Proseminar "Logistik 4.0: Digitalisierung in der Logistik" - SS 2019
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Lehrstuhl für ABWL
Supply-Chain-Management & Operations
Prof. Dr. Heinrich Kuhn
Proseminar „Logistik 4.0: Digitalisierung in
der Logistik“
SS 2019
Quantitative Entscheidungsunterstützung zur
Planung und Durchführung der Logistikkonzeption 4.0
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank und Stefan VoigtProseminar „Logistik 4.0“ 2
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Inhalt
Inhalt .................................................................................................................................................... 2
Terminplanung ..................................................................................................................................... 3
Einführung ............................................................................................................................................ 4
Themenübersicht ................................................................................................................................. 5
Themenblock A (Einführung in die Thematik Logistik 4.0) .............................................................................. 5
Thema 1: Definition, Anwendungen, Herausforderungen der Logistik 4.0 ........................... 5
Thema 2: Künstliche Intelligenz in der Logistik ...................................................................... 5
Thema 3: Blockchain – Funktionsweise und Anwendungsmöglichkeiten in der Logistik ...... 5
Themenblock B (Vernetzte Systeme).............................................................................................................. 6
Thema 4: Symbiotische Simulation – ereignisdiskrete Simulation......................................... 6
Thema 5: RFID – Vernetzte Lagerhaltungssysteme ................................................................ 6
Thema 6: Dynamische Preise im stationären Handel – Revenue Management .................... 6
Themenblock C (Kommissionierung 4.0) ........................................................................................................ 7
Thema 7: Kommissionier-Roboter – Scheduling .................................................................... 7
Thema 8: Flexibilisierung von Verpackungsmaterial mit 3D Druckern – Packprobleme ....... 7
Thema 9: Einsatz von Automated Guided Vehicles (AGV) in Containerhäfen –
Transportproblem ........................................................................................................................ 7
Themenblock D (Tourenplanung mit innovativen Transportmitteln) ............................................................. 8
Thema 10: Katastrophen Management mit Drohnen – kantenorientierte
Rundreiseplanung ........................................................................................................................ 8
Thema 11: Fahrerlose Transportfahrzeuge – knotenorientierte Rundreiseplanung ............... 8
Thema 12: Personenbeförderung mit Flugtaxis – Tourenplanung........................................... 8
Grundlegende Literatur zum Seminar ................................................................................................. 9
Methodische Grundlagen ............................................................................................................................... 9
Themenspezifische Literatur .......................................................................................................................... 9
Hinweise zum Seminar ....................................................................................................................... 10
Ausarbeitung ................................................................................................................................................10
Vortrag..........................................................................................................................................................10
Bewertung ....................................................................................................................................................10Proseminar „Logistik 4.0“ 3
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Terminplanung
Unverbindliche Anmeldung in ILIAS unter Angabe
bis Mi., 13.02.2019, 24:00 Uhr, Ilias
von drei präferierten Themen
Vorbesprechung und verbindliche Themenvergabe Do., 14.02.2019, 18:00, NB 207
Zeitraum für Prüfungsanmeldung 25.02.-15.03.2019
Einführung in die Literatursuche (verpflichtend!) 06.05.2019, 16:00-18:00 Uhr, HB-U03
Mo, 29.04.2019, 16:00-18:00 Uhr, NB 107
Kurzpräsentation der Gliederung
Di, 30.04.2019, 14:00-16:00 Uhr, NB 307
Abgabe der Ausarbeitungen und
Zusammenfassung in gedruckter Form im
17.06.2019, 10:00 Uhr, NB 220
Sekretariat (jeweils in zweifacher Ausfertigung)
und in digitaler Form in ILIAS.
Themenblock A Mo, 24.06.2019, 16:00-18:00 Uhr, NB 107
Themenblock B Di, 25.06.2019, 14:00-16:00 Uhr, NB 307
Vorträge
Themenblock C Mo, 01.07.2019, 16:00-18:00 Uhr, NB 107
Themenblock D Di, 02.07.2019, 14:00-16:00 Uhr, NB 307Proseminar „Logistik 4.0“ 4
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Einführung
Die sog. vierte industrielle Revolution („Industrie 4.0“) bringt nicht nur einen grundsätzlichen
Wandel für Wirtschaft und Gesellschaft mit sich, sondern führt auch zu tiefgreifenden Änderungen
in den Prozessen der Logistik. Die Logistik hat sich von der reinen Diensterbringung, nämlich der
ursprünglichen Aufgabe, die richtige Ware zur richtigen Zeit an den richtigen Ort zu bringen, zu
einem wesentlichen Treiber des digitalen und gesellschaftlichen Wandels entwickelt. Themen wie
das Internet der Dinge, Big Data oder das autonome Fahren sind heute untrennbar mit der Logistik
verbunden. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich die Logistik nicht nur mit
Anwendungsfragen, sondern zunehmend auch mit der Entwicklung grundlegender Methoden,
Algorithmen und Technologien (BVL, 2017).
Die Logistikkonzeption 4.0 fokussiert dabei – wie die Idee „Industrie 4.0“ – auf die folgenden
grundsätzlichen Prinzipien:
- Digitalisierung,
- Dezentralisierung und Vernetzung,
- Selbststeuerung und -organisation.
Neben diesen grundlegenden Prinzipien spielen einige Technologien und Innovationen, physischer
als auch virtueller Natur, eine entscheidende Rolle für die Weiterentwicklung der Logistik in
Richtung „Logistik 4.0“. Dies sind unter anderem:
- Künstliche Intelligenz, Blockchain-Technologie, Simulation
- RFID-Technologie, 3D-Druck, Roboter, Fahrerlose Transportsystem (FTS), Drohnen
Aufgabe der Teilnehmer des Proseminars ist es, zum einen die Prinzipien und Technologien
darzustellen, zum anderen die entstehenden Planungsprobleme zu identifizieren, als auch
Lösungsvorschläge zu entwickeln.
Die jeweils entstehenden Planungsprobleme sind typischerweise von Abhängigkeiten und
Wirkungsbeziehungen zwischen den einzelnen zu treffenden Entscheidungen gekennzeichnet. Bei
Erreichen einer bestimmten Problemgröße überfordert die Bestimmung einer optimalen oder auch
nur zulässigen Lösung schnell die kognitiven Fähigkeiten der menschlichen Entscheidungsträger. Ein
angebrachtes Vorgehen ist es daher, solche Planungsprobleme zu formalisieren und eine Lösung
mit quantitativen und computergestützten Methoden zu erreichen.
Gegenstand des Proseminars ist es, dieses Vorgehen an o.g. Anwendungsbeispielen aus dem
Bereich der „Logistik 4.0“ näher zu betrachten. Die ersten drei Themen widmen sich der Einführung
in die Thematik und behandeln virtuelle Technologien. Im folgenden Block B werden ausgewählte
Fragen der Gestaltung und des Betriebs von vernetzten Systemen analysiert. Block C beschäftigt sich
mit „Kommissionierung 4.0“. Im letzten Themenblock D werden Fragestellungen der Tourenplanung
mit innovativen Transportmitteln behandelt. In den Arbeiten der Themenblöcke B, C, D liegen die
Schwerpunkte auf einer beispielhaften, anwendungsnahen und quantitativen Modellierung des je-
weiligen Planungsproblems und dem Einsatz einer geeigneten Lösungsmethode.Proseminar „Logistik 4.0“ 5
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Themenübersicht
Themenblock A (Einführung in die Thematik Logistik 4.0)
Thema 1: Definition, Anwendungen, Herausforderungen der Logistik 4.0
Einstiegsliteratur
Bundesvereinigung Logistik, Logistik als Wissenschaft – zentrale Forschungsfragen in Zeiten der vierten
industriellen Revolution, 2017.
Bundesvereinigung Logistik, Digitalisierung in der Logistik, 2017.
Vogel-Heuser B., T. Bauernhansl, M. ten Hompel, Handbuch Industrie 4.0 Bd.3, Springer-Verlag GmbH,
2017.
Glock C., Eric Grosse, Warehousing 4.0. Technische Lösungen und Managementkonzepte für die
Lagerlogistik der Zukunft, B+G Wissenschaftsverlag, 2017.
Relevante Punkte
Entwicklung einer geeigneten Definition von Logistik 4.0. Klassifizierung unterschiedlicher Konzepte und
Darstellung ausgewählter Anwendungen. Diskussion der Chancen und Herausforderungen. Darstellung des
aktuellen und Abschätzung des zukünftigen Verbreitungsgrads.
Thema 2: Künstliche Intelligenz in der Logistik
Einstiegsliteratur
Wittpahl, V. Künstliche Intelligenz, Springer Berlin Heidelberg, 2019.
Akerkar, R. Artificial Intelligence for Business, Springer International Publishing, 2019.
Rashid, T. Neuronale Netze selbst programmieren, Dpunkt.Verlag GmbH, 2017.
Relevante Punkte
Einführung zu künstlicher Intelligenz. Darstellung möglicher Anwendungsgebiete in der Logistik.
Implementierung eines Beispiels in einer geeigneten Programmiersprache (beispielsweise Erkennung von
Ziffern anhand des MNIST Datensatz in Python). Darstellung der Limitationen von künstlicher Intelligenz.
Thema 3: Blockchain – Funktion und Anwendung in der Logistik
Einstiegsliteratur
Hackius, N., Petersen, M., Blockchain in Logistics and Supply Chain: Trick or Treat? In: Proceedings of the
Hamburg International Conference of Logistics (HICL). epubli, 2017. S. 3-18.
Carson, B., Romanelli, G., Walsh, P. Zhumaev, A., Blockchain beyond the hype: What is the strategic
business value?, McKinsey 2018
Heutger, M, Kückelhaus, M., BLOCKCHAIN IN LOGISTICS, DHL Trend Research 2018
Relevante Punkte
Einführung in die Blockchain-Technologie: Grundlagen, Funktionsweise, derzeitige Anwendungen und
Verbreitungsgrad. Aufzeigen und Erläutern von Anwendungsmöglichkeiten im SCM und der Logistik in
Industrie und Handel. Darstellung der Vorteile bzw. Chancen und Potentiale bei Anwendung, Abschätzung
möglicher Hindernisse und Risiken und Gegenüberstellung dieser mit den Vorteilen.Proseminar „Logistik 4.0“ 6
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Themenblock B (Vernetzte Systeme)
Thema 4: Symbiotische Simulation – ereignisdiskrete Simulation
Einstiegsliteratur
Banks, J., Discrete-event System Simulation, 5.Auflage, Prentice Hall, 2010.
Law, A., Simulation Modeling and Analysis, 4. Auflage, McGraw-Hill, 2007.
Aydt, Heiko & Turner, Stephen & Cai, Wentong & Low, Malcolm. Symbiotic Simulation Systems: An
Extended Definition Motivated by Symbiosis in Biology. Proceedings - Workshop on Principles of
Advanced and Distributed Simulation, PADS. 2008.
Relevante Punkte
Einführung in die ereignisdiskrete Simulation. Darstellung des Konzepts „Symbiotische Simulation“.
Darstellung typischer Einsatzszenarien. Implementierung eines anschaulichen Beispiels mittels
Simulationssoftware AnyLogic. Durchführung von Experimenten, Sensitivitätsanalysen.
Thema 5: RFID – Vernetzte Lagerhaltungssysteme
Einstiegsliteratur
Günther, H.-O. und H. Tempelmeier, Produktion und Logistik, 10. Aufl., Norderstedt, (Books on Demand)
2013.
Fitzsimmons, J.A., M.J. Fitzsimmons, Service Management: Operations, Strategy, Information Technology,
6. Aufl., Boston (McGraw-Hill/Irwin) 2007, Kapitel 18.
Diekmann, T. und S. Hagenhoff, Quantitative Bewertung des RFID-Einsatzes in der Lagerhaltung auf Basis
von Lagerhaltungsmodellen, 2006.
Relevante Punkte
Einführung der RFID-Technologie mit Bezug auf Lagerhaltungssysteme. Darstellung klassischer
Lagerhaltungssysteme. Ansätze zur Bestimmung der Parameter des Dispositionssystems, Diskussion der
Annahmen und mögliche Erweiterungen. Durchführung von Beispielsrechnungen.
Thema 6: Dynamische Preise im stationären Handel – Revenue
Management
Einstiegsliteratur
Talluri K., Ryzin G., The Theory and Practice of Revenue Management, Springer 2004, Chapter 1,2,3.
Klein, R. und C. Steinhardt, Revenue Management: Grundlagen und Mathematische Methoden, Springer
(Berlin) 2008.
Fitzsimmons, J. und M. Fitzsimmons, Service Management: Operations, Strategy, Information Technology,
New York (McGraw-Hill) 2011.
Relevante Punkte
Darstellung der Konzepte des Revenue-Managements. Entwicklung eines Entscheidungsmodells zu
dynamischen Preisänderungen im stationären Handel. Erläuterung der technischen Voraussetzungen.
Implementierung des Modells in Excel, Durchführung von Beispielsrechnungen und Sensitivitätsanalysen.
Kritische Würdigung des vorgestellten Konzepts.Proseminar „Logistik 4.0“ 7
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Themenblock C (Kommissionierung 4.0)
Thema 7: Kommissionier-Roboter – Scheduling
Einstiegsliteratur
Pinedo, M.: Scheduling: Theory, Algorithms, and Systems, Springer 2016.
Pinedo, M.: Planning and Scheduling in Manufacturing and Services, Springer 2005.
Relevante Punkte
Einführung in das Scheduling/ bzw. Maschinenbelegungsprobleme mit parallelen Maschinen. Erläuterung der
Modellannahmen und Darstellung der möglichen Modelle mit ihren jeweiligen Zielfunktionen. Erläuterung
von Lösungsmöglichkeiten. Begründete Auswahl eines geeigneten Modells für den Anwendungsfall mit
Kommissionier-Robotern mit Darstellung der typischen Charakteristika von Kommissionier-Robotern.
Entwicklung eines Beispiels, Lösung einer Probleminstanz heuristisch oder mit (Excel-) Solver.
Thema 8: Flexibilisierung von Verpackungsmaterial mit 3D Druckern –
Packprobleme
Einstiegsliteratur
Hußmann, S.: Kombinatorische Optimierung erleben: in Studium und Unterricht, Wiesbaden, (Vieweg)
2007.
Scheithauer, G.: Zuschnitt- und Packungsoptimierung : Problemstellungen, Modellierungstechniken,
Lösungsmethoden, Wiesbaden, (Vieweg + Teubner) 2008.
Relevante Punkte
Übersichtliche Darstellung des „Bin-Packing“-Problems. Erläuterung von Lösungsmöglichkeiten. Entwicklung
eines eigenen Beispiels, bei dem durch flexible (im Gegensatz zu fix vorgegebenen), mit 3-D-Druck leicht
anzufertigende Packungsgrößen eine Volumeneinsparung im Transport von KEP-Services möglich wird und
so der Zielfunktionswert des Bin-Packing-Problems verbessert werden kann. Anfertigung von
Sensitivitätsanalysen um zu bestimmen wann diese Verpackungsform vorteilhaft wird. Lösung heuristisch
oder mit (Excel-)Solver.
Thema 9: Einsatz von Automated Guided Vehicles (AGV) in
Containerhäfen – Transportproblem
Einstiegsliteratur
Hamburger Hafen und Logistik AG: Wie von Geisterhand, https://hhla.de/de/container/altenwerder-cta/so-
funktioniert-cta.html, abgerufen am 30.01.2019
Domschke, W.: Logistik: Transport 1: Grundlagen, lineare Transport- und Umladeprobleme, München-
Wien,(Oldenbourg-Verlag) 2007.
Relevante Punkte
Übersichtliche Darstellung des mehrstufigen Transportproblems mit beschränkter Streckenkapazität.
Erläuterung von Lösungsmöglichkeiten. Entwicklung eines eigenen Beispiels mit AGVs in automatisierten
Containerhäfen. Implementierung und Rechenbeispiele mit (Excel-)Solver. Kritische Betrachtung des Modells
für den speziellen Anwendungsfall.Proseminar „Logistik 4.0“ 8
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Themenblock D (Tourenplanung mit innovativen Transportmitteln)
Thema 10: Katastrophen Management mit Drohnen – kantenorientierte
Rundreiseplanung
Einstiegsliteratur
Otto A., N. Agatz, J. Campbell, B. Golden und E. Pesch, Optimization approaches for civil applications of
unmanned aerial vehicles (UAVs) or aerial drones: A survey, Networks (2018).
Erdelj, Milan & Natalizio, Enrico & R. Chowdhury, Kaushik & Akyildiz, Ian. Help from the Sky: Leveraging
UAVs for Disaster Management. IEEE Pervasive Computing. 16. (2017) 24-32.
Domschke, W., und A. Scholl, Logistik: Rundreisen und Touren, 5. Aufl., München (Oldenbourg) 2010.
Golden, B. und R. Wong, Capacitated arc routing problems, Networks, 11 (1981), S. 305-315.
Schlebusch, C., On Arc Routing Problems, OR News, Nr 52, November (2014), S. 17-18.
Relevante Punkte
Darstellung der Einsatzmöglichkeiten von Drohnen im Katastrophenfall. Darstellung der Problemstellung des
kantenorientierten Rundreiseproblems, d.h. des „Chinese Postman Problem“ (CPP). Erweiterung des CPP um
Kapazitätsbeschränkungen, d.h. Darstellung des „Capacitated Arc Routing Problems” (CARP). Darstellung von
Lösungsmöglichkeiten, Entwicklung eines Beispiels, Sensitivitätsanalysen.
Thema 11: Fahrerlose Transportfahrzeuge – knotenorientierte
Rundreiseplanung
Einstiegsliteratur
Domschke, W., und A. Scholl, Logistik: Rundreisen und Touren, 5. Aufl., München (Oldenbourg) 2010.
Hußmann, St. und S. Lutz-Westphal (Hrsg.), Kombinatorische Optimierung erleben, Wiesbaden (Vieweg)
2007.
Relevante Punkte
Darstellung der Problemstellung und Klassifizierung von knotenorientierten Rundreise-problemen, d.h. des
„Traveling Salesman Problem“ (TSP), Darstellung von Modell und Lösungsmöglichkeiten, Auswahl eines
Anwendungsfalls und Entwicklung eines konkreten Beispiels zur Rundreiseplanung von autonomen,
fahrerlosen Transportfahrzeugen in der Produktion oder Logistik. Darstellung von Fallbeispielen zur
Rundreiseplanung. Entwicklung eines Beispiels, Lösung einer Probleminstanz heuristisch oder mit (Excel-)
Solver.
Thema 12: Personenbeförderung mit Flugtaxis – Tourenplanung
Einstiegsliteratur
Daskin, M. S., Service Science, Hoboken (Wiley) 2010, Kapitel 10.
Domschke, W., und A. Scholl, Logistik: Rundreisen und Touren, 5. Aufl., München (Oldenbourg) 2010
Relevante Punkte
Darstellung der Problemstellung und Klassifizierung von Tourenplanungsproblemen, Darstellung und Analyse
des auftretenden Tourenplanungsproblems bei der Personenbeförderung mit Flugtaxis. Erläuterung des
Savingsverfahrens, Entwicklung eines eigenen Beispiels mit Flugtaxis, Lösen einer Probleminstanz mit dem
Savingsverfahren, Sensitivitätsanalysen unter Annahme verschiedener Charakteristiken der Flugtaxis.Proseminar „Logistik 4.0“ 9
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Grundlegende Literatur zum Seminar
Methodische Grundlagen
Domschke, W., und A. Scholl, Logistik: Rundreisen und Touren, 5. Aufl., München (Oldenbourg)
2010.
Fitzsimmons, J.A. und M.J. Fitzsimmons, Service Management: Operations, Strategy, Information
Technology, 8. Aufl., Boston (McGraw-Hill/Irwin) 2013.
Günther, H.-O. und H. Tempelmeier, Produktion und Logistik, 12. Aufl., Norderstedt, (Books on
Demand) 2016.
Tempelmeier, H. (Hrsg.) Planung logistischer Systeme, Springer (Berlin) 2018.
Die Bücher stehen in der Lehrstuhl-Bibliothek, Raum 222 NB, Mo. bis Do., 8:00 bis 12:00 zur Einsicht
zur Verfügung. Bitte im Sekretariat des Lehrstuhls bei Frau Jürgens (Zi. 220 NB) zuvor melden.
Themenspezifische Literatur
Bundesvereinigung Logistik, Logistik als Wissenschaft – zentrale Forschungsfragen in Zeiten der
vierten industriellen Revolution, 2017.
Bundesvereinigung Logistik, Digitalisierung in der Logistik, 2017.
Vogel-Heuser B., T. Bauernhansl, M. Hompel, Handbuch Industrie 4.0, Bd.3, Springer-Verlag GmbH,
2017.Proseminar „Logistik 4.0“ 10
Prof. Dr. Heinrich Kuhn, Markus Frank, Stefan Voigt
Hinweise zum Seminar
Ausarbeitung
Es gelten die formalen Richtlinien der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät für die Ausarbeitung
von Proseminararbeiten (Verwenden Sie abweichend hiervon für den Fließtext keine serifenlosen
Schriften).
Die Arbeit ist in Zweiergruppen anzufertigen.
Die Arbeit soll einen Umfang von 15 Seiten nicht überschreiten.
Möglichst frühzeitig soll mit dem Betreuer eine inhaltliche Gliederung der Arbeit, sowie ein grober
Zeitplan und die geplante Arbeitsteilung abgesprochen werden.
Neben der Ausarbeitung ist eine Zusammenfassung der wichtigsten Punkte der Arbeit zu erstellen.
Diese wird den übrigen Seminarteilnehmern vor der Präsentationssitzung als Einführung in die
Thematik zur Verfügung gestellt. Sie soll einen Umfang von zwei Seiten nicht überschreiten.
Vortrag
Die Seminararbeit wird von der Zweiergruppe gemeinschaftlich präsentiert. Die Aufgabenteilung
soll hierbei nach inhaltlichen Gesichtspunkten vorgenommen werden.
Der gemeinschaftliche Vortrag soll zwischen 15 und 20 Minuten dauern.
Im direkten Anschluss an den Vortrag sind 10 Minuten für Fragen und Diskussion vorgesehen.
Hierbei ist die aktive und (durch die Lektüre der Thesenpapiere) qualifizierte Beteiligung aller Se-
minarteilnehmer erwünscht.
Bringen Sie Ihre Präsentation auf einem Memory Stick mit. (Format: .ppt, .odp oder .pdf)
Anregungen zur Form des Vortrags:
Konzentrieren Sie Ihren Vortrag auf die wesentlichen Aspekte/Teile Ihrer Arbeit. Der Vortrag
muss die Ausarbeitung nicht zwingend vollständig abdecken
Die Folien sollen klar und übersichtlich sein, vermeiden Sie insbesondere unzweckmäßige
Animationen und achten Sie auf eine ausreichende Schriftgröße (mind. 16pt)
An den Präsentationsterminen werden jeweils drei Themen vorgestellt. Die drei vorstellen-
den Zweiergruppen sollen sich im Vorfeld inhaltlich abstimmen und eine (kurze) gemein-
schaftliche Abschlussdiskussion vorbereiten. Hierzu sind zwei Thesen zur Diskussion vorzu-
bereiten.
Spätestens am Freitag vor dem Präsentationstermin sollen die gesammelten
Zusammenfassungen des Themenblocks mitsamt den beiden Diskussionsthesen den übrigen
Teilnehmern (elektronisch) zur Verfügung gestellt werden.
Bewertung
Bewertet werden wissenschaftliches Arbeiten, Präsentations- und Kommunikationstechnik, Pro-
jektmanagement und Teamarbeit mit der folgenden Gewichtung:
50% Ausarbeitung, 40% Vortrag, 10% Mitarbeit in den Seminarsitzungen
Die Ausarbeitung wird mit einer Note bewertet, es wird keine Differenzierung innerhalb der Zwei-
ergruppen vorgenommen.Sie können auch lesen
