Masterarbeit: KI optimiert das Lager-Management

KI optimiert das Lager-Management
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Künstliche Intelligenz und die Digitalisierung von Warehouse Management Systemen (WMS): In Zusammenarbeit mit dem Studenten Maximilian Kirschner arbeiten wir derzeit im Rahmen seiner Masterarbeit an diesem Thema. Er untersucht in erster Linie, wie Künstliche Intelligenz (KI) als Digitalisierungstreiber in SAP Extended Warehouse Management (EWM) integriert werden kann. Im Fokus steht dabei die KI-basierte Unterstützung der Slotting-Funktionalität, die vor allem in Lagern von Industrieunternehmen mit diskreter Fertigung eingesetzt wird.

Projekt thyssenkrupp Marine Systems - Schiffbau: Automatisierte Lagersteuerung mit SAP EWM

20 Jahre leistete das Lagerführungssystem von thyssenkrupp Marine Systems am Standort Kiel hervorragende Dienste. Jetzt galt es, den Technologiestandard für die kommenden 20 Jahre auszurichten. Mit SAP EWM brachte SALT Solutions das Lager wieder auf Kurs. Mehr dazu erfahren Sie im Projektbericht!



Es wird immer mehr Flexibilität und Schnelligkeit von Fertigungsunternehmen erwartet, daher gewinnen Optimierungslösungen in der Produktion und in der Planung – etwa durch KI – immer mehr an Bedeutung. Um die Forschung in diesem Bereich voran zu bringen und praktisch anwendbare Lösungen abzuleiten, betreuen wir ab Dezember 2019 eine Masterarbeit, die Maximilian Kirschner in Verbindung mit dem Lehrstuhl der Universität Dortmund und dem „Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML“ anfertigt.  

Vom manuellen zum effektiven Weg

Um Waren in der Fertigung möglichst schnell und effizient zuzuordnen, Wege einzusparen und Umlagerungen zu vermeiden, entwickelt SALT Solutions Ein- und Auslagerstrategien. Einlagerstrategien regeln, wie der Name schon sagt, die Zuteilung von einkommenden Waren im Lager, Auslagerstrategien den Warenausgang. Je nachdem, wie häufig ein Artikel für den Fertigungsvorgang benötigt wird, wird er eingeordnet.

Eine zentrale Rolle spielt das Mengengerüst, also die Art der jeweiligen Artikel und deren verbrauchte Mengen. Individuell nach Unternehmen wird darauf basierend die Lagerstrategie für das Unternehmen abgestimmt. Die vorhandenen Daten werden analysiert und abgeglichen. In manchen Bereichen reichen Standardprozesse aus, wie beispielsweise die ABC-Klassifizierung nach Schnell-, Langsam- und Mitteldrehern, an anderen Stellen muss diese Strategie vielleicht modifiziert werden.

Noch heute werden die damit verbundenen Einschätzungen durch Menschen vorgenommen, die eine geeignete Strategie für das jeweilige Fertigungsunternehmen suchen. Sie entscheiden empirisch beziehungsweise experimentell. Das verlangt meist ein Nachjustieren, was ebenfalls wiederum mit personellem Aufwand verbunden ist. Diesen hohen Aufwand mit schwer kalkulierbaren Ergebnissen zu optimieren – bei dieser Aufgabe kann KI einen wertvollen Beitrag leisten.

KI vs. manuelle Strategieentwicklung

Mittels KI soll das WMS in die Lage versetzt werden, jederzeit automatisierte Entscheidungen zu treffen, indem es aufgezeichnete Erfahrungswerte sowie aktuelle Daten analysiert und eine Prognose erstellt. Die Ein- und Auslagerungsstrategien, die das IT-System dabei berechnet, sparen Personalressourcen und erweitern die Kapazitäten der eingesetzten Mitarbeiter.

Die KI arbeitet dabei mit denselben Parametern wie die menschlichen Entscheider. Zur Berechnung muss der KI eine Zieldefinition und die Messkriterien einprogrammiert werden. Auf der so entstehenden KI-gestützten Datenbasis ist das WMS dann in der Lage, auch in sich verändernden Situationen die richtige Strategie zu wählen und autonom zu handeln.

KI und Slotting im WMS

Maximilian Kirschner greift in seiner Masterarbeit auch den Zusammenhang auf, wie KI in die Slotting-Funktionalität von SAP EWM implementiert werden kann, um die Reorganisation eines Lagers zu unterstützen. Das WMS bestimmt eigenständig anhand von Mustern, die sich aus vergangenen und aktuellen Daten ableiten lassen, auf welchem Lagerplatz und in welcher Konstellation Artikel eingelagert werden, um Wegzeiten zu reduzieren.

Es wird evaluiert, inwiefern die KI durch Machine Learning Einsparungen erbringen kann

und welche Nutzen es für das jeweilige Fertigungsunternehmen erzielen könnte. Als Ergebnis der Masterarbeit erhoffen wir uns eine Antwort auf die Frage: Was kann eine KI in der Strategie-Entwicklung leisten? Erzielt sie vergleichbare Ergebnisse oder ist sie weniger fehleranfällig als ein manuelles Vorgehen? Wir erwarten, dass sich der Faktor „Wiederholbarkeit“ als klarer Pluspunkt erweisen wird. Während die manuelle Handhabung unplanmäßig viele Ressourcen verschlingen kann, könnte die KI-gesteuerten Analyse zu einer durchaus effizienteren Lösung kommen.

4 Fragen zur Masterarbeit bei SALT Solutions

Maximilian, wie kamst Du auf das Thema Deiner Masterarbeit?

Ich habe mich schon immer für das Thema Künstliche Intelligenz interessiert. Jetzt frage ich mich, wie man sie am besten in ein Lagerverwaltungssystem integrieren kann. So kam ich auf die Idee, KI in einem neu entwickelten Konzept als Digitalisierungstreiber in ein WMS zu integrieren.

Kurz zusammengefasst, wie kann man KI beim Slotting nutzen?

Ich will es an einem Beispiel erklären: Ein Bekleidungsunternehmen verkauft Sommer und Winterkleidung. Dann sollte im Sommer die leichtere Kleidung besser vorne im Lager positioniert werden, und im Winter dann die Wintersachen. Es geht schlicht darum, welche Ware saisonbedingt möglichst schnell und unkompliziert verfügbar sein soll. Die dahinterliegende Strategie, welche Ware zu welchem Zeitpunkt am schnellsten und effizientesten zu erreichen ist, könnte eine KI berechnen. Sie analysiert Daten aus der Vergangenheit, berechnet, wann welche Ware kommt und macht sie für aktuelle Lagerprozesse nutzbar. Im WMS kann das Unternehmen so Ressourcen, Zeit und letztlich bares Geld einsparen.

Welche Vision hast Du für den Einsatz von KI im Lager?

KI ist ein wahnsinnig großes Thema und steckt noch in den Kinderschuhen. Viele Menschen können das Thema noch nicht richtig zuordnen, doch das Potenzial ist groß. Ich möchte dazu beitragen, dass es mehr und mehr seinen Weg in die Praxis findet. Doch die Unternehmen müssen sich jetzt damit auseinandersetzen und auf den Zug aufspringen. Dadurch können sie so viel gewinnen. Nicht nur materiell – sie sichern auch die Zukunft ihres Unternehmens.

Warum hast Du Dich für SALT Solutions für Deine Masterarbeit entschieden?

Dieser Bereich ist eine der Kernkompetenzen von SALT Solutions. Außerdem verliefen meine bisherigen Kontakte mit dem Unternehmen, durch mein Bachelor-Studium oder jetzt auch durch die Masterarbeit, immer freundlich und offen. Zudem ist SALT Solutions im Bereich der WMS-Systeme der beste Ansprechpartner in Bezug auf Künstliche Intelligenz. Die Zusammenarbeit mit SALT Solutions bietet mir schlicht und ergreifend den besten Anknüpfungspunkt für den Fachbereich Intralogistik und IT-Planung.  

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