Resiliente Wertschöpfungsketten für die Lebensmittelproduktion

Die Ernährungswirtschaft ist durch stark vernetzte Wertschöpfungsketten mit sehr lokalem und globalem Charakter gekennzeichnet. Nicht zuletzt die Corona-Krise zeigte, dass die Resilienz gegen Störungen aller Art einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil bietet. Resiliente Wertschöpfungsketten in der Ernährungswirtschaft sind nicht nur dadurch gekennzeichnet, dass Lebensmittel und deren Vorprodukte nach Störungen schnell wieder verfügbar sind, sondern vor allem durch die Sicherheit der Endprodukte. Zur Bewertung der Resilienz in der Ernährungswirtschaft muss daher die Lebensmittelsicherheit mit ihren komplexen Einflüssen auf die Lieferkette, aber vor allem auch auf die Produktion, mit eingeschlossen werden. Die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit und die Versorgung der Bevölkerung sind systemrelevante Aufgaben, die komplexen Einflüssen unterliegen. Die Versorgung mit Grundnahrungsmitteln ist abhängig von global verzweigten, volatilen Netzwerken mit komplexen Stoffströmen und Lieferketten. Recherchen und Gespräche mit Unternehmen und Fachverbänden zeigten branchenübergreifenden Handlungsdruck, die Resilienz in der Lebensmittelproduktion zu verbessern - dies vor allem vor dem Hintergrund immer häufigerer Krisensituationen und zunehmender Ressourcenknappheit. Auf Produktionsebene erhöht die Vernetzung von Anlagen zur Lebensmittelherstellung die Resilienz: Bereits die Implementierung und systematische Auswertung von Sensorik kann auf der Ebene von Einzelanlagen die Transparenz über potenziell vorliegende technische Störfälle oder Beeinträchtigungen
der Lebensmittelqualität deutlich verbessern. Solche Störfälle können zum Beispiel durch die Beeinträchtigung des Ökosystems von Nutzpflanzen entstehen. Vorhersehbare und unvorhersehbare Negativeinflüsse so weit wie möglich zu kennen verbessert die Entscheidungsfähigkeit des Systems und ist eine Voraussetzung für adaptive Selbstregelung von Produktions- und Verarbeitungsanlagen. Die beiden Use Cases »Vertical Farming« am Fraunhofer IME und »Neuartige Pflanzenölmühle« am Fraunhofer IVV zeigen die erfolgreiche Anwendung einer resilienten Systemarchitektur jeweils für die technische Resilienz und für die Ökosystem-Resilienz. Auf Basis möglicher Störfälle wurde ein digitaler Schatten für beide Use Cases konzipiert, um Einflussgrößen und Produktqualitätsgrößen zu bestimmen. Durch Digitalisierung und Ausstattung der Vertical-Farming-Anlage OrbiPlant® mit geeigneter Sensorik konnten technische Störfälle und Beeinträchtigungen des Ökosystems simuliert und durch die höhere Datentransparenz in Echtzeit erkannt und nachgewiesen werden. Der nachweislich erhöhte Resilienz-Reifegrad der Produktionsanlagen kann zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Sicherung der Versorgung mit sicheren und qualitativ hochwertigen Lebensmitteln leisten.