© DB AG (Jochen Schmidt)

Digitale Transformation

Der IoT-Stack für vernetzte Züge

11/2017 – Das Internet der Dinge wächst rasant – auch bei der Deutschen Bahn. Die DB IoT Cloud sorgt hier für mehr Effizienz, einheitliche Rahmenbedingungen und Standards sowie flexible Erweiterbarkeit über alle Geschäftsfelder. Für DB Cargo ein perfekter Ausgangspunkt für die digitale Transformation.

Alles ist vernetzt: Geräte und Maschinen kommunizieren miteinander, tauschen Informationen und Daten aus. Sei es im Privathaushalt, wenn das Smartphone die Hausbeleuchtung bedient, oder in der Industrie, wenn Abläufe automatisiert werden. Das Internet der Dinge, oder kurz IoT („Internet of Things“), ist also viel mehr als nur ein modisches Schlagwort: Es ist ein Teil unseres Alltags geworden.

Bei der Deutschen Bahn ist IoT eine der treibenden Kräfte bei der Digitalisierung und erleichtert die Mobilität von Kunden, macht Assets intelligenter, Prozesse produktiver und ermöglicht neue Geschäftsmodelle. Kein Wunder, schließlich sind die Möglichkeiten für den Einsatz schier unbegrenzt. Sensoren, die per Internet Daten austauschen, werden bereits für die Überwachung von Aufzügen eingesetzt. Doch das ist nur der Anfang.

Jörn Petereit leitet die eigens gegründete IoT-Organisationseinheit im Rahmen eines internen Start-ups bei der DB Systel. Gemeinsam mit seinem Team entwickelt er IoT-Lösungen für den Konzern. Nach ersten Erfolgen steht nun eines der größten bisherigen Projekte an: Gemeinsam mit DB Cargo wird daran gearbeitet, den Güterverkehr fit für die Zukunft zu machen. Und das aus gutem Grund. Es ist nicht nur politisch gewollt, den Güterverkehr immer weiter von der Straße auf die Schiene zu verlagern – es ist auch ökonomisch und ökologisch sinnvoll. Als größte Güterbahn Europas treibt DB Cargo diese Entwicklung maßgeblich voran und setzt dafür im Management von Fahrzeugflotten und in der Instandhaltung auf das Internet der Dinge. Bei DB Cargo wird IoT für intelligente Lokomotiven und Güterwagen, für die zentrale Datenerhebung und -analyse sowie zur Automatisierung von Prozessen eingesetzt.

Beste Voraussetzungen

Als verbindendes Element gilt dabei die geschäftsfeldübergreifende DB IoT Cloud, die interne und externe IoT-Technologien über die gesamte Digitalisierungskette (von einzelnen Sensoren oder Geräten bis in die Applikations- und Prozesswelt) für den Konzern zur Verfügung stellt. Immer mit dem Ziel, IoT Use-Cases in den Geschäftsfeldern zu befähigen, Skaleneffekte im Konzern zu nutzen und Wettbewerbsvorteile, insbesondere im Kerngeschäft, zu erreichen.

Die DB IoT Cloud bildet die Basis, auf der Services, Geräte sowie interne und externe Partnertechnologien miteinander kommunizieren können.

© DB Systel GmbH

Eine perfekte Lösung für die digitale Strategie von DB Cargo. In der Vergangenheit kamen für allgemeine IT-Projekte noch ganz klassisch dedizierte Serverstrukturen zum Einsatz. „Das war das typische Vorgehen: Wir kaufen Server und setzen Services auf und bringen sie zum Laufen. Wir haben aber auch festgestellt, dass wir dort Limitierungen haben“, sagt Mathias Thomas. Er ist bei DB Cargo Projektleiter für die Digitalisierung des Güterverkehrs. Dafür werden Loks und Wagen mit IoT-Technologie intelligent gemacht: Künftig sollen erfasste Daten über das Internet an die DB IoT Cloud übertragen werden, wo sie automatisch analysiert und weiterverarbeitet werden. Dank modularer Bausteine ermöglicht die DB IoT Cloud die Abbildung und beschleunigte Umsetzung verschiedener fachlicher Anforderungen und Use-Cases. Und das zukunftssicher. „Wir müssen Funktionalitäten regelmäßig erweitern“, sagt Mathias Thomas. „Früher fiel es uns nicht immer leicht, diese Flexibilität zeitnah hinzubekommen.“

Aus der geschäftlichen Entwicklung heraus können sich aber Veränderungen ergeben, auf die schnell und flexibel reagiert werden muss. Bei der DB IoT Cloud können modulare Bausteine einzeln oder in Kombination flexibel in ganz unterschiedlichen IoT-Projekten verwendet werden. Die DB IoT Cloud dient als zentraler Technologie-Hub, mit dem interne und externe Partnertechnologien und Plattformen (zum Beispiel IBM Watson, Siemens MindSphere oder GE Predix) über eine API sicher und flexibel integriert werden können.

Neue Technologien werden ausprobiert und wenn notwendig auch ausgetauscht.

Mathias Thomas, DB Cargo

Die IoT-Lösung ist also nach Bedarf erweiterbar und ermöglicht die unabhängige Skalierung einzelner Funktionalitäten. Das zeigt sich auch an der sukzessiven Anbindung der Züge an die Cloud. Denn damit die erfassten Daten aller Loks und Wagen in die DB IoT Cloud gelangen können, werden die Fahrzeuge von DB Cargo nach und nach mit der notwendigen Technik versehen. Bis Ende 2019 sind alle 2000 Lokomotiven ausgestattet, bis Anfang 2020 werden auch die 70.000 Wagen ausgerüstet sein. Die DB IoT Cloud verarbeitet schon jetzt die bereits erfassten Daten – und wächst dank Skalierbarkeit problemlos mit den so wachsenden Anforderungen von DB Cargo mit.

Raus aus dem Silo

Das Team von Jörn Petereit übernimmt dabei vor allem die Rolle des Enablers und Integrators. Die Aufgaben sind vielfältig: Neben der Übersetzung der ganz speziellen Anforderungen in ein konkretes IoT-Szenario müssen Lösungsansätze definiert, auf der DB IoT Cloud umgesetzt, der Servicebetrieb Ende-zu-Ende sichergestellt und Silo-Lösungen im Konzern vermieden werden. Denn nicht nur DB Cargo soll bei der digitalen Transformation unterstützt werden, sondern „auf Basis der DB IoT Cloud schaffen wir ein ganzheitliches Lösungs- und Werteangebot für den Konzern“, sagt Jörn Petereit. Das umfasst Hardware, Kommunikation, Plattform Services, die Integration von Partnern bis zur Entwicklung von Anwendungen. „Wir möchten der zentrale Ansprechpartner für alle relevanten IoT-Vorhaben im DB Konzern werden, dabei liegt unser initialer Fokus auf der Befähigung der Bahnproduktion.“

© DB Systel GmbH (Jörn Petereit)

Wir schaffen auf Basis der DB IoT Cloud ein ganzheitliches Lösungs- und Werteangebot für den Konzern.

Jörn Petereit, DB Systel

Bereits mit dem Start im März 2017 wurden zahlreiche IoT-Vorhaben auf der DB IoT Cloud realisiert und konsolidiert. Das System mit modularen Bausteinen zahlt sich aus: Innerhalb nur eines halben Jahres wurde die DB IoT Cloud für die künftigen Prozesse von DB Cargo aufgesetzt und bildet für DB Cargo das Fundament zur Umsetzung der Digitalisierungsstrategie. 

IoT ist mehr als Vernetzung

Für viele ist auf den ersten Blick das Internet der Dinge lediglich die Vernetzung von Hardware mit dem Internet. IoT bietet im Zusammenhang mit der DB IoT Cloud aber weit mehr Potenziale. Produkten können innovative Features hinzugefügt werden, um sich dadurch vom Wettbewerb abzuheben und zusätzlichen Wert für den Kunden zu erzeugen, beispielsweise im Rahmen neuer, digitaler Angebote. Die Betriebseffizienz der eigenen Produkte kann gesteigert werden, denn oft reicht die Steigerung um wenige Prozentpunkte, um große Effekte auf Kosten und Ertrag zu erzielen.

Die Instandhaltung und Wartung von Produkten kann von einer reaktiven Instandhaltung (irgendetwas geht kaputt und muss repariert werden) hin zu einer prädiktiven (man nutzt Daten und kann das Problem beheben, bevor es entsteht) oder sogar präskriptiven Instandhaltung (man erfasst das Problem im Voraus und nutzt die „Selbstheilungskräfte“ des Produkts durch Software, indem man die physische Umgebung direkt beeinflusst, etwa die Laufleistung bis zur nächsten Wartung reduziert) evolutioniert werden. Letztendlich lassen sich neben der Erstellung von neuen Versionen und Varianten von Produkten mithilfe von IoT – zum Beispiel durch die Nutzung der Daten – auch ganz neue Produkte entwickeln.