Das Projekt Tide2Use konzentriert sich auf die intelligente Vernetzung und Steuerung des Schleusenbetriebs und der dazugehörigen Pumpwerke, um die Energieeffizienz zu steigern. Insbesondere durch die intelligente Prognosetechnik zur Wasserstandsvorhersage kann die natürliche Bewässerung optimiert und die Pumplaufzeit reduziert werden, um somit den Energieverbrauch zu senken.
Besondere Aufmerksamkeit wird darauf gelegt, ein KI-basiertes Assistenzsystem zu entwickeln, das das nautische Schleusenpersonal bei der optimalen Nutzung der Schleuse zur natürlichen Bewässerung des Hafens unterstützt, ohne den Schiffsverkehr zu beeinträchtigen.
Ziel ist die Entwicklung von intelligenten Prognosetechniken zur Wasserstandsvorhersage und zur Reduzierung von Wasserverlusten, die durch Methoden der Künstlichen Intelligenz wie maschinelles Lernen und intelligente Software-Agenten realisiert werden.
Dies wird durch die Integration und Analyse relevanter Datenquellen wie Schleusenzustand, Schiffsbewegungen, Tide und Wetter erreicht. Mittels eines KI-basierten Ansatzes, der Agentensysteme und Methoden des maschinellen Lernens („Deep Learning“) und neuronale Netze einsetzt, wurde in Tide2Use ein System erschaffen, das in der Lage ist, die relevanten Faktoren zu berechnen, die die komplexe Situation an der Schleuse beeinflussen. Die Ergebnisse der KI-basierten Berechnungen werden in einem Dashboard zusammengeführt und visualisiert, welches durch die Zusammenarbeit mit den Nautikern des assoziierten Partners Hansestadt Bremisches Hafenamtes (HBH) gestaltet wurde.
Das Ergebnis ist ein digitales, unterstützendes Werkzeug, das auf die Bedürfnisse der Nutzer abgestimmt ist.
Für die deutsche Automobilindustrie sind See- und Binnenhäfen als Dreh- und Angelpunkte ein integraler Bestandteil der Fertigfahrzeuglogistik.
Jedoch sehen sich die Automobilterminalbetreiber mit steigenden Umschlagszahlen bei begrenzter Terminalfläche sowie mit steigenden Ansprüchen an die Effizienz und Flexibilität der Prozessabläufe konfrontiert, wobei die Prozessabläufe auf Automobilterminals nach wie vor in einem hohen Maß durch manuelle Bewegung der Fahrzeuge gekennzeichnet sind.
Durch technologische Entwicklungen zur Digitalisierung der Prozessabläufe und zur Automatisierung der Verfahrbewegungen eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Optimierung des Terminalbetriebs.
In dem Forschungsprojekt „AutoLog“ wird erprobt, ob und in welcher Form sich infrastrukturgestütztes automatisiertes Fahren für den Einsatz auf Automobilterminals eignet.
Dazu wird untersucht:
- welche Voraussetzungen prozess- und infrastrukturseitig auf Seiten des Autoterminals geschaffen werden müssen,
- wie die Ausgestaltung der technischen Infrastruktur und der Sensorik für eine robuste und sichere Fahrzeugsteuerung und der Mensch-Technik-Interaktionen für eine intuitive und gefahrlose Interaktion zwischen automatisierten und nichtautomatisierten Prozessen erfolgen muss und
- welche Optimierungspotentiale sich für die angrenzenden Lager- und Logistikprozesse ergeben.
In Port2Connect (Intelligentes Hafenlogbuch zur effizienten und nachhaltigen Nutzung der Hafeninfrastruktur) wird ein digitales Hafenlogbuch entwickelt, das die Transparenz und Sichtbarkeit von Vorgängen im Hafen erhöht und eine automatische Planung und Optimierung mit Künstlicher Intelligenz ermöglicht.
Durch das intelligente Monitoring- und Assistenzsystem werden Schiffe während ihres Aufenthaltes im Hafen digital begleitet und überwacht. Das Hafenlogbuch wird exemplarisch für 2.200 Meter der Stromkaje des Containerterminals im Überseehafen in Bremerhaven entwickelt
Bremerhaven und das Revier der Außenweser verfügen bislang über keine nautische Terminalkoordinierung oder vergleichbare smarte Lösungen. Dies erweist sich angesichts der Konkurrenz unter den europäischen Häfen als potentieller Wettbewerbsnachteil.
Vor diesem Hintergrund hat bremenports gemeinsam mit EUROGATE und dem Hamburg Vessel Coordination Center (HVCC) das Projekt gestartet.
Die HANSEBLOC-Plattform ist ein Blockchain basiertes Supply Chain Management System und macht es Logistikern möglich, Transportdaten und Gefahrenübergänge fälschungssicher zu dokumentieren.
Smart Contracts stellen automatisch sicher, dass nur bei eingehaltenen Vertragskonditionen weitere Prozesse, wie z.B. Bezahlvorgänge ausgelöst werden können. Daten über Position, Temperatur und Erschütterung von Gütern können ebenfalls erfasst werden. Daten von Sensoren, die zum Beispiel in Paletten integriert sind, werden von Smart Oracles – virtuellen Agenten – verifiziert und in die Blockchain weitergeleitet.
Das Besondere der norddeutschen Logistik-Blockchain ist die in dem Gesamtprojekt entstandene offene Plattform, die optimal die Zusammenarbeit von Akteuren unterstützt. An ihr können sich weitere Logistiker und Dienstleister kostengünstig beteiligen. Die modulare Architektur ermöglicht es Dritten, diese zu erweitern, und eigene Dienstleistungen zu vertreiben – quasi wie im App Store. Ein marktbeherrschender Einfluss von Plattformbetreibern oder Zwischenhändlern wird so ausgeschlossen.
HANSEBLOC war ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes KMU-zentriertes FuE-Projekt zur Erprobung und Erarbeitung von Blockchain-Lösungen im Logistikkontext. Die Logistik-Initiative Hamburg fungierte im Rahmen des Projekts als Verbund- und Projektkoordinator.
Motivation
Fehlende Transparenz in komplexen Supply Chains verursacht häufig zusätzliche Kosten. So kann es passieren, dass Sondertransporte oder eine Nachproduktion durchgeführt werden müssen, damit nachgelagerte Produktionsprozesse rechtzeitig mit fehlerfreien Teilen versorgt werden. Daher ist es notwendig eine hohe Produktqualität als auch Prozessqualität in Supply Chains sicherzustellen. Das Projektziel bestand demgemäß in der Weiterentwicklung mobiler und stationärer Sensorlösungen, um prozess- und qualitätsrelevante Daten in Supply Chain-Prozessen laufend zu erheben und für Hilfestellungen bei Transportproblemen zu nutzen.
Vorgehen
Es wurde eine innovative technische Lösung entwickelt, welche mobile Sensoren, Gateways, 3D-Bildverarbeitung, Maschinelle Lernverfahren, Cloud-Plattformen und digitale Services integriert. Dies ermöglicht die durchgängige digitale Erfassung und Verarbeitung orts-, zeit- und qualitätsbezogener Sensordaten in der Lieferkette. Um die erzeugten Sensordaten unternehmensübergreifend austauschen zu können, wurde der EPCIS-Standard eingesetzt und ein Vorschlag zu seiner bedarfsgerechten Erweiterung zur Kommunikation von Sensordaten erstellt. Zur Überführung der entwickelten Lösungen in die Praxis wurden Geschäftsmodelle entwickelt, in denen auch rechtliche Fragestellungen berücksichtigt werden.
Ergebnis
Die erarbeiteten Lösungen wurden am Beispiel der Automobilindustrie erfolgreich in der Praxis evaluiert und deren Potenziale für die Realisierung noch effizienterer Supply Chains aufgezeigt. Mittels Simulationsexperimenten konnten mögliche Verbesserungen der logistischen Leistungsfähigkeit von Supply Chains durch sensorische Überwachung (geringere Sicherheitsbestände, Einsparung von Sondertransporten) ermittelt werden.
Die Projektergebnisse erlauben es, orts-, zeit- und qualitätsbezogene Sensordaten ohne Zeitverzug für die agile Steuerung von Logistikprozessen in Supply Chains zu nutzen.
Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz
Ziel des Verbunds war es, in enger Anbindung an technologische und betriebliche Entwicklungsprozesse, die sich wandelnden Arbeitsprozesse zu ermitteln, um entsprechende Weiterbildungskonzepte abzuleiten.
Da insbesondere in kleinen und mittelständischen Betrieben das finanzielle und zeitliche Budget für Weiterbildung und Personalentwicklung sehr knapp bemessen ist, wird das Lernen am Arbeitsplatz nicht im Sinne herkömmlicher Ansätze wie z.B. Seminarphasen ergänzt, sondern durch den Einsatz spielerischer Methoden, die neben dem eigentlichen Arbeitsprozess eingesetzt werden können (Serious Gaming).
Gemeinsam mit den Unternehmen in der Offshore-Industrie wurde ein Konzept für die arbeitsprozessintegrierte Kompetenzentwicklung entwickelt und im betrieblichen Umfeld erprobt und evaluiert.
ePIcenter wird ein interoperables, auf einer Cloud basierendes Ökosystem von benutzerfreundlichen, erweiterbaren, auf künstlicher Intelligenz basierenden Logistiksoftwarelösungen und unterstützenden Methoden schaffen, das es allen Akteuren im Welthandel und internationalen Behörden ermöglicht, mit Häfen, Logistikunternehmen und Verladern zusammenzuarbeiten und agil auf volatile politische und Marktveränderungen sowie auf größere Klimaveränderungen mit Auswirkungen auf traditionelle Frachtrouten zu reagieren.
Dies wird den ständig steigenden Erwartungen der Verbraucher des 21. Jahrhunderts nach preiswerten und leichter verfügbaren Gütern Rechnung tragen und Innovationen im Transportbereich einführen, wie z.B. Hyperloops, autonome / robotergestützte Systeme (z.B. “T-Pods”) und neue Lösungen für die Zustellung. ePIcenter integriert dabei technologische Initiativen wie Blockchain, Digitalisierung, Single Windows, EGNOS-Positionsgenauigkeit und das Erdbeobachtungsprogramm Kopernikus.
Motivation
Der Erfolg von Containerterminals ist insbesondere von der Qualität der Umschlagsprozesse abhängig. Nur mit effizienten Prozessen können eine schnelle Abfertigung und somit kurze Liegezeiten von Mega-Carriern realisiert werden. Weiterhin sind optimierte Prozesse notwendig, um eine hohe Produktivität bei Umschlagsleistungen zu gewährleisten und so im globalen Wettbewerb bestehen zu können. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, werden die Umschlagsprozesse zunehmend automatisiert. In Europa waren von der Automatisierung bisher Häfen mit den als besonders flexibel geltenden Straddle Carriern ausgenommen, da deren Automatisierung besonders herausfordernd ist.
Vorgehen
Zur Untersuchung der Automatisierung von Straddle Carriern wurde im Container Terminal Wilhelmshaven eine Pilotanlage errichtet, die eine Evaluation aller relevanten Umschlagsprozesse sowohl aus technischer als auch aus logistischer Sicht erlaubte. Um zu analysieren inwieweit sich Auto-SC für den Einsatz in Mega-Terminals mit hohen Betriebslasten eignen, wurde eine Kombination aus einer Simulation der Prozessabläufe und einer Computer-Emulation angewandt. Die Wirtschaftlichkeit des Systems wurde mit Hilfe einer Wirtschaftlichkeitssimulation untersucht.
Ergebnis
Das Ziel der Partner war, durch die Erkenntnisse aus dem Forschungsprojekt STRADegy eine Vorreiterrolle in der Automatisierung einzunehmen. Der Fokus lag auf der Betrachtung technischer und wirtschaftlicher Risiken bei der Automatisierung bestehender Terminals. Hierzu wurden Leitfäden zur Ausgestaltung der Suprastruktur, der IT-Systeme, der Umschlagsprozesse sowie des Change-Managements entwickelt. Die erarbeiteten Empfehlungen zeigen den Weg auf, um die entwickelte Lösung in deutschen Mega-Terminals einzuführen.
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) innerhalb des Förderprogramms „IHATEC – Innovative Hafenit-loesung-hardware“ gefördert.