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Fraport am Frankfurter Flughafen

KI soll Gepäckbeförderung revolutionieren

Jürgen Hill ist Teamleiter Technologie. Thematisch ist der studierte Diplom-Journalist und Informatiker im Bereich Communications mit all seinen Facetten zuhause. 
Mit KI und IoT will der Frankfurter Flughafen künftig die Gepäckabfertigung noch zuverlässiger und schneller gestalten. Gleichzeitig untermauert das Projekt den digitalen Mindset der Fraport AG.
Täglich über 200.000 Passagiere und rund 100.000 Gepäckstücke muss der Frankfurter Flughafen durchschnittlich in normalen Zeiten an einem Tag bewältigen.
Täglich über 200.000 Passagiere und rund 100.000 Gepäckstücke muss der Frankfurter Flughafen durchschnittlich in normalen Zeiten an einem Tag bewältigen.
Foto: Philip Lange - shutterstock.com

Über 200.000 Passagiere und rund 100.000 Gepäckstücke - das ist die Menge, die am Frankfurter Flughafen - betrieben von der Fraport AGFraport AG - in normalen Zeiten an einem Tag durchschnittlich bewältigt werden muss. Als wären diese Herausforderungen nicht schon groß genug, muss der Teilnehmer am diesjährigen DIGITAL LEADER AWARD noch einige weitere Hürden meistern: Für Umsteigeverbindungen etwa beträgt das Zeitfenster zum Umladen der Gepäckstücke lediglich bis zu 45 Minuten - und dabei hat noch eine hundertprozentige Sicherheitskontrolle der Koffer statt zu finden. Ganz zu schweigen von Sondergepäckstücken oder besonderen Sortierkriterien für das Gepäck von Statuskunden. Top-500-Firmenprofil für Fraport AG

Gepäck effizienter abfertigen

Damit ist die Prozesszeit für das Verladen der Koffer vom Check-in bis zum "Ready for Take-off" per se begrenzt. Kein Wunder also, dass sich nicht nur die Fluggäste, sondern auch die Fraport AG als Betreiber eine zuverlässigere und effizientere Gepäckabfertigung wünschen. Zudem ist der Prozess durch die vielen manuellen Scanvorgänge der Gepäckanhänger nicht gegen Fehler gefeit - und die Reduzierung möglicher Fehlerquellen kann ein Effizienzgewinn sein, der darüber entscheidet, ob das Umladen eines Gepäckstücks klappt oder nicht.

Lediglich bis zu 45 Minuten bleiben für das Umladen des Gepäcks bei Verbindungsflügen.
Lediglich bis zu 45 Minuten bleiben für das Umladen des Gepäcks bei Verbindungsflügen.
Foto: Sergieiev - shutterstock.com

Doch wie lässt sich dieser Prozess verbessern? Könnte man einen Koffer mit modernster IT automatisch identifizieren und so die Scanvorgänge (Scannertore, Handscanner, Gepäckwannen zur Identifizierung) einsparen? Die Möglichkeit, einen Koffer anhand seines Erscheinungsbildes zu identifizieren, birgt das Potenzial, die gesamte Gepäckabfertigung zu revolutionieren.

Angefangen bei einer vereinfachten Fördertechnik bis hin zur Roboterabfertigung oder einem durchgängigen Tracking der Gepäckstücke sind viele neue Prozessvarianten realisierbar. Alleine der Wegfall der Handscanner würde die Qualifikationsanforderungen für das Personal reduzieren. Gleichzeitig könnten Hebehilfen eingesetzt werden, was die körperliche Belastung der Mitarbeiter reduzieren würde.

KI statt Kofferanhänger

Gepäckanhänger, die gescannt werden, könnten bald überflüssig sein, wenn die KI die Koffer optisch erkennt.
Gepäckanhänger, die gescannt werden, könnten bald überflüssig sein, wenn die KI die Koffer optisch erkennt.
Foto: hanahusain - shutterstock.com

Um die theoretischen Vorteile durch praktische Erfahrungen zu untermauern, entwickelte Fraport von November 2019 bis Januar 2020 einen ersten Prototyp. Dieser wird 2020 im Rahmen eines Live-Labs operativ gehärtet werden. Dabei wartete auf die Frankfurter eine besondere Herausforderung: Im Gegensatz zu vielen prominenten KIKI-Beispielen, bei denen verschiedene Objektklassen in einem Bild erkannt werden sollen, muss im Fall des Flughafens eine sehr zuverlässige Identifikation innerhalb einer Objektklasse erreicht werden. Dazu holte der Flughafen externe Wissenschaftler der Universität Marburg, die Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Bildauswertung betreiben, mit ins Boot. Alles zu Künstliche Intelligenz auf CIO.de

Mehrere Kameras erfassen in der Gepäckabfertigung jeden einzelnen Koffer.
Mehrere Kameras erfassen in der Gepäckabfertigung jeden einzelnen Koffer.
Foto: Fraport AG

In dem Projekt wurde ein Testaufbau in einem produktiven Teilbereich der Gepäckförderanlage durchgeführt. Der Aufbau umfasste mehrere Kameras zur Erfassung einzelner Koffer. Dabei entstanden über 100.000 Kofferbilder, die mithilfe modernster KI-Verfahren aus dem Bereich der Computer Vision ausgewertet wurden.

Sowohl die Konstruktion zur Generierung der notwendigen Bilder, als auch der Aufbau der technischen Infrastruktur für die Datenanalyse wurden im Rahmen des Projekts erstmalig bewerkstelligt und mussten kontinuierlich aufeinander abgestimmt werden. Eine Herausforderung dabei war, dass die Anlage täglich bis zu 120.000 Koffer befördert - mit Geschwindigkeiten von bis zu 5 Metern pro Sekunde. Erschwerend für die Bilderkennungen kamen verschiedenen Licht- und Witterungsverhältnisse hinzu.

Abfertigungsprozess neu gestalten

Mit der automatischen Bilderkennung der Koffer soll der Gepäckabfertigungsprozess künftig schneller und effizienter ablaufen.
Mit der automatischen Bilderkennung der Koffer soll der Gepäckabfertigungsprozess künftig schneller und effizienter ablaufen.
Foto: Hadrian - shutterstock.com

Auf diese Weise wurde in Kooperation mit der Marburger Hochschule eine Lösung erarbeitet, die Gepäckstücke auf Basis ihres äußeren Erscheinungsbildes zuverlässig erkennen kann. Die daraus resultierenden Möglichkeiten ergeben laut Fraport einen innovativen Spielraum, den gesamten Gepäckabfertigungsprozess neu zu gestalten. Euphorisch betrachtet man das Projekt als möglichen "Game-Changer" für die gesamte Branche.

Gleichzeitig ist die Optimierung der Gepäckabfertigung durch den Einsatz der automatischen Bilderkennung auf Basis Künstlicher Intelligenz auch ein Vorreiterprojekt, das den digitalen Mindset der Fraport AG unterstreicht. Dabei hat der Flughafen im Rahmen seiner DigitalisierungsstrategieDigitalisierungsstrategie vier Handlungsfelder identifiziert: digitales Kundenerlebnis, digitale Arbeitswelt, digitales Unternehmen und neue digitale Geschäftsmodelle. Alles zu Digitalisierung auf CIO.de

Im Vordergrund der StrategieStrategie steht dabei die hierarchie- und bereichsübergreifende Zusammenarbeit in einer vernetzen Arbeitswelt. Ferner sieht die Agenda eine Verknüpfung unterschiedlicher Informationsquellen als Grundlage datengetriebener Entscheidungshilfen sowie die Entwicklung digital gestützter Produkte und Services zur Erschließung neuer Märkte und Kundensegmente vor. Ein Beispiel dafür ist die Analyse von Fragestellungen mithilfe datenbasierter Verfahren und KI-Technologien im Rahmen des Corporate Analytics Centers. Alles zu Strategien auf CIO.de

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