Den stationären Einzelhandel mit Hilfe digitaler Lösungen für Kunden wieder attraktiver zu machen – das war das Ziel der Partner, die im Projekt Knowledge4Retail (K4R) von Januar 2020 bis Dezember 2022 zusammenarbeiteten. Die Gruppe präsentierte die Ergebnisse auf der Abschlusssitzung in diesem Frühjahr. Kern des Projekts ist eine K4R-Open-Source-Plattform, die auf dem Internet-Host GitHub verfügbar ist, einem Versionskontrollsystem, das die Ergebnisse für Einzelhändler zugänglich macht. Handelsunternehmen können die Plattform nutzen, um analoge und digitale Welten zu verbinden, Prozesse einfacher zu analysieren und beispielsweise Kaufverhaltensprognosen zu generieren. Dabei entwickelten die Projektpartner Lösungen für Anwendungen in der Logistik, dem Ladenaufbau, der Servicerobotik und einem vollautomatischen Kiosk.
Schnelle, flexible 3D-Bildverarbeitung
Die IPA-Forscher arbeiteten im Rahmen des Projekts an mehreren Entwicklungsschwerpunkten, in deren Verlauf sie ihre Expertise sowie das daraus resultierende Angebot an 3D-Bildverarbeitungs-basierten Produkten und Dienstleistungen erweiterten. Ein zentraler Aspekt war die Schaffung der sogenannten semantischen digitalen Partnerschaft von Einzelhandelsprodukten. Hierbei werden beispielsweise Sensoren eingesetzt, um ein beliebiges Produkt in einer Scanstation zu erfassen. Das Produkt wird dann dreidimensional basierend auf einer Vielzahl von Informationen wie Form, Farbe und Textur modelliert. Der Modellierungsprozess, bei dem das Fraunhofer IPA mit dem Unternehmen Kaptura zusammenarbeitete, umfasste auch maschinelle Lernmethoden, ein Teilgebiet der KI (Künstliche Intelligenz).
Mit Hilfe der entwickelten Technologien ist es möglich, breite Produktpaletten schnell und in 3D mit hochauflösender Textur zu modellieren. Während des Modellierungsprozesses werden auch semantische Informationen wie Logos, Nährwert oder quantitative Informationen zu Produkten erkannt und digital erfasst. Die generierten Modelle sind die Basis, zum Beispiel für digitale Zwillinge eines realen Stores, ein Webshop oder automatisierte Produktanalysen, wie sie in Laboratorien durchgeführt werden.
Darüber hinaus wurde eine skalierbare, für den Einzelhandel optimierte Objekterkennungslösung entwickelt, die Automatisierungslösungen für Produktion und Logistik durch präzise optische Produktidentifikation ermöglicht. Anwendungsbeispiele sind roboterbasiertes Bin Picking oder Bin Packing, also das Packen von Waren aller Art und Form. Die letztere Aufgabe, auch bekannt als "Order Picking" oder "Pick & Pack", bei der Waren aus Kisten oder Regalen entnommen und sauber in einen Zielkarton gepackt werden, wird gerade in Zeiten des boomenden Online-Handels immer wichtiger. Die zur Unterstützung dieser Prozesse entwickelte Objekterkennungslösung kann in digitalen 3D-Produktmodellen in weniger als einer Stunde für jedes neue Produkt vollautomatisch unterrichtet werden.
Intelligente Regal- und Kiosksysteme
Ein weiteres Ergebnis des Fraunhofer IPA ist eine mobile Zeigereinheit, die beim Transport von Waren "hilft". Die Lösung richtet sich an Fachkräfte in Logistik und Einzelhandel und erleichtert ihnen die Lagerhaltung von Regalen. Arbeiter tragen einen kleinen Barcode-Ringscanner an ihrem Finger, der ein Produkt oder seine Box registriert, die in das Regal gestellt wird. Ein bewegtes Scheinwerferlicht beleuchtet dann den Ort, an dem das Produkt platziert werden muss, basierend auf einem digitalen Ladenzwilling. Die Anwendung ist besonders nützlich für kleine Produkte sowie solche, die einander sehr ähnlich sind und Zeit sparen (siehe Video).
Das Smart Kiosk System ist eine Verkaufslösung, die entwickelt und getestet wurde. Sie nutzt das Micromarket-Konzept, um sich von Supermärkten abzuzweigen und zusätzliche Absatzkanäle in Form von Kantinen und Pausenräumen einzubauen. Zu diesem Zweck werden Gewichtssensoren und Kameras in einem Kühlschrank installiert. Mit Hilfe der Objekterkennung ermöglichen sie es, Hände und Produkte automatisch zu erkennen sowie Produkte zu entnehmen oder abzulegen. Kombiniert wird dies mit einer persönlichen Identifikation über eine Benutzeroberfläche und der Anbindung an ein Abrechnungssystem (z.B. in diesem Projekt über den Partner Nagarro an SAP). Somit können Produktabhebungen automatisch im virtuellen Warenkorb gebucht und später digital abgerechnet werden. Darüber hinaus erhalten Servicemitarbeiter eine Nachricht, wenn Produkte nachgefüllt werden müssen, da das Kiosksystem den digitalen Zwilling auf der angeschlossenen K4R-Cloud-Plattform ständig aktualisiert. Die Projektarbeit fand in Absprache mit Praxispartner Livello statt.
Integration in die Open-Source-Plattform
Nicht zuletzt haben die IPA-Experten auch beraten, wie die im Rahmen des Projekts entwickelten Lösungen am besten spezifiziert und in die K4R Open-Source-Plattform integriert werden können. Die offen erweiterbare Plattform bietet Funktionen und Schnittstellen zur Anbindung an verschiedene Logistiksysteme, Sensoren, Roboter oder die umfangreichen Softwaremodule aus der Robot Operating System (ROS)-Umgebung sowie die nötige Infrastruktur für lager- und produktvernetzte digitale Zwillinge.
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