Assessment of novel temperature monitoring systems for improving cold chain management in meat supply chains

Abstract

The objective of this thesis has been to develop a concept to assess temperature monitoring systems. In particular, the ability of such systems to improve cold chain management has been investigated. The improvement potential has been considered taking into account the scoring and ranking of available systems for different meat supply chains.<br /> The concept is based on several empirical and experimental studies which are concerned with four research questions. The detailed examination of a large variety of intra- and interorganizational temperature monitoring systems, as well as solutions, followed the characterization of key functionalities of these systems. Due to the characterization of implementation challenges, the necessary requirements in customer-supplier relationships in cold supply chains could be established.<br /> Taking these requirements into account, the importance of a three-dimensional (technical, organizational and functional) view of the improvement of cold chain management could be derived, resulting in a three-dimensional generic model. The importance of this threedimensional view has been investigated in a long-term field trial in a poultry supply chain using Time-Temperature-Indicators (TTIs) as an example. In total, comprehensive data sets from ten “Temperature mappings”, six field trials with Time-Temperature-Indicators (TTIs) and two field trials with RFIDs with a temperature sensor and results from 20 expert discussions were available for the derivation of the assessment concept. 11 companies involved in poultry, fish, pork, beef and cooked ham supply chains on a (German) national, international and global scale have been involved in the study.<br /> Based on the results, a concept for assessing temperature monitoring solutions is been proposed. It is defined as the “Multi-criteria Decision Aid - Cold Chain Management (MCDACCM)” - concept. It is a combination of five levels and five columns which contain the respective phases, steps and elements of the process concept. For the process of the assessment, four steps have been defined – Requirement determination (1), Scoring process (2), Calculation (3) and Ranking (4) – divided into the phases “CCM requirement creation” and “Assessment and Decision”. In the first step the ‘‘Three-dimensional generic model” is proposed for determination and categorization of 14 cold chain management relevant technical, organizational and functional criteria. By using a “Scoring model” (step 2), the weighting of the criteria can be conducted. In the final two steps, the Multi-Criteria Decision Aid method PROMETHEE (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation) permits the calculation of “outranking net flows” (step 3) enabling the ranking of a finite number of temperature monitoring alternatives (step 4). The user-orientated assessment concept facilitates decision making so as to ascertain the best temperature monitoring solution for specific application cases.

<strong>Bewertung von neuartigen Temperaturüberwachungsmöglichkeiten zur Verbesserung des Kühlkettenmanagements in Fleisch erzeugenden Ketten</strong><br /> Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein Konzept zur Bewertung von Temperaturüberwachungssystemen zu entwickeln. Insbesondere galt es, deren unterschiedliche Potenziale zur Verbesserung des Kühlkettenmanagements in Fleisch erzeugenden Ketten darzustellen und zu rangieren.<br /> Die Grundlage der Konzeptentwicklung bildeten mehrere empirische und experimentelle Studien, hinter denen vier Forschungsfragen standen. Die Charakterisierung von Schlüsselfunktionalitäten erfolgte für inner- und überbetriebliche Temperaturüberwachungssysteme. Dabei bestand die Herausforderung, die Anforderungen von Kunden und Lieferanten in Zulieferketten zum Lebensmitteleinzelhandel gleichermaßen zu berücksichtigen.<br /> Dies erfolgte durch die Weiterentwicklung eines generischen Models, indem sowohl technische, organisatorische als auch funktionale Aspekte Berücksichtigung fanden. Im Rahmen einer mehrwöchigen Feldstudie in einer Geflügelfleisch erzeugenden Kette ließen sich exemplarisch die erzielbaren Verbesserungen auf der Grundlage des dreidimensionalen Vorgehensmodells zeigen. Exemplarisch kamen hierbei Zeit-Temperatur-Indikatoren zum Einsatz. Insgesamt standen zur Ableitung des Bewertungskonzeptes umfassende Datensätze von zehn „Temperature mappings“, sechs Feldstudien mit Zeit-Temperatur- Indikatoren und zwei Feldstudien mit RFIDs mit Temperatursensoren sowie Ergebnisse aus 20 Expertendiskussionen zur Verfügung. In die Untersuchungen brachten sich 11 Unternehmen nationaler, internationaler und globaler Wertschöpfungsketten, bezogen auf die Produkte Geflügelfleisch, Fisch, Schweinefleisch, Rindfleisch und Kochschinken, ein.<br /> Aus den Studienergebnissen entstand der strukturelle Aufbau eines Bewertungskonzeptes, das als „Multi-criteria Decision Aid - Cold Chain Management (MCDA-CCM)“ - Konzept bezeichnet wird. Es handelt sich um eine Matrix, bestehend aus fünf Ebenen und fünf Spalten, die die jeweiligen Phasen und Elemente des Vorgehenskonzeptes enthalten. Der Ablauf der Bewertung sieht die zwei Phasen “Bestimmung Kühlkettenmanagement relevanter Anforderungen” sowie “Bewertung und Entscheidung” vor. Jede Phase ist nochmals untergliedert. Im ersten Schritt sieht die Verwendung des „dreidimensionalen generischen Modells“ eine konkrete Festlegung technischer, organisatorischer und funktionaler Kriterien für zu bewertende Innovationen im Kühlkettenmanagement vor. Die im „Scoring model“ festgelegte nummerische Gewichtung 14 unterschiedlicher Kriterien ist die Grundlage für die darauffolgenden Bewertungsschritte. In den weiteren Phasen wird die multikriterielle Entscheidungsmethode „PROMETHEE (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation)“ herangezogen. Das zur Verfügung stehende Berechnungstool ermöglicht die Kalkulation von „outranking net flows“ im dritten Schritt. Im vierten Schritt erfolgt schließlich die Bildung einer Rangreihenfolge von präferierten Lösungen für unterschiedliche Anwendungsszenarien zur Verbesserung des jeweiligen Kühlkettenmanagements.