Management des Trade-offs zwischen Materialverbrauch, Performanz und Versandgebühren durch optimierten Einsatz von E-Commerce Packmachinen (OptiPack)

• Antragsteller: Professor Dr. Nils Boysen; Professor Dr. Dirk Briskorn
• Fachliche Zuordnung: Operations Management und BWL-spezifische Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569727205

Die Erfolgsgeschichte des Online-Handels wird begleitet von einem signifikanten Anstieg der Verpackungsabfälle. Das OptiPack-Projekt zielt darauf ab, den Verpackungsmüll durch die Optimierung von Einrichtung und Betrieb automatisierter Verpackungsmaschinen im E-Commerce zu reduzieren. Verpackungsmaschinen, die bis zu 1.000 Produkte pro Stunde verarbeiten können, falten einen Strang Kartonmaterial über das jeweilige Produkt, schneiden den Strang ab, versiegeln und etikettieren das Paket und leiten es abschließend in den Versandbereich weiter. Verpackungsmaschinen (und deren Einsatz) sind mit einem komplexen Zielkonflikt verbunden. Die meisten Verpackungsmaschinen halten mehrere Kartonstränge unterschiedlicher Breite vor, um den Verpackungsabfall für unterschiedlich große Produkte zu reduzieren. Je mehr alternative Kartonbreiten verfügbar sind, desto geringer ist der Verpackungsabfall. Ebenso ermöglichen mehr Kartonbreiten kleinere Pakete und damit geringere Versandkosten. Auf der anderen Seite stehen der Maschinendurchsatz und die Investitionskosten. Mehr Kartonstränge in einer Maschine erhöhen die Anzahl der (vollautomatischen) Umrüstvorgänge, die zwar kurz sind, sich über den Tag aber zu erheblichen Rüstzeiten aufaddieren. Schließlich verursachen aufwendigere Maschinen mit zusätzlichen Kartonsträngen höhere Investitionskosten. Um geeignete Entscheidungsunterstützung zu leisten, definiert und analysiert das OptiPack-Projekt die folgenden mit dem Einsatz von Verpackungsmaschinen verbundenen Entscheidungsprobleme und entwickelt intelligente Optimierungsalgorithmen zu deren Lösung: Wesentliche langfristige Entscheidungen betreffen die Auswahl einer geeigneten Anzahl an Kartonsträngen und die Festlegung der Breite jedes Stranges. Im laufenden Betrieb gibt es die Möglichkeit, den Zufluss der Produkte auf dem Zuführband der Verpackungsmaschine zu verändern, was ein wesentlicher Stellhebel zur Reduktion von Umrüstvorgängen ist. Außerdem kann technisches Gerät die Ausrichtung der Produkte auf dem Zuführband drehen, was wiederum Auswirkungen auf Abfall, Versandkosten und Durchsatz hat. Das OptiPack-Projekt will diese Entscheidungsprobleme (und deren vielfältige Wechselwirkungen) für verschiedene Arten von Verpackungsmaschinen mit intelligenten Algorithmen unterstützen. Nutzern von Verpackungsmaschinen ermöglichen wir damit, ihren Verpackungsmüll zu reduzieren, ohne Versandkosten, Maschinendurchsatz und Investitionskosten zu vernachlässigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen