Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis   III

Tabellenverzeichnis IV   

Abk  ürzungsverzeichnis  V

1  Einleitung  1

1.1  Zielsetzung.  1

1.2  Aufbau der Arbeit  2

2  Business-to-Machine -Communication.  3

2.1  Das Ebenenmodell der Produktion.  3

2.2  Vertikale Integration der Informationsebenen.  8

2.3  Anwendungsfelder.  12

3  Virtuelle Produktionsnetzwe rke als Form der interorganisatorischen  

Leistungserstellung   17

3.1  Ausgangspunkt und Zielsetzung.  17

3.2  Erscheinungsform und Bestandteile  21

3.3  Hybride Organisationsstrukturen.  23

3.4  Lebenszyklus eines aktivierten Netzwerkes  25

3.5  Kern- und Kooperationskompetenz als zentrale Elemente.  26

3.6  Aufgaben und Akteure in virtuellen Organisationen.  28

I

4  Anwendungsszenarien der Business-to-Machine Communication in  

virtuellen  Produktionsnetzwerken.  30

4.1  Koordination.  30

4.1.1  Anbahnungs- und Konfigurationsphase  33

4.1.2  Betriebsphase  42

4.1.3  Auflösungsphase  48

4.2  Leistungsgestaltung  49

4.2.1  Neue Produkte und Dienstleistungen.  50

4.2.2  Kundennähe  52

5  Fazit und Ausblick  53

Literaturverzeichnis   V

Anhang: Erklärung  des Verfassers  XV

II

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Das Ebenenmodell der Produktion  

Abbildung  2: Bestandteile eines virtuellen Produktionsnetzwerkes  

Abbildung  3: Lebensphasen eines virtuellen Unternehmens  

Abbildung  4: Spektrum der Koordinationsformen  

III

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: VRIO - Kriterien

IV

Abkürzungsverzeichnis

Abb. Abbildung B2M Business-to-Machine Bd. Band bspw. beispielsweise bzgl. bezüglich bzw. beziehungsweise E-Business Electronic Business eProcurement Electronic Procurement ERP Enterprise Resource Planning evtl. eventuell F&E Forschung und Entwicklung FTP File Transfer Protocol ggf. gegebenenfalls Hrsg. Herausgeber HTML Hypertext Markup Language IP Internet Protocol IuK Information und Kommunikation Jg. Jahrgang KMU kleine(s) und mittlere(s) Unternehmen LAN Local Area Network MAS Multi-Agenten-System o.a. oben aufgeführten PPS Produktionsplanung und -steuerung Tab. Tabelle TCP Transmission Control Protocol TEKABO Technologiekapazitätendatenbank u.a. unter anderem usw. und so weiter u.U. unter Umständen VFEB Virtuelle Fabrik Euregio Bodensee Vgl. Vergleiche

V

www World Wide Web XML Extensible Markup Language z.B. zum Beispiel z.T. zum Teil

VI

1 Einleitung

1.1 Zielsetzung

Im Hinblick auf die Beeinflussung durch neue Technologien und Entwicklungen gilt die Produktion üblicherweise als der am stärksten betroffene Bereich eines Unternehmens. Ein Umstand der nicht zuletzt daran deutlich wird, dass die Verwendung informationstechnischer Verfahren zur Unterstützung der Abläufe in der Produktion weitaus früher praktiziert wurde, als dies im Bürobereich bzw. auf der Unternehmensebene der Fall war ¹ . Die industrielle Fertigung lässt sich in diesem Zusammenhang gewissermaßen als „Vorreiter“ bei der Nutzung von IuK-Systemen im betrieblichen Umfeld verstehen. Das Aufkommen sowie die zunehmende Verbreitung internetbasierter Technologien respektive eine damit verbundene umfassende Verwendung in den entsprechenden Funktionsbereichen der Unternehmen ist unter diesen Gesichtspunkten von einer eher gegenläufigen Entwicklung gekennzeichnet, da sich die betrachteten Technologien zunächst auf der Unternehmensebene, etwa im Rahmen des elektronischen Geschäftsverkehrs oder der Bürokommunikation, etabliert haben. Dagegen ist ein möglicher Einsatz im Bereich der industriellen Produktion, beispielsweise in Hinsicht auf die Steuerung und Vernetzung von Automatisierungssystemen, erstmals in jüngster Zeit zum Gegenstand konkreter Überlegungen geworden.

Eine zunehmende Ausweitung internetbasierter Technologien und Standards auf den Fertigungsbereich ermöglicht eine vertikale Integration als Ausdruck einer neu entstehenden elektronischen Verbindung zwischen den Prozessen und technischen Anlagen der Fertigungsebene auf der einen Seite und der Unternehmensebene auf der anderen Seite ² . Die wirtschaftliche Nutzung dieser informationstechnischen Verbindung wird als Business-to-Machine

Communication bezeichnet und führt zu einer Re ihe von Erweiterungen oder neue n Anwendungen des E-Business ³ . Gerade diese neuartigen, jedoch zum weit

¹ Vgl.: Piller, F.: Mass Customization, 2001, S.131

² Vgl. Kracke, U.: Business-to-Machine, 2002, S.46

³ Vgl. Kracke, U.: Business-to-Machine, 2002, S.59

1

überwiegenden Teil noch wenig entwickelten, Anwendungs möglichkeiten sind Gegenstand der vorliegenden Arbeit mit dem Ziel, denkbare Potentiale und Verwendungen im Hinblick auf virtuelle Produktionsnetzwerke darzustellen.

Virtuelle Produktionsnetzwerke bezeichnen eine vieldiskutierte Form der interorganisatorischen Kooperation von wirtschaftlich und rechtlich weitgehend selbständigen Unternehmen zum Zwecke einer gemeinsamen Leistungserstellung. Aufgrund immanenter Koordinationsbedarfe ist eine ausgeprägte Verwendung von IuK-Technologie charakteristisch für diese Organisationsform. Vor diesem Hintergrund und den weiteren Merkmalen dieses Kooperationskonzeptes findet eine weitergehende Betrachtung der B2M Communication und ihrer Möglichkeiten zur Unterstützung der gegebenen intra- und interorganisatorischen Abläufe statt. Vor allem die Leistungsgestaltung sowie die Koordination im Rahmen eines virtuellen Produktionsnetzwerkes stehen dabei im Vordergrund des Interesses.

1.2 Aufbau der Arbeit

Im Anschluss an die vorliegende Einleitung wendet sich das 2. Kapitel einer näheren Betrachtung der Business-to-Machine Communication im Bezug auf denkbare Vorraussetzungen, Entwicklungen und Anwendungsfelder zu. In einem ersten Schritt liefert das Ebenenmodell der Produktion eine Darstellung der Unternehmung in Form mehrerer, hierarchisch angeordneter Informationsebenen, als Ort unterschiedlicher Funktionen unter Berücksichtigung der jeweils eingesetzten, anforderungsgerechten IuK-Systeme. Anhand dieses Modells und der damit verbundenen ebenen-basierten Sichtweise erfolgt eine Beschreibung der vertikalen Integration als Vorraussetzung für die Möglichkeiten der B2M Communication. Den Abschluss dieses Abschnittes bilden eine Einordnung in den Begriff des E-Business sowie eine Betrachtung der, aus einer wirtschaftlichen Nutzung der informationstechnischen Verbindung zwischen Fertigungsebene und Geschäftswelt, neu entstehenden, zum heutigen Zeitpunkt vorstellbaren, Anwendungsfelder.

Gegenstand des 3. Kapitels sind virtuelle Produktionsnetzwerke als eine Form der virtuellen Unternehmung im Bereich der industriellen Erzeugung von Gütern und

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begleitenden Dienstleistungen, wobei vor allem auf konstitutive Merkmale, Erscheinungsform und weitere zentrale Elemente einer vorrangig temporär ausgerichteten unternehmungsübergreifenden Zusammenarbeit näher eingegangen wird.

Abschnitt vier betrachtet die vorgestellten Anwendungsfelder der B2M Communication im Hinblick auf eine denkbare Verwendung in virtuellen Produktionsnetzwerken und ein daraus möglicherweise resultierendes Potential zur Unterstützung dieses Kooperationskonzepts. Im Vordergrund stehen dabei, wie oben bereits erwähnt, zum einen die Koordination der inter- bzw. intraorganisatorischen Abläufe und zum anderen die Möglichkeiten zur Leistungsgestaltung, bezogen auf neue Produkte und Dienstleistungen und eine stärkere Kundenorientierung. Im Zusammenhang mit der überbetrieblichen Koordination werden u.a. agentenbasierte Ansätze vorgestellt, etwa zur Umsetzung eines dezentralen, auf einem elektronischen Markt basierenden, Koordinationskonzepts.

Im letzten Teil schließen eine kritische Würdigung des Sachverhaltes und ein Ausblick die vorliegende Arbeit ab.

2 Business-to-Machine-Communication

2.1 Das Ebenenmodell der Produktion

Innerhalb einer Unternehmung läuft eine Vielzahl von Prozessen ab, die in Ihrer Gesamtheit zur Erreichung der jeweils angestrebten Sach- bzw. Formalziele beitragen. Die Aus führung d ieser, im Rahmen der Unternehmensaktivitäten anfallenden, Aufgaben und Tätigkeiten hängt dabei in großem Maße von der Bereitstellung, Verarbeitung und Übertragung von Informationen ab. Die Bedeutung der Information und ihre vielfältige Verknüpfung mit den betrieblichen Abläufen, etwa der Produktion von Gütern, zeigt sich nicht zuletzt an der, allerdings nicht gänzlich unumstrittenen, Forderung, sie als eigenständigen Produktionsfaktor anzusehen und damit explizit zu berücksichtigen. Während über die Einordnung der Information in Faktorsysteme z.T. sehr differenzierte

3

Meinungen vorherrschen ⁴ , steht ihr Stellenwert, begünstigt durch die zunehmende Verbreitung von IuK-Systemen sowie steigendem Wettbewerb und zunehmend turbulenten Märkten, jedoch außer Frage. Vor allem bei der Unternehmensleitung als steuernde und planende Ebene ist ein ausgeprägter Informationsbedarf gegeben, der sich neben externen Faktoren auch, zu einem nicht unerheblichen Teil, auf Informationen aus den verschiedenen Funktions- und Tätigkeitsbereichen innerhalb der Unternehmung bezieht ⁵ .

Die zugehörige n intraorganisatorische n Informations- und Kommunikations flüsse lassen sich anhand eines Modells verschiedener funktionaler Ebenen weiter veranschaulichen. Das dynamische Leben eines Unternehmens findet danach auf verschiedenen Informationsebenen statt, die durch unterschiedliche

Anforderungen an die jeweils eingesetzten IuK-Systeme, z.B. hinsichtlich der anfallenden Datenmengen oder Verarbeitungszeiten, gekennzeichnet sind ⁶ . Das aus der Prozessautomatisierung stammende Ebenenmodell der Produktion (vgl. Abb. 2-1) fasst gleichartige Funktionen in Ebenen zusammen und nimmt eine hierarchische Strukturierung der Schichten vor ⁷ . Informationsbeziehungen bestehen sowohl innerhalb als auch zwischen den Informationsebenen, wobei die übergeordneten Stufen Führungsgrößen an die untergeordneten Funktionen weitergeben und somit zur Koordination von teilautonomen Einheiten auf den untergeordneten Schichten beitragen ⁸ . Während die oberen Stufen vorwiegend dispositive Aufgaben, wie etwa die Unternehmensführung oder die Produktionsplanung, umfassen, überwiegen in den unteren Bereichen die operativen Tätigkeiten, wie beispielsweise das Steuern von technischen Anlagen und den damit verbundenen Fertigungsprozessen. Im Folgenden werden die einzelnen Informationsebenen anhand der Beschreibung von exemplarischen Funktionen näher charakterisiert.

⁴ Vgl. Seidenberg, U.: Information, 1998, S.2

⁵ Vgl. Polke, M.: Information, 1988, S.359

⁶ Vgl. Zeichen, G.; Fürst K.: Industrieprozesse, 2000, S.25

⁷ Vgl. Litz, L.: Prozessleittechnik, 2000, S.378

⁸ Vgl. Loos, P.: Informationssysteme, 1997, S.8

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Die Unternehmensleitebene beinhaltet die strategische Unternehmensplanung, mit den Aufgaben der Finanz-, Personal- und Investitionsplanung sowie diverse Kontrollfunktionen. Weitere typische Aufgabengebiete bilden vornehmlich absatzmarktorientierte Tätigkeiten, wie z.B. der Verkauf von Gütern oder die Durchführung von Marktanalysen. Zusammenfassend lässt sich die Unternehmensleitebene als Ort der Funktionen verstehen, die zur Führung eines Unternehmens notwendig sind ¹⁰ .

Gegenstand der Produktionsleitebene ist die langfristige Produktionsplanung mit der Generierung von Produktionsplänen aus den vorliegenden Kundenaufträgen oder Marktanalysen, die Auftragsverwaltung sowie strategische Entscheidungen etwa zur Kapazitätsausstattung einer Unternehmung oder zur Bestimmung der einzusetzenden Produktionstechnologie. Damit eng verbunden ist die Betriebsleitebene, die mit Hilfe der langfristigen Vorgaben eine Feinplanung des Produktionsablaufes, in Form von kurz- bzw. mittelfristigen Produktionsplänen, erstellt. Aufgrund der vorhandenen Interdependenzen zwischen den beiden

⁹ Eigene Darstellung in Anlehnung an: Litz, L.: Prozessleittechnik, 2000, S.378

¹⁰ Vgl. Polke, M.: Information, 1988, S.357

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Ebenen wird gelegentlich auf eine Unterscheidung im Ebenenmodell der Produktion verzichtet und die gesamte Funktionalität der Produktionsleitebene zugeschrieben ¹¹ .

Bei den folgenden Informationsebenen handelt es sich um prozessnahe Bereiche, die direkt mit dem Führen von Anlagen, komplexen technischen Produktionsprozessen und Automatisierungssystemen in Verbindung stehen. Auf der Prozessleitebene sind die Funktionen der Steuerung, Regelung und Überwachung von Maschinen und Fertigungsprozessen angesiedelt, die sich z.T. durch einen hohen Automatisierungsgrad sowie die vielfältige und hochspezialisierte Verwendung von informationsverarbeitenden Systemen auszeichnen. Die Visualisierung des Produktionsprozesses, z.B. durch Anlage nfließbilder, verbunden mit der Schaffung einer geeigneten Benutzerschnittstelle für Anlagenführer und Bedienpersonal stellt ein typisches Aufgabengebiet der Prozessleitebene dar ¹² . Bezeichnend für diese Informationsebene ist somit die prozessnahe Informationsverarbeitung, wie sie z.B. im Rahmen von Prozessrechnern oder Leitständen stattfindet.

Die Funktionen der Informationsgewinnung bzw. -nutzung sind in der Feldebene zusammengefasst. Durch den Einsatz messtechnischer Verfahren und Komponenten (Sensoren) werden Informationen, z.B. Temperatur oder Druck, über den Zustand der Produktionsprozesse respektive den der technischen Anlagen gewonnen und zur Verarbeitung an die Prozessleitebene übertragen. Die Steuerung des Prozessablaufs geschieht mittels Parametern (Steuergrößen), die auf der Prozessleitebene erzeugt und zur Ausführung des konkreten reglungstechnischen Eingriffs an die Aktoren (z.B. Pumpen, Automatikventile) der Feldebene übermittelt werden ¹³ . Aktoren und Sensoren werden als Feldgeräte bezeichnet, die zur Übertragung von Mess- und Steuerinformationen mit den Steuer- bzw. Regelsystemen der Prozessleitebene verbunden sind.

¹¹ Vgl. Loos, P.: Informationssysteme, 1997, S.8

¹² Vgl. Frey, G.; Kottke, R.: Kopplung , 1999, S.3

¹³ Vgl. Litz, L.: Prozessleittechnik, 2000, S.379

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Die Prozessebene ist keine Informationsebene im oben beschriebenen Sinne, sondern vielmehr die physikalische Komponente im Ebenemodell. Sie umfasst den konkreten Fertigungsprozess mit den entsprechenden Produkten sowie die physikalischen Anlagen und Maschinen ¹⁴ .

Zur Unterstützung und Gewährleistung d er Informationsverarbeitung und -übertragung kommen auf den dargestellten Informationsebenen IuK-Systeme zum Einsatz, die den jeweiligen Anforderungsprofilen entsprechen ¹⁵ . Auf der Unternehmensleitebene sind dies beispielsweise internetbasierte Systeme des elektronischen Geschäftsverkehrs oder auf Feldbussen ¹⁶ basierende Systeme zur Steuerung und Reglung von technischen Anlagen auf der Prozessleit- bzw. der Feldebene. Die Fülle informations- und kommunikationstechnischer Aufgaben und Anforderungen impliziert dabei die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Technologien in Form von Betriebssystemen,

Kommunikationsprotokollen usw. bei der Umsetzung der betreffenden Systeme. Dadurch wird nicht selten eine heterogene Systemlandschaft im Unternehmen geschaffen, die zudem häufig auf herstellerspezifischen Lösungen beruht, welche zusätzlich zu den Unterschieden bei Hard- bzw. Software auch unterschiedliche Konzepte hinsichtlich der Systembedienung und -entwicklung beinhalten ¹⁷ . Die Schaffung einer informationstechnische n Verbindung und das möglichst effiziente Zusammenwirken der Informationsebenen mit ihren unterschiedlichen informationstechnischen Systemen ist Gegenstand der vertikalen Integration, die im nächsten Abschnitt näher betrachtet wird.

In Anlehnung an Kracke und die hier stattfindende Be trachtung der technischen Integratio n sowie den daraus resultierenden Möglichkeiten der B2M Communication kommt im Folgenden ebenfalls eine Darstellung des intraorganisatorischen Informationsflusses mit lediglich drei Informationsebenen zur Anwendung ¹⁸ . Die Ableitung aus dem Ebenenmodell der Produktion mit den

¹⁴ Die Berücksichtigung der Prozessebene ist in der Literatur zum Ebenenmodell nicht einheitlich.

¹⁵ Vgl. Frey, G.; Kottke, R.: Kopplung, 1999, S.3

¹⁶ Feldbussysteme bezeichnen eine Form von Kommunikationsbussen, die zur Verbindung von

Feldgeräten mit prozessnahen Komponenten (z.B. Steuereinrichtungen) eingesetzt werden.

¹⁷ Arlt, V.: Visionen, 2000, S.12

¹⁸ Vgl. Kracke, U.: Business-to-Machine, 2002, S.46

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sechs dargestellten S tufen erfolgt durch die Zusammenfassung einzelner Informationsebenen und Funktionen sowie der damit verbundenen Reduktion des Modells auf den Umfang von drei Ebenen. In Konsequenz dieses Umstandes entsteht aus der Produktions- und der Betriebsleitebene die Produktionsplanungs-und Steuerungsebene. Die aus den Fertigungsprozessen und -maschinen eines Unternehmens bestehende Fertigungsprozessebene konstituiert sich durch die Aggregation der Prozessleit-, der Feld- und der Prozessebene. Hier sind alle Elemente der Produktionsprozesse sowie der physikalischen Anlagen und Automatisierungssysteme, einschließlich der steuernden und regelnden Komponenten zusammengefasst. Die Unternehmensleitebene bleibt unter der Bezeichnung Unternehmensebene mit ihren Funktionen zur Führung einer Unternehmung in analoger Art und Weise bestehen.

2.2 Vertikale Integration der Informationsebenen

Infolge der dargestellten, weitgehend heterogenen Systemlandschaft und der gegenwärtig kaum vorhandenen u nternehmensweiten Standards bilden sich informationstechnische Software-Inseln ¹⁹ , die den Zugriff auf Informationen über verschiedene Abläufe und Informationsebenen hinweg erschweren. An den jeweiligen Schnittstellen entsteht zusätzlicher Aufwand, der beispielsweise durch eine redundante Datenhaltung oder die Konvertierung zwischen verschiedenen Datenformaten aufgrund von proprietären Insellösungen verursacht wird. Eine medienbruchfreie und durchgängige elektronische Kommunikation zwischen den Funktionen und Systemen der verschiedenen Informationsebenen ist unter diesen Vorraussetzungen nicht realisierbar. Dabei erscheint gerade dieser Datenfluss zwischen den planerischen und operativen Ebenen als ein Baustein zukünftiger Effizienz und Wettbewerbsstärke ²⁰ . Zusammenfassend lässt sich der gegenwärtige Zustand vornehmlich als ein Nebeneinander verschiedener Insellösungen charakterisieren, wobei vor allem die Fertigungsebene durch die Verwendung einer fast unüberschaubaren Vielzahl an unterschiedlichen Hard- und

¹⁹ Vgl. Süss, G.: Software -Inseln, 2000, S.42

²⁰ Vgl. Baron, M.; Baumann, G.: Transparenz, 2001, S.34

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