Standardisierter Informationsaustausch in der automobilen Lieferkette

Dieser Artikel zeigt, wie RFID auf der Basis standardisierter, dezentraler Informationssysteme die Informationstransparenz und die Steuerbarkeit von Logistikprozessen der Automobilindustrie verbessern  kann. Ein Anwendungsbeispiel in der überbetrieblichen verbrauchsgesteuerten Nachschubsteuerung bei der Robert Bosch GmbH wird skizziert.

Angesichts der Dynamik globaler Absatzmärkte und globaler Lieferketten sind insbesondere Unternehmen der Automobilindustrie mehr und mehr gezwungen flexible und reaktionsfähige Prozesse zu etablieren. Wichtige Voraussetzung für flexible und reaktionsfähige Prozesse sind geeignete Informations- und Kommunikationsinfrastrukturen und -prozesse, welche das Unternehmen mit aktuellen und genauen Informationen über seine betrieblichen Vorgänge versorgen.

RFID-/AutoID-Technologien sind dafür eine wesentliche Grundlage: sie erfassen ein echtzeitnahes Bild der Prozessabläufe in der Lieferkette. Jede Materialbewegung, jeder Prozessschritt wird durch ein RFID-Leseevent dokumentiert. Der aktuelle Ist-Zustand der Lieferkette wird transparent und zugreifbar – jedes Mal, wenn ein logistisches Objekt einen Erfassungspunkt passiert.

Trotz dieser Potenziale wenden Unternehmen RFID bis heute hauptsächlich in internen Systemen und Kreisläufen an. Ein standardisierter unternehmensübergreifender Austausch von RFID-/AutoID-Informationen zwischen Herstellern, Logistikdienstleistern und Lieferanten wird im großen Umfang heute nicht realisiert [1].

Einige individuelle Lösungen existieren, aber die Erfassungstechnologie kann zurzeit ihr volles Potenzial für die Prozessintegration und für darauf aufbauende Informations- und Steuerungssysteme der Auftragsabwicklung in Lieferketten aufgrund heterogener IT-Systeme, fehlender Standards und fehlender kollaborativer Lösungen nicht entfalten. In der Automobilindustrie leiden insbesondere die 1st-tier Lieferanten darunter – sie müssen derzeit mit vielen unterschiedlichen Kundenlösungen umgehen.

RAN Lösungsansatz

Vor diesem Hintergrund hat das vom BMWi geförderte Forschungsprojekt RAN – RFID-based Automotive Network das Ziel verfolgt, die Informationstransparenz und Steuerbarkeit von Logistikprozessen der Automobilindustrie durch den Einsatz von RFID auf der Basis standardisierter, dezentraler Informationssysteme zu verbessern. Der durch das Konsortium erarbeitete RAN Standard soll den Einsatz der Tags, die Codierung von Read-Point-Events und Daten, sowie die Prozessabläufe in der unternehmensübergreifenden Kommunikation regeln. Dezentrale Datenbanken (sog. Repositories) bei den verschiedenen Akteuren der automobilen Wertschöpfungskette tauschen dabei die standardisierten RFID-Events über das Internet aus.

Im Projektkonsortium sind die typischen Akteure einer automobilen Lieferkette vertreten: Automotive OEMs (z. B. Daimler, BMW, Opel), Lieferanten (z. B. Bosch, Johnson Controls, Rehau) und Logistikdienstleister (z. B. BLG, DHL) sowie RFID-Software- und Systemdienstleister (z. B. IBM, SAP, Siemens). Begleitet werden sie durch Forschungsinstitute im Bereich der Logistik und IT (BIBA, IWB, FZI und Fraunhofer IML). Im Folgenden werden die wesentlichen Elemente des RAN Lösungsansatzes beschrieben.

Standardisierung von Prozessen und zugehörigen Input-/Output-Event-Daten

Wichtige Grundlage für den unternehmensübergreifenden Informationsaustausch auf Materialflussebene ist ein einheitliches Verständnis über die zugrundeliegenden Produktions- und Logistikprozesse. Im Forschungsprojekt wurden daher zwölf RAN Referenz-Prozessbausteine entwickelt, die typische Materialflussprozesse z. B. im Wareneingang, im Versand, oder bei der Verpackung beschreiben.

In jedem Prozessbaustein ist gekennzeichnet, welche definierten „RAN-Events“ (siehe Abschnitt 2.2) in welchem Prozessschritt generiert werden. Beim Austausch dieser Events mit anderen Wertschöpfungspartnern wird so ein einheitliches Verständnis über den Zusammenhang des Events mit dem physischen Vorgang im Materialfluss sichergestellt. Der Aufwand zur Abstimmung der Informationsprozesse zwischen den Wertschöpfungspartnern wird reduziert.

Event-Datenformate

Damit alle Partner den Informationsgehalt verarbeiten und interpretieren können, wurde eine einheitliche Semantik der RAN-Events festgelegt. Der RAN-Event-Standard basiert auf dem, vor allem im Handel weitverbreiteten, EPCIS 1.0.1 Standard. Insgesamt wurden in RAN 25 Einzelevents auf Basis der bestehenden Eventtypen des EPCIS Standard definiert [2]. Ein RAN-Event beinhaltet die wesentlichen Informationen zum Erfassungsvorgang, teilweise angereichert mit Informationen zum Erfassungskontext oder Geschäftsvorgang:

• Was? Eindeutiger Object-Identifier oder Transaction-Identifier
• Wann? Zeitpunkt des Events mit Datum und Uhrzeit
• Wo? Lesepunkt und Geschäftsort
• Warum? Prozesszusammenhang (z. B. Warenankunft, Warenannahme) und Disposition
  (z. B. Container leer, beschädigt etc.)
• sowie administrative Daten für die Kommunikation zwischen Repositories

Zur Anpassung an die Anforderungen im automobilen RAN-Umfeld wurde das „Automotive Business Vocabulary“ als Erweiterung des bestehenden „Core Business Vocabulary“ des EPCIS Standards entwickelt. Neben dem Standard für die Event-Beschreibung wurden RAN-Empfehlungen für die Nummerierung der mit RFID-Tags ausgestatteten Erfassungsobjekte erarbeitet. Hinsichtlich der Identifizierung der Objekte funktioniert der RAN Standard mit verschiedenen Nummerierungssystemen (ISO, EPCglobal), um die Akzeptanz in der nicht auf einen Standard festgelegten Branche zu finden.

RAN InfoBroker

Für den effektiven materialflussbezogenen Informationsaustausch zwischen den einzelnen Unternehmen sorgt im RAN-Konzept eine interoperable IT-Infrastruktur. Kern dieser neuen IT-Infrastruktur für den Austausch objektbezogener Eventdaten bilden verteilte Event Repositories, sogenannte InfoBroker-Repositories, die miteinander kommunizieren (siehe Bild 1). Die Datenhaltung erfolgt demnach dezentral, jeweils im Organisationsbereich des Akteurs. Die in dieser Zuständigkeitsdomäne erzeugten Eventinformationen werden dort gemäß des RAN Standards abgelegt. Mittels Abfrage- und Subskriptionsdiensten, die ebenfalls im RAN-Projekt entwickelt werden, können die Unternehmen Eventdatensätze zwischen den InfoBroker-Repositories austauschen.

Mit Hilfe verschiedener Administrationsmechanismen und -modellen sowie Security Policies werden berechtigte Partner einer Lieferkette einmalig konfiguriert und erhalten Zugriff auf ihnen zugewiesene Daten. Jeder Partner im RAN Netzwerk entscheidet selbst über die Verfügbarkeit seiner Daten für andere Partner. Ohne entsprechende Berechtigung ist kein Zugriff möglich.

Das RAN InfoBroker Repository leitet eine eingehende Anfrage zu einem Objekt automatisch an Partner in der Lieferkette weiter, wenn das Objekt physisch in den Erfassungsraum des nächsten Partners übergegangen ist. Wechselt ein Objekt innerhalb des RAN Netzwerkes physisch von Partner A zu Partner B (beispielsweise bei einem Transport), dann erzeugt Partner A in seinem InfoBroker Repository einen sogenannten Handover-Eintrag. Dieser kennzeichnet, dass dieses Objekt den Erfassungsraum des Partners A in Richtung des Erfassungsraums des Partners B verlassen hat und dementsprechend dort weiterführende Informationen gefunden werden können. So können Informationsflüsse kaskadierend über mehrere Partner der Lieferkette geroutet werden, ohne dass zwischen allen Partner direkte Austauschbeziehungen nötig werden.

Mit Hilfe des RAN InfoBroker-Ansatzes ist der Zugriff auf die in Repositories verschiedener Partner des Netzwerks erzeugten Ereignisinformationen zu einem Objekt jederzeit möglich. Damit ist auf Basis des RAN-Ansatzes ein wichtiger Beitrag zur Entwicklung interoperabler dezentraler Informationssysteme für die Logistik entstanden, der Partner in Produktions- und Logistiknetzwerken und ihre lokalen Datenspeicher über das Internet vernetzt und so quasi ein Internet-der-Events bildet.

Logistische Assistenzsysteme

Das Potenzial durch die verbesserte Verfügbarkeit von echtzeitnahen Prozessdaten erschließt sich für die Akteure in einem Logistiknetzwerk erst in vollem Maße, wenn aus der verbesserten informatorischen Basis eine effektivere oder effizientere Steuerung der Auftragsabwicklung möglich wird. Hierzu werden im RAN Projekt sogenannte Logistische Assistenzsysteme (LAS) entwickelt, die helfen sollen, die Datenflut aus dem Netzwerk zu beherrschen und damit die Informationen aus dem „Internet der Events“ nutzbringend zu verwerten.

Als IT-Systeme ergänzen sie existierende SCM-, ERP- oder Operativsysteme um individuelle Funktionalitäten zur Erfassung von Zustands- und Operativdaten. Diese dienen zur Konfiguration und Bewertung von Entscheidungsalternativen sowie zur kollaborativen Entscheidungsfindung und Realisierung [3].

Demonstrationsanwendung bei der Robert Bosch GmbH

Um den operativen Nutzen des entwickelten RAN Standards zu demonstrieren, wurden verschiedene Anwendungsfälle betrachtet. Das Fraunhofer IML hat beispielsweise in Kooperation mit der Robert Bosch GmbH eine Demonstrationsanwendung für den Einsatz des RAN Standards umgesetzt, die speziell für die Anbindung von kmU-Lieferanten in die RAN-Architektur geeignet ist. Der RFID-Einsatz in Verbindung mit einem mobilen Assistenzsystem soll hier die Integration von kmU-Lieferanten in vernetzte Prozesse einer verbrauchsbasierten Nachschubsteuerung (KANBAN) unterstützen und einen informationstechnisch automatisierten Warenvereinnahmungsprozess ermöglichen.

Das mobile Gerät leistet gleichzeitig die RFID-Erfassung und die Kommunikation mit dem Empfänger. Die Hardware für die Datenverwaltung steht beim Empfänger, der einen Server für die Assistenzsysteme seiner kmU-Lieferanten hostet. Das Assistenzsystem arbeitet rein web-service-basiert und erfordert lediglich ein web-fähiges RFID-Handgerät. So kann die Anwendung mit verschiedensten Gerätetypen und aus Sicht des kmU mit beliebigen Kunden eingesetzt werden. Der Aufbau und Workflow der Demonstrationsanwendung ist in Bild 2 skizziert. Mit dem mobilen Endgerät können Aufträge des Kunden aufgerufen und bearbeitet werden.

Behälter werden bei der Auslagerung RFID-basiert mit dem Handlesegerät erfasst und entsprechende RAN Events zur Auslagerung und zum Versand in Echtzeit über das Internet an den Empfänger der Sendung übermittelt. Aufseiten des Empfängers stehen damit alle Informationen bereit, um den Wareneingang bei Erfassung des jeweiligen Objektes mit dem KANBAN-Abruf und den Versanddaten zu verknüpfen und automatisiert zu verbuchen.

Dieser Beitrag entstand im Rahmen des Projekts “RAN – RFID-based Automotive Network”, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie gefördert wurde.

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