Multiagentensysteme in der rückführenden Logistik
Dirk Braunisch Multiagentensysteme in der rückführenden Logistik Entwurf einer Systemarchitektur zur Steigerung der Prozesseffizienz durch dynamische Disposition der Sekundärrohstofflogistik
Bibliografische Informationen der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar ISBN 978-3-86573-863-9 2015 Wissenschaftlicher Verlag Berlin Olaf Gaudig & Peter Veit GbR www.wvberlin.de / www.wvberlin.com Alle Rechte vorbehalten. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, auch einzelner Teile, ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig. Dies gilt insbesondere für fotomechanische Vervielfältigung sowie Übernahme und Verarbeitung in EDV-Systemen. Druck und Bindung: SDL Digitaler Buchdruck, Berlin Printed in Germany 49,90
VII Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis... XI Tabellenverzeichnis...XV Abkürzungsverzeichnis...XVII 1 Einleitung...1 1.1 Problemstellung... 3 1.2 Vorgehensweise und Aufbau der Arbeit... 5 2 Stand der Forschung in der Logistik und Reverse Logistics... 9 2.1 Gegenstand und Ziele der Logistik... 9 2.2 Aufgaben und Teilbereiche der Logistik... 13 2.3 Bedeutung und Entwicklung der betrieblichen Teilfunktion Logistik für Unternehmen... 15 2.3.1 Wertbeitrag der Logistik... 15 2.3.2 Entwicklungen in der Logistik... 17 2.4 Reverse Logistics in der betrieblichen Praxis... 21 2.4.1 Reverse Logistics... 22 2.4.1.1 Definition des Begriffes... 22 2.4.1.2 Ziele, Aufgaben und Entwicklungen... 23 2.4.2 Sekundärrohstofflogistik als Teil der Reverse Logistics... 25 2.4.2.1 Klärung des Begriffes... 25 2.4.2.2 Entwicklungen der Rohstoffsituation und Rohstoffproblematik... 27 2.4.2.3 Substitutionspotentiale durch Sekundärrohstoffe... 30 2.4.2.4 Strategien der Materialrückgewinnung... 32 2.4.2.5 Logistische Objekte... 33 2.4.2.6 Logistische Aktivitäten... 34 2.4.2.7 Logistische Akteure... 36 2.4.2.8 Herausforderungen in der Sekundärrohstofflogistik und Sekundärrohstoffproduktion... 37
VIII 2.5 Supply Chain Management... 39 2.5.1 Aufbau, Motivation und Integration einer logistischen Wertschöpfungskette... 40 2.5.2 Erweiterung der Wertschöpfungskette zum Closed-Loop Supply Chain Management... 43 2.6 Zwischenfazit... 46 3 Dynamische Disposition... 49 3.1 Charakterisierung der Disposition... 49 3.2 Dynamische Umfeldbedingungen... 51 3.2.1 Marktdynamisierung... 51 3.2.2 Flexibilität in Produktions- und Fertigungsstrukturen... 53 3.2.3 Stochastische Materialströme... 54 3.2.3.1 Stochastische Stoffströme und Bestandsdisposition... 54 3.2.3.2 Vorhersagetechniken von Materialsströmen... 57 3.3 Dynamische Dispositionstechniken... 60 3.3.1 Ansätze zu dynamischer Disposition... 60 3.3.2 Multiagentensysteme... 63 3.3.2.1 Einordnung des Begriffs... 63 3.3.2.2 Implementierung und Anwendung von Multiagentensystemen... 66 3.4 Auswahl einer Methode zur Anwendung in der Sekundärrohstofflogistik... 69 3.5 Zwischenfazit... 70 4 Entwurf einer netzwerkbasierten Steuerung durch dynamische Disposition... 71 4.1 Zielstellung und Vorgehen... 71 4.2 Forschungsrelevanz... 80 4.3 Entwicklungsbedarf für eine netzwerkbasierte Steuerung und Koordination in rückführungslogistischen Systemen... 82 4.4 Exkurs: Logistische Netzwerkbildung... 84 4.4.1 Netzwerkforschung... 84 4.4.1.1 Netzwerktheorie... 84 4.4.1.2 Netzwerktypologisierung... 85 4.4.1.3 Koordinationstheorie... 87
IX 4.4.1.4 Logistiknetzwerke... 88 4.4.1.5 Netzwerkmanagement... 91 4.4.2 Organisatorische Aspekte zur Netzwerkbildung in der Sekundärrohstofflogistik... 92 4.4.2.1 Netzwerkeigenschaften... 94 4.4.2.2 Motive für eine Netzwerkgründung... 95 4.4.2.3 Netzwerktypologisierung... 99 4.4.2.4 Netzwerkmodellierung in der Sekundärrohstofflogistik... 99 4.4.2.5 Beispiele von Netzwerken... 102 4.5 Anpassungsbedarf der Disposition an die Sekundärrohstofflogistik... 105 4.6 Strukturen der rückführenden Logistik... 108 4.6.1 Problemanalyse... 108 4.6.2 Reale Konzepte der Rückführungslogistik... 111 4.6.3 Beispiele der rückführenden Logistik... 113 4.6.3.1 Bauindustrie/Rückbau von Gebäuden... 113 4.6.3.2 Autoverwertung... 117 4.6.3.3 Elektronikschrottverwertung... 118 4.6.3.4 Altbatterien als sekundäre Rohstoffressourcen... 119 4.6.3.5 IBM Case... 120 4.7 Multiagentenbasierte dynamische Disposition in der Sekundärrohstofflogistik... 123 4.7.1 Architektur eines multiagentenbasierten dynamischen Dispositionssystems... 124 4.7.1.1 Methodisches Vorgehen... 124 4.7.1.2 Grundkonzept... 125 4.7.1.3 Standard-Architekturen im Bereich der Agententechnologie... 138 4.7.1.4 Agententypen in der Sekundärrohstofflogistik... 143 4.7.1.5 Kommunikations- und Transferprotokoll... 148 4.7.1.6 Ontologie zum Datenaustausch... 156 4.7.2 Dynamische Disposition... 159 4.7.2.1 Ansätze für die Durchführung... 159
X 4.7.2.2 Dispositionsalgorithmen und -heuristiken... 161 4.7.2.3 Beispielhafte Darstellung der dynamischen Disposition... 165 4.7.2.4 Dynamische Dispositionsszenarien... 174 4.8 Anwendbarkeit, Einführung und Relevanz der Multiagentensteuerung in der Praxis... 178 4.8.1 Anwendbarkeit und Einführung in der Sekundärrohstofflogistik... 178 4.8.2 Sichtweisen von ausgewählten Unternehmen... 182 4.9 Recyclingmodelle für die Sekundärrohstoffindustrie... 187 4.10 Selektive MAS-Steuerung... 191 4.11 Kriterien für die Auswahl und Einordnung in die selektive MAS-Steuerung... 200 4.12 Nachfrage- und Kapazitätssteuerung in selektiven MAS... 202 4.13 Ergebnisse und Nutzen des Vorgehens... 208 4.14 Zwischenfazit... 211 5 Methodik zur Bewertung, Übertragung und Umsetzung in die Halbleiterfertigung... 213 5.1 Identifikation von Zusammenhängen zwischen der Halbleiterfertigung und der Rückführungslogistik... 213 5.2 Rohstoffbedarf... 215 5.3 Multiagentensysteme in der Mikrochipindustrie... 220 5.3.1 Multiagentenbasierte Disposition... 221 5.3.2 Erweiterte Multiagentenbasierte dynamische Disposition. 226 5.4 Zwischenfazit... 229 6 Schlussbetrachtung... 231 6.1 Zusammenfassung... 231 6.2 Grenzen der Arbeit und weiterer Forschungsbedarf... 233 7 Literatur... 235