Möglichkeiten des Einsatzes alternativer Antriebstechnologien im Schienengüterverkehr 

Die thyssenkrupp Steel Europe AG betreibt am Standort Duisburg die größte Werksbahn Europas. Die Fahrzeuge verfügen derzeit über einen Dieselantrieb, welchen es aus emissionstechnischer Sicht sowie aus Kostengründen zukünftig zu hinterfragen gilt. Im Rahmen seiner Transformation hin zu einer nachhaltigen Stahlproduktion betrachtet thyssenkrupp Steel im Rahmen der vorliegenden Machbarkeitsstudie die organisatorische, technische und wirtschaftliche Machbarkeit von alternativen und CO2 –freundlichen Antriebstechnologien für die Durchführung der innerbetrieblichen Transporte am Standort Duisburg.

Im Rahmen einer detaillierten Bestandsaufnahme ist das Soll-Anforderungsprofil von thyssenkrupp Steel für den Einsatz einer alternativen Antriebstechnologie im Kernbereich des Standortes Duisburg abgeleitet worden. Demnach müssen die Lokomotiven für den Einsatz im rauen Rangierbetrieb im Stahlwerk, der Schmutz, Staub, teilweise hohe Temperaturen und häufige Erschütterungen beinhaltet sowie hohe Einsatzzeiten von ca. 5.000 Bh p.a. fordert, geeignet sein. Tank- oder Ladevorgänge dürfen nicht zu einem höheren Fahrzeugbedarf als aktuell führen.

Etwaige zusätzliche Tank- bzw. Ladevorgänge müssen innerhalb der 30-minütigen Schichtwechselzeiten realisierbar sein. Weiterhin hat die Inbetriebnahme der alternativen Antriebstechnologie bestenfalls parallel zur Inbetriebnahme der wasserstoffbasierten Direktreduktionsanlagen im Jahr 2027 zu erfolgen. Die Leistung der 3- und 4-achsigen Lokomotiven soll mindestens der Leistung der heute überwiegend eingesetzten Lokomotiven entsprechen. Zudem wird ein durchschnittliches Lastprofil abgeleitet. 

Im Zuge der Machbarkeitsstudie sind alternative Antriebstechnologien identifiziert und auf ihre Einsatzfähigkeit bei thyssenkrupp Steel hin überprüft worden. Festzustellen ist, dass die Entwicklung von CO2–freundlichen Rangierlokomotiven derzeit nicht im Fokus der Hersteller steht, die sich eher auf sogenannte Last Mile-Konzepte konzentrieren. Es sind umfangreiche Konzeptabstimmungen und –adaptionen mit interessierten Herstellern zur Umsetzung des Anforderungsprofils geführt worden und letztendlich sind Konzepte zu folgenden Antriebsvarianten eingereicht worden: 

• HICE: Umbau der 3-/4-achsigen Bestandslokomotiven auf einen H2-Verbrennungsmotor ohne Veränderung der Motorleistung. Auf diesen Lokomotiven kann nach Umbau ein H2-Tankvolumen von 20 kg/70 kg H2 mitgeführt werden. 

• BE: Neuentwicklung einer 3-achsigen batteriebetriebenen Lokomotive mit einer Leistung von 600 kW und einer Batteriekapazität von 648 kWh sowie einer 4-achsigen Lokomotive mit einer Leistung 750 kW und einer Batteriekapazität von 500 kWh. 

• BEMU: Hybrid-Konzept für eine 4-achsige Lokomotive mit elektrischem Antrieb über Oberleitung und über Batterie. Die Batteriekapazität beträgt hierbei 500 kWh. Ladevorgänge der Batterie erfolgen bei Fahren unter der elektrischen Oberleitung.  

Anschließend sind die erforderlichen Infrastrukturmaßnahmen für die Umsetzung der zuvor definierten alternativen Antriebsvarianten bei thyssenkrupp Steel erarbeitet worden. Dazu sind für jede Infrastrukturvariante die Investitionskosten und die Umsetzungsdauer ermittelt sowie ggf. erforderliche Gefährdungsbeurteilungen durchgeführt worden.  

• HICE: Für den Einsatz von H2-Verbrennungsmotoren bei thyssenkrupp Steel im Kerngebiet in Duisburg ist eine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt worden. Da ein automatisches Ablassen von Wasserstoff im Betrieb nicht ausgeschlossen werden kann und es dabei zu einer Zündung in einem Heißbetrieb kommen kann, wurde der Einsatz von H2-Verbrennungsmotoren als kritisch eingeschätzt und diese Antriebsvariante verworfen.  

• BE: Der Einsatz von batteriebetriebenen Lokomotiven wird als unkritisch eingeschätzt. Für den Einsatz von batteriebetriebenen Lokomotiven sind insgesamt 6 Ladestellen vorgesehen. Diese Ladestellen werden in räumlicher Nähe zu den Lokstationen für den Schichtwechsel platziert, so dass ein Zwischenladen während der Schichtwechselzeiten erfolgen kann.  

• BEMU: Der Einsatz von BEMU wird als unkritisch eingeschätzt. Für die Umsetzung der BEMU-Variante ist die Elektrifizierung von Teilen der Gleisinfrastruktur erforderlich. Es wird angenommen, dass eine Elektrifizierung von ca. 50 km Gleisstrecke für den BOA-Betrieb mit 25 kV und 50 Hz ausreichend ist. Aufgrund der hohen Infrastrukturkosten und der langen Realisierungszeiten wird diese Antriebsvariante verworfen. 

Von den drei betrachteten Antriebstechnologien erfüllt somit nur die BE-Variante sowohl aufgrund ihrer Infrastrukturanforderungen als auch aufgrund ihrer Antriebstechnologie das Anforderungsprofil von thyssenkrupp Steel. 

Die Bewertung der Antriebsvariante erfolgt daher ausschließlich für 3-Achser und gegen die Varianten Bestandslokomotiven und Ersatzneukauf von aktuell verfügbaren neuen Diesellokomotiven.
Die Bewertung erfolgt anhand der Kriterien Investitionskosten, Betriebskosten und CO2 –Ausstoß.  Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Bestandslokomotiven vollständig abgeschrieben sind und daher jegliche Neuinvestition, unabhängig von der Antriebstechnologie, höhere Betriebskosten als in der IST-Situation verursachen. 

Die Betriebskosten der BE-Variante sind unter Berücksichtigung der staatlichen Fördermöglichkeiten etwa mit den Betriebskosten von neuen Diesellokomotiven vergleichbar, liegen aber ca. 30 € pro Betriebsstunde über den derzeitigen Betriebskosten. Die Verbrauchskosten der Diesellokomotiven liegen etwa 10 € pro Betriebsstunde oberhalb der BE-Variante. Dafür fallen hier keine Infrastrukturinvestitionen an. 
Der CO2 –Ausstoß je Diesellokomotive ist ca. 80 t p.a. höher als bei der BE-Variante. 

Durch die Nutzung von HVO100 bei den Bestandslokomotiven oder vergleichbaren Neufahrzeugen lässt sich eine Reduzierung der CO2 –Ausstoßes von 94 t p.a. erzielen. Die Zusatzkosten betragen ca. 2 € pro Betriebsstunde gegenüber den aktuellen Betriebskosten. Die Nutzung von HVO100 lässt sich kurzfristig umsetzen, ist allerdings aufgrund des Alters der Bestandsfahrzeuge keine dauerhafte Lösung. 

Die Erstellung der Machbarkeitsstudie erfolgte unter Leitung von Herrn Dr. Achim Fränkle Geschäftsführer der VCE GmbH und Herrn Frank John Leiter Werkslogistik und Transportmanagement bei thyssenkrupp Steel Europe Logistics Services. 

Der Beitrag Eine Machbarkeitsstudie der thyssenkrupp Steel Europe AG  erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Zunächst erfolgte eine systematische Analyse der Ist-Situation, bei der die Funktionsflächen, Kapazitäten und Prozesse im aktuell genutzten Lager erfasst wurden. Zur Charakterisierung der logistischen Leistung und zur Schaffung einer soliden Datenbasis für die weitere Planung wurden zudem die Bestands- und Bewegungsdaten als Massendaten erfasst, ausgewertet und mittels geeigneter Diagramme und Kennzahlen dargestellt. Darauf aufbauend ist in Abstimmung mit dem Auftraggeber eine Planungsdatenbasis erarbeitet worden, die das geplante Wachstum in der Zukunft abbildet.

Unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Flächen am zuvor vom Auftraggeber festgelegten neuen Lagerstandort (bestehende Immobilie) wurden anschließend geeignete Lagerbereiche sowie Lager- und Kommissioniertechniken definiert, die erforderlichen Funktionsflächen dimensioniert und layoutiert sowie die zukünftigen Prozesse im neuen Lager spezifiziert. Zudem wurde eine Empfehlung für die Auswahl geeigneter Flurförderzeuge im Lager ausgesprochen.

Abschließend erfolgte die Ausschreibung und Vergabe der zuvor konzipierten Lagertechnik. Nebst Erstellung der Ausschreibungsunterlagen und Auswertung der eingehenden Angebote wurde der Auftraggeber bei der Vergabe und Abnahme der Lagertechnik sowie bei der Übersiedlung und Inbetriebnahme des neuen Lagerstandortes unterstützt.

Der Beitrag Planung einer zukunftsfähigen Lagerlogistik und Ausschreibung der Lagertechnik erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

In einem ersten Schritt wurde eine ausführliche Bestandsaufnahme der jeweiligen Flächen, Prozesse und Aufkommensmengen der betreffenden Funktionsbereiche durchgeführt. Die, in Abhängigkeit vor der geplanten Stückzahlerhöhung in der Produktion abgeleiteten, Flächenbedarfsentwicklungen wurden gemeinsam mit dem AG für jeden Funktionsbereich ermittelt.

Daran anschließend wurde je Funktionsbereich eine (Kapazitäts-)Reichweitenberechnung durchgeführt und ermittelt, wie lange die vorhandenen Kapazitäten des jeweiligen Funktionsbereiches unter Beachtung der vorgesehenen Stückzahlerhöhung noch ausreichend sind.

Auf Basis dieser (Kapazitäts-)Reichweitenberechnung wurden die erforderlichen infrastrukturellen oder organisatorischen Maßnahmen zur Erreichung der Unternehmensziele identifiziert und im Rahmen der anschließenden Konzeptionsphase in eine geeignete Prioritätenfolge gegliedert.

Im Rahmen der Konzeptionsphase wurden verschiedene Varianten für die Innen- und Außenbereichsentwickelung des Standortes in Form von Funktionslayouten entwickelt. Diese wurden hinsichtlich ihrer qualitativen und quantitativen Bedarfserfüllung, ihrer Umsetzungszeitbedarfe, Investitionskosten sowie Auswirkungen auf die Betriebsaufrechterhaltung bewertet.

Gemeinsam mit dem Auftraggeber wurde eine Vorzugsvariante für den Standort Spelle ausgewählt. Der AN unterstützt den AG weiterhin bei der Umsetzung und Realisierung des Konzeptes.

Der Beitrag Strategische Werksplanung Maschinenfabrik eines Herstellers für Landmaschinen erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Der Auftraggeber betreibt heute einen neuen Logistikstandort in Polen und verzeichnet Einsparungen in Höhe von ca. 18% in Ihren Transportkosten.

Was haben wir gemacht? Die VCE hat für den Kunden ein Logistiknetzwerk entwickelt, das schrittweise und flexibel erweiterbar ist und so ermöglicht das Wachstum für die nächsten Jahre abzuwickeln. Hierbei ist sichergestellt, dass auch zukünftig ein Kunde ausschließlich von einem Lager beliefert wird. Zudem wird durch die kontinuierliche Verteilung von Beständen das Risiko von Lieferengpässen reduziert.

Zum Konzept zählen auch Optimierungsmaßnahmen an den bestehenden Standorten, die es dem Auftraggeber ermöglichen die vorhandene Technik effizienter auszulasten sowie die heutigen Restkapazitäten in einem optimierten Setup zu integrieren. Das neue Netzwerk-Setup beinhaltet also sowohl bestehende Standorte mit optimierter Auslastung im Rahmen ihrer Erweiterungsmöglichkeiten als auch neue Standorte in optimaler Lage und Anzahl. Durch die Netzwerkoptimierung wurde so die Lasten im Netz optimal verteilt, was auch zu verbesserten Bestandssituationen und Sortimentierungen in den Lagern führte.
Die VCE hat dem Auftraggeber dabei die alternativen Konzepte vergleichend gegenübergestellt, so dass das Projektteam an Hand qualitativer und quantitativer Kennzahlen die beste Alternative wählen konnte.

Der Beitrag Netzwerkoptimierung und Transportkostenoptimierung Logistikstruktur erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Im Rahmen einer umfassenden Bestandsaufnahme und Datenanalyse zur Schaffung einer soliden Datenbasis wurden die aktuellen Strukturen und Prozesse an den heutigen Standorten der drei Unternehmen erfasst, ausgewertet und mittels Kennzahlen und Grafiken veranschaulicht. Unter Berücksichtigung der zukünftigen Leistungsanforderungen an das zentrale Ersatzteillager wurde aufbauend auf der Bestandsaufnahme eine Planungsdatenbasis erarbeitet.

Auf Basis dieser Bestandsaufnahme und der Planungsdaten für das Soll-Konzept erfolgten die Definition der Soll-Prozesse und die Konzeptionierung verschiedener Planungsvarianten für das zukünftige Ersatzteillager. Innerhalb der Konzeptionierung wurden verschiedene Förder- und Lager- sowie Kommissioniertechniken erarbeitet und ausgewählt. Während der Planung wurde eng mit dem Ingenieursbüro Rücken und Partner zusammengearbeitet, welches sich um weitere Themen wie die Einholung relevanter Genehmigungen und die baulichen Aspekte gekümmert hat.

Die anschließenden Bewertungen der Varianten hinsichtlich monetärer und quantitativer Kriterien in Bezug auf die Logistik sowie auf den Bau, ermöglichten einen Vergleich der Varianten und dienten der Entscheidungsfindung.

Der Beitrag Logistik Planung Ersatzteillager Herzlake erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Zur Charakterisierung der logistischen Leistung wurden zunächst die Bestands- und Bewegungsdaten für die verschiedenen Materialbewegungen als Massendaten erfasst, ausgewertet und mittels geeigneter Diagramme und Kennzahlen dargestellt.

Anschließend wurden die relevanten Logistikprozesse im Lagergebäude erfasst. Die Ist-Aufnahme beinhaltete die Analyse der Materialflüsse, der Informations- und Belegflüsse sowie der organisatorischen Aufteilung in unterschiedliche Funktionsbereiche. Im Rahmen einer Bewertung wurden etwaige Schwachstellen in der Prozessabwicklung, in der Umsetzung der IT-Unterstützung und in der prozessrelevanten Aufbauorganisation aufgezeigt und entsprechende Optimierungsansätze abgeleitet.

Im Rahmen einer Priorisierung wurden die umsetzbaren Ansätze für die weitere Ausarbeitung selektiert und die optimierten Soll-Prozesse einschließlich Material- und Informationsfluss sowie Verantwortlichkeiten umfassend beschrieben. Die erforderlichen Maßnahmen zur Umsetzung der Soll-Prozesse wurden entwickelt und bewertet.

Vor dem Hintergrund einer geplanten Akquisition wurde abschließend für den optimierten Soll-Prozess die mögliche Maximalkapazität des Logistiksystems am Lagerstandort Düsseldorf-Rath ermittelt.

Der Beitrag Prozessoptimierung im Zentrallager Düsseldorf-Rath erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Zu Projektbeginn erfolgte eine detaillierte Bestandsaufnahme zur Erfassung der derzeitigen Situation und des aktuellen Planungsstandes hinsichtlich der angestrebten Erweiterungsmaßnahmen am Standort Düsseldorf-Rath. Dabei wurden die Themenbereiche Funktionsflächen und Ressourcen, Prozesse und IT-Unterstützung, Material- und Verkehrsströme sowie Aufkommen und Bestand eruiert und sich ein Bild über die aktuelle sowie zukünftige logistische Last und die Auslastung der verschiedenen Funktionsflächen und Ressourcen verschafft. Zukünftig zu erwartende Engpässe in der logistischen Abwicklung wurden identifiziert und entsprechende Maßnahmen abgeleitet.

Unter Berücksichtigung der Vorgaben und Restriktionen aus der bestehenden Planung der Standorterweiterung erfolgte anschließend die Entwicklung eines Logistik- und Verkehrskonzeptes zur Sicherstellung der Abwicklung der zukünftigen Mengen im Zentrallager. Neben der Dimensionierung und Layoutierung der Außenbereichsflächen (z.B. LKW-Stellplätze) lag der Fokus auf der ganzheitlichen Konzeption der Prozesse, Verkehrs- und Informationsflüsse zur optimalen Gestaltung der verkehrlichen sowie intralogistischen Abwicklung am Standort Düsseldorf-Rath. Dabei wurde auch eine geeignete IT-Unterstützung berücksichtigt (z.B. Zeitfenstermanagementsystem zur LKW-Zulaufsteuerung) und Ansätze für zukünftige Automatisierungspotentiale im Yard Management und in der Lagerlogistik entwickelt.

Der Beitrag Logistik-und Verkehrskonzept für das Zentrallager Düsseldorf-Rath erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

In einer umfassenden Grundlagenermittlung wurden die spezifischen Anforderungen an eine Zentrallogistik erfasst sowie die Artikel- und Auftragsstruktur im Hinblick auf eine mögliche Zentralisierung analysiert.

Im Rahmen der Konzeption wurden die Ergebnisse der Grundlagenermittlung und Analyse in ein evolutionäres Konzept zur Optimierung und teilweisen Zentralisierung der Logistik überführt. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der Ausgestaltung der Soll-Prozesse in den Bereichen Einkauf, Bestandsverwaltung, Auftragsbearbeitung und IT.

Zur Realisierung der logistischen und organisatorischen Vorteile des entwickelten Konzeptes wurde eine Roadmap erstellt, die die kritischen Erfolgsfaktoren aufzeigt.

Der Beitrag Machbarkeitsstudie Zentrallogistik erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Ziel des Projektes war die Überprüfung der vorhandenen logistischen Strukturen unter Einbeziehung des neuen Lagergebäudes in Herzlake. Dazu waren durch eine systematische Analyse der Ist-Situation mögliche Schwachstellen in der Prozessabwicklung und Materialbereitstellung zu identifizieren sowie Optimierungsmaßnahmen abzuleiten und abschließend ein ganzheitliches Logistikkonzept zu entwickeln.

Im Rahmen der Ist-Aufnahme wurden die Prozessabläufe und die Fertigungssteuerung je Produktgruppe und Auftragsart sowie die verfügbaren Logistikressourcen erfasst. Basierend auf der abgestimmten Planungsdatenbasis und den Kundenanforderungen erfolgten die Bewertung der aktuellen Logistik und die Ableitung von Optimierungsmaßnahmen für zukünftige Ver- und Entsorgungsprozesse der Produktionsbereiche.
Darauf aufbauend wurden verschiedene Konzeptvarianten erarbeitet, aus welchen zusammen mit der Brüggen GmbH ein für alle Produktgruppen standardisiertes und nach Fertigungsbereichen differenziertes Gesamtkonzept entwickelt wurde.

Die Ausarbeitung des Gesamtkonzepts umfasste die
• Einlastung der Fertigungsaufträge,
• Steuerung der Materialflüsse in der Produktion,
• Lage, Anzahl und Größe der Übergabepunkte an die Produktion,
• Detaillierung der Versorgungsprozesse der Produktion,
• Detaillierung der Ein- und Auslagerungsprozesse im neuen Zentrallager sowie
• Definition von Transportmitteln und Ladungsträgern.
Abschließend wurde ein Umsetzungszeitplan mit Einzelmaßnahmen und Meilensteinen erarbeitet.

Der Beitrag Logistikkonzept für den Produktionsstandort Herzlake erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.

Zielsetzung dieses Projektes war die Prüfung der aktuellen verkehrlichen Situation und die Erarbeitung eines zukunftsfähigen Erschließungs- und Stellplatzkonzeptes am Standort Herzlake. Im ersten Schritt wurden dazu die bestehenden Flächen für die verschiedenen verkehrlichen Erfordernisse erhoben und analysiert. Dabei wurde ein Abgleich des aktuellen Stellplatzbedarfs mit dem vorhandenen Stellplatzangebot durchgeführt. Außerdem wurde eine Verkehrszählung an zwei Knotenpunkten durchgeführt.

Des Weiteren wurde der zukünftige Stellplatzbedarf ermittelt und ein Stellplatzkonzept sowie ein Erschließungskonzept erarbeitet.

Es wurde eine Leistungsfähigkeitsberechnung für die IST-Verkehre als auch für die definierten SOLL-Verkehre unter Berücksichtigung des neuen Erschließungskonzeptes durchgeführt.

Der Beitrag Strategische Verkehrsplanung für einen Produktionsstandort erschien zuerst auf VCE Consulting & Engineering.