Chancen der Digitalisierung zur Förderung der Nachhaltigkeit von Lebensmitteln

Bei der Auswahl unserer Lebensmittel ist es uns immer wichtiger, dass diese nährstoffreich, voller Vitamine und gesund sind. Außerdem möchten wir, dass Herkunft und verwendete Inhaltsstoffe transparent gemacht werden. Wenn diese dazu auch noch vom Bauern aus der Region stammen, sind wir bereit, einen über dem Marktdurchschnitt liegenden Verkaufspreis zu akzeptieren. Während eines Supermarkteinkaufs wird uns schnell bewusst, dass ein gigantischer Angebotsüberhang an Lebensmitteln besteht. Die Regale sind voll von Produktvariationen, bei denen es nur in den seltensten Fällen Lieferengpässe gibt. Auch wenn der Einkauf im Supermarkt zu später Stunde erfolgt, steht die volle Palette an Produkten zur Auswahl. Wie ist es möglich, stetig frische Lebensmittel und eine große Auswahl an Produkten anzubieten? Dies ist nur durch die Vorhaltung großer Mengen und guter Lieferketten möglich. Für uns als Verbraucherinnen und Verbraucher ist das ein Luxus, jedoch hat das auch seinen Preis.

Ein hohes Maß an Lebensmitteln wird nicht verbraucht, sondern fällt verpackt der Mülldeponie zum Opfer. Die Vereinten Nationen (FAO) sprechen in ihrem Ernährungs- und Landwirtschaftsbericht von weltweit 1,3 Milliarden Tonnen verschwendeter Nahrungsmittel, die auf dem Abfall landen. Im Kontrast dazu hungern weltweit 800 Millionen Menschen. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) schätzt die Lebensmittelverluste auf 12 Millionen Tonnen in Deutschland. Studien machen das Grundsatzproblem sichtbar, obwohl die gesammelten Informationen und Erhebungen entlang der Wertschöpfungskette Datenlücken aufweisen. Wir verschwenden viele Lebensmittel bei gleichzeitigem Spannungsfeld des weltweit wachsenden Nahrungsmittelbedarfs durch steigendes Weltbevölkerungswachstum von circa 82 Millionen Menschen pro Jahr (Statista).

Die Verschwendung von Lebensmitteln hat signifikante Auswirkungen auf die Umwelt, wie zum Beispiel den erhöhten Wasserverbrauch, die unnötige Erzeugung von CO2 als auch wirtschaftliche Folgekosten für die Unternehmen (BMEL).

Die Gründe für die Probleme liegen in den Wertschöpfungs- und Lieferantenketten, die ein hochkomplexes Netzwerk aus zahlreichen Akteuren sind. Einige ausschlaggebende Gründe für die Verschwendung von Lebensmitteln sind die unterschiedlichen – auch nicht digitalisierten – Produktionsprozesse, starke und nicht vorherzusagende Nachfrageschwankungen (Bull-whip-Prinzip), herausfordernde Planbarkeit für die Landwirtschaft und die hohen Ansprüche der Verbraucher an die Qualität.

Künstliche Intelligenz und digitale Services sind auf dem Vormarsch, aber...

Durch das Voranschreiten der Digitalisierung und dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) ist es möglich, den erwähnten Herausforderungen entgegenzuwirken und die Nachhaltigkeit zu verbessern. Das betrifft vor allem die Verwendung von wichtigen Erkenntnissen aus großen Datenmengen die Wertschöpfungsprozesse liefern. Infolgedessen beeinflusst die Digitalisierung die grundsätzlichen Ansatzpunkte, Modelle sowie Methoden und ermöglicht gleichzeitig neue Chancen für den Lebensmittelzweig. Mit Blick auf den Digitalisierungsgrad sind der Handel, die Logistik und die Industrie innerhalb ihrer eigenen Domäne mit einzelnen autonomen Lösungen fortgeschritten. Hierzu ein paar Beispiele:

• Markt- und Personaleinsatzplanung durch diverse Erfahrungswerte und Kennziffern
• Intelligente Auswertung des Kaufverhaltens und automatisierte Betrugserkennung
• Dynamische Preisanpassungen (Diskussionsthema)
• Optimierte Tourenplanung anhand des Produktions- und Transportaufkommens
• Angepasste Produkt- und Ressourcenplanung
• Digitalisiertes Qualitätsmanagement, Prozessoptimierung und -steuerung

Aber, nicht nur die Digitalisierung der einzelnen Sektionen der Wertschöpfungsstufen ist erforderlich. In der Lebensmittelbranche gibt es keine einheitlichen Schnittstellen zur Vernetzung von Lösungen. Es fehlt der Zusammenschluss und Ansatz einer gesamtheitlichen Produktionskette unter Einbeziehung aller Stakeholder. Hier gilt: Alle müssen an einem Strang ziehen! Für die Nutzung von Synergieeffekten ist ein organisatorisches, wirtschaftliches und technisches KI-Ökosystem notwendig.

Einen Schritt weiter gedacht mit vernetzter Künstlicher Intelligenz

Die Nutzung eines lernenden intelligenten Netzwerkes der Wertschöpfungskette entlang der Lebensmittel und die Bereitstellung von Daten aus vor- und nachgelagerten Prozessen, kann zur Lösung des Problems beitragen. Das Projekt REIF (Resource-Efficient, Economic and Intelligent Foodchain) bestehend aus Wissenschaft und Unternehmen, bringt alle an einen Tisch. Unter Berücksichtigung von Governance, Datenverfügbarkeit, Datenschutz, Integration von standardisierten Richtlinien und Einbindung der Gesetzgebung, fließen alle Informationen aus den Branchen in eine zentrale Plattform. Die gesammelten Daten involvierter Unternehmen und implementierter KI-Methoden tragen zur Behebung der Steuerungsprobleme im gesamten Prozesszyklus bei.

Das Ziel ist die Reduzierung der Lebensmittelverschwendung um mindestens 50 Prozent und die Vermeidung einer Überproduktion bis zum Jahr 2030. Die vernetzte Lösung beinhaltet einen ganzheitlich betrachteten Ansatz mit zwei wichtigen Handlungsfeldern:

• Verbesserung der Planbarkeit der Produktionsstufen und Steigerung der Qualität von Prozessen mittels Künstlicher Intelligenz
• Optimierung der Wertschöpfungsketten und vereinfachte Kommunikation der Unternehmen auf einer Plattform, um die Ressourcen-effizienz zu steigern.

Mit Hilfe des verbesserten Daten- und Informationsaustausches des Netzwerkes kann die Nachfrage der Konsumenten prognostiziert werden. Zur gleichen Zeit können produzierende Unternehmen eine Anpassung der Produktionsplanung und -verfahren durchführen, um auf Nachfrageschwankungen frühzeitig zu reagieren. Das fördert zugleich bedarfsgerechtere Produktionsprozesse und verlustsenkende Verkaufsstrategien. Die gesamte Lieferkette profitiert durch den Informationsaustausch, zum Beispiel verkaufen Supermärkte vermehrt an schönen Wettertagen Fleisch und Grillgut und können die Nachfrage vom Handel bis zum Schlachtbetrieb anpassen. Umgekehrt werden die Bestellmengen heruntergefahren und der Verbraucher profitiert durch rechtzeitige Vergünstigungen bei schlechtem Wetter (Fraunhofer).

Zusammenfassung und Fazit

Digitale Lösungen, die die Nachhaltigkeit entlang unserer Lebensmittel unterstützen, sind bereits in den einzelnen Branchen fest verankert. Ein ganzheitlicher Ansatz wertvoller Daten und Informationsteilungen aus Produktions- und Handelsstufen bietet einen hohen Nutzungsgrad von der Landwirtschaft bis zum Verbraucher. Intelligente Systeme verfolgen dabei die Lebensmittel auf dem Weg vom Acker bis zum Verkauf der Waren und werten das Konsumverhalten der letzten Jahre aus. Eine zuverlässige Prognose schwankender Nachfragen ist der Schlüssel zur Behebung des Problems einer Überproduktion und Übersättigung der Märkte.