Smart food sharing across smart cities: concepts, processes and infrastructure

Abstract

Um überleben zu können, benötigt jeder Mensch Lebensmittel und daher ist eine angemessene Versorgung der gesamten Menschheit mit Essen wichtig. Offensichtlich ist das nicht der Fall - Nahrungsmittelabfälle und Mangelernährung sind die Folgen. In letzter Zeit versuchen immer mehr food sharing Initiativen das Problem zu lösen, indem sie überschüssige Lebensmittel weiterverteilen, sind dabei aber nur mäßig erfolgreich. Deshalb ist das Ziel dieser Arbeit einen smarten food sharing Prozess zu beschreiben. Sie beschäftigt sich mit vielen Aspekten von food sharing und bietet Vorschläge für Verbesserungen. Ganz besonders wird das Koordinationsproblem das food sharing innewohnt beleuchtet und mit dem Peer Model gelöst. Zu Beginn gibt die Arbeit Einblicke in die globale Lebensmittelversorgung und schätzt das mögliche Potential von food sharing ab. Danach analysiert sie bestehende food sharing Lösungen und Forschung über food sharing und gibt Verbesserungsvorschläge. Anschließend werden mehrere Informations- und Kommunikationstechnologien beschrieben, die in einem verbesserten food sharing Prozess verwendet werden können. Dabei vergleicht sie gängige Koordinationsframeworks und kommt zu dem Ergebnis, dass für food sharing das Peer Model am besten geeignet ist. Deshalb wird das Koordinationsproblem von food sharing mit dem Peer Model modelliert, für seine Java Laufzeitumgebung implementiert und eine Simulation zeigt, dass das Model funktioniert. Abschließend beschreibt die Arbeit einen smarten food sharing Prozess und Storyboards veranschaulichen wie Benutzer damit interagieren. Die Weltbevölkerung mit Essen zu versorgen wird auch zukünftig herausfordernd, vor allem wenn sie wie erwartet steigt. Mit food sharing können heute bereits einige Probleme in der Lebensmittelversorgung verbessert werden, aber aktuelle Lösungen sind nicht effizient genug. Ein smarter food sharing Prozess, wie in dieser Arbeit beschrieben, sollte daher so bald als möglich eingesetzt werden.

Everybody needs food to survive and therefore an appropriate supply of all people with foodstuff is of enormous importance. Obvious this is still not ensured - food waste and undernourishment are direct consequences. Lately, emerging food sharing initiatives try to solve these problem by redistribution of surplus food products, but they are not effective enough. So, the aim of this work is to describe an improved food sharing process. Therefore, the thesis deals with numerous aspects of food sharing and provides several prospects to improve current food sharing solutions. Especially the coordination problem that is inherent to food sharing is considered in detail and solved with a coordination framework called Peer Model. The thesis starts with literature review to get insights about food waste as well as undernourishment and evaluates the possible potential of food sharing. Then it analyses current food sharing solutions and research about food sharing and names improvement opportunities. Afterward it describes several information and communication technologies that can be used for an enhanced food sharing process. At that it compares popular coordination frameworks and comes to the result that the Peer Model is suited best to deal with the coordination problem of food sharing. Thus, the thesis models the coordination parts of food sharing with the Peer Model, implements them for its Java runtime environment and a simulation shows that the model works. Finally, the work describes an advanced smart food sharing process and storyboards illustrate how users interact with it. Supplying the world's population with food will be a challenging task in the future, particularly when the expected growth in population occurs. Today's food sharing solutions can improve some problems of the food supply chain, but current solutions are not efficient enough. Therefore, a smart food sharing process like the one described in this thesis should be implemented as soon as possible.