Navigation auf dem WerksgelÀnde

Beim Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck wurde das hauseigene GIS zur Grundlage fĂŒr LocateM, ein ausgefeiltes Navigationssystem, das am Hauptsitz in Darmstadt sowohl Mitarbeiter als auch Besucher unterstĂŒtzt. Die Navigation fĂŒhrt FußgĂ€nger und Pkw auf dem WerksgelĂ€nde von TĂŒr zu TĂŒr.

Schon seit rund 350 Jahren ist die heutige Merck KGaA in Darmstadt ansĂ€ssig und gerade in den vergangenen Jahren verĂ€ndert sich auf dem historischen Industriestandort vieles: Rund eine Milliarde Euro investiert Merck zwischen 2015 und 2020 unter anderem in neue ProduktionsgebĂ€ude und eine zeitgemĂ€ĂŸe Infrastruktur auf dem rund 1,5 Quadratkilometer großen WerksgelĂ€nde. Um Fahrzeugen und FußgĂ€ngern die sichere Orientierung auf dieser komplexen, sich stĂ€ndig wandelnden Anlage zu erleichtern, plante das Unternehmen eine gerĂ€teĂŒbergreifend nutzbare Navigationslösung zu entwickeln. „Dabei ging es nicht einfach nur darum, den schnellsten Weg von A nach B zu finden“, erlĂ€utert Kim Wolter vom IngenieurbĂŒro Dhom aus Budenheim, der das Entwicklungsprojekt leitete. Die Lösung deckt auch sicherheitsgerichtete Anforderungen fĂŒr das BetriebsgelĂ€nde ab, sowohl bei der Fahrzeug-, als auch der FußgĂ€ngernavigation. In enger Verzahnung mit dem Softwarehersteller COS-Systemhaus aus Ettlingen und dem IngenieurbĂŒro Dhom wurde fĂŒr die Merck-Konzernzentrale in Darmstadt die Lösung mit dem Namen LocateM geschaffen. Seit Anfang Oktober lotst sie Kunden, Mitarbeiter oder auch Fremdfirmen mithilfe von Androidoder iOS-basierten GerĂ€ten durch das WerksgelĂ€nde.

Die Navigationslösung lĂ€uft auf allen marktĂŒblichen mobilen GerĂ€ten, auf Desktop und Laptop sowie den Auskunftsterminals im Unternehmen. Foto: COS Geoinformatik & Systemhaus

Die Navigationslösung lĂ€uft auf allen marktĂŒblichen mobilen GerĂ€ten, auf Desktop und Laptop sowie den Auskunftsterminals im Unternehmen. Foto: COS Geoinformatik & Systemhaus

„Ziele suchen, sichere Wege identifizieren, kurze Wegstrecken trotz Baustellen finden. Auf unserem WerksgelĂ€nde kann das schon mal schwierig sein. Da spreche ich aus Erfahrung. LocateM hilft uns, egal ob wir als Mitarbeiter, externer Partner oder Vertragsfirmenmitarbeiter unterwegs sind, sicher und schnell von A nach B zu kommen,“ berichtet Matthias BĂŒrk, Standortleiter bei Merck in Darmstadt.

Die App enthĂ€lt Zielnavigation, Positionsanzeige per GNSS, GebĂ€udesuche (ĂŒber Bezeichnung, POI oder Karte) sowie eine Umkreissuche, ĂŒber die der Anwender beispielsweise das nĂ€chstgelegene Mitarbeiterrestaurant finden kann. Aber die Datenbasis geht weit ĂŒber diese aus der kommerziellen Navigationsanwendungen bekannten Inhalte hinaus. Denn das Pflichtenheft von Merck forderte explizit auch nutzungs- und speziell auch sicherheitsrelevante Informationen und die UnterstĂŒtzung wichtiger interner Prozesse: „Im vergangenen Jahr hat Merck zusammen mit einem Verkehrsplaner ein neues Verkehrskonzept erstellt, um die Sicherheit weiter zu erhöhen“, berichtet Wolter. Betriebsbereiche mit besonderem GefĂ€hrdungspotential etwa wurden in der Folge noch deutlicher markiert und dĂŒrfen nur von dort arbeitenden Personen betreten werden. Überdies wurden Gefahrenzonen (FußgĂ€ngerfurten, TĂŒr-/ Torbereiche, schlecht einsehbare Wege usw.) durch farbliche Markierungen auf der Straße hervorgehoben. Vor dem Betreten bestimmter GebĂ€ude ist es unter UmstĂ€nden notwendig, zunĂ€chst einen Verantwortlichen in einer sogenannten Meldestelle aufzusuchen. Eine weitere Besonderheit sind die ĂŒber 30 BetriebsflĂ€chen im Werk, die laut Pflichtenheft beim Routing weitestgehend vermieden werden mĂŒssen. „Auch Themen wie Abfallentsorgung, Barrierefreiheit sowie – ganz wichtig – die aktuelle Baustellensituation waren zu berĂŒcksichtigen“, ergĂ€nzt Projektleiter Wolter. Eine weitere Forderung des Pflichtenhefts war die Erstellung einer englischen Version fĂŒr internationale Besucher und Mitarbeiter.

Daten aus dem GIS

Grundlage fĂŒr die Karten- und Satellitendarstellung waren die raumbezogene Daten, die bei Merck seit Jahren im GIS „COSVega“ erfasst werden. Die Anwendung von COS besteht aus den themenbezogenen Fachschalen, mobilen DatenzugĂ€ngen und Erfassungsmodulen, Dokumentenverwaltung und der Web-Auskunft. Das GIS wird kontinuierlich ausgebaut und umfasst sĂ€mtliche erdgebundenen Infrastrukturen, alle OberflĂ€chen (GrĂŒnflĂ€chenkataster, Straßen und sonstige versiegelte FlĂ€chen, GebĂ€udeverwaltung) sowie weitere Infrastrukturen wie Baumkataster und Gleisanlagen. Aktuell sind 41 unterschiedliche Themenbereiche in COSVega abgebildet und werden zentral in einer Oracle-Datenbank zusammengefĂŒhrt.

Rund 400 PoIs sind in der Anwendung erfasst und ĂŒber entsprechende Kategorien schnell auffindbar. Das Routing berĂŒcksichtigt auch spezielle Sicherheitsvorgaben, wie das Aufsuchen einer Meldestelle vor dem Betreten bestimmter GebĂ€ude, sowie die Baustellensituation. Foto: LocateM

Rund 400 PoIs sind in der Anwendung erfasst und ĂŒber entsprechende Kategorien schnell auffindbar. Das Routing berĂŒcksichtigt auch spezielle Sicherheitsvorgaben, wie das Aufsuchen einer Meldestelle vor dem Betreten bestimmter GebĂ€ude, sowie die Baustellensituation. Foto: LocateM

Armin Canzler, Mitinhaber von COS, erlĂ€utert: „Die Anforderungen an ein GIS in einem international tĂ€tigen Wissenschafts- und Technologieunternehmen wie Merck unterscheiden sich grundlegend von entsprechenden kommunalen Anwendungen.“ Dabei verweist er auf die hohe KomplexitĂ€t der abgebildeten Infrastruktur und die hohe Dynamik, mit der sich die Datengrundlagen, etwa durch BautĂ€tigkeiten oder neue Vorschriften, Ă€ndern. Entsprechend hoch sei die AktualitĂ€t und QualitĂ€t der Daten und Funktionen. „COSVega ist Ă€ußerst flexibel und kann an die unterschiedlichsten Aufgabenstellungen angepasst werden. Dabei ist die grundlegende Architektur und Funktionsweise der Fachschalen und der Web-Auskunft immer gleich, was zu einer hohen Akzeptanz der Anwender fĂŒhrt“, so Canzler. Die Entwicklung der Navigationslösung LocateM erfolgte dementsprechend auf Basis der Web-Anwendung COSVegaExpress.

Mit der Fachschale werden die Daten des Knoten-Kanten- Models gepflegt. Der Nutzer spricht die Anwendung ĂŒber eine URL an, das eigentliche Routing wird auf dem Server ausgefĂŒhrt. Die Apps sind lediglich ein Container: Sie ĂŒbergeben noch einige Parameter und stellen ansonsten die Verbindung zum Server her. In dieser Architektur wird zudem kein Kartenmaterial auf dem EndgerĂ€t abgelegt. „Bei den hohen Aktualisierungsintervallen wĂ€re das auch nicht sinnvoll“, erlĂ€utert Wolter.

Knoten-Kanten-Modell

FĂŒr die Routenberechnung wurden zwei Knoten-Kanten-Modelle – fĂŒr FußgĂ€nger und Pkw generiert. Dies war notwendig, um eine effiziente Navigation zu ermöglichen. Daher mussten beispielsweise auch alle GebĂ€udeeingĂ€nge in der Datenmodellierung abgebildet werden. „Eine Herausforderung, denn hier existierte bisher kein einheitlicher Datenbestand, der die Anforderungen an ein Navigationssystem erfĂŒllte”, beschreibt Wolter. Die verschiedenen GebĂ€ude im Werk – 533 GebĂ€ude werden bei der Navigation berĂŒcksichtigt – haben mehrere EingĂ€nge mit unterschiedlichen Eigenschaften. Zudem ist zum Beispiel nicht jeder Eingang barrierefrei, oder es ist nicht möglich, einen bestimmten Punkt ĂŒber jeden Eingang eines GebĂ€udes zu erreichen. Auch kann es vorkommen, dass ein GebĂ€udeeingang innerhalb einer (gesperrten) BetriebsflĂ€che liegt, ein anderer Eingang desselben GebĂ€udes aber frei zugĂ€nglich ist. Nicht zuletzt kann es vorkommen, dass ein GebĂ€ude durch den Eingang eines anderen GebĂ€udes zu erreichen ist. Alle diese Sachverhalte werden in LocateM berĂŒcksichtigt.

ZunĂ€chst wurde dazu ein Ortsvergleich aller EingĂ€nge durchgefĂŒhrt. „Hierzu wurde von COS eigens eine mobile Anwendung entwickelt, mit der die notwendigen Daten, sowie die Lage erhoben und dokumentiert werden können“, berichtet Wolter. Das Ergebnis war ein zentraler Datenbestand mit allen GebĂ€udeeingĂ€ngen, den erreichbaren Zielen und definierten HaupteingĂ€ngen eines GebĂ€udes. In der spĂ€teren Anwendung dienen die Daten als „Adressen“. FĂŒr die Pkw-Navigation wurden entsprechende Anfahrtspunkte definiert. Zudem können Querverweise hinterlegt werden – etwa, um neben möglichen EingĂ€ngen auch Meldestellen anzuzeigen.

Diese Navigations-Punkte können einen einfachen („Ich befinde mich in GebĂ€ude A“) oder spezifischen GebĂ€udebezug („Ich befinde mich im GebĂ€ude A und bin ausschließlich ĂŒber die EingĂ€nge 1 und 3 zu erreichen“) besitzen, oder ganz ohne GebĂ€udebezug (Mitfahrerparkplatz) existieren. ZusĂ€tzlich kann in der Anwendung ein eigenes grafisches Objekt fĂŒr den PoI gesetzt werden, an dem der Punkt spĂ€ter in LocateM erscheint. Die PoIs können zusĂ€tzlich in Typen und die Typen in Kategorien zusammengefasst werden. Aktuell gibt es knapp 400 PoIs. FĂŒr Heiko Keifenheim, den leitenden Entwickler von COS, ist speziell auch der Komfort fĂŒr die Nutzer wichtig: „Von all der KomplexitĂ€t im Hintergrund sollen die Anwender nichts mitbekommen. Im Gegenteil, unser Ziel war es, dem Anwender eine schnelle, schlanke und intuitive OberflĂ€che an die Hand zu geben. Die ersten RĂŒckmeldungen zeigen zu unserer Freude, dass wir dieses Ziel erreicht haben.“

Kanten und Baustellen

Foto: Merck KGaA

Foto: Merck KGaA

Die Kanten der beiden Netze (Gehwege und Fahrwege) können in jeweils vier Klassen gewichtet werden: Haupt-, Neben-, Zuwege, sowie Wege innerhalb von BetriebsflĂ€chen. Je höher das Gewicht einer Kante umso lĂ€nger bleibt der Algorithmus zur Routenberechnung auf der Kante. Im Zuge der Verkehrsplanung wurde auch festgelegt, dass Besucher sich möglichst lange außerhalb des WerkgelĂ€ndes bewegen sollen, da dies der sicherste Weg ist. „Mit der Möglichkeit der Gewichtung, war dies ohne weiteres möglich“, berichtet Kim Wolter. ZusĂ€tzlich können alle Kanten gerichtet werden, erhalten also eine vorgegebene Fahrtrichtung. Außerdem lassen sich verschiedene ZustĂ€nde (zum Beispiel „gesperrt“) zuweisen, die ebenfalls beim Routing berĂŒcksichtigt werden.

Ein weiterer Meilenstein war die Integration der Baustellendokumentation, die seit einiger Zeit bei Merck existiert und sowohl aktuelle als auch geplante und abgeschlossene Baustellen dokumentiert. Recht schnell stellte sich im Projekt heraus, dass ein automatisiertes „Verschneiden“ der Baustellen auf das Knoten-Kanten- Modell der Navigation nicht zielfĂŒhrend war, da das Knoten-Kanten- Modell ein rĂ€umlich abstraktes Abbild der WegefĂŒhrung und auch die Baustellen vereinfacht darstellt. Es bedurfte daher der Pflege durch einen Fachschalenanwender. Auch die Angaben zur Verkehrsbehinderung mussten verfeinert werden.

Anpassungen im Projekt

Nach den ersten GesprĂ€chen im FrĂŒhjahr 2016 dauerte es knapp 12 Monate, bis LocateM in einer Beta-Version verfĂŒgbar war. In den vergangenen Monaten wurden neben der eigentlichen Anwendung auch die AblĂ€ufe der Datenpflege und Aktualisierung geprĂŒft und, wo nötig, angepasst. „Beispielsweise haben die ersten Praxistests ergeben, dass es sinnvoll ist das Kartenbild wĂ€hrend der Navigation in Laufrichtung des Anwenders auszurichten“, erinnert sich Projektleiter Wolter.

Seit kurzem lÀuft LocateM erfolgreich im Live-Betrieb, wie Projektleiter Wolter berichtet.

www.dhom.de
www.locatem.merck.de
www.cosgeo.de