Industrie 4.0 - Gestaltung cyber-physischer Logistiksysteme zur Unterstützung des Logistikmanagements in der Smart Factory:
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Berlin
Universitätsverlag der TU Berlin
2017
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INHALTSVERZEICHNIS
.........
ABBILDUNGSVERZEICHNIS...................................................................................XII
TABELLENVERZEICHNIS.......................................................................................
XIV
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.................................................................................
XV
1
EINLEITUNG............................................................................................................1
1.1 MOTIVATION UND
RELEVANZ....................................................................................
1
1.2
ZIELSTELLUNG.........................................................................................................
5
1.2.1
FORSCHUNGSFRAGEN.........................................................................................
5
1.2.2
AUFBAU........................................................................................................
6
1.3 F
ORSCHUNGSRAHMEN.............................................................................................
7
1.3.1
FORSCHUNGSPROZESS......................................................................................
7
1.3.2
FORSCHUNGSMETHODIK...................................................................................
9
2 THEORETISCHES
BEZUGSSYSTEM..................................................................14
2.1 THEORIEN UND
LEHREN.........................................................................................
14
2.1.1
SYSTEMTHEORIE.............................................................................................15
2.1.2
KYBERNETIK.................................................................................................16
2.1.3 N
ETZWERKTHEORIE.........................................................................................18
2.1.4
MANAGEMENTLEHRE........................................................................................19
2.2
LOGISTIK............................................................................................................
20
2.2.1 LOGISTIKSYSTEME UND
-NETZWERKE..............................................................21
2.2.2
LOGISTIKMANAGEMENT.................................................................................
23
2.3 TECHNOLOGIEN IN DER INDUSTRIELLEN LOGISTIK
......................................................
25
2.3.1 INFORMATIONS- UND KOMMUNIKATIONSTECHNOLOGIEN
....................................
26
2.3.2
IDENTIFIKATIONSTECHNOLOGIEN......................................................................
27
2.3.3 AUTOMATISIERUNGSTECHNOLOGIEN
.................................................................
28
2.3.4 INFORMATIONSSYSTEME
.................................................................................
30
2.4 AUSWIRKUNGEN LOGISTISCHER UND TECHNOLOGISCHER TRENDS
.................................
31
2.4.1 LOGISTISCHE
TRENDS....................................................................................
31
2.4.2 TECHNOLOGISCHE TRENDS
2.4.3 HERAUSFORDERUNGEN FUER DAS INNERBETRIEBLICHE LOGISTIKMANAGEMENT
........
36
2.4.4 ANWENDUNGSPOTENZIALE FUER DAS LOGISTIKMANAGEMENT
..............................
38
2.5 ABGRENZUNG UND
ZUSAMMENFASSUNG.................................................................
41
3 KONZEPTIONELLES
BEZUGSSYSTEM...........................................................44
3.1 SYSTEMATISCHE LITERATURANALYSE
.........................................................................
44
3.2 KONZEPTE DER INDUSTRIE 4.0
...............................................................................
47
3.2.1 CYBER-PHYSISCHE SYSTEME
.........................................................................
47
3.2.2 INTERNET OF EVERYTHING
................................................................................
52
3.2.3 SMART
ECOSYSTEMS......................................................................................54
3.2.4 INDUSTRIE
4.0...............................................................................................55
3.2.5 SMART
FACTORY.............................................................................................57
3.3 TECHNOLOGIEN UND TECHNIKEN DER INDUSTRIE 4.0
................................................
58
3.3.1 MENSCHEN: ASSISTIERTE ENTSCHEIDE
...........................................................
60
3.3.2 DINGE: INTELLIGENTE OBJEKTE UND PRODUKTE
................................................
62
3.3.3 DATEN UND DIENSTE: INTEGRATIONSPLATTFORMEN
.............................................
65
3.4 EIGENSCHAFTEN UND ANFORDERUNGEN DER INDUSTRIE 4 .0
.......................................
68
3.4.1
EIGENSCHAFTEN.............................................................................................
68
3.4.2
ANFORDERUNGEN...........................................................................................
69
3.5 ABGRENZUNG UND ZUSAMMENFASSUNG
.................................................................
71
4 EMPIRISCHE
ANALYSE......................................................................................74
4.1
GRUPPENBEFFAGUNG.............................................................................................74
4.1.1
DESIGN........................................................................................................74
4.1.2
AUSWERTUNG................................................................................................75
4.1.2.1
ANFORDERUNGSANALYSE.................................................................................
75
4.1.2.2
EIGENSCHAFTSANALYSE...................................................................................
77
4.1.3
ZUSAMMENFASSUNG.....................................................................................
78
4.2
FALLSTUDIENFORSCHUNG.........................................................................................79
4.2.1
DESIGN........................................................................................................79
4.2.2 BESCHREIBUNG UNTERNEHMEN A
...................................................................80
4.2.2.1 MOTIVATION, POTENZIALE UND HERAUSFORDERUNGEN
........................................
81
4.2.22 ANWENDUNGSBEISPIEL UND
LOGISTIKPROZESSE..............................................82
4.2.2.3
ANFORDERUNGEN..........................................................................................83
4.2.2.4 SYSTEM- UND NETZWERKEBENE
....................................................................
83
4.2.2.5
TECHNOLOGIEEBENE.....................................................................................
84
4.2.2.6
ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................84
4.2.3 BESCHREIBUNG UNTERNEHMEN B
..................................................................84
4.2.3.1 MOTIVATION, POTENZIALE UND
HERAUSFORDERUNGEN.......................................85
4.2.3.2 ANWENDUNGSBEISPIEL UND
LOGISTIKPROZESSE..............................................85
4.2.3.3
ANFORDERUNGEN..........................................................................................87
4.2.3.4 SYSTEM- UND
NETZWERKEBENE....................................................................87
4.2.3.5
TECHNOLOGIEEBENE.....................................................................................89
4.2.3.6
ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................89
4.2.4 BESCHREIBUNG UNTERNEHMEN C
..................................................................89
4.2.4.1 MOTIVATION, POTENZIALE UND HERAUSFORDERUNGEN
......................................
90
4.2.4.2 ANWENDUNGSBEISPIEL UND LOGISTIKPROZESSE
..............................................
91
4.2.4.3
ANFORDERUNGEN..........................................................................................
91
4.2.4.4 SYSTEM- UND NETZWERKEBENE
....................................................................
92
4.2.4.5
TECHNOLOGIEEBENE.....................................................................................
93
4.2A6
ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................93
4.2.5 BESCHREIBUNG UNTERNEHMEN D
.................................................................. 93
4.2.5.1 MOTIVATION, POTENZIALE UND HERAUSFORDERUNGEN
......................................
94
4.2.5.2 ANWENDUNGSBEISPIEL UND LOGISTIKPROZESSE
.............................................
94
4.2.5.3
ANFORDERUNGEN..........................................................................................95
4.2.5.4 SYSTEM- UND
NETZWERKEBENE....................................................................95
4.2.5.5
TECHNOLOGIEEBENE.....................................................................................96
4.2.5.6
ZUSAMMENFASSUNG....................................................................................96
4.2.6 FALLSTUDIENUEBERGREIFENDE ZUSAMMENFASSUNG UND AUSWERTUNG
................
97
4.2.6.1 MOTIVATION, POTENZIALE UND HERAUSFORDERUNGEN
......................................
97
4.2.6.2 SYSTEM- UND
NETZWERKEBENE....................................................................97
4.2.6.3
TECHNOLOGIEEBENE.....................................................................................99
4.2.6A
LOGISTIKPROZESSE.....................................................................................
100
4.3 ZUSAMMENFAEHRUNG EMPIRISCHE
ANALYSE.......................................................... 101
4.3.1 ANFORDERUNGEN AUS DER
LOGISTIKPERSPEKTIVE............................................102
4.3.1.1
ANPASSUNGSFAEHIGKEIT..............................................................................103
4.3.1.2 TRANSPARENZ (DER
INFORMATIONSBEREITSTELLUNG)........................................103
4.3.1.3 (STANDARDISIERTE)
LEAN-PROZESSE.............................................................103
4.3.1.4
ECHTZEITFAEHIGKEIT.....................................................................................
104
4.3.1.5
AUTOMATISIERUNG......................................................................................
104
4.3.1.6 DATENSICHERHEIT UND
-SCHUETZ....................................................................105
4.3.1.7
ERGONOMIE...............................................................................................
105
4.3.1.8 INTER- UND
INTRANETFAEHIGKEIT.....................................................................
106
4.3.1.9 (STANDARDISIERTE)
KONNEKTIVITAET..............................................................106
4.3.1.10
IDENTITAET................................................................................................
106
4.3.2 EIGENSCHAFTEN AUS DER
LOGISTIKPERSPEKTIVE.............................................107
4.3.2.1
ADAPTIVITAET..............................................................................................
107
4.3.2.2
REAKTIVITAET...............................................................................................
108
4.3.2.3
ENTSCHEIDUNGSFAEHIGKEIT...........................................................................
108
4.3.2.4
SELBSTMANAGEMENT...................................................................................109
4.3.2.5
INTEGRATIONSFAEHIGKEIT................................................................................109
4.3.2.6 (TEIL-)
AUTONOMIE...................................................................................
110
4.3.2.7
KOGNITION.................................................................................................
111
4.3.2.8 KUENSTLICHE
INTELLIGENZ.............................................................................
111
4.4 ABLEITUNG VON
GESTALTUNGSANFORDERUNGEN.......................................................111
5 GESTALTUNG CYBER-PHYSISCHER LOGISTIKSYSTEME
........................
114
5.1 T
ERMINOLOGIE...................................................................................................
114
5.2
KONZEPTIONIERUNG............................................................................................
116
5.2.1 V
ERAENDERUNGSDIMENSIONEN.......................................................................116
5.2.1.1 SYSTEMBEZOGENE VERAENDERUNGSDIMENSIONEN
..........................................
117
5.2.1.2 NETZWERKBEZOGENE
VERAENDERUNGSDIMENSIONEN......................................119
5.2.1.3 TECHNOLOGIEBEZOGENE
VERAENDERUNGSDIMENSIONEN.................................120
122
5.2.2 GESTALTUNGSEMPFEHLUNGEN,
5.2.2.1
SYSTEMEBENE...........................................................................................
122
5.2.2.2
NETZWERKEBENE........................................................................................127
5.2.2.3
TECHNOLOGIEEBENE...................................................................................
131
5.3
ENTWICKLUNG.....................................................................................................
136
5.3.1
GESTALTUNGSFELDER.....................................................................................137
5.3.1.1 FOKUSSIERUNG AUF (KLASSISCHE)
ZIELGROESSEN..............................................137
5.3.1.2 STANDARDISIERUNG DER
PROZESSE................................................................137
5.3.1.3 TECHNOLOGIEAUSWAHL ZUR VIRTUALISIERUNG DER
PROZESSE...........................138
5.3.1.4 EINSTELLUNG UND VERHALTEN DER
MITARBEITER.............................................139
5.3.2
GESTALTUNGSEMPFEHLUNGEN.......................................................................140
5.3.2.1
SYSTEMEBENE...........................................................................................
140
5.3.2.2
NETZWERKEBENE........................................................................................145
5.3.2.3
TECHNOLOGIEEBENE...................................................................................149
5.3.2.4
IMPLEMENTIERUNG.....................................................................................
151
5.3.3 ZUSAMMENFASSENDE
DARSTELLUNG.............................................................153
5.4 VERAENDERUNGEN FUER DAS
LOGISTIKMANAGEMENT.................................................153
5.4.1 MATERIAL- UND
INFORMATIONSFLUSS.............................................................153
5.4.2 PLANUNG, STEUERUNG UND
KONTROLLE..........................................................156
5.5
HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN.................................................................................162
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
........................................................
167
6.1
ZUSAMMENFASSUNG............................................................................................
167
6.2 KRITISCHE WUERDIGUNG UND GRENZEN DER GESTALTUNG
........................................
171
6.3 ZUKUENFTIGER FORSCHUNGSBEDARF UND
AUSBLICK...................................................173
7.
ANHANG...............................................................................................................175
8.
LITERATURVERZEICHNIS..............................................................................
191
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