Digitalisierung und KI in der Logistik - Neue Konzepte, Erfolgsfaktoren und Best Practices E-Book

• Herausgeber: BoD - Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Osnabrücker Schriften zu Produktion und Logistik
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2024

Seitenzahl: 99

Beschreibung

Die Digitalisierung von Lieferketten und organisatorischen Prozessen sowie die Einbindung der Künstlichen Intelligenz gehören bereits heute zu den Schwerpunkt-Themen, welche die Transportlogistik unterstützen werden. Die zukünftige Logistik benötigt für ihre reibungslose Abwicklung der Prozesse unter weiter steigendem Termindruck und größer werdenden Engpässen bei der Besetzung von Arbeitsplätzen digitale Innovationen. Das Ziel dabei ist, den erwarteten Service Level in komplexer werdenden Märkten kostengünstig und mit weniger verfügbarem Personal langfristig zu gewährleisten. Eine Unterstützung durch Technologien der Künstlichen Intelligenz kann die Prozessqualität und -effizienz erhöhen. Dazu wird ein digitales Wissensnetz mit Metadaten und im Kontext angereichertem Informationsinhalt notwendig werden, welches aber hohe Sicherheitsanforderungen z.B. durch die Blockchain-Technologie erfordern. Nur so führen Digitalisierung und Künstliche Intelligenz zu einer automatisierten und hochflexiblen Logistik, die ein vorausschauendes Handeln ermöglicht. Kapazitätsmanagement, Routenplanung, Netzplanung und ein Risikomanagement ermöglichen dem Transportlogistiker Angebote zu erstellen, die eine genaue Ausrichtung auf die Bedürfnisse des Kunden gewährleisten. Automatisierung und Optimierung von Logistikprozessen über KI erschließt hohe Effizienzpotenziale: Die heute schon schlanken Lieferkettenbeziehungen sind sehr klar und direkt, sodass Ursachen in einem Teilabschnitt sofortige Auswirkungen mit nur wenigen Verzerrungen z.B. durch Redundanzen oder Puffer auf weitere Abschnitte haben. Ursache-Wirkungsbeziehungen sind mit der Digitalisierung und der Künstlichen Intelligenz sehr gut berechnenbar und vorhersagbar. Im Rahmen des diesjährigen Osnabrücker Logistik Forums sollen praxisbewährte Konzepte, Erfolgsfaktoren und Best Practices von Unternehmen vorgestellt und diskutiert werden, um den Nutzen und Optionen für den eigenen Betrieb abschätzen zu können. Dabei richtet sich das Logistik Forum an Fachkräfte und Entscheidungsträger in der Logistik.

Leseprobe

Vorwort

Die Digitalisierung von Lieferketten und organisatorischen Prozessen sowie die Einbindung der Künstlichen Intelligenz gehören bereits heute zu den Schwerpunkt-Themen, welche die Transportlogistik unterstützen werden. Die zukünftige Logistik benötigt für ihre reibungslose Abwicklung der Prozesse unter weiter steigendem Termindruck und größer werdenden Engpässen bei der Besetzung von Arbeitsplätzen digitale Innovationen. Das Ziel dabei ist, den erwarteten Service Level in komplexer werdenden Märkten kostengünstig und mit weniger verfügbarem Personal langfristig zu gewährleisten.

Eine Unterstützung durch Technologien der Künstlichen Intelligenz kann die Prozessqualität und –effizienz erhöhen. Dazu wird ein digitales Wissensnetz mit Metadaten und im Kontext angereichertem Informationsinhalt notwendig werden, welches aber hohe Sicherheits-anforderungen z.B. durch die Blockchain-Technologie erfordert. Nur so führen Digitalisierung und Künstliche Intelligenz zu einer automatisierten und hochflexiblen Logistik, die ein vorausschauendes Handeln ermöglicht. Kapazitätsmanagement, Routenplanung, Netzplanung und ein Risikomanagement ermöglichen dem Transortlogistiker Angebote zu erstellen, die eine genaue Ausrichtung auf die Bedürfnisse des Kunden gewährleisten. Automatisierung und Optimierung von Logistikprozessen über KI erschließt hohe Effizienzpotenziale: Die heute schon schlanken Lieferkettenbeziehungen sind sehr klar und direkt, sodass Ursachen in einem Teilabschnitt sofortige Auswirkungen mit nur wenigen Verzerrungen z.B. durch Redundanzen oder Puffer auf weitere Abschnitte haben. Ursache-Wirkungsbeziehungen sind mit der Digitalisierung und der Künstlichen Intelligenz sehr gut berechenbar und vorhersagbar.

Im Rahmen des diesjährigen Osnabrücker Logistik Forums sollen praxisbewährte Konzepte, Erfolgsfaktoren und Best Practices von Unternehmern vorgestellt und diskutiert werden, um den Nutzen und Optionen für den eigenen Betrieb abschätzen zu können. Dabei richtet sich das Logistik Forum an Fachkräfte und Entscheidungsträger in der Logistik.

Prof. Dr.-Ing. Marcus Seifert Tagungsleitung Hochschule Osnabrück/Logis.Net

Inhaltsverzeichnis

Grußwort zur Eröffnung OLF 2023

Frank Hesse IHK Osnabrück - Emsland - Grafschaft Bentheim

Aktueller Stand der Digitalisierung und KI als Unterstützungsmöglichkeit in der Transportlogistik aus Sicht der Wissenschaft

Prof. Dr.-Ing. Lutz Mardorf

Effiziente Disposition in einer internationalen Spedition mit Hilfe Künstlicher Intelligenz insbesondere für die erste und letzte Meile

Heinz-Peter Beste

Digitalisierung bei der DHL Group und Best Practice Beispiele im Landverkehr

Christian Griesshaber

Die Digitale Automatische Kupplung (DAK) Ihre Bedeutung für die Digitalisierung und Automatisierung des Schienengüterverkehrs und des Gesamtsystem Bahn

Dr. Fabian Wartzek

Die digitalisierte Organisation entlang des gesamten Transportprozesses im Landverkehr

Steven van Cauteren

Blockchain in der Logistik

Michael Sasdi

Supply Chains im Check-up: Erkenntnisse aus einer empirischen Untersuchung des Process Mining im Supply Chain Management am Fallbeispiel eines Süßwarenherstellers

Christine Freye

1,3

, Arne Russ

1

, Mahmut Arica

2,3

Synergetische Potenziale von Informationen aus diversen Verkehrsströmen für die Logistik

Jan Niklas Busch, Christina Tsiroglou, Petia Krasteva, Dr. Nadine Fritz-Drobeck

MITO – Tool – Datenbasis als Voraussetzung für KI – Modellbildung im Produktions- und Logistiksystem

Prof. Dr.-Ing. Hartmut F. Binner

Grußwort zur Eröffnung OLF 2023

Frank Hesse IHK Osnabrück - Emsland - Grafschaft Bentheim

Im Namen unserer IHK heiße ich alle Teilnehmer am diesjährigen Osnabrücker Logistikforum herzlich willkommen. Im Mittelpunkt der Veranstaltung steht die das Thema „Digitalisierung und KI in der Logistik“.

Lassen Sie mich zunächst kurz die Rahmenbedingungen der Branche erläutern.

Abbildung 1: IHK-Konjukturklimaindex

Wirtschaftskrise trifft Logistikbranche in besonderem Maße

Wir erleben zurzeit eine Wirtschaftskrise historischen Ausmaßes. Wir sind mit einen Giftcocktail konfrontiert, der es der Wirtschaft schwer macht. Erstens führen die enormen Steigerungen bei den Energie- und Produktpreisen zu dramatischen Kaufkraftverlusten und drohen in vielen Unternehmen die Produktion unrentabel zu machen. Zweitens führt der Krieg in der Ukraine zu Materialengpässen und hohen Rohstoffpreisen. All dies belastet die exportorientierte deutsche Wirtschaft überdurchschnittlich stark.

In unserer aktuellen regionalen IHK-Konjunkturumfrage geht der IHK-Konjunkturklimaindex erheblich zurück (blaue Linie in Folie 1). Er lag zuletzt im Herbst mit 67 Punkten deutlich unterhalb des langjährigen Durchschnitts von 107 Punkten. Sowohl die gegenwärtige als auch die erwartete Geschäftslage werden deutlich negativer bewertet als in der Vorumfrage.

Davon ist auch die Logistikbranche betroffen, siehe graue Linie. Dort berichtet momentan nur jedes zwanzigste Unternehmen von einer guten Geschäftslage. 54 % sagen, dass die Geschäfte aktuell schlecht laufen. Per Saldo ist dort also fast jedes zweite Unternehmen unzufrieden.

Abbildung 2: Geschäftsklima

Logistik im Branchenvergleich ist besonders belastet

Im Branchevergleich zeigt sich, dass die Logistikwirtschaft – ebenso wie der Großhandel – in der Region besonders belastet ist. Der Konjunkturklimaindex, der sich aus der Bewertung von Lage und Erwartungen der Unternehmen zusammensetzt, sackte hier deutlich auf unter 50 Punkte ab. Das ist der niedrigste Wert aller Wirtschaftszweige. In der Logistik machen sich insbesondere die gestiegenen Energiepreise, aber auch die nicht zuletzt wegen der deutlichen Inflation im Jahr 2023 schwächelnde Nachfrage schon jetzt besonders bemerkbar.

Abbildung 3: Risiken für Unternehmen

Summe der Geschäftsrisiken ist derzeit so hoch wie nie

Letztlich sind es aber nicht einzelne Risikofaktoren, die die Betriebe vor Herausforderungen stellen. Es ist die Summe unterschiedlicher Risiken, die – anders als in früheren Jahren – alle gleichzeitig die Unternehmen bedrohen. Neben den Energie- und Rohstoffpreisen (für 66 Prozent der Betriebe ein Risiko) bedrücken die wirtschaftspolitischen Rahmenbedingungen (65 Prozent), die schwächelnde Inlandsnachfrage (62 Prozent), der Fachkräftemangel (57 Prozent) und die Arbeitskosten (55 Prozent) die Logistikwirtschaft. Die Summe der Risiken ist damit im Zeitvergleich auf Rekordniveau. Unternehmen benennen im Schnitt mehr als drei von insgesamt acht verschiedenen Geschäftsrisiken. Im vergangenen Jahrzehnt lag dieser Wert durchgehend unter 2,5.

Abbildung 4: Bürokratieempfinden

Unternehmen erwarten schnelle Entlastungen

Entsprechend der aktuell schwierigen Wirtschaftslage erwarten Betriebe dringend schnelle Entlastungen. Ganz oben auf der Agenda steht dabei ein Bürokratieentlastungsgesetz. Nahezu 80% erhoffen sich dadurch Impulse. Allerdings wird dies nicht ausreichen, um die Betriebe von Bürokratielasten zu befreien – zumal immer neue Bürokratielasten hinzukommen. Ein Beispiel ist das deutsche Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz, das seit Januar 2023 gilt. Mit ihm sollen größere Unternehmen in die Pflicht genommen werden, entlang der kompletten Wertschöpfungskette menschenrechts- und umweltbezogene Risiken zu identifizieren und zu beseitigen. Laut einer DIHK-Umfrage belastet das Gesetz die deutsche Wirtschaft in der gesamten Breite erheblich. Als wäre dies nicht genug, hat auch die EU-Kommission Anfang des Jahres einen eigenen Richtlinienvorschlag für ein EU-Lieferkettengesetz vorgelegt, der weit über das deutsche Pendant hinausgeht. Das Beispiel zeigt, dass die Belastungen der Betriebe eher zu- als abnehmen.

Abbildung 5: Bedeutung der Verkehrsinfrastruktur

Logistikbranche braucht breite Akzeptanz

Speziell bezogen auf die Logistik braucht es ein breites Bekenntnis, dass Logistik eine wesentliche Voraussetzung für den Wohlstand in Deutschland ist. Das setzt breite Akzeptanz in der Gesellschaft voraus. Dazu gehören auch die notwendigen Investitionen in die Infrastruktur, sowohl hinsichtlich des Neubaus als auch des Erhalts.

Auch bei Kostenbelastungen sollte erkennbar sein, dass die Interessen der Branche ausreichend berücksichtigt werden. Die aktuelle Erhöhung des CO2-Aufschlags zeigt eher das Gegenteil. Der Bundestag hat zuletzt einen CO2-Aufschlag von 200 Euro pro Tonne CO2 beschlossen. In der Konsequenz bedeutet das nahezu eine Mautverdopplung. Die zusätzlichen Einnahmen fließen dagegen nicht in die Finanzierung der Verkehrsinfrastruktur, kommen der Branche also in keiner Weise zugute. Für die Branche sind nicht einmal ausreichend Alternativen vorhanden. So ist eine ausreichende E-Ladeinfrastruktur, die zur Vermeidung von CO2-Emissionen erforderlich wäre, nicht verfügbar. Das Beispiel verdeutlicht, dass die Belange der Branche derzeit vielfach kaum angemessen berücksichtigt werden.

Abbildung 6: Digitalisierung im Verkehrssektor

Digitalisierung und KI bieten Chancen für die Logistik

Vor dem Hintergrund der aktuellen Belastungen ist es unausweichlich, dass die Logistikwirtschaft konsequent Optimierungspotenziale realisiert. Besondere Bedeutung kommt dabei der Nutzung digitaler Lösungen und insbesondere der Künstlichen Intelligenz zu. Sie ermöglichen etwa, Leerfahrten vermeiden und Fahrzeiten zu optimieren und damit die Auslastung der Infrastruktur zu verbessern. Zudem können durch Digitalisierung flexible und transparente Tarifstrukturen befördert werden. Auch verknüpft sich damit die Hoffnung, dass digitalisierte Planverfahren Genehmigungen beschleunigen werden. Wird Digitalisierung konsequent umgesetzt, ergäben sich deutliche Impulse für die Branche.

Viele Unternehmen sind dabei schon weit fortgeschritten: Sie sind deutlich digitaler und damit wettbewerbsfähiger geworden. Genau darüber werden wir heute diskutieren!

Aktueller Stand der Digitalisierung und KI als Unterstützungsmöglichkeit in der Transportlogistik aus Sicht der Wissenschaft

Prof. Dr.-Ing. Lutz Mardorf Technische Thermodynamik - Hochschule Osnabrück

Abstract

Die moderne Logistik beruht auf einer reibungslosen Abwicklung der Prozesse unter weiter steigendem Termindruck. Dies erfordert fehlerfreie Abläufe dieser Prozesse, nicht nur, um eine optimale Kundenerfahrung zu sichern, sondern natürlich auch, um die Kosten im Zaum zu halten. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz hebt die Prozessqualität und -effizienz auch in der Logistik auf eine neue Ebene. Die Digitalisierung und die Künstliche Intelligenz ermöglichen ein vorausschauendes Handeln in einer automatisierten und hochflexiblen Logistik. Neben einer kurzen Einführung in digitale Systeme werden Anwendungen in der Transportlogistik aufgezeigt. Ausgehend von den Grundlagen der Künstlichen Intelligenz kommen die Methoden des maschinellen Lernens und eine Vielzahl von Sensorik und digitalen Techniken zum Einsatz. Es werden einige KI-Techniken in der Logistik aufgezeigt. Für eine Anwendung in der Transportlogistik wird eine Heuristik und mit ausgewählten Algorithmen vorgestellt und beispielhaft angewendet. Nachdem OpenAI die Software-Version GPT-3 im November 2022 für die Öffentlichkeit kostenfrei zugänglich gemacht hatte, werden ständig auch Anwendungen für Unternehmen besprochen. Abschließend wird u.a. auf die Anwendung des textbasierten Chatbots ChatGPT eingegangen. ChatGPT kann als virtueller Assistent fungieren und bei Suche nach Lösungen für strategische Entscheidungen angewendet werden.

1. Digitale Systeme

Die Digitalisierung von Lieferketten und internen Prozessen, die künstliche Intelligenz (KI) sowie das autonome Fahren und Disponieren sind die Themen, mit denen sich die Logistikbranche aktuell beschäftigt. Hier hofft die Branche schon lange auf Entlastung durch die Möglichkeiten der Digitalisierung, die sich beispielsweise durch autonomes Fahren, Platooning oder eine automatisierte Verkettung der Transportmodi, wie sie im Kombinierten Verkehr zu Land Wasser und Luft vorkommt ergibt.

1.1 Grundlagen

Unter Digitalisierung versteht man im Allgemeinen die Überführung analoger Größen in diskrete Werte, um diese in Datenbanken zu speichern und mit Algorithmen zu analysieren. Die Umwandlung von analogen Werten in digitale Formate und die Überführung von Informationen von einer analogen in eine digitale Speicherform ermöglicht die Optimierung im Kundenservice oder ermöglicht die Steuerung der Lieferkette. Dabei werden eine Vielzahl von digitalen Techniken wie z.B. die Sensorik, die Bilderkennung und –analyse und das textbasierte Datenmanagement eingesetzt.

Ein Beispiel für die Sensorik und die Umwandlung von einem analogen in ein digitales Format ist die Temperaturerfassung. Während ein herkömmliches Flüssigkeitsthermometer (mit Quecksilber oder Alkohol) stufenlose Signale mit theoretisch unendlich vielen Werten durch das Ablesen mit dem menschlichen Auge hergibt, liefert ein digitales Thermometer Werte im Binärzahlensystem mit 0 und 1.

Der Temperaturwert wird durch eine elektrische Spannung (Thermoelement) oder durch einen elektrischen Strom (Widerstands-thermometer) dargestellt, welcher in kleinen Schritten digital auf dem Display angezeigt wird und als digitaler Wert für die Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Die Digitale Daten werden mit elektronischen Datenverarbeitungssystemen wie Computern erzeugt, bearbeitet, verwaltet und präsentiert. Eine Zentraleinheit ist mit Eingabegeräten und Ausgabegeräten verbunden [1].

Abbildung 7: Hardware und Software in der Digitalisierung

Bei Bilderkennung und –analyse wird die Bedeutung von sprachlichen Zeichen und Zeichenfolgen in Verbindung zu Symbolen gebracht. Dies wird als Semantik bezeichnet und beschäftigt sich mit dem Inhalt und der Bedeutung von Zeichenketten. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Zeichen in schriftlicher, sprachlicher, graphischer oder nonverbaler Form vorliegen. Gesten sind in diesem Sinne also auch Zeichen. In der Informatik steht das Wort „Semantik“ ganz allgemein für die Bedeutung von Informationen. Im Mittelpunkt der semantischen Technologie steht vordergründing die systemtechnische, d. h. maschinenlesbare Anreicherung von Content (Informationsinhalt) mit Bedeutung und Kontext. Der Content wird anhand vorab festgelegter Metadaten in seiner Beschaffenheit strukturiert, formal beschrieben und dadurch mit maschinenlesbarer Bedeutung angereichert.

Abbildung 8: Symbole der Semantik (dictJet Ingenieurgesellschaft mbH, Berlin 2023)

Die Metadaten werden in einem Wortnetz organisiert. D. h. sie werden in ihrer Bedeutung eindeutig definiert, über Synonyme, Homonyme usw. abgegrenzt und in Ober- und Unterbegriffen hierarchisch organisiert. So können digitale Systeme verstehen, worum es im jeweiligen Inhalt geht [2].

1.2 Anwendungen in der Transportlogistik

1.2.1 Digitaler Frachtbrief