Digitalisierung der Logistik auf der Baustelle - Ein Konzept zum Aufbau und zur Nutzung eines Digitalen Schattens für logistische Prozesse im Maschinen- und Anlagenbau

Sigrid Wenzel, Daniel Vössing, Deike Gliem, Christoph Laroque und Wibke Kusturica

Die Planung von Logistikprozessen und ihre effiziente Umsetzung sind für den kundenindividuellen Anlagenbau wettbewerbsentscheidend. Auf der Baustelle wird die Erfassung von Logistikdaten jedoch häufig vernachlässigt, sodass dem Projektplaner keine zuverlässige Datenbasis vorliegt. Damit einhergehende Informationslücken lassen sich mit Hilfe eines Digitalen Schattens schließen, der logistikrelevante Daten (teil-)automatisch sammelt, persistent speichert und dem Projektmanagement zur Verfügung stellt. In diesem Beitrag werden als erste wichtige Ergebnisse eines Forschungsvorhabens Informations- und Kommunikationsprozesse in der Baustellenlogistik beschrieben und deren Notwendigkeit für den Aufbau und die Nutzung dieses Digitalen Schattens erläutert.

Die zumeist mittelständischen Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus sind geprägt durch ein klassisches Projektgeschäft [1]. Eine gezielte Projektsteuerung für die termingerechte Inbetriebnahme kundenindividueller Produkte wird durch transparente Projektverläufe erleichtert, die eine valide Planungsdatenbasis mit echtzeitnahen Statusmeldungen erfordern. Die durchgängige Erhebung projektrelevanter Daten zu Logistikprozessen findet heute jedoch auf den Baustellen selten statt [2], obwohl eine detaillierte Planung logistischer Prozesse neben der Montageplanung den Unternehmenserfolg bestimmt [3, 4]. Stattdessen erfolgen keine oder nur sehr wenige Statusrückmeldungen während der Projektdurchführung [2]. Infolgedessen führen fehlende, analoge oder manuell im Nachgang kumulierte Rückmeldungen zu einem intransparenten Projektverlauf und verursachen durch verzögerte Reaktionszeiten zusätzliche Kosten [5]. 

Eine Herausforderung des Maschinen- und Anlagenbaus stellt u.a. die Planung des Einsatzes von Arbeits(hilfs-)mitteln dar, da deren genauer Aufenthaltsort aufgrund des Transportes zu und der Verwendung auf verschiedenen Baustellen häufig unbekannt ist. Unklare Verfügbarkeiten, mangelnde Planung oder sogar Diebstahl führen zu Komplikationen im Projektablauf, weil benötigte Arbeits(hilfs-)mittel entweder fehlen oder nicht mehr am ursprünglichen Ort zu finden sind. Die Erhebung relevanter Daten zu Arbeits(hilfs-)mitteln, wie deren Standort, Status sowie geplante Nutzungsdauern und Wartungsintervalle, schaffen die erforderliche Transparenz auf der Baustelle im Sinne eines logistischen Digitalen Schattens. Im Rahmen dieses Beitrags wird der Digitale Schatten in Anlehnung an [6] als hinreichend genaues Abbild der Realität von Prozessen in Produktion und Logistik verstanden, um eine echtzeitfähige Auswertungsbasis aller relevanten Daten zu erschließen. Somit werden mittels des Digitale Schattens die realen Prozesse in die virtuelle Welt überführt, sodass bspw. Arbeits(hilfs-)mittel auf dem Weg zur und auf der Baustelle verfolgt werden können. Digitale Zwillinge als eine digitale Darstellung realer Prozesse und Systeme (siehe [7]), beispielsweise unter Verwendung von Simulationsmodellen werden in diesem Beitrag nicht adressiert.

Basis der Entwicklung eines Digitalen Schattens der Logistikprozesse sind die Festlegung und formale Beschreibung der logistischen Prozesse selbst, einschließlich ihrer relevanten Informations- und Kommunikationsprozesse (IuK-Prozesse) und der auszutauschenden Informationen, die die Struktur für ein semantisches Informationsmodell vorgeben. Das Informationsmodell wird als Datenbank instanziiert, in die die auf der Baustelle erfassten Logistikdaten gespeichert und in Beziehung zueinander gesetzt werden. Das ist notwendig, damit unterschiedliche Anwendungen, wie beispielsweise für das Projektmanagement, über die Datenbank auf die Logistikdaten zugreifen und diese für die weitere Verwendung aufbereiten können.

Informations- und Kommunikationsprozesse eines Logistikprozesses

Für den Aufbau eines Digitalen Schattens logistischer Prozesse auf der Baustelle werden die Beschaffungs- und Versorgungslogistik, die Baustelle beim Kunden, die Baustellen- und Produktionslogistik sowie abschließend die Entsorgungs- und Rückführungslogistik betrachtet [9, 10]. Material und Arbeits(hilfs-)mittel werden typischerweise zur Baustelle transportiert und auf einer Anlieferungsfläche bereitgestellt. Neben der Montage- bzw. Einbaustelle stehen nach Bedarf Baustellen- oder Zwischenlager zur Verfügung. Auf der Baustelle wird das eigentliche Produkt unter Zuhilfenahme der Arbeits(hilfs-)mittel montiert und in Betrieb genommen. Im letzten Schritt werden entstandene Abfälle entsorgt und wiederverwendbare Materialien sowie Arbeits(hilfs-)mittel rückgeführt.
 


Bild 1: Mittels BPMN beschriebener Referenzprozess „Transport“.

 

Die Identifikation und Erfassung der für den Digitalen Schatten relevanten Informationen basiert auf einer Klassifizierung aller durchzuführenden Logistikprozesse als Referenzprozesse unter Berücksichtigung evaluierter Ausarbeitungen aus [10] und [11]. Nach [12] werden durch Logistikprozesse räumliche, zeitliche, sorten- oder mengenmäßige Transformationen oder eine Transformation des Servicegrads eines Objektes beschrieben. Logistikreferenzprozesse beschreiben Vorgänge wie z. B. Transport, Umschlag, Lagerung oder Kommissionierung. Um die Informationsflüsse und die auszutauschenden Informationen zu ermitteln und möglichst allgemeingültig zu modellieren, werden die Logistikreferenzprozesse um IuK-Prozesse für die Datenerhebung erweitert und über einschlägige Literaturanalyen und semistrukturierte Experteninterviews bei Unternehmen, die das Forschungsvorhaben begleiten, auf Vollständigkeit geprüft und bewertet. 

In Bild 1 ist exemplarisch der Referenzprozess „Transport“ mit seinen für die Datenerhebung notwendigen IuK-Prozessen in der Business Process Model and Notation (BPMN) beschrieben. Der untere Pool Transport beschreibt den physischen Transportprozess und damit die logistischen Tätigkeiten während der Ausführung. In den vier darüber liegenden Pools IuK-Transportanmeldung, IuK-Transportstartmeldung, IuK-Transportstatusupdate und IuK-Transportendmeldung werden diejenigen IuK-Prozesse modelliert, die den Transportprozess begleiten und die Datenerfassung realisieren.


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