Inhaltsverzeichnis

Abk  ürzungsverzeichnis  iv

Abbildungsverzeichnis   v

Tabellenverzeichnis vii   

I  Grundlagen  1

1  Einleitung  2

1.1  Zielsetzung und Gegenstand  3

1.2  Aufbau der Arbeit  3

2  Grundlagen  5

2.1  RFID-Grundlagen  5

2.1.1  Grundlagen  5

2.2  Supply Chain Management  7

2.2.1  SC-MArten  9

2.2.2  RFID im Supply Chain Management  9

2.3  Data Warehouse  10

2.3.1  Verteiltes Data Warehouse  11

2.3.2  Virtuelles Data Warehouse  14

2.4  Daten  15

2.5  Metadaten  16

2.5.1  Metadaten und ihre Rolle im Data Warehousing  16

2.5.2  Technische Metadatenintegration  17

2.5.3  Standard als Basis für die Metadatenintegration  18

II  Entwurf  20

3  Szenarien  21

3.1  Szenariobildung  21

3.2  Konzern  22

ii

3.2.1 State of the Art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.2.2 Verteilte DWHs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.3 Zwei unmittelbare SC-Partner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.1 Verteilter DWH-Einsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3.2 Extrakte und Dimensionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.3.3 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.4 Dynamisches SC-Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.4.1 Fallbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4.2 Identifizieren von Anwendungen mit hoher Priorität . . . . . . . 39 3.4.3 Soll-Situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.4.4 Ablauf und Informationsaustausch . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.4.5 Schlussfolgerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4 Aspekte 44

4.1 Datensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.2 Metadatenmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2.1 Dynamisches Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2.2 Konzern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.2.3 Unternehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.3 Datenhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.4 Datenverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.4.1 Motivieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.4.2 Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

III Praktischer Teil 55

5 Prototyp 56

5.1 Konzeptueller Entwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 5.2 Logischer Entwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.3 Implementierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.3.1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.3.2 Entwicklungsumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.4 Realisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

6 Zusammenfassung und Ausblick 64

Literatur viii

Anhang xii

Anhang A: Herausforderungskatalog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xii

iii

Abkürzungsverzeichnis

EDI Electronic Data Interchange SC Suply Chain SCM Suply Chain Management SCMS Suply Chain Management System/Software DWH Data Warehouse IS Informationssysteme BIS Betriebliche Informationssysteme IT Information Technology ERP Enterprise Resource Planning MES Manufacturing Execution System SRM Supplier Relationship Management OLAP Online Analytical Processing CRM Customer RelationshipManagement CAx Computer-aided Technologien EPC Electronic Product Code RFID Radio-Frequency Identification ROI Rest on Investment SOC Sphere of Control TB Terabyte RDF Resource Description Framework CWM Common Warehouse Metamodell W3C World Wide Web Consortium WWW World Wide Web

iv

Abbildungsverzeichnis

1.1 Aufbau der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1 RFID-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.2 Suply Chain Menagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.3 Datenaustausch zwischen Partnerunternehmen im SCM . . . . . . . . . . 8

2.4 RFID im SCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.5 Ein verteiltes Datenbanksystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.6 Ein vollständig verteiltes Datenbanksystem . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.7 Ein verteiltes Datenbanksystem mit globalem Data Warehouse . . . . . . 13 2.8 Virtuelles Data Warehouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.9 Zentrale Architektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.10 Dezentrale Architektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.11 Verteilte Architektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.1 Bsp. zum horizontalen Konzern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2 BIS-Integration in Unternehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.3 RFID/EPC-global basiertes SCM im Konzern . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.4 Mehrstufige Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.5 Konzernweite DWH-Verteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.6 Aufwand-Vergleich - direkte und indirekte Verteilung . . . . . . . . . . . 30 3.7 Weiche Faktoren bei DWH-Verteilungsvarianten . . . . . . . . . . . . . . 31 3.8 Herausforderungen beim verteilten DWH-Einsatz . . . . . . . . . . . . . 32 3.9 DWH und SCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.10 Sternschema bei der Partnerfirma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.11 Datenverteilung für SCM in Partnerfirmen . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 3.12 Supply-Chain-Netzwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.13 Lösungsansatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.1 Datensicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2 Datenschutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.3 Metadaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.4 Metadaten im Konzern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.5 SCM mit EPC-Netzwerk in Verbindung mit verteilten DWHs . . . . . . . 51

v

4.6  Datenqullen in verteiltem DWH  51

4.7  Sphere of Control bei verteilten Datenbanken  53

4.8  Mini Welt zur verteilten Daten  54

5.1  Erstellung von verteilten DWHs aus dem Datengenerator  57

5.2  Ersetzen der zentralen DWH- durch verteilten DWH-Datenstruktur  59

5.3  verteilte Datenstruktur  60

5.4  Aufbau des Systems  61

5.5  Testen des verteilten Einsatzes im Browser  62

5.6  Ausgabe der Anfrage bei dem Partner  63

5.7  Ausgabe der Analyse  63

6.1  Herausforderungen bei verteilten Data Warehouses  xii

6.2  SCMS-Datenversorgung  xiii

vi

Tabellenverzeichnis   

2.1  Eigenschaften operativer und dispositiver Daten  15

3.1  Priorisierung der Teilanforderungen  33

3.2  Priorisierung der Aforderungen  40

3.3  Informationsautausch im Netzwerk  42

4.1  Metadaten  49

4.2  Chancen und Risiken der Datenverteilung  52

5.1  Werkzeuge  62

6.1  Anforderungen an DWHs  xv

vii

Kapitel 1

Einleitung

Mit einer zunehmenden Marktdynamik, kurzen Produktlebenszyklen und einer hohen Variationsvielfalt, ist die Optimierung und Koordination der Wertschöpfungsketten (Supply Chains) zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor für produzierende Unternehmen geworden. Das Supply Chain Management legt ihren Schwerpunkt nicht nur in der Produktion, den Betriebsmitteln, der Fertigung oder den Distributionszentren, sondern auch im Material- und Informationsfluss. Die Kopplung dieser Daten wird seit einigen Jahren mit Hilfe der Radiofrequenz-Identifikation (RFID)-Technologie umgesetzt. Die RFID-Technologie ist eine Art der berührungslosen automatischen Identifikation. Das Grundprinzip liegt in der Verwendung der Radiofrequenz um statische oder bewegte Güter zu identifizieren. ¹ In erster Linie stand die Erhöhung der Transparenz entlang der Supply Chain - vom Lieferanten über den Produzenten bis hin zum Kunden-. ² Die stetig anfallenden RFID-Daten führen jedoch nicht automatisch zu einer verbesserten Entscheidungsfindung, denn um dies zu ermöglichen, werden die Daten in einem Data Warehouse bereitgestellt. Das Data Warehousing ist ein wertvolles Werkzeug um große Datenbestände zu aggregieren, zu verdichten und mit den Geschäftsdaten anzureichern um damit neue Informationen für die Managementunterstützung zu generieren. Ein wichtiger Ansatzpunkt für die Optimierung liegt auch in den Schnittstellen zwischen den beteiligten Unternehmen. Wenn ein Unternehmen in eine Supply Chain - Partnerschaft eintritt, kann es sein, dass das Data Warehouse umgestaltet werden muss. Bei der Umgestaltung sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen wie Daten-Schemata, Vervielfältigung von Daten, Datensicherheit und Homogenität des Data Warehouses. Um dies zu umgehen, ist ein möglicher Ansatz verteilte Data Warehouses einzusetzen. ³ Das Marktforschungsinstitut Gartner sieht das verteilte Data Warehousing als ein Modernisierungsansatz für das Data Warehouse. Der Studie nach etabliert sich das ver-

Logistics.GI 2008.

teilte Data Warehousing seit 2007. ⁴ Die Vorteile dieses Ansatzes liegen in der hohen Verfügbarkeit, größerer Datensicherheit, besseren Antwortzeiten und einer stärkeren Subjektorientierung. 5

Universelle Datenbank-Treiber erleichtern in besonderem Maße die Integration verteilter Datenbanken in E-Business-Konzepte. 6

1.1 Zielsetzung und Gegenstand

In dieser Bachelorarbeit sollen Konzepte für den RFID-Datenaustausch im verteilten Data Warehousing entwickelt werden. Das Ziel ist es, die verschieden in der Analysephase erhaltenen Informationen der Ist-Daten zu verdichten und die Schnittstellen zu vereinen. Dabei sollen die Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile verschiedener Konzepte erarbeitet werden. ⁷ Anschließend soll ein auf diesem Konzept basierender Prototyp entwickelt werden, um die Tauglichkeit des Konzeptes überprüfen zu können. Die Zielgruppe der vorliegenden Arbeit gelten neben den Entwicklern, auch Unternehmen, die bereits erste Erfahrungen mit RFID gesammelt haben oder kurz vor der Einführung der Technologie stehen. Diese können Vergleichsmöglichkeiten herleiten und die Ergebnisse durch Berichte bereitstellen, um die eigenen Referenzmodelle und Methoden zu überprüfen.

1.2 Aufbau der Arbeit

Die vorliegende Arbeit ist entsprechend der Abbildung 1.1 ⁸ aufgebaut.

Gartner Reseach 2010.

⁵ vgl. Y., INAN: Semantische Modellierung komplexer OLAP-Anwendungen mit der Objekttypenmethode OTM. 1997.

⁶ vgl. MAGAZIN, MIDRAGNE: IT-Wissen und Lösungen für Server im Unternehmensnetzwerke. Midragne MAGAZIN 2002.

⁷ vgl. BAARS H., SUN X.: Datengeneratoren für die Unterstützung von Design-Science-Projekten im Umfeld RFID-basierter Analyseanwendungen. Multikonferenz Wirtschaftsinformatik 2010.

In Kapitel 2 werden die Grundlagen zu RFID, Supply Chain und Data Warehouse-Systeme erläutert sowie mögliche Einsatzszenarien skizziert. Im Kapitel 3 werden zunächst die Szenarienbildung geklärt, danach folgen die Grundmöglichkeiten für den Aufbau der Szenarien. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf den verschiedenen Ansätzen zum verteilten Data Warehousing. Das folgende Kapitel 4 beleuchtet die verschiedenen Aspekte. Zudem werden in Kapitel 5 die Umsetzung und Optimierung eins Szenarios in der Praxis gezeigt.

4

Kapitel 2

Grundlagen

Im Folgenden werden grundlegende Begriffe erläutert. Zunächst wird im Kapitel auf den Aufbau und die Funktionsweise von RFID eingegangen und eine Einordnung der Technologie in das Supply Chain Management vorgenommen. Danach wird auf die BI-Grundlagen eingegangen.

2.1 RFID-Grundlagen

2.1.1 Grundlagen

Das Akronym RFID steht für „Radio Frequency Identification“ und bezeichnet Technologien, mit denen es möglich ist, Objekte per Funk zu identifizieren. Das Grundprinzip liegt in der Verwendung der Radiofrequenz um statische oder bewegte Güter zu identifizieren. ¹ RFID ist seit einigen Jahren ein aktuelles Thema für eine Vielzahl von geschäftlichen Anwendungsmöglichkeiten, wobei es keine neue Technologie ist. Die ersten Publikationen gehen auf das Jahr 1948 zurück und sie fand ihre Anwendung im industriellen und militärischen Bereich. Zudem ist die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Technologie gut dokumentiert. 2

Ein RFID-System besteht aus mindestens drei Komponenten, diese werden nachfolgend erläutert und in der Abbildung 2.1 ³ veranschaulicht.

1. RFID Tag

RFID Tags, auch Transponder genannt, werden an Objekte angebracht. Jeder Transponder besteht aus einem Mikrochip und einer Antenne. Der Tag enthält einen „Electronic Product Code“ welches die automatische Identifikation ermöglicht.

2008.

2. RFID Reader

Der Reader wird auch als das Lesegerät bezeichnet, besteht aus einer Antenne sowie dem eigentlichen Lesemodul. Hier werden die Daten des Transponders ausgelesen. Die erhaltenen Rohdaten beinhalten Duplikate und Leseanomalien. 4

3. Middleware

Im Hintergrund eines RFID-Systems fungiert eine Software zur Steuerung von Geschäftsprozessen, eine Logistiksoftware oder eine Software für das Kundenbeziehungsmanagement. Die Middleware übermittelt die gefilterten Daten und leitet diese an die Geschäftsanwendungen im Backend weiter. Außerdem dient sie als Verbindung vom Lesegerät zu den Unternehmensanwendungen. 5

Die Eigenschaften eines RFID-Systems sind die elektronische Identifikation, Kontaktlose Datenübertragung und das Senden auf Abruf. Der wesentliche Vorteil gegenüber anderen automatischen Identifikationstechnologien, wie z.B. dem Barcode, ist die Speicherkapazität der Tags. Diese ermöglicht das Schreiben, Lesen, Übertagen und die Aktualisierung der Tags. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der dynamische Informationsfluss.

Wie fast alle Technologien hat auch die RFID ein paar Nachteile. Diese sind die hohen Datenübertragungsraten und die Verarbeitung der anfallenden großen Datenmengen. Es entstehen auch Probleme bei der Erkennung von Metall- und Flüssigkeitseinfluss. 6

perceived strategic importance of RFID for CIOs in Germany and Italy. International Journal of Information Management 2009.

6

Mit dem Ziel eine allgemeingültige Standardisierung im Bereich der RFID-Technologie einzuführen, wurde im Jahr 2003 das EPCglobal-Netzwerk gegründet. EPCglobal ist eine Non-Profit-Organisation, das die Entwicklung, Zusammenführung und Anwendung im RFID-Bereich vorantreibt. Die Standards ermöglichen Daten unternehmensintern oder -übergreifend einheitlich zu nutzen und legen beispielsweise Frequenzen oder Protokolle fest. Einige Standards wurden bereits von der International Organization for Standardization (ISO) übernommen. Der EPCglobal Standard ist auf Basis des Elektronischen Produkt-Codes, EPC, welches als primäres Identifikationsmittel dient. ⁷ EPC ist auch mit dem Barcode kompatibel und ermöglicht eine hybride Nutzung. Laut der BITKOM-Gruppe ist die RFID-Technologie in vielen Bereichen bereits eingeführt. Bekannte Anwendungsgebiete sind Tieridentifikation, Personenidentifikation, Produktionssteuerung, Logistik, Customer Relationship Management und das Supply Chain Management. 8

2.2 Supply Chain Management

Unternehmen konzentrieren sich zunehmend auf eigene Kernkompetenzen, beteiligen sich mehr und mehr auf Leistungserstellung und delegieren sonstige Aufgaben an Partnerfirmen. ⁹ Dadurch entstehen komplexe Netzwerke und neue Schnittstellen zwischen einzelnen Unternehmen. So gewinnt das gesamte Management entlang der unternehmensübergreifenden Wertschöpfungsketten immer mehr an Bedeutung. Ganzheitliche Organisation solcher Vorgänge zwischen einzelnen Wertschöpfungsketten wird als Wertschöpfungskettenmanagement ¹⁰ bezeichnet und ist „die unternehmensübergreifende Koordination der Material- und Informationsflüsse über den gesamten Wertschöpfungsprozess von der Rohstoffgewinnung über die einzelnen Veredelungsstufen bis hin zum Endkunden mit dem Ziel, den Gesamtprozess sowohl zeit- als auch kostenoptimal zu gestalten.“ 11

Oft wird SCM mit Logistik gleichgestellt, wie die Abbildung 2.2 suggeriert. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass Material-, Information- und Finanzflüsse im SCM zwischen zwei oder mehreren Unternehmen stattfinden. Außerdem sind die SCM-Rahmen deutlich breiter. So verknüpft das SCM verschiedene weitere Gebiete wie Anschaffung, Produktion, Marketing, Controlling, etc. Der Schwerpunkt dabei liegt nicht nur auf operativen, sondern auch auf strategischen Aspekten, wobei sich über Taktik

Vieweg+Teubner, 2010, S. 178.

2004, S. 15 ff.

7

die einzelnen Akteure entscheiden. 12

Nach der obigen Definition des SCM soll entlang der unternehmensübergreifenden Wertschöpfungskette ein Optimum erreicht werden. Vorausgesetzt wird eine vertrauensvolle Kollaboration zwischen Unternehmen, vor allem durch den Datenaustausch ¹⁴ . Die entsprechende Daten (z. B.Umsatzplanmengen, Lagerbestände, laufende und geplante Aufträge) liegen in Datenbanken des Geschäftspartners.

Abbildung 2.3: Datenaustausch zwischen Partnerunternehmen im SCM 15

international survey, International Journal of Logistics Research and Applications. A Leading Journal of Supply Chain Management 2004.

SAP-Systemen. Berlin: Springer, 2000

8