Zukunftsprognosen für die FTS-Technik?

Prof. Dr.-Ing. L. Schulze Dipl.-Ing. M. Lucas Dipl.-Ing. J. Runge

In den vergangenen Jahren hat sich auf dem FTS-Markt viel getan – nicht nur Gutes. Hersteller sind gekommen und gegangen, haben sich zusammengeschlossen oder ihre Aktivitäten stark reduziert. Durch mangelnde Standardisierung in dieser Technik ist der Betreiber dem Hersteller auf Lebenszeit ausgeliefert. Eine unangenehme Vorstellung, bei der Rückschau auf die Fluktuation in der FTS-Branche. Für den Betrieb ist es wichtig, dass er zukunftssichere Technik einkauft und bei Bedarf die Pferde wechseln kann, wenn die Zusammenarbeit mit dem Hersteller nicht mehr funktioniert, oder der sich vom Markt verabschiedet. Eine richtig verlässliche Prognose der Marktentwicklung wäre also für Hersteller und Betreiber eine wünschenswerte Sache. Erste Ansätze dazu gibt es bereits. Und eine Standardisierung hat sich, wider Willen, quasi durch die Hintertür, zur Freude der Betreiber eingeschlichen.

Die Analyse des Marktes der weltweiten FTS-Inbetriebnahmen europäischer Hersteller zeigt auf, dass die Entwicklung des Marktes erheblichen Schwankungen unterliegt. Nach einem Anstieg bis zum Ende der achtziger Jahre nahm die Anzahl der neu in Betrieb genommenen FTS-Anlagen nahezu stetig bis Mitte der neunziger Jahre ab. Der seit diesem Zeitpunkt zu erkennende Anstieg der Inbetriebnahmen hält bis heute an. Es liegt auf der Hand, dass die Entwicklung des FTS-Marktes auch direkt von den Strategien der Betreiber abhängt.
Ein Beispiel hierfür ist die Standortwahl von Produktionsstätten. Dabei spielen heute geografische und politische Grenzen nahezu keine Rolle mehr. Ziel ist es, zum einen möglichst kostengünstig zu produzieren und zum anderen möglichst nah am Absatzmarkt zu sein. Dadurch bedingt müssen FTS-Hersteller in der Lage sein, in der ganzen Welt Anlagen zu installieren und zu betreuen.
Diese Entwicklung liegt auch im eigenen Interesse der europäischen FTS-Hersteller. Für sie erschließen sich neue Absatzmärkte mit zum Teil beträchtlichen Potenzialen. So wird zum Beispiel geschätzt, dass weltweit ein Marktpotenzial für den Einsatz von FTS-Anlagen allein in über 1000 Krankenhäusern besteht /1/.
Weitere Einflussgrößen sind technischer und wirtschaftlicher Art. So hat es in den letzten Jahren wesentliche technologische Weiterentwicklungen gegeben. Sie haben dazu beigetragen, die Attraktivität von FTS-Anlagen für die Anwender weiter zu steigern. Diese Entwicklungen sind nur zum Teil auf die eigentlichen FTS-Hersteller zurückzuführen. Vielfach wurden die „großen Entwicklungsschritte“ von den Komponentenlieferanten vorangetrieben.
Im Wesentlichen betreffen die technologischen Entwicklungen die Punkte Modularisierung, Standardisierung, Führungssysteme, Energiekonzepte, Automatisierung von Serienfahrzeugen und Sicherheitssysteme.
Zu den wesentlichen wirtschaftlichen Einflussfaktoren, die die Entwicklung des FTS-Marktes bestimmen, zählen die Lohnkosten, die Zinsentwicklung am Markt und die Abschreibungsdauer. Auf die Entwicklung dieser Faktoren können die FTS-Hersteller nicht einwirken, sie beeinflussen den Markt von außen.
Aber auch Gesetze und Regularien, die den Einsatz von Fahrerlosen Flurförderzeugen reglementieren, können einen wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung der Märkte haben /2/. In diesem Zusammenhang spielt die Übernahme der europäischen Gesetze in nationales Recht eine besondere Rolle.

Standardisierung durch die Hintertür

Die Reduzierung der Kosten bei der Entwicklung und Realisierung von FTS-Anlagen ist für alle Hersteller die oberste Prämisse. So baut fast jeder Hersteller sein Fahrzeugspektrum auf Basis eines Komponentenbaukastens auf. Das heißt, die Teilevielfalt wird reduziert und gleiche Komponenten werden in verschiedenen Fahrzeugtypen eingesetzt. Dieses Modulprinzip ist aus der Automobilindustrie unter dem Name Plattformstrategie bekannt. Es erleichtert die Ersatzteilhaltung, erhöht die Teileverfügbarkeit und reduziert die Kapitalbindung beim Hersteller.
Zurzeit lassen sich FTS-Fahrzeuge von einem Hersteller nicht auf den Fahrkurs eines anderen Herstellers aufsetzen. Der Grund liegt in der fehlenden Kompatibilität der Steuerungssysteme. Dieser Nachteil der FTS-Technologie betrifft nicht nur einige wenige Hersteller, sondern die gesamte Branche. Erste erfolgreiche Ansätze zu mehr Kompatibilität werden durch Leitsysteme und Führungstechnologien gemacht. Diese Standardisierung wurde aber nicht aktiv durch die FTS-Hersteller vorangetrieben, sondern entstand quasi durch die Hintertür, weil mehrere FTS-Hersteller auf ein und denselben „Kernlieferanten“ gesetzt haben.
Eine generelle Standardisierung für FTS-Anlagen würde zu zwei entscheidenden Vorteilen führen. Zum einen fiele die Bindung des Anwenders für die Lebenszeit der Anlage an den Hersteller weg. Im Rahmen von Modernisierungen oder Erweiterungen könnte er sich auch an Mitbewerber wenden. Zum anderen können durch die Standardisierung die Produktionskosten bei den FTS-Herstellern gesenkt werden.

Innovative Technologiekonzepte – neue Einsatzmöglichkeiten

Eine technische Innovation, die verstärkt bei FTS-Anlagen zur Anwendung kommt, ist die induktive Energieübertragung. Bei dieser berührungslosen Speisung der Fahrerlosen Flurförderzeuge wird unterflur ein stromdurchflossener Draht, der Primärleiter, verlegt. Dieser erzeugt oberhalb des Fußbodens ein elektrisches Feld. Am Fahrzeug ist an der Unterseite ein „Pick-up“ angebracht, der als eine Sekundärwicklung auf einem ferromagnetischen Kern zu verstehen ist. Die dort induzierte Spannung wird zur Versorgung des Fahrzeuges mit Energie genutzt.
Es gibt zwei Grundprinzipien zur induktiven Energieübertragung. Im ersten Fall wird das Fahrzeug kontinuierlich mit Energie versorgt. Der Primärleiter muss durchgängig auf dem gesamten Fahrkurs verlegt sein. Dadurch führen die Fahrzeuge keine Batterie mit sich.
Im zweiten Fall hat das Fahrzeug einen Energiespeicher an Bord und muss somit nicht kontinuierlich mit Energie versorgt werden. Die Batterie des Fahrzeuges kann an einem Punkt, an mehreren Punkten oder auf einem bestimmten Streckenabschnitt induktiv aufgeladen werden.
Ein weiterer Trend ist es, über einen Draht gleichzeitig sowohl die Energieübertragung als auch die Datenübermittlung und die induktive Führung durchzuführen. Somit reduziert sich der Installationsaufwand im Boden. Gleichermaßen kann für die Datenübertragung, Führung und Positionierung eine gemeinsame Antenne am Fahrzeug eingesetzt werden.
Durch die induktive Energieübertragung werden für FTS-Anlagen neue Einsatzgebiete erschlossen, die bisher anderen Fördersystemen vorbehalten waren. Das trifft zum Beispiel für Montagebereiche in der Automobilindustrie zu. Ein grundlegender Vorteil dieses Systems ist es, dass es weder Schienen zur Führung noch zur Energieübertragung benötigt. Die Gefahr, dass sich Montagematerial, wie Schrauben, Stifte oder Unterlegscheiben, in den Schienen bzw. der Nut sammelt, entfällt.
Bei stark verzweigten, komplexen Fahrkursen oder bei Fußböden, die nicht genügend Metallfreiheit besitzen oder nicht aufgefräst werden dürfen, ist weiterhin die Batterie der bevorzugte Energiespeicher. Auch auf diesem Sektor gehen die Entwicklungen weiter. Zurzeit werden bei den Herstellern Batterien entwickelt, die nicht mehr auf dem Nickel-Cadmium-Prinzip basieren. Die bisherigen 3000 Vollladezyklen einer NiCd-Batterie werden dabei um mehr als ein Drittel übertroffen. Infolgedessen erhöht sich die Lebensdauer der Batterie und verbessert die Wirtschaftlichkeit der Technik insgesamt.

Serienfahrzeuge ohne Fahrer?

Die Entwicklung von leitlinienlosen Führungssystemen für Fahrerlose Flurförderzeuge stattete die Systeme mit einer enormen Flexibilität aus. Neue und inzwischen bewährte Systeme sind die Odometrie und Lasernavigation /3/ sowie die Führung mit in den Boden eingelassenen Transpondern, mit denen eine Punkt-zu-Punkt-Fahrt realisiert wird. Die Lasernavigation ist ein typisches Beispiel dafür, wie ein Zulieferer herstellerübergreifend einen Standard gesetzt hat.
Durch den Einsatz von Transpondern werden auch neue Einsatzgebiete für FTS-Anlagen erschlossen. Dazu gehört der Transport von Containern auf großen Freiflächen. Im Außenbereich wird dabei auch das Antriebsprinzip mit Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dadurch ist es möglich, größere Entfernungen oder Flächen mit Fahrerlosen Flurförderzeugen zu bedienen. Bei einem Einsatz sowohl im Freigelände als auch im Hallenbereich kommt der Hybridantrieb zum Tragen. Er ist eine Kombination von verbrennungsmotorischem und elektromotorischem Antrieb.
Einen technologischen Standard stellen inzwischen die Scanner zur Absicherung des Gefahrenbereichs dar. So kommen beispielsweise Scanner zum Einsatz, die die Inkrementalsignale des Fahrerlosen Flurförderzeuges abgreifen und dadurch eine geschwindigkeitsabhängige Schutz- und Warnfeldumschaltung realisieren.
Eine weitere Entwicklungslinie ist die Automatisierung von Serienfahrzeugen, sowohl von Flurförderzeugen als auch von Lkw. Diese Fahrzeuge werden von den FTS-Herstellern nachträglich automatisiert. Serien-Flurförderzeuge werden insbesondere dann bevorzugt, wenn sowohl ein manueller als auch ein automatischer Betrieb möglich sein soll – vorwiegend bei deichselbedienten Geräten. Die Automatisierung von Lkw wird schwerpunktmäßig für den Shuttle-Transport zwischen verschiedenen Hallen auf dem Werksgelände eingesetzt /4/.
Betriebskosten als Maßstab der Wirtschaftlichkeit

Im Gegensatz zu mannbedienten Fördertechniken werden die Betriebskosten von Fahrerlosen Transportsystemen nur marginal durch die Entwicklung der Lohnkosten beeinflusst. Daraus resultiert, dass bezogen auf die Lohnkosten langfristig eine hohe kalkulatorische Planungssicherheit erreicht werden kann. Das ist ein genereller Vorteil aller automatisierten Materialflusssysteme. Unter der Annahme, dass die Lohnkosten zukünftig vielleicht noch stärker steigen als in der Vergangenheit, werden die FTS-Anlagen im Vergleich zu personalintensiven Materialflusssystemen einen überdurchschnittlichen Zuwachs haben.
Eine Einflussnahme auf die Entwicklung der Lohnkosten, wie beispielsweise eine Anschubfinanzierung bei der Schaffung von Arbeitsplätzen oder eine Kürzung von Subventionen, darf in der vorstehenden Betrachtung nicht unberücksichtigt bleiben. Diese Faktoren können jeder für sich entweder fördernd oder hemmend auf die Entwicklung des FTS-Marktes wirken.
Das Investment für eine Anlage mit Fahrerlosen Flurförderzeugen fällt in der Regel deutlich höher aus als das für eine Anlage mit mannbedienten Fördertechniken. Das hat Konsequenzen sowohl für die kalkulatorischen Zinsen als auch für die Höhe der Abschreibungen. Für FTS-Anlagen fallen höhere kalkulatorische Zinsen an. Die Höhe des anzusetzenden Zinssatzes orientiert sich an der Zinsentwicklung auf dem Kapitalmarkt. Fällt der Zinssatz, so wirkt sich das positiv auf die Wirtschaftlichkeit von FTS-Anlagen aus.
Die Abschreibungen sind unter zwei Gesichtspunkten zu betrachten, nämlich nach steuerrechtlichen und nach kostenrechnerischen Gesichtspunkten. Ziel der Anlagenbetreiber muss es sein, eine möglichst kurze wirtschaftliche Lebensdauer der Anlage anzusetzen. Damit will man erreichen, dass der Werteverzehr des eingesetzten Kapitals möglichst frühzeitig und vollständig steuerlich geltend gemacht werden kann.
Die Abschreibungsdauer nach der technischen Lebensdauer wird für die Kostenvergleichsrechnung, also für den Systementscheid, zu Grunde gelegt. Eine lange technische Lebensdauer einer Anlage wirkt sich positiv im Systemvergleich aus. Die wirtschaftliche Lebensdauer ist den AfA-Tabellen, also den Tabellen für die Absetzung für Abnutzung, zu entnehmen. Dagegen wird die technische Lebensdauer vor dem Hintergrund der Aufgabenstellung und der betrieblichen Einsatzbedingungen unternehmensintern festgelegt.
Für den Erfolg der FTS-Hersteller auf außereuropäischen Märkten sind die Wechselkurse und hier maßgeblich der Kurs des US-Dollars von wesentlicher Bedeutung. Zur Erinnerung: Mit einem niedrigen US-Dollarpreis pro Euro kann der europäische Anlagenhersteller ein günstiges Angebot auf dem amerikanischen Markt platzieren. Die Wirkung lässt sich aus den Inbetriebnahmen von FTS-Anlagen der letzten drei Jahre außerhalb Europas erkennen. Im Jahr 2000 wurden ca. 12 %, im Jahr 2001 ca. 20 % und im Jahr 2002 ca. 12 % der FTS-Anlagen der europäischen Hersteller außerhalb Europas in Betrieb genommen. Der Markt folgte in diesem Zeitraum genau dem Wechselkurs des US-Dollars zum Euro.

Prognose durch EDV-Unterstützung

Am Fachgebiet Planung und Steuerung von Lager- und Transportsystemen (PSLT) der Universität Hannover wurde ein Tool entwickelt, das den Anwender bei Investitionsvorhaben in definierten Schritten führt und seine Vorgaben in ein Prognoseergebnis umsetzt. Dieses Tool berücksichtigt die speziellen Anforderungen des FTS-Marktes.
Der komplexe Zusammenhang zwischen den Einflussfaktoren und deren Marktwirkung lässt sich nicht durch Rechenvorschriften abbilden. Deshalb ist es notwendig, die Fachkompetenz des Anwenders zur Bewertung der Marktwirkung einzubeziehen. Es wurde ein Verfahrensmodell entwickelt, bei dem der Anwender seine Fachkenntnisse in möglichst standardisierter und objektiver Form in den Prozess einbringt.
Die statistische Analyse der Vergangenheitsdaten /5/ und deren Fortschreibung in die Zukunft sowie die Umsetzung der Marktwirkungen in das Prognoseergebnis erfolgen rechnergestützt.
Das Tool stellt drei Komponenten bereit:
n die statistische Aufbereitung der Vergangenheitsdaten,
n die Erfassung der Einflussfaktoren und deren Marktwirkungen sowie
n die Erzeugung des Prognoseergebnisses.
Für die Ermittlung des statistischen Trends der jährlich in Betrieb genommenen FTS-Anlagen ist eine Suche nach Gesetzmäßigkeiten in den Vergangenheitsdaten erforderlich. Ausreißer in den jährlichen Inbetriebnahmen sind in der Regel auf Sondereinflüsse zurückzuführen. Daher ist zunächst ein laufender Durchschnitt mit dem Ziel der Glättung zu bilden, um die Aussagekraft einer anschließenden Regressionsanalyse zu verbessern. Auf Grund des Verlaufs der jährlichen FTS-Inbetriebnahmen ist die Anwendung eines linearen Verfahrens eine akzeptable Annäherung.
Die statistische Grundlage des Prognose-Tools basiert auf den weltweiten FTS-Inbetriebnahmen europäischer Hersteller. Diese Daten werden dem Fachgebiet Lager- und Transportsysteme im jährlichen Rhythmus von den Anlagenherstellern gemeldet /6/. Da diese Meldungen nun seit 1988 erfolgen und bereits ca. 3400 Anlagen und ca. 26000 Fahrzeuge verzeichnet sind, bietet die Datenbank eine breite Basis für eine Prognose.
In der zweiten Komponente des Tools gibt der Anwender seine Einschätzung zur Marktwirkung der verschiedenen Einflussfaktoren ein. Dabei wird der Anwender über eine Benutzeroberfläche geführt und seine Eingaben durchgängig dokumentiert.
Die Bewertung der Einflussfaktoren auf die Wirkung des Marktes erfolgt im ersten Schritt qualitativ in Form einer Note. Danach wird eine Abschätzung der quantitativen Wirkung auf den Markt vorgenommen. Dabei ist zwischen worst- und best-case zu unterscheiden.

Die Einflussfaktoren haben zwei
Wirkungen:
n einmalig auftretende Wirkungen, die ein neues Niveau des FTS-Marktes sprungfix erzeugen, beispielsweise eine einmalige Lohnänderung, und
n jährlich auftretende Wirkungen, die ein jährlich verändertes Niveau des FTS-Marktes bewirken, beispielsweise langfristig fallende Zinssätze.
Die Eingabe der Bewertung der vorgegebenen Einflussfaktoren in das Tool erfolgt in Auswahlfeldern. Anschließend wird nach hinterlegten Algorithmen das Prognoseergebnis erzeugt. Dabei wird basierend auf dem Trend der vergangenen Jahre und den Erwartungen die Prognose für den Normalfall sowie den best- und worst-case grafisch ausgegeben.
Die Umsetzung der Einflussfaktoren auf ihre Marktwirkung wird durch den Anwender vorgenommen. Daher hängt das Ergebnis von den Kenntnissen des Anwenders und seiner Objektivität ab.

Resümee

Unter der Annahme, dass das Prognoseverfahren die Entwicklung des FTS-Marktes realistisch abschätzt, bleibt zu beurteilen, welche Auswirkungen die Änderungen auf die bestehenden Herstellerstrukturen haben werden. Eine zunehmende Standardisierung bedeutet sinkende Analysekosten bei Fremdanlagen und somit einen verstärkten Wettbewerb bei der Anlagenwartung und -erweiterung. Dadurch werden die Gewinnmargen bei den Herstellern von FTS-Anlagen reduziert.
Eine quantitative Prognose ist daher zwar für die Entwicklung, aber nicht für das Verständnis des FTS-Marktes ausreichend. Eine verlässliche Prognose über die Zukunft der FTS-Technik ist für die Entscheidungsfindung bei Herstellern, Betreibern und Planern von grundlegender Bedeutung.