ANITA: DREIFACH-DOLMETSCHER STEHT IN DEN STARTLÖCHERN

Im Sommer 2021 haben Sie Ihre wissenschaftlichen Analysen für ANITA abgeschlossen. Welche Daten hatten Sie seinerzeit erhoben?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Wenn sich ein Lkw wie in Ulm geplant automatisiert von einem Terminal zum anderen bewegen und dabei Container abliefern und abholen soll, passiert viel Kommunikation und mit jeder Kommunikation eine Entscheidung, die der Lkw künftig ohne menschliche Unterstützung treffen muss. Wir müssen sicherstellen, dass die Kommunikationskette vollständig abgebildet ist und dass immer die richtige Entscheidung getroffen wird. Daher haben wir alle erdenklichen Situationen analysiert, um die digitalen, eindeutigen Informationen zu erfassen, die es benötigt. Denn der Lkw hat nur einen begrenzten Informationspool im Gegensatz zum Menschen, der sich im Zweifelsfall weitere Informationen selbst holen kann.

Was ist seither mit diesen Ergebnissen passiert?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Aus dieser Arbeit, also aus der Erkenntnis, wo der Lkw in Abhängigkeit der IT-Systeme von DUSS und DB IS eine Entscheidung treffen muss, haben wir einen Modulplan erstellt. Darin existieren drei unterschiedliche Welten: das IT-System des Lkw, das IT-System der DUSS und das IT-System von DB Intermodal Services – wobei die letzten beiden über Jahrzehnte unabhängig voneinander entwickelt wurden und völlig „unterschiedliche Sprachen sprechen“. Der Lkw benötigt für seine automatisierte Arbeit allerdings Informationen von beiden Systemen. Damit alle drei Systeme fehlerfrei miteinander kommunizieren können, haben wir Module gebaut, die alles miteinander verbinden – in Form verschiedener Protokolle und Schnittstellen. In anderen Worten: Wir haben einen Dolmetscher programmiert, der jedes System lesen kann und jeweils für alle Beteiligten eindeutig übersetzen kann, sodass keine Missverständnisse entstehen. Es ist, als ob sich auf einer Konferenz drei Menschen unterhalten wollen, die jeweils nur Französisch, Arabisch und Chinesisch sprechen können und dank eines Dreifach-Dolmetschers nun miteinander kommunizieren können.

Also eine Art Universalsprache …

ANSELM PILZ: Genau. Bei einem Übersetzungsproblem bleibt der Lkw stehen oder macht einen Fehler. Wenn etwa der Lkw das Signal erhält, einen Container aufzuladen, er aber seinen aktuellen Container noch gar nicht abgeladen hat, funktioniert das nicht. Um solche Situationen zu vermeiden, haben wir als Sprache den CSL-Code verwendet, unsere Contract Specification Language. Damit werden alle Prozesse als einzelne „Verträge“ aufgesetzt: Der Container darf nur auf den Lkw geladen werden, wenn der vorherige abgeladen ist. Dann muss er aber auch aufgeladen werden.

Die Programmierung hat Deon Digital als Partner der Hochschule Fresenius übernommen. Wie lief die Zusammenarbeit zwischen den Wissenschaftlern und den Entwicklern?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Schon während unserer Analysen vor Ort bestand durchgängig ein intensiver Austausch mit Deon Digital. Während der Programmierarbeit hatten wir spätestens alle zwei Tage Kontakt, zudem haben wir gemeinsam einen intensiven, mehrtägigen Workshop in der Forschungsabteilung von Deon Digital in Kopenhagen durchgeführt. Dabei haben wir alle relevanten Phänomene analog und digital visuell aufbereitet und dargestellt, nachfolgend in Programmiercode übersetzt und dann zur Kontrolle zurückübersetzt, das heißt die einzelnen Befehle wurden mit Miniatur-Lkw von MAN nachvollzogen und durchgespielt.

Die Programmierung des Schaltplans ist damit also final abgeschlossen?

ANSELM PILZ: Die Programmierung und damit die „Missionsplanung“ steht – für den „happy flow“, das heißt für den routinemäßigen Standardablauf, wie er idealerweise geplant ist. Da es aber zudem Einflüsse von außen und damit immer nicht vorhersehbare Ereignisse gibt, müssen wir auch das berücksichtigen. Für diesen „unhappy flow“ entwickeln wir derzeit Lösungen. Mit dem aktuellen Stand der Software können MAN und Götting nun aber bereits die Fahrzeugentwicklung vorantreiben.

Ist Software überhaupt jemals ein „fertiges Produkt“?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Es wird immer eine offene Lösung bleiben. Denn Systeme wie in Ulm sind weltweit vernetzt und verändern sich. Plötzlich kann ein neuer Player dazukommen – seien es internationale, regionale Beteiligte oder beispielsweise neue Technologien oder Transportmittel. Das müssen wir bei der Programmierung also berücksichtigen, damit das System zukunftsfähig ist für neue Akteure, die wir andocken können müssen.

Ist ANITA für Deon Digital als praktischer Anwendungsfall aus der Logistik ein besonderer Einsatz?

ANSELM PILZ: Unsere Sprache CSL wurde ursprünglich für Finanz- und Versicherungstransaktionen gebaut, die meist mit virtuellen „Gütern“ zu tun haben – auch wenn CSL schon in anderen Kontexten Verwendung gefunden hat. Bei ANITA trifft nun die Hochtechnologie in Form von CSL auf sehr physische Abläufe und Traditionen der Transportbranche. Massive Container sowie autonom fahrende Lkw lassen sich nicht wie Geldflüsse virtuell bewegen. Das ist schon etwas Besonderes für uns.

Die Hochschule Fresenius hat auch an anderen Umschlagplätzen der DB Analysen angestellt. Ist die nun programmierte Missionsplanung auch dort einsetzbar oder nur in Ulm?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Wir gehen davon aus, dass wir einen Großteil der programmierten Module auch auf andere Standorte mit der identischen Infrastruktur wie in Ulm übertragen können. Wir müssen in der Lage sein, relativ kurzfristig die Unterschiede zu verstehen und durch neuen Programmiercode anpassen zu können. Das dafür nötige Wissen haben die Mitarbeiter des Terminals, die befähigt werden müssen, die jeweiligen Phänomene, die sich unterscheiden, schnell und eindeutig transparent machen können.

Gehen wir gedanklich noch einen Schritt weiter. Werden all diese Analysen künftig auch bei allen anderen Hub2Hub-Anwendungen in der Logistik nötig sein?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Sobald der automatisierte Lkw auf der Autobahn ist, gibt es mit der Straßenverkehrsordnung ein klares Regelwerk, was ein Fahrzeug dort tun darf oder nicht. Dies sind relativ dankbare Randbedingungen für die Systemkontrolle. Vergleichsweise schwierig ist es an Umschlagplätzen, an denen es weniger klare Ordnungen gibt und wo sich im Laufe der Zeit Regeln etabliert haben, die nirgendwo explizit festgehalten sind. Wir glauben, dass hier „Computational Thinking“ ein Game Changer sein kann: Wir brauchen über Abstrahieren der Prozesse eine einfache Sprache, die gleichzeitig sicherstellt, dass der Inhalt nicht verfälscht ist. Aber ja, an Umschlagplätzen wird diese „Übersetzung“ immer nötig sein, damit sich die einzelnen Systeme unterhalten können.

Was erwarten Sie, wenn Ende 2022, Anfang 2023 die ersten Probefahrten im Rahmen von ANITA in Ulm stattfinden?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Schon jetzt simulieren wir mithilfe „digitaler Lkw“ Aufträge, um die Kommunikation zwischen den einzelnen Systemen zu überprüfen. Das ist eine große Hilfe für die kontinuierliche Optimierung der Programmierung, auf diese Weise in die Zukunft, aber auch in die Vergangenheit blicken zu können. Während der Erprobung in der Infrastruktur in Ulm werden wir als Hochschule Fresenius und Deon Digital in zwei Teams agieren: Ein Team wird die technischen Abläufe protokollieren, während das andere Team den Ablauf ganz abstrakt von unterschiedlichen Positionen aus beobachten wird, um zu erkennen, ob es Phänomene gibt, die wir noch nicht berücksichtigt haben. Erst im Nachgang werden wir dann die Ergebnisse der beiden Teams zusammenführen.

Was reizt Sie persönlich an ANITA?

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS: Spannend finde ich zunächst die große Lücke zwischen den physischen, sich wiederholenden und auch systemrelevanten Prozessen auf dem Terminalgelände einerseits und der so anderen Kultur der Hochtechnologie auf der anderen Seite: In der Transport- und Logistikwelt laufen zahlreiche Prozesse selbstorganisierend ab oder basieren auf impliziten – also nicht formalisierten oder datenbasierten – Entscheidungen. Dies sind für Programmierer unbequeme und z.T. auch nicht nachvollziehbare Situationen, die Programmierwelt basiert auf einem vollständigen und präzisen Datenabbild der realen Welt. Genau in diesem Spannungsfeld Lösungen für alle Seiten zu entwickeln ist sehr spannend, aber auch nicht immer einfach. Außerdem fasziniert mich an ANITA, dass wir die neue Technologie implementieren, während das System weiterläuft. Langfristig ist zudem die Frage interessant, wie wir die Prozesse in der Missionsplanung smart abbilden können. Wir prüfen hier gerade einen Mix aus einer deterministischen Steuerung von Kernbereichen und dem Auslagern von Prozessen, die selbstorganisationsfähig sind. Ähnliche Organisationsformen liegen beim menschlichen Nervensystem vor: Einfachere Abläufe – wie beispielsweise Reflexe – lagert das Gehirn auf Ebene des Rückenmarks aus, sodass es weniger belastet wird. Es geht eben nicht nur darum, dass das System grundsätzlich funktioniert, sondern auch wie performant und effizient. Da sind allerdings auch noch einige Nüsse, die wir zu knacken haben.

PROF. DR. CHRISTIAN T. HAAS

leitet das Institut für komplexe Systemforschung an der Hochschule Fresenius. Mit seinem wissenschaftlichen Team arbeitet er im House of Logistics & Mobility in Frankfurt am Main. Gemeinsam mit MAN und der Deutschen Bahn hat er bereits den erfolgreichen Platooning-Feldversuch EDDI umgesetzt. Im Nachfolgeprojekt ANITA (Autonome Innovation im Terminablauf) wirken die Systemforscher um Christian Haas nun daran mit, automatisierte Hub-to-Hub-Verkehre zu realisieren.

ANSELM PILZ

arbeitet als Business Engineer bei Deon Digital, einem 2017 gegründeten Unternehmen zur Softwareentwicklung mit Hauptsitz in Zürich, Entwicklungsbüro in Kopenhagen und weiteren Büros in Deutschland und Hong Kong. Deon Digital hat sich auf Projekte aus der wissenschaftlichen Forschung konzentriert und unterstützt bei ANITA die Hochschule Fresenius. Dabei kommt die CSL Contract Specification Language von Deon Digital als Programmiersprache zum Einsatz.