Einsatzgebiete von Ubiquitous Computing- Technologien entlang der betrieblichen Wertschöpfungskette

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1 Georg-August-Universität Göttingen Institut für Wirtschaftsinformatik Professor Dr. Matthias Schumann Platz der Göttinger Sieben Göttingen Telefon: Telefax: Arbeitsbericht Nr. 2/2006 Hrsg.: Matthias Schumann Thomas Diekmann / Svenja Hagenhoff Einsatzgebiete von Ubiquitous Computing- Technologien entlang der betrieblichen Wertschöpfungskette

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3 Inhaltsverzeichnis II Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis... IV Abkürzungsverzeichnis... V 1 Einleitung Technologische Grundlagen Einsatzgebiete in der Beschaffung Aktuelle Herausforderungen und potenzielle Einsatzgebiete Potenziale von Ubiquitous Computing-Technologien in den identifizierten Einsatzgebieten Materialdisposition Einkauf Zusammenfassung Einsatzgebiete in der Produktion Aktuelle Herausforderungen und potenzielle Einsatzgebiete Potenziale von Ubiquitous Computing-Technologien in den identifizierten Einsatzgebieten Reihenfolgeplanung Produktionslogistik Instandhaltung Qualitätskontrolle/Rückverfolgbarkeit Zusammenfassung Einsatzgebiete im Vertrieb Aktuelle Herausforderungen und potenzielle Einsatzgebiete Potenziale von Ubiquitous Computing-Technologien in den identifizierten Einsatzgebieten Produktpolitik Preispolitik Distributionspolitik Kommunikationspolitik Zusammenfassung...58

4 Inhaltsverzeichnis III 6 Einsatzgebiete im Service Aktuelle Herausforderungen und potenzielle Einsatzgebiete Potenziale von Ubiquitous Computing-Technologien in den identifizierten Einsatzgebieten Rechtliche Rahmenbedingungen After-Sales Zusammenfassung Zusammenfassung und Ausblick...68 Literaturverzeichnis...72

5 Abbildungsverzeichnis IV Abbildungsverzeichnis Abbildung 1-1: Dimensionen der Integration...1 Abbildung 2-1: Klassifizierungsrahmen für Embedded Devices...6 Abbildung 2-2: Originäre und induziert Funktionalitäten von RFID und Embedded Devices...7 Abbildung 3-1: Peitscheneffekt...11 Abbildung 3-2: Organizational Failures Framework...21 Abbildung 3-3: Verschiebung der Transaktionskostenverläufe...22 Abbildung 4-1: Y-CIM-Modell...24 Abbildung 4-2: Gewichtsverschiebung bei den Zielgrößen...26 Abbildung 4-3: Einordnung PPS-Verfahren...27 Abbildung 4-4: Zentrale Produktionssteuerung...29 Abbildung 4-5: Dezentrale Produktionssteuerung...29 Abbildung 4-6: Beispielhaftes 6x6 Job Shop Scheduling-Problem...32 Abbildung 4-7: Gantt-Diagramm einer optimalen Lösung für das ft06-problem...33 Abbildung 4-8: Anforderungen an die technische Ausstattung...34 Abbildung 5-1: Ansatzpunkte für Produktvariationen...51 Abbildung 5-2: Yield Management-System für Milchflaschen...55 Abbildung 6-1: Strukturierung von After Sales-Leistungen...64 Abbildung 7-1: Anforderungsprofile...70

6 Abkürzungsverzeichnis V Abkürzungsverzeichnis CIM ERP FIFO IPS IV KOZ LFRZ ODT PPS RFID VANF VAS Computer Integrated Manufacturing Enterprise Resource Planning First In First Out Instandhaltungsplanung und -steuerung Informationsverarbeitung kürzeste Operationszeit Längste Fertigungsrestzeit Objektbegleitender Datentransport Produktionsplanung und steuerung Radio Frequency Identification Vorausschauende Auftragsnachfrage Value-Added-Services

7 1 Einleitung Einleitung Die Integration, das Wiederherstellen des Ganzen, war schon immer eine zentrale Herausforderung der Wirtschaftsinformatik. Durch die Einführung mächtiger Enterprise Resource Planning (ERP)- Systeme versuchen Unternehmen die gesamte IV-Landschaft sowohl in horizontaler als auch in vertikale Integrationsrichtung zu integrieren. Die Reichweite der Integration hat in den letzten Jahren stetig zugenommen. Mit neuen Technologien wie Web Services werden die Prozesse nicht nur unternehmensintern, sondern auch unternehmensübergreifend durchgängig durch IV-Systeme unterstützt (vgl. Mertens et al. 2005, S. 6 ff., Mertens 2004, S. 1 ff.). Ubiquitous Computing- Technologien (Ubiquitous Computing-Technologien) überwinden die Lücke zwischen der physischen und der digitalen Welt. Physische Objekte werden mit informationstechnischen Komponenten ausgestattet und können so in die digitale Welt integriert werden oder umgekehrt die digitale Welt wird Teil der realen Welt (vgl. Fleisch/Mattern/Billinger 2003, S. 11 f.). Die reale Welt kann also neben den dispositiven und operativen Systemen als zusätzliche Integrationsebene der vertikalen Integration betracht werden. Somit beschreibt die Integrationstiefe, welche Ressourcen (z. B. A-, B- oder C- Ressourcen) in die Integration mit einbezogen werden (vgl. Strassner/Fleisch 2005, S. 47). In Abbildung 1-1 werden die Dimensionen der Integration voneinander abgegrenzt (in Anlehnung an Mertens 2004, S. 6). vertikale Integration Planungs- und Kontrollsysteme operative Systeme Beschaffung Produktion Vertrieb Service Lagerhaltung Ubiquitous Computing-Technologien reale Welt A-Ressourcen B-Ressourcen C-Ressourcen Integrationstiefe horizontale Integration Abbildung 1-1: Dimensionen der Integration

8 1 Einleitung Die Wirkungsweise von Ubiquitous Computing-Technologien im betriebliche Umfeld kann in drei Ebenen aufgeteilt werden (vgl. hierzu und zum Folgenden Strassner 2005, S. 99 ff.). Die erste Ebene betrifft die Integration der realen Welt in die virtuelle Welt. Erhöht man Ubiquitous Computing- Technologien die Integrationstiefe, so verfügen die betrieblichen Informationssysteme über mehr und genauere Informationen. Somit können Informationssysteme ihre Aufgaben (Planungen, Entscheidungen etc.) mit einer erhöhten Qualität erfüllen. Die zweite Ebene betrifft die Automatisierung, die mit Ubiquitous Computing-Technologien möglich wird. Da Ereignisse, die in der realen Welt ausgelöst werden, durch Ubiquitous Computing-Technologien erkannt werden, können Prozesse automatisch ausgelöst werden. In der dritten Ebene tragen Ubiquitous Computing- Technologien - indem sie beispielsweise Daten dezentral verfügbar machen (z. B. durch ODT) - dazu bei, dass Koordination dezentralisiert wird (Dezentralisierung). In der Literatur widmet sich eine Vielzahl von Beiträgen mit den Auswirkungen von Ubiquitous Computing-Technologien im betrieblichen Umfeld. Die Beiträge beschränken sich aber zumeist auf die Darstellung einzelner exemplarischer Anwendungsfälle von Ubiquitous Computing-Technologien. Umfassende Darstellungen der Einsatzmöglichkeiten von Ubiquitous Computing-Technologien im betrieblichen Umfeld stellen noch die Ausnahme dar. Ziel dieses Beitrages ist es daher, strukturiert darzustellen welche Einsatzmöglichkeiten der Ubiquitous Computing-Technologie in der Literatur für das betriebliche Umfeld diskutiert werden, welche weiteren Einsatzmöglichkeiten denkbar sind und welche Potenziale sich dadurch eröffnen. Da durch den Einsatz von Ubiquitous Computing- Technologien, wie auch in Abbildung 1-1 erkennbar, primär nur die operativen IV-Systeme beeinflusst werden, soll die Untersuchung entlang der betrieblichen Wertschöpfungskette auf Ebene der operativen IV-Systeme erfolgen. Nur in Einzelfällen werden auch die Einflüsse auf die Planungs- und Kontrollsysteme dargestellt. Für jede Stufe der Wertschöpfungskette wird zunächst dargestellt welche aktuellen Herausforderungen dort bestehen. Unter Berücksichtigung der oben erläuterten grundsätzlichen Wirkungsweisen von Ubiquitous Computing-Technologien werden dann Einsatzgebiete abgegrenzt, in denen Ubiquitous Computing-Technologien dazu beitragen können, diesen Herausforderungen zu begegnen. Für jedes der identifizierten Einsatzgebiete werden anschließend die Einsatzmöglichkeiten und die Potenziale von Ubiquitous Computing-Technologien dargestellt. Als parallele Zielsetzung sollen aus den dargestellten Anwendungsbeispielen technische Anforderungen an die eingesetzte Ubiquitous Computing-Hardware abgeleitetet werden. Anhand eines Klassifizierungsrahmens werden die Anforderungen für jede dargestellte Einsatzmöglichkeit herausgearbeitet und abschließend für alle Einsatzgebiete zu Anforderungsprofilen zusammengefasst. In Kapitel 2 werden die für das Verständnis der weiteren Ausführungen benötigten technischen Grundlagen erläutert. Im Anschluss wird für die Beschaffung (Kapitel 3), die Produktion (Kapitel 4), den Vertrieb (Kapitel 5) und den Service (Kapitel 6) separat dargestellt welche aktuellen Herausforderungen bestehen und es wird hergeleitet welche Einsatzgebiete relevant sind. Im Anschluss werden die relevanten Einsatzgebiete darauf hin analysiert, welche Nutzenpotenziale durch den Einsatz von Ubiquitous Computing-Technologien entstehen können und es werden die daraus entstehenden technischen Anforderungen für jeden Bereich der Wertschöpfungskette

9 1 Einleitung zusammengefasst. Abschließend werden in Kapitel 7 auf Basis der in den Stufen der Wertschöpfungskette erarbeiteten technischen Anforderungen - mit dem Ziel, die mit dem Ubiquitous Computing einhergehende Diversifikation der Geräte ein Stück weit einzugrenzen Anforderungsprofile herausgearbeitet und es wird ein Ausblick gegeben.

10 2 Technologische Grundlagen Technologische Grundlagen Ubiquitous Computing zielt auf eine verbesserte Computernutzung durch die allgegenwärtige Bereitstellung von Rechnern in der physischen Umgebung ab. Die Computer verschwinden weitestgehend aus dem Sichtfeld der Anwender (vgl. Weiser 1993, S.74 ff.). Die Vision des Ubiquitous Computing wird in der Literatur seit geraumer Zeit diskutiert und es wurden eine Vielzahl an Konzepten, Technologien und Prototypen vorgestellt, die zur Verwirklichung dieser Vision beitragen könnten. Betrachtet man jedoch die Literatur zu Ubiquitous Computing der letzten Jahre, so ist auffällig, dass sie zunehmend von Radio Frequency Identification-Technologie (RFID-Technologie) dominiert wird. Mit RFID steht eine Technologie zur Verfügung, mit der aus Sicht vieler Autoren die Umsetzung einiger Komponenten der Ubiquitous Computing-Vision möglich ist. Wenn man der Bezeichnung RFID folgt, handelt es sich dabei um eine Technologie, mit der man Gegenstände über Funkwellen identifizieren kann. Damit konkurriert RFID mit anderen Verfahren der automatischen Identifikation (vgl. Pflaum 2001, S. 33 f.): - Optical Character Recognition-Verfahren - Biometrik - Chipkarten - Barcode-Systeme Es gibt vielfältige Ausprägungen von RFID-Systemen. Als kleinsten gemeinsamen Nenner kann man festhalten, dass sich ein RFID-Systems aus mindestens zwei Komponenten zusammensetzt: Der RFID-Transponder enthält das Identifikationsmerkmal; ein RFID-Lesegerät kann über Funkwellen diese Identifikation auslesen. Insbesondere über die Ausprägung der Transponder lassen sich die verschiedenen RFID-Systeme systematisieren (vgl. hierzu und zum folgenden Pflaum 2001, S. 33 ff., Finkenzeller 2002, S. 11 ff. und Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik 2004). Im Grundaufbau besteht ein Transponder aus einem Mikroprozessor und einer Antenne. Transponder, die über eine eigene Stromversorgung verfügen, werden als aktive Transponder bezeichnet. Passive Transponder, also Transponder ohne eigene Stromversorgung, werden von dem Lesegerät mit Strom versorgt. Ein vom Lesegerät generiertes elektromagnetisches Feld wird von dem Transponder mittels einer Induktionsschleife in Strom induziert. Die passive Stromversorgung schränkt im Vergleich zur aktiven Stromversorgung die Reichweite des Transponders ein. Für eine passive Stromversorgung sprechen die tendenziell kleinere Baugröße und niedrigere Kosten eines solchen Transponders. Die Bauform eines Transponders lässt sich sehr variabel gestalten. Üblicherweise werden Transponder in Glaszylindern, Etiketten, Kunststoffhüllen oder in metallischen Behältern integriert. Die Bauform hängt stark von dem geplanten Einsatzgebiet der Transponder ab. So sind beispielsweise

11 2 Technologische Grundlagen Etiketten für die Kennzeichnung von Produkten im Einzelhandel und Glaszylinder für den Einsatz unter widrigen Umweltbedingungen (chemische Einflüsse) besonders gut geeignet. Auch die Speicherkapazität von Transpondern differiert sehr stark. Die einfachsten Transponder, die beispielsweise zur Diebstahlsicherung genutzt werden, haben eine Speicherkapazität von 1 Bit (bezahlt/nicht bezahlt). Komplexere Transponder haben eine Kapazität von bis zu mehreren Kilobytes. Teilweise ist es auch möglich über die reine Identifikation hinausgehende Daten auf dem Transponder abzulegen. Ein weiteres Unterscheidungskriterium ist die Fähigkeit eines Transponders Daten selbst zu verarbeiten. Einfache Transponder beschränken sich auf die reine Identifikation, komplexere Transponder verfügen dagegen über zumeist beschränkte Fähigkeiten zur Datenverarbeitung. Insbesondere in Verbindung mit der Fähigkeit über Sensoren (Druck, Temperatur, Helligkeit, Torsion etc.) die Umwelt wahrzunehmen, können Transponder somit auf bestimmte Ereignisse reagieren. Obwohl die Definition was RFID ist und was nicht in der Literatur sehr weit gefasst wird, sind die letztgenannten Fähigkeiten zur Datenverarbeitung und Sensorik, nur in den seltensten Fällen Bestandteil eines RFID-Systems. Diese Fähigkeiten werden tendenziell eher den aus dem Ubiquitous Computing bekannten Embedded Devices zugeschrieben. Die Kombination von Gegenständen mit informationstechnischen Komponenten, lässt Gegenstande smart werden. Die informationstechnischen Komponenten, die Gegenstände smart werden lassen, sind in die physische Welt eingebettet, weshalb sie als Embedded Devices bezeichnet werden. Die Erscheinungsformen der Embedded Devices sind sehr vielfältig. Abbildung 2-1 gibt einen Rahmen zur Klassifizierung von verschiedenen Embedded Devices.

12 2 Technologische Grundlagen Identifikation ohne lokal gültig global gültig Bauform/-größe in physisches Objekt integriert mit physischem Objekt kombiniert isoliert Netzwerkschnittstelle ohne kabelgebunden kabellos (PAN/WAN) Benutzerschnittstelle ohne technisch (Tastatur/Display) natürlich (Sprache, Gesten etc.) Energieversorgung über Stromnetz induktiv intern (Batterie, Brennstoffzelle, kinetisch) Sensorik ohne einfach (Temperatur, Helligkeit,...) komplex (GPS) Datenspeicher ohne unveränderbar veränderbar Programmierbarkeit ohne mit proprietärer Programmiersprache mit offener Programmiersprache Aktuatorik ohne über Standardschnittstelle über proprietäre Schnittstelle Abbildung 2-1: Klassifizierungsrahmen für Embedded Devices Aus den oben beschriebenen originären Funktionalitäten von RFID und Embedded Devices lassen sich weitere, für das betriebliche Umfeld relevante Funktionen ableiten (s. Abbildung 2-2).

13 2 Technologische Grundlagen Originäre Funktionalitäten Identifikation Induzierte Funktionalitäten Lokalisierung (Fremdortung), Track&Trace Embedded Device RFID Datenspeicherung Sensorik Datenverarbeitung Aktuatorik Diebstahlschutz Datensammlung (Umweltdaten etc.) Lokalisierung (Selbstortung) Ereignisauslösung Echtheitsüberprüfung Umweltinteraktion Abbildung 2-2: Originäre und induziert Funktionalitäten von RFID und Embedded Devices RFID und Embedded Devices sind nur ein kleiner Teil der Ubiquitous Computing-Vision. Aufgrund der hohen Aufmerksamkeit, die insbesondere RFID zuteil wird und der Tatsache, dass viele der oben beschriebenen Funktionalitäten bereits zur Verfügung stehen bzw. in absehbarer Zeit zur Verfügung stehen werden, sind sie für den Einsatz im betrieblichen Umfeld von besonderer Relevanz. Da der Übergang zwischen RFID und Embedded Devices fließend verläuft, werden diese beiden Technologien in den folgenden Ausführungen unter dem Begriff Ubiquitous Computing-Technologien subsumiert.

14 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung Einsatzgebiete in der Beschaffung Im Folgenden werden die Einsatzgebiete von Ubiquitous Computing-Technologien in der Beschaffung untersucht. Dazu werden zunächst relevante Einsatzgebiete identifiziert, um darauf aufbauend diese anhand verschiedener Anwendungsbeispiele und Konzepte separat zu untersuchen. Abschließend werden die Ergebnisse zusammengefasst und es wird eine Übersicht über die technischen Anforderungen der vorgestellten Anwendungsbeispiele gegeben. 3.1 Aktuelle Herausforderungen und potenzielle Einsatzgebiete Im Folgenden sollen die potenziellen Einsatzgebiete von Ubiquitous Computing-Technologien in der Beschaffung eingegrenzt werden. Dazu muss zunächst erläutert werden, was unter dem Begriff der Beschaffung zu verstehen ist. Grundsätzlich hat die Beschaffung die Aufgabe Verfügungsgewalt über die für den Produktionsprozess benötigten Güter zu erlangen. Zu den zu beschaffenden Einsatzgütern zählen - die Arbeit des betrieblichen Personals, - externe Dienstleistungen, - die Leistungsabgabe von Maschinen und anderen materiellen Potentialgütern, - externe Informationen und - Material (vgl. Troßmann 1997, S. 11). In der Literatur wird der Beschaffungsgriff unterschiedlich weit gefasst. Da die Beschaffung von Materialien das Tagesgeschäft der Beschaffung darstellt, engen einige Autoren die Beschaffung von vornherein auf die Materialbeschaffung ein. Für die Beschaffung der anderen Einsatzgüter haben sich i. d. R. eigene spezifische Funktionsbereiche herausgebildet, weshalb auch die folgenden Betrachtungen die Beschaffung auf die Materialbeschaffung einengen (vgl. Behrendt/Gutmann 1989, S. 121 und Troßmann 1997, S. 12). Die Bedeutung der Beschaffung hat in den letzten Jahrzehnten nicht zuletzt aufgrund der starken Reduzierung der Fertigungstiefe stark zugenommen. Insgesamt liegt der Materialkostenanteil an der Gesamtleistung in der deutschen Industrie mittlerweile im Durchschnitt bei 50 bis 60 Prozent. Dies hat zur Folge, dass die Reduzierung von Materialkosten großen Einfluss auf das Gesamtergebnis hat und die Beschaffung an Bedeutung gewinnt (vgl. Wannenwetsch 2004, S. 1 ff.). Es lassen sich folgende Teilfunktionen der Beschaffung unterscheiden (vgl. Behrendt/Gutmann 1989, S. 121 f. und Mertens 2004, S. 75 ff.)

15 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung in der Materialdisposition werden die Bedarfsentstehung, die Bestandsentwicklung, die Abrufsteuerung und die Gütereingangskontrolle überwacht und Entscheidungen über den Bestelltermin, die Bestellmenge etc. gefällt, - der Einkauf befasst sich mit dem eigentlichen Beschaffungsvorgang in Form der Angebotsprüfung, der Lieferantenauswahl, der Einkaufsverhandlung, der Kaufentscheidung, der Abwicklung und Kontrolle und - bereichsübergreifende Tätigkeiten, wie Make-or-Buy-Entscheidungen, Steuerung der Materialflüsse, die Materiallagerung und verwertung und der Einkauf von Gütern und Dienstleistungen außerhalb des Materialsektors. Vor dem Hintergrund, dass Ubiquitous Computing-Technologien als Integrator zwischen der physischen und der digitalen Welt verstanden werden können, ist anzunehmen, dass der Einfluss dieser Technologien in Bereichen, in denen Informationssysteme in direkter Interaktion mit der realen Welt stehen, besonders groß ist. Somit ist die Materialdisposition prädestiniert für den Einsatz von Ubiquitous Computing-Technologien, da sie zur Aufgabenerfüllung Daten aus dem physischen Produktionsprozess benötigt. Durch Ubiquitous Computing-Technologien kann die Erfassung des Materialbedarfs und Materialbestandes und des Wareneinganges weites gehend automatisiert werden und die entsprechenden Daten können medienbruchfrei in die jeweiligen Systeme übernommen werden (vgl. Schumann/Diekmann 2005, S. 19). Auch die in der Materialdisposition zu treffenden Entscheidungen (Bestelltermin, Bestellpunkt etc.) werden durch die Ubiquitous Computing- Technologie (indirekt) beeinflusst, da sie auf den so erfassten Daten basieren. Die Einflüsse des Ubiquitous Computing auf die Materialdisposition werden in Kapitel untersucht. Obwohl der Funktionsbereichs des Einkaufs kaum in Interaktion mit der physischen Welt steht, können auch hier indirekte Einflüsse der Ubiquitous Computing-Technologie identifiziert werden. So ist es möglich, dass durch die bereits angesprochene automatische Erfassung von Bedarfen, Einkaufsprozesse automatisch ausgelöst werden können. Die Einflüsse des Ubiquitous Computing auf den Einkauf werden in Kapitel untersucht. Obwohl die Ubiquitous Computing-Technolgien auch auf die bereichsübergreifenden Tätigkeiten großen Einfluss hat, konzentriert sich dieser Beitrag auf die reinen Beschaffungsfunktionen und verweist auf andere Beiträge (z. B. Schumann/Diekmann 2005, S. 16 ff.). 3.2 Potenziale von Ubiquitous Computing-Technologien in den identifizierten Einsatzgebieten Für die im vorangegangenen Abschnitt identifizierten relevanten Einsatzgebiete wird im Folgenden anhand verschiedener Anwendungsbeispiele und Konzepte untersucht, welche Potenziale der Einsatz von Ubiquitous Computing-Technologien eröffnet.

16 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung Materialdisposition In Kapitel 3.1 wurde dargelegt, dass in der Materialdisposition die Bedarfsentstehung, die Bestandsentwicklung, die Abrufsteuerung und die Gütereingangskontrolle überwacht und Entscheidungen über den Bestelltermin, die Bestellmenge etc. gefällt werden. Im Folgenden wird für diese Aufgabenbereiche sequentiell dargestellt welche Einsatzmöglichkeiten von Ubiquitous Computing-Technologien es gibt und welche Potenziale sie eröffnen. Bedarfsentstehung und der Bestandsentwicklung Bei der Ermittlung des Bedarfs kann grundsätzlich, neben verschiedenen Zwischenformen, die verbrauchsgesteuerte (stochastische) und die programm-, plan- bzw. bedarfsgesteuerte (deterministisch) Bedarfsermittlung unterschieden werden. Welches Verfahren zum Einsatz kommt, hängt zum Teil von dem mengenmäßigen bzw. wertmäßigen Umsatz des zu beschaffenden Teils ab. Mit Hilfe einer sog. ABC-Analyse werden die Teile in drei Kategorien eingeteilt. Materialien mit einem hohen Umsatzanteil werden mit genaueren Verfahren als Materialien mit mittlerem oder sogar geringerem Umsatzanteil disponiert (vgl. Mertens 2004, S. 76 ff.). Im Bereich der verbrauchsgesteuerten Bedarfsermittlung haben sich verschiedenste Verfahren herausgebildet. Die bekanntesten Verfahren prognostizieren den Verbrauch auf Basis vergangenheitsorientierter Verbräuche mit Hilfe von Zeitreihenanalysen. Die Verwendung von Prognoseverfahren auf Basis von Zeitreihen setzt allerdings voraus, dass die Zeitreihenentwicklungen einer gewissen Regelmäßigkeit unterliegen. Während saisonale Verläufe und Trends in diesen Verfahren berücksichtigt werden können, entziehen sich unregelmäßige Nachfrageverläufe einer systematischen, modellgestützten Prognose (vgl. Günther/Tempelmeier 2000, S. 146 ff.). Da die Erfassung des Verbrauchs mit herkömmlichen Technologien mit hohem manuellem Aufwand verbunden ist, wird die Verbrauchserfassung insbesondere bei Gütern mit geringem Beitrag zur Wertschöpfungskette (C-Gütern) nicht kontinuierlich, sondern nur in diskreten Zeitabständen vorgenommen. Selbst starke Schwankungen des momentanen Bedarfs, die die Prognose über den zukünftigen Verbrauch womöglich beeinflussen, können unter Umständen erst sehr spät bemerkt werden. Mit Ubiquitous Computing-Technologien kann eine kontinuierliche Verbrauchserfassung auch bei Gütern mit geringem Beitrag zur Wertschöpfung stattfinden. Beispielsweise ermöglicht die in der Schweiz ansässige Firma für Verbindungstechnik Bossard seinen Kunden durch die Einführung des so genannten SmartBin-Systems die automatische Nachbestellung ihrer Artikel (vgl. Bossard 2004, S. 93 ff.). Die Produkte der Firma Bossard, bei denen es sich fast ausschließlich um C-Güter handelt, werden bei den Kunden in speziellen Behältern gelagert, die über Gewichtssensoren verfügen, die den momentanen Materialbestand laufend überwachen. Der Materialbestand wird periodisch über ein WLAN ein einen zentralen Rechner übermittelt, der bei Unterschreitung des Mindestbestands automatisch die Nachbestellung auslöst. Die erhöhte Bedarfstransparenz durch Ubiquitous Computing-Technologien hat insbesondere im Hinblick auf die unternehmensübergreifende Integration eine große Bedeutung, da sie zur Reduktion des sog. Peitscheneffekts beitragen kann. Der Peitscheneffekt ist seit Jahrzehnten bekannt und

17 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung konnte empirisch in verschiedensten Branchen nachgewiesen werden. Danach wiegelt sich eine Nachfrageschwankung des Konsumenten über die Supply Chain hin zum Rohstofflieferanten sukzessiv auf (vgl. Lee/Padmanabhan/Whang 1997a, S. 546 ff. und Lee/Padmanabhan/Whang 1997b, S. 93 ff.). Manche Untersuchungen sprechen davon, dass eine Nachfrageschwankung von 3 % bei dem Konsumenten zu einer Nachfrageschwankung von 30 % bis 50 % bei dem Rohstofflieferanten führen kann (vgl. Corsten/Gabriel 2002, S. 10). 1 Abbildung 3-1 illustriert den Peitscheneffekt. Nachfrageschwankung Peitscheneffekt Vorlieferant Lieferant Produzent Großhandel Einzelhandel Konsument Supply Chain Abbildung 3-1: Peitscheneffekt Eine Ursache für diesen Effekt ist, dass sich wie bei dem beliebten Kinderspiel Stille Post die Weitergabe der Informationen entlang der Supply Chain in jeder Stufe verzögert, die Informationen womöglich bei jeder Weitergabe verändert werden und dass Informationen zum Teil falsch interpretiert werden (vgl. Lee/Padmanabhan/Whang 1997a, S. 546 ff.). Wenn sich beispielsweise die Nachfrage nach einem Produkt ändert, so dauert es bis Unternehmen diese Nachfrageschwankung feststellen. Bei einer erhöhten Nachfrage hat sich das Lager während der Zeit, in der das Unternehmen die Nachfrageschwankung nicht festgestellt hat, geleert. Das Unternehmen muss nun durch Nachbestellung beim Lieferanten sowohl die Bestandsänderung im Lager als auch die erhöhte Nachfrage ausgleichen. Dies bedeutet, dass die Nachbestellung überproportional zur Nachfrageschwankung ausfällt (vgl. Forrester 1958, S. 23 ff.). Mit RFID und anderen Ubiquitous Computing-Technologien ist es möglich, dass die Bedarfe der Unternehmen, die am Ende der Wertschöpfungskette stehen, in Echtzeit erfasst werden und unmittelbar an die vorgelagerten Wertschöpfungsstufen weitergeleitet werden. Die Tiefe und die Qualität der weitergegebenen Bedarfsdaten wird sich durch RFID wesentlich verbessern und Peitscheneffekt kann so verringert werden (vgl. Pramatari/Doukidis/Kourouthanassis 2005, S. 205). 1 Bildlich gesprochen bewegt der Konsument die Peitsche nur leicht aus dem Handgelenk und das Ende der Peitsche wird stark beschleunigt.

18 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung Mit Ubiquitous Computing-Technologien ist es auch möglich Verbräuche zu registrieren, die nicht direkt auf den betrieblichen Wertschöpfungsprozess zurückzuführen sind. Sind die Regale im Lager mit Lesegeräten ausgestattet, die anhand der an den Produkten angebrachten Transponder feststellen können, welche Produkte vorhanden sind, so kann eine permanente Inventur stattfinden. Die Produkte sind jederzeit auffindbar und auch Diebstähle können so erfasst bzw. vermieden werden. Da die Produkte mit Ubiquitous Computing-Technologien auch auf Einzelinstanzebene identifizierbar sind, können den einzelnen Produkten individuelle Mindesthaltbarkeitsdaten zugeordnet werden, die entweder zentral in einer Datenbank oder dezentral am Produkt gespeichert werden. Auf Basis dieser Mindesthaltbarkeitsdaten kann festgestellt werden, welche Mengen an verdorbenen Produkten im Lager vorhanden sind und wie hoch somit der verfügbare Bestand an nicht verdorbenen Produkten ist. Werden die Produkte oder die Regale zusätzlich mit Sensoren ausgestattet, die die Lagerbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit etc.) überprüfen können, so können Abweichungen der tatsächlichen von den notwendigen Lagerbedingungen erkannt und weitergemeldet werden. Das durch falsche Lagerbedingungen hervorgerufene Verderben von Produkten, kann so reduziert werden bzw. verdorbene Produkte können von dem disponierbaren Material abgezogen werden. Im Bereich der programm-, plan- bzw. bedarfsgesteuerte Bedarfsermittlung ist durch die zunehmende Kundenorientierung schon seit längerem ein Wechsel von der langfristigen Vorausplanung des Bedarfs (Push-Prinzip) zu kurzfristigen Leistungserstellung auf Abruf (Pull-Prinzip) beobachtbar. Ubiquitous Computing-Technologien können diesen Trend verstärken. So können beispielsweise Kanban-Behälter mit RFID ausgestattet werden. Statusänderungen des Kanban-Behälters während des Produktionsprozesses können so automatisch erfasst werden und damit Folgeprozesse (z. B. Generierung von Bestellungen und Fertigungs- und Transportaufträge) automatisch angestoßen werden (vgl. Schuldes 2005, S. 86 f.). Umgesetzt wurde dieses dezentrale Pull-Verfahren beispielsweise bei Ford. In einigen Fabriken wurde ein System installiert, das mit Hilfe von RFID den Bedarf an den Arbeitsstationen ermitteln kann. Sobald eine Arbeitsstation einen Bedarf hat, kann sie über einen Transponder, dem die Materialnummer der Arbeitsstation zugeordnet ist, ein Signal aussenden. Das Signal des Transponders wird von mehreren im Werk installierten Transpondern empfangen, die mittels Triangulation den Bedarfsort feststellen können. Die Behälter mit den Materialien sind ebenfalls mit einem Transponder ausgestattet, über den sie geortet werden können. Bei Befüllung der Container wird die eindeutige Identifikationsnummer in einer zentralen Datenbank einer Teilenummer zugeordnet. Im Bedarfsfall kann das System also den nächsten verfügbaren Teilevorrat bestimmen und einen entsprechenden Transportauftrag generieren (vgl. Navas 2000, S. 36 und Strassner/Plenge/Stroh 2005, S. 183 f.). Wareneingangserfassung Ein weiterer Bereich in der Warendisposition ist die Überwachung der Wareneingangserfassung. Zwar ist es nicht Aufgabe der Materialdisposition die Wareneingangserfassung physisch durchzuführen, trotzdem wirken sich die Ubiquitous Computing-Technologien zumindest indirekt auf die Materialdisposition aus. Im Wesentlichen müssen bei der Wareneingangserfassung die eingegangenen Waren auf Vollständigkeit und Qualität geprüft werden. Durch den Einsatz von

19 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung Ubiquitous Computing-Technologien kann das Einlesen der ankommenden Ware beschleunigt werden (vgl. Tellkamp/Quiede 2005, S. 146). Werden bspw. die Waren vom Lieferanten mit RFID- Komponenten ausgestattet, so können ganze Paletten durch Tunnelleser geschoben werden und so die sich darauf befindlichen Waren on-the-fly erfasst werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Technologien, wie z. B. Barcodes, bei denen sämtliche Waren auf der Palette manuell ausgerichtet werden mussten damit sie erfasst werden konnten, geht die Wareneingangserfassung mit Ubiquitous Computing-Technologien wesentlicher schneller vonstatten. Auch ist die Fehleranfälligkeit bei dem Einsatz von Ubiquitous Computing-Technologien wesentlich geringer. Beispielsweise wurden in der Lebensmitteldivision von Marks & Spencer an die Behälter für den Transport von gekühlten Produkten RFID-Komponenten angebracht. Dadurch, dass mehrere gestapelte Behälter parallel erfasst werden können, reduziert sich die Erfassungszeit von 29 Sekunden, bei Kennzeichnung mit Barcodes, auf 5 Sekunden (vgl. Panoff 2005, S. 39 f.). Bei Produkten die mit herkömmlichen Technologien auf Kartonoder Umverpackungsebene erfasst wurden, kann die Effizienzsteigerung durch den Einsatz von Ubiquitous Computing-Technologien dazu führen, dass es sich lohnt diese Produkte ebenfalls auf Produktebene zu erfassen. Neben dem eigentlichen Einlesen, werden durch Ubiquitous Computing-Technologien aber noch weitere Prozesse, die im Zusammenhang mit der Warenerfassung stehen, beeinflusst. Ubiquitous Computing-Technologien können schon vor der Ankunft der Ware sinnvoll eingesetzt werden um den Warenerfassungsprozess effizienter zu gestalten. Wenn beispielsweise die Warenannahme rechtzeitig von der Ankunft einer Lieferung benachrichtigt wird, so können rechtzeitig Kapazitäten zur Annahme der Ware bereitgestellt werden. So hat die Firma dff solutions ein System entwickelt, bei dem in den LKWs eine Komponente installiert wird, die anhand eines GPS-Empfängers feststellen kann, wenn sich der LKW dem Zielort bis auf eine bestimmte Distanz genähert hat. Die Komponente kann auf Wunsch die Warenannahme des Zielortes über das Mobilfunknetz, beispielsweise mittels SMS, verständigen. Darüber hinaus ist die Komponente so programmiert, dass sie den Disponenten der Spedition umgehend informiert, sollte die Laderampe des LKWs außerhalb zulässiger Verladeorte geöffnet werden. Dadurch können Diebstähle vermieden werden und auf eine arbeitsinstensive manuelle Verplombung der LKWs kann verzichtet werden (vgl. o. V. 2005a). Darüber hinaus kann der Lieferabgleich und die Generierung von Lieferempfangsbestätigungen automatisiert werden (vgl. Tellkamp/Quiede 2005, S. 146). Gerade im Einzelhandel hat man beobachtet, dass Wareneingänge oftmals nicht richtig erfasst werden und es somit zu Abweichungen von Rechnungen und Zahlungen kommt. Da die Warenflüsse in der Regel nicht mehr genau nachvollziehbar sind, einigen sich Lieferant und Empfänger zumeist auf einen Rechnungsabzug. Es wird geschätzt, dass den Konsumgüterherstellern 4 bis 9 Prozent ihres Jahresumsatzes durch Rechnungsabzüge verloren gehen. Wenn die Lieferabgleiche automatisch vollzogen werden, so sind sie aufgrund der effizienten Erfassung zum einen weniger fehleranfällig und zum anderen kann auf Abweichungen wesentlich schneller reagiert werden. Somit können die Ursachen für Differenzen zeitnah identifiziert werden, bevor sie zum Streitpunkt werden können (vgl. Singh 2005, S. 23).

20 3 Einsatzgebiete in der Beschaffung Ein weiterer wichtiger Bereich bei der Warenerfassung ist die Kontrolle der ankommenden Ware auf Qualität. Vielfach wird heute auf eine exakte Qualitätskontrolle verzichtet. Das hat zur Folge, dass Mängel erst bei Lagerabruf auffallen und unter Umständen hohe Fehlerfolgekosten, beispielsweise durch Stillstand der Produktion, entstehen (vgl. Beckenbauer/Fleisch/Strassner 2004, S. 46). Werden die Qualitätssicherungsdaten des Herstellers direkt am Objekt mitgeführt, kann auf eine eigene Qualitätskontrolle verzichtet werden. Es muss lediglich festgestellt werden, ob die Waren während des Transports durch unsachgemäße Handhabung oder durch externe Einflüsse Schaden genommen haben. Integriert der Lieferant eine Komponente, die die Umwelteinflüsse während des Transports registriert, so können Überschreitungen von vorher definierten Grenzen festgestellt werden. So könnte beispielsweise bei gekühlten Gütern nachgeprüft werden, ob die Kühlkette eingehalten wurde, bei zerbrechlichen Gütern können Erschütterungen registriert werden und bei Elektronikteilen können schädliche elektromagnetische Strahlen, die auf sie eingewirkt haben, nachgewiesen werden. Ein weiterer Qualitätsaspekt ist die Sicherstellung, dass es sich bei den ankommenden Waren nicht um Plagiate handelt. Insbesondere im Pharmabereich und in der Automobilbranche bergen Plagiate enorme Sicherheitsrisiken (vgl. Koh 2005, S. 161 ff. und Strassner/Plenge/Stroh 2005, S. 185). Plagiate erfüllen oftmals nicht die von den echten Produkten bekannten Eigenschaften. Die Weiterverarbeitung von Plagiaten führt zu unkalkulierbaren Risiken. Eine Möglichkeit echte von gefälschten Waren zu unterscheiden, besteht darin, die Ware mit einer elektronischen Komponente auszustatten, die die asymmetrisch verschlüsselte Identifikationsnummer enthält. Durch Entschlüsselung der Identifikationsnummer mit dem öffentlichen Schlüssel des Herstellers kann sichergestellt werden, dass das Produkt vom entsprechenden Hersteller produziert wurde. 2 Außerdem muss man anhand der Identifikationsnummer unter Zuhilfenahme von Transaktionsdaten und Produktionsdaten die gesamte Produkthistorie nachvollziehen können (vgl. Singh 2005, S. 24). Ein weiterer Problembereich der Wareneingangserfassung ist durch die zunehmende Einführung von Just-in-Time in manchen Bereichen aufgetreten. Just-in-Time führt tendenziell zu einer Dezentralisierung der Lagerhaltung. Die ankommenden Waren werden bei Ankunft nicht mehr in ein zentrales Lager eingelagert, sondern direkt am Ort des Verbrauchs gelagert. Da automatische Lager, die Waren bspw. chaotisch einlagern, mit bisherigen Technologien nur bei großem Warenumschlag effizient sind, werden die dezentralen Lager oftmals nur manuell administriert. Dadurch kommt es vor, dass einzelne Warenbehälter auf dem Werksgelände verloren gehen (vgl. Strassner/Plenge/Stroh 2005, S. 182). Sind die Behälter allerdings mit Ubiquitous Computing-Technologie ausgestattet, so können sie quasi chaotisch produktionsnah eingelagert werden und bei Bedarf automatisch lokalisiert werden. Ubiquitous Computing-Technologien tragen also dazu bei, dass auch dezentrale Lager automatisiert werden können. Bestellzeitpunkt und der Bestellmenge Die Daten, die die Materialdisposition aus der Kontrolle von Bedarfsentstehung, Bestandsentwicklung, Abrufsteuerung und Wareneingangskontrolle gewinnt, werden zur Bestimmung des Bestellzeitpunkts 2 Zur Funktionsweise von asymmetrischer Verschlüsselung vgl. Coulouris/Dollimore/Kindberg 2002, S. 321 ff.