Transkript

Moderatorin Karen Gräper: Hallo und herzlich willkommen zu einer etwas anderen Folge von Inside IONOS, dieses Mal vom IONOS Summit in Berlin. Mein Name ist Karen Gräper und bei mir sind Dr. Rico Richter, er ist Gründer und Geschäftsführer der Point Cloud Technology GmbH und Dr. Frank Knospe, Leiter des Amtes für Geoinformation, Vermessung und Kataster der Stadt Essen. Wir sprechen darüber, wie digitale Zwillinge eine effiziente, vorausschauende und automatisierte Straßenunterhaltung möglichen und so einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung von kommunalen Infrastrukturen leisten. Rico und Frank, herzlich willkommen. Ihr habt in eurem Vortrag das Projekt Twin4Road vorgestellt. Könnt ihr noch mal kurz erklären, was das ist und was es einzigartig macht?

Dr. Rico Richter: Twin4Road ist der digitale Zwillinge für den Straßenraum und wir bauen auf Basis von Sensordaten, die mit Fahrzeug erfasst werden, ein digitales Abbild der Stadt nach, integrieren dort KI, um Informationen zu extrahieren, die halt für die täglichen Aufgaben der Stadt relevant sind.

Dr. Frank Knospe: Ich kann das noch kurz ergänzen. Wir haben nicht nur den semantischen digitalen Zwilling, sondern auch den dynamischen und der dynamische Teil ist im Grunde genommen alles, was Verkehrszählung ist. Und in dem nächsten Schritt werden wir die zwei Projekte fusionieren, um Vorhersagemodelle zu bauen, wie schnell Straßen verschleißen.

Karen Gräper: Welche Herausforderung seht ihr denn für die Straßeninfrastruktur, die durch euer Projekt adressiert werden? Ich glaube, ihr habt gesagt, oder ich habe es vorher gelesen, dass es ein Straßennetz von ca. 830 000 km in Deutschland gibt und den Zustand davon im Blick zu behalten, stelle ich mir rein praktisch betrachtet relativ schwierig, wenn nicht gar unmöglich.

Dr. Rico Richter: Genau, das war die Motivation für unser Projekt, dass wir gesagt haben, okay, die Straße ist der größte Verkehrsträger in Deutschland, die Straße verfällt zusehends und die Frage ist, wo habe ich welchen Zustand und wie kann ich das objektiv Daten getrieben bewerten und auch flächendeckend und hier kommen halt die Erfassungsfahrzeuge zum Einsatz, die viel Fläche erfassen können, KI für die Automatisierung und dann kann man halt für beliebig große Verkehrsnetze Daten bereitstellen, die dann eine objektive Entscheidung ermöglichen, um halt zu schauen, wo muss ich tätig werden.

Dr. Frank Knospe: Die Hauptschwierigkeit ist es, das Ganze jetzt noch mit vorhandenem Geld zu matchen. Es geht letztendlich um ein betriebswirtschaftliches Steuerungsmodell. Also unser Problem ist, dass wir in Deutschland immer noch eine Mangelverwaltung haben und wir im Grunde genommen Entscheidungen treffen müssen, wo es am meisten brennt. Und hier ist die Vorstufe genau für dieses Steuerungsmodell, was im nächsten Schritt gerade aufgebaut wird.

Karen Gräper: Könnt ihr noch mal kurz erklären, was genau ein digitaler Zwilling überhaupt ist und wie man ihn erstellt?

Dr. Frank Knospe: Also für Essen kann man das relativ leicht machen. Es geht gar nicht um 3D. 3D ist ein Teil in dem digitalen Zwilling, sondern es geht darum, Objekte semantisch so zu beschreiben, dass ich die wieder mit betriebswirtschaftlichen Ansätzen verheiraten kann. Wann ist das Fenster in einer Schule eingebaut worden? Wie lange hält es? Das ist der semantische Teil. Und der dynamische Teil wäre, welche Bodenbewegungen trifft dieses Gebäude? Ist das Fenster von einer bestimmten Bodenbewegung quasi betroffen? Oder bei Fahrzeugen: Wie viele Fahrzeuge fahren denn über diese Straße? Wie hoch ist der LKW-Anteil? Und der LKW-Anteil entscheidet letztendlich, wie schnell eine Straße zerfällt. Das heißt, der digitale Zwilling dient dazu, ein Steuerungs- und Simulationsmodell zu machen. Steuernd insofern, dass ich zwischen Haushalt und Unterhaltung steuern kann und Simulation insofern, dass ich sagen kann, die Straße muss in 5 Jahren ausgebaut werden.

Karen Gräper: Wie erfasse ich das denn? Also, wie funktioniert das? Fahre ich einfach durch die Gegend und mache Fotos oder Videos wie bei Google Maps oder wie muss ich mir das vorstellen?

Dr. Rico Richter: Genau. Also, da gibt's ganz verschiedene Erfassungstechnologien in allen Skalen. Es gibt Satelliten, die sozusagen die Erde beobachten. Es gibt Flugzeuge, die Stadtgebiete, ganze Bundesländer erfassen. Terrestrisch kann man erfassen, indem ich die Sensorik auf dem Fahrzeug montiere. Da fahre ich halt in jede Straße und es gibt handgetragene Systeme, wo ich halt durchlaufen kann, ne? Dann habe ich einen Scanner, eine Kamera in der Hand und dann kann ich auch in Gebäude reinlaufen. Es gibt Drohnen, die ich nutzen kann. Selbst auf Fahrrädern werden Sachen montiert, um Radwege zu erfassen. Und es gibt Hardware in allen Preisklassen, in allen Genauigkeitesklassen und das, was diese Hardware produziert, sind halt Bilddaten, 3D in Form von 3D Punktwolken und auch Radardaten vom Untergrund. Das sind so die Hauptdatenkategorien, die in allen erdenklichen Formen dann fusioniert werden und für die Auswertung genutzt werden.

Dr. Frank Knospe: Und all diese Sachen sind im Grunde genommen Big Data Anwendungen. Das Kernproblem ist ja, ich kann die Radardaten nicht alleine betrachten, sondern ich muss immer eine Fusion mit anderen Daten machen. Und wenn ich beim Kopernikusprogramm, ist eins der größten Satellitenprogramme Europas, die liefern eine unheimlich hohe Dynamik, haben aber auch riesen Datenmengen. Das heißt, also die Fusionierung zwischen diesen Daten, das ist für die Zukunft die große Herausforderung.

Karen Gräper: Und all diese unterschiedlichen erfassten Daten laufen dann bei euch im Projekt zusammen und dadurch entsteht dann der digitale Zwilling bzw. dieses Bild, aus dem ihr dann diverse Rückschlüsse ziehen könnt.

Dr. Rico Richter: Genau. Wir haben Schnittstellen beschrieben, wie diese Daten aussehen müssen, damit sie bei uns genutzt werden können, dass wir unabhängig vom Erfassungssystem sind. Das heißt, dass beliebige Kommunen, Städte, Infrastrukturbetreiber ihre eigenen Daten bei uns reinspielen können und wir geben nur die Vorgabe, so müssen die Daten aussehen, die Auflösung müssen sie haben und so weiter und wir selbst wollen sozusagen Software technologisch das Ganze angehen und gar nicht als Dienstleister auftreten, der selber überall erfasst. Das können sozusagen andere machen, das können Kommunen selbst machen, indem sie sich ein eigenes Fahrzeug kaufen oder aber auch Dienstleister beauftragen.

Dr. Frank Knospe: Wir setzen am Anfang überhaupt keine Digitaltechnik ein. Das Hauptproblem ist, dass unsere Nutzer nicht beschreiben können, was sie wirklich wollen. Das heißt, wir fangen immer mit einer Textaufgabe an und in dieser Textaufgabe nötigen wir unsere Kunden, also unsere kommunalen Kunden, Farbe zu bekennen, was wirklich das Problem oder die Fragestellung ist. Und erst in dem zweiten Schritt übersetzen wir das in welche Daten brauche ich, welche Sensoren zur Erfassung brauche ich, wie kann man die matchen, um denn zu überlegen, kommt überhaupt KI drin vor? Und dann bauen wir Modelle als Proof of Concept und nach dem Proof of Concept kommen Firmen wie Point Cloud in Rollen rein, die letztendlich Produktivsysteme auch aus dem Proof of Concept bauen.

Karen Gräper: Gibt es aus der Erfahrung heraus und dem Lesen der Textaufgaben bzw. den Antworten darauf, denn Anwendungsfälle, die besonders häufig vorkommen.

Dr. Frank Knospe: Also im Augenblick glaube ich, dass die hohe zeitliche Auflösung in jeder Frage vorkommt. Also vor 10 Jahren waren wir eigentlich dabei, Modelle zu bauen. Ich will ein 3D-Modell und ich will sehen, wie sieht der Turm aus oder wie sieht ein neues Gebäude aus. Im Augenblick ist die häufigste Fragestellung, wie bewegen sich Objekte in einem Jahresrhytmus? Ich gebe ein Beispiel. Brücken in Deutschland ist mein Lieblingsbeispiel. Jede Brücke hat einen individuellen Fußabdruck in seiner Bewegung. Wenn ich eine neue Brücke habe, verhält die sich ganz anders, also viel weniger Bewegung als eine alte Brücke. Das heißt, ich kann über solche Fußabdrücke kann ich Ermüdungserscheinungen messen und ich kann auch die Verfallsgeschwindigkeit, also wie schnell ermüdet die Brücke, kann ich daraus vorhersagen. Und die Fragen kommen eigentlich, ich sag mal, aus dem Grünen Bereich, wenn wir über Klimaanpassungsstrategien reden. Wir haben ganz viele Bäume, die in den nächsten Jahren gewechselt werden müssen. Stieleiche als Beispiel stirbt in Mitteleuropa, weil es einfach zu trocken geworden ist. Und wir haben mehrere Testläufe jetzt gemacht, haben aus dem mediterranen Raum Eichen nach Deutschland importiert und schauen im Grunde genommen, wie verhalten die sich im Jahresgang, wie stabil sind die. Sind so ganz typische Fragestellung.

Karen Gräper: Ich glaube, das hattet ihr auch im Vortrag genannt, dieses Beispiel von Bäumen. dass man nicht mehr durch die Straßen laufen muss und gucken muss, oh, da sind die Blätter jetzt trocken oder wie dick ist der Stamm, sondern dass das einfach automatisiert passieren kann, um dann festzustellen, wo muss ich nachsteuern, welche Bäume müssen ersetzt werden, also sowohl aus klimatischen Aspekten heraus, aber es kann ja auch ein Sicherheitsaspekt sein, wenn die z.B. umstürzen beim nächsten Sturm oder so.

Dr. Rico Richter: Das ist ein riesen Thema, die Verkehrssicherungspflicht und ich vergleiche unseren digitalen Zwilling immer wie so ein Schweizer Taschenmesser, den ich auf für unterschiedlichste Aufgaben nutzen kann, ob das das Straßenbegleitgrün, die Bäume sind, ob das der Straßenzustand ist, ob das die Schilder sind, die Laternen, die Ampeln und so weiter. Und das ist alles eine Frage, wie ich die KI trainiere, was sie mir raussuchen, was sie finden, was sie inventarisieren soll. Ja, dann kann ich das wirklich maßgeschneidert auf die jeweilige Abteilung, auf das Amt, auf den Bedarfsträger, auf die Frage, die jemand auf diesem Zettel geschrieben hat, zuschneiden.

Dr. Frank Knospe. Deshalb darf man die Modelle gar nicht zu spezifisch bauen, sondern man muss Modelle so bauen, dass ich zwar eine Kernfrage im Fokus am Anfang habe, dass ich aber im Prozess der Entwicklung MehrwertAbschöpfung machen kann. Am Beispiel Straße. Wir haben mit dem Straßenuntergrund angefangen. Danach haben wir Straßenzustand gemacht, danach haben wir Straßengrün gemacht, danach haben wir Straßen-Inventar gemacht und ich glaube, dass genauso Projekte gebaut werden müssen, dass man sich nicht auf ein Thema kapriziert, sondern von vorne rein diese Mehrwertabschöpfung immer wieder mitdenkt.

Karen Gräper: Ich würde das jetzt so verstehen, dass der Ansatz des digitalen Zwillings den Vorteil bringt, dass ich in ganz unterschiedliche Aspekte eines Themas reingucken kann. Es aber auch Zeit spart, weil ich eben nicht mehr alles prüfen muss oder durch die Gegend fahren muss. Ich würde gerne noch mal die Technik dahinter ein bisschen beleuchten und zwar in dem Sinne, welche Rolle denn KI und Cloud in dem Kontext spielen und wie die Komponenten ineinander greifen.

Dr. Rico Richter: Ja, also die Technologien sind essentiell, um das Ganze skalierbar zu machen. Das heißt, wenn ich die Daten erfasse, das sind mehrere tausend Straßenkilometer in Essen jedes Jahr, dann kann ich das nicht mehr händisch auswerten. Das heißt, ich muss es automatisiert machen. So, der KI bringt man das bei, indem man ihr Beispiele gibt und sagt, okay, für 10, 15 km zeige ich dir, welche Objekte wie aussehen und dann soll die KI das sozusagen automatisiert für große Flächen machen können. So, das ist sozusagen, wo die KI ins Spiel kommt für die Automatisierung und die Cloud, die ist relevant für die Skalierung. Das heißt, ich könnte jetzt das Ganze laufen lassen auf einem klassischen Desktop Rechner, den jemand unterm Schreibtisch hat, dann würde das Ganze ein Jahr laufen, beispielsweise. Wenn ich jetzt sage, okay, hätte ich jetzt 52 Rechner, dann könnte ich das in der Woche machen. Das kann ich natürlich über eine Cloud abbilden und ich komme so einfach schneller zu meinen Ergebnissen und kann einfach die Ressourcen bedarfsgerecht mir holen und auch wieder freigeben und das ist wichtig für Kommunen, weil die sich nicht ein eigenes Rechenzentrum hinstellen wollen und auch nicht lange warten wollen.

Dr. Frank Knospe: Man darf ja auch nicht vergessen, die Entwicklung ist so schnell, dass wir im Augenblick davon ausgehen, wir haben eine Punktwoltendichte am Fahrzeug von 1500 Punkten je Quadratmeter. Das ist nahezu fotorealistisch. In 5 Jahren werden wir das Foto von der Punktwolke nicht mehr unterscheiden können. Dadurch, dass die Punktwolke aber vollständig 3D ist, kann ich im Grunde genommen alles, was Richtung Augmented Reality und Themen läuft damit abwirtschaften. Das heißt, also das, was wir da gerade entwickeln, wird im Grunde genommen die bildgebenden Verfahren in den nächsten Jahren komplett ablösen.

Karen Gräper: Wie wichtig ist denn da die Zusammenarbeit mit Partnern wie IONOS und IT NRW, aber auch mit Forschungsinstituten und anderen Industriepartnern?

Dr. Rico Richter: Also, das ist eine ganz wichtige Zusammenarbeit, weil die Sachen, die man macht, wenn man die richtig machen will, dann kann man gar kein großes breites Portfolio aufbauen. Wir werden nie einen ja Rechencluster irgendwie selber aufbauen. Rechenzentrum betreiben. Die Kommunen, die Infrastrukturbetreiber, die haben die fachliche Expertise, die wir sozusagen als IT, als Software Ingenieure nicht aufbauen können in in der Tiefe und deswegen kommt man da gar nicht um die Partner drumherum. Und das Tolle ist bei den Partnerschaften, die wir sozusagen aufgebaut haben, die Stadt Essen, kommunale Bedarfe, Straßen NRW, überregionale Bedarfe für das Straßennetz, IT NRW, die sozusagen Dienstleistung anbieten wollen, wir als Point Cloud Technology, wir entwickeln Software Technologie und IONOS als Cloud Anbieter, das ergänzt sich sozusagen perfekt. Wir haben tolle Schnittkanten, überlagern uns dort nicht und deswegen bietet sich das an, weil ohne die anderen Partner würde ein Baustein fehlen und man könnte nicht diesen Software as a Service anbieten für ja alle Kommunen und Infrastrukturbetreiber.

Dr. Frank Knospe: Man das noch mal aus kommunaler Sicht und aus Landessicht sieht, wir gehen mal davon aus, wir würden 100 Themen bewirtschaften, dann werden wir nie in allen Themen gut sein. Die Stadt Essen ist vielleicht in vier Themen gut. So würde ich das gerade einschätzen. Das heißt, also wir sind drauf angewiesen, dass andere Kommunen von diesen 100 Fragestellungen vielleicht auch Exzellenzen haben und nur wenn wir uns bündeln, kriegen wir Geschwindigkeit. Haben wir das erste Problem gelöst. Das zweite Problem hatte ich eben im Vortrag noch mal angesprochen. Die Betriebskosten, die wir im Augenblick durch eigene Systemhäuser haben, die sind exorbitant. Das heißt also, wir wechseln in die Cloud, um einfach eine Kosteneffizienz hinzukriegen. Das heißt aber nicht, dass unsere Rechenzentren aussterben werden, weil wir bekommen mal auf IT NRW, die können ja auch nicht auf Teufel komm raus wachsen. Also der Markt ist im Personal einfach beschränkt. Das heißt also, wir stehen im Augenblick vor einer Weiche, wo sich Rollen ändern werden. Das heißt, die kleineren Rechenzentren, die werden im Grunde genommen so eine, ich nenne das mal Hostingrolle für ein Thema kriegen, aber nicht mehr die Zuständigkeit in der Breite einer Kommunalverwaltung. Und damit kommt Deutschland, glaube ich, schon ziemlich gut nach vorne, wenn wir das schaffen.

Karen Gräper: Und wenn man jetzt mal über die Grenzen von Essen und NRW hinaus denkt, die Verwaltung gilt ja immer noch als relativ langsam, sowohl in der Umsetzung als auch was den Fortschritt der Digitalisierung angeht. Ich habe das Gefühl, da seid ihr schon relativ weit und auch sehr offen. Könnten denn jetzt andere Kommunen oder Bundesländer sagen, ich finde Twin4Road total cool, ich will das auch.

Dr. Frank Knospe: Die Ideen sind alle da, wir stehen im Augenblick an der Umsetzung des Betriebsmodells und der Schlüssel zum Glück wird werden, dass man eine Öffnung macht in die deutsche Verwaltungscloud. Das heißt also, wir denken schon über NRW hinaus. Man muss Dienste so anbieten, dass dieses Once only Prinzip, ich habe eine gute Lösung und die will ich möglichst vielen zur Verfügung stellen. Das ist das erste Grundprinzip. Das zweite, um in die deutsche Verwaltungscloud zu kommen, muss ich eine Ausschreibung machen und kann dann 5 Jahre `n Dienst in der deutschen Verwaltungscloud anbieten. Die Kommunen können den Dienst aber, 11000 Kommunen, ohne Ausschreibung buchen. Das heißt also, sobald ich in der deutschen Verwaltungscloud drin bin, kriege ich eine irre Geschwindigkeit, weil ich mir ein Ausschreibungsverfahren von einem halben bis einem dreiviertel Jahr einfach spare. Und da sehe ich wirklich Wertschöpfung.

Karen Gräper: Klingt eigentlich nach einem ganz guten Plan. Und aus technischer Sicht habe ich das richtig verstanden, ist das eine Webplattform, wo dann die ganzen Daten zusammenlaufen. Das hieße, wenn jetzt jemand mitmachen wollte, also vorausgesetzt, das ist in der Verwaltungscloud, dann könnten die Interessenten diese Plattform mitnutzen und dort ihre Bilder verarbeiten und das Modell und Konstrukt, was ihr gebaut habt, für sich übertragen.

Dr. Rico Richter: Das ist das Ziel, dass das sozusagen übertragen werden kann und jeder, der mitmachen möchte, kann mitmachen. Wir haben schon mit vielen Kommunen gesprochen, die großes Interesse haben, da auch ihre Daten in Wert zu setzen und ja, man muss einfach aufzeigen, was der Mehrwert ist für die Kommunen und die fragen immer, oh, wie viel Geld spare ich denn und wie rechnet sich das, ne? Ist immer der Kämmerer, der sagt, okay, du willst was kaufen, was bringt mir denn da der Ertrag und da sind wir gerade dabei mit vielen zu sprechen und ja, gucken da positiv in die Zukunft.

Dr. Frank Knospe: Und eins der Kernprobleme, da möchte ich gerne auch noch drauf kommen, die gucken alle auf Haushalt und die sagen, in diesem Jahr habe ich kein Geld, dass ich aber, wenn ich so ne Technologie einsetze, ich sag mal in Millionen Höhe Geld sparen kann,.das werfen die eben nicht auf die Waagschale. Das heißt, unser Kernproblem in Deutschland ist, dass wir Haushaltsjahre haben, die ein Jahr maximal zwei Jahre lang sind. Die Wertschöpfungsketten tragen aber ihre Früchte, sagen wir mal, über 5 Jahre und da müssen wir noch mal dran gehen. Das heißt, also wir müssen im Grunde noch mal einen anderen Blick bekommen. Wir haben viele Dinge, ja, die volkswirtschaftliche Fragestellungen sind und die passen einfach nicht zu einer marktwirtschaftlichen Sicht, wie ein Haushalt aufgestellt wird. Und dann müssen wir noch mal dran gehen. Aber ich bin guter Dinge, dass Deutschland sich gerade neu erfindet.

Karen Gräper: Ich habe noch eine abschließende Frage. Gesetzt den Fall, das gelingt alles so und geht in die Breite. Gibt es dann in Zukunft keine abenteuerlichen Holperpisten mehr?

Dr. Frank Knospe: Hm. Im Vortrag hatte ich noch mal die große Hürde dargestellt, die Kopplung zwischen einen Schaden erkennen, Haushalt und einen Schaden beseitigen. Und das sind leider noch zwei Paar Schuhe. Das was besser werden wird, ist, je früher ich Schaden erkenne, je günstiger kann ich einen Schaden sanieren. Das heißt, also wenn ich immer auf Vollverschleiß fahre, gebe ich relativ viel Geld aus. Je früher ich einen Schaden beseitige, je weniger Geld gebe ich aus. Und das wird dazu führen, dass wir in den nächsten Jahren eine höhere Effizienz über Steuerungsmodelle kriegen. Das heißt, also diese Kostensteuerung, ich habe im Haushalt in dem Jahr 5 Millionen Euro über, dann lassen wir mal ganz schnell noch zwei Projekte machen, da müssen wir eigentlich hinkommen.

Dr. Rico Richter: Das heißt, um die Frage zu beantworten. Wir werden weniger Buckelpisten haben, aber sie werden nicht ganz verschwinden.

Karen Gräper: Na ja, ihr sollt ja auch weiterhin was zu tun haben. Ich werde die nächsten Tage auf jeden Fall mit offeneren Augen durch die Straßen laufen oder Fahrrad fahren und mich fragen, ah, gibt es hier vielleicht auch schon eine 3D Punktwolke von und was könnte man daraus schließen? Vielen Dank, dass ihr da wart.

Beide: Danke auch. Danke schön.