Optimale Auslastung von Versandkartons

Online bestellte Produkte kommen häufig in überdimensionalen Kartons vor
der Haustür an. Die Ausmaße der Pakete sind oftmals viel größer als der
Inhalt. So landet etwa ein Parfum in einem Schuhkarton-großen Umkarton,
Polstermaterialien füllen den leeren Raum. Nachhaltig ist das nicht.
Abhilfe schafft die Optimierungssoftware CASTN des Fraunhofer-Instituts
für Materialfluss und Logistik IML, indem sie kundenindividuell die
optimale Karton-Auftrag-Kombination zusammenstellt. Ausgeklügelte
Algorithmen berechnen die beste Auslastung der Pakete auf Basis der
Artikel- und Auftragsstruktur.

Der Onlinehandel unterliegt einem stetigen Wandel – aktuelle Trends und
saisonale Schwankungen beeinflussen die Artikel- und Auftragsstruktur. Mit
der steigenden Vielfalt an Produkten und der variierenden Auftragsstruktur
wächst mit der Zeit auch das Spektrum an Versandkartonagen. Obwohl die zur
Verfügung stehenden Verpackungen immer vielfältiger werden, nimmt der
Volumennutzungsgrad häufig ab. Wenig Platz beanspruchende Artikel wie
Parfums, Kosmetika oder Schmuck landen in überdimensionierten Kartons. Das
liegt vor allem daran, dass Verpackungen nicht auf die veränderten
Anforderungen wie Abmessungen und Gewicht der Produkte und Aufträge
abgestimmt sind. Dieses Problem adressieren Forschende am Fraunhofer IML
mit der Kartonset-Optimierungssoftware CASTN (Carton Set Optimization).
Die Entwicklung der Software wurde vom Fraunhofer-Leistungszentrum für
Logistik und IT gefördert.

CASTN stellt für Versandunternehmen ein optimal auf deren jeweilige
Auftrags- und Artikelstruktur abgestimmtes Kartonset zusammen. »Will ein
Händler etwa ein Set mit zehn verschiedenen Kartons an seinen
Packstationen einsetzen, so müssen diese auf die Auftrags- und
Artikelstruktur angepasst werden, um den bestmöglichen Volumennutzungsgrad
zu erzielen. Die Produkte müssen also möglichst viel Volumen des Kartons
ausfüllen, sodass nur wenig Füllmaterial wie Polsterfolie verwendet werden
muss«, erläutert Lukas Lehmann, Wissenschaftler am Fraunhofer IML. Um dies
zu realisieren, spielt das Entwicklerteam des Fraunhofer IML die
Kundendaten (Bestell- und Artikelstammdaten sowie
Verpackungsspezifikationen) in CASTN ein. Um einen repräsentativen
Zeitraum und saisonale Schwankungen abzubilden, bewähren sich in der Regel
die Daten eines Jahres. Mithilfe dieser Inputparameter berechnen zwei
miteinander verknüpfte Software-Algorithmen im Zusammenspiel das optimale
Kartonset. Dabei werden Kundenanforderungen wie minimale oder maximale
Packgrößen ebenso berücksichtigt wie die Vorgaben der
Logistikdienstleister.

30 Prozent Artikel, 70 Prozent Luft

Zentral für CASTN sind zwei Algorithmen: Der erste verwendet einen
evolutionären Ansatz, um verschiedene Kartonsätze auf der Grundlage von
Parametern wie der Anzahl der zulässigen Kartons oder der maximalen und
minimalen Abmessungen zu erstellen. Der zweite Algorithmus, ein Bin-
Packing-Algorithmus, sorgt dafür, dass die Bestellungen effizient in die
ausgewählten Kartons gepackt werden. Ziel ist es, das minimale Packvolumen
und das kleinste Gesamtvolumen mit der Ware herzustellen. Am Ende dieses
Vorgangs bewertet die Software jeden einzelnen Karton eines Sets und
prüft, wie gut das Innenvolumen mit dem bestehenden Auftrag ausgenutzt
wurde. Diese Informationen fließen wieder in den evolutionären
Algorithmus, der anhand des Scorings der Kartons neue, bessere Sets
zusammenstellt. Dies erfolgt iterativ so lange, bis keine weitere
Verbesserung des Volumennutzungsgrades erreicht wird. »Die Kunden kennen
den Volumennutzungsgrad ihrer Kartons häufig nicht, dieser liegt meist nur
bei rund 30 Prozent. Sie wissen nicht, wieviel Luft sie verschicken. Das
berechnet unsere Software«, sagt der Forscher. Im Anschluss an die
Optimierung erfolgen die Analyse und Beratung mit dem Kunden, um die
geeigneten Kartonsets auszuwählen.

Mehrere Industriepartner mit jeweils eigenem Onlinehandel konnten bereits
von der Kartonset-Optimierung profitieren und ihre Volumenauslastung bei
gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl der Kartonvarianten um 35 bis 45
Prozent steigern.

Mehr Umweltschutz im E-Commerce

Im nächsten Schritt wollen Lehmann und sein Team den Funktionsumfang der
Software um komplexe Geometrien von Artikeln und zusätzliche
Artikeleigenschaften erweitern. »Mit CASTN wollen wir mehr Nachhaltigkeit
in der Logistik fördern. Durch optimal abgestimmte Kartonsets lassen sich
Verpackungs- und Füllmaterial reduzieren. Das führt zu einer besseren
Auslastung der Lkws, kann Platzverschwendung vermeiden und CO2-Emissionen
senken«, sagt Lehmann. Versendende Unternehmen können durch den Einsatz
von CASTN einen Beitrag zum Umweltschutz leisten und zugleich Verpackungs-
und Transportkosten einsparen.