KI-gestütztes Forecasting für stabilere Lieferketten

Das Machine Learning 
Framework XGBoost.
Das Machine Learning Framework XGBoost. – Bild: MIS Analytics GmbH

Die Bedarfsprognose ist ein zentraler Hebel, um Marktanforderungen zu erfüllen und wirtschaftlich mit den eigenen Ressourcen umzugehen. Eine verlässliche Lieferung kompensiert nicht zuletzt Kostenunterschiede. Vom Wissen über zukünftige Bedarfe profitiert die Planung in der gesamten Supply Chain. Die Produktionsplanung kann periodenweise ‚eingefroren‘ werden, Schnellschüsse werden vermieden und Rüstwechsel werden optimiert. Die Produktion kann nivelliert werden, saisonale Bedarfe werden gezielt vorproduziert. Zeitkonten, Urlaub und Bedarf an Saisonarbeit sind planbar und können den Erfordernissen entsprechend angepasst werden. Und schließlich führt die längerfristige Disposition mit entsprechenden Rahmenaufträgen auch bei knapper Verfügbarkeit zu einer sicheren Teileversorgung. Nun war es in der Vergangenheit oft so, dass die Vorhersage schlicht aus dem Verlauf einer einzelnen Linie, den Bedarfen der Vergangenheit, herausinterpretiert wurde. Heute führt die Vielzahl der Einflussgrößen dazu, dass Methoden der mathematischen Algorithmik nicht mehr ausreichend gute Ergebnisse erzielen. Und auch erfahrene Mirarbeitende können heutzutage nur bedingt nach vorne schauen.

KI ersetzt konventionelle Algorithmik

Viele Firmen wünschen stattdessen eine gleichbleibend gute und verlässliche Prognose, die Planende unterstützt und dabei weitere geschäftsprägende Einflussfaktoren berücksichtigt. Künstliche Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) bieten in dieser Hinsicht vielversprechende Optionen. Diese Verfahren setzen auf Lernfähigkeit und vermögen es, Erfahrungen zu konservieren und das Wissen aus vergangenen Fällen auf aktuelle Aufgaben anzuwenden. Die KI-Derivate und -Methoden sind vielfältig und hier gleichwohl kaum umfassend zu reflektieren. Daher möchte sich der Autor auf die dynamische Prognose mit den Gradient-Boosting-Verfahren und insbesondere das XGBoost-Verfahren konzentrieren. Der XGBoost-Ansatz (Bild 1) setzt auf Entscheidungsbäume, die schrittweise den verbleibenden Fehler beim Lernen durch eine weitere Vorhersage lindern. Boosting Verfahren schärfen sich im Lernprozess anhand der Trainingsdaten, bevor die Prognose durchgeführt wird. Diese Methoden arbeiten mit mehreren Variablen und Zeitreihen, die in die Modell-Erstellung einfließen, und können deren Wertbeitrag zum Ergebnis transparent darlegen. Dieses Verfahren besitzt zudem einige weitere herausragende Eigenschaften wie etwa sehr hohe Ergebnisgüte und gute Performance. Zudem ist XGBoost ist den meisten Data-Science-Umgebungen, wie Python oder R, enthalten, was die kostengünstige Verwendung erlaubt.

Marktdaten steigern die Ergebnisgüte signifikant

In mehreren Praxisprojekten konnten die Ergebnisse der XGBoost-Anwendung in der Supply Chain Planung überzeugen. Ein entscheidender Effekt war es, eine Vielzahl von Variablen gleichzeitig berücksichtigen zu können und nicht nur eine Linie der Vergangenheit zu sehen. So kombiniert das Verfahren historische Bedarfsdaten mit internen und externen Indikatoren. Damit werden Bedarfe in unterschiedlichen Zielmärkten auch unterschiedlich prognostiziert. Sollten etwa eine rückläufige Regional- bzw. Branchenkonjunktur sowie hohe Lagerbestände die Bedarfsprognosen dämpfen, so wird die Menge angepasst, auch wenn der Verlauf der Vorperioden eine Steigerung suggeriert. Mittlerweile ist der Zugriff auf weltweite Markt- und Konjunkturindikatoren sichergestellt, verschiedene Institutionen wie Eurostat, aber auch internationale Dienstleister können genutzt werden. Mehrere Projekte haben gezeigt, dass der XGBoost-Algorithmus auch schwierige Zusammenhänge bewältigt, nicht zuletzt durch weitere Adaptionen, etwa zur Saisonalität und bei unsicheren Randbedingungen. Die Erkenntnisse lassen sich in einem Best Practice-Ansatz zusammenfassen (Bild 2). In der Praxis ließ sich die Genauigkeit im Vergleich zur manuellen Vorhersage um etwa 20 Prozent steigern. Prognosefehler konnten sogar um 50 Prozent gesenkt werden, Abweichungen wurden im Mittel auf 8 Prozent reduziert.

Praktische Einsatzpotentiale in der Supply Chain

Damit in der Fabrik die oft angestrebte Ruhe einkehren kann, ist eine gute Prognose, etwa in Kombination mit Demand Planning, ein wichtiger Stellhebel. Mit Wissen über die zukünftige Nachfrage können die Bedarfsmengen mit dem Lagerbestand und der geplanten Produktion besser synchronisiert werden. Der Einsatz des XGBoost-Verfahrens setzt dort an, wo eine frühzeitige Information Gold wert ist. Je stabiler die Absatzprognose, desto geringer sind die Ausschläge, die auf das operative Geschäft einwirken (Bull-Whip-Effekt). Liegen Marktbedarfe über der verfügbaren Kapazität, lässt sich die Produktion nivellieren, gegebenenfalls kann vorproduziert werden, Lieferfähigkeit und Wirtschaftlichkeit können im Einklang bleiben. Logistische Bedarfe, die sich situativ stark unterscheiden, werden besser planbar und können mit ausreichendem Horizont angekündigt werden. Einkaufsbedarfe sind mittel- bis langfristig zu allokieren, Rahmenverträge genießen auch in Zeiten knapper Ressourcen Vorrang.

Strategische Verwendung

Auch bei langfristigen Markt- und Bedarfsprognosen kann XGBoost sein Potential entfalten:

  • Globale mittel- bis langfristige Absatz- und Bedarfsprognosen im internationalen B2B und B2C-Umfeld
  • Strategische Auslegung des weltweiten Produktionsnetzwerkes mit Sicht auf Produktprogramm und Standorte
  • Globale Planung und Nivellierung logistischer Ressourcen und Kapazitäten – Dimensionierung und Positionierung verteilter HUB’s
  • Proaktive Marktbeschickung bei Artikeln mit hoher saisonaler Kundennachfrage

Insgesamt hat sich gezeigt, dass KI und Machine Learning mittlerweile anwendungsreif sind. Bei Forecast und Prognose eröffnen sich faszinierende Möglichkeiten. Stehen Indikatoren und Vergangenheitsdaten sowie analytischen Daten bereit, und kommen eventuell sogar noch Daten von Forschungsinstituten hinzu, lassen sich die derzeit bestmöglichen Ergebnisse erzielen. Mit einer infolge stabileren Wertschöpfungskette.



  • Ein KI-Sprachmodell für Europa

    Ein KI-Sprachmodell für Europa

    Im Forschungsprojekt ’OpenGPT-X’ soll ein KI-Sprachmodell für Europa entstehen. Unter der Leitung der Fraunhofer-Institute für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt ein Konsortium aus zehn…

    mehr lesen: Ein KI-Sprachmodell für Europa

  • Eine ’5G-Lawine’ lostreten

    Eine ’5G-Lawine’ lostreten

    In einem Acatech Impuls mit dem Titel ’5G in der Industrie’ zeigen die Projektbeteiligten auf, welche Maßnahmen nötig sind, um der Technologie zum Durchbruch zu verhelfen.

    mehr lesen: Eine ’5G-Lawine’ lostreten

  • Weniger Treibhausgasausstoß im ersten Pandemie-Jahr

    Weniger Treibhausgasausstoß im ersten Pandemie-Jahr

    Das Umweltbundesamt (UBA) hat seine finalen Berechnungen zum Emissionsausstoß 2020 an die Europäische Kommission übermittelt. Demnach ist der Ausstoß insgesamt zurückgegangen. UBA-Präsident Dirk Messner geht jedoch davon aus, dass der…

    mehr lesen: Weniger Treibhausgasausstoß im ersten Pandemie-Jahr

  • Heike Kohler-Reineke leitet Marketing bei Easy Software

    Heike Kohler-Reineke leitet Marketing bei Easy Software

    Mit Heike Kohler-Reineke hat Easy Software eine neue Leiterin für den Bereich Marketing & Communications. Sie wechselt von Sage zum Softwareanbieter.

    mehr lesen: Heike Kohler-Reineke leitet Marketing bei Easy Software

  • Zwei Drittel fürchten Online-Tracking

    Zwei Drittel fürchten Online-Tracking

    Laut einer Umfrage von NordVPN sind Deutsche zunehmend besorgt, dass Cyberkriminelle sie im Netz tracken, um an Daten und sogar ihre Identität heranzukommen.

    mehr lesen: Zwei Drittel fürchten Online-Tracking

  • Hannover Messe in den Frühsommer verschoben

    Hannover Messe in den Frühsommer verschoben

    In diesem Jahr wird die Hannover Messe nicht wie gewohnt im April stattfinden, sondern im Frühsommer. Aufgrund der aktuellen Corona-Lage soll die Messe vom 30. Mai bis zum 2. Juni…

    mehr lesen: Hannover Messe in den Frühsommer verschoben

  • Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen effektiv nutzen

    Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen effektiv nutzen

    Ransomware gehört zu den besonders variantenreichen Angriffstaktiken im Bereich Cyberkriminalität: Das BSI gibt an, dass täglich mehr als 400.000 neue Typen entwickelt werden – Tendenz steigend.

    mehr lesen: Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen effektiv nutzen

  • Konjunkturausblick verbessert sich

    Konjunkturausblick verbessert sich

    Mit nun 51,7 Punkten sind die ZEW-Konjunkturerwartungen im Januar gestiegen. Der Lageindikator ist in der aktuellen Umfrage jedoch erneut gesunken.

    mehr lesen: Konjunkturausblick verbessert sich

  • Unternehmen sehen Cyberangriffe als Top-Bedrohung

    Unternehmen sehen Cyberangriffe als Top-Bedrohung

    Cybergefahren sind im Jahr 2022 die größte Sorge für Unternehmen weltweit, so das aktuelle Allianz Risk Barometer 2022. Demnach beunruhigt die Bedrohung durch Ransomware-Angriffe, Datenschutzverletzungen oder IT-Ausfälle die Unternehmen sogar…

    mehr lesen: Unternehmen sehen Cyberangriffe als Top-Bedrohung

  • IBM übernimmt Envizi

    IBM übernimmt Envizi

    Envizi, ein Spezialist für Datenanalyse im Bereich Umweltperformance-Management gehört nun zu IBM. Der IT-Konzern will mit der Übernahme seine Strategie ergänzen.

    mehr lesen: IBM übernimmt Envizi

  • Etteplan übernimmt Cognitas

    Etteplan übernimmt Cognitas

    Etteplan erwirbt Cognitas von Canon. Der finnische Engineering-Dienstleister will so seine Position in Deutschland ausbauen.

    mehr lesen: Etteplan übernimmt Cognitas

  • Experten warnen vor Zunahme

    Experten warnen vor Zunahme

    Sicherheitsexperten warnen, dass gute Reproduzierbarkeit, hohe Lösegeldzahlungen und schwache Sicherheitsvorkehrungen dafür sorgen könnten, dass die Zahl der Cyberangriffe auf Lieferketten dieses Jahr deutlich steigen, da sie sich im vergangenen Jahr…

    mehr lesen: Experten warnen vor Zunahme