Modellierung cyber-physischer Logistiksysteme in Distributionsprozessen

Abstract

Cyber-physische Systeme können einen Beitrag zur Verbesserung der logistischen Qualität sowie zur Optimierung logistischer Prozesse leisten. Handelt es sich bei der Planung oder Optimierung logistischer Prozesse bereits um eine interdisziplinäre Aufgabe, wird diese durch den Einsatz von cyber-physischen Systemen um weitere Disziplinen erweitert. Vorhandene Modellierungskonzepte berücksichtigen dabei die bekannten Disziplinen, die „neuen“ Disziplinen Systems Engineering oder Elektrotechnik finden wenig bis keine Berücksichtigung. Durch das Zusammenwirken dieser Vielzahl an Disziplinen können Ineffizienzen bei der Konzipierung und Entwicklung von cyber-physischen Logistiksystemen entstehen. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Modellierungskonzept entwickelt, das die Kommunikation der beteiligten Disziplinen verbessert und somit zu effizienteren Prozessen bei der Konzipierung und Entwicklung führt. Das methodische Gerüst der vorliegenden Arbeit bildet das Design Science Research Methodology (DSRM) Prozess-Modell nach Peffers et al.. Diese Methode ermöglicht die strukturierte Entwicklung eines Artefakts sowie dessen Anwendung und Evaluation. Der DSRM-Prozess wird durch die wissenschaftlichen Methoden Anforderungsmanagement nach Hull et al., Wiederverwertungsorientiertes Software-Engineering nach Sommerville sowie das Evaluationskonzept nach Venable et al. und die Durchführung von Leitfaden-orientierten Experteninterviews nach Mayer inklusive der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring sowie Misoch flankiert. Das entwickelte Artefakt „Integriertes Modellierungskonzept“ liefert eine Notation, ein Sichtenkonzept und ein Vorgehensmodell. Die Notation basiert auf den Modellierungsmethoden Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0), Business Process Model and Notation (BPMN 2.0), Decision Model and Notation (DMN 1.2) sowie dem Quality Function Deployment (QFD) und vereint diese. Als Grundlage für das Sichtenkonzept dient RAMI 4.0. Das Vorgehensmodell wurde in Anlehnung an den Deming-Zyklus entwickelt. Die Anwendung des Artefakts erfolgt anhand des Praxisbeispiels „Transport von Bananen aus Mittelamerika nach Europa“ des Forschungsprojekts „Der Intelligente Container“. Aufbauend auf der Anwendung wird das Integrierte Modellierungskonzept gemäß der von Venable et al. publizierten Evaluationsmethode für DSRM-Aktivitäten evaluiert. Das Ergebnis der Dissertation wurde durch die konsultierten Experten aus Anwendersicht positiv bewertet.