DB Netz setzt Projekte mit IT-Baukasten um

Schritt für Schritt hat CIO Holger Ewald von der DB Netz AG hat einen flexiblen IT-Baukasten etabliert. Mit dieser modularen, serviceorientierten Architektur schuf er die Voraussetzungen für mehr Flexibilität, kürzere Projektlaufzeiten und deutlich geringere Kosten.

Um die digitalen Bausteine des Baukastens zu vernetzen und sie mehrfach verwenden zu können, kommen der Enterprise Service Bus (ESB) und die Master-Data-Management-Lösung von Tibco zum Einsatz.

So war die DB Netz in der Lage, bei annähernd gleichbleibender Mitarbeiterzahl den hohen Aufwand von 30 Prozent Neuimplementierungen pro Jahr zu bewältigen. Erste Projekterfolge konnten inzwischen unter anderem im Asset Management und in der Disposition erzielt werden.

Bausteine statt Blöcke

CIO Ewald sieht vier entscheidende Vorteile, die die Unternehmens-IT mit einer Integrationsplattform im Vergleich zu monolithischen Lösungen realisieren kann:

1. Fokussierung auf nutzenbringende Funktionen

Monolithisch arbeiten heißt, einmalige, kundenspezifische Lösungen zu entwickeln, die aber nicht flexibel sind, um Themen zu kombinieren oder wiederzuverwenden. Plattformbasiert zu arbeiten bedeutet dagegen, existierende Module immer wieder nutzen zu können. Die lose Koppelung innerhalb dieser Architektur spart Zeit und Geld, weil das System auch bei Veränderungen flexibel gestaltet werden kann. Der modulare Aufbau erlaubt immer wieder neu die Abtrennung von Modulen oder das Hinzufügen neuer Module.

2. Vereinfachtes Life Cycle Management

Monolithische Lösungen mit einem hohen Anteil an Customizing und Eigenentwicklung müssen jede für sich komplett gewartet und aktualisiert werden. Eine Plattform mit Produkten vom Markt wird, zumindest in großen Teilen, auch vom Markt gepflegt.

3. Personalverfügbarkeit

Individualsoftware, basierend auf spezifischen Programmiersprachen, wird irgendwann nur noch von ein paar wenigen Spezialisten mit spezifischen Skills verstanden. Jüngere Kollegen sind mitunter gar nicht daran interessiert, mit einer veralteten Lösung und einer veralteten Sprache zu arbeiten - oder ihnen fehlt schlicht das Know-how. Dagegen können in eine moderne Plattform stets aktuelle Lösungen integriert werden. Die IT eines Unternehmens bleibt damit attraktiv für den Arbeitsmarkt.

4. Verringerte Kosten

Monolithen bergen außerdem die Gefahr, früher oder später nicht mehr vom Markt unterstützt zu werden. Schlimmstenfalls muss eine Komplettlösung dann möglichst schnell vollständig abgelöst werden. Eine Plattform ist hier wesentlich weniger risikobehaftet. Ganzheitliche Abhängigkeiten werden vermieden.

Ein Fast-Data-Bus als Sekundenkleber

In einer modularen Systemarchitektur fungiert die Integrationstechnologie als Kitt für alle digitalen Bausteine. Der Enterprise Service Bus (ESB) von Tibco ist daher eine der wichtigsten Komponenten, um die IT der DB Netz AG am Laufen zu halten. Er ist der "Kleber", der alle vorhandenen Systeme verbindet und es ermöglicht, dass die laufenden Statusinformationen über Gleise, Weichen, aktuelle Zugstandorte etc. zur Verfügung stehen.

Auch existierende Anwendungen sind integraler Bestandteil der neuen IT-Landschaft. Mit Hilfe verschiedener Adaptoren gelang es der DB Netz AG, vorhandene "Monolithen" einzubinden. Auf diesem Weg greifen nun die unterschiedlichsten Prozesse beispielsweise auf SAP, das Fahrplansystem und das Geo-Informations-Warehouse zu.

Die Performanz des ESB-Systems muss so hoch sein, dass Statusinformationen in Echtzeit vorliegen - keine triviale Aufgabe angesichts der großen Datenmengen und der vielen, weit verteilten Systeme, die gleichzeitig auf den ESB zugreifen. Bei der DB Netz AG zeigt sich einmal mehr, dass es nicht nur auf den Durchsatz großer Datenmengen (Big Data) ankommt, sondern auch auf deren schnelle Verarbeitung (Fast Data).

Erfolgsfaktor der Integration

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor der Integration ist es, die Beziehungen von Daten und Systemen zueinander umfassend abzubilden und ein Regelwerk für Beziehungen und Qualitätssicherung zu hinterlegen. Dazu etablierte die DB Netz AG, aufbauend auf dem ESB, ein Master Data Management (MDM).

Die Flexibilität einer serviceorientierten Architektur zeigt sich in den Anwendungen, die für bestimmte Geschäftsprozesse aus bestehenden Komponenten erzeugt werden. In diesen Fällen entsteht dann keine "fertige Software am Stück", die an den Bus angeschlossen wird.

Stattdessen setzt sich eine Applikation aus einer Vielzahl von kleinen Komponenten zusammen, die über den Bus verbunden und dann über einen Geschäftsprozess orchestriert werden. So lassen sich die Bedürfnisse des Kunden beziehungsweise der Anwender über eine Oberfläche bedienen.

Leuchtturmprojekt Asset Management

Eines der ersten Projekte, die vom neuen Baukasten profitierten, war im Bereich Asset Management angesiedelt. Dabei geht es um eine möglichst effiziente Verwaltung und Wartung der Anlagegüter der Bahn. Dazu gehört auch das Schienennetz, für dessen Instandhaltung die DB Netz AG jährlich allein etwa vier Milliarden Euro ausgibt. Stammdaten zu Schienen und Weichen verarbeitet die Bahn in verschiedenen Systemen.

Wurden bisher Daten zu einem Asset in einem System geändert, übertrug sich diese Änderung nicht automatisch an die anderen Systeme. Das bedeutete einen sehr großen manuellen Pflegeaufwand und das Risiko inkonsistenter Daten.

Mit den konsistenten Daten über alle Systeme hinweg wird es zukünftig möglich sein, eine Gesamtschau über alle Systeme hinweg zu erreichen. Wird nun zum Beispiel eine Brücke renoviert und ändern sich damit relevante Daten dieses Assets, so werden die Daten auch in allen anderen Systemen konsistent aktualisiert. Somit können die Änderungen an der Brücke auch in anderen Systemen verarbeitet werden, was Planung und Durchführung anderer Maßnahmen beschleunigt und Ressourcen spart. Dieses einfache Beispiel zeigt: Mit Master Data Management und Integration lässt sich viel Geld einsparen, der Ressourceneinsatz kann besser gesteuert werden.

Leuchtturmprojekt Eisenbahnbetriebssysteme

Die Bahn unterhält sieben Betriebszentralen (BZ), die für die Disposition des Bahnbetriebs einer Region verantwortlich sind. Die Mitarbeiter sorgen rund um die Uhr für einen bundesweiten reibungslosen Betriebsablauf auf dem rund 33.300 Kilometer langen Streckennetz der DB AG. Alle ICE-, IC- und EC-Züge sowie wichtige Güterzüge und Sonderverkehre werden hier disponiert und überwacht. Darüber hinaus werden die sieben regionalen BZ zentral koordiniert und der Kontakt zu den ausländischen Bahnen gehalten.

Um den Zugverkehr zu disponieren, waren früher komplizierte, zeitaufwändige manuelle Meldewege nötig. Die Daten mussten mit Bleistift und Lineal auf große Papierpläne gezeichnet werden. Heute verfolgen die Disponenten den gesamten aktuellen Zugbetrieb live am Bildschirm. Bei Verspätungen werden die netzweiten Auswirkungen sofort simuliert und hochgerechnet - eine wichtige Hilfe für die Entscheidung, ob Anschlüsse gewährleistet werden können oder nicht. So kann bei Störungen sofort reagiert werden.

Insgesamt verfolgen und steuern die Mitarbeiter in den BZ 39.000 Zugfahrten pro Tag. Die Dispositionssoftware generiert aus den Informationen die Position des Zuges, die Geschwindigkeit, sie erstellt eine Ankunftsprognose, weist auf Konflikte hin und aktualisiert Weg-Linien-Diagramme, damit Zugläufe auch verändert werden können. Hier zeigt sich der Wert von Fast Data: Etwa 20.000 Messages pro Minute werden in jeder BZ verarbeitet.

Um dies reibungslos zu gewährleisten, wurden Anfang 2014 alle BZ einschließlich der Berliner S-Bahn, einen Monat versetzt, an einem Abend auf die Kommunikation mittels ESB umgestellt. Tibco stellt die Infrastruktur für die zuverlässige und hochperformante Übertragung von Informationen zwischen allen IT-Systemen zur Verfügung.

Die Businformationen müssen jedoch in die Sprache und die Darstellungsformen der angeschlossenen Systeme übersetzt werden. Für diese Datenaufbereitung gibt es Vorsysteme, die die Informationen dann auch den verschiedenen Anwendungen, wie dem Dispositionssystem oder den On-board-Infoscreens für Reisende, zur Verfügung stellen.

Verbesserungen mit dem Enterprise Service Bus

EU und Bundesregierung erwarten von der Bahn, flexibel bei der Weitergabe von Informationen zu sein und geänderte Vorgaben schnell umzusetzen, etwa wenn es um die Steuerung des transeuropäischen Güterverkehrs geht. In der Vergangenheit wurde der europäische Datenaustausch noch über Dokumente und Papier erledigt.

Im Zuge der Digitalisierung hätte die Bahn früher dafür komplett neue Systeme entwickeln müssen. Mit Hilfe des Baukastens können heute die Komponenten schnell und dynamisch so kombiniert werden, dass mit geringem finanziellem Aufwand die Anforderungen erfüllt werden können. Es mussten allenfalls einige neue Komponenten ergänzt werden, aber kein neues System.

Erste Projekte haben durchweg gezeigt: Integration rechnet sich. Die Entwicklungszeiten sind signifikant kürzer als in der herkömmlichen Form. Die Entwicklungskosten liegen weit unter dem des früher üblichen Aufwands. Auch die Reaktionszeit bei Änderungen ist nun deutlich kürzer. Gemeinsam mit seinem Team treibt CIO Holger Ewald aufbauend auf dem Baukasten den Umbau der Bahn-IT weiter voran.

Projektsteckbrief

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