Datenerfassung und -analyse für mehr Nachhaltigkeit?

Diesen Beitrag von Dr. Sebastian Saxe, Hamburg Port Authority, und Dr. Matthias Uflacker, Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik finden Sie im B.A.U.M.-Jahrbuch 2017 - Digitalisierung und Nachhaltigkeit.

 

Die Technologien zur Verarbeitung großer Datenmengen sind in den vergangenen Jahren immer leistungsfähiger, zugänglicher und erschwinglicher geworden. Moderne Verfahren zur blitzschnellen Datenauswertung ermöglichen bisher unerreichbare Reaktionszeiten und Vorhersage von Trends und Entwicklungen. Das eröffnet neue Handlungsmöglichkeiten auf einem globalisierten Marktplatz, auch in Hinblick auf ressourcenschonende Prozesse und nachhaltiges Handeln. Aber die Datenerfassung und -analyse muss sich für Unternehmen rentieren, um eine Transformation hin zu effizienteren und ressourcenschonenden Abläufen zu ermöglichen. Es stellt sich also die Frage, wie die enormen Fähigkeiten und Kapazitäten modernster IT-Systeme vorteilbringend in Bezug auf Profit und Nachhaltigkeit eingesetzt werden können.

 

Die Antwort auf diese Frage ist vielschichtig und abhängig von Rahmenbedingungen in Markt und Politik. Sicher ist jedoch, dass der Schlüssel zu mehr Nachhaltigkeit darin liegt, dass die Auswertbarkeit und Transparenz von immer komplexeren und global verzahnten Wirtschaftsprozessen in Produktion, Handel, Logistik, Dienstleistungen und Konsum zu nutzen. Eine datengestützte, sekundenaktuelle und ganzheitliche Sicht auf Geschäftsabläufe ermöglicht es, unnötigen Ressourcenverbrauch schneller zu erkennen und zu vermeiden und den Energieverbrauch zu reduzieren. In der Logistikkette können beispielsweise Lagerhaltung und Materialbewegungen mittels präziser Bedarfsprognosen optimiert und somit Transportwege eingespart werden. Vernetzte Maschinen und Produktionsanlagen können eigenständig vor möglichen, bevorstehenden Problemen oder Anomalien warnen und einen Bedarf an zusätzlichen Kapazitäten oder Wartung anmelden, bevor Ausfälle auftreten. Und es gibt einen weiteren, entscheidenden Innovationstreiber: Die Ökobilanzen von Unternehmen gewinnen an Bedeutung und unterliegen teils strengen Regularien. Nachhaltigkeit steht mehr und mehr in der öffentlichen Wahrnehmung von Kunden und Bürgern und bestimmt somit das Image von Unternehmen entscheidend mit. Konzerne stehen damit in der Verantwortung, ihre Umweltbilanzen und den tatsächlichen Bedarf an natürlichen Ressourcen detailliert offenzulegen. Hier kann die Digitalisierung helfen, mittels modernster IT-Systeme den Energieverbrauch und Einflüsse auf die Umwelt entlang einer Wertschöpfungskette präzise nachzuvollziehen und zu optimieren.

 

Als Betreibergesellschaft des Hamburger Hafens befindet sich die Hamburg Port Authority (HPA) am Puls globaler Warenströme. Gleichzeitig ergibt sich durch die Position des Hafens mitten in einer der größten Städte Europas eine hohe Verantwortung gegenüber den Bürgern der Stadt. Entsprechend zielt die Digitalisierungsstrategie für den Hamburger Hafen darauf ab, durch innovative Pilotprojekte im Rahmen der sogenannten smartPORT-Philosophie ein nachhaltiges wirtschaftliches Wachstum unter Minimierung der Umwelteinflüsse zu forcieren. So wurden mit smartPORT logistics bereits Lösungen für den intelligenten Verkehrs- und Warenfluss sowohl unter ökonomischen als auch ökologischen Gesichtspunkten umgesetzt.

 

Mit smartPort energy wird die Nutzung von erneuerbaren Energien im Hamburger Hafen vorangetrieben. Ein besonderes Projekt hat die HPA zusammen mit Studenten des Hasso-Plattner-Instituts für Softwaresystemtechnik an der Universität Potsdam (HPI) auf den Weg gebracht. Dem Vorhaben liegt die Motivation zugrunde, die Luftqualität in Hamburg zu verbessern. Das Projekt trägt zu diesem Ziel bei, indem ein Emissions-Monitor entwickelt wurde, der es ermöglicht, ein besseres Verständnis bezüglich der Emissionen und deren Entstehung im Hafengebiet zu erlangen. Das von den Bachelor-Studenten vorgestellte Werkzeug erlaubt es, Berechnungen zur Luftqualität im Hafen in Echtzeit sowie zu beliebigen Zeiträumen in der Vergangenheit innerhalb von Sekunden durchzuführen. Zudem sind Prognosen für zukünftige Emissionsentwicklungen in verschiedenen Bereichen des Hafens möglich. Ein solcher Erkenntnisgewinn spiegelt sich in der Analyse von Millionen emissionsrelevanter Datensätze wider, wie beispielsweise sekundengenaue Informationen zu Schiffspositionen und -typen, Verkehrsfluss auf Straßen, Fahrzeuganzahl und -typ an bestimmten Positionen sowie Daten zu Wind und Wetter. Mehr als 1,5 Millionen solcher Datenpunkte werden jeden Tag im Hamburger Hafen erfasst. All diese fließen in ein mathematisches Modell ein, welches die unterschiedlichen regionalen Emissionsbelastungen für das gesamte Hafenareal berechnet.

 

Das Ergebnis wird mithilfe einer eingefärbten Karte des Hafengeländes visualisiert. Auf einem Touch-Screen kann der Benutzer mit dem System interagieren und die Situation für beliebige Gebiete, Zeiträume und Emissionsquellen jederzeit nachvollziehen. Um dies alles dynamisch und für beliebige Zeiträume in Sekundenschnelle berechnen und darstellen zu können, kommt die Datenbank SAP HANA zum Einsatz, deren In-Memory-Technologie am HPI mit erforscht wurde. Die damit erzielte Dynamik und Interaktivität bei den Analysen stellt eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu bisherigen statischen Ansätzen dar. Durch die schnelle Analyse von Emissionsschwerpunkten bei bestimmten Verkehrsaufkommen oder Wetterbedingungen werden Emissionsspitzen schneller und präziser erkannt und Reaktionen erfolgen mit geringerer Verzögerung. Die gewonnenen Erkenntnisse können dazu genutzt werden, um Gebiete mit verhältnismäßig starker Emissionsbelastung zu identifizieren und umweltschonende Maßnahmen, wie die Installation von Landstromanlagen in die Wege zu leiten.

 

In Zeiten globaler Vernetzung ist die Fähigkeit zur schnellen, zielgerichteten Datenerfassung und -auswertung zu einem entscheidenden Differenzierungsmerkmal geworden. Daher beobachten wir innovative Software-Lösungen, die unter Ausnutzung modernster Informationstechnologie einen Mehrwert aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten schaffen. Entscheidend für den Erfolg dieser Anwendungen ist, dass sie nicht isoliert betrachtet werden, sondern in die Geschäftsabläufe und strategische Entscheidungsfindung integriert sind. Auch in dieser Hinsicht befindet sich die HPA in einer Vorreiterrolle: Auf Basis der bisherigen Erfahrungen wird der Gedanke des zukunftsorientierten, intelligenten Hafens weiterentwickelt und ein internationales Netzwerk zwischen Häfen unter dem Namen „ChainPORT" initiiert. Die weltweite Plattform soll zum einen Abläufe in den Partnerhäfen miteinander vernetzen und zum anderen die Basis schaffen, um gemeinsam neue, zukunftsorientierte und innovative Lösungen zu Umweltfragestellungen und Emissionsreduzierung zu erarbeiten.

 

 

Dr. Matthias Uflacker leitet den Lehrstuhl für Enterprise Software Systeme von Prof. Dr. Hasso Plattner am Hasso- Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik in Potsdam. Dort werden technologische Aspekte des Betriebs und der Optimierung großer Unternehmensanwendungen erforscht und gelehrt.