Innodisk APEX-S100 Edge-KI macht Containerhäfen effizienter

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Wachsende Frachtmengen stellen Containerhäfen vor mehrere Herausforderungen. Sie müssen ihren Durchsatz erhöhen und gleichzeitig die Ressourcen effizienter einsetzen, Wartezeiten reduzieren und die Sicherheit verbessern. Ein Terminalbetreiber in Südostasien setzt dafür auf ein KI-gestütztes Terminal Operations Center (TOC). Als zentrale Rechenplattform kommt der Edge-KI-Server APEX-S100 von Innodisk zum Einsatz.

Die Digitalisierung verändert die Rolle des Terminal Operations Center (TOC). Aus der klassischen Leitstelle wird zunehmend eine zentrale Daten- und Entscheidungsplattform. Dort laufen Informationen aus dem Terminal-Betriebssystem (TOS), dem Port-Community-System (PCS), den Zollsystemen sowie die Wetter- und Gezeitendaten zusammen. Hinzu kommen Echtzeitinformationen von Schiffen, Kränen, fahrerlosen Transportfahrzeugen (AGVs), LKWs, Kameras und weiteren Systemen. Die Herausforderung besteht nicht nur darin, diese Daten zusammenzuführen. Sie müssen schnell ausgewertet werden, um Entscheidungen im laufenden Betrieb zu treffen. KI kann beispielsweise die Ankunftszeiten prognostizieren, Liegeplätze und Kräne planen, Fahrzeuge disponieren oder Videobilder analysieren. Damit solche Anwendungen parallel arbeiten können, ist eine entsprechend leistungsfähige Rechenplattform erforderlich.

Bei einem großen Containerterminal in Südostasien übernimmt diese Aufgabe der APEX-S100 von Innodisk. Der Edge-KI-Server ist im TOC installiert und bildet dort die gemeinsame Rechenbasis für mehrere KI-Anwendungen. Er basiert auf den Intel-Xeon-6-Prozessoren und unterstützt bis zu zwei NVIDIA-Rechenzentrums-GPUs, darunter die H200 beziehungsweise RTX PRO 6000 Blackwell Server-Edition. Bis zu 1 TB DDR5 6400 MT/s RDIMM sowie 2 x 4 TB E1.S und 2 x 2 TB M.2-SSDs stellen die Speicher für datenintensive Anwendungen bereit. Für die Ethernet Anbindung stehen je nach Konfiguration 2 x 10 Gbit/s über Intel X710-T2 oder 2 × 100 Gbit/s über BlueField-3 B3220 zur Verfügung. Trotz dieser innovativen Ausstattung ist das System als kompaktes 2U-System mit einem Formfaktor von 438 × 420 × 88 mm ausgeführt. Neben dem zentralen Betrieb im TOC lässt sich der Server auch an verteilten Edge-Standorten einsetzen, etwa am Liegeplatz, auf dem Containerhof oder an einem OCR-Gate (Optical Character Recognition Gate). Rechenintensive Daten können damit dort analysiert werden, wo sie entstehen. Das reduziert die Übertragungswege und ermöglicht kurze Reaktionszeiten.

Eine zentrale Aufgabe des Systems ist die Liegeplatzplanung. Weichen prognostizierte und tatsächliche Ankunftszeiten eines Schiffes stark voneinander ab, können Liegeplätze ungenutzt bleiben, während sich gleichzeitig andere Schiffe vor dem Hafen stauen. Das Terminal setzt deshalb auf eine Just-in-Time-Arrival-Strategie. Echtzeitdaten des Automatic Identification System (AIS) fließen in das TOC ein. Die KI analysiert Schiffspositionen und Betriebsdaten, prognostiziert die Verfügbarkeit der Liegeplätze und aktualisiert die empfohlenen Ankunftszeiten. Die Schiffe können ihre Geschwindigkeit bereits auf offener See anpassen. Dadurch lassen sich die Wartezeiten vor Anker sowie ein unnötiger Kraftstoffverbrauch reduzieren.

Ähnlich komplex ist die Planung der Ship-to-Shore-Kräne. Abhängig von der Schiffsgröße, Containerposition und Ladungsart müssen zahlreiche Be- und Entladevorgänge koordiniert werden. Stehen Kräne still, bleiben Ressourcen ungenutzt. Sind dagegen zu wenige Kräne verfügbar, verlängert sich die Liegezeit des Schiffes. Das KI-System berechnet deshalb Entladesequenzen und weist gemäß den Aufträgen die geeigneten Kräne zu. Ändern sich die Bedingungen am Liegeplatz, wird die Planung neu berechnet. Die GPU-Beschleunigung des APEX-S100 ermöglicht es, diese Optimierung parallel zu weiteren KI-Workloads wie der Bildanalyse und Datenfusion auszuführen.

Auch an Land ist die Koordination entscheidend. AGVs transportieren Container zwischen dem Liegeplatz und der Lagerfläche, während die Terminal- und externe Lkw gleichzeitig das Hafengelände befahren. Ohne eine dynamische Steuerung entstehen schnell Engpässe. Das TOC kombiniert deshalb die Fahrzeugerkennung, Daten von Waagen und Informationen über die aktuelle Verkehrssituation. Auf dieser Basis werden AGVs disponiert und die Fahrbewegungen koordiniert. Die Netzwerkanbindung mit bis zu zweimal 100 GbE erlaubt es, große Datenmengen von Kameras, Waagen und weiteren Systemen zusammenzufassen und für die KI-gestützte Verkehrssteuerung bereitzustellen. Eine weitere Anwendung ist die intelligente Videoanalyse. IP-Kameras liefern Bilder aus den Betriebsbereichen an ein Video Management System. KI-Algorithmen identifizieren Container mittels Optical Character Recognition (OCR), sodass sich bestimmte Einheiten schneller lokalisieren lassen. Das reduziert die Such- und Abrufzeiten auf großen Lagerflächen. Dieselbe Infrastruktur lässt sich für Sicherheitsanwendungen nutzen. Die Videoanalyse kann beispielsweise erkennen, ob Beschäftigte die vorgeschriebene persönliche Schutzausrüstung tragen oder Sperrbereiche betreten. Durch die parallele Verarbeitung mehrerer Videostreams übernimmt die Plattform damit gleichzeitig Aufgaben zur Prozessoptimierung und Arbeitssicherheit.

Für einen Hafen, der rund um die Uhr arbeitet, spielt neben der Rechenleistung auch die Wartbarkeit eine wichtige Rolle. Der APEX-S100 unterstützt deshalb im laufenden Betrieb austauschbare E1.S-SSDs und Netzteile. Darüber hinaus lässt sich die Plattform mit industriellen SSDs, DRAM, LAN- und Kameramodulen, unterschiedlichen KI-Beschleunigern sowie dem Out-of-Band-Management konfigurieren. Innodisk verfolgt dabei einen modularen Ansatz, der Rechenleistung, Arbeitsspeicher, Storage, Sensorik und die Kommunikation sowie Software umfasst. Dadurch lässt sich die Plattform an unterschiedliche Hafeninfrastrukturen und KI-Anwendungen anpassen.

Nach Angaben des Terminalbetreibers führte die Einführung des KI-gestützten TOC zu messbaren Verbesserungen: Liegeplatzauslastung und Effizienz der Kranplanung stiegen jeweils um mehr als zehn Prozent. Gleichzeitig verkürzte sich die Umschlagzeit der Schiffe um nahezu 20 Prozent. Auch interne Verkehrsstaus und Wartezeiten der AGVs konnten reduziert werden. Das Beispiel zeigt, dass Edge-KI in Smart Ports weit mehr leisten kann als einzelne Analyseaufgaben zu beschleunigen. Werden die Schiffs-, Fracht-, Verkehrs- und Videodaten auf einer gemeinsamen Rechenplattform zusammengeführt, entsteht eine Grundlage für Entscheidungen in Echtzeit. Der APEX-S100 fungiert dabei als KI-Rechenkern, der unterschiedliche Anwendungen parallel ausführt und sich zugleich an die jeweiligen Anforderungen des Terminals anpassen lässt. (mc)

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