GAIA-X
Datensouveränität durch GAIA-X
Viele IT-Services sind ohne Cloud-Dienste nicht möglich. Um die Einhaltung der europäischen Datenschutz- und Sicherheitsstandards einfacher zu machen, wurde GAIA-X ins Leben gerufen: Eine europäische Cloud-Architektur, die auf die Bedürfnisse der Unternehmen und Behörden in der EU zugeschnitten ist. Und die damit auch für Behörden umfänglich nutzbar wird, um datengetrieben Dienste anzubieten.
Das Projekt GAIA-X wurde 2019 vom Bundeswirtschaftsministerium initiiert mit dem Ziel des „Aufbaus einer vernetzten, offenen Dateninfrastruktur auf Basis europäischer Werte“. GAIA-X soll den europäischen Behörden und Unternehmen die Datensouveränität geben, die sie heute in der Cloud nur eingeschränkt haben. GAIA-X ist keine EU-Cloud, das Projekt ist nicht als Konkurrenz zu den bekannten Hyperscalern angelegt. Es geht vielmehr darum, über Google, Amazon und Co. eine Schicht zu legen, die vertrauenswürdig ist und die die Datensouveränität der Behörden und der Unternehmen gewährleistet. Es bedarf einer Infrastruktur, in der Daten zuverlässig und standardisiert nutzbar gemacht werden können. Mit GAIA-X soll eine Referenzarchitektur entstehen, die dann von jedem Cloud-Anbieter implementiert werden kann. Dafür gibt es bereits Vorbilder: das International Data Spaces Referenzarchitekturmodell. Das Ziel dieses Modells ist es, sichere Datenräume zu schaffen, über die Unternehmen unterschiedlicher Branchen souverän mit ihren Daten wirtschaften können. International Data Spaces erfüllen in weiten Teilen die bislang formulierten Anforderungen von GAIA-X für den Datenaustausch.
Materna engagiert sich bereits heute
Materna nimmt hier eine Vorreiterrolle ein und engagiert sich in mehreren Projekten. So etwa ein Projekt zum Aufbau eines Mobility Data Space, das vom Bundesverkehrsministerium gefördert wird und jüngst gestartet ist. Hierbei wird das Konzept der International Data Spaces auf die Domäne Mobilität angewandt. Geplant ist, ein kommunenübergreifendes System zur Verkehrssteuerung aufzubauen, das die Routen für Pendler und LKW großflächig optimieren kann. Davon betroffen sind zum Beispiel die Ampelschaltungen, die heute kleinräumig und nicht vernetzt ablaufen. Mittelfristig soll der Mobility Data Space auch weitere Teilnehmer umfassen, die Daten liefern und nutzen. So etwa Speditionen, die Informationen zu den geplanten Routen beisteuern können. Materna kann hier auf bereits gemachte Erfahrungen zurückgreifen, etwa durch den gemeinsam mit dem Bundesverkehrsministerium realisierten „Mobilitäts Daten Marktplatz“ MDM der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt). Das Bundeskartellamt nutzt den MDM bei der Sicherstellung der Markttransparenz. Mit den Daten lassen sich aber auch komplexere Aufgaben lösen, etwa Echtzeitprognosen zur Auslastung der LKW-Parkplätze an Autobahnen.
Mit GAIA-X kann ein wichtiges Element für die weitere Digitalisierung vieler Lebensbereiche entstehen. Nur wenn es möglich ist, Daten durch vertrauenswürdige Technologien zu Informationen werden zu lassen, kann das Potenzial der digitalen Transformation ausgeschöpft werden. Dazu müssen aber alle Teilnehmer jederzeit die volle Hoheit über ihre Daten haben. Materna ist bereits dabei, gemeinsam mit Partnern die praktische Umsetzung des Konzepts im Rahmen der International Data Spaces zu erproben.
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Forschungsprojekt I2PANEMA
Die Hafenindustrie stärker digitalisieren
Immer mehr Industrien setzen auf digitale Technologien, um damit bestehende Abläufe effizienter zu gestalten oder neue Geschäftsmodelle zu entwickeln. Auch für See- und Binnenhäfen ergeben sich durch innovative Technologien neue Optimierungspotenziale. Die Digitalisierung in den Häfen steht jedoch noch am Anfang: Obwohl bereits viele Daten aus den operativen Abläufen erhoben werden, gibt es bei der Nutzung dieser Daten noch große Potenziale, um Effizienzsteigerungen zu erreichen. Die verantwortlichen Manager stehen vor der Herausforderung, aus der Vielzahl der bereits verfügbaren Angebote die individuell geeigneten Lösungsansätze zu identifizieren. Das internationale Forschungsprojekt I2PANEMA will hierfür Referenzarchitekturen schaffen und zeigen, wie sich beispielsweise mit Datenanalysen insbesondere im Zusammenspiel mit dem Internet der Dinge bestehende Abläufe verbessern lassen. Entwickelt wird eine Referenzarchitektur für das Ausrollen industrieller IoT-Anwendungen in Häfen. I2PANEMA steht für Intelligent, IoT-based Port Artefacts Communication, Administration and Maintenance.
Daten schaffen Einblicke
Technologien wie das Internet der Dinge erzeugen große Datenmengen, die sich beispielsweise für die Steuerung von Systemen oder für eine Prozessoptimierung nutzen lassen. Durch ergänzende Datenanalysen werden die Grundlagen geschaffen, um neue datenbasierte Dienstleistungen und Assistenzfunktionen im Hafenumfeld zu realisieren. Das Projekt will zeigen, wie Unternehmen auf Basis dieser Daten innovative Maßnahmen zur Verkehrssteuerung realisieren, die Emissionen reduzieren oder die Energieeffizienz optimieren können. Darüber hinaus will I2PANEMA dabei helfen, bestehende und häufig heterogene IT-Systeme zu integrieren. Denn nur durch einen optimierten Datenaustausch ist es möglich, die Digitalisierung im Hafenumfeld effizient voranzutreiben.
Europäisches Projekt
Weiterhin werden im Rahmen von I2PANEMA konkrete Szenarien entworfen, die anschaulich die zu erzielenden Vorteile einer Digitalisierung aufzeigen. Die geplanten Vorhaben umfassen zum Beispiel Anwendungen in den Bereichen Lärmreduktion, Verkehrsmanagement, Energieverbrauch, Emissions-Monitoring und Ortsbestimmung, wie beispielsweise:
- Anbindung des „digitalen Logbuchs“ im Hafenamt zur weiteren Erfassung von Daten, z. B. für Predictive Maintenance
- Aktive Lärmkontrolle
- Parkmanagement und Sequenzierung von LKW im Hafen
- Routing und Sequenzierung von LKW im Hafen
- Optimierung der Verladung von PKW im Hafen
- Unterstützung der Kontrolle von Schiffen mit Unterwasserdrohnen im Hafen
- Reduzierung der Feinstaubbelastung im Hafen
An I2PANEMA beteiligen sich im Rahmen des EUREKA Cluster-Programms ITEA eine Reihe von Häfen, IT- und Logistikunternehmen sowie Forschungseinrichtungen aus mehreren europäischen Ländern. Konsortialführer sind das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik sowie Materna, beide mit Sitz in Dortmund. Die Experten von Materna bringen praxiserprobtes Fachwissen rund um die Digitalisierung und Erfahrung mit dem Internet der Dinge in das Projekt ein. Geplant ist eine Laufzeit bis zum Jahr 2022. Die Finanzierung von rund 5 Millionen Euro im deutschen Teilprojekt wird durch Eigenmittel der beteiligten Unternehmen sowie durch Fördermittel des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gedeckt.
Ausblick
Die länderübergreifende Zusammenarbeit soll auch dazu beitragen, die teilnehmenden deutschen See- und Binnenhäfen zu aktiven Partnern bei der Bildung eines zukünftigen, internationalen Smart Port-Netzwerks zu machen. Somit könnten die Unternehmen bestehende Logistikketten optimieren, Frachtlaufzeiten verkürzen und gleichzeitig die Emissionen im Güterverkehr verringern.
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Augmented Reality für die Schifffahrt
Innovative Einsatzfelder für Augmented Reality in Binnen- und Seehäfen
Die Digitalisierung der Arbeitswelt soll auch vor Binnen- und Seehäfen nicht Halt machen. InnoPortAR untersucht daher, inwiefern der Einsatz von Augmented Reality (AR) die Arbeitsabläufe in Binnen- und Seehäfen unterstützen kann. In verschiedenen Testumgebungen werden Anwendungsfälle untersucht. Bei Augmented Reality wird die Realität durch Computer-erzeugte Informationen angereichert. Materna ist mit seinem Know-how im Bereich Augmented Reality am Projekt beteiligt. InnoPortAR steht für „Innovative Einsatzfelder für Augmented Reality in Binnen- und Seehäfen“.
Die Forschungspartner untersuchen inhaltliche und technische Fragen zum praktischen Einsatz von AR im Hafenumfeld. Hierzu zählen inhaltliche Aspekte, wie beispielsweise, welche Grenzen sich beim dargestellten Inhalt durch das zur Verfügung stehende Blickfeld ergeben und wie viele Informationen sinnvoll dargestellt werden können, ohne Mitarbeiter zu überfordern. Zur Erkennung von Objekten im Sichtfeld des Betrachters werden neuronale Netze eingesetzt. Aber auch technische Fragen zu den Voraussetzungen im Hafenumfeld oder das Verhalten der Datenbrille in verschiedenen Beleuchtungs- und Wettersituationen stehen im Fokus.
Die Hauptforschungsfragen betreffen die kognitive Ergonomie und Informationsdarstellung, die Einsatzfelder der Datenbrillen und Eingabemöglichkeiten im Bereich der Hafentechnologie sowie Machine Learning.
Der Einsatz von AR kann helfen, die Umschlags- und Stuffing-Prozesse im Hafenumfeld zu optimieren und die Tätigkeiten der Mitarbeiter durch eine abgestimmte Mensch-Technik-Interaktion zu entlasten. Insgesamt unterstützt das Projekt die Einführung innovativer Technologien in das Hafenumfeld und sorgt für eine stärkere IT-Nutzung innerhalb der Logistikketten. Durch den Einsatz von AR werden nicht nur Arbeitsplätze attraktiver gestaltet, sondern die deutschen Häfen können auch eine Vorreiterrolle in Europa übernehmen und hierdurch ihre Schlüsselfunktion für die deutsche Volkswirtschaft weiter stärken. Zu den Anwendungsfällen gehört z. B. die Wartung und Instandhaltung von Umschlagequipment und Hafeninfrastruktur, die Identifikation von Ladeeinheiten beim Umschlag, die Ladungssicherung bei Verladung in Containern und die Unterstützung der Schnittstellenkontrolle im trimodalen Terminal.
Das Konsortium für das Forschungsvorhaben umfasst die folgenden Partner: Duisburger Hafen (Gesamtkoordinator), Materna SE und Materna TMT GmbH, dem Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik sowie dem Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML. Weitere Projektpartner sind Haeger & Schmidt Logistics GmbH, Eurogate Technical Services GmbH und Container Terminal Dortmund GmbH. Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur fördert InnoPortAR.
Der Projektabschluss ist für Herbst 2021 geplant.
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Intelligent Truck Parking
Konzeption und Erprobung einer Datenplattform
LKWs, die unmittelbar an Autobahnen und Fernstraßen parken, stellen ein immer größer werdendes Problem dar. Dem stetig wachsenden Schwerlastverkehr, ohnehin schon als potentieller Unsicherheitsfaktor im Verkehr identifiziert, sollte einst durch strenger regulierte Lenkzeiten entsprochen werden – für mehr Sicherheit auf deutschen Straßen. Die Vorschriften führten jedoch gleichermaßen zu einer Konzentration von LKWs an Tankstellen, Rastplätzen und Parkplätzen, an denen mittlerweile viele Fahrzeuge, mangels Platz, widerrechtlich und gefährlich abgestellt werden.
Diesem Überlastungsproblem nimmt sich das Forschungsprojekt „Intelligent Truck Parking“ (ITP) an, das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert wird. Materna ist Teil des Projektkonsortiums.
Das primäre Ziel des Forschungsprojekts ist die Realisierung einer Datenplattform, die den Fahrern und Unternehmen ein effizientes Management von Fahrtstrecken und Ruhepausen ermöglicht. Die (tatsächlich) verfügbaren Stellplatzkapazitäten fungieren dabei als Datengrundlage für Navigations- und Logistiksysteme, die die Informationen entweder direkt oder indirekt von Verteilplattformen wie dem MDM (Mobilitäts-Daten-Marktplatz) beziehen können. Die Auskunft über die Belegungszustände von Parkplätzen ermöglicht eine vorausschauende Planung für Pausenzeiten und unterstützt dabei, der zunehmenden Schwerlast-Konzentration entgegenzuwirken. ITP verfolgt folgende Ziele: Prognose der Verfügbarkeiten von LKW-Parkplätzen an Autobahnen, Nutzung bereits existierender Datenquellen, Entwicklung von Data Mining- und Machine Learning-Algorithmen sowie Entwicklung beispielhafter Geschäftsmodelle und Kooperationsszenarien.
Materna übernimmt in diesem Vorhaben die Rolle des Systemintegrators und die technische Projektleitung. Zudem entwickelt Materna ein Großteil der Software-Komponenten. Der Projektabschluss ist für Herbst 2020 geplant.
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MobiDS - Mobility Data Space
Verknüpfung kommunaler, regionaler und nationaler Datenplattformen
Die Mobilität wird sich in den kommenden Jahren immer stärker dem individuellen Bedarf der Reisenden anpassen, zum Beispiel durch neue On-Demand Mobilitätsangebote und autonome Fahrzeuge im privaten und öffentlichen Verkehr. Die Grundlage dieser neuen Angebote sind Echtzeitdaten über den Verkehr, den Bedarf der Reisenden und die Verfügbarkeit von Angeboten. Das sichere und souveräne Bereitstellen sowie die geschützte Verwertung dieser Daten in verteilten Systemen werden entscheidende Erfolgsfaktoren für die Mobilität von morgen sein.
Mit diesem Vorhaben wird die Entwicklung des Mobility Data Spaces initiiert, der unter Einbeziehung des Mobilitäts Daten Markplatz (MDM) der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und weiterer kommunaler Verkehrsdatenplattformen als Mobilitätsdaten-Ökosystem etabliert werden soll. Neue kommunale Verkehrsdaten und bundesweite Mobilitätsdaten werden erschlossen und für eine sichere und souveräne Verarbeitung auf den Plattformen bereitgestellt, die dazu um Data-Space-Konzepte erweiterten werden. Die kommunalen Plattformen werden mit dem MDM verknüpft, um regionale Daten auch auf nationaler Ebene bereitzustellen und verwerten zu können.
Im Projekt werden der MDM und weitere kommunale Plattformen für die Unterstützung datenbasierter Services weiterentwickelt. Dazu werden sie um eine sichere und geschützte Ausführungsumgebung für Services bzw. Data-Apps erweitert, in denen Mobilitätsdaten unter Garantie der Datensouveränität bereitgestellt und veredelt werden können. Auf diese Weise werden erstmals auch sensiblere Mobilitätsdaten wie Floating Car Data (FCD) verwertbar. Der MDM und die kommunalen Plattformen werden zu einem dezentralen Data Space verknüpft und bilden dadurch ein föderales Mobilitätsdaten-Ökosystem. Darauf aufbauend werden in komplexen Echtzeit-Use-Cases Beiträge zur Senkung der Umweltbelastung, Verkehrsverflüssigung und zur multimodalen Pendlerbenachrichtigung geleistet.
Materna ist auf Wunsch der Bundesanstalt für Straßenwesen beteiligt, da Materna den MDM betreibt. Materna verfügt über Know-how zu MobilityDataSpace (Architektur und Use Cases).
Der Projektabschluss ist für Mai 2022 geplant.
- Anwendung des „International Data Spaces“ Referenzarchitekturmodells auf Mobilitätsdaten
- Entwicklung domänenspezifischer Ontologien und eines erweiterten IDS-Informationsmodells
- Erforschung und Entwicklung verteilter Organisations- und Geschäftsmodelle
- Roadmap zur MDS-konformen Weiterentwicklung des MDM
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