Forschung: Vordenker der Logistik

Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML spielt ganz vorne mit, wenn es um die Erforschung der Zukunftsthemen in der Logistik geht. Derzeit läuft mit der „Silicon Economy“ eines der größten Forschungsprojekte. Die Vision? Logistik ganzheitlich digitalisieren.

Am Fraunhofer IML in Dortmund forscht man zur Zukunft der Logistik. Bild: Fraunhofer IML
Am Fraunhofer IML in Dortmund forscht man zur Zukunft der Logistik. Bild: Fraunhofer IML
Sandra Lehmann

Sie haben sich befreit. Vielmehr wurden sie befreit. Bewegten sich autonome Transportroboter bisher vorwiegend auf Schienen oder innerhalb eines Kubus, flitzen sie inzwischen frei über den Hallenboden: So geschehen im Oktober 2022 während einer zweiwöchigen Testphase im DPD-Sortierzentrum in Köln-Porz. Noch sei es ein „Spielzeug für große Jungs“, sagt Lukas Bauer im YouTube-Video „Loadrunner: DPD testet Roboter fürs Depot der Zukunft“. Begeistert ist der Senior Group Manager Corporate Real Estate & Technology bei DPD von der Schwarmintelligenz. Der „Loadrunner“ wurde von Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund entwickelt. Aktuell wird er in einem „Enterprise Lab“ zur Marktreife gebracht – gemeinsam mit der Kion Group als exklusivem Industriepartner.

Die Voraussetzung dafür, dass die flinken Transportroboter selbstständig Sortieraufgaben übernehmen und ihre Laufwege selbst bestimmen, ist künstliche Intelligenz (KI). Der Ansatz erlaubt es den Maschinen, sich als Schwarm zu koordinieren. Die Schwarmintelligenz ist eines der großen Gebiete, in denen sich das Fraunhofer IML einen Namen gemacht hat. „Vor ein paar Jahren haben wir den Schwarm ausgerufen, jetzt wird er nach und nach Realität – so wie vieles, was wir vor 20 Jahren vorgedacht haben“, sagt Prof. Dr. Dr.h.c. Michael ten Hompel, Geschäftsführender Institutsleiter des Fraunhofer IML.

Mit „vieles“ meint er zum Beispiel das Internet der Dinge, welches das Fraunhofer IML „miterfunden“ hat. Außerdem die Shuttle-Technologie und die künstliche Intelligenz als Grundlage für viele Anwendungen, die in naher Zukunft selbstverständlicher Teil der Logistikwelt sein werden. KI ist auch eine der Säulen für eines der Großforschungsprojekte, das die Dortmunder Wissenschaftler zurzeit und in den nächsten Jahren beschäftigt: diesogenannte „Silicon Economy“.

Silicon Economy ist der Gegenentwurf zum Silicon Valley. Während es bei Apple, Google und Co. um zentrale B2C-Plattformen geht, in denen die Nutzer die Hoheit über ihre Daten abgeben, steht die Silicon Economy für eine offene Plattformökonomie für die Logistik. Das heißt: Zukünftig werden im B2B-Geschäft zwischen Unternehmen Daten getauscht, ohne dass die Teilnehmer die Datensouveränität aus der Hand geben. Professor ten Hompel spricht vom gemeinsamen Arbeiten am „Linux für die Logistik“ und sagt: „Wir propagieren ein föderales System, um die Logistik von morgen besser zu steuern.“

Know-how für alle

Ziel sei die ganzheitliche Digitalisierung von Logistikprozessen auf Basis von künstlicher Intelligenz und der Blockchain-Technologie. Konkret sollen dabei den Unternehmen nicht-wettbewerbsdifferenzierende Komponenten frei zur Verfügung gestellt werden, wie „Track-and-trace-Anwendungen“ oder die VDA 5050, eine Schnittstelle zu Fahrerlosen Transportsystemen. Es gehe darum, in Deutschland und Europa gemeinsame Standards zu setzen, „damit nicht jeder aufs Neue anfangen muss, die gleichen Schnittstellen zu entwickeln“, so ten Hompel.

An der Umsetzung der Vision arbeiten nun Unternehmen, die sich zur „Open Logistics Foundation“ zusammengeschlossen haben. Der Impuls zur Gründung dieser Stiftung ging vom Fraunhofer IML aus. Im Verein, der seit April dieses Jahres für alle Logistikunternehmen offen ist, arbeiten Unternehmen zusammen, die eigentlich im Wettbewerb zueinander stehen, hier aber gemeinsam an Open-Source-Komponenten für Hard- und Software tüfteln. Neben den Gründungsmitgliedern Dachser, DB Schenker, Duisport und Rhenus sind inzwischen auch Softwareanbieter wie AEB und Setlog an der Schaffung einheitlicher IT-Standards beteiligt. Diese sollen dann frei verfügbar sein, damit jedes Unternehmen in der Lage ist, auf dieser Basis eigene Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Doch der Erfolg des Vorhabens hängt davon ab, ob die Mitglieder der Logistik-Community bereit sindmitzumachen. Ten Hompels Botschaft lautet: „Wir müssen europäisch denken und brauchen einen anderen Spirit der Zusammenarbeit. Je mehr Unternehmen sich für die Silicon Economy engagieren, desto mehr haben alle Logistiker etwas davon.“ Der Institutsleiter warnt davor, eine abwartende Haltung à la „Gucken wir erst einmal, was die Konkurrenz macht“ einzunehmen, denn dann „läuft es auch ohne einen“.

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Robotik und KI

Ein Beispiel für diesen Spirit und die Arbeit der Open Logistics Foundation an der Vision Silicon Economy ist der „evoBOT“. Dank einer Pendelbewegung kann der Roboter mit seinen „Armen“ ferngesteuert Kisten vom Boden heben und stapeln, ohne das Gleichgewicht zu verlieren. Die dazu nötige Funktionalität des inversen Pendels haben Forschende des Fraunhofer IML im Rahmen eines Teilprojekts der Silicon Economy entwickelt. Die Baupläne für die erste Pendelstufe des Chassis sowie Komponenten für die Navigations- und Lokalisierungssoftware werden Open Source bei der Open Logistics Foundation zur Verfügung gestellt.

Richtig ins Schwärmen gerät ten Hompel bei „Odyn“, einem der aktuellen Silicon-Economy-Projekte zur simulationsbasierten KI. Odyn existiert als reales autonomes Fahrzeug und als sein bis ins kleinste Detail simulierter Zwilling auf dem Rechner. In der Simulation lernt das AGV etwa, wie es Paletten aufnimmt. Anschließend werden die gelernten Regeln auf das reale Fahrzeug in nahezu Echtzeit übertragen. „Das Fahrzeug selbst merkt gar nicht mehr ‚bin ich in der Simulation oder in der Realität unterwegs?‘. Odyn verhält sich wie ein Avatar der Simulation. Das ist schon ziemlich abgefahren“, sagt der 64-jährige Professor.

2024 wird ten Hompel, der die Geschicke des Fraunhofer IML derzeit mit Prof. Dr. Dr. h. c. Michael Henke und Prof. Dr. Uwe Clausen leitet, den Institutsleiterstab weiterreichen. Als einer von vier Co-Direktoren des virtuellen „Lamarr-Instituts für Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz“ wird man aber sicher weiter von ihm hören. „Es gibt noch so viel zu erfinden!“, sagt er und lacht.sln

Autorin: Susanne Frank, freie Fachjournalistin, München.

Enterprise Lab

Ein Enterprise Lab ist eine Form der Zusammenarbeit des Fraunhofer IML mit der Industrie. Es ist auf mindestens drei Jahre angelegt und bedeutet für mindestens drei Forschende des Instituts, dass sie Vollzeit für das Projekt arbeiten und dabei zusätzlich von Hilfskräften unterstützt werden. In eigens für die Labs zur Verfügung stehenden Coworking Spaces arbeiten diese gemeinsam mit Unternehmensvertretern an aktuellen Themen des Labs. Das jeweilig beteiligte Unternehmen investiert in der Regel eine Summe im mittleren sechsstelligen Bereich pro Jahr; hinzu kommen die Lizenzen für die Patentrechte.

Mit Aufträgen aus der Industrie erwirtschaftet das Fraunhofer IML ein Drittel seines Jahresbudgets – 2021 waren das 13,5 Millionen Euro von knapp 40 Millionen Euro Gesamtetat. Ein weiteres Drittel stammt aus Aufträgen der öffentlichen Hand, das letzte Drittel erhält das Institut als Grundfinanzierung von Bund und Ländern.

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Seite 22 bis 23 | Rubrik PROFILE
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