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„Transparenz ist der erste Schritt zu Industrie 4.0“

21.11.2017

​​​​​​​„100 Prozent Logistik“: So lautet das Motto des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund. Zusammen mit der Deutschen Telekom haben die Logistikexperten die „Telekom Open IoT Labs“ gegründet. „Logistik ist die bewegende Instanz der 4. Industriellen Revolution und des Internets der Dinge“, sagt Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel, geschäftsführender Institutsleiter.

Herr Professor, welche Ziele verfolgen sie mit der Kooperation mit der Deutschen Telekom?

Die Konstruktion ist eine neue Form der Zusammenarbeit zwischen Industrie und unserem Fraunhofer-Institut. Gemeinsam mit anderen Unternehmen betreiben wir mehrere dieser Labs. Mit den Telekom Open IoT Labs wollen wir das Internet der Dinge Wirklichkeit werden lassen. Dafür brauchen wir flächendeckend Ultra-Low-Power-Funk, also eine sehr energiesparende Lösung, im richtigen Frequenzbereich. Ich bin davon überzeugt, dass die Funktechnologie Narrowband IoT (NB-IoT) der passende Standard dafür ist. Diese Low Power Wide Area (LPWA)-Technologie verbindet niedrigen Energiebedarf mit hoher Gebäudedurchdringung und Reichweite.
Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel
Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel

In den Open IoT-Labs soll es aber nicht allein um reine Forschung gehen? 

Absolut. Unsere Aufgabe bei Fraunhofer ist es, industrielle Entwicklung voranzutreiben. Wir machen also weniger Grundlagenforschung, sondern unser Schwerpunkt ist die industrielle Umsetzung von Innovation. In den Open IoT Labs werden wir einsetzbare Lösungen entwickeln ­– und das sehr zügig. Wir haben uns dafür sehr klare Ziele gesetzt.

Sie glauben, dass sich NB-IoT als Standard in der Logistik durchsetzen wird?

Neben den Vorteilen des geringen Energieverbrauchs und der Funkverbindung durch Mauern hindurch, ist Narrowband IoT auch Bestandteil des LTE-Standards. Und es ist zukunftsfähig, weil es in der nächsten Mobilfunkgeneration 5G fortgeschrieben werden wird. Die Logistik braucht solche Lösungen, weil wir transportieren und immer unterwegs sind. Batteriebetriebene Applikationen, bei denen wir ständig den Akku wechseln müssen, sind nicht praxistauglich.

Aber es lassen sich mit NB-IoT keine grossen Datenmengen übertragen.

Das braucht die Logistik auch nicht primär. Wir übertragen keine Videos. Bei uns sind es Artikelinformationen, Identifikationsnummern, Bestände. Die Bandbreite ist also nicht entscheidend. Es geht in der Logistik um Kilobit und nicht um den Gigabit-Bereich.

Ein Funkstandard allein macht aber noch keine IoT-Lösung aus.

Ich beschäftige mich seit vielen Jahren mit dem Internet der Dinge und ich kann sagen: Wir haben jetzt die Technologie zur Verfügung, die wir für IoT brauchen. Das betrifft nicht nur das Netzwerk, sondern auch die Sensoren, die Rechenleistung, z. B. in Form von hochparallelen GPUs, die Speichertechnik, die es uns ermöglicht, wirklich alle Dinge mit Intelligenz auszustatten. Zum Beispiel Ladungsträger, Behälter, Kisten, Kästen, Container, Wechselbrücken oder Fahrzeuge.

Sie wollen Folien an Lagerkisten befestigen. Welchem Zweck dient das?

Das sind von uns entwickelte hochflexible Anzeigen, über die wir Informationen an die Logistik-Mitarbeiter übermitteln, die vor einem Transportgut stehen. Was ist in der Kiste? Was sollen sie entnehmen?
Darüber kann man auch eine automatisierte Nachschubfunktion realisieren. Die Kiste meldet dann, wenn sie einen definierten Schwellenwert unterschritten hat und bestellt selbst Nachschub. 

Welche Herausforderung besteht für die Logistik und wie kann IoT dazu beitragen, diese zu meistern?

Es geht vor allem darum, Transparenz in die Supply Chain zu bringen. Transparenz ist der erste Schritt in die 4. Industrielle Revolution. Der Logistiker muss verstehen, was in seiner Supply Chain passiert. Das bedeutet, erst einmal Daten aufzunehmen, diese dann mithilfe einer Cloud-Applikation zu interpretieren und auf Basis dieser Daten genauer und schneller zu planen. Das Ziel letztendlich wird dann sein, dass die Dinge anfangen, sich (ein Stück weit) selber zu steuern.

Das Erfassen und Senden der Daten ist technisch also nicht mehr kritisch. Was passiert dann mit den Daten?

Die Komplexität entsteht in der Logistik häufig durch hochskalierende Anwendungen. Wir sprechen nicht von 1.000 Behältern, wir sprechen von 100.000 Behältern oder vielleicht sogar von Millionen, deren Daten wir durch die Netze routen müssen. Ganz trivial ist das nicht. Aber in der Tat müssen wir die Rohdaten veredeln und dafür müssen wir Algorithmen hinterlegen, die in der Cloud laufen. Auf Basis der Analyseergebnisse können wir dann Abläufe neu planen, etwa ein Routing innerhalb der logistischen Netzwerke ermöglichen.

Stecken dahinter Verfahren der Künstlichen Intelligenz?

Von echter Künstlicher Intelligenz kann noch nicht die Rede sein, sehr wohl kommen aber Algorithmen der klassischen KI-Forschung und des Data Science zur Anwendung. Im Bereich Logistik könnte das zum Beispiel bedeuten: Wenn diese und jene Bedingungen eingetreten sind, dann nimmst du besser nicht die A1, sondern fährst über die A2. Solche Analyseverfahren sind mit Begrifflichkeiten wie Reinforcement Learning, Big Data oder Predictive Analytics verbunden. Diese bilden im nächsten Schritt die Grundlage zur Anwendung von Algorithmen der KI, wie Deep Neural Networks.

Es gibt bereits Logistikunternehmen, die ihre Trailer und Container und deren Zustände verfolgen. Sie wollen in den Telekom IoT-Labs darauf aufsetzen?

Die heutigen Lösungen nutzen die vorhandenen Netze, also GSM oder LTE. Dies braucht vergleichsweise viel Energie und dementsprechend sehen die heutigen Tracker auch aus. Sie haben eine relativ große Batterie an Bord. Wir sprechen aber über Laufzeiten von fünf Jahren und mehr. Da spielt das Thema Energieverbrauch eine große Rolle. Wenn wir nun die Ladungsträger mit Low Power Wide Area (LPWA)-Technologie ausstatten, kommen wir einen entscheidenden Schritt weiter und können über ganz andere Entwicklungen nachdenken.

Ist die Logistikbranche offen für solche Innovationen?

Früher, wenn ich an der Bar erzählt habe, dass ich Logistiker bin, dann wurde ich gefragt, wo ich meinen Truck geparkt hätte. Das hat sich heute ein ganzes Stück weit gewandelt. Die Logistik ist mehr und mehr auf dem Weg, als Technologiebranche wahrgenommen zu werden. Das hat viel mit der Entwicklung zu Industrie 4.0 zu tun, da die Beispiele sehr häufig aus der Logistik kommen. Ob das der autonome Lkw auf der Straße ist, der mobile Roboter, der durchs Lager fährt, oder die intelligente Kiste. Es ist aber andererseits so, dass die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung in der Branche Logistik nach wie vor nicht sehr hoch sind. Das steht in klarem Gegensatz zu dem Anspruch, dass die Logistik – in jedem Sinne des Wortes – etwas bewegen soll. Daher haben auch wir uns mit dem Fraunhofer IML neu positioniert und sind glücklich, dass wir mit der Telekom zusammen an der Technologieentwicklung an führender Position beteiligt sind.

Klassische Industrieunternehmen haben ihre Produktion schon gut durchautomatisiert. Aber es soll immer noch einen Bruch zur Logistik geben?

Wir sprechen bei Industrie 4.0 von der horizontalen Vernetzung, also auch von Dingen, die sich in Bewegung setzen. Bei Daten sprechen wir von Informationslogistik. Die Logistik steht für die horizontale Vernetzung ­– was wir auch hervorragend beherrschen. Die Produktionsunternehmen beherrschen dagegen die vertikale Vernetzung. So ist eine Automobilproduktion in Deutschland schon extrem gut durchorganisiert. Und diese beiden Vernetzungen, die horizontale und vertikale, müssen wir jetzt zusammenbringen und mit unserem gemeinsamen Lab greifen wir genau an dieser Stelle an. Hier versprechen wir uns hohe Gewinne an Flexibilität und Wandelbarkeit und letztendlich auch hohe Effizienzgewinne.

Gibt es Zahlen darüber, welche zeitlichen oder finanziellen Vorteile das bringen wird?

Nein, die hat auch noch niemand auf der Welt. Warum hat die Zahlen noch keiner? Weil die 4. Industrielle Revolution gerade erst stattfindet. Wir bauen jetzt erst das wahre Internet der Dinge. Viele denken, dass Industrie 4.0 längst da ist. Das stimmt nicht. Die Basistechnologien sind reif. Aber die wirkliche horizontale und vertikale Vernetzung, die wird erst noch stattfinden. Natürlich nehmen alle an, dass wir hohe Effizienzgewinne bei gleichzeitiger Flexibilität bekommen werden. Das ist eine anerkannte Hypothese. Aber wir sind erst in der Startphase.

Sie sind auch Gründer oder Mitgründer des Kompetenzzentrums Mittelstand 4.0. Dort werden auch praxisnahe Lösungen und Projekte durchgeführt. Baut das alles aufeinander auf?

Das Kompetenzzentrum soll Anleitung zum zielgerichteten Handeln geben. Das Ziel ist es, Industrie 4.0 zu den mittelständischen Unternehmen zu bringen und diese zu beraten, sie mit zu integrieren. Es kann nur im Interesse beider Partner – Telekom und Fraunhofer – sein, diese Unternehmen möglichst frühzeitig anzusprechen und gemeinsam Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel

Der studierte Elektrotechniker ist Inhaber des Lehrstuhls für Förder- und Lagerwesen an der Universität Dortmund und geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML und des Weiteren Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik ISST. Ten Hompel ist Mitglied der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften acatech und der Hall of Fame der Logistik sowie Ehrendoktor der ungarischen Universität Miskolc.