KI optimiert Autoumschlag in Häfen

Lagerung, Umschlag und technische Aufbereitung: Autohäfen bieten nahezu alle Dienstleistungen der Fahrzeuglogistik. Mit 2,1 Millionen Fahrzeugen zählte der AutoTerminal Bremerhaven im Jahr 2019 zu den weltweit größten Autohäfen. Um diese hohe Zahl an Fahrzeugen abdecken zu können, geht es dort sehr dynamisch und hochkomplex. Entsprechend groß sind die Anforderungen an die Prozessplanung und -steuerung. Genau diese Prozesse wurden im Ende Juni abgeschlossenen, dreijährigen Forschungsprojekt Isabella „Automobillogistik im See- und Binnenhafen: Interaktive und simulationsgestützte Betriebsplanung, dynamische und kontextbasierte Steuerung der Gerät- und Ladungsbewegungen“ genauer betrachtet und optimiert. Die BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik an der Universität Bremen, der Bremer Softwarespezialist 28Apps Software und BLG Logistics setzen ihre Zusammenarbeit jetzt im Folgeprojekt Isabella 2.0 fort.

Bund zahlt weitere Fördermittel für Forschungen zu neuen Hafentechnologien

Bereits das erste Isabella-Projekt hatte einen Gesamtumfang von 3,7 Millionen Euro und wurde vom Bundesverkehrsministerium (BMVI) im Rahmen des Programms für Innovative Hafentechnologien (IHATEC) mit 2,6 Millionen Euro gefördert. Begleitet wurde das Projekt vom TÜV Rheinland.

Isabella 2.0 läuft unter dem Langtitel „Automobillogistik im See- und Binnenhafen: Integrierte und anwenderorientierte Steuerung der Gerät- und Ladungsbewegungen durch künstliche Intelligenz und eine virtuelle Schulungsanwendung“. Es hat eine Laufzeit von ebenfalls drei Jahren und wird erneut begleitet vom TÜV Rheinland. Isabella 2 hat ein Gesamtvolumen von etwa 3,6 Millionen Euro und erhält vom BMVI aus dem IHATEC-Programm weitere Fördermittel in Höhe von 2,5 Millionen Euro.

An aktuelle Bedingungen anpassen

Bereits Im Projekt Isabella entwickelten die Projektteilnehmer ein intelligentes Steuerungs- und Planungsssystem für die Logistikabwicklung und die Automobil-Bewegungen in See- und Binnenhäfen. Das Ergebnis wurde in Bremerhaven auf dem BLG Auto-Terminal überprüft. Unterstützt wurde die Planung durch eine digitale, interaktive Oberfläche: Mit Hilfe eines Multitouch-Tischs wurde das Terminal-Gelände drei-dimensional visualisiert. Alle relevanten Planungsinformationen – wie etwa die Terminal-Belegung – lassen sich auf unterschiedlichen Detaillierungsebenen anzeigen. Zudem bietet das System die Möglichkeit, die unterschiedlichen Planungsszenarien simulationsbasiert zu bewerten und anschließend die Ergebnisse mithilfe des Multitouch-Tischs darzustellen.

Das System wird jetzt auf alle Umschlagprozesse ausgeweitet

Während sich Isabella auf Prozesse am Terminal und auf interne Pkw-Bewegungen konzentrierte, soll Isabella 2.0 nun auch die die externen Verkehrsträger Lkw, Zug und Schiff integrieren und die Simulationsumgebung sowie das Steuerungssystem systematisch auf sämtliche Umschlagprozesse erweitern. Dafür ist aber ein Datenempfang in den Verkehrsträgern notwendig. Die Projektpartner wollen dafür entweder den neuen Mobilfunkstandard 5G nutzen oder aber selbst ein lokales Kommunikationsnetzwerk installieren. Für das lokale Netz kommen zum Beispiel Ad-hoc-und Mesh-Netzwerke infrage – kombiniert mit Funkstandards wie Bluetooth, WLAN oder LoRa (Long Range Wide Area Network).

Parametrisierung der Optimierungsalgorithmen

Mit Unterstützung durch Methoden der Künstlichen Intelligenz und der Sensitivitätsanalyse soll die logistische Leistungsfähigkeit des Systems weiter optimiert werden. Für die situationsspezifische Parametrisierung der Optimierungsalgorithmen werden Critic Neural Networks (CNN), Support Vector Machines und die Taguchi-Methode angewendet. Dafür sollen ab jetzt weitere Kriterien zur Ist-Situation in die Optimierung einfließen – beispielsweise der Fahrzeugmix, der Terminalfüllgrad oder die Personalkapazität.

Planbarkeit und Effizienz erhöhen

Über neue Datenanalysemethoden, KI und Simulationen soll die Performance des Steuerungsalgorithmus – unter Berücksichtigung der beschriebenen Parametereinstellungen und Kriterien – betrachtet werden. Aus diesen – operativ gewonnenen – Daten lassen sich relevante Prozesskennzahlen wie beispielsweise Fahrwegauslastungen oder der Zeitbedarf einzelner Prozessschritte systematisch ableiten. Dies erhöht die Planbarkeit und damit die Effizienz der operativen Fahrprozesse.

Der Mensch wird zum wesentlichen Faktor

Innovationsprojekte gelingen in erster Linie dann besonders gut, wenn der Schnittstelle zu den Anwenderinnen und Anwendern von Anfang an besondere Aufmerksamkeit zuteilwird. Auch zu Beginn der Isabella-F&E-Arbeiten wurde ein besonderes Augenmerk auf die Nutzerfreundlichkeit des Steuerungs- und Planungssystems wie auch auf die Integration des Personals in der Entwicklungsphase gelegt. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter müssen, diesbezüglich waren sich die Projektpartner einig, sollten zur besseren Akzeptanz der neuen Technik schon in die Entwicklungsprozesse eingebunden werden. Letztendlich ziehen die Neuerungen teilweise erhebliche Veränderungen in den Arbeitsabläufen nach sich. Die Projektteilnehmer setzen bei der Ausgestaltung des neuen Systems daher auf eine arbeits- und organisationspsychologische Begleitung bei der Einbindung des Terminalpersonals. Zudem wird Im Projekt Isabella 2.0 eine virtuelle Schulungsanwendung geschaffen, die auf dem Multitouch-Tisch-basiert. Auch wird die Einführung der neuen Anwendungen unterstützt durch Virtual Reality (VR), zum Beispiel durch den Einsatz von VR-Brillen.

Forschung, Entwicklung und Anwendung spielen zusammen

Das Bremer Institut für Produktion und Logistik an der Universität Bremen (BIBA) hat als Forschungspartner fundierte Kenntnisse in den Bereichen der Simulation, Planung und Steuerung logistischer Prozesse. BIBA verantwortet in Isabella 2.0 daher die Verbesserung des Optimierungsalgorithmus durch Methoden der Künstlichen Intelligenz und der Datenanalyse. BLG Logistics agiert als Gesamtprojektleiter und Anwendungspartner. Das Logistikunternehmen gewährleistet eine praxisorientierte Forschung: Denn auf dem AutoTerminal Bremerhaven ist das Isabella-System erstmals getestet worden und auch die künftigen Entwicklungen werden dort in Zusammenarbeit der Projektpartner unmittelbar in der Praxis erprobt.

28Apps Software hat als Technologie- und Entwicklungspartner die Apps und die Softwarelösungen für den Multitouch-Tisch im Rahmen des Konzepts entwickelt. In Isabella 2.0 ist die Softwareschmiede für die Entwicklung eines Steuerungscockpits, die Umsetzung der virtuellen Schulungsanwendung und – gemeinsam mit dem BIBA – für die Entwicklung und Implementierung von KI verantwortlich.

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