Aus dem Themenbereich Hightech-Strategie

IKT für Logistik und Dienstleistungen

Die Globalisierung der Produktion und des Wirtschaftsverkehrs sowie die Beschleunigung der Taktraten wirtschaftlicher Aktivität gelten derzeit als die wesentlichen Treiber moderner Logistikentwicklung. Neue Anforderungen an Geschwindigkeit, Fehlertoleranz und Flexibilität setzen eine maximale Transparenz und automatisierte Abwicklung der physischen Flüsse voraus.

In den letzten 15 Jahren profitierte insbesondere die Logistik-Branche vom Vormarsch der vernetzten und allgegenwärtigen Datenverarbeitung. Rechnersysteme und intelligente Algorithmen beschleunigen den Warentransport zu Wasser, zu Lande und in der Luft. Fabriken lassen ihre Lager schrumpfen und erhalten ihre Rohwaren "just in time" für die aktuelle Produktion. Dieser Wandel ist heute Realität. In der Zukunft liegt das "Internet der Dinge", in dem nicht nur Container per Funkchip identifiziert werden, sondern jeder einzelne Joghurtbecher Teil des weltweiten Datennetzes werden kann. Günstigere RFID-Funkchips, entwickelt in Deutschland, unterstützen diesen Trend.

Mit vernetzten Funkchips (RFID), Echtzeitmanagement von Logistikketten, vollautomatisierten Lagersystemen und Telematik baut die moderne Logistik heute auf IKT-Lösungen. Funkchips, die bis vor einiger Zeit her vor allem an Containern und wertvollen Waren angebracht waren, um Herkunft, Inhalt und Ziel elektronisch an die Logistikrechner weiterzugeben, bilden eine Schlüsseltechnologie, um den Warentransport noch effizienter zu gestaltet. Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik will auf diesen Chips die idealen Transportrouten ergänzen. Pakete und Container melden sich damit selbstständig an Knotenpunkten an und werden automatisch auf den richtigen Weg und in das jeweils schnellste und günstigste Verkehrsmittel geladen.

Transportengpässe umgeht die Ladung in Zukunft autark, und neue Routen werden rasch durch spezielle Software ermittelt. Erste Simulationen zeigen, dass sich so die Durchsatzraten effizient steigern ließen. Die engen Parallelen zu dem paketvermittelten Datentransport im Internet sind unübersehbar. So wie hier Informationsstücke sich selbstständig den schnellsten Weg durchs Web suchen, finden in zukünftigen Logistiknetzwerken reale Pakete ihre beste Route zum Ziel. So werden in den kommenden Jahren Positionsbestimmungen von Containern und Stückgut in Echtzeit an Bedeutung gewinnen. Durch die führende Rolle deutscher Entwickler beim europäischen Satellitennavigationsprojekt Galileo wird hier ein weiterer Technologievorsprung entstehen. Besonders im Handel führen diese Innovationen mittelfristig auch zu wichtigen Verbesserungen für den Endverbraucher. Umfassende Produktinformation und -beratung durch intelligente Einkaufsassistenten, kassenloses Bezahlen sowie rasches und gezieltes Auffinden der gewünschten Produkte im Warenmarkt sind Vorteile für den Kunden, die führende deutsche Handelsunternehmen mit neuen IKT-Technologien unterstützen wollen.

Die nächste technische und organisatorische Stufe des "Internets der Dinge" sind Alltagsgegenstände mit komplexen Mikrosystemen, die mit eigenen Sensoren dauerhaft Daten aus der Umgebung erheben und verarbeiten. Die Produkte erhalten auf diese Weise ein eigenes digitales Gedächtnis. Zur Entwicklung dieser Systeme haben sich das BMBF und mehrere Unternehmen aus Industrie und Dienstleistung auf eine Kooperation geeinigt.

Innovationsallianz "Digitales Produktgedächtnis"

Bundesministerin Dr. Annette Schavan und die Vorstände von BMW, DFKI, Deutsche Post, Globus, SAP, Siemens und 7x4 Pharma haben am 29. April 2008 in Saarbrücken die gemeinsame Innovationsallianz "SemProM - Digitales Produktgedächtnis" gestartet. Die Unternehmen stellen dafür in den kommenden Jahren mehr als 150 Mio. Euro Eigenmittel bereit. Das BMBF fördert dieses Vorhaben in einer ersten Projektphase mit 16,5 Mio. Euro.

Bundesministerin Dr Annette Schavan erklärte zum Start: "Mit der Innovationsallianz Digitales Produktgedächtnis setzen wir die Erfolgsbilanz der Hightech-Strategie fort. Unsere Forschungsförderung ist nachhaltig und zeigt eine große Hebelwirkung im Engagement der Unternehmen."

Innovationsallianzen sind ein zentrales Werkzeug der Hightech-Strategie für die Erschließung von Leitmärkten. Konsortien aus Unternehmen und Wissenschaft arbeiten Hand in Hand. Dabei schaffen öffentliche Mittel aus der Forschungsförderung die Grundlagen für die weitere Produktentwicklung und Markteinführung durch die Investitionen privater Mittel. Diese privaten FuE-Investitionen betragen bis zum Fünffachen der eingesetzten öffentlichen Fördermittel.

Digitales Produktgedächtnis

Während heute Preisschilder durch Funketiketten - so genannte RFID-Tags - ersetzt werden, arbeiten Forschung und Unternehmen schon an der Nachfolgetechnik. Für das "Digitale Produktgedächtnis" - auch: Semantic Product Memory, Semprom - werden Alltagsgegenstände mit so genannten "Smart Labeln" bestückt sein, die viele Lebensbereiche verändern werden.

"Smart Label", eine Kombination von Mikroprozessor, Speicher, Funkbaustein, eigener Stromversorgung mit unterschiedlichen Messfühlern etwa für Temperatur, zur GPS-Ortung oder zur Überwachung einer Verpackung geben Industrie und Verbraucherinnen und Verbrauchern ganz neue Möglichkeiten - zum Beispiel die, selbst die Qualität und Echtheit von Waren vor dem Kauf zu prüfen. Das "Digitale Produktgedächtnis" mit Smart Label und innovativen Logistiksystemen könnte sogar aktiv vor Gefahren warnen, bevor ein unentdeckter Fehler zur Katastrophe führt:

• Medikamentenverpackungen mit "Digitalem Produktgedächtnis" helfen, falsch gelagerte und verdorbene oder abgelaufene Medikamente oder Blutkonserven zu entdecken.
• Verpackungen mit einem "Digitalen Produktgedächtnis" können den Zustand der Ware und ihren Frischegrad, die Lagertemperatur und die Herkunft durch Temperatursensoren und andere Messfühler überwachen und Verbrauchern die Daten per Funkabfrage anzeigen.
• Flugzeugtriebwerke werden mit Bolzen an den Flügeln befestigt. Risse in den Haltebolzen können zum Abriss des Triebwerks und zum Absturz führen. Der Einbau von Smart Labeln, die eine Rissbildung messen und melden, könnte Flugzeugkatastrophen verhindern, aber auch in ähnlich konstruierten Maschinen und Anlagen Gefahren vermeiden.

Für den Anlagenbau und die Produktion in Deutschland bietet das "Digitale Produktgedächtnis" noch weiter gehende Möglichkeiten:

• Die Produktion am Fließband wird auch dann die wirtschaftlichste Lösung sein, wenn jeder Kunde ein individuelles Produkt wünscht. Das Paradox einer individualisierten Produktion zum Preis eines Massenprodukts vom Fließband lässt sich realisieren, wenn alle Produkt-Komponenten mit Smart Labels ausgestattet sind, mit deren Daten sich die Produktionsstraße selbst flexibel steuert.
• Produktionsanlagen, automatisierte Logistikzentren oder auch Anlagen zum Koffertransport in Flughäfen können Transportgut mit Smart Labeln sicher handhaben: Roboterarme können dank der Daten von Smart Labeln auch verpacktes Glas erkennen und vorsichtig bewegen oder schwere Objekte mit der nötigen Kraft heben.
• In der Autowerkstatt wie im Anlagenbau ließe sich die Wartung schneller und günstiger erledigen, wenn die individuellen Einzelteile eines Autos oder einer komplexen Anlage mit einem "Digitalen Produktgedächtnis" ausgestattet sind. Die Sensordaten des Bauteils geben Auskunft über dessen ganz spezifische Beanspruchung, den Verschleiß und erlauben eine Wartung genau dann, wenn sie nötig ist und nicht "auf Verdacht".

Auch im Alltag kann das "Digitale Produktgedächtnis" helfen: Kein Schlüsselbund ginge mehr verloren, wenn sie mit Smart Labeln bestückt wären. Sie können ihre Positionsdaten per Funk melden. So ließe sich im Haushalt immer alles wiederfinden.

Entwicklungsarbeiten für das Digitale Produktgedächtnis

Die Erfahrungen mit RFID-Chips und die Entwicklung von Smart Labeln haben deutlich gemacht, dass die wesentlichen Entwicklungsarbeiten für das "Digitale Produktgedächtnis" nicht für die Endgeräte, sondern für die Entwicklung der Umgebungssysteme geleistet werden muss. Die Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten lässt sich mit einem einfachen Auslesen von Daten nicht ausschöpfen: Das "Digitale Produktgedächtnis" in Industrieanlagen beispielsweise muss für die Anforderungen über die gesamte Lebenszeit dieser Anlage konzipiert sein, also Funktionen für einen Produktlebenszyklus von 20 Jahre und mehr aufweisen.

Die Innovationsallianz "Digitales Produktgedächtnis" widmet sich der Forschung an Grundlagen, weil nur robuste und zuverlässige Systeme einen Zusatznutzen haben.

Datenmodellierung: Welche Daten müssen erhoben werden, welche Funktionen sind für welchen Zweck zu modellieren?
Vernetzung / Integration: Wie können Produktionsanlagen, Logistiksystemen oder Verbraucher mit Smart Labeln Daten austauschen, welche Funktionen sind nötig?
Interaktion: Wie und in welchen Formen können Anwender, Kunden etc. mit einem "digitalen Produktgedächtnis" einfach, aber aussagefähig interagieren?