Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften Reduzierung von Lebensmittelverschwendung mithilfe Künstlicher Intelligenz

Projekt REIF des Fraunhofer IGCV

Rund zwölf Millionen Tonnen Lebensmittel landen jedes Jahr in Deutschland im Abfall. Über 30 Prozent davon werden bereits während des Herstellungsprozesses vernichtet. Das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV tritt gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie gegen diese Lebensmittelverschwendung mit dem Projekt REIF ein. Absatz- und Produktionsplanung, Prozess- und Anlagensteuerung können mit Methoden des Maschinellen Lernens optimiert werden. Denn Käse, Brötchen, Fleisch und Co. lassen sich mit datenbasierten Algorithmen effizienter herstellen. Mithilfe Künstlicher Intelligenz sollen so die Verluste gesenkt werden.

Die Lebensmittelverschwendung soll laut dem Ziel der Vereinten Nationen bis zum Jahr 2030 halbiert werden. Auch Deutschland hat sich verpflichtet, diesem Ziel nachzukommen. Der Handlungsbedarf entlang der gesamten Wertschöpfungskette, vom Acker bis zum Teller, ist groß. Rund 52 Prozent der Abfälle werden von Privathaushalten verursacht. Dies ergab eine Studie des Thünen-Instituts von 2019 (siehe Link unten). Die Studie offenbart jedoch auch, dass rund 30 Prozent der Verluste bereits in der Lebensmittelproduktion und -verarbeitung entstehen. Die restlichen 18 Prozent entfallen auf den Groß- und Einzelhandel und die Außer-Haus-Verpflegung. Im Projekt REIF, das für Resource-Efficient, Economic and Intelligent Foodchain steht, arbeiten 30 Partner an einer langfristigen Lösung. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Konzeption eines KI-Ökosystems, das Beteiligte aller Wertschöpfungsstufen einbezieht. Gefördert wird das Vorhaben mit zehn Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi.

Ausschuss vermeiden und Überproduktion reduzieren

Die REIF-Projektpartner fokussieren sich auf Molkereiprodukte, Fleisch- und Backwaren. »Um die Lebensmittelverluste in diesen Bereichen deutlich zu senken, sind vor allem zwei Aspekte entscheidend – die Minimierung von Überproduktion und die Vermeidung von Ausschuss«, sagt Patrick Zimmermann, Wissenschaftler und REIF-Projektleiter am Fraunhofer IGCV. »Überproduktion und Ausschuss lassen sich vermeiden, indem man Lebensmittelbedarfe zielführend prognostiziert, die Plan- und Steuerbarkeit der Wertschöpfungsprozesse verbessert und qualitätsbedingte Lebensmittelverluste verringert«, so sein Kollege Philipp Theumer. Gemeinsam mit fünf weiteren Kollegen untersuchen Theumer und Zimmermann, wie sich unternehmensinterne Potenziale – beispielsweise in Maschinen und Anlagen sowie die Produktionsplanung und -steuerung – im Sinne der Verschwendungsreduktion mit Methoden der KI realisieren lassen. »Wir bringen dabei KI in die gesamte Wertschöpfungskette und insbesondere in den Bereich der Produktion. Dafür adaptieren und selektieren wir die entsprechenden Algorithmen je nach Anwendungsfall«, erläutert Zimmermann.

Die Potenziale seien jedoch sehr unterschiedlich. Auf Anlagenebene entsteht die höchste Lebensmittelverschwendung beim Hochfahren, da die optimalen Anlagenparameter erst gefunden werden müssen und somit zunächst Ausschuss produziert wird. Zimmermann erklärt: »Beispielsweise versuchen wir, mittels intelligenter Sensorik und selbstlernenden KI-Algorithmen den Aufschäumvorgang bei der Herstellung von Kuchenböden gleich beim ersten Versuch zu perfektionieren«.

 

Rund zwölf Millionen Tonnen Lebensmittel landen jedes Jahr in Deutschland im Abfall. Über 30 Prozent davon werden bereits während des Herstellungsprozesses vernichtet. Das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV tritt gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie gegen diese Lebensmittelverschwendung mit dem Projekt REIF ein. Absatz- und Produktionsplanung, Prozess- und Anlagensteuerung können mit Methoden des Maschinellen Lernens optimiert werden. Denn Käse, Brötchen, Fleisch und Co. lassen sich mit datenbasierten Algorithmen effizienter herstellen. Mithilfe Künstlicher Intelligenz sollen so die Verluste gesenkt werden.

Die Lebensmittelverschwendung soll laut dem Ziel der Vereinten Nationen bis zum Jahr 2030 halbiert werden. Auch Deutschland hat sich verpflichtet, diesem Ziel nachzukommen. Der Handlungsbedarf entlang der gesamten Wertschöpfungskette, vom Acker bis zum Teller, ist groß. Rund 52 Prozent der Abfälle werden von Privathaushalten verursacht. Dies ergab eine Studie des Thünen-Instituts von 2019 (siehe Link unten). Die Studie offenbart jedoch auch, dass rund 30 Prozent der Verluste bereits in der Lebensmittelproduktion und -verarbeitung entstehen. Die restlichen 18 Prozent entfallen auf den Groß- und Einzelhandel und die Außer-Haus-Verpflegung. Im Projekt REIF, das für Resource-Efficient, Economic and Intelligent Foodchain steht, arbeiten 30 Partner an einer langfristigen Lösung. Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Konzeption eines KI-Ökosystems, das Beteiligte aller Wertschöpfungsstufen einbezieht. Gefördert wird das Vorhaben mit zehn Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi.

Ausschuss vermeiden und Überproduktion reduzieren

Die REIF-Projektpartner fokussieren sich auf Molkereiprodukte, Fleisch- und Backwaren. »Um die Lebensmittelverluste in diesen Bereichen deutlich zu senken, sind vor allem zwei Aspekte entscheidend – die Minimierung von Überproduktion und die Vermeidung von Ausschuss«, sagt Patrick Zimmermann, Wissenschaftler und REIF-Projektleiter am Fraunhofer IGCV. »Überproduktion und Ausschuss lassen sich vermeiden, indem man Lebensmittelbedarfe zielführend prognostiziert, die Plan- und Steuerbarkeit der Wertschöpfungsprozesse verbessert und qualitätsbedingte Lebensmittelverluste verringert«, so sein Kollege Philipp Theumer. Gemeinsam mit fünf weiteren Kollegen untersuchen Theumer und Zimmermann, wie sich unternehmensinterne Potenziale – beispielsweise in Maschinen und Anlagen sowie die Produktionsplanung und -steuerung – im Sinne der Verschwendungsreduktion mit Methoden der KI realisieren lassen. »Wir bringen dabei KI in die gesamte Wertschöpfungskette und insbesondere in den Bereich der Produktion. Dafür adaptieren und selektieren wir die entsprechenden Algorithmen je nach Anwendungsfall«, erläutert Zimmermann.

Die Potenziale seien jedoch sehr unterschiedlich. Auf Anlagenebene entsteht die höchste Lebensmittelverschwendung beim Hochfahren, da die optimalen Anlagenparameter erst gefunden werden müssen und somit zunächst Ausschuss produziert wird. Zimmermann erklärt: »Beispielsweise versuchen wir, mittels intelligenter Sensorik und selbstlernenden KI-Algorithmen den Aufschäumvorgang bei der Herstellung von Kuchenböden gleich beim ersten Versuch zu perfektionieren«.

 

Online-Marktplatz – Zentral vernetzte Informationen entlang der Wertschöpfungskette der Lebensmittelindustrie

Ein virtueller Marktplatz als Herzstück eines IT-Ökosystems bildet eines der langfristigen Ziele der Projektpartner von REIF. Unternehmen können hier in Zukunft unter anderem ihre implementierten KI-Algorithmen allen Beteiligten zur Verfügung stellen. Ein weiteres Ziel ist es, die Daten aller im Projekt involvierten Firmen zu vernetzen, um so die Wertschöpfung im komplexen Wertschöpfungsnetzwerk der Lebensmittelindustrie zu steigern. »Das Know-how einer Firma kann auf andere übertragen werden. Je mehr Daten ein- und zurückfließen, desto besser wird das KI-Modell trainiert«.

Produktionsunternehmen können durch den Austausch von Daten über den Online-Marktplatz ihre Herstellungsprozesse besser steuern, indem sie von Absatzprognosen profitieren, die basierend auf Einkäufen erstellt wurden. Die von Supermärkten erhobenen Daten fließen in die Prognosen ein. Durch das Zusammenführen vielfältiger Faktoren wie Kundenverhalten, Warenbestand und Mindesthaltbarkeitsdatum lassen sich gezielt dynamische Preisanpassungen für bestimmte Produkte in Supermärkten einführen. Zimmermann erläutert: »Durch eine kontinuierliche, tägliche Preisanpassung (je nach Haltbarkeit) können die üblichen drastischen Preissenkungen kurz vor Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums vermieden werden und die Verkaufszeit erhöht sich. Dadurch ist es wahrscheinlicher, dass das Produkt gekauft wird, bevor es entsorgt werden muss und auch der Gesamtgewinn erhöht sich«.

Die komplette Lieferkette profitiert von dem Informationsaustausch, der auch externe Daten einbezieht, wie zum Beispiel die Wettervorhersage. Die Produktion und Preise von Grillgut könnten so, je nach zu erwartender Wetterlage, angepasst werden. Derart konzipierte Prognosesysteme könnten ebenfalls über die Online-Plattform angeboten werden. Dies sichert dem Einzelhandel eine Gewinnmaximierung und reduziert gleichzeitig Ausschuss und Überproduktion.

Derzeit befinden sich die Projektpartner in der Konzeptionierungsphase, erste Praxistests starten in Kürze.

 

Online-Marktplatz – Zentral vernetzte Informationen entlang der Wertschöpfungskette der Lebensmittelindustrie

Ein virtueller Marktplatz als Herzstück eines IT-Ökosystems bildet eines der langfristigen Ziele der Projektpartner von REIF. Unternehmen können hier in Zukunft unter anderem ihre implementierten KI-Algorithmen allen Beteiligten zur Verfügung stellen. Ein weiteres Ziel ist es, die Daten aller im Projekt involvierten Firmen zu vernetzen, um so die Wertschöpfung im komplexen Wertschöpfungsnetzwerk der Lebensmittelindustrie zu steigern. »Das Know-how einer Firma kann auf andere übertragen werden. Je mehr Daten ein- und zurückfließen, desto besser wird das KI-Modell trainiert«.

Produktionsunternehmen können durch den Austausch von Daten über den Online-Marktplatz ihre Herstellungsprozesse besser steuern, indem sie von Absatzprognosen profitieren, die basierend auf Einkäufen erstellt wurden. Die von Supermärkten erhobenen Daten fließen in die Prognosen ein. Durch das Zusammenführen vielfältiger Faktoren wie Kundenverhalten, Warenbestand und Mindesthaltbarkeitsdatum lassen sich gezielt dynamische Preisanpassungen für bestimmte Produkte in Supermärkten einführen. Zimmermann erläutert: »Durch eine kontinuierliche, tägliche Preisanpassung (je nach Haltbarkeit) können die üblichen drastischen Preissenkungen kurz vor Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums vermieden werden und die Verkaufszeit erhöht sich. Dadurch ist es wahrscheinlicher, dass das Produkt gekauft wird, bevor es entsorgt werden muss und auch der Gesamtgewinn erhöht sich«.

Die komplette Lieferkette profitiert von dem Informationsaustausch, der auch externe Daten einbezieht, wie zum Beispiel die Wettervorhersage. Die Produktion und Preise von Grillgut könnten so, je nach zu erwartender Wetterlage, angepasst werden. Derart konzipierte Prognosesysteme könnten ebenfalls über die Online-Plattform angeboten werden. Dies sichert dem Einzelhandel eine Gewinnmaximierung und reduziert gleichzeitig Ausschuss und Überproduktion.

Derzeit befinden sich die Projektpartner in der Konzeptionierungsphase, erste Praxistests starten in Kürze.

 

3 Tipps zum Nachmachen

  • Als Privathaushalt mehr auf Abfallvermeidung achten, da sie 52 Prozent der Lebensmittelabfälle ausmachen.
  • Sich auf https://s.fhg.de/REIF über aktuelle Entwicklungen des Projektes auf dem Laufenden halten.
  • Sich durch die Studie des Thünen-Instituts mehr über die Lebensmittelverschwendung informieren.

Praxisbeispiele Diese Unternehmen zeigen wie es geht

Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften „Life isn´t perfect, but your outfit can be.”

Das Augsburger Modeunternehmen Snordtmade GmbH mit seinem Label SANOGE geht mit kompromissloser Nachhaltigkeit neue Wege in der Textilbranche. ... mehr
Mehr lesen

Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften Mehr Nachhaltigkeit für die Einweg-Endoskopie aus Augsburg

Im Bereich der Medizintechnik entwickelt sich Nachhaltigkeit heute zu einem entscheidenden Bestandteil bei der Entwicklung innovativer Medizinprodukte. Das Unternehmen Ambu, bietet Lösungen für die Patientenversorgung, die neben Sicherheit und Wirksamkeit auch Umweltherausforderungen wie die ... mehr
Mehr lesen

Praxisbeispiel: Nachhaltiges Wirtschaften Saisonal, regional und nachhaltig – Die Betriebsgastronomie von MAN Energy Solutions

Kantinen haben meist noch immer keinen guten Ruf. Doch das Betriebsrestaurant der MAN Energy Solutions in Augsburg zeigt, dass es auch anders geht. Mit vielen saisonalen und regionalen Produkten und dem Nachhaltigkeitskonzept „Foodversity“ ist die Betriebsgastronomie ein Vorreiter der Branche. ... mehr
Mehr lesen

Aus unserem Themenspektrum Innovation Das könnte Sie auch interessieren

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Geschäftsmodelle & Markt

Ob ein Unternehmen eine nachhaltige Strategie verfolgt, zeigt sich auch im Geschäftsmodell und im Einfluss auf den Markt. Nicht nur ein nachhaltiges Produkt oder eine Ausrichtung nach der Gemeinwohlökonomie sind Stellschrauben für Unternehmen. Sondern auch das Thema regionale ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Regionale Klimaschutzkonferenz

Zur Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen im Wirtschaftsraum Augsburg arbeiten die Landkreise Augsburg und Aichach-Friedberg sowie die Stadt Augsburg bereits seit einigen Jahren zusammen. Auf kommunaler Ebene sind konkrete Handlungsansätze und das Engagement der regionalen Akteure besonders wichtig. ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Betriebliches Mobilitätsmanagement

Im Zusammenhang mit Nachhaltigkeit im Unternehmen und der Attraktivität als Arbeitgeber wird ein professionelles Mobilitätsmanagement immer wichtiger. Hier liegt oft nicht nur großes Einsparpotential an Ressourcen und CO2 verborgen, sondern auch die Möglichkeit die Mitarbeiterbindung, durch ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ A³ klimaneutral

Die Initiative A³ klimaneutral begleitet Unternehmen aus der Region Augsburg beim Erreichen des Ziels Klimaneutralität bis 2030. Zusammen mit dem Partner KUMAS Umweltnetzwerk werden im Rahmen der Initiative die Bilanzierung der CO2-Emissionen, Informationen zu Maßnahmen zur Reduktion von ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Werte schöpfen durch nachhaltiges Wirtschaften.

Während viele noch über nachhaltiges Wirtschaften und Corporate Social Responsibility (CSR) sprechen, übernehmen Unternehmen aus A³ bereits Verantwortung. CSR umfasst soziale, ökologische und ökonomische Aspekte. Wir tragen diese in die Region A³ hinein und sensibilisieren Unternehmen ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Nachhaltigkeitsmonitor

Wie intensiv engagieren sich Unternehmen und Organsationen in der Region Augsburg in Aufgabenstellungen rund um Nachhaltigkeit? In einem bislang einzigartigem Vorhaben soll dieser Frage nachgegangen werden. Die Regio Augsburg Wirtschaft GmbH arbeitet daher seit Frühjahr 2023 gemeinsam mit der ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ CSR-Barometer

Nachhaltig Wirtschaften: Wie lässt sich messen, wie gut ein Unternehmen hier schon aufgestellt ist? Corporate Social Responsibility – kurz CSR – bezeichnet die soziale, ökologische und ökonomische Verantwortung von Unternehmen in allen Unternehmensbereichen. Wer als Unternehmer Wert auf ... mehr
Mehr lesen

11. Juli 2024 Jahreskonferenz A³ klimaneutral

Im Rahmen der Initiative A³ klimaneutral findet am 11. Juli im Westhouse Augsburg die erste Jahreskonferenz statt.
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Betriebliches Mobilitätsmanagement

Im Zusammenhang mit Nachhaltigkeit im Unternehmen und der Attraktivität als Arbeitgeber wird ein professionelles Mobilitätsmanagement immer wichtiger. Hier liegt oft nicht nur großes Einsparpotential an Ressourcen und CO2 verborgen, sondern auch die Möglichkeit die Mitarbeiterbindung, durch ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Nachhaltigkeitstag Wirtschaft A³

Der Nachhaltigkeitstag Wirtschaft A³ wird bereits seit 2017 in Zusammenarbeit mit dem Büro für Nachhaltigkeit und der Wirtschaftsförderung der Stadt Augsburg und mit der Unterstützung durch die Stadtwerke Augsburg von der Regio Augsburg Wirtschaft organisiert.
Mehr lesen

Innovation in A³ Bioökonomie

Neue Werkstoffe sind eine Kernkompetenz von Forschung und Unternehmen im Wirtschaftsraum Augsburg. Innovative Unternehmen und  Forschungseinrichtungen der Region arbeiten daran, aus biogenen Rohstoffen  Zukunftsmaterialien herzustellen. Von biobasierten Kunststoffen und Composite-Werkstoffen ... mehr
Mehr lesen

Nachhaltiges Wirtschaften in A³ Gemeinwesen & Gesellschaft

Unternehmerische Verantwortung und Corporate Citizenship sind die Stichworte für Engagement: Corporate Citizenship bezeichnet nur das über die eigentliche Geschäftstätigkeit eines Unternehmens hinausgehende Engagement und umfasst damit den Bereich des gemeinnützigen Engagements der ... mehr
Mehr lesen

Angebot für Unternehmen A³ Fachkräftekampagne: arbeiten und leben in A³

Ohne gezieltes Fachkräfte-Marketing geht heute nichts mehr. Die Regio Augsburg Wirtschaft GmbH startet 2024 mit einer neuen A³ Fachkräftekampagne für den Wirtschaftsraum Augsburg.

Ziel: Werbung für die Region und für die attraktiven Arbeitgeber in A³.

Beteiligen Sie sich als Arbeitgeber, denn nur gemeinsam erreichen wir einen hohen Bekanntheitsgrad und ein (noch) besseres Image für die Region Augsburg bei gesuchten Fachkräften.

Ohne gezieltes Fachkräfte-Marketing geht heute nichts mehr. Die Regio Augsburg Wirtschaft GmbH startet 2024 mit einer neuen A³ Fachkräftekampagne für den Wirtschaftsraum Augsburg.

Ziel: Werbung für die Region und für die attraktiven Arbeitgeber in A³.

Beteiligen Sie sich als Arbeitgeber, denn nur gemeinsam erreichen wir einen hohen Bekanntheitsgrad und ein (noch) besseres Image für die Region Augsburg bei gesuchten Fachkräften.

Jetzt informieren und mitmachen!