Wandel durch Daten

Düsseldorf/Essen, 25.11.2024 • Die fuseki GmbH verwandelt Daten in Erkenntnisse und entwickelt daraus Software für Kunden aus der Industrie, dem Energiesektor und der Wasserwirtschaft. Hinter dem Unternehmen aus Essen steht ein eingespieltes Team, das seit 25 Jahren wissenschaftliche Methoden mit digitaler Expertise zusammenbringt.

Hemd oder Pullover? Manche Menschen sehen morgens aus dem Fenster, um vor dem Anziehen das Wetter abzuschätzen. Andere schauen auf ihr Smartphone oder hören Radio. Letztlich geht es immer um dasselbe: Den Versuch, anhand von Daten eine Vorhersage über die Zukunft zu treffen. Die einen nutzen dabei ihre Sinne und Erfahrung. Die anderen: Die Daten des Deutschen Wetterdienstes und eine wissenschaftliche Methodik.

Erfahrung hat viel Gutes. Doch je größer die Prozesse werden, je mehr unterschiedliche Menschen daran beteiligt sind und je mehr Messdaten es zu überblicken gilt, desto deutlicher überwiegen die Vorteile der Wissenschaft. Und damit die der Digitalisierung. Hier beginnt der Geschäftsbereich der fuseki GmbH. „Wir sparen Energie und Ressourcen, indem wir Prozesse effizienter machen“, erklärt Bernd Bäumler, Mitglied der Geschäftsleitung des Essener Unternehmens. „Dazu setzen wir Methoden wie Data Science, Machine Learning und Künstliche Intelligenz ein.“

Ein derzeit wichtiges Betätigungsfeld des Unternehmens ist der Hochwasserschutz. Um schneller und besser vorhersagen zu können, wann und wo beispielsweise extreme Regenfälle auftreten und an welchen Orten dies konkret zu Überflutungen führen wird, hat Bäumlers Team mit verschiedenen Partnern aus der Metropole Ruhr in einem umfangreichen Forschungsprojekt gearbeitet. Dabei wurde eine Softwareplattform geschaffen, die Messdaten aus zahlreichen Quellen kombiniert und in Bezug setzen kann. Eine Künstliche Intelligenz wertet die Daten aus und erstellt Prognosen für den weiteren Verlauf. „Wir haben beispielsweise Daten vom Wetterdienst erhalten, aber mit unseren Partnern auch zusätzliche Regensensoren angebracht und die Durchflussmengen in den Abwasserkanälen gemessen. Aus diesen Informationen entsteht ein exaktes digitales Abbild des Geschehens in der Region“, sagt Bäumler. Am Ende stehen Visualisierungen, die etwa in den Leitstellen der Feuerwehr verwendet werden können, um Einsätze zu koordinieren und die Bevölkerung zu warnen. „Wir stellen damit die nahe Zukunft übersichtlich am Bildschirm dar. Auf der einen Seite sieht man, wie sich ein Unwetter in der nächsten Stunde entwickeln wird, auf der anderen zeigt eine dynamische Überflutungskarte die zu erwartenden Auswirkungen.“

Data Science nennt man es, wenn aus großen Datenmengen systematisch Erkenntnisse gewonnen werden. Die fuseki GmbH hat sich darauf spezialisiert, auf dieser Grundlage die Prozesse und Verfahren ihrer Kunden zu optimieren. Das Unternehmen wurde 2024 umfirmiert, besteht jedoch aus einem seit 25 Jahren eingespielten Team, das nach einer Übernahme mit geänderter Gesellschafterstruktur und neuem Namen antritt. Konkret bieten die Datenprofis maßgeschneiderte Softwarelösungen für die Industrie sowie für die Energie- und Wasserwirtschaft an. Trotz dieser breitgefächerten Anwendungen lässt sich eine Gemeinsamkeit erkennen: die wissenschaftliche Herangehensweise. „In unserem Team ist das naturwissenschaftliche Denken stark verwurzelt, unsere Gründer sind beispielsweise Physiker. Was wir alle daraus mit in die wirtschaftlichen Anwendungen bringen, ist ein bestimmtes Vorgehen, um Probleme zu lösen und Abläufe zu verbessern“, beschreibt Bäumler, der selbst Chemie studiert und früher als Umweltchemiker gearbeitet hat.

Die Wasserwirtschaft und ihr großes Potenzial für intelligente Digitalisierung bilden heute sein Spezialgebiet. So lässt sich etwa beim Befüllen von Wasserspeichern viel Energie einsparen. „Nach alter Schule werden die Wasserspeicher für den täglichen Bedarf einfach vollgepumpt, bevor der große Ansturm morgens losgeht“, sagt Bäumler. „Das kostet enorm viel Energie. Wir haben einen smarten Algorithmus entwickelt, der anhand der gemessenen Verbräuche in der entsprechenden Gegend genau sagen kann, wie voll dieser Behälter genau zu welchem Zeitpunkt sein muss. Auf diese Weise sparen wir Pumpleistung und können den Strombedarf besser über den Tag verteilen. Das macht die Sache auch wirtschaftlicher.“ Hintergrund der Überlegungen sind die im Tagesverlauf wechselnden Stromtarife für Großabnehmer.
Genauso wie bei der Trinkwasserversorgung machen Daten auch bei der Abwasserbehandlung die Abläufe transparent. Von wo wieviel Wasser wohin abfließt, muss in einem komplexen Kanalnetz rund um die Uhr gesteuert und angepasst werden. So kann eine Kläranlage in einer Zeitspanne nur eine bestimmte Wassermenge optimal verarbeiten, die drüber hinausgehende Abwassermenge muss in Kanälen zwischengespeichert werden. All dies übernimmt künftig eine digitale Kanalnetzsteuerung. Vergleichbar mit der dynamischen Überflutungskarte basiert diese auf einem digitalen Modell des Kanalnetzes, das die tatsächlich fließenden Wassermengen anhand von Messdaten abbildet. „Der Mensch trifft dabei immer noch die Entscheidungen, aber unsere Systeme helfen dabei, Prioritäten zu setzen und Probleme frühzeitig zu erkennen“, erläutert Bäumler. „Am Ende hilft es dabei, die vorhandenen Anlagen optimal zu nutzen und das Fachpersonal zu entlasten.“

Um Wirtschaftlichkeit und den effizienten Einsatz von Ressourcen geht es auch beim Thema Predictive Maintenance. Diese „vorausschauende Wartung“ von Maschinen und Großeinrichtungen macht es möglich, verschlissene Maschinenteile zu tauschen, bevor ein Ausfall größeren Schaden verursacht. In der Wasserwirtschaft nutzt die fuseki diesen Ansatz, um anhand von Messdaten zu bestimmen, welche Abschnitte der Abwasserkanäle gereinigt oder wo Reparaturen durchgeführt werden müssen. „Wir können für unsere Kunden mittels unserer Messdaten genau vorhersagen, wann und wo eine Reinigung tatsächlich notwendig sein wird. Zum anderen gibt uns die KI bessere Untersuchungsmöglichkeiten. Wenn wir zum Beispiel ein Kamerasonde durch den Kanal schicken, können wir diese Bilder mit KI analysieren, um mögliche Schäden bereits im Frühstadium zu erkennen.“

Um all dies zu verwirklichen, sind große Datenmengen erforderlich. „Wir starten bei unseren Kunden in der Regel mit den vorhandenen Daten. Da gibt es immer mal Überraschungen, wenn wir sagen: Die Daten der letzten Woche reichen uns nicht, was haben Sie denn so aus den letzten Jahren?“, beschreibt der Umweltchemiker. „Um Betriebsstörungen bei einer Regenwasserbehandlungsanlage vorhersagen zu können, haben wir tatsächlich einmal die Daten aus 20 Jahren zusammen mit dem Betriebspersonal analysiert. Wo gibt es Auffälligkeiten? Wann traten Störungen auf? Mit den daraus gewonnenen Mustern konnten wir dann unseren Algorithmus anlernen.“

In anderen Fällen müssen Daten gezielt erfasst werden. Geliefert werden diese durch unterschiedliche Sensoren, die beispielsweise die Temperatur, den Druck und die Durchflussmenge messen und kontinuierlich aufzeichnen. Wo innerhalb einer Maschine oder eines Prozesses oder Systems gemessen werden muss, hängt dabei von der Aufgabenstellung ab. Das Team von fuseki berät in solchen Fällen und überlässt die Installation der Sensorik Expertinnen und Experten der jeweiligen Technologien, um die optimale Datenerfassung zu gewährleisten. „Wir konzentrieren uns auf den Bereich Auswertung und Erkenntnisgewinn“, betont Bäumler. Das ist besonders deshalb sinnvoll, weil das Spektrum möglicher Anwendungen gewaltig und noch lange nicht vollständig erschlossen ist. So überwacht die Software aus Essen – und seit Kurzem auch aus der neuen Betriebsstätte Bremen – beispielsweise Wartungszyklen in Windrädern oder industriellen Fertigungsanlagen. Weitere Anwendungen sind die Prognose der Energieerzeugung von Wind- und Solaranlagen oder die Lastganganalyse von Großabnehmern in der Energiewirtschaft, die KI-gestützte Analyse von Stahlteilen, die Schadensanalyse von Überseecontainern, die Vorhersage von Retouren, die Steuerung von Sortieranlagen in der Abfallwirtschaft und vieles mehr. „Insbesondere in der Umweltwirtschaft geht es darum, die Dinge effizienter zu machen“, sagt Bäumler, „Da sehen wir für unsere datengetriebenen Lösungen ein riesiges Potenzial für die Zukunft.“

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Die fuseki GmbH ist ein Unternehmen der nordrhein-westfälischen Umweltwirtschaft. Um Prozesse effizienter zu machen und Ressourcen einzusparen, entwickelt das Softwareunternehmen individuelle Lösungen auf der Grundlage von Data Science, KI und Machine Learning. #MeilensteineGreenNRW