LT-manager Titelstory 1/19

Martin Schrüfer,

Das Big Picture der Silicon Economy

Die Logistik erlebt eine Zeitenwende, wie sie grundsätzlicher nicht sein könnte. Die Digitalisierung von allem und die künstliche Intelligenz in allem wird alles für alle ändern, sagt Logistikpapst Michael ten Hompel. Mit seinen Prognosen lag der Forscher bisher immer richtig. Ein guter Grund, ihn nach seinem Big Picture zu fragen.

Zeichnet für LT-manager ein Bild von der Zukunft der Logistik: Michael ten Hompel © Fotos: Fraunhofer IML / Sebastian Beierle

Silicon Valley war gestern, jetzt kommt die Silicon Economy“, sagt Prof. Dr. Dr. h. c. Michael ten Hompel, geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer IML. Die Industrialisierung der künstlichen Intelligenz führe zur Geburt einer neuen Silicon Economy. Sie wird das Schlachtfeld künstlicher Intelligenz.
Tatsache ist, dass getrieben durch das riesige Wachstum von Rechner- und Sensorikleistung, Speicherkapazität und breitbandiger, echtzeitfähiger Vernetzung die technologische Basis dafür längst gelegt ist. „In Summe wie auch im Einzelnen halten wir zum ersten Mal in der Geschichte deutlich mehr technische Möglichkeiten in Händen, als wir sinnvoll nutzen können“, weiß der Dortmunder Logistik­forscher. Zugleich zeigt ein Blick in die Geschichte, dass Technologien, wenn sie einmal in der Welt sind, auch genutzt werden. „Solche disruptiven Entwicklungen sind unumkehrbar. So wie man sich heute eine Zeit ohne Smartphone, Computer oder Dampfmaschine nicht mehr vorstellen kann, so werden wir nach der Einführung künstlicher Intelligenz nie wieder in die analoge Welt von heute zurückkehren. Die Frage ist nicht mehr ob, sondern nur noch wann und wie es geschieht.“

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Ausgerechnet Logistik

Wo es stattfindet, scheint ebenfalls beantwortet: „Die Morgendämmerung industrieller künstlicher Intelligenz findet in der Logistik statt“, ist sich ten Hompel sicher. Vor nicht einmal zehn Jahren hat seine Forderung, die Logistik solle bei der Entwicklung neuer Technologien mehr Führungsanspruch entwickeln und forschen, noch heftige Grundsatzdebatten ausgelöst, ob eine Dienstleistungsbranche überhaupt forschen könne. Warum sollte ausgerechnet die eher konservative Logistik jetzt eine der ersten Branchen sein, in denen KI-Verfahren zum Einsatz kommen werden? „Logistik ist vollständig algorithmierbar, es liegt ihr gewissermaßen in den Genen“, antwortet ten Hompel. Die einzelnen Prozessschritte der physischen Logistik, die richtige Ware zur richtigen Zeit an den richtigen Ort zu bringen, seien einfach und häufig sogar standardisiert. Deren Verkettung, Vernetzung und Optimierung zähle jedoch zu den komplexesten Herausforderungen überhaupt – ein ideales Spielfeld künstlicher Intelligenz. Zudem würden in der Logistik die höchsten Skalierungen erwartet. Die Logistik verbinde Orte und Unternehmen in globalen Netzwerken. Praktisch die gesamte Wertschöpfung sei auf die ein oder andere Weise mit der Logistik verbunden – sie sei Grundlage für den freien Welthandel.

Künstliche Intelligenz als eigene Identität

Es liege außerdem auf der Hand, prognostiziert der Forscher, dass weite Teile der kommenden Plattformökonomie durch deren Effektivität und Effizienz bestimmt werden. Hoch verteilte und weltumspannende künstliche Intelligenzen würden entstehen, die lernen und weit jenseits der Imitation menschlichen Handelns operieren. Intelligente Ladungsträger und Schwärme von Shuttles oder autonomer, fahrerloser Transportsysteme sind bereits heute ein erster Beleg für diese ­Vision und die massenhafte Anwendung von intelligenten Sensoren, smarten Palettenpools oder autonomen Robotern ist nicht mehr weit.
Doch wie müssen die Algorithmen aussehen, die Millionen von Geräten eines zukünftigen Internet der Dinge miteinander verbinden und welche Formen künstlicher Intelligenz werden vernünftiger Weise hieraus entstehen? Zurzeit erlebt der Versuch, die Natur als Vorbild zu nehmen und auf künst­liche Intelligenzen zu übertragen, eine Renaissance. Berühmt ist zum Beispiel der Ameisen-Algorithmus, der sich auch in ersten industriellen Schwärmen autonomer Fahrzeuge wiederfindet. Die Natur zum Vorbild für biointelligente Methoden und Verfahren in industriellen Applikationen zu nehmen, liegt oft an der Überlebensfähigkeit biologischer Systeme. Sie haben Milliarden Jahre überlebt und waren in der Lage, sich über die Zeit den widrigsten Verhältnissen anzupassen. „Mit der Digitalisierung von allem und der künstlichen Intelligenz in allem entstehen jetzt Umgebungen, die einem Schwarm nicht unähnlich sind“, so ten Hompel. Der Fokus der Entwicklung richtet sich damit zunehmend auf hochverteilte künstliche Intelligenzen – insbesondere für die Logistik. Nimmt man diese Analogie ernst, so konstatiert er, werden wir uns wohl auf Dauer vom klassischen, zentralen ERP-System verabschieden müssen, denn dazu gibt es keine Analogie in der Natur der Schwärme.

Das Big Picture der Silicon Economy

Ten Hompels „Big Picture“, zeigt den Lebensraum und gleichzeitig das Spielfeld künstlicher Intelligenz einer künftigen, „virtualisierten“ Logistik inmitten einer Daten- und Plattformökonomie. Das beginnt bei künstlicher Intelligenz und reicht über die globale Vernetzung sowie Datensouveränität in einem sicheren Datenraum bis hin zu Finanzströmen über Smart Contracting und Distributed Ledger Technologien. Am Beispiel der Logistik wird darin deutlich, welche Rolle IoT, Blockchain-Technologien und Plattformen in der Digitalisierung heute bereits spielen. Es umfasst zudem die vollständige Datenkette und zeigt, wie in einer kommenden Datenökonomie, Daten generiert, ­getauscht, veredelt und gehandelt werden: von der Datenerzeugung durch IoT Broker über das Handeln und Buchen von Daten durch Blockchain-Broker bis zur Organisation ­logistischer Prozesse mittels Logistics Broker. Die überlagerten Platt­formen ermöglichen neue Geschäftsmodelle einer zukünftigen Datenökonomie, indem sie Daten zusammenführen und durch KI- und Big-Data-Algorithmen veredeln.

Die Grundlage für all dies sind Daten. Künstliche Intelligenzen ernähren sich von Daten. Sie brauchen große Datenmengen, um sinnvoll zu lernen. Einer Gartner-Prognose zufolge soll bereits 2020 jedes zehnte Unternehmen mit der Verwertung seiner Daten Geld verdienen. Zugleich rechnet man bis Ende 2020 mit über 20 Milliarden Geräten, die via Internet diese Daten liefern werden.

„Dabei sind Daten umso wertvoller, je besser sie beschrieben sind und je mehr sie getauscht und verarbeitet werden. Wir müssen also die Frage beantworten, wie dieses Datengold echtzeitnah gefördert und souverän und eigenverantwortlich gehandhabt werden kann“, bringt es ten Hompel auf den Punkt. Im Mittelpunkt des Big Pictures steht deshalb ein sicherer Datenraum, der es ermöglicht, Daten eigenbestimmt zu tauschen und zu nutzen. Er bildet sozusagen den Kern einer – und das ist entscheidend – föderalen Struktur der Datenökonomie. Die Initiative „International Data Spaces IDS“ gibt hierauf bereits eine Antwort, indem sie die Datennutzung erstmals mit den Daten selbst verbindet. So können Daten sicher getauscht und genutzt werden – denn die meisten Daten werden erst wertvoll, wenn man sie tauscht, ohne sie zu verschenken. Federführend bei der Umsetzung ist sein Dortmunder Kollege Prof. Dr. Boris Otto, Geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik ISST in Dortmund. Es sei nur logisch, so ten Hompel, dass internationale Data Spaces in Kombination mit neuen Klassen von (Daten-)Brokern ein geeignetes Mittel der Vernetzung und integraler Bestandteil des „Big Pictures“ sein müssen.

Der Wissenschaftler ist überzeugt, dass die wichtigsten Datenquellen in naher Zukunft so genannte cyberphysische Systeme (CPS) sein werden. Von der Türklingel, die per Kamera erkennt, wer vor der Haustüre steht, über intelligente Paletten, die registrieren, wenn sie bewegt werden, bis zum Supermarktregal, das persönliche Einkaufstipps gibt. Nahezu alles soll digitalisiert werden und individualisierte Daten liefern. Möglich werde dies durch die exponentielle Entwicklung der Rechnerleistung, die nicht nur in den Rechnern unter unseren Schreibtischen, sondern auch in den eingebetteten, cyberphysischen Systemen eines Internets der Dinge stattfindet. Ultra-Low-Power Prozessoren für weniger als einen Euro rechnen mit Taktfrequenzen im Giga-Hertz-Bereich und sorgen kurzzeitig für genügend Rechnerleistung vor Ort.

Um Daten zu handeln, müssen sie aber auch übertragen werden. Funknetze der fünften Generation (5G) können für eine schnelle und stromsparende Übertragung sorgen, wodurch Batterielaufzeiten von bis zu zehn Jahren erreicht werden. Konzerne setzen bereits in ganzer Breite auf diese neuen Netze. Andere, wie der Europäische Palettenpool EPAL sammeln erste Erfahrungen mit dem 5G-kompatiblen „Narrow Band Internet of Things NBIoT“ der Telekom, die über ihr Partnerunternehmen Once auch die passende Flatrate anbietet. Weitere, nicht 5G-kompatible Netze wie Lora und Sigfox bieten zu ähnlichen Konditionen an und lassen in Summe erwarten, dass in den nächsten Jahren alle zwölf Monate mehrere Milliarden IoT-Devices Verbindung aufnehmen.

In der echtzeitfähigen Vernetzung auf Basis von 5G-Funknetzen sieht ten Hompel einen weiteren Effekt: die Virtualisierung. „Cyberphysische Systeme verfügen mittlerweile nicht nur über eine nennenswerte Rechnerleistung, sondern können in Zukunft quasi an jedem Ort auf die unbegrenzte Leistung der Clouds und Plattformen zugreifen, mit denen sie verbunden sind. Es entstehen verteilte Netze künstlicher Intelligenz in einer neuen Dimension.“

Der letzte, entscheidende Schritt zur vollständig autonomen Verbindung von Material-, Informations- und
Finanzflüssen in einer Silicon Economy seien Smart Contracts. Sie sind gewissermaßen der Missing Link, an deren Umsetzung ten Hompel zusammen mit Professor Michael Henke, Instituts-
leiter am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, arbeitet.
Cyberphysische Systeme, ausgestattet mit entsprechender Software, fangen an, autonom zu handeln. „handeln“ meinen Henke und ten Hompel hierbei durchaus wörtlich: Verträge werden nach festgelegten Regeln automatisiert, per Software verhandelt und abgeschlossen. Dieses „Smart Contracting“ erfordert wiederum eine revisionssichere Buchung und Bezahlung.

Beides ließe sich nach heutigem Stand der Technik in einem „Distributed Ledger“ und in verteilten Blockchain-Datenbanken sicherstellen. Die Blockchain ist die bekannteste Distributed-Ledger-Technik und wird oft als Synonym verwendet. Sie ist eine verschlüsselte, manipulationssichere und dezentralisierte Datenbank und der perfekte Speicherort für Werte, Iden­titäten, Übereinkünfte, Eigentumsrechte oder auch Berechtigungsnachweise. Die Einträge (Blocks) wie zum Beispiel ein geschöpfter Bitcoin werden unter den Teilnehmern verteilt und sind nachträglich nicht manipulierbar. ­Alles, was einmal eingetragen wurde, bleibt für immer in der Blockchain. „Dies prädestiniert diese Technologie nicht nur für Kryptowährungen, sondern auch für die chronologische und automatische Ausführung von Prozessen“, sagt ten Hompel. So können ­beispielsweise Temperaturdaten über einen Sensor, der an einem Kühlcontainer angebracht ist, bei Überschreitung eines Grenzwertes in einer Blockchain gespeichert werden. Tritt ein Schaden aufgrund von Temperaturunterschieden ein, ist die Beweiskette über die Blockchain transparent und revisionssicher dokumentiert und kann wiederum automatisiert ausgewertet werden.

Das „Big Picture“ mag Zukunftsmusik sein, dennoch zeigt es nicht allein die Zukunft, sondern das zurzeit Mögliche. Hinter jedem Piktogramm verbirgt sich eine Technologie oder ein Programm, das umgesetzt wurde und die Softwarekomponenten sind mehrheitlich, zumindest in einer Version, als Open Source frei verfügbar. „Wir halten alles in den Händen, um eine totale Plattformökonomie Wirklichkeit werden zu lassen – nicht nur in der Logistik“, wiederholt ten Hompel.

Das „Big Picture“ zeigt aber auch eine Umgebung für künstliche Intelligenz. Es beginnt im Kleinen, zum Beispiel mit der Bildanalyse, die es einem cyberphysischen Regal erlaubt, per Kamera zu erkennen, wer vor ihm steht, auch um individuelle Kaufempfehlungen oder logistische Anweisungen zu geben. Es geht weiter mit autonomen Fahrzeugen, welche die Waren verteilen und ihre Umgebung analysieren. Darüber hinaus werden Algorithmen mit Kunden sprechen und Bestellungen entgegennehmen, Verträge verhandeln und bezahlen. Letztendlich werden KI-Algorithmen alle Ebenen durchdringen und zugleich mittels Virtualisierung die Ebenen selbst auflösen. Die uns vertrauten Ebenenmodelle werden, so ten Hompel, nur noch ein Vehikel der menschlichen Vorstellung sein. „Ich bin gespannt, wer als erster diesen Schritt konsequent geht und die De-Facto-Standards setzen wird“, sagt ten Hompel.

Das Rennen um die führende Plattform

Wird der erste das Rennen in der neuen Plattformökonomie machen? Die Chancen stünde gut, meint der Forscher. Ten Hompel geht davon aus, dass bald logistische Plattformen für die Lagerung und Bewegung der Dinge und professionelle B2B-Plattformen für weite Teile des Supply Chain Management folgen werden. Diese industrielle Form der Plattformökonomie werde vorrangig Unternehmen so miteinander verbinden, dass eine vollständig automatisierte Abwicklung der Geschäftstätigkeit möglich wird. Ten Hompel hat eine gute und eine schlechte Nachricht. Die gute zuerst: Während der Markt der B2C-Plattf­ormen bereits von US-Unternehmen dominiert ist, sind die Marktanteile logistischer und industrieller B2B-Plattformen noch nicht verteilt.

Deutschland schmückt sich mit dem Titel „Logistikweltmeister“ der im Logistics Performance Index der Weltbank ermittelt wird. Dennoch teilt ten Hompel die Befürchtung, – und das ist die schlechte Nachricht – dass amerikanische oder chinesische Unternehmen Europa wieder einmal den Rang ablaufen werden, sofern nicht massiv in die Entwicklung adäquater Plattformen und Algorithmen – vom Regal bis zur logistischen Kryptowährung – investiert wird. Dieses Rennen werde nur gewinnen, wer bereit sei, sich zu öffnen und sich an neutralen Plattformen zu beteiligen. „Wer versucht, als arriviertes Unternehmen die Welt zu beglücken, unterliegt einer spätkapitalistischen Romantik vergangener Zeiten und wird bald nur noch die Pakete für andere durch die Gegend fahren“, lässt der Forscher keinen Zweifel an der Zukunft der Zweifler.

Aber auch die beste Plattform mit den intelligentesten Algorithmen wird sich nicht von alleine am neuen Markt durchsetzen. Uber und Co. haben sich die Märkte durch disruptive Angebote und ein viele Millionen schweres Marketing gekauft – und das werden sie wieder tun, ist ten Hompel überzeugt. Aber auch die Europäer haben ihre Lektion gelernt und werden sich nicht mehr so leicht überrumpeln lassen, glaubt er. „Ein Prozent des Umsatzes für die Logistikforschung“ forderte ten Hompel vor sieben Jahren die Logistikdienstleister auf. Damals als Spinnerei abgetan, sind heute einige Logistikdienstleister schon über der Zielmarke.

Dabei sind die Herausforderungen der Digitalisierung bei weitem nicht nur technischer oder ökonomischer Natur. „Natürlich werden menschliche Arbeitskräfte durch Automaten und ihre künstliche Intelligenz ersetzt werden“, sagt ten Hompel. Dies sei so wenig aufzuhalten, wie die Einführung der Dampfmaschine oder des Computers. Sein Fazit: „Wir werden die Zukunft weder vorhersagen noch determinieren können, aber wir können sie gestalten. Nur wenn es gelingt, eine wesentliche Rolle in einer industriellen Plattformökonomie mit ihren verteilten künstlichen Intelligenzen zu spielen, wird sie unseren gesellschaftlichen Normen und Zielen folgen. Eines ist klar: Die Welt wird sich mit und ohne uns auf den Kopf stellen – weil sie es kann.“


Über Michael ten Hompel

Der „Logistikpapst“ ist Professor an der Technischen Universität Dortmund, dort Inhaber des Lehrstuhls für Förder- und Lagerwesen und geschäftsführender Institutsleiter am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik. ten Hompel war Titelheld der ersten Ausgabe von LT-manager, die im Oktober 2010 erschien. Dazwischen liegen viele richtige Prognosen des Dortmunders, eine Aufnahme in die Logistics Hall Of Fame (2012), ein hocherfolgreicher Effizienzcluster LogistikRuhr und viele spannende Diskussionen über die Logistik der Zukunft. Im Februar 2019 ist es nun an der Zeit, seinen nächsten großen Wurf vorzustellen – exklusiv in LT-manager, natürlich.

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