Digitales Kontinuum in der Logistik

»Digitale Kontinua« in der Logistik beschleunigen Entwicklungs- und Realisierungsprozesse. Was dahinter steckt – und wie sie die Logistik von morgen besser machen.

Wenn heute Simulationen logistischer Systeme – also detailgetreue und ganzheitliche Abbildungen der Realität – entstehen, dann fließen in diese digitalen Zwillinge das Fachwissen und die Intuition von Expertinnen und Experten ein. Im Ergebnis können technische und logistische Prozesse ablaufen und gestaltet werden. Modellfehler sind bereits so gering, dass die Simulationen physikalisch quasi-korrekt sind. Der nächste Schritt aber ist es, die Modelle solcher Digitalen Zwillinge automatisch zu generieren und sie maschinell lernen zu lassen – zunächst in der virtuellen Welt und dann ein Leben lang in der physischen Welt. Man spricht dabei von einer simulationsbasierten KI. Abertausende von Systemvarianten können so simuliert und Verhalten in einer Dimension erlernt werden, wie es in der Realität allein nicht möglich wäre.

Neu ist dabei die Ganzheitlichkeit in Sensorik, Aktorik und Kommunikation der simulierten Realität in Verbindung mit einer Rechnerleistung, die es erlaubt, auch komplexe Systeme in (Über-)Echtzeit abzubilden. Diese Verschmelzung der analogen und der digitalen Welt in der Logistik wird auch als »Digitales Kontinuum« bezeichnet.

Der Kern des »Digitalen Kontinuums« ist ein sich selbst optimierender Regelkreis Künstlicher Intelligenz, der sich aus Realität, Digitalem Zwilling, Virtueller Realität und cyberphysischem Zwilling zusammensetzt. Digitale Modelle werden dabei immer mehr von Abbildern zu Taktgebern physischer Abläufe; der Roboter wird zum cyberphysischen Zwilling. In den neuen detailgetreuen virtuellen Welten kann ein Sensor nicht mehr unterscheiden, ob er eine simulierte virtuelle Welt erfasst oder Impulse der physischen Welt verarbeitet. Auch ein Aktor verhält sich dort genau so wie in der Realität.

Das »Digitale Kontinuum« umfasst sämtliche Prozesse und Systeme der Logistik. Dabei lassen sich drei Betrachtungsebenen unterscheiden:

Das »Supply Chain Kontinuum« stellt die standort- und unternehmensübergreifende Ebene der realen und digitalen Supply Chains dar. Als übergeordnete Schicht verbindet es die Planungs- und Steuerungselemente des Supply Chain Managements in der realen Welt mit ihren digitalen Abbildern. Beispiele sind kollaborative und szenarienbasierte Planungsmethoden in Bedarfs- und Kapazitätsmanagement. Der Mensch wird dabei über Assistenzsysteme in die Planungsentscheidungen eingebunden. Ein solches Kontinuum setzt Transparenz, Datensouveränität, Virtualisierung und echtzeitnahe Vernetzung voraus. Genau daran arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts im Großforschungsprojekt »Silicon Economy«.

Das »Social Networked Kontinuum« bezieht sich auf die logistische Leistungserbringung in Produktions- und Logistiksystemen – egal ob auf dem Shopfloor, im Lager oder auf der Straße. Der Mensch ist hier sowohl informationstechnisch als auch physisch als Akteur eingebunden. Dies stellt besondere Herausforderungen an die Modellierung und Lösungen der Mensch-Technik-Interaktion. Beispiele sind das Social Networked Warehouse oder auch Schwärme autonomer Transportroboter, die untereinander und mit Menschen interagieren.

Im »Technik-Kontinuum« verbinden sich Hardware und hardwarenahe Anwendungen der Realität mit deren digitaler Entwicklung, z. B. im Rahmen einer Physiksimulation. Eine mögliche Ausprägung ist das Robotik-Kontinuum, in dem Aufgaben wie Antriebssteuerung/-regelung, Lokalisierung, Objekterkennung oder Kollisionsvermeidung kontinuierlich und in geschlossenen Regelkreisen erlernt und angewendet werden. Die Daten können dabei sowohl aus der realen als auch der digitalen Welt kommen. Menschbezogene Kennwerte wie Position, Bewegung oder Stresslevel werden integriert.