Wie Ameisen Firmen den Weg weisen

27.04.2004, 00:00 Uhr 27.04.2004, 00:00 Uhr Christoph Rind

Uni Hamburg: Ein Forscher hat das Verhalten der Ameisen studiert - und daraus ein Computerprogramm für Unternehmen entwickelt.

Was haben Ameisen mit Unternehmensführung zu tun? Können die kleinen, aber fleißigen Krabbeltiere eine Firma coachen? "Ja", sagt Diplom-Kaufmann Nils Boysen (31). Der Assistent der Uni Hamburg hat seine Doktorarbeit diesem Thema gewidmet. Er ist zu erstaunlichen Ergebnissen gekommen.

Sein Doktorvater, Prof. Dr. Karl-Werner Hansmann (60), ergänzt: "In der Technik wird die Natur bereits häufig als Vorbild genommen und kopiert. Ungewöhnlich ist dieser Gedanke jedoch in der Betriebswirtschaftslehre."

Denn nach demselben Prinzip, mit dem die Ameisen den kürzesten Weg zwischen einer Futterquelle und ihrem Ameisenhaufen finden, lassen sich auch wirtschaftswissenschaftliche Probleme lösen.

"Sogar Produktionsprozesse können nach dieser Methode optimiert werden", sagt Hansmann, Direktor des Instituts für Industriebetriebslehre und Organisation der Universität Hamburg und seit 1. April 2003 Vizepräsident der Universität Hamburg. Sein Credo: "Das ist keine Spielerei, sondern hat eine große Bedeutung in der industriellen Anwendung."

Und so funktioniert der "Trick" der Ameisen, der die Wissenschaftler so fasziniert: Verschiedene Tiere starten in mehreren Routen von ihrem Ameisenhaufen in Richtung Futterquelle. Auf ihrem Rückweg markieren sie ihre Strecke mit Duftstoffen, so genannten Pheromonen.

Das Tier mit dem kürzesten Weg hat als erste seine "Duftstrecke" komplett hinterlassen. Dieser Markierung folgen sogleich weitere Artgenossen. Sie hinterlassen ebenfalls ihre Duftmarken. Und so entsteht schließlich die am stärksten markierte Strecke, die sich am Ende als Hauptweg durchsetzt - die typische Ameisenstraße. Nils Boysen: "Je mehr Tiere ihn benutzen, desto stärker bildet sich dieser kürzeste Weg heraus."

Ganz so statisch verhalten sich die Ameisen allerdings nicht in der Natur. Einige Tiere gehen neue Wege, finden andere Futterquellen und neue Strecken. Aber das Prinzip bleibt. Und dieses Prinzip hat der Wissenschaftler, der nach dem Diplom zunächst drei Jahre bei IBM arbeitete, in ein mathematisches Verfahren (Algorithmus) übertragen und daraus ein Computerprogramm erstellt. Dessen Vorteil: Es arbeitet schneller und einfacher als bisherige Modelle und kommt dabei mit der Leistung eines Durchschnitts-PC aus.

Dabei geht es natürlich nicht mehr nur um die kürzeste Verbindung zwischen zwei Orten. Das Programm kann zum Beispiel die günstigste Route zwischen 20 festgelegten Zielen in Europa in Sekundenschnelle finden, eine etwa für Speditionen realistische Aufgabe. Die unvorstellbar große Menge der theoretisch möglichen Routen bei 20 Besuchsorten spiegelt sich in einer Zahl mit 19 Stellen wider. Boysen: "Für diese Rechenoperation braucht ein großer Computer 77 140 Jahre Rechenzeit."

Mit seiner "Ameisenmethode" dagegen könne man "Standardsysteme entwickeln", so Boysen, "etwa für Fließbandabläufe in der Autoproduktion". Weitere Faktoren ließen sich jederzeit berücksichtigen, etwa, dass bestimmte Zulieferteile nur zu bestimmten Zeiten zur Verfügung stehen. Das Ergebnis wäre zum Beispiel eine Optimierung der Taktzeit in der Montage.

Weitere Anwendungsgebiete des "Ameisen-Algorithmus" seien denkbar, sagt Hansmann, etwa bei der Herstellung von Computerprozessoren, wenn die Reihenfolge einer großen Zahl von Bohrungen oder Lötungen einer Leiterplatte festgelegt werden müsse. Wenn dabei nur im Sekundenbereich eingespart werde, könne das bei Abermillionen von Lötvorgängen aufs Jahr berechnet zu einer erheblichen Einsparung führen, sagt Boysen. Auch Umrüstzeiten von Maschinen ließen sich auf diese Weise verkürzen.

Mit diesem Prinzip lassen sich zahlreiche Ziele ansteuern: kürzeste Produktionszeit oder geringste Kosten, kürzeste Strecke oder geringster Energieverbrauch, Anordnung der Arbeitsabläufe in einem Automationsprozess oder die Minimierung des Stauraums in Containern.

Nach dieser "Optimierungsmethode", so Hansmann, funktioniere schließlich auch die Natur, dargestellt in der Evolution. Hansmann: "Und die hat viele kluge Regeln hervorgebracht."