Melden Sie sich hier an, um auf Kommentare und die Whitepaper-Datenbank zugreifen zu können.

Kein Log-In? Dann jetzt kostenlos registrieren.

Falls Sie Ihr Passwort vergessen haben, können Sie es hier per E-Mail anfordern.

Der Zugang zur Reseller Only!-Community ist registrierten Fachhändlern, Systemhäusern und Dienstleistern vorbehalten.

Registrieren Sie sich hier, um Zugang zu diesem Bereich zu beantragen. Die Freigabe Ihres Zugangs erfolgt nach Prüfung Ihrer Anmeldung durch die Redaktion.

Expertensysteme dringen in viele Anwendungsbereiche vor:

Im Einzelhandel winkt noch viel Neuland

09.10.1987

In den technischen Disziplinen sowie bei Banken und Versicherungen entwachsen die Expertensysteme zunehmend dem Exotenstatus. Das Angebot für den Einzelhandel ist hingegen noch dünn gesät. Karl Wilhelm Müller-Siebers* beschreibt eine entsprechende Lösung und zeigt Vorteile beim Einsatz dieser neuen Technik auf.

Die Geschichte der Expertensysteme begann 1972 mit der Entwicklung eines Diagnosesystems für Infektionskrankheiten. Dieses "Expertensystem" genügte bereits allen Anforderungen, die ein modernes Beratungssystem erfüllen muß: Es stellte Fragen an den Benutzer, erklärte sogar den Hintergrund der Fragen und lieferte schließlich die Begründung für die Diagnose.

Diagnose- und daraus abgeleitete Beratungsmodelle sind bis heute die klassischen Anwendungsfelder für Expertensysteme. Daneben sind vor allem in der Fertigungsindustrie Konfigurationsmodelle verbreitet, die die Umsetzung von Kundenwünschen in spezielle Maschinentypen und Stücklisten unterstützen. Eine gewisse Bedeutung haben auch Plananwendungen, beispielsweise zur Generierung von Arbeitsplänen. Einsatzfähige Anwendungen für den Einzelhandel sind dagegen bisher nicht bekannt.

Generelle Aussagen zum wirtschaftlichen Erfolg von Expertensystemen können gegenwärtig nicht gemacht werden. In einem Einzelfall sollen mit einem Konfigurationsmodell etwa 18 Millionen Mark im Jahr eingespart worden sein. In anderen Fällen wurde nach Erprobung eines Prototyps die Weiterentwicklung abgebrochen. Die Gründe dafür sind vielfältig: Teilweise war keine Akzeptanz unter den Mitarbeitern zu erreichen oder die gewählte Aufgabenstellung ungeeignet. Im folgenden wird versucht, systematisch die geeigneten Problemfelder im Handel einzukreisen.

Deskriptives Vorgehen ist charakteristisch

Expertensysteme unterscheiden sich von herkömmlicher Programmierung vor allem durch ihre deskriptive Vorgehensweise, also durch die Trennung von Programmabläufen und Wissensbasis. Sie eignen sich zwar grundsätzlich für alle denkbaren Problemstellungen, sind aber konventioneller Programmiertechnik nicht immer überlegen. Für genau definierte numerische Operationen oder die Verarbeitung reinen Faktenwissens reichen die vorhandenen algorithmischen Ansätze aus.

Wenn jedoch ein Problemfeld wenig strukturiert ist, wenn bisher ein menschlicher Experte durch Verwendung von Faustregeln bestimmte Aufgaben löst oder wenn Beziehungen zwischen den Regeln unklar und unvollständig sind, dann sollten Expertensysteme eingesetzt werden. In diesen Fällen kann die problemunabhängige Problemlösungskomponente (Inferenzmaschine) des Expertensystems zielgerichtet Daten und Regeln verknüpfen und sogar neues Wissen und neue Strukturen schaffen: Aus der Regel "Wenn A, dann B" und dem Faktum "A gilt" wird das neue Wissen "B gilt" gefolgert. Im Gegensatz zur herkömmlichen Programmierung müssen die Zusammenhänge aber nicht a priori bekannt sein, sondern können sich aus der speziellen Anwendung ergeben.

Teilbereiche müssen klar abgegrenzt werden

Zu den Pluspunkten dieser neuen Programmiertechnik gehören auch die einfache Wartung der separierten Wissensbasis und die Möglichkeit der unstrukturierten Eingabe. Eng verbunden mit diesen Vorteilen sind die Probleme der Programmierkontrolle. Die Gefahr unverständlicher und ungewollter Programmabläufe zwingt die Programmierer in regelbasierten Systemen zu einer klaren Abgrenzung von Teilbereichen, die nicht fest miteinander verbunden sind,. Nur so kann eine gewisse Kontrolle ausgeübt und die Zahl der Regeln. die zur Konfliktlösung bei mehreren gangbaren Wegen erforderlich sind, eingeschränkt werden. Für die Suche nach geeigneten Problemstellungen bedeutet dies die Ausgrenzung komplexer und kaum strukturierbarer Problemfelder.

Ob wissensbasierte Systeme überhaupt eingeführt werden, ist eine Frage des Bedarfs und der Verfügbarkeit von Expertenwissen. Aber selbst dann, wenn menschliche Kompetenz ausreichend vorhanden ist verbessern die "elektronischen Experten" die duchschnittliche Lösung und verkürzen die Bearbeitungszeit. Mit der Zahl der Ausgangssituationen und der Bandbreite möglicher Ergebnisse verstärken sich die produktiven Effekte.

Die Auswahl der möglichen Anwendungen im Handel orientiert sich an folgenden Kriterien: Expertensysteme sind dort nützlich, wo es viele Ausgangssituationen und ein weites Lösungsspektrum gibt, wo das Wissen über Zusammenhänge nur diffus vorhanden oder eine häufige Anpassung der Wissensbasis notwendig ist. Eine Übersicht der Anwendungsmöglichkeiten wird in der Abbildung dargestellt.

Durchsetzen werden sich die wissensbasierten Systeme im Handel zunächst in den Bereichen Beratung und Diagnose. Die Übergänge sind hier fließend, weil eine fundierte Beratung immer auch eine differenzierte Analyse erfordert.

Der Beratungsaufwand läßt sich verringern

Komplexe Beratungsleistungen drängen sich als Anwendungsgebiet auf. Bei Konfigurations- und Kompatibilitätsproblemen, zum Beispiel für Hi-Fi-Anlagen, verringert sich der Beratungsaufwand trotz gleichzeitiger Steigerung der Beratungsqualität. Sollen neue Produkte eingeführt werden, können Expertensysteme umfangreiche Schulungsmaßnahmen ersetzen. Wo noch wenig Wissen zur Verfügung steht, beispielsweise im Angebot von Finanzierungsdiensten oder Reisebüroleistungen, können sich die Berater an den Fragen und Hinweisen eines wissensbasierten Systems orientieren

Noch relativ wenig erschlossen sind Anwendungen für Planungsaufgaben. Dabei können gerade Planungsprobleme oft mit herkömmlicher Programmierung nicht effizient gelöst werden. Zu viele Aufgaben haben so komplexe Strukturen, daß exakte Lösungsverfahren überfordert sind.

Menschlich-intuitives Vorgehen, das ja in den meisten Fällen auch nach unbewußten Regeln abläuft, führt hier zu besseren Ergebnissen. Für die heuristische Verknüpfung teilweise diffuser "Wissenskonzepte" sind Expertensysteme durch ihre flexible Wissensdarstellung prädestiniert. Sie bieten die erforderliche Anpassungsfähigkeit an wechselnde Situationen und knüpfen ähnlich dem Menschen situationsabhängige, nicht immer vorhersehbare Verbindungen.

Aus der Palette geeigneter Planungsaufgaben wurde zu Demonstrationszwecken die optimale Warengruppenplazierung herausgegriffen und als Expertensystem-Anwendung formuliert. Unter Beachtung von Ertragsgesichtspunkten, Kundenlaufverhalten und Warengruppenverträglichkeiten werden die optimale Plazierungsfläche und -anordnung ermittelt. Der übliche Lösungsansatz mit linearer Programmierung deckt allenfalls einen Teilaspekt dieser Fragestellung ab. Insbesondere für die Formulierung von Reihenfolgerestriktionen müßten soviele Variable definiert werden, daß das Problem praktisch unlösbar wäre.

Ausgangspunkt der Anwendung ist die Zuteilung der vorhandenen Regale eines Supermarkts in drei Zonen der Kundenaufmerksamkeit. Insgesamt 15 Warengruppen werden, gesteuert über ihren Ertrag pro Kontaktmeter, den Zonen zugeordnet. Hier wird ein großer Vorteil der Expertensysteme sichtbar: Meist sind die Zusammenhänge zwischen Kontaktmeterzahl und Erträgen nur in engen Grenzen aus Vergangenheitsdaten bekannt. Außerhalb des bekannten Bereichs spielt die subjektive Einschätzung des Benutzers eine entscheidende Rolle.

Grenzertrag beeinflußt optimale Flächenbelegung

Einfache Überlegungen zeigen, daß die Optimalfläche einer Warengruppe immer dort liegen muß, wo sich der Steuerungsparameter "Grenzertrags" ändert. Eine optimale Flächenbelegung ist erreicht, wenn der kritische Ertrag, also der Grenzertrag der letzten noch ins Sortiment aufgenommen Warengruppe, maximal wird. Es läßt sich leicht feststellen welche Fläche pro Warengruppe optimal ist: Der kritische Ertrag darf nicht unterschritten werden; seine Höhe ergibt sich aus den Programmen selbst und hängt entscheidend von der Gesamtfläche ab.

Die Warengruppenverträglichkeiten werden in zwei Schritten berücksichtigt: Noch vor Ermittlung der Optimalflächen werden zusammengehörige Warengruppen, zum Beispiel Getränke, zu fiktiven Warengruppen zusammengeschlossen. Unverträglichkeiten wie Gewürze und Tee oder Kaffee können dagegen im Anschluß an die Flächenbestimmung behandelt werden. Eine Formulierung in Regelform ist genauso möglich wie die Bildung einer Schnittmenge, bei sich der die Anordnung der Warengruppe mit der vorgegebenen Reihenfolge einer Vergleichsmenge deckt.

Die Ergebnisdarstellung erfolgt im Grundriß des Supermarkts und in einer zusammenfassenden Tabelle. Eine Ausgabe mit Hilfe eines CAD-Programms wäre ideal.

Die Aufzählung geeigneter Expertensystem-Anwendungen wurde auf Problemkreise eingeschränkt, die diffuses Wissen enthalten und die mit einem separaten Schlußfolgerungsmechanismus ("deskriptiv") lösbar sind. Es gibt weitere Anwendungen, die eine Verbindung von deskriptivem und prozeduralem (konventionellem) Vorgehen notwendig machen. Aber auch bei den angeführten Beispielen kann selten auf die Einbindung in die herkömmliche DV-Landschaft verzichtet werden, sei es weil externe Prozeduren aufgerufen werden müssen oder weil mehrere Anwender über vorhandene Terminals auf das System zugreifen wollen.

In Zukunft werden deshalb wohl die meisten Expertensysteme im Handel in einer herkömmlichen Betriebssystemumgebung mit vorhandener Hardware realisiert werden. Spezielle Maschinen der Künstlichen Intelligenz behalten ihre Bedeutung im technisch-wissenschaftlichen Raum und eventuell bei der Entwicklung von Prototypen. Sie werden sich aber im kommerziellen Bereich kaum durchsetzen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Expertensysteme das .Anwendungsspektrum der DV entscheidend erweitern und auch gegenüber laufenden Anwendungen große Wartungs- und Entwicklungsvorteile bieten. Wenn die Einstiegsphase überwunden ist und im Handel erste Erfahrungen vorliegen, könnten diese Systeme wegen ihrer einfachen Entwicklungsumgebung ähnlich weitverbreitet und selbstverständlich werden wie heute Textverarbeitung oder Spreadsheets.

*Karl Wilhelm Müller-Siebers ist im Bereich Anwendungs-Marketing Einzelhandel der IBM Hamburg tätig.