Schlanke Informationslogistik
Konzept für ein nachfragegesteuertes Informationslogistiksystem

Silke Hartleif, Thomas Bauernhansl und Klaus Erlach

Aufgrund der schnellen Entwicklungen im Bereich der Informationstechnik wächst sowohl die Informationsmenge, mit denen Produktionsmitarbeiter umgehen müssen, als auch der Anspruch an die Dynamik von Steuerungssystemen. Dies führt zu einer stetig wachsenden Komplexität im Umgang mit Informationen. Durch die konsequente Vermeidung überflüssiger informationslogistischer Prozesse soll diese Komplexität gesenkt und das Informationsmanagement erleichtert werden.

Wachsende Herausforderungen im industriellen Umfeld führen zu immer komplexeren und dynamischeren Wertschöpfungsprozessen, die wiederum den Anspruch an die Dynamik von Steuerungssystemen erhöhen [1, 2]. Durch die als 4. Industrielle Revolution bekannte Entwicklung hin zur Vernetzung technischer Systeme in Echtzeit steigt außerdem die Menge digital verfügbarer Informationen im produzierenden Umfeld rasant an. Die Koordination und die Bereitstellung unternehmensrelevanter Informationen funktioniert häufig nur bei stabilen Informationsprozessen und einer überschaubaren Menge an zu verarbeitenden Informationen [3, 4] . Beides ist in hochvernetzten Produktionen nicht gegeben, was zu einer wachsenden Komplexität im Umgang mit Informationen führt. Die Folgen sind steigende Personalkosten aufgrund hoher und oft überflüssiger Zeitaufwände. Laut einer Studie von LexisNexis verwenden Logistiker und Produktionsverantwortliche durchschnittlich ca. 40 % ihrer Arbeitszeit für die Suche nach passenden Informationen [5]. 

Um über die Deckung des Informationsbedarfs aller Akteure eine Zeiteinsparung und somit eine Effizienzsteigerung zu erreichen, wird im Folgenden das Konzept für ein nachfragegesteuertes und schlankes Informationslogistiksystem vorgestellt. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Vermeidung von Verschwendung im Umgang mit Informationen. In den folgenden zwei Abschnitten werden für dieses Konzept relevante Ansätze aus dem Bereich der Informationslogistik und dem Lean Management vorgestellt.

Bild 1: Informationslogistische Prozesse.


Anforderungen an die Informationslogistik

Die Informationslogistik beschäftigt sich mit Aspekten des Informationsmanagements und der Informationstechnik. Die Informationstechnik nimmt eine technologiebasierte Querschnittsfunktion ein, deren Aufgabe die Bereitstellung einer stabil funktionierenden, technischen Infrastruktur ist [4]. Die Koordination der Nutzung unternehmensrelevanter Informationen ist Aufgabe des Informationsmanagements [4]. 

Informationslogistische Prozesse und Anforderungen an die Informationslogistik dienen hier als Gestaltungselemente und Gestaltungskriterien für ein effektives Informationslogistiksystem. Informationslogistische Prozesse werden in unterschiedlichen Zusammenhängen unterschiedlich definiert [6-8]. Relevant für den hier vorgestellten Ansatz sind die in Bild 1 dargestellten informationslogistischen Prozesse. Auf der Informationsebene (1) gibt es den Verarbeitungs- und den Archivierungsprozess. Gespeichert wird eine Information nur kurzfristig bei ihrer Übertragung oder Verarbeitung. Eine Archivierung macht aus einer aktuellen Information eine historische Information, die dann für spätere Zugriffe verfügbar ist. Auf Ebene der Schnittstellen (2) gibt es die Prozesse Leiten/Weitergeben und Umwandeln. Im Gegensatz zum Verarbeitungsprozess, bei dem Informationen inhaltlich verändert werden, geht es beim Umwandeln nicht um inhaltliche Veränderungen, sondern beispielsweise um eine Formattransformation. Auf der physischen Ebene (3) können die Prozesse Erfassen und Agieren eingeordnet werden. 

Informationslogistik und Produktionslogistik weisen viele Parallelen auf, sodass das sogenannte Konzept der 6R – also all das, was richtig sein muss, damit der Prozess gelingt – teilweise auf die Informationslogistik übertragen werden kann [8-10]. Analog zu der Produktionslogistik gibt es hier verschiedene Ansätze. Altendorfer-Kaiser u. a. nennen beispielsweise die fünf R richtige Information, richtiger Ort, richtige Zeit, richtige Form und für die richtige Person [8]. Wie in Bild 2 dargestellt, werden in anderen Quellen mit anderen Schwerpunkten (z. B. [9: betriebswirtschaftlicher Schwerpunkt, 10: methodischer bzw. anwendungsfallorientierter Schwerpunkt]) teilweise andere Aspekte genannt. Die drei R richtige Information am richtigen Ort zur richtigen Zeit werden übereinstimmend genannt und entsprechen den grundsätzlichen Anforderungen an die Informationslogistik. 

Bild 2: Anforderungen an die Informationslogistik.


Das Lean Prinzip im Informationsmanagement

Verschiedene Verschwendungsarten im Informationsmanagement bilden die Basis für die Gestaltung des bedarfsgesteuerten, schlanken Informationslogistiksystems. Uckelmann analysiert informationslogistische Prozesse nach dem Vorbild der Wertstromanalyse. Als Verschwendung werden hier Kosten verursachende Prozesse gekennzeichnet, die keinen Mehrwert schaffen [7]. Die im Toyota-Produktionssystem definierten sieben Arten der Verschwendung können laut Uckelmann auf die Informationslogistik übertragen werden. Sie setzen sich zusammen aus den Verschwendungsarten überflüssige Informationsbewegungen, überflüssige Informationsbestände, überflüssige Tätigkeiten (manuell), überflüssige Wartezeiten, überflüssige Verarbeitungen, Überproduktion sowie Korrekturen und Fehler [7]. Bei der Gestaltung eines bedarfsgesteuerten, schlanken Informationslogistiksystems muss auf die Vermeidung der beschriebenen Verschwendungsarten geachtet werden. 


Modell eines Informationslogistiksystems

Für das hier erarbeitete Grobkonzept eines effektiven Informationslogistiksystems dienen die oben beschriebenen, informationslogistischen Prozesse als Gestaltungselemente. Das System sieht die vier folgenden Elementtypen vor (Bild 3):

  1. Das Informationsangebot entspricht dem informationslogistischen Prozess Erfassen. Vertreter dieses Elementtyps sind z. B. Sensoren. Auch der Mensch kann dem System Informationen zur Verfügung stellen. Wichtig ist, dass an dieser Stelle Rohinformationen angeboten werden. Diese Informationen wurden informationslogistisch noch nicht verarbeitet, d. h. dieses Element steht immer am Anfang einer informationslogistischen Prozesskette.
  2. Die Informationsnachfrage entspricht dem Prozess Agieren. Sie steht am Ende einer Kette aus verschiedenen informationslogistischen Prozessen. Hier werden Informationen abschließend verwendet und nicht weitergeleitet. Die Informationsnachfrage wird von einem Aufgabenträger definiert.
  3. Ein kombiniertes Subsystem aus Informationsangebot und Informationsnachfrage kann beispielsweise ein Service (App) sein. In diesem Element stecken die informationslogistischen Prozesse Verarbeiten und/oder Umwandeln. Informationen werden nachgefragt, verarbeitet (z. B. Aufbereitung, Prognose, Formattransformation) und dem System in neuer Form und/oder mit neuem Inhalt wieder zur Verfügung gestellt. Dieses Element steht nie am Anfang oder am Ende einer informationslogistischen Prozesskette. 
  4. Das Archivierungselement gibt es nur in Kombination mit einem Nachfrageelement. Hier werden Informationen, die bereits in der vom Nachfrageelement benötigten Form vorliegen, für eine spätere Verwendung archiviert. 

In diesem System gibt es zwei gegenläufige Informationsflüsse. Die Informationsnachfrage bewegt sich von der Nachfrage zum Angebot. Die Betriebsinformationen bzw. die Bedarfsdecker fließen vom Angebot zur Nachfrage. 


Grobkonzept eines nachfragegesteuerten und schlanken Informationslogistiksystems

Zur Gestaltung eines nachfragegesteuerten Informationslogistiksystems werden die oben vorgestellten Anforderungen an die Informationslogistik (3R) und das Modell eines Informationslogistiksystems herangezogen. Es ergeben sich zunächst drei grobe Lösungskomponenten im Bereich des Informationsmanagements, aus denen Anforderungen an die Informationstechnik abgeleitet werden können:

  1. Die Steuerung des Informationsflusses erfolgt nachfrageorientiert. Für die Umsetzung der Steuerungslogik wird eine Informationsbedarfsanalyse benötigt. 
  2. Der Abgleich von Informationsangebot und Informationsnachfrage erfolgt im Rahmen des Anwendungsfalls automatisiert (Bild 3).
  3. Jede aufgenommene Information unterliegt einem vollständigen Lebenszyklus (Bild 4).

Die Informationsbedarfsanalyse bringt zunächst in Erfahrung, wann (richtige Zeit) und wo (richtiger Ort) welche Information (richtige Information) benötigt wird. Jede dieser Anforderungen kann bezogen auf den betrachteten Anwendungsfall unterschiedliche, für den Anwendungsfall spezifische Ausprägungen annehmen. Im Folgenden sollen mögliche Ausprägungen am Beispiel eines Materialbereitstellers, der hier die Rolle des Aufgabenträgers einnimmt, vorgestellt werden. 

Bild 3: Grobkonzept eines Informationslogistiksystems.

© Universität Stuttgart/Silke Hartleif

Ein Materialbereitsteller benötigt Informationen über den von ihm auszuführenden Auftrag. Diese Informationen benötigt er spätestens zu dem Zeitpunkt, an dem er seinen letzten Auftrag beendet hat. Dieser Zeitpunkt kann mit einer gewissen Frequenz auftreten (bei der durchschnittlichen Dauer eines Milkruns von 10 Minuten benötigt der Materialbereitsteller alle 10 Minuten einen neuen Auftrag) oder durch ein Ereignis festgelegt werden (Materialbereitsteller übertritt die Türschwelle des Lagers, um Material abzuholen). 

Die Informationen über seinen nächsten Auftrag müssen an den Ort geliefert werden, an dem sich der Materialbereitsteller zum Zeitpunkt seines Informationsbedarfs befindet. Der physische Ort des Materialbereitstellers kann hier interpretiert werden als ein Ausgabegerät, welches sich am Ort des Materialbereitstellers befindet. Dies kann beispielsweise ein mobiles Endgerät sein, welches der Materialbereitsteller mit sich trägt.  

Die letzte Anforderung bezieht sich auf die Richtigkeit der Information, die sich anhand verschiedener Informationsqualitätsdimensionen beschreiben lässt. Die Informationsqualität wird von der Deutschen Gesellschaft für Informations- und Datenqualität anhand von 15 Dimensionen beschrieben [11]. Dazu gehören z. B. die Fehlerfreiheit, die Verständlichkeit, die Relevanz, die Vollständigkeit und die Aktualität. Die Auswahl relevanter Dimensionen erfolgt auf Basis des betrachteten Anwendungsfalls. Für den Anwendungsfall des Materialbereitstellers spielen unter Anderem die Dimensionen Fehlerfreiheit und Aktualität eine Rolle. Die Fehlerfreiheit bezieht sich auf den Inhalt der Information. Eine Information über den Lagerplatz des zu transportierenden Materials, welche nicht der Realität entspricht, hat für den Materialbereitsteller keinen Nutzen. 

Die Aktualität spielt im Rahmen der Vernetzung technischer Systeme in Echtzeit eine große Rolle. In einer Informationsnachfrage kann beispielsweise definiert werden, wie aktuell eine Information sein muss, damit sie dem nachfragenden Aufgabenträger einen Nutzen liefert. Soll ein Materialbereitsteller beispielsweise ein Material an einen bestimmten Lagerort bringen und wurde dieser Lagerort zwischenzeitlich für die Lagerung eines anderen Materials verwendet, ist die Information über den Lagerort nicht mehr aktuell. Im Sinne eines bedarfsgesteuerten Informationslogistiksystems darf eine Information nur dann informationslogistisch verarbeitet werden, wenn die in der Nachfrage definierte Informationsqualität erfüllt ist.  

Die Informationsnachfrage liefert gleichzeitig den Steuerimpuls für den Informationsfluss der Bedarfsdecker. Der automatisierte Abgleich von Informationsangebot und Informationsnachfrage ist ein Subsystem mit eben jener Funktion, Informationsangebot und Informationsnachfrage automatisiert miteinander abzugleichen. Dieses Subsystem erfordert eine konsistente Beschreibung aller Informationen, die für den betrachteten Anwendungsfall informationslogistisch verarbeitet werden. Verschiedene Modellierungsansätze liefern hierfür mögliche Ansätze. 

Eine Archivierung von Informationen findet nur statt, wenn zwischen der Verfügbarkeit einer Information und deren Nutzung Zeit überbrückt werden muss, es also eine Nachfrage nach einer historischen Information gibt. Als historische Informationen werden alle Informationen bezeichnet, die vor ihrer Verwendung archiviert wurden. Diese, zu einem späteren Zeitpunkt benötigten Informationen, werden logisch gesehen am Ort ihrer Nachfrage archiviert (Bild 3). 

Jede Information unterliegt einem vollständigen Lebenszyklus (Bild 4). Informationen werden nur erfasst, wenn es eine Nachfrage nach ihnen gibt. Anschließend werden sie im Rahmen der Weiterleitungs- und Verarbeitungsprozesse kurzfristig gespeichert, sodass sie für die ihnen zugrundeliegende Nachfrage (Aufgabenträger) nutzbar sind. Werden die Informationen nach dieser Nutzung voraussichtlich nicht mehr benötigt, werden sie gelöscht. Falls es eine Nachfrage nach dieser Information zu einem späteren Zeitpunkt gibt (Sekundärnutzung t=1), müssen Informationen archiviert werden. Gibt es hiernach keine weitere Nachfrage, werden die Informationen ebenfalls gelöscht. Den Archivierungsimpuls gibt der Aufgabenträger. Diese Prozesskette ist bei vorhandener Nachfrage beliebig fortsetzbar. 

Bild 4: Der vollständige Informationslebenszyklus.
© Universität Stuttgart/
Silke Hartleif

Im Rahmen dieses Grobkonzepts wird vorausgesetzt, dass der Informationsbedarf zum Zeitpunkt der Informationsbedarfsanalyse bekannt ist. Ein Bedarf nach einer historischen Information, der zum Zeitpunkt der Aufnahme dieser Information nicht bekannt war, kann später nicht gedeckt werden. Das ist gewissermaßen der Preis, der für schlanke informationslogistische Prozesse und eine reduzierte Komplexität im Informationsmanagement bezahlt werden muss. 


Fazit

Ein geregeltes Informationsmanagement wird immer wichtiger, um die im Umgang mit Informationen auftretenden Verschwendungsarten zu vermeiden und die Effizienz zu steigern. Hier wurde ein Lösungsansatz vorgestellt, der es Unternehmen ermöglicht, ihr Informationsmanagement nachfragegesteuert und schlank zu gestalten und der steigenden Komplexität im Umgang mit unternehmensrelevanten Informationen zu begegnen. Der methodische Ansatz zwingt Unternehmen, über den Verwendungszweck von Informationen nachzudenken, bevor diese informationslogistisch verarbeitet werden. 

Insbesondere im Bereich der Informationsflusssteuerung gibt es aber noch viele offene Fragen. Forschungsseitig muss beantwortet werden, welche Steuerlogik das gewählte Gestaltungsprinzip ausreichend unterstützt. Dazu gehört z. B. der automatisierte Abgleich von Informationsangebot und Informationsnachfrage, das Lösch- bzw. Archivierungskonzept sowie der Steuerimpuls, der das Auslösen einer Informationsnachfrage nach sich zieht. 

Die im Bereich des Informationsmanagements definierten Anforderungen haben Auswirkungen auf die in der Praxis eingesetzte Informationstechnik, die für ein schlankes, nachfragegesteuertes Informationslogistiksystem verwendet werden kann. Diese Auswirkungen sollen im Rahmen der Systemspezifizierung weiter betrachtet werden. An der Universität Stuttgart sowie am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung finden hierzu weitere intensive Forschungsarbeiten statt. 


 

 

Schlüsselwörter:

Internet der Dinge, Smart Factory, Industrie 4.0-Rahmenarchitektur, Lean Production

Literatur:

[1] Altendorfer-Kaiser, S.; Kapeller, J.; Judmaier, G.: Schlanke Informationswirtschaft als Herausforderung der modernen Industrie. Einsatz der Lean-Philosophie zur Identifizierung wertschöpfender Informationen. In: Industrie Management 31 (2015) 2, S.19-22.
[2] Baskerville, R.; Pries-Heje, J.: Erklärende Designtheorie. In: Wirtschaftsinformatik 52 (2010) 5, S. 259-271.
[3] Bauernhansl, T.; Krüger, J.; Reinhart, G.; Schuh, G.: WGP - Standpunkt Industrie 4.0. URL: http://www.wgp.de/uploads/media/WGP-Standpunkt_Industrie_4-0.pdf.
[4] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Smart Data – Innovationen aus Daten. Ein Technologieprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. URL: https://www.bmwi.de/BMWi/Redaktion/PDF/M-O/smart-data-innovationen-aus-d.... Abrufdatum 18.05.2016.
[5] Dinter, B.; Winter, R.: Integrierte Informationslogistik. Berlin Heidelberg 2008.
[6] Klußmann, J. H.: Einsatzpotenziale des Mobile Computing in der Produktionslogistik von Auftragsfertigern. Dissertation, Universität Hannover 2009. Berichte aus dem IPH, Band 2009, 2. PZH Produktionstechnisches Zentrum. Garbsen 2009.
[7] Knauer, D.: Act Big – Neue Ansätze für das Informationsmanagement. Informationsstrategie im Zeitalter von Big Data und digitaler Transformation. Wiesbaden 2015.
[8] Krampe, H.; Lucke, H.-J. (Hrsg): Grundlagen der Logistik. Theorie und Praxis logistischer Systeme, 3. Auflage. München 2006
[9] Meudt, T.; Rößler, M.; Böllhoff, J; Metternich, J: Wertstromanalyse 4.0. Ganzheitliche Betrachtung von Wertstrom und Informationslogistik in der Produktion. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 111 (2016) 6, S. 319-323.
[10] Mohanty, H.; Bhuyan, P.; Chenthati, D. (Hrsg): Big Data: A Primer. New Delhi 2015.
[11] Roy, D.; Mittag, P.; Baumeister, M.: Industrie 4.0 – Einfluss der Digitalisierung auf die fünf Lean-Prinzipien. Schlank vs. Intelligent. In: Productivity Management 20 (2015) 2, S. 27-30.
[12] Snyder, D.: Datenbank, oder nicht, … Messdaten optimal verwalten. In: MECHATRONIK 119 (2011) 9, S. 23-25.
[13] Uckelmann, D.: Wertstromorientierte Informationsflüsse für Industrie 4.0. Kernprozesse und Gestaltungsvariablen. In: Industrie Management 30 (2014) 6, S. 13-16.
[14] Winter, R.; Baskerville, R.: Methodik der Wirtschaftsinformatik. Wirtschaftsinformatik 52 (2010) 5, S. 257-258.
[15] Wissenschaftliche Kommission Wirtschaftsinformatik: Profil der Wirtschaftsinformatik. URL: http://wi.vhbonline.org/fileadmin/Kommissionen/WK_WI/Profil_WI/Profil_WI..., Abrufdatum 23.08.2016.