Abb. 1: Skizze eines Lagers

Das Internet der Dinge (IoT) und Industrie 4.0 sind wesentliche Treiber der Digitalisierung unserer Gesellschaft und unserer Wirtschaft. Sie stehen für die intelligente Vernetzung von Gegenständen sowohl untereinander als auch mit dem Internet und im Fall von Industrie 4.0 auch von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- undKommunikationstechnologie. Aus der intelligenten Vernetzung ergeben sich für Unternehmen viele Möglichkeiten, ihre Interaktion mit dem Kunden und ihre Prozesse zur Leistungserbringung zu optimieren und ihre Produkte zu digitalisieren. Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit können z.B. beim Transport von Gütern durch eine online abgestimmte Routenplanung wertvolle Ressourcen eingespart und der CO₂ Ausstoß reduziert werden.

Kooperation von Wirtschaft und Hochschule in der Lehre

In einem zweisemestrigen studentischen Projekt haben Studierende im Bereich der Wirtschaftsinformatik unter Leitung von Prof. Dr. Rolf Krieger und Prof. Dr. Klaus Gollmer den wirtschaftlichen Nutzen des Internets der Dinge im Transportation Management untersucht. Unterstützt wurde das Projekt durch das Unternehmen SAP. Zwei Mitarbeiter des Unternehmens vom Standort St. Ingbert, beide langjährige Experten im Transportation Management, entwickelten gemeinsam mit den Studierenden innovative Lösungen zur Optimierung der Abläufe zur Belieferung eines Lagers oder Verteilzentrums. Ziel der Kooperation der Hochschule mit dem Unternehmen war es zusätzliche Praxisnähe in der Lehre und die Anwendung kreativer Problemlösestrategien an praxisrelevanten Fragestellungen zu vermitteln.

Phase 1 - Design Thinking-Prozess

Unter Anleitung der Experten entwickelten die Studierenden der Masterstudiengänge Angewandte Informatik, Maschinenbau - Digitale Produktentwicklung und Business Administration and Engineering innovative, nutzerorientierte Lösungen in einem Design Thinking-Prozess. Die Design Thinking-Methode wird von der SAP vielfach zur Lösungsfindung eingesetzt. Zentrales Element ist dabei die Erstellung von Prototypen, um kreative Ideen zu fördern. In diesem Projekt haben die Studierenden hierzu in vier Teams ein einfaches Modell eines typischen Lagers erstellt.  (Abb. 1 & 2)

Anhand der Modelle wurden dann verschiedene Abläufe zur Belieferung eines Lagers durchgespielt und überlegt, welche Optimierungen das Internet der Dinge ermöglicht. Dabei wurden viele kreative Ideen diskutiert, wie der Einsatz von Geräten zur Spracheingabe, Leitsysteme für die LKWs in Verbindung mit Smartphones, autonome Transportsysteme etc. Die Ergebnisse mussten anschließend in einem Konzeptpapier zusammengefasst und einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen werden. In einem abschließenden Review durch die SAP Experten musste jedes Team sein Konzept vorstellen. Dabei profitierten die Studierenden von dem umfangreichen Anwendungswissen der beiden Praktiker.

Phase 2 –Prototyp mit IoT-Geräten und Sensoren

Basierend auf den Ergebnissen aus Phase 1 wurde dann in einem Team aus vier Studierenden der Angewandten Informatik und der Umwelt- und Wirtschaftsinformatik im vergangenen Sommersemester ein neuer Prototyp erstellt, in dem die technische Umsetzung der verschiedenen Lösungen untersucht wurde. Ergänzt wurde der Prototyp um ein Geschäftsprozessmodell, das die Abläufe im Detail beschreibt. (Abb. 3)

Wesentliche Funktionalitäten des Prototyps sind die Nummernschilderkennung für das automatische Öffnen der Schranke, eine Brückenwaage zur Ermittlung des Gewichts des LKWs, die Überwachung der Temperatur im Lager, die automatische Registrierung und Anzeige der Torbelegung und die Bestandsüberwachung über RFID-Lesegeräte (Video). Dabei konnten die Studierenden für das Rapid Prototyping auf die von Prof. Dr. Klaus Gollmer im Rahmen seiner IoT Werkstatt speziell für die Lehre entwickelten IoT-Komponenten zurückgreifen. 

Wie geht es weiter?

Mit diesem Prototyp ist es nun möglich, auch technische und dynamische Aspekte bei der Belieferung eines Lagers detailliert zu untersuchen. In der Diskussion mit den SAP Experten wurden zahlreiche Erweiterungsmöglichkeiten diskutiert wie beispielsweise der Einsatz von Drohnen und Umweltsensoren zur Überwachung des Lagerbereichs. Es wurde deutlich, dass der Aufwand zur Integration der einzelnen Komponenten die Wirtschaftlichkeit von IoT-Lösungen in der Praxis wesentlich beeinflusst. Außerdem wurden Forschungsfragen aufgeworfen, die in Abschlussarbeiten weiter untersucht werden sollen. Die erfolgreiche Kooperation und das zugrundeliegende Lehrkonzept wurden auf der SAP Academic Conference 2018 in München einem internationalen Publikum vorgestellt.

Abb. 2: Einfacher Prototyp

Abb. 3: Prototyp mit IoT-Geräten und Sensoren