Agenten im Supply Chain Management

1. Agenten imSupply Chain Management Überblick über den Einsatz von Software-Agenten im Bereich des Supply Chain Management Stefan Heß, 22.12.2005

2. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

3. Grundlagen des Supply Chain Management (1/9) • Was ist die „Supply Chain“? • Wertschöpfungskette über den gesamten Wertschöpfungsprozess eines Produkts/einer Dienstleistung von der Rohstofflieferung über Produktion und Handel bis zum Kunden • Beispiel „Kraftfahrzeug“: Elemente der Supply Chain sind u. a. • Rohstoffproduzenten/-Lieferanten (z.B. Metalle) • Baugruppenhersteller (z.B. Getriebe) • Endfertiger • Kfz-Einzelhändler • Endkunde

4. Grundlagen desSupply Chain Management (2/9) • Was ist dann „Supply Chain Management“? • SCM ist die Koordination aller Aktivitäten entlang der Wertschöpfungskette • SCM betrachtet Materialfluss, Informationsfluss und Finanzfluss • SCM ist ein strategisches Führungskonzept • SCM ist ein kritischer Unternehmensfaktor • SCM ist interorganisatorisch • SCM umfasst explizit auch den Endkunden • Teilbereiche des SCM (Auswahl): • Logistik • Produktion • CRM

5. Grundlagen des Supply Chain Management (3/9)

6. Grundlagen desSupply Chain Management (4/9) • Notwendigkeit des SCM ergab sich vor allem aus Informationsdefiziten entlang der Supply Chain • Beispiel „Bullwhip-Effekt“: • Aufschaukeln der Nachfrage entlang der Supply Chain

7. Grundlagen desSupply Chain Management (5/9) • Ursachen des Bullwhip-Effekts: • Nachfragemenge ≠ Bestellmenge • Sammelbestellungen (Mengenrabatte, Losgrößenoptimierung) • Vorratsbestellungen („Engpass-Poker“, Preisfluktuation) • Ungenügende Prognosedaten bzgl. der Nachfrage

8. Grundlagen desSupply Chain Management (6/9) • Ziele des Supply Chain Management: • Abbau von Informationsdefiziten entlang der Supply Chain • Optimierung interorganisatorischer Prozesse • Integrierte Koordination von unternehmensübergreifenden Funktionen • Kompetenzbündelung • Letztendlich: Optimierung aller Aktivitäten entlang der Supply Chain und somit Schaffung eines Mehrwertes für alle Beteiligten

9. Grundlagen desSupply Chain Management (7/9) • Voraussetzungen für ein funktionierendes SCM: • Vertrauen der SCM-Partner zueinander • Alle Partner müssen von SCM profitieren • Keine extreme Zentrierung der SCM-Planung und -kontrolle auf ein einzelnes Unternehmen • SCM-orientiertes Denken in den Unternehmensführungen • Freiwilligkeit der Teilnahme am SCM bei allen Partnern

10. Grundlagen desSupply Chain Management (8/9) • Wandel des SCM-Konzepts in der letzten Zeit: • Früher: SCM als Logistikmanagement • Jetzt: SCM als Kundenorientierung („Demand Chain“) • Früher: Eindimensionale Betrachtung der Supply Chain • Jetzt: Mehrdimensionale Betrachtung („Supply Network“)

11. Grundlagen desSupply Chain Management (9/9) • Supply Network

12. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

13. Informationssysteme im SCM (1/2) • Schlüsselfaktor für erfolgreiches SCM: Informationen • Fundamental für den Erfolg des SCM ist daher die Schaffung einer geeigneten Informationslandschaft • Betriebliche Informationssysteme sind mit und aus den jeweiligen betriebswirtschaftlichen Anforderungen heraus entstanden

14. Informationssysteme im SCM (2/2) • Übersicht über SC-Informationssysteme im Unternehmen

15. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

16. Eignung von Agenten für das SCM (1/6) • Eigenschaften von Softwareagenten • Selbstständigkeit/Autonomie • Interaktionsfähigkeit (Kommunikation und Kooperation) • Reaktives Handeln & Aktive Umweltbeeinflussung • Ziel-/Problemorientierung • Außerdem häufig zu finden: • Lernfähigkeit, Intelligenz (KI) • Vertrauenswürdigkeit • Proaktivität • Mobilität

17. Eignung von Agenten für das SCM (2/6) • 3 Grundvoraussetzungen eines Systems für den Einsatz von Agententechnologien (nach Bond, Gasser, 1988) • Daten, Systemkontrolle, Kompetenzen und Ressourcen sind dezentral vorhanden/organisiert • Das System ist ein Zusammenschluss von unabhängig handelnden Komponenten • Das System enthält „legacy components“ und „new components“, die miteinander interagieren sollen können SCM erfüllt diese Voraussetzungen!

18. Eignung von Agenten für das SCM (3/6) • Parallelen von SCM und Multiagentensystemen (MAS): Mehrere Beteiligte Autonomie und Regelbasierung Aufgabenkoordination

19. Eignung von Agenten für das SCM (4/6) • Parallelen von SCM und Multiagentensystemen (MAS): Informations(ver)teilung Keine Autorität Lernen und Schlussfolgern

20. Eignung von Agenten für das SCM (5/6) • Parallelen von SCM und Multiagentensystemen (MAS): Flexible Organisation Aufgaben(ver)teilung Dynamik

21. Eignung von Agenten für das SCM (6/6) MAS und SCM weisen viele gemeinsame Charakteristika auf! Einsatz von Agententechnologie im SCM erscheint grundsätzlich sinnvoll!

22. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

23. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (1/8) • Schlüsselfaktor für ein erfolgreiches SCM: Kollaboration • Hauptprobleme bei der Kollaboration: • Informationsmängel • Divergierende Ziele der Partner • Fehlendes Vertrauen untereinander • Ziel des Einsatzes von Agenten im SCM ist es daher, die verschiedenen Kollaborationbereiche zu unterstützen: • Collaborative Information Sharing • Collaborative Operation • Collaborative Configuration

24. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (2/8) • Collaborative Information Sharing • Situation: • Relevante Informationen sind auf alle Beteiligten der SC verteilt • Keine Informationsquelle ist bei allen Beteiligten verfügbar • Aufgaben für die einzelnen Beteiligten der SC: • Bestimmen, welche Informationen zur Verfügung gestellt werden • Herausfinden, wo die notwendigen Informationen zu finden sind • Festlegen, wer Zugriff auf die Informationen bekommen soll • Bestimmen, wie der Zugriff auf die Information über die Unternehmensgrenzen hinweg erfolgen soll • Diese Aufgaben werden derzeit manuell vorgenommen

25. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (3/8) • Mögliche Agenten im Collaborative Information Sharing: • Bestimmen, welche Informationen zur Verfügung gestellt werden • Blackboard agents • Broadcasting agents • Herausfinden, wo die notwendigen Informationen zu finden sind • Yellow page directory agents • Searching agents • Festlegen, wer Zugriff auf die Informationen bekommen soll • Authorization and security agents • Bestimmen, wie der Zugriff auf die Information über die Unternehmensgrenzen hinweg erfolgen soll • Translation agents • Interface agents

26. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (4/8) • Collaborative Operation • Situation: • Kooperation im operativen Geschäft wird auf Basis mittel- bis langfristiger Verträge betrieben • Diese können aber immer nur Rahmenbedingungen festlegen • Masse der Verträge für große Unternehmen erschlagend • Aufgaben für die einzelnen Beteiligten der SC: • Kontrollieren, ob Abkommen eingehalten werden • Reagieren, wenn Abweichungen festgestellt werden • Analysieren, welche Rahmenbedingungen festgelegt werden sollten • Optimierung der vertraglich festgelegten Aufgaben • Diese Aufgaben werden derzeit manuell vorgenommen

27. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (5/8) • Mögliche Agenten für Collaborative Operation: • Kontrollieren, ob Abkommen eingehalten werden • Monitoring/supervision agents • Reagieren, wenn Abweichungen festgestellt werden • Exception handling agents • Analysieren, welche Rahmenbedingungen festgelegt werden sollten • Analysation agents • Forecasting agents • Suggestion agents • Optimierung der vertraglich festgelegten Aufgaben • Synchronisation agents • Optimization agents

28. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (6/8) • Collaborative Configuration • Situation: • Starre, unflexible Struktur der SC • Unternehmen betrachten nur ihren eigenen Teil der SC • Aufgaben für die einzelnen Beteiligten der SC: • Identifizierung des kosteneffizientesten Lieferweges • Bestimmung der möglichen Partnerunternehmen • Verträge mit den identifizierten Partnern aushandeln • Diese Aufgaben werden derzeit manuell vorgenommen

29. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (7/8) • Mögliche Agenten für Collaborative Configuration: • Identifizierung des kosteneffizientesten Lieferweges • Logistic agents • Bestimmung der möglichen Partnerunternehmen • Search agents • Matchmaker agents • Auction agents • Verträge mit den identifizierten Partnern aushandeln • Negotiation agents

30. Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM (8/8) • Zusammenfassung: • Eine Supply Chain umfasst eine große Vielzahl von Aufgaben • Diese werden derzeit größtenteils noch „von Menschenhand“ erledigt • Unterschiedliche Arten von Agenten können diese Aufgaben übernehmen oder zumindest vereinfachen und unterstützen

31. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

32. Modelle und Techniken (1/6) • Die Forschung entwickelte verschiedene Frameworks und Modelle für den Agenteneinsatz im SCM mit unterschiedlichen Umfang und Schwerpunkt: • Umfassende Frameworks für Integration und Kooperation • Agentensysteme mit speziellem Fokus auf Teilaufgaben • Bildung der Supply Chain • Modellierung und Simulation der Supply Chain

33. Modelle und Techniken (2/6) • Umfassende Frameworks für Integration und Kooperation: • Integrated Supply Chain Management (ISCM), Fox et al. • Jeder Agent übernimmt eine bestimmte Funktion der SC • 2 Arten von Agenten: Funktions- und Informations-Agenten • Funktions-Agenten planen und kontrollieren SC-Aktivitäten • Informations-Agenten unterstützen durch Bereitstellung relevanter Informations- und Kommunikationsdienste • Fokus: Koordination auf taktischer und operationaler Ebene • Framework umfasst nur ein Unternehmen mit Schnittstellen nach außen

34. Modelle und Techniken (3/6) • Integrated Supply Chain Management (ISCM), Fox et al.

35. Modelle und Techniken (4/6) • Agentensysteme mit speziellem Fokus auf Teilaufgaben • Mobile Agents for Supervision, Rabelo and Spinosa • Jedes Unternehmen platziert je einen Supervision Agent bei den jeweiligen SC-Partnern • Diese sammeln im System des Partners die benötigten Informationen und melden diese an das Unternehmen zurück • Durch Überwachung von kritischen Aktivitäten (z.B. Produktionsausfälle, Lieferverzögerungen etc.) beim Partner kann das Unternehmen schnell reagieren und Maßnahmen einleiten

36. Modelle und Techniken (5/6) • Bildung der Supply Chain • Negotiating Agents for Supply Chain Management, Chen et al. • Zielt auf Bildung von virtuellen Unternehmen • Jedes Unternehmen der SC wird durch einen autonomen Agenten repräsentiert • Diese treffen auf einem virtuellen Marktplatz zusammen und können Angebote machen oder Angebote nachfragen • Durch Matching von Angebot und Nachfrage bildet sich dynamisch das Supply Network • Zu Grunde liegen KI-Techniken wie gefärbte Petrinetze (CPN) • Kommunikation mittels Agent Communication Language (ACL)

37. Modelle und Techniken (6/6) • Modellierung und Simulation von SC • Modeling Supply Chain Dynamics, Swaminathan et al. • Agenten repräsentieren einzelne Funktionen der SC • Jeder Agent ist spezialisiert auf die Optimierung der Funktion, welche er repräsentiert • Globaler System Optimizer mit constraint-basiertem Optimierungsalgorithmus • Implementiert von IBM zur Optimierung der SC

38. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

39. Beispiel aus der Praxis (1/5) • Der umfassende Einsatz von Agententechnologien im SCM ist derzeit so gut wie gar nicht umgesetzt • Allerdings wird in diesem Bereich umfangreich geforscht, so dass mittelfristig auch produktive Systeme entstehen werden • Einige Firmen haben sich schon auf diesen Bereich spezialisiert und treiben die Entwicklung voran • Sehr häufig werden derzeit Agentensysteme für Simulationen der SC genutzt, um Schwachstellen und Optimierungsmöglichkeiten zu erkennen

40. Beispiel aus der Praxis (2/5) • Beispiel „NuTech Solutions“: • Softwareunternehmen, gegr. 1999 (USA) • Inzwischen nach Europa expandiert • Spezialisiert auf integrierende Unternehmenssoftware und KI • Zahlreiche prominente Kunden, u.a. Procter&Gamble, Southwest Airlines, Ford, BMW, Siemens, Beiersdorf, RWE, SAP, TUI, Unilever…

41. Beispiel aus der Praxis (3/5) • Beispiel „NuTech Solutions“, Fallstudie „Procter&Gamble“ • Ist-Analyse: • Supply Chain hat sich insbesondere durch e-Commerce zum unübersichtlichen Supply Network entwickelt • Optimierungstechniken waren nicht mehr up-to-date • NuTech sollte simulieren, wo und wie man die gewandelte Struktur optimieren könnte

42. Beispiel aus der Praxis (4/5) • Beispiel „NuTech Solutions“, Fallstudie „Procter&Gamble“ • Verfahren: • NuTech simulierte mit Agenten die Verhaltensweisen und Eigenschaften der verschiedenen Akteure (Fabriken, Verteilzentren, Lkws, Einzelhändler, Produkte, Unternehmensführung…) • Datenbasis waren aktuelle, reelle Zahlen aus der SC • Simuliert wurden auch besondere Situationen wie Nachfragespitzen (z.B. durch Marketingmaßnahmen) u.ä. und deren Auswirkungen auf das System

43. Beispiel aus der Praxis (5/5) • Beispiel „NuTech Solutions“, Fallstudie „Procter&Gamble“ • Ergebnis: • Durch iterative Wiederholung der Simulation, lernten die Agenten eine nahezu optimale Verhaltensweise. • Dadurch entstand ein sich annähernd selbst organisierendes Netz. • Es konnte eine Reduzierung der Durchlaufzeit und des Bestandes von durchschnittlich 50% (!) festgestellt werden. • Feldversuche bestätigten diese Zahlen und P&G ist nun dabei, die identifizierten Änderungen weltweit umzusetzen. • Die jährlichen Investitionen für die Umsetzung liegen bei ca. 3 Mio. US-$, die dadurch erzielten Einsparungen belaufen sich auf etwa 300 Mio. US-$!

44. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit

45. Probleme und Einschränkungen (1/5) • Natürlich ist der Einsatz von Agenten im SCM kein Königsweg, 3 Gruppen von Einschränkungen: • Es existiert kein übergreifender System-Controller. • Die globale Perspektive wird nicht beachtet. • Vertrauen in die Zuverlässigkeit ist (noch) nicht gegeben.

46. Probleme und Einschränkungen (2/5) • Es existiert kein übergreifender System-Controller • Beteiligte der SC sind nicht immer wirklich gleichberechtigt • Häufig determiniert ein einzelnes Unternehmen die gesamte SC • Dieses will die Kontrolle über die SC nicht abgeben • Häufig ist dieses eine Unternehmen sogar abhängig von einer dominierenden Position in der SC

47. Probleme und Einschränkungen (3/5) • Die globale Perspektive wird nicht beachtet • Agenten verfügen nur über „lokales Wissen“ • Daher treffen sie nur lokal begrenzt sinnvolle Entscheidungen • Diese sind in der Regel optimal für die lokale Problemstellung • Die Summe der lokalen Optima führt aber nicht zwingend auch zu dem globalen Optimum

48. Probleme und Einschränkungen (4/5) • Vertrauen in die Zuverlässigkeit ist (noch) nicht gegeben • Je simpler die Aufgabe, desto leichter fällt es den Entscheidungsträger, die Kontrolle über diese Aufgabe zu delegieren • Für die Delegation geschäftskritischer Entscheidungen (z.B. Vertragsschlüsse) fehlt derzeit noch das Vertrauen in die Agententechnologie • Darüber hinaus muss auch Vertrauenswürdigkeit für die Agenten untereinander gegeben sein

49. Probleme und Einschränkungen (5/5) • Weitere grundsätzliche Probleme: • Problem der Informationsgewinnung ( Semantic Web) • Problem der Interagentenkommunikation, „Ontologie-Problem“( KQML, KIF) • Problem der Integration von Altsystemen (  EDI- und XML-Schnittstellen, Web Services) • Problem des intelligenten Verhaltens (KI) • Problem der nicht etablierten Standards (KSE, FIPA)

50. Agenda • Grundlagen des Supply Chain Management (SCM) • Informationssysteme im SCM • Eignung von Agenten für das SCM • Einsatzmöglichkeiten von Agenten im SCM • Frameworks und Modelle • Beispiel aus der Praxis • Probleme und Einschränkungen • Fazit