Zukunftsweisende Anwendung von Tools: KI-basierte Systeme als Unterstützung in Engineeringprozessen bei Siemens Mobility

Im Schienenverkehr sind wir seit etwa zehn Jahren aktiv, insbesondere im Bereich der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance mittels Railigent X). Hierbei versuchen wir, anhand von intelligenten Modellen und Datenanalyse vorherzusagen, wann Wartungsarbeiten an Weichen oder Zugtüren erforderlich sind. Wir sind davon überzeugt, dass der Einsatz von künstlicher Intelligenz dazu beitragen kann, Fehler vorherzusehen und somit zu verhindern. 

Ein weiteres Beispiel ist der Pilotversuch mit der Ostdeutschen Eisenbahn GmbH (ODEG), die den Betrieb der brandenburgischen Regionalzüge verantwortet. Bei der ODEG nutzen wir eine intelligente Videoüberwachung (CCTV) in den Fahrzeugen. Triebfahrzeugführer und Zentrale haben Zugriff auf das Videomaterial. Derzeit müssen Menschen dieses Material sichten, aber mithilfe von KI könnte es automatisch ausgewertet und entsprechende Meldungen generiert werden. Das System erkennt beispielsweise die Belegung in den Fahrzeugen oder ob der Rollstuhlplatz besetzt ist. Diese Informationen stellen wir dann den Reisenden über entsprechende Apps zur Verfügung. 

Ein drittes Thema, das uns aktuell beschäftigt, ist das autonome Fahren, das auch den Automotive-Sektor stark beeinflusst. Wir arbeiten an der Entwicklung von KI-gestützten Assistenzsystemen und autonomer Technologie. Später werde ich genauer darauf eingehen. 

VDE: Welcher Aspekt der KI bietet den größten Vorteil: Wartung und Zuverlässigkeit oder Kostensenkung durch erhöhte Effizienz?  

Edel: Die Künstliche Intelligenz eröffnet uns ganz neue Möglichkeiten der Automatisierung. Es werden Dinge, von denen man früher sagte, dass sie mit der klassischen Computertechnik nicht möglich seien, wie zum Beispiel autonomes Fahren oder Wartungsvorhersagen umgesetzt. Automatisierung bedeutet auch immer eine Verbesserung der Qualität im Vergleich zur manuellen Herstellung. Sie macht Prozesse effizienter und qualitativ hochwertiger. Bei uns gibt es ein Team, das sich ausschließlich darauf konzentriert, interne Prozesse zu verbessern. Dies betrifft nicht nur die Bahntechnik, sondern Siemens als Ganzes. In Bezug auf die Eisenbahn bleibt es dennoch eine Frage der Kombination. Prozesse werden sich verändern, gleichzeitig, aber auch effizienter und qualitativ hochwertiger werden.

VDE: Und das ist legitim. Unternehmen sind auf Gewinne ausgerichtet und müssen ihre Produkte zu einem Preis verkaufen, den Kunden bereit sind zu zahlen. In diesem Kontext ist es nachvollziehbar, dass Unternehmen bestrebt sind, Kosten zu optimieren. 

Edel: Sowohl unsere Kosten als auch die unserer Kunden sind relevant. Was wir unseren Kunden heute vorschlagen: "Investiere in unsere neueste Signaltechnik, um mehr Züge auf derselben Infrastruktur zu betreiben, ohne diese erweitern zu müssen", und: "Erwäge auch den Einsatz von KI-basierten Lösungen, um deine Züge intelligenter zu warten und Ausfälle weiter zu reduzieren." Ich bin mir bewusst, dass dies derzeit eine Herausforderung darstellt, da im Schienenverkehr Unzuverlässigkeitsprobleme bestehen. Die Problematik wurde vom Vorstandsvorsitzenden der Deutschen Bahn treffend beschrieben. Er betonte, dass es schlichtweg zu viel Verkehr auf der Infrastruktur gibt. Es sind nicht einzelne Züge, die unzuverlässig sind oder unzuverlässiger als in anderen Ländern. Im Gegenteil – eine Reduzierung des Verkehrsaufkommens um etwa zehn Prozent würde die Zuverlässigkeit extrem verbessern oder die Infrastruktur wird wie oben beschrieben digitalisiert, damit sie dieses Verkehrsaufkommen bewältigen kann.

"Es braucht eine zulassungsfähige Künstliche Intelligenz"

VDE: Sie hatten im Vorfeld einen Aspekt angesprochen, den ich noch einmal etwas vertiefen möchte. Sie hatten gesagt, dass Sie sich von der Automobilindustrie etwas abschauen können. Kann die Automobilindustrie auch umgekehrt etwas von der Schiene lernen? 

Edel: Ich hatte ein interessantes Gespräch mit einem Tier-One-Supplier aus der Automobilbranche, bei dem es um die Lieferung von Sensoren für unsere Assistenzsysteme ging. Wir wollten, dass die Sensoren noch intelligenter und besser an unsere Bedürfnisse angepasst werden. Mein Gesprächspartner fragte mich daraufhin: "Wie viele Straßenbahnen werden weltweit pro Jahr verkauft?" Ich antwortete ihm, dass es etwa 600 sind. Daraufhin sagte er: „Selbst bei 600.000 verkauften Einheiten finden wir im Automotive-Bereich keine Unternehmen, die uns bei der Weiterentwicklung unterstützen.“ Ähnliche Gespräche haben wir auch im Zusammenhang mit Brennstoffzellen geführt. Im Automotive-Bereich wird es erst bei Millionenabsätzen interessant. Daher müssten wir mehr Entwicklungen aus der Automobilbranche, die für uns relevant sind, auf unseren Bereich übertragen. 

Beim automatisierten, assistierten Fahren ist jedoch die Sensorik im Automotive-Bereich nicht für die spezifischen Anforderungen im Schienenverkehr geeignet. Die Bremswege unterscheiden sich erheblich aufgrund der unterschiedlichen Bereifung (Gummi auf der Straße, Stahl auf der Schiene). Obwohl solche Sensoren beispielsweise in der Militärtechnik oder Luft- und Raumfahrt vorhanden sind, sind sie für einen Hochgeschwindigkeitszug zu teuer. Derzeit verfolgen wir einen Hybridansatz, der die Intelligenz sowohl im Fahrzeug als auch in der Infrastruktur kombiniert. Kann eine solche Lösung auch im Automotive-Bereich genutzt werden? Diese Diskussion führen wir regelmäßig mit Vertretern der Automobilindustrie, dass es nicht nur darum geht, Fahrzeuge intelligenter zu machen, sondern auch die Infrastruktur. Die Eisenbahn verfügt schon über eine intelligente Infrastruktur. Daher können wir voneinander lernen. 

VDE: Sie haben mich mit Ihren Argumenten zum Thema Künstliche Intelligenz überzeugt. Aber wie reagieren Ihre Kunden auf das Thema KI?  

Edel: Kunden in unserem B2B-Geschäft sind beispielsweise Betreiber von Bahnfahrzeugen und Infrastrukturen. Sie sind sehr offen für die Erprobung neuer Technologien zusammen mit den Herstellern und im Rahmen von Kollaborationsplattformen, wie zum Beispiel Europe's Rail. Durch derartige europäische Projekte können wir Prototypen aufbauen und testen. Es gibt wenig Skepsis auf Kundenseite und viel Mut zur Innovation. Ein Beispiel für eine innovative Technologie ist das European Train Control System, das ein gemeinsames Sicherungssystem für den europäischen Schienenverkehr entwickelt hat. Die Idee wird gut aufgenommen und die Infrastruktur wird peu à peu nachgerüstet, um eine Systemlösung zu ermöglichen. 

Bei KI gibt es ähnliche Herausforderungen. Wenn wir autonom fahren möchten, brauchen wir Streckendaten im Fahrzeug. Heutzutage muss ein Fahrzeug nichts über die Strecke wissen, sondern erhält Informationen über die Signalisierung. Doch für autonomes Fahren benötigen wir einen Streckenatlas, der bisher nicht existiert. Es müssen Informationen über Baustellen, Zustand der Strecke usw. jederzeit abrufbar sein. Dies ist eine Herausforderung, die digitale Lösungen erfordert, wie cloudbasierte Anwendungen.  

Es stellt sich die Frage, wer dafür verantwortlich ist, wer möglicherweise ein Geschäftsmodell hat und wer die Kosten trägt. Die Diskussion darüber wird vermutlich schwieriger sein als die Suche nach Kunden für die Prototypenerprobung.

VDE: Das bringt uns zu der Frage nach den Herausforderungen bei der Integration von Künstlicher Intelligenz: Welche Spannungsfelder sehen Sie? 

Edel: Siemens Mobility und die gesamte Branche verfolgen mit großem Ehrgeiz die Entwicklung einer zulassungsfähigen Künstlichen Intelligenz, die als Safe Artificial Intelligence (Safe AI) bezeichnet wird. Um eine Zulassung zu erhalten, benötigen Bahnfahrzeuge derzeit noch einen Fahrzeugführer, ähnlich wie bei autonomen Shuttlebussen auf der Straße. Dieser Fahrer kann im Notfall eingreifen und das Fahrzeug stoppen. Die Frage ist jedoch, ob eine Zulassung auch ohne menschliches Backup möglich ist. 

Dazu haben wir das Projekt Safe-TrAIn ins Leben gerufen, bei dem relevante Akteure wie Kunden, Hersteller, das Eisenbahnbundesamt und andere Zulassungsstellen zusammenkommen. Unser Ziel ist es, eine für den Schienenverkehr zulassungsfähige KI-basierte Lösung zu entwickeln. Dies stellt unsere größte Herausforderung dar, nicht die Fähigkeiten des Systems, denn diese sind bereits sehr fortgeschritten. 

"Wir schaffen das 'Industrial Metaverse' der Eisenbahn"

VDE: Es ist sehr gut, dass der VDE bei Safe TrAIn als Projektpartner mit dabei ist. Was ist für Sie die Vision bei Siemens Mobility zum Thema Künstliche Intelligenz? Was sind die next steps? 

Edel: Im Bereich Engineering konzentrieren wir uns auf Themen wie Digital Twin und verwandte Technologien. Bei meiner ersten Station bei Siemens habe ich bereits einen Digital Twin entwickelt: eine Simulationssoftware für Bahnenergieversorgungsnetze, die die Funktionsweise unter verschiedenen Bedingungen vorhersagen kann. Ich hatte die Vision, dass Ingenieure mithilfe eines digitalen Zwillings ihre Anlagen virtuell planen können. Dabei sollen KI-basierte Systeme den Ingenieur unterstützen, jedoch nicht vollständig ersetzen. Ein hybrider Ansatz, bei dem der Mensch die Kontrolle behält und gleichzeitig von Künstlicher Intelligenz unterstützt wird, kann schnellere und qualitativ hochwertigere Ergebnisse ermöglichen. 

Zu Ende gedacht verbinden wir damit die physische mit der virtuellen Welt und schaffen das „Industrial Metaverse“ der Eisenbahn. Dies wäre ein weiterer Schritt, die Prozesse beim Kunden und beim Hersteller zu optimieren. 

VDE: Für neue Lösungen und Anwendungen im KI-Bereich brauchen wir auch den Nachwuchs und seine Ideen. Was würden Sie jungen Leuten für die Zukunft und ihre Karriereplanung raten? 

Edel: Wenn jemand Karriere machen und etwas erreichen möchte, ist es zunächst wichtig, sich mit viel Ehrgeiz der aktuellen Aufgabe zu widmen und gegebenenfalls die Gelegenheit zu ergreifen. Es ist entscheidend, sich selbst etwas zuzutrauen. Natürlich spielen auch Glück und Timing eine Rolle bei der Entstehung von Chancen und die eigene Leistung ist ebenfalls wichtig.  

Es ist ratsam, sich zu fragen, welche berufliche Richtung man einschlagen möchte, sei es im Management, Projektmanagement oder in einer spezifischen Fachfunktion. Die Entscheidung für eine Karriereentwicklung ist spannend und individuell. Es ist möglich, diese Entscheidung zu treffen, aber es scheint kontraproduktiv, sich bereits jetzt konkrete langfristige Ziele zu setzen. Man sollte Spaß haben, offenbleiben und sich nach den eigenen Interessen und Entwicklungen richten. Siemens bedeutet Chancen und es gibt viele Möglichkeiten, sich zu entwickeln. Die Bahnbranche braucht zudem junge engagierte Köpfe und wir freuen uns über neue Bewerber. 

VDE: Herr Edel, besten Dank für das Interview.