Die Karten-Engine des Arbeitsmanagementsystems eines Netzbetreibers
Ein Strom- und Gasverteiler hat MaptIQ beauftragt, die Geomodule seines Arbeitsmanagementsystems zu bauen: eine Live-Karte der Arbeit, Routing und Optimierung für die Einsatzkräfte sowie einen Geokodierer, bei Tausenden Arbeitsaufträgen pro Tag.
Ein Arbeitsmanagementsystem ist ein Geoproblem
Ein Arbeitsmanagementsystem (WMS) plant, verteilt und verfolgt Arbeiten im Feld. Bei einem Verteilnetzbetreiber hängt fast jeder Auftrag an einem Ort im Netz: einem Mast, einem Kabel, einer Gasleitung, einem Ventil, einem Zähler, einer Adresse.
Damit ist die Karte das wichtigste Mittel für Disponenten und Planer, um die Arbeitslast zu verstehen, und Geotechnologie ein Kernmotor des Systems, keine Dekoration. Sechs Herausforderungen entscheiden, ob dieser Motor funktioniert.
Sechs Herausforderungen eines Arbeitsmanagementsystems
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Tausende Aufträge, ständig in Bewegung
Aufträge werden laufend angelegt, zugewiesen, begonnen und abgeschlossen. Eine Karte, die bei jeder Änderung alles neu lädt, ist unbrauchbar. Aktualisierungen müssen günstig und schnell sichtbar sein.
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Arbeit gehört zu Anlagen, nicht nur zu Adressen
Ein Auftrag gehört zu einem Mast, Kabel, einer Leitung oder einem Zähler, oft in mehreren Systemen mit unterschiedlicher Qualität beschrieben. Jeder Auftrag braucht einen verlässlichen Ort und eine Verbindung zum Netz.
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Lesbar von der Region bis zur Straße
Tausende Punkte müssen in der Übersicht lesbar und auf Straßenebene detailliert bleiben, mit sichtbarem Status und sichtbarer Priorität, ohne den Browser zu überlasten.
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Räumliche Fragen, schnell beantwortet
Welche dringenden Gasaufträge sind im Umkreis weniger Kilometer um diesen Trupp offen, heute fällig und benötigen eine bestimmte Qualifikation? Raum, Attribute und Zeit müssen mit interaktiver Geschwindigkeit zusammenkommen, für viele Nutzer gleichzeitig.
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Fahrzeit, nicht Luftlinie
Reale Fahrten hängen von Einbahnstraßen, Beschränkungen, Zufahrt und Straßentyp ab. Fahrzeiten zwischen vielen Trupps und vielen Einsatzorten werden immer wieder gebraucht.
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Der beste Plan, schnell neu berechnet
Zuweisung und Reihenfolge müssen Qualifikationen, Schichten und Prioritäten beachten, Störungsarbeiten vorziehen und sich anpassen, wenn sich der Tag ändert. Das muss Sekunden dauern, nicht Stunden.
Warum Adressabgleich schwieriger ist, als er aussieht
In einem Arbeitsmanagementsystem beginnen viele Aufträge mit einer Adresse, einem Kundenanruf oder einer Flurstücksnummer. Diesen Text in einen verlässlichen Ort auf der Karte zu verwandeln, ist Geokodierung, und sie hat ihre eigenen Probleme.
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Unsaubere Eingaben
Menschen tippen Adressen auf jede Art: Abkürzungen, andere Wortreihenfolge, Tippfehler, fehlende Akzente, Hausnummern wie 12/A oder 12-14, Flurstücksnummern. Der Text muss normalisiert werden, bevor er abgeglichen werden kann.
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Derselbe Name an vielen Orten
Ein Straßenname existiert in vielen Orten und Bezirken, und Straßen werden umbenannt. Ohne Kontext ist der richtige Treffer geraten.
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Es gibt keine perfekte Adressliste
Amtliche Adressdaten, die Kunden- und Zähleradressen des Unternehmens und seine Anlagenorte stimmen nicht überein. Neue Gebäude, fehlende Hausnummern, ländliche Orte ohne Straßenadresse, Grundstücke, die nur über die Flurstücksnummer bekannt sind.
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Wie sicher ist der Treffer?
Exakte, ungefähre und mehrdeutige Treffer müssen unterschieden werden. Ein Vertrauenswert und gerankte Kandidaten erlauben es dem System, gute Treffer automatisch zu übernehmen und zweifelhafte an eine Person zu geben.
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Haus, Straße oder Ort?
Ein Ergebnis kann ein Gebäude, ein Punkt an der Straße, eine interpolierte Position oder nur ein Dorf sein. Ein Trupp muss wissen, was davon, und wo der Zugang ist.
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Tempo, Umfang und Datenschutz
Die Suche während der Eingabe muss in Millisekunden antworten, der Massenabgleich muss große Listen bewältigen, und Kundenadressen sind personenbezogene Daten, was ihre Übergabe an einen externen Geokodierdienst problematisch macht.
Ein komplexes Anlagenregister, im Abgleich gehalten
Die Netzanlagen liegen in einer Registerdatenbank, die für die Bestandsführung gebaut ist, mit komplizierten Beziehungen und vielen Zuständen. Wir haben die Daten daraus übernommen und gleichen sie regelmäßig mit dem Arbeitsmanagementsystem ab.
Das ist schwieriger als Tabellen zu kopieren:
- Beziehungen: Anlagen hängen in Hierarchien und Netzen zusammen, etwa Einspeisepunkte, Abgänge, Transformatoren, Kabel, Leitungen, Hausanschlüsse und Zähler, und ein Auftrag betrifft oft eine Anlage und alles, was daran hängt
- Zustände: Anlagen sind geplant, in Betrieb, abgeschaltet, außer Betrieb oder stillgelegt, mit Historie, und diese Zustände müssen in das übersetzt werden, was für die Arbeit zählt
- Eine Wahrheitsquelle: das Register bleibt der Master. Das Arbeitsmanagementsystem hält eine Arbeitskopie, die nicht davon abweichen darf
- Änderungen und Löschungen: nur das Geänderte soll übernommen werden, in der richtigen Reihenfolge, ohne das Produktivregister zu belasten
- Datenqualität: defekte Beziehungen, fehlende Orte und seltsame Zustände gibt es in jedem Register, daher werden Ausnahmen gemeldet statt versteckt
Es gilt dieselbe Disziplin wie in unserer ETL-Arbeit: wiederholbar, nachvollziehbar und gegen die Quelle geprüft.
Geomodule, vier Aufgaben
Das Unternehmen verteilt Strom und Gas und führt die Feldarbeit für beide Netze aus. Es hat MaptIQ beauftragt, die Geomodule seines Arbeitsmanagementsystems zu bauen.
- Karte und Abfrage: Aufträge auf der Karte darstellen und nach Ort, Status, Art, Priorität und Zeit abfragen
- Routing: reale Fahrrouten und Fahrzeiten im Straßennetz berechnen
- Optimierung: Arbeit für die Einsatzkräfte zuweisen und in Reihenfolge bringen
- Geokodierung: Adresssuche und Adressabgleich, damit Arbeit auch von einer Adresse aus verortet werden kann
Darunter werden die Netzanlagendaten aus der Registerdatenbank übernommen und regelmäßig abgeglichen. Alles muss täglich Tausende Aufträge bewältigen, für Disponenten, Planer und Trupps, die mit einem gemeinsamen Bild von Netz und Aufträgen arbeiten.
Auf Open-Source-Geotechnologie gebaut
- PostgreSQL + PostGIS
Eine räumliche Wahrheitsquelle
Aufträge, Anlagen und Straßennetz liegen in einer Geodatenbank. Räumliche Indizes machen Fragen wie „was ist offen, dringend und in der Nähe“ interaktiv.
- Vector Tiles
Eine Live-Karte, die leicht bleibt
Die Karte wird als aus PostGIS erzeugte Vector Tiles ausgeliefert. Tausende Punkte werden flüssig gezeichnet, die Gestaltung nach Status und Priorität geschieht im Browser, und Änderungen erreichen die Karte kurz nach ihrem Eintreten.
- MapLibre GL JS
Die Karte des Disponenten
Eine schnelle WebGL-Karte mit Clustering in der Übersicht, Details auf Straßenebene, Filtern nach Status, Art, Trupp und Datum sowie Auswahlwerkzeugen, um Fragen zu einem Gebiet zu stellen.
- pgRouting
Routing im realen Netz
Fahrrouten und -zeiten werden im Straßennetz in der Datenbank, direkt bei den Daten, berechnet. Fahrzeitmatrizen zwischen Trupps und Einsatzorten speisen die Optimierung.
- Optimierung
Arbeit zuweisen und sequenzieren
Aus offener Arbeit, Trupps und Fahrzeiten schlägt das Modul Zuweisungen und die Besuchsreihenfolge vor, auf derselben Karte dargestellt, und rechnet neu, wenn sich die Tagesarbeit ändert.
- Geokodierer
Adresssuche und Adressabgleich
Das Geokodiermodul normalisiert Adresstext, gleicht ihn mit Referenzadressdaten ab und liefert gerankte Kandidaten mit Vertrauenswert. Es bedient die Suche während der Eingabe und den Massenabgleich von Aufträgen.
- ETL
Registerabgleich
Anlagendaten werden aus der Registerdatenbank übernommen und regelmäßig abgeglichen: Beziehungen und Zustände werden übersetzt, Änderungen übertragen und Ausnahmen gemeldet.
Vom Auftrag zur Route
- Ein Auftrag kommt aus dem Arbeitsmanagementsystem, einer Anlage im abgeglichenen Register zugeordnet. Ist nur eine Adresse bekannt, findet der Geokodierer den Ort.
- Er erscheint auf der Karte als Teil des Live-Bildes, herausgezoomt geclustert, nah herangezoomt detailliert.
- Ein Disponent filtert und fragt nach Gebiet, Status, Priorität, Qualifikation oder Zeit ab.
- Das Routing berechnet reale Fahrzeiten zwischen Trupps und Arbeit.
- Die Optimierung schlägt vor, wer was in welcher Reihenfolge tut, und die Routen werden auf der Karte gezeichnet.
- Ändert sich der Tag, wird der Plan neu berechnet.
Wie wir es schnell und verlässlich halten
Schwere Arbeit bleibt in der Datenbank
Räumliches Filtern, Routing und Aggregation laufen direkt bei den Daten, sodass nur Ergebnisse im Browser ankommen.
Nur zeichnen, was gebraucht wird
Vector Tiles und zoomabhängige Details bedeuten, dass der Browser nie alle Aufträge auf einmal laden muss.
Ein Modul für zwei Netze
Strom und Gas teilen sich die Engine, mit netzspezifischer Gestaltung, Regeln und Prioritäten darüber.
Für den Arbeitstag gebaut
Disponenten verlassen sich den ganzen Tag auf die Karte. Wir wenden die Praxis aus unserer Hochverfügbarkeits-Arbeit an: replizierte Daten, Monitoring und getestete Wiederherstellung.
Ein Live-Bild der Arbeit
- Eine gemeinsame Sicht: Disponenten, Planer und Trupps arbeiten mit derselben Live-Karte der Arbeit
- Schnelle Antworten: räumliche Fragen, für die früher Exporte und Tabellen nötig waren, werden auf der Karte beantwortet
- Planung auf realer Fahrt: Routen und Pläne auf Basis der Fahrzeit im Straßennetz statt Luftlinien-Schätzungen
- Weniger manuelle Planung: Planer widmen sich Entscheidungen, statt Routen von Hand zu bauen
- Unabhängigkeit: ein Open-Source-Fundament ohne Lizenzgebühren pro Nutzer oder Core und volle Kontrolle über Code und Daten
- Auffindbare Orte: Adressen werden mit Vertrauenswert abgeglichen, sodass zweifelhafte Treffer markiert werden, statt stillschweigend falsch verortet zu sein
- Ein aktuelles Bild: Anlagendaten werden regelmäßig aus dem Register abgeglichen, das die Wahrheitsquelle bleibt
Dieselben Herausforderungen bei jeder Außendienst-Belegschaft
Wasser- und Fernwärmenetze, Telekommunikationsbetreiber, Straßenbeleuchtung, Straßenunterhaltung und kommunale Dienste planen alle Arbeit, die an Orte gebunden ist. Die Bausteine sind dieselben: eine Geodatenbank, Vector Tiles, Routing und Optimierung und eine Karte, auf die man sich verlassen kann. Siehe unsere Arbeit für Infrastruktur und Verwaltung und die Fallstudie zum kommunalen Web-GIS.
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