Freitag, 01. Juli 2022

Hafen mit Hirn
Warenströme im Datenmeer

Wie intelligent kann ein Warenverkehr sein? Im Hamburger Hafen, Deutschlands größtem, arbeiten Forscher, Firmen und Behörden daran, die gewaltigen Warenströme noch schneller und effizienter zu machen - mit immer mehr Sensoren, Kameras, Drohnen, raffinierterer Software und Quanten-Rechenpower.

Von Tom Schimmeck | 19.06.2022

Ein Schlepper vor der Kulisse des Containerterminals Burchardkai im Hamburger Hafen, im Hintergrund die riesigen Portalbrücken-Kräne
Hafen Hamburg, Containerterminal Burchardkai - die Kulisse, die für Welthandel und Warenströme steht. Hinter der Kulisse wird digitalisiert. Das Ziel: Der "intelligente Hafen". (Tom Schimmek/Dlf)
„Automatisiert ist noch nicht viel, sondern eher digitalisiert. Wir kommen aus einem Zeitalter, wo alles noch auf Papier war und jetzt haben wir Tablets, wo alles aufgezeichnet ist.“ Franziska Reisener, Kranfahrerin, genauer: Brückenfahrzeugführerin der HHLA, der Hamburger Hafen und Logistik AG. Früher stand das L mal für Lagerhaus. „Hala“ sagt man in Hamburg.

„Also, unsere Familienfeste arten meistens aus und es ist die HHLA, die die meisten Themen beinhaltet. Also, doch, wir reden viel über den Hafen. Aber auch weil – der Hafen ist das, was wir sind und was aus uns geworden ist.“

Unterwegs zum Kai, mit Schutzhelm und Warnweste. Sie kommt von einem Treffen der Vertrauensleute, der „Pausenversammlung“. Es gab viel zu besprechen. Denn es gibt gerade enorm viel zu tun. „Ja, es ist keine Pausenversammlung, es nennt sich nur so.“

Arbeitsplatz "Megaship"-Containerbrücke

Hafen Hamburg, Containerterminal Burchardkai. Die Kulisse, die in den Nachrichten für Welthandel und Warenströme steht. Fast drei Kilometer Kaimauer, 30 mächtige Containerbrücken zur Be- und Entladung riesiger Containerschiffe. Blau das Gestell, rot die Ausleger. Dahinter Blocklager, in denen sich die bunten Kisten stapeln. Um schließlich auf 46 LKW-Spuren, zehn Bahngleisen und vielen kleineren Schiffen, den „Feedern", weiter über Europa verteilt werden.

„Ja, also ich fahre die Containerbrücke. Die Containerbrücke ist dafür da, Schiffe zu entladen und zu beladen. Und so packe ich die Container auf ein Schiff rauf beziehungsweise nehme sie vom Schiff runter und packe sie an die Kai, so dass ein VC-Fahrer den Container ins Yard stellen kann.“

VCs, sagt man in Hamburg, kurz für „Van Carrier“. Was flotter klingt als Portalhubstapelwagen. Ein Fahrzeug mit ellenlangen Spinnenbeinen und einem Greifer, der den Container von oben packen kann. „Anpicken“, sagen sie hier. Über 100 solcher Stapelwagen sausen über das Burchardkai. Die Fahrer sitzen in einer Kanzel, rund zehn Meter über dem Boden. Da kann Franziska Reisener nur lächeln.

„Also hier sind wir bei knapp 50 Meter.“ Wir stehen unter ihrem Arbeitsplatz, einer der „Megaship-Brücken“. „Im besten Fall funktioniert der Fahrstuhl - nein, der funktioniert eigentlich auch. Es gibt natürlich auch ein Aufstieg, das ist ein Notaufstieg, falls mal irgendwas defekt sein sollte…“
Blick von unten auf die Kranführer-Kanzel einer Container-Brücke am Borchardkai im Hambuger Hafen
Luftiger Arbeitsplatz mit Blick nach unten - Franziska Reisener in der Kranfahrer-Kanzel (Tom Schimmek/Dlf)

Kranfahrerin in Familientradition

Diese Brücken sind die Kolosse des Burchardkais. Fast 2.500 Tonnen schwer und – hochgeklappt - 138 Meter hoch. Wenn die Brückenfahrerin in ihrer Kanzel sitzt, schwebt sie, an der Laufkatze hängend, über bis zu zwei Dutzend Containerreihen auf dem Schiff hinweg.
Selbstbewusst steht sie da. Souverän. „Grundsätzlich wurde mir das fast in die Wiege gelegt. Mein Großvater hat hier schon gearbeitet, auch als Kranfahrer, damals halt noch richtig auch körperlich gearbeitet, im Sackgut. Und mein Papa, der arbeitet hier auch, immer noch, ist auch Kranfahrer. Zu meiner Zeit damals gab es aber den Beruf für Frauen noch nicht.“

Sie lernte Bürokauffrau bei der HHLA. Dann kam ihre Chance. „Man wollte, dass Frauen im Hafen anfangen. Und das war dann mein Startsignal, mich darum zu kümmern, alles zu tun, damit ich hier auch arbeiten darf. Draußen.“

Mit 20 saß sie zum ersten Mal da oben. „Diese Kanzel ist halb aus Glas. Man muss ja als Kranfahrer auch was sehen können. Und man setzt sich in seinen gemütlichen Kranfahrersitz und guckt zwischen den Beinen durch nach unten, um zu sehen, was man denn da machen soll und macht. Bei den neuen Containerbrücken, wo wir hier jetzt gerade stehen, haben wir auch Bildschirme, wo der Stauplan des Schiffes aufgezeichnet ist. Also da steht drauf, was ich zu erledigen habe. Unter anderem habe ich aber auch noch einen Einweiser am Schiff, und der sagt mir das per Sprechfunk auch an, was ich machen soll, welche Container gelöscht werden sollen, welche drauf bleiben, wo es Schwierigkeiten gibt. Ja, der ist mein verlängertes Auge. Wenn ich nichts sehen kann, muss er mir helfen. Oder sie.“
Blick vom Ufer auf das mit hunderten Containern beladene Schiff; daneben der Schlepper. Auf dem Schiff steht in großen weißen Buchstaben "Evergreen"
Kleine Havarie, gravierende Folgen - das Containerschiff "Ever Given" 2021 im Suezkanal (Samuel Mohsen/dpa)

Fernziel "intelligente", autonome Logistik

Noch gibt es kein System, das ihre Handgriffe übernimmt. Wohl nur eine Frage der Zeit. Wann wird ihre Containerbrücke intelligent genug sein, die Container alleine zu verladen? Werden dann auch die Frachter autonom ablegen? Die globalen Warenströme schließlich allein von Supercomputern gelenkt werden?

Besuch in Hamburg-Harburg, ein Campus im Süden der Stadt. „Ja, mein Name ist Carlos Jahn. Ich leite das Fraunhofer-Center für maritime Logistik und Dienstleistungen in Hamburg und ich bin Professor für maritime Logistik an der Technischen Universität Hamburg.“

Wir sprechen darüber, was alles schief gehen kann in der Logistik: Stürme und Kriege, Streiks, Staus, querliegende Schiffe. Im März 2021 verhakte sich die „Ever Given“, ein 400 Meter langer Containerfrachter der taiwanesischen Evergreen-Reederei, im Suezkanal. Der schmale, aber bedeutende Strang – rund ein Achtel des Weltschiffsverkehrs müssen hier durch – war fast eine Woche lang blockiert. Die Verstopfung wirbelte Frachtrouten global durcheinander, verzögerte die Auslieferung von über 66.000 Containern, die alle denkbaren Waren enthielten, von Möbeln bis Medizin. Kann solch ein Verkehr je „berechenbar“ werden?
„Also, Sie sprechen den perfekten Zustand an – und den wird es natürlich nie geben, auch nicht in 377 Jahren, gerade bei der maritimen Logistik. Das ist ja das größte logistische Netzwerk unseres Planeten. Wenn man bedenkt, dass so neunzig Prozent aller internationalen Transporte über Schiffe erfolgen.“

Daten allein geben noch keinen Mehrwert

Rund elf Milliarden Tonnen pro Jahr. Billionenwerte. „Das ist eben global. Da gibt es überall verschiedene Wetterphänomene, da gibt es überall verschiedene Krisen. Und die werden auch in langer Zeit nicht vorbei sein. Sodass es einen stabilen, einen idealen Zustand nicht geben wird. Aber wir sind auf dem Weg dahin, viele Prozesse, Abläufe und Systeme schrittweise zu verbessern.“

An allen Ecken wird mit Hochdruck an der Digitalisierung der Warenströme gearbeitet. Wir schaffen einen Werkzeugkasten, sagt Jahn. Ein hochflexibles System, das in jedem Augenblick genau weiß, wo welche Waren sind und wie sie jetzt an ihr Ziel gelangen könnten. Dafür braucht man Unmengen von Daten: Wetterdaten, Fahrpläne, Verkehrs- und Positionsmeldungen, Informationen über Umschlags- und Lagerkapazitäten und und und. Dazu Strukturen, die daraus etwas Sinnvolles erzeugen.

„Und das kann nicht einfach die künstliche Intelligenz oder ein ganz schlauer Rechner, sondern hier ist noch der Mensch gefordert zu überlegen, wie eigentlich dieser Mehrwert aus den Daten entsteht.“

Einige Projekte sind sehr konkret: Zum Beispiel die Untersuchung von Containern auf Schäden – mit einer KI, die mit Hilfe unzähliger Fotos trainiert wurde und nun die Boxen automatisch analysiert; Dellen, Risse, Rost von selbst erkennt und entscheidet, ob da zügig etwas geschehen muss – oder auch nicht.
Blick von einer Eisenbahnbrücke auf das sich weit verzweigende Weichen- und Schienennetz im Hamburger Hafen, im Hintergrund Loks und ganz hinten die Containerbrücken
Ein großer Teil der im Hamburger Hafen umgeschlagenen Güter wird mit der Bahn an- oder abtransportiert (Tom Schimmek/Dlf)

Simulation verschiedener Automatisierungsgrade

Hamburgs Hafen ist der größte Eisenbahnhafen der Welt. Tausende Waggons rollen hier täglich los. Der Anteil der Züge beim An- und Abtransport steigt. Trotzdem verstopfen noch immer gigantische LKW-Schwärme die Zufahrtsstraßen, stauen sich vor den Containerlagern, bei der Abfertigung, beim Zoll. Die durchschnittliche Ladung eines Megafrachters verteilt sich in Hamburg neben Zügen und kleinen Schiffen noch immer auf über 3.000 LKW. Große Terminals wie das Burchardkai haben für die An- und Ablieferung heute sogenannte „Truck Appointment”-Systeme. Um den Verkehr flüssig zu halten, werden den LKW Zeiten zugeteilt, sie checken sich automatisch ein.

Im Herbst 2021 präsentiert Logistikingenieurin Sina Willrodt auf dem ITS-Weltkongress in Hamburg die Studie eines Referenzcontainerterminals, inklusive Hauptzufahrtsstraßen. „Wir haben beim Fraunhofer CML ein Simulationsmodell gebaut, welches verschiedene Prozesse und Strukturen untersucht und auch verschiedene Automatisierungsgrade mit bemanntem Fahren vergleicht. Sodass wir dann die Effizienzvorteile und auch Handlungsempfehlungen daraus ableiten können.“

Sie führt zu einem Monitor, auf dem die Simulation läuft. Man sieht den Umriss eines Hafenbeckens. Viele lila Pünktchen. „Ja, das ist genau der Landbereich, die lilanen sind hafeneigene Fahrzeuge, die sogenannten Spreader-Carrier. Und die kleinen, die aussehen wie Würmer, das sind die LKW. Die verschiedenen Farben zeigen verschiedene Automatisierungsstufen, beispielsweise Hoch- und Vollautomatisierung, Level 4 und 5. Oder die Grünen zeigen bemanntes Fahren – also Level 0.“
Ein "Van Carrier“ oder "Portalhubstapelwagen" transportiert Container; im Vordergrund die riesigen Fahrwerke der Containerbrücken-Krane
Auch wenn im Hafen alles in Bewegung erscheint - für die Logistik-Optimierer gibt es noch viel Luft nach oben (Tom Schimmek/Dlf)

Optimierungsaufgabe so komplex wie eine Go-Partie

Es ist der Versuch, dem Gewimmel mehr Struktur zu geben. Jedes Terminal sei anders, sagt Sina Willrodt. Wie macht man die kompatibel? Strikt logisch? Berechenbar? „Wenn alles komplett automatisiert sein sollte, dann müssen auch alle Systeme miteinander kompatibel sein.“

Das klingt simpel, ist aber enorm komplex. Alle – Spediteure, Reedereien, die Lager, die Bahn, die Häfen, wohl auch Absender und Empfänger – müssen Teil des Systems werden. „Und für die mobilen Anwender wie jetzt einen LKW-Fahrer zum Beispiel oder eine Spedition muss das natürlich auch to go angeboten werden. Ergo: Man muss das dann auf dem Handy als App – oder irgendwie ähnlich – sehen können. Also es wird wahrscheinlich sehr komprimiert aussehen, aber eine komplexe Struktur dahinterstecken.“

Wie muss ein Layout von Häfen aussehen, damit die gewaltigen Warenströme automatisch fließen können? Welche Prozesse müssten dort wie genau ablaufen? Wie schafft man Standards? Der Weg dorthin sei immer eine Abstraktion von den Grundlagen aus, sagt Jan Niklas Sikorra von der Hamburg Port Consulting, einer Tochter der Hamburg Port Authority, der Hafenbehörde.
„Heute setzen wir klassische Optimierungsalgorithmen ein, um zum Beispiel ein Containerlager zu optimieren. Und möglichst kurze Transportwege zu haben.“

Das ist überschaubar. Aber eigentlich ist der Forscher fasziniert von Systemen, die Go-Meister besiegen könnten. Sein Go-Brett, sagt er, sei das Containerlager. „Können wir so ein selbst lernendes System auch einsetzen, um die heutigen Systeme abzulösen?“
Eine lange LKW-Schlange auf der Zufahrtsstraße zum Container-Terminal im Hamburger Hafen

KI soll Umschlag-Muster vorhersagen

Ein Problem: Bei rund der Hälfte der übers Meer kommenden Boxen weiß man bei Ankunft auf dem Terminal noch nicht, wann sie weiterreisen werden. Bei jedem zehnten Container auch nicht, wie. Was dazu führt, dass Container immer wieder umgestapelt, oder wie sie hier sagen: „angefasst“ werden müssen. Am Burchardkai werden solche Wissenslücken nun mit Hilfe einer KI aufgefüllt, die viel gelernt hat: Eine Million Datensätze aus dem Umschlag der letzten zwei Jahre. Sie soll auf Basis erkannter Muster, ihrer „Erfahrung“, Zeitpunkt und Art des Abtransports voraussagen. Das klappt mit erstaunlicher Treffsicherheit. Sikorra erzählt von selbst lernenden Agenten, die per Belohnung stimuliert werden.

„So wie wir das auch kennen. Wenn wir etwas gut machen, gibt es ein Lob. Und diese Agenten lernen eben in einer Art und Weise, die für uns erstmal, glaube ich, verständlich ist. In einem Raum mit bestimmten Regeln, gegen eine Belohnung sich selber zu optimieren und besser zu werden.“

Man experimentiert auch mit autonom fahrenden LKW. Angesichts des realen LKW-Verkehrs im Hafen wirkt das wie eine weit entfernte Vision. Da fahren Trucks diverser Hersteller. Wie eh und je mit Diesel. Die brauchen einen Fahrer. Sobald der aussteigt, schlägt die Versicherung Alarm. Die Container immerhin sind standardisiert. Zwei Größen: 20 Fuß, 40 Fuß. Knapp zweieinhalb Meter breit, gut zweieinhalb Meter hoch und sechs bzw. 12 Meter lang. Die kleine Box ist die weltweite Normeinheit: die „Twenty-Foot Equivalent Unit“ TEU. Das 20-Fuß-Äquivalent. Doch auch in solche Boxen passt nicht alles hinein.

„Wenn ich mir einen Multi-purpose-Terminal anschaue, wo von Papierrollen, Kaffeesäcken bis zu Lokomotiven verladen wird, da kann man deutlich weniger automatisieren.“ Die Verzahnung des Ganzen findet auch Carlos Jahn am spannendsten.

„Was ich so als große Linie sehe, was mich fasziniert, ist die Synchronisation der Prozesse. Wenn wir auf den Hafen schauen, bewegt sich unheimlich viel: Fahrzeuge bewegen sich, Kräne bewegen sich, Züge bewegen sich, Schiffe. Das ist ein sehr bewegtes Umfeld. Aber wenn man länger hinschaut, sieht man auch, dass vieles steht. Container, die gelagert sind, LKW, die warten, Züge, die warten. Und die Digitalisierung und die Auswertung der großen Datenmengen, idealerweise in Echtzeit, mit zuverlässigen Prognosemodellen, bietet die Möglichkeit, diese stehenden Dinge kürzer stehen zu lasen. Und damit das System zum Fließen zu bekommen – dass es mehr ineinandergreift.“
Kranfahrerin Franziska Reisener steht vor dem Megafrachter "Ever Aim" im Hamburger Hafen
Ein Schiff in einer Schicht be- oder entladen - bei den hochhausgroßen Megafrachtern geht das nicht mehr (Tom Schimmek/Dlf)

Megafrachter groß wie ein Hochhaus

Terminal Tollerort. Am Roßweg. Die LKW-Schlange schiebt sich vorwärts. Am Gate greifen die Fahrer in eine Art übergroßes Stehpult auf Höhe ihres Seitenfensters. Die Schranke öffnet sich.

Der Hafen ist eine eigene Stadt. Becken, Autobahnen, Gleisstränge. Über dem Köhlbrand, dem großen Wasserarm Richtung Süden, spannt sich hoch die Köhlbrandbrücke. Rundum Tanks, Silos, Lagerhäuser, Schrotthalden, die bunten Container, wie Legosteine aufgeschichtet, Barkassen, Schuten, Frachter. Zwischen den Terminals kleinere Werkstätten, Speditionen, Taucher, Pontonvermieter, Schädlingsbekämpfer, Festmacher, Schlepper. Und die Seemannsmission. Franziska Reisener:

„Als ich angefangen habe, hatten wir hier noch mehr kleinere Schiffe. Und man hat dieses Schiff dann in seiner Schicht fertiggekriegt. Und man konnte sagen: Das war ich! – und natürlich noch viele andere. Aber das hat man dann gesehen und gefühlt. Jetzt finde ich es atemberaubend, wenn ich sehe, wie so ein Riesendampfer, wie ein Hochhaus, über diese Elbe schippert und von den Lotsen auch noch irgendwie gedreht wird.“

Reisener steht neben einem grün gestrichenen Megafrachter, der „Ever Aim“. Ein Schwesterschiff der „Ever Given“; 399,9 Meter lang. Hinten weht die Flagge von Panama. „Wir haben jetzt hier an dem Schiff eins, zwei, drei, vier Kräne."

Neben ihr arbeitet hier noch der Decksmann, die Brückenaufsicht und die Lascher, die die Fracht auf dem Schiff befestigen. Sobald die Brückenfahrerin Container auf dem Kai abgesetzt hat, greift sich einer der Van-Carrier-Fahrer die Box, fährt sie in den Lagerbereich. Landseitig gibt es außerdem einen Steuerer, der die Jobs der VC-Fahrer verteilt, den Online-Planer, der die Arbeit des Krans koordiniert, den und die Steuerung des Automatiklagers. „Also es ist ? mal eben so: Da kommt ein Container, wir machen da mal was. Sondern da steckt schon einiges hinter.“
Zwei Container hängen an den Greifern einer Containerbrücke und werden auf das Kai abgelassen
Die Ladebrücken am Borchardkai können zwei 40-Fuß-Container gleichzeitig bewegen (Tom Schimmek/Dlf)

Ladekapazitäten nehmen kontinuierlich zu

Seit über tausend Jahren verdankt Hamburg seinem Hafen viel Handel und Industrie – seinen Reichtum. Korn, Salz, Fisch, Holz, Tuche, Bier wurden hier umgeschlagen, später auch die „Kolonialwaren“ – Teppiche und Gewürze, Palmöl, Kakao und Kaffee. Die Ladung wurde von den Seeleuten in Ewer und Schuten verfrachtet und zu den Speichern gefahren. Das war ein gewaltiges Schleppen, Hieven und Vertäuen. Da war viel Muskelkraft gefragt.

„Wenn ich da oben sitze, dann habe ich links und rechts Joysticks. Und noch viele kleine andere Hebel und Knöpfe.“ Die Brückenfahrerin Reisener muss keine Säcke, Kisten und Fässer mehr wuchten wie der Großvater. Sie kann in einem Schwung – mit einer kurzen Berührung des Joysticks – über 100 Tonnen heben. Zwei 40-Fuß-Container oder vier 20-Fuß-Container gleichzeitig. Beim Beladen muss sie die schweren Kästen zentimetergenau in die Bay senken. Das erfordert enorme Konzentration. Alle zwei bis drei Stunden ist Pause.

„Hier standen mal Containerbrücken, die einen Container zur Zeit auf ein Schiff packen konnten. Das ist schon eine Entwicklung, die man miterlebt. In meiner Zeit, die ich hier bin.“

1968 legte die „American Lancer“, das erste Vollcontainerschiff, am nagelneuen Terminal Burchardkai an. Fassungsvermögen: knapp 1.200 Standardcontainer. Die Ever Aim, das grüne Monstrum, neben dem wir stehen, kann 23.764 Standardcontainer laden, das Zwanzigfache. Das Be- und Entladen, für das Schauerleute und Kaiarbeiter früher Wochen gebraucht hätten, wird in zwei Tagen erledigt sein. In gut fünf Wochen soll die Ever Aim in Shanghai sein. In drei Monaten wieder hier. Alles hart getaktet. Was heute mega ist, ist morgen klein.

Langer Weg von Teil- zur Vollautomatisierung

Auf der ITS-Weltverkehrsmesse steht auch Gerlinde John, Veteranin der HHLA. „Mit der Digitalisierung der Hafenlogistik befasse ich mich, glaube ich, schon sehr, sehr lange. Als es das Wort Digitalisierung noch nicht mal gab, würde ich sagen.“ Sie präsentiert Zukunftsmusik: Hyperloop-Technik – Kapseln, die per Magnetschwebetechnik über hunderte Kilometer durch Röhren geschossen werden. Ein bisschen wie die gute alte Rohrpost, aber in einem Teilvakuum. Und nicht für Briefe, sondern für Menschen. Oder Container. John war am Anfang gar nicht angetan von der Idee:

„Weil mir das zu futuristisch war, das war mir spinnert. Aber dann, ein bisschen reingerochen, fand ich es eben doch so interessant, dass ich sage: Doch, da ist was dran.“

Es ist Gerlinde Johns letzter Einsatz vor dem Ruhestand. In der DDR arbeitete sie zusammen mit Wissenschaftlern der Hochschule Wismar an der Teilautomatisierung eines neuen Containerterminals in Rostock. „Das ganze Terminal war dort so groß wie am Containerterminal Altenwerder heutzutage ein Containerblock ist.“ Der Rostocker Lagerblock, sie weiß es noch, war 350 Meter lang. „Und in diesem Lagerblock wurden Container gelagert, gestapelt bis drei hoch. Also, das war sensationell damals.“

Die Brücken, mit denen die Schachteln aufeinandergetürmt wurden, arbeiteten automatisch. Obwohl die Technik eigentlich noch gar nicht so weit war. „Wir haben immer sehr viel mit Schieflauf der Kräne gekämpft – dass ein Fahrwerk schon viel weiter voraus war als das andere.“ Tolle Lösungen hätten sie gefunden, sagt John. Dann kam die Wende.
Ein Automated Guided Vehicles (AGV) mit einem Container der Reederei Hapag Lloyd. Die autonom fahrenden Transportfahrzeuge werden im CTA mit Öko-Strom betrieben und für den fahrerlosen Transport zwischen den Container-Brücken und dem Containerlager eingesetzt.
Im Terminal Altenwerder sind nur noch beim direkten Be- und Entladen der Schiffe Menschen beteiligt, der restliche Transport erfolgt automatisiert (imago/Hauke Hass)

Containerterminal Altenwerder immer noch "state of the art"

Als sich später der Hamburger Hafen meldete und fragte, ob sie das erste vollautomatische Terminal mit aufbauen wolle, musste sie sich erst schlau machen. In Altenwerder, über Jahrhunderte ein Dorf von Obstbauern und Fischern, sollte der modernste Containerhafen entstehen.

„Und als die dann nochmal angerufen haben, hab’ ich gesagt: „‘Yo, das klingt spannend. Das kann ich mir vorstellen.‘ Und dann haben wir, ähnlich wie damals in Rostock, angefangen aufzuschreiben: Was brauchen wir denn eigentlich alles?“ Das Tempo war enorm. Im Mai 1999 fing John im Konzeptteam an. Da war Altenwerder nur leer geräumtes Nichts. „Eine riesige Sandwüste. Und im Juni 2002 sind wir mit dem Containerterminal live gegangen.“

Bis heute gilt Altenwerder als state of the art. Nur noch der erste Schritt vom Schiff an Land – beziehungsweise der letzte Schritt beim Beladen – wird von einer Brückenfahrerin erledigt. Sobald der Container auf einer Zwischenplattform steht, übernimmt ein automatischer Kran, setzt die Box auf einen ebenfalls automatischen Van-Carrier, einen AGV.

„In dem Augenblick, wo das AGV einen Container bekommen hat, meldet es an das System: Es ist jetzt beladen. Dann findet das System den optimalen Stellplatz. Und dann bekommt das AGV per Funk einen Fahrbefehl, wo es hinfahren soll.“

Der Carrier fährt, gelenkt über Transponder, die in die riesigen Rangierflächen eingelassenen sind, zum Containerlager. Wo mächtige – natürlich automatische – Brückenkräne die Boxen stapeln. Aus sicherer Distanz wirkt das von Geisterhand gelenkte Zusammenspiel der Carrier und Kräne wie ein eisernes Ballett. Die größte Sorge war anfangs: Dass Krähen die Transponder wegpickten.

Digitalisierung stößt auch auf Skepsis

Otto Klemke von NautilusLog residiert in der Speicherstadt, über deren Kanäle, die Fleete, einst die Waren ankamen und per Seilwinde hochgehievt wurden. Die Firma hat sich vorgenommen, den analogen Alltag an Bord zu digitalisieren. Was wäre ein intelligentes System?

„Also intelligent ist es dann, wenn man genügend Daten und auch Expertise unterschiedlicher Stakeholder des Marktes hat, um diese zu verbinden und automatisiert Empfehlungen zum Beispiel auszusteuern. Denkt man an Schiffe, dann wird da vieles noch auf Papier notiert, in E-Mail übertragen oder sogar per Funk durchgegeben. Und das ist natürlich nicht smart und hilft auch keinem Hafen dabei, smarter zu werden.“

Es gibt so viele Regeln und Bestimmungen. Und Skepsis. Die Reeder fürchten um ihre Geschäftsgeheimisse, die Seeleute um ihre Traditionen. „Tatsächlich war es so, dass die erste Besatzung, die uns empfangen hat, nicht so begeistert war, weil die schon sieben Tools hatten. Aber alle Tools kamen irgendwie von irgendwoher, ohne dass jemand mal mit der Crew gesprochen hat und gefragt hat, was die eigentlich brauchen.“

Nach einigen Stunden, erzählt Klemke, sah die Crew die Vorteile. Brachte die Softwareentwickler sogar auf ihre eigentliche Idee: „Und zwar Logbücher zu digitalisieren. Weil das eine Menge Arbeit für sie ist.“

"Digitale Zwillinge" von Brücken und Straßen

Phanthian Zuesongdham, Chefin bei der Port Authority, der Hafenbehörde, hat ihr Büro nur ein paar Speicher weiter. Ihr Titel: Head of Port Process Solution. Es gehe darum, sagt sie, diverse Akteure auf eine „Prozesskette“ zu bringen.

„Der Hafen ist ziemlich intelligent, würde ich mal sagen. Weil einige Prozesse auch schon automatisiert sind. Einige müssen noch mit Mensch-Maschine-Interaktion durchgeführt werden. Aber im Grunde haben wir die Prozesse soweit auch gut optimiert, dass sie aufeinander abgestimmt sind und wir so auch die Reibungsverluste minimieren können. Tag für Tag. Sie müssen sich vorstellen, dass wir im Hafen zusammenarbeiten wie ein großes Orchester. Und jedes Orchester hat ja auch unterschiedliche Instrumente. Diese Instrumente müssen aufeinander abgestimmt gespielt werden. Jede Organisation ist ja ein Instrument, weil sie auch eine bestimmte Rolle einnehmen muss, um dann sozusagen einen guten Klang zu erzeugen.“

Mit sieben bekam sie ihren ersten Computer, mit 15 durfte sie auf einem Containerschiff Brücke und Maschinenraum beschnuppern, wollte Kapitänin werden. Aber dahin schien in Thailand kein Weg zu führen: Also studierte Phanthian Zuesongdham Betriebswirtschaftslehre, Schwerpunkt: Transportmanagement. Ihre tägliche Frage heute: Welche Optimierung ist mit aktueller Technologie möglich? Zum Beispiel mit Drohnen, die helfen sollen, die Hafenanlagen in Schuss zu halten. „Es geht um Maintenance, es geht um Ad-hoc-Befliegung, das heißt auch um Katastrophenschutz.“
Oder mit Hilfe von „digitalen Zwillingen“ der Brücken oder Straßen. „Wir haben ja auch digitale Zwillinge in unserem Internet. Das ist dann der Facebook-Account, der Instagram-Account und so weiter. Und ein ähnliches Prinzip möchten wir gerne auch für unsere Infrastruktur schaffen. Dass wir die Daten von unserer Infrastruktur erfassen, damit wir wissen: Ist sie gesund? Hat sie Risse? Und so weiter. Die Sensoren, die wir verbaut haben in solchen Brücken oder Straßen oder auch Bauteilen in einem Bauwerk, die werden dann zurückgespiegelt im System und dadurch haben wir bessere Erkenntnisse über eigene Infrastrukturobjekte.“

Quantencomputer für die Verkehrssteuerungs-Optimierung?

Bei allem Forscherdrang: Bis heute sind die Logistikketten der Erde ziemlich analog, Daten oft rar. Sollten eines Tages tatsächlich alle Verkehrs- und Wetterdaten, alle Informationen über die Auslastung der Terminals, Lager und Transportfahrzeuge zusammenkommen, werden die bestehenden Computersysteme heillos überfordert sein. Weil sie solche Datenmengen nicht so schnell abarbeiten können, wie es etwa für eine effiziente Verkehrssteuerung vonnöten wäre. Die Lösung? Quantencomputer.

"Quantentechnolgie ist tatsächlich eine Technologie, mit der wir uns jetzt seit drei Jahren beschäftigen. Weil wir das Potenzial auch sehen.“ Mit Quanten würde das Tempo deutlich anziehen. Würden brauchbare Entscheidungsalternativen in Echtzeit greifbar. „Entscheiden müssen wir noch selber – als Mensch und als verantwortliche Organisation. Aber diese Technologie gibt uns die Möglichkeit, datenbasiert Entscheidungen zu treffen.“

Das "Maritime Cluster Norddeutschland“ lädt zum Geschäftsfrühstück. VertreterInnen der Küstenländer, der Hafenbehörden, Geschäftsleute, Wissenschaftler. Thema heute: Quantencomputing für die Seefahrt. Wolfgang Mergenthaler, Ingenieur und Consultant aus Frankfurt, spricht von den Eigenheiten der Qubits, von stochastischen Gleichungen, kartesischen Produkten und der Bellmannschen Optimierung. Seine Formeln werden immer länger, die Köpfe rauchen. Quanten, das wird den Zuhörern klar, bedeuten nicht einfach nur mehr, sondern eine ganz andere Rechenleistung. Die sie brauchen werden, um die Logistik von morgen zu lenken.
Frei programmierbare Quantenrechner soll es frühestens 2030 geben. Doch IBM hat bereits angekündigt, ab 2025 Rechner mit mehr als 4.000 Qubits zu bauen. Schon 300 Qubits können theoretisch 2.300 Zustände annehmen – eine Zahl, die größer ist als die Anzahl aller im Universum vermuteten Teilchen.

Vage Zukunftsmusik oder realistische Option?

Was aber bedeutet dies für Schifffahrt und Häfen? Könnten hier alle Faktoren mit einbezogen werden, fragt eine Zuhörerin. Wind und Wetter, überlastete Terminals, Streiks? Routenoptimierung? Personalplanung? Die Praktiker haben Zweifel. Einer erzählt von Abenteuern in Fernost: "Zum Beispiel wenn sie im südchinesischen Meer versuchen zu optimieren und es ist gerade Hochzeit der Fischerei, dann können sie es vergessen, zu optimieren. Denn sie haben 20.000 Fischkutter um sich herum.“

Und alle hätten ihre Positionsmelder ausgeschaltet, um einander nicht die besten Fanggründe zu verraten. Ingenieur Mergenthaler erwidert: „Die müssen sie nur vollständig in den Rechner reinkriegen, vollständig und widerspruchsfrei.“

Aus dem Publikum kommt Widerspruch: „Ich habe hier ich weiß nicht wie viele Schiffskutter im chinesischen Meer gerade umfahren. Und die Information kriege ich auch nicht. Die kann heute ganz anders sein als morgen und übermorgen. Oder berechnet dann der Quantencomputer einfach eine Wahrscheinlichkeit?“

Mergenthaler: „Wenn ich Nebenbedingungen habe – da geht es schon wieder in Richtung schon Stochastik – die ich nicht kenne, dann ist jeder gut beraten, worst-case assumptions zu machen. Das heißt: ich habe so viele Schiffe, dass ich mich im Notfall gar nicht mehr bewegen kann. Das muss man mathematisch halt gut hinschreiben.“ Da heben einige die Augenbrauen. „Die Möglichkeiten der mathematischen Optimierung, die sind schon sehr vielfältig. Vor 30 Jahren hätte ja kein Mensch sich vorstellen können, dass man eine optimale Reihenfolge für 300 Autos findet. Das wäre gar nicht möglich gewesen. Das geht mittlerweile.“

"Handlungsreisender-Problem" immer noch ungelöst

Faszinierend, wie komplex Verkehr sein kann. Die Dimensionen zeigt ein Klassiker der theoretischen Mathematik, der auch an diesem Morgen Thema wird: das „Travelling Salesman“- Problem: Ein Handlungsreisender muss eine Reihe von Städten besuchen. Er soll dabei die kürzeste Route zwischen den Orten finden, ohne einen zweimal zu besuchen – und am Ende wieder am Ausgangspunkt ankommen. Die benötigte Rechenleistung explodiert mit der Zahl der Städte. Bei 15 Städten ist man schon bei Milliarden von Möglichkeiten.
Als die Firma Procter & Gamble vor 60 Jahren 10.000 Dollar auslobte, um die kürzeste Strecke zwischen 33 Städten – Start und Ziel in Chicago – zu finden, landeten die Teilnehmer des Wettbewerbs bald im Quintilliarden-Bereich. Eine echte Berechnung erscheint bis heute unmöglich. Man behilft sich mit Algorithmen, die sich der besten Lösung nähern.

„Also ich habe noch Navigation gelernt mit einer Papierseekarte und Bleistift und Zirkeln, so wie man das auch in Filmen sieht.“ Fraunhofer-Professor Jahn fuhr in einem früheren Leben zur See. Er fand das nie besonders romantisch. Aber an die Frühwache erinnert er sich gern. „Weil man da die Sonne aufgehen sieht. Man roch die frischen Brötchen aus der Kombüse und den Kaffee.“

Heute gibt es auf der Brücke elektronische Karten, aktuell angereichert mit Radar- und Ortungs-Daten. „Sodass das ein ganz anderes Arbeiten geworden ist. Und der Mensch deutliche Unterstützung hat durch mehr Sensorik und ein besseres Empfinden für das Lagebild.“
Ein Mann angelt am während des Sonnenuntergangs vor dem Container-Terminal Altenwerder (CTA) im Hamburger Hafen.
Die Arbeit des Menschen am Hafen und in der Logistik wird sich verändern - aber nicht überflüssig werden (picture alliance / dpa)

Arbeit und Rolle des Menschen verändert sich

Über Jahrhunderte entschied der Kapitän über den besten Kurs. Das Klischee sagt: Pfeife schmauchend, mit sechstem Sinn, nach einem langen Blick auf den weiten Horizont. Doch die Anforderungen, beobachtet Jahn, würden immer höher:

„Wenn wir sehen, dass vielleicht in eng befahrenen Gewässern viele andere Schiffe fahren, muss der Mensch dann die relative Bewegung der anderen Schiffe auswerten. Das kann er – eine Handvoll anderer Kontakte. Aber Dutzende andere Kontakte zu berücksichtigen und deren vermeintliches Verhalten der Zukunft und dann noch den ökologischsten Weg bei der Strömungs- und Windsituation zu finden, das ist eine irre komplexe Aufgabe.“

Zu komplex für unsere Hirne. Die Arbeit verändere sich, glaubt der Forscher: Vom Arbeiten im zum Arbeiten am System. „Das heißt aber nicht, dass keine Menschen da arbeiten. Gerade in der Steuerung des Systems sind natürlich Menschen involviert und natürlich in der Instandhaltung dieser Systeme und der Weiterentwicklung der Systeme.“

Offenheit für Transformation am wichtigsten

Die Brückenfahrerin Reisener sieht das ähnlich. „Also ich glaube tatsächlich, dass sich die Arbeitswelt verändert und auch, dass sich die Arbeit verlagert. Und nicht unbedingt sehr viel weniger wird.“ Macht es Spaß? „Manchmal schon, ja manchmal schon. Also die Brücken sind schon wahnsinnig schnell in ihrer Anfahrtsgeschwindigkeit. Und das macht schon Spaß, das macht Laune.“

Man brauche viel Zeit, Geld, Manpower, Willen, sagt die Managerin Zuesongdham von der Hafenbehörde. Und werde trotzdem nie das eine System schaffen, wo alles zusammenfließt. So ein Hafen sei eher eine Systemlandschaft. Die auch in den Köpfen der Menschen stattfinde, die hier täglich arbeiten. „Und da ist das Zusammenspiel, wo wir zusammen orchestrieren müssen.“

Am wichtigsten, sagt sie, sei Offenheit. Der richtige „Mindset“. „Mindset! Mindset kann man nicht digitalisieren. Und ich glaube, der Mindset ist auch ein Schlüsselfaktor in diesem ganzen Zusammenspiel in der digitalen Transformation. Dieser lernende Mindset – auch wenn wir schon gewisse Erfahrungen gesammelt haben – das müssen wir weiterhin als Entwicklungspotential sehen. Man muss eine gute Haltung dafür haben.“