Fraunhofer Austria
Die Paketlogistik steht durch ihren Beitrag zur Umweltbelastung vor großen Herausforderungen. Der Pakettransport trägt erheblich zur Umweltbelastung bei, insbesondere durch Emissionen aus dem Straßen-, Luft- und Schiffsverkehr. Darüber hinaus wirkt sich insbesondere die Verwendung von Einweg-Transportbehältern extrem negativ auf den ökologischen Fußabdruck aus. Trotzdem sind gegenwärtig die meisten Logistikketten auf Einweg-Transportboxen, hauptsächlich aus Karton, aufgebaut.
Angesichts des Klimawandels und des EU Green Deals ist es unerlässlich, die Logistik auf Kreislaufsysteme und wiederverwendbare Transportbehälter umzustellen. Dies, obwohl ökologisch notwendig, bringt große wirtschaftliche Herausforderungen für die Industrien mit sich. Schon für den Aufbau von Kreislaufmodellen werden spezielle Planungswerkzeuge benötigt. Fragen wie benötigte Behälteranzahlen, geeignete Größen und Lagerdimensionen müssen umfassend beantwortet werden. Der laufende Betrieb erfordert die Lösung verschiedener Planungsprobleme, wie Verpackungsprobleme, Routenprobleme oder Arbeitskräfteplanung. Kreislaufsysteme erschweren dies, da der Rücktransport berücksichtigt werden muss, was dazu führt, dass alle Teiloptimierungsprobleme miteinander verknüpft sind und somit nicht unabhängig voneinander gelöst werden können.
Umgekehrt können gut umgesetzte Kreislaufsysteme sogar wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen. Der Preis für Papier und Karton in den letzten Jahren deutlich gestiegen, während die Kosten für die Herstellung von Kunststoffboxen tendenziell stabil oder rückläufig sind. Die gestiegene Qualität verfügbarer Kunststoffe hat zu verlängerten Lebensdauern solcher wiederverwendbarer Transportboxen geführt. Daher werden die höheren Produktionskosten und der gesteigerte Energieeinsatz während der Herstellung innerhalb der Lebensdauer überkompensiert. Die Möglichkeit, Sensoren und Sender in wiederverwendbare Transportbehälter zu integrieren, birgt weiteres Potenzial in den Bereichen Tracking, Planung und Optimierung durch die Realisierung als cyber-physisches System.
Die Verwendung von Simulationen im Allgemeinen und digitalen Zwillingen im Besonderen bietet einen guten Ansatz zur Bewältigung der Komplexität der Prozesslandschaft und der miteinander verbundenen Planungsprobleme. Die Darstellung aller relevanten Artefakte (z. B. Produkte, Transportbehälter, Fahrzeuge usw.), Standorte (z. B. Zieladressen, Transferpunkte, Behälterlager, Produktlager usw.) und Personen in verschiedenen Szenarien ermöglicht es, "Was-wäre-wenn" -Fragen zu beantworten. Aufbauend darauf haben künstliche Intelligenzverfahren das Potenzial, (nahe-) optimale Simulationsparameter automatisch zu finden und dadurch reale Prozesse zu planen und zu optimieren.
Das vorgeschlagene Projekt SIBORC untersucht die Möglichkeiten, große und komplexe Kreislaufsysteme zu simulieren und sie in Form von digitalen Zwillingen umzusetzen. Darüber hinaus werden KI-Methoden im Bereich der Simulationsoptimierung auf ihre Anwendbarkeit für kreislauforientierte Prozesse in der Logistik untersucht und möglicherweise erweitert und angepasst. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts liegt in der Technologiefolgenabschätzung, d. h. in szenariobasierten Analysen hinsichtlich der wirtschaftlichen und ökologischen Verbesserungen sowie der Auswirkungen auf umliegende soziale und organisatorische Systeme durch die Implementierung von kreislauforientierten Transportsystemen im Vergleich zu Einwegsystemen.
