Über das Projekt

Innosuisse-Projekt
Echtzeit Ressourcendisposition von Personal und Rollmaterial in der Eisenbahnbranche

Das Projekt bietet Eisenbahnverkehrsunternehmen ein Tool mit dem sie im Störfall, in markant kürzerer Zeit als bisher, eine optimale Ressourcenzuweisung ermitteln können. Dazu wird eine innovative Softwarelösung entwickelt, die Methoden des Operations Research und des Machine Learning kombiniert.

Bereits heute operieren Schienennetze weltweit an ihrer Kapazitäts-Obergrenze. So auch in der Schweiz. Laut dem Bundesamt für Raumentwicklung wird der Schienen-Personenverkehr in der Schweiz bis 2040 um weitere 50% zunehmen. Dies bedeutet, dass von Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) höhere Anstrengungen unternommen werden müssen, um den ordnungsgemässen Betrieb aufrecht erhalten zu können. Mit zunehmendem Verkehr werden sich kleinste Störungen im Netz noch schneller fortpflanzen als bisher und durch Verspätungen, verpasste Anschlüsse und Zugausfälle erheblichen volkswirtschaftlichen Schaden anrichten.

Hier setzt das Projekt an: Es wird eine neuartige Softwarelösung zur Entscheidungsunterstützung bei der Disposition von Personal und Rollmaterial entwickelt (RailOpt DSSplus), mit der EVU in markant kürzerer Zeit als bisher ihre Ressourcen optimal einsetzen und Störfälle in bislang nicht möglicher Geschwindigkeit beheben können.

Die Einzigartigkeit der Lösung besteht darin, dass Ressourcenkonflikte und Regelverletzungen nicht nur präsentiert werden, sondern auch Korrekturmassnahmen vorgeschlagen werden. Ermöglicht wird dies durch Kombination moderner Operations-Research und Machine-Learning Methoden, mittels derer innerhalb weniger Sekunden unter Berücksichtigung aller relevanten Zielkriterien eine hervorragende Ressourcenzuweisung berechnet werden kann. Durch Mensch-Computer-Interaktion werden die Gewichtungen der simultan zu beachtenden Zielkriterien gelernt. Dies ermöglicht es, die von den Optimierungsalgorithmen generierten Lösungen algorithmisch auf die jeweiligen operativen Bedürfnisse der EVU auszurichten.

Die anvisierte Softwarelösung ist für EVU sehr attraktiv, da sie damit schneller und besser auf Störungen reagieren und somit die Qualität ihrer Dienstleistung spürbar verbessern können. Sie ermöglicht es dem umsetzenden Unternehmen, neue Märkte im Ausland zu erschliessen.

Ergänzung zu SmartRail 4.0

Dieses InnoSuisse Projekt ist eine ideale Ergänzung zu SmartRail4.0, mit dem Fokus auf die Ressourcen (Lokführer, Zugpersonal, Rollmaterial).

Beteiligte

Umsetzungspartner: Qnamic AG
Die Qnamic AG entwickelt und vertreibt Software für Ressourcenplanung. Für EVU wurde die Software RailOpt gemeinsam mit und speziell für EVU entwickelt. Deshalb orientieren sich der übersichtliche Aufbau der Oberflächen und die benutzerfreundliche Anwendung der vielseitigen Funktionen nah an den Anforde­rungen und Abläufen der Praxis. Das RailOpt DSS reiht sich als Erweiterung mit dem konfigurierbaren Assistenz-System für Planer an die Produkte der RailOpt Eisenbahn-Lösungen. Es dient zur Automatisierung der Planungsaufgaben, um Ressourcenplanungen schnell und effizient zu erstellen. Das nun zu entwickelnde RailOpt DSSplus greift auf unsere hochqualifizierten Mitarbeitenden und langjährige Erfahrung von Entwicklung, Umsetzung und Vermarktung von Software für EVU zurück. Darüber hinaus sind wir mit den handelnden Forschungspartnern verbunden (gemeinsame Publikationen und Masterarbeiten).

Anwendungspartner: Schweizerische Südostbahn AG (SOB)
Die SOB entwickelt sich von einer heute regionalen Bahngesellschaft zu einem innovativen nationalen Anbieter, welcher in Kooperation mit der SBB zukünftig eigene nationale Fernverkehrszüge zwischen Basel- / Zürich-Locarno (ab Dezember 2020) und Bern – Zürich – Chur (ab Dezember 2021) betreiben wird. Damit wird die SOB künftig eines von drei national im Fernverkehr tätigen Eisenbahnverkehrsunternehmen sein (SBB, SOB, BLS). Zusätzlich ist die SOB in der Bahnbranche in verschiedenen Themen wie SmartRail 4.0, ATO und Kunden-Mobilitätsplattform integriert und spielt dort eine aktive Rolle mit der Führung von Projekten. Die SOB setzt seit vielen Jahren erfolgreich das intergeriete Ressourcenplanungssystem RailOpt der Firma Qnamic im täglichen Betrieb ein. Das Ressourcenplanungssystem RailOpt ist das zentrale Steuerungsinstrument vom Geschäftsbereich Verkehr der SOB zur Planung der Ressourceneinsätze (Fahrzeuge- und Personaleinsätze). Durch die Definition von Hunderten von Fachanforderungen hat die SOB massgeblich dazu beigetragen, dass die Firma Qnamic RailOpt den heutigen praxisorientierten und durchgängigen Funktionsumfang entwickeln konnte. Die SOB kann aufgrund ihres breiten Bahnbetriebes viele Inputs für das Projekt liefern und wird durch die Bereitstellung von realitätsnahen Testszenarien eine wichtige Grundlage zur gezielten Entwicklung der neuen Komponenten schaffen.

Anwendungspartner: Société Nationale des Chemins de Fer Luxembourgeois (CFL)
Die CFL ist die staatliche Eisenbahngesellschaft Luxemburgs. Sie ist vorwiegend im Personenschienenverkehr in Luxemburg tätig. Ihre mehr als 4’500 Mitarbeitenden sorgen für die Abwicklung von jährlich über 23 Millionen Zug- und Busreisen. Die CFL ist jahrelanger Kunde und Nutzer von RailOpt. Die Struktur der CFL sowie ihr Betriebs- und Anforderungsprofil macht sie zu einer idealen Forschungs- respektive Anwendungsparterin. Die Beteiligung eines ausländischen Anwendungspartners ist für den Entwicklungs- und Markterfolg von RailOpt DSSplus essentiell, damit die Anforderungen von EU-EVU abgebildet werden und Qnamic auch in den wichtigen Auslandsmärkten Kunden gewinnen und im Inland neue Arbeitsplätze schaffen kann.

Forschungspartner: Institut für Modellbildung und Simulation OST (IMS)
Das Institut für Modellbildung und Simulation der Ostschweizer Fachhochschule analysiert komplexe technische, ökonomische und soziale Systeme, entwickelt quantitative, simulationsfähige Modelle und bietet Entscheidungsunterstützung bei strategischen, taktischen und operativen Fragestellungen. In den letzten Jahren hat das IMS sich erfolgreich spezialisiert auf die algorithmische Dispositionsunterstützung in der Produktion und in der Logistik. Dies zeigt sich u.a. in laufenden und erfolgreich abgeschlossenen Innosuisse- Forschungsprojekten. Im Bereich Dispositionsunterstützung im Rettungswesen hat das IMS sich in den vergangenen 5 Jahren zu einem der führenden Forschungspartner in Europa entwickelt.

Forschungspartner: Institut für Wirtschaftsinformatik FHNW (IWI)
Das Institut für Wirtschaftsinformatik (IWI) ist das grösste Institut der Hochschule für Wirtschaft (HSW) der Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW, sowie das Institut der HSW mit dem höchsten Forschungs- und Publikationsoutput (z.B. Innosuisse, SNF, EU). Es gestaltet mit seinen über 65 Mitarbeitenden die digitale Transformation aktiv mit und unterstützt die Gesellschaft sowie seine Partnerinnen und Partner aus Praxis und Forschung, ihre zukünftigen Herausforderungen zu meistern. Die Kernkompetenzen liegen im Management komplexer Systeme, im Zusammenspiel von Menschen, Daten, Informationen, Wissen und Prozessen – mit künstlicher Intelligenz, allzeit und überall.

Förderstelle: Innosuisse
Innosuisse ist die Schweizerische Agentur für Innovationsförderung. Sie ist eine öffentlich-rechtliche Anstalt des Bundes mit eigener Rechtspersönlichkeit. Die Aufgabe von Innosuisse ist es, die wissenschaftsbasierte Innovation im Interesse von Wirtschaft und Gesellschaft zu fördern.Die Kombination von Wissen, Erfahrung, Forschung und Entwicklung ist heute der Schlüssel zum wirtschaftlichen Erfolg. Innosuisse fördert mit Innovationsprojekten, Vernetzung, Ausbildung und Coaching gezielt die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Markt. So, dass daraus erfolgreiche Schweizer Start-ups, Produkte und Dienstleistungen entstehen können. Sie schafft einen klaren Nutzen für eine prosperierende und Nachhaltige Volkswirtschaft.Innosuisse fördert nach dem Prinzip der Subsidiarität: Sie unterstützt Projekte nur dann, wenn Innovationen ohne Finanzierung nicht zu Stande kämen oder Marktpotentiale ungenutzt blieben.

Nutzen

Gesellschaftlicher Nutzen

  • Durch eine bessere Echtzeit-Disposition von Personal und Rollmaterial können Verspätungen, Zugausfälle und verpasste Anschlüsse minimiert werden. Dies bedeutet potentiell eine Steigerung der Lebensqualität für Millionen von Pendlerinnen und Pendlern in der Schweiz und in ganz Europa, die auf den Schienenverkehr angewiesen sind.
  • Für Lokomotiv- und Zugpersonal bedeutet ein besserer Service für Reisende weniger Stress am Arbeitsplatz (z.B. durch einen Rückgang von aggressiven Reisenden und überfüllten Ersatzzügen). Es ist daher zu erwarten, dass das anvisierte Projekt die Arbeitszufriedenheit der Bahnangestellten positiv beeinflusst.

Volkswirtschaftlicher Nutzen

  • Im Jahr 2016 betrug die Reisendenverspätungszeit der Schweizer Bundesbahnen (SBB) rund 38,8 Millionen Minuten. Neben Frust bei Reisenden führt diese mit über 600’000 Stunden zu Buche schlagende Verspätungszeit auch zu Arbeitsausfällen und somit zu einem volkswirtschaftlichen Schaden in Millionenhöhe. Das anvisierte Projekt hat einen positiven Einfluss auf die Reisendenverspätungszeit. 
  • Mehr Effizienz im Einsatz von Personal und Rollmaterial bedeutet eine niedrigere Notwendigkeit für Investitionen durch die Steuerzahlenden und die Reisenden. Somit trägt das anvisierte Projekt zur Schonung der öffentlichen Haushalte bei und sichert den Reisenden eine kostengünstige Beförderungsmöglichkeit. Die volkswirtschaftlichen Vorteile des Personenverkehrs auf der Schiene gegenüber anderen Verkehrsträgern sind eindeutig belegt.

Nutzen für die Umwelt

  • Das Mobilitätsverhalten der Bevölkerung hat einen hohen Einfluss auf die Umwelt (z.B. Bodenbeanspruchung, Energieverbrauch, Lärm und Luftschadstoff-Emissionen wie Kohlendioxid (CO2), Stickoxide (NOx) und Feinstaub). Im Projekt wird versucht, die negativen Auswirkungen von Störfällen zu minimieren. Es leistet somit einen Betrag zur Attraktivität und Effizienz des Schienennetzwerks. Dies führt dazu, dass Reisende heute und in Zukunft weniger schnell auf das Auto oder das Flugzeug umsteigen. Ausserdem müssen durch höhere Effizienz auf der Schiene weniger neue Landflächen für das Schienennetz geopfert werden. Die umweltbezogenen Vorteile des Personenverkehrs auf der Schiene gegenüber anderen Verkehrsträgern sind hinreichend bekannt.

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