wirtsch.-Ing., M. Sc. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Schweizer-Ries, Petra, Jun.-Prof. Dr. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Forschungsgruppe Umweltpsychologie Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Stötzer, Martin, Dipl.-Ing. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Syarova, Iliyana, Dipl.-Psych. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg Veigt, Marius, Dipl.-Wi.-Ing. BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH Hochschulring 20 28359 Bremen Villalobos Montoya, Claudia, Dipl.-Psych. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg

Voigt, Manfred, Prof. Dr.-Ing. Hochschule Magdeburg-Stendal Fachgebiet Stoffstrom- und Ressourcenmanagement Breitscheidstr. 2 39114 Magdeburg von der Gracht, Heiko, Dr. EBS Business School Supply Chain Management Institute Söhnleinstr. 8 65201 Wiesbaden Weiße, Toralf Simon Hegele GmbH Verlängerte Apoldaerstr. 24 06116 Halle / S. Wilczek, Eugen, Dipl.-Ing. (FH) SEW-EURODRIVE GmbH & Co. KG Ernst-Blickle-Str. 42 76646 Bruchsal Wimmer, Thomas, Prof. Dr.-Ing. Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. Schlachte 31 28195 Bremen Windt, Katja, Prof. Dr.-Ing. Jacobs University Bremen gGmbH Campus Ring 1 28759 Bremen Winkler, Matthes, Dipl.-Wi.-Ing. Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Joseph-von-Fraunhofer-Str. 2 44227 Dortmund Wollschläger, Stefan, Dipl.-Ing. Visality Consulting GmbH Fasanenstr. 5 10623 Berlin Wötzel, André. Dipl.-Wirt.-Ing. Technische Universität Dortmund Lehrstuhl für Fabrikorganisation Leonhard-Euler-Str. 5 44227 Dortmund Zadek, Hartmut, Prof. Dr.-Ing. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg

Zeller, Jens Daimler Fleetboard GmbH Am Wallgraben 125 70565 Stuttgart Zimmermann, Martin EBS Business School Supply Chain Management Institut Söhnleinstr. 8 65201 Wiesbaden Zoellner, Jan, Dipl.-Psych. Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Universitätsplatz 2 39106 Magdeburg

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IMPRESSUM

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16. Magdeburger Logistiktage »Sichere und Nachhaltige Logistik« 29. Juni -1. Juli 2011, Magdeburg Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Institut für Logistik und Materialflusstechnik Universitätsplatz 2 | 39106 Magdeburg Telefon +49 391 67-18 604 | Telefax +49 391 67-12 646 Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Sandtorstraße 22 39106 Magdeburg Telefon +49 391 4090-0 | Telefax +49 391 4090-596 ideen@iff.fraunhofer.de http://www.iff.fraunhofer.de Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Zadek, Prof. E. h. Dr.-Ing. Gerhard Müller, Prof. Dr.-Ing. Klaus Richter, Dipl.-Ing. Holger Seidel Umschlaggestaltung: Bettina Rohrschneider Redaktion: Dipl.-Math. Annegret Brandau Titelfoto: Bettina Rohrschneider Fotos, Bilder, Grafiken: Soweit nicht anders angegeben, liegen alle Rechte bei den Autoren der einzelnen Beiträge. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. ISBN 978-3-8396-0281-2 © by Fraunhofer Verlag, 2011 Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau IRB Postfach 800469 | 70504 Stuttgart Nobelstraße 12 | 70569 Stuttgart Telefon +49 711 970-2500 | Telefax +49 711 970-2508 verlag@fraunhofer.de | http://verlag.fraunhofer.de Alle Rechte vorbehalten Für den Inhalt der Vorträge zeichnen die Autoren verantwortlich. Dieses Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die über die engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes hinausgeht, ist ohne schriftliche Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen sowie die Speicherung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen und Handelsnamen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass solche Bezeichnungen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und deshalb von jedermann benutzt werden dürften. Soweit in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN, VDI) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden ist, kann der Verlag keine Gewähr für Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen. © 06/2011 Institut für Logistik und Materialflusstechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

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