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- ZeitschriftenartikelErweiterung der Klassifikation von Funktionalitäten von Supply Chain Management Informationssystemen(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Papert, Marcel; Weiß, Thomas; Wiesnet, Patrick; Weber, JohannesZiel dieser Studie ist es, die Taxonomie der Funktionalitäten von Supply Chain Management Informationssystemen (SCM IS) zu erweitern, um deren Bewertung und Auswahl im heutigen volatilen und disruptiven Geschäftsumfeld zu unterstützen. Aufbauend auf früheren Arbeiten identifiziert diese Studie neue Funktionalitäten, die das SCM verbessern. Die Autoren führen eine Literaturrecherche sowie eine Inhaltsanalyse von über 89 Spezifikationsdokumenten von SCM IS Anbietern durch. Mithilfe der Analyse werden 12 Funktionalitäten identifiziert, die sich auf Analyse und Prognose, Planung und Design, Logistik, Lagerhaltung und Informationsmanagement konzentrieren. Die erweiterte Taxonomie von Funktionalitäten soll Praktiker und Wissenschaftler bei der Auswahl von SCM IS unterstützen. Die Ergebnisse sollen helfen, funktionale Anforderungen des SCM an SCM IS zu formulieren. The purpose of this study is to extend the taxonomy of supply chain management information system (SCM IS) functionalities to support their evaluation and selection in today’s volatile and disruptive business environment. Building on previous work, this study identifies new functionalities that enhance SCM. The authors conduct a literature review and content analysis of over 89 specification documents from SCM IS vendors. The analysis identifies 12 functionalities focused on analysis and forecasting, planning and design, logistics, warehousing, and information management. The extended taxonomy of functionalities is intended to assist practitioners and researchers in selecting SCM IS. The results are expected to help formulate SCM functional requirements for SCM IS.
- ZeitschriftenartikelWissensmanagement für Wartung und Instandhaltung im Verteilnetz – Konzeption eines Assistenzsystems basierend auf einem Large Language Model(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) zur Heiden, Philipp; Kaltenpoth, SaschaVerteilnetzbetreiber in Deutschland stehen vor großen Herausforderungen bei dem Management ihres unternehmensspezifischen Wissens: Mitarbeiterengpässe durch den demographischen Wandel, Wissen ist nur implizit vorhanden und nicht in Wissensmanagementsystemen digitalisiert, teilweise gibt es gar keine Wissensmanagementsysteme oder Konzepte und das Verteilnetz wird immer komplexer. Verbunden mit zunehmender Belastung von zentralen Komponenten im Verteilnetz durch die Energiewende bedarf es neuer Lösungen, besonders für die wissensintensiven Wartungs- und Instandhaltungsprozesse. Generative Artificial Intelligence als aufstrebende Technologie, insb. durch Large Language Models, zeigt hier erste Erfolge für die Anleitung, Entscheidungsunterstützung und den Wissenstransfer. Aufbauend auf dem Design Science Research Forschungsparadigma wird in diesem Beitrag ein ganzheitlicher Ansatz des Wissensmanagements konzipiert, welcher als zentrale Komponente auf einem Assistenzsystem basiert. Ein Large Language Model generiert Hilfestellungen für Netzmonteure während der Wartung und Instandhaltung auf Basis von Anleitungen. Neben der Konzeption zeigt dieser Beitrag auch die erarbeitete Strategie zur Demonstration und zukünftigen Evaluation der Ergebnisse. Der Beitrag liefert ein für Verteilnetzbetreiber neuartiges Konzept Large Language Model basierter Assistenzsysteme zum Wissensmanagement und zeigt zudem nachgelagerte Schritte auf, die vor einer Markteinführung notwendig sind. Distribution grid operators in Germany are facing major challenges in managing organization-specific knowledge: staff shortages due to demographic change, knowledge is only implicitly available and not digitalized in knowledge management systems, in some cases there are no knowledge management systems or concepts at all, and the distribution grid is becoming increasingly complex. In conjunction with the increasing stress on central components in the distribution grid due to the energy transition, new solutions are needed, especially for knowledge-intensive maintenance and repair processes. Generative artificial intelligence as an emerging technology, in particular through large language models, is showing initial success for guidance, decision support, and knowledge transfer. Building on the design science research paradigm, this article develops a holistic approach to knowledge management based on an assistance system as a central component. A large language model is used to assist technicians on the distribution grid during maintenance and repair activities based on manuals. In addition to a conceptual design, this article shows the strategy developed for demonstrating and evaluating the results. The article provides a novel concept for distribution grid operators through assistance systems for knowledge management based on large language models and shows downstream steps that are necessary before a market launch.
- ZeitschriftenartikelVergleich der Umsetzungsoptionen für Steuersysteme im Verbund im Energiesektor: Sicherheitsanforderungen, Effizienz und Wirksamkeit auf zentraler und dezentraler Ebene(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Müller, Sven; Müller, Kevin; Hartmann, Kilian; Weindl, ChristianDer stetige Wandel von einer auf fossilen Rohstoffen basierenden Energieversorgung hin zu einer Versorgung auf Basis erneuerbarer Energien dient u. a. dem Ziel der Reduzierung des Kohlenstoffdioxidausstoßes. Dieser Wandel führt neben der Einsparung von Kohlenstoffdioxid zu einem Handlungsbedarf im Stromnetz, da durch die Substitution von steuerbaren durch dargebotsabhängige Erzeuger der Ausgleich zwischen Last und Erzeugung nicht mehr wie bisher durchgeführt werden kann. Ein möglicher Ansatz zur Lösung dieses Problems, ist zusätzlich zum Netzausbau die Ausgestaltung eines Smart Grids, welches durch Steuersysteme anhand verschiedener Netz‑, Umwelt- sowie ökonomischer Parameter erreicht werden kann. Dieser Artikel untersucht verschiedene zentrale und dezentrale Konzepte für die Datenhaltung in Smart Grid-Steuersystemen sowie die Datenverarbeitung, wobei hier die Aspekte der lokalen und der cloudbasierten Verarbeitung betrachtet werden. Betrachtungsgegenstand bei der Datenhaltung sind relationale Datenbanken, Blockchain und NoSQL-Datenbanken. Nach einem Vergleich der verschiedenen Konzepte anhand der Parameter Datensicherheit, Konsistenz, Skalierbarkeit, Kosten, Latenz, Verfügbarkeit und Komplexität sowie einer Abstimmung mit den Anforderungen eines zuvor definierten Use-Case wird eine Beurteilung darüber abgegeben, welches Konzept am besten den Anforderungen entspricht. Der Beitrag schließt mit einem Ausblick und einer Handlungsempfehlung. Eine ausführliche Analyse für die Datenverarbeitung wird in einem zukünftigen Paper veröffentlicht. The constant change from an energy supply based on fossil fuels to a supply based on renewable energies serves, among other things, the goal of reducing carbon dioxide emissions. In addition to the reduction of carbon dioxide, this change leads to a need for action in the electricity grid, as the substitution of controllable generators by supply-dependent generators means that load and generation can no longer be balanced as before. One possible approach to solving this problem, even before grid expansion, is the design of a smart grid, which can be achieved through control systems based on various grid and environmental parameters. This thesis examines various centralised and decentralised concepts for data storage in smart grid control systems as well as data processing, whereby the aspects of local and cloud-based processing are considered here. Relational databases, blockchain and NoSQL databases are considered for data storage. After a comparison of the various concepts based on the parameters of data security, consistency, scalability, costs, latency, availability and complexity as well as a comparison with the requirements of a previously defined use case, an assessment is made as to which concept best meets the requirements. The article concludes with an outlook and a recommendation for action. A detailed analysis for data processing will be published in a future paper.
- ZeitschriftenartikelDer Forschungsschwerpunkt Cloud-basierte Energienetze(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Speith, Leon Otis; Hericks, Christoph; Mirsafian, Seyed Saeed; Kiel, Martin; Füg, Torsten; Rajamani, Vinod; Rosefort, Yves; Thoben, MarkusEine der größten Herausforderungen der heutigen Zeit ist die nachhaltige und zugleich sichere Versorgung mit Energie. Die unter dem Stichwort Energiewende zusammengefassten Handlungsfelder sind dabei vielfältig und interdisziplinär. Häufig werden in diesem Kontext einzelne Technologien in den Fokus gerückt und deren Vorzüge als „Game-Changer“ angepriesen. Die Komplexität des Themas lässt dabei häufig die Sicht auf das gesamte System außer acht. Aus dieser Motivation heraus wurde der Forschungsschwerpunkt Cloud-basierte Energienetze an der Fachhochschule Dortmund ( 2024 ) geschaffen. Dieser Artikel beschreibt neben den beteiligten Laboren und Forschern die Beweggründe für das Projekt, die geplanten Projektziele sowie erste Ansätze für die notwendige Infrastruktur, die für diesen Forschungsschwerpunkt an der Fachhochschule Dortmund geschaffen wird. One of the greatest challenges of our time is the sustainable yet secure supply of energy. The fields of action summarized under the term energy transition are diverse and interdisciplinary. Often, in this context, individual technologies are spotlighted and touted as “game changers”. The complexity of the topic all too often obscures the view of the entire system. Motivated by this, the research focus on cloud-based energy networks ( 2024 ) was established at the Dortmund University of Applied Sciences. This article describes the laboratories and researchers involved, the reasons for the project, the planned project objectives, as well as initial approaches for the necessary infrastructure to be established for this research focus at the Dortmund University of Applied Sciences.
- ZeitschriftenartikelIT-Lösungen zur Erbringung von Regelleistung aus PV-Anlagen unter Verwendung der Smart-Meter-Infrastruktur(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) McCulloch, Manuela; Ebe, Falko; Lorenz, Heiko; Schwarz, Moritz; Zhang, Zhongran; Graeber, DietmarDieser Artikel präsentiert eine innovative Lösung zur Integration von PV-Anlagen in den Regelreservemarkt unter Nutzung der deutschen Smart-Meter-Infrastruktur. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Regelreserve und den hohen Preisen im Markt stellt die effiziente Regelung von PV-Anlagen eine attraktive Option für mehr Angebot auf dem Regelreservemarkt dar. Bisher verhinderten technische und regulatorische Hürden eine Marktteilnahme. Der Artikel zeigt eine mögliche Lösung auf, validiert diese durch Laboruntersuchungen, und demonstriert die prinzipielle Eignung der vorgeschlagenen technischen Lösung für diesen Zweck. Dieser Ansatz bietet neue Perspektiven für den Einsatz erneuerbarer Energien und deren Rolle im Strommarkt, insbesondere im Hinblick auf die Bereitstellung von Systemdienstleistungen. This article presents an innovative solution for integrating PV systems into the control reserve market using the smart meter infrastructure. In view of the increasing demand for control reserve and the high prices on the market, the efficient control of PV systems is an attractive option for increasing the supply in the control reserve market. Until now, technical and regulatory hurdles have prevented market participation. The article presents a possible solution, validated by laboratory tests, and demonstrates the basic suitability of the proposed technical solution for this purpose. This approach offers new perspectives for the use of renewable energies and their role in the electricity market, particularly with regard to the provision of ancillary services.
- ZeitschriftenartikelEreignisvariable Tarife zur Lastverschiebung von steuerbaren Verbrauchseinrichtungen im Prosumer-Haushalt(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Kübler, Claudius; Essers, Julien; Niehs, Eike; Engel, Bernd; Grandel, MatthiasDer Artikel beschreibt zunächst die aktuellen technischen und regulatorischen Rahmenbedingungen für Lastverschiebung im Prosumer-Haushalt. Seit Ende 2023 sind alle Rahmenbedingungen weitestgehend definiert, um in den nächsten Jahren automatisierte tarifbasierte Lastverschiebungen in den Markt einzuführen. Die vom Gesetzgeber geforderten flexiblen Tarife als Anreiz zur Lastverschiebung werden näher analysiert. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dynamischen Tarifen, bei denen die Vertriebspreise dynamisch an die Marktergebnisse der Strombörse gekoppelt werden. Auf Basis einer Marktübersicht und der Ergebnisse einer qualitativen Expertenbefragung von 12 Stadtwerken und Lieferanten erfolgt eine Bewertung dynamischer Tarife. Es wird ein alternatives Tarifkonzept auf Basis des Tarifanwendungsfalles 5 (ereignisvariabler Tarif) vorgestellt. Bei diesem Tarif werden drei bzw. vier Tarifstufen dynamisch an den Börsenpreis angepasst. Dieses Tarifkonzept ist datensparsamer und einfacher in den IT-Systemen umzusetzen als die notwendige Zählerstandsgangmessung (Tarifanwendungsfall 7) mit einem Messwert pro ¼ h bzw. h bei dynamischen Tarifen. Auch weist der ereignisvariable Tarif eine geringere Komplexität sowie ein geringeres Kostenrisiko für die Endverbraucher auf. Der Beitrag beschreibt die dafür notwendige Signalisierung zwischen dem Messstellenbetreiber (Gateway-Administrator), dem Smart Meter Gateway und einem Home Energy Management System zur automatischen Übermittlung der Tarifsignale. In einem quantitativen Vergleich auf Basis der Börsenstrompreise des Jahres 2023 werden verschiedene Ausgestaltungsvarianten des ereignisvariablen Tarifs mit einem dynamischen Tarif und einem Einheitspreistarif verglichen. The article describes the current technical and regulatory framework for load shifting in prosumer households. Since the end of 2023, all the framework conditions have been largely defined for introducing automated tariff-based load shifting to the market in the coming years. The flexible tariffs required by law as an incentive for load shifting are analyzed in more detail. A particular focus is placed on dynamic tariffs, in which the sales prices are dynamically linked to the market prices of the electricity exchange. Dynamic tariffs are evaluated on the basis of a market overview and the results of a qualitative expert survey of 12 municipal utilities and suppliers. An alternative tariff concept based on tariff use case 5 (event-driven tariff) is presented. With this tariff, three or four tariff levels are dynamically adjusted to the exchange price. This tariff concept is more data-efficient and easier to implement in the IT systems than the meter reading profice (tariff use case 7) with one measurement value every 1/4h resp. 1 h which is required for dynamic tariffs. The event-driven tariff is also less complex and carries a lower cost risk for end consumers. The article describes the necessary signaling between the metering point operator (gateway administrator), the smart meter gateway and a home energy management system for the automatic transmission of tariff signals. In a quantitative comparison based on the market prices of the electricity exchange for 2023, different design variants of the event-driven tariff are compared with a dynamic tariff and a standard price tariff.
- ZeitschriftenartikelPraxisbuch Energiewirtschaft. Energieumwandlung, -transport und -beschaffung, Übertragungsnetzausbau und Kernenergieausstieg(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Hooß, Kerstin
- ZeitschriftenartikelReferenzarchitektur Cybersicherheit im Föderalsystem Deutschlands(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Rehbohm, Thomas; Sandkuhl, KurtCybersicherheitsarchitekturen sind im Föderalsystem Deutschlands elementarer Bestandteil der digitalen Daseinsvorsorge für Gesellschaft, Wirtschaft und Verwaltung. In Deutschland stehen neben dem Bund alle Länder vor vergleichbaren Herausforderungen, die Akteure ihrer Region dergestalt in eine Architektur einzubinden, dass eine gegenüber Cybersicherheitsbedrohungen resiliente IKT-Infrastruktur entsteht. Sofern die Länder eine harmonisierte Architektur implementiert haben, kann die Gesamtarchitektur im Binnenverhältnis der Länder in kooperativer und komplementärer Zusammenarbeit mit dem Bund und für Europa aufwachsen. Das Ziel der hier vorgestellten Forschungsarbeit ist es, die Verzahnung der systemrelevanten Akteure der regionalen und föderalen Cybersicherheit zu unterstützen und zu vereinfachen. Konkret werden dazu sowohl die inter-organisationalen Prozesse und davon betroffenen Rollen und Organisationseinheiten bei Land, Kommune und Unternehmen der Privatwirtschaft als auch gemeinsam nutzbare Komponenten einer Cybersicherheitsorganisation betrachtet und in Form einer Unternehmensarchitektur dokumentiert, die zu einer Referenzarchitektur weiterentwickelt werden soll. Die Modellierung der Referenzarchitektur in der Modellierungssprache ArchiMate wird in Auszügen vorgestellt. This article discusses cybersecurity architectures in the context of Germany’s federal system. The architecture presented are to become a fundamental component of the German and at the same time digital services of general interest for society, the economy and the administration. At the time when the hybrid threat situation and the supply of fossil fuels are a matter of constant debate in politics and the media, all of the German federal states face compareable challenges. The European Union, Germany and Germanys constituent the federal states have had to recognise how very fragile social and societal cohesion is. Bottlenecks, as they have become increasingly likely in electricity and gas supply, are transferable to ICT infrastructures. The aim of the cybersecurity architecture described here is to enable cybersecurity actors at the national and federal level to network more closely to strengthen resilience against threats. The architecture set out here will be further refined in an iterative evaluative manner and represents a federal solution to the challenges of the asymmetric threat landscape. Apart from a possible and future legal change in the distribution of competences in Germany, this research paper considers cybersecurity in the context of a distributed and federal structure.
- ZeitschriftenartikelBlockchain-Technologie in der Energiewirtschaft – Blockchain als Treiber der Energiewende(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Knoll, Matthias
- ZeitschriftenartikelIT – Enabler der Energiewende(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 61, No. 4, 2024) Hooß, Kerstin; Knoll, Matthias; Welter, JürgenDer Umbau des Energiesystems von einer weitgehend hierarchischen hin zu einer stark dezentralisierten und nachhaltigen Struktur erfordert umfassende Überlegungen zur Entwicklung geeigneter IT-Lösungen. Dabei beeinflussen einerseits der Stand technischer Entwicklungen, andererseits der Stand der Regulatorik und Standardisierung die Verfügbarkeit und die Akzeptanz „passender“ Anwendungssysteme. Es wird zudem deutlich, dass weniger das Fehlen innovativer Ansätze in der IT, als vielmehr geeignete Wege zur „richtigen“ Kombination bereits verfügbarer – und vielfach auch bereits in anderen Bereichen bewährter – Technologien und Komponenten den notwendigen niederschwelligen IT-Einsatz erschweren. Dieser Einführungsbeitrag stellt daher ausgehend von den Besonderheiten des im Umbau befindlichen Energiesystems zentrale Technologien, Konzepte und Elemente im IT-Kontext vor, die notwendig sind, um die Herausforderungen bewältigen zu können. Ein Ausblick rundet den Beitrag ab. The energy system transformation leading from largely hierarchical to highly decentralized structures require comprehensive consideration on how to develop suitable IT solutions. The availability and acceptance of “suitable” application systems are affected by the state of technical development on the one hand and the state of regulation and standardization on the other. However, not the lack of innovative approaches in IT, but rather the lack of suitable ways of combining technologies and components that are already available—and in many cases already proven in other areas— make the necessary low-threshold use of IT more difficult. This article therefore introduce important IT-based concepts and components necessary to overcome the energy system transformation challenges. The article concludes with an outlook on further topics.