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Digital supply chain twin: framework for planning and control of logistics systems
Zarnitz, Simon
In the recent course of digitalisation, various technologies are being discussed in companies, which entail more transparency and holistic optimisation of logistics systems. This dissertation deals with the Digital Supply Chain Twin (DSCT) which is a dynamic simulation model of a real logistics system. Therefore, the potentials for predictive planning and control of logistics systems are explored. The increasing significance of digitalisation and the imperative for effective and sustainable logistics management amidst rising customer expectations and market volatility is the motivation of this dissertation. A DSCT is a promising solution that could enable real-time control, long-term learning and data-based recommendations. The primary research question is how DSCT can contribute to the planning and control of logistics systems. It is explored through a practice-based research design that includes a systematic literature review, workshops and case studies. The result of the dissertation is to develop a design and implementation framework that considers the requirements, possibilities and limitations of DSCT, as well as to ensure a business evaluation of the technology concept. Expected outcomes include a comprehensive understanding of the role of DSCT in logistics systems planning and control, identification of organisational, technical and procedural requirements, and exploration of potential use cases and their benefits. It also addresses the increasing attention of sustainability in logistics networks and how a DSCT can measure environmental impacts. Methodologically, a primarily qualitative approach was chosen, as expert knowledge was needed due to the novelty of the technology. The research included a systematic literature search in which a total of 380 papers were selected, of which 66 papers were used as key papers for the identification of application fields and use cases of DSCTs in logistics. Within a workshop with 20 experts from logistics, the requirements of a DSCT were identified. Additionally, an online survey on the potentials and limitations was carried out. Finally, two case studies were conducted with real industry data to validate the feasibility of DSCTs and the developed design- and implementation framework. The data collection was concluded with a managerial evaluation using 6 expert interviews. Overall, this dissertation contributes to the understanding and practical implementation of DSCT in logistics and provides a framework for decision support, optimisation and sustainability in logistics systems. Here, the need of a DSCT is described in the first part, the requirements are clarified, potentials and limits are described in detail and the essential cost drivers for implementation and maintenance are determined. The dissertation concludes with a critical appraisal and an outlook for further research needs.
Im Zuge der Digitalisierung werden in Unternehmen verschiedene Technologien zum Teil konvergierend diskutiert, welche eine höhere Transparenz und Optimierung von Logistiksystemen gewährleisten. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit dem Digital Supply Chain Twin (DSCT), welcher ein dynamisches Simulationsmodell eines realen Logistiksystems darstellt. Dabei werden die Potenziale für die vorausschauende Planung und Steuerung von Logistiksystemen methodisch untersucht. Steigende Kundenanforderungen, der Klimawandel und volatile Nachfrageschwankungen stellen die Logistik aktuell vor große Herausforderungen. Der DSCT könnte eine vielversprechende Lösung sein, um Unternehmen bei der Bewältigung dieser Herausforderungen zu unterstützen. Zentrale Forschungsfragen der Arbeit sind, wie DSCTs zur Planung und Steuerung von Logistiksystemen beitragen können, welche Voraussetzungen geschaffen werden müssen und wo die Grenzen des Technologiekonzeptes liegen. Dies wird durch ein anwendungsorientiertes Forschungsdesign untersucht, welches eine systematische Literaturanalyse, Workshops, Umfragen, Interviews und Fallstudien umfasst. Das Ziel war es, einen Gestaltungs- und Implementierungsmodell zu entwickeln, welches die Voraussetzungen, Potentiale und Grenzen von DSCTs beschreibt und eine betriebswirtschaftliche Bewertung des Konzeptes sicherstellt. Methodisch wurde ein vorwiegend qualitativer Ansatz gewählt, da aufgrund der Neuartigkeit der Technologie Expertenwissen erforderlich war. Die Forschung umfasste eine systematische Literaturrecherche, bei der insgesamt 380 wissenschaftliche Paper und Praxisstudien ausgewählt wurden, von welchen 66 als Schlüsselartikel für die Identifizierung von Anwendungsfeldern von DSCT in der Logistik verwendet wurden. In einem Workshop mit 20 Experten aus der Logistik wurden die organisatorischen, prozessualen und technologischen Voraussetzungen eines DSCT aggregiert. Darüber hinaus wurde eine Online-Umfrage mit 45 Experten zu den Potenzialen und Grenzen durchgeführt. Schließlich wurden zwei Fallstudien mit realen Industriedaten durchgeführt, um die Machbarkeit von DSCTs zu validieren. Die Datenerhebung wurde mit einer Managementbewertung unter Verwendung von Experteninterviews abgeschlossen. Insgesamt trägt diese Dissertation zum Verständnis und zur praktischen Umsetzung von DSCT in der Logistik bei und bietet einen Rahmen für Entscheidungsunterstützung, Optimierung und Nachhaltigkeit in Logistiksystemen. Die Dissertation schließt mit einer Zusammenfassung, der kritischen Würdigung und einem Ausblick auf weitere Forschungsbedarfe.
