Vision und Ziel des Produktes "MultiBus-Progonse"
Fa. KI performance GmbH und die WestVerkehr GmbH (west) möchten in Kooperation eine Idee zum Landeswettbewerb zu innovativen KI-Ideen für den ÖPNV vorstellen.
Unsere Teilnahme basiert auf der Grundidee, den ÖPNV attraktiver zu machen und damit einen Beitrag zu sicherer und nachhaltiger Mobilität in NRW zu leisten. In unserem Teilnahmeprodukt „MultiBus-Prognose“ fokussieren wir uns auf den wachsenden Markt des On-Demand Verkehrs für ländliche Gebiete am Beispiel MultiBus der WestVerkehr im Kreis Heinsberg.
Durch den Einsatz künstlicher Intelligenz machen wir Daten aus verschiedenen Quellen besser nutzbar und befähigen das Verkehrsunternehmen dadurch, die Einsatzplanung für die Multibusse zu optimieren. Dadurch können einerseits Kosten gespart werden, und andererseits das Angebot und Kundenerlebnis für Fahrgäste durch bessere oder schnellere Verfügbarkeit der Busse verbessert werden.
Unser Ziel ist es, einen Prototypen (MVP) zu bauen, der in seiner Grundstruktur replizierbar ist und als Produkt auch von anderen Verkehrsunternehmen und – verbunden in NRW genutzt werden kann (sowohl für den On-Demand als auch für den Linienverkehr).
Um die Kompetenzen in den Bereichen ÖPNV und künstliche Intelligenz optimal zu bündeln, haben sich WestVerkehr und KI performance zur Teilnahme am Wettbewerb mit dem oben genannten Produkt zusammengeschlossen.
KI group / KI performance - Die Datenspezialisten
Die KI group, gegründet 1999 in Köln, besteht aus ca. 300 Entrepreneurs, Kreativen und Problemlösern mit tiefen Wurzeln in der Tech- und Start-up-Welt. Die Fähigkeiten und vielfältigen Erfahrungen im digitalen Bereich ermöglichen es dem Unternehmen, bei jeder Herausforderung maximale Wirkung zu erzielen - von der Mitgründung, dem Angel-Investment und der Entwicklung digitaler Lösungen bis hin zum Aufbau vollwertiger Unternehmen.
Die KI performance GmbH mit Sitz in Köln ist als Teil der KI group spezialisiert auf intelligente Automatisierung, Datenplattformen und –produkte und künstliche Intelligenz. Mit einem Team aus Data Scientists, Data Engineers und Business Analysten hilft das Unternehmen seinen Kunden dabei, Daten nutzbar zu machen und auf deren Basis bessere Entscheidungen für ihr Geschäft zu treffen.
WestVerkehr - Die ÖPNV-Spezialisten
Die WestVerkehr betreibt den öffentlichen Personennahverkehr flächendeckend im Kreis Heinsberg. Mit über 40 Buslinien gewährleistet die west eine gute Erreichbarkeit im gesamten Kreis Heinsberg sowie Anschlusspunkte in die Verkehrsnetze in den umliegenden Gebieten der Städteregion Aachen, des Kreises Düren, des Kreises Viersen, der StadtMönchengladbach und sogar grenzüberschreitend in die Niederlande.
Im Kreis Heinsberg leben etwa 255.000 Menschen auf einer Fläche von 628 km². In den größeren Städten des Kreises wohnen jeweils bis zu 43.000 Menschen, wohingegen in den Gemeinden Gangelt, Selfkant undWaldfeucht insgesamt gerade einmal 30.000 Menschen leben.
Mit etwa 130 eigenen Bussen und 75 Fahrzeugen von Auftragnehmern werden jährlich nahezu sechs Millionen Betriebswagen-Kilometer zurückgelegt. Der Kreis Heinsberg wird flächendeckend mittels Schnell-, Stadt- und Regionalbussen, sowie dem MultiBus erreicht. Mit jährlich rund 10 Millionen Fahrgästen leistet die west gemeinsam einen aktiven Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz.
Das Team "MultiBus-Prognose"
Hier stellen wir Ihnen das Kernteam für die Erstellung der MultiBus-Prognose vor. Beide Unternehmen können in der Umsetzung auf ein mehrköpfiges Team von Spezialist:innen zugreifen.
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Gregor Kurth |
Tanja Müller Marketing AVV / Öffentlichkeitsarbeit WestVerkehr GmbH |
Udo Winkens |
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| Dr. Constantin Spille Chapter Lead Data & AI KI performance GmbH |
Florian Stadtfeld Account & Business Management KI performance GmbH |
Der MultiBus - Nachhaltiger On-Demand Verkehr im Kreis Heinsberg
Der MultiBus ist ein mit Kleinbussen betriebenes, bedarfsorientiertes Angebot der west. Der MultiBus hat keinen festen Linienweg und fährt die Kunden nur nach Vorbestellung von Haltestelle zu Haltestelle bzw. bis vor die Haustüre.
Der MultiBus wird vor allem in ländlichen Bereichen im Kreis Heinsberg mit schwachem Linienangebot bzw. zu Schwachverkehrszeiten eingesetzt. Mobilitätseingeschränkte Menschen in Rollstühlen können problemlos die Fahrt mit dem MultiBus genießen. Auch Kinderwagen finden ihren Platz in einem Teil der modernen Fahrzeuge. Im Jahr 2022 werden wir nach aktueller Hochrechnung ca. 120.000 Fahrgäste mit dem MultiBus befördert haben.
Die Vorteile auf einen Blick:
- On-Demand Verkehr mit langen Bedienzeiten (am Wochenende bis 02:00 Uhr)
- Günstig fahren mit dem AVV-Tarif (keine Zuschläge)
- Platz für Kinderwagen, Rollstuhl, Rollator, Fahrrad und sonstiges Gepäck
- Einfach und schnelle Buchungsmöglichkeit per App, online sowie telefonisch bis spätestens 60 Min. vor dem gewünschten Fahrtantrit
Sollten verschiedene Buchungsanfragen vorliegen, die miteinander kombinierbar sind, werden mögliche Fahrtenbündelungen berücksichtigt.
Die MultiBus-Prognose
Zur besseren Planung des On-Demand-Verkehrs entwickeln wir eine Vorhersage der Nachfrage: so kommen mittels künstlicher Intelligenz zu den bereits bestehenden Buchungsanfragen Informationen über die Auslastung der Kleinbusse, die lokale Wettervorhersage und lokale Veranstaltungen hinzu. Dies ermöglicht den Personalern, die die kurz- bzw. mittelfristige Personaldisposition durchführen, ihre Personalplanung effizienter auf Basis der prognostizierten Daten durchzuführen.
Ebenso gewinnen wir durch die KI Erkenntnisse, die uns bei der Planung und Zurverfügungstellung der Fahrzeugkapazitäten und deren Beförderungskapazität hilft. Aktuell werden bis zu 13 MultiBus-Fahrzeuge eingesetzt (vor Covid bis zu 16 Busse) und die Nachfrage steigt gerade wieder deutlich an (ca. 10.000 Fahrgäste pro Monat).
Das Ergebnis ist also eine belastbare, datengetriebene Entscheidungsvorlage für Personaler:innen und Diponent:innen für die Planung von Fahrpersonal und Fahrzeugen, die zu mehr Effizienz, weniger Leerfahrten und einem verbesserten Angebot für den Fahrgast führt.
Technologischer Ansatz:
Mittels einer (multivariaten) Zeitreihenanalyse soll die künstliche Intelligenz den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Einflussfaktoren und der MultiBus- Nachfrage lernen. Dazu werden historische Daten zusammengetragen, auf deren Basis das System diesen Zusammenhang lernen kann.
Ist der Algorithmus/die künstliche Intelligenz trainiert, wird eine Anwendung entwickelt, die fortlaufend die benötigten Daten zusammenträgt und automatisch die Vorhersage der Nachfrage berechnet. Diese Vorhersage wird dann dem Mitarbeiter oder der Mitarbeiterin zur Schichtplanung visualisiert in Form eines Power BI Dashboards bereitgestellt, so dass dieser/diese eine genauere Planung vornehmen kann.
Die MultiBus-Prognose in Modulen
Quelle: KI group / KI performance
Datenprodukt zur verbesserten Vorhersage
Quelle: KI group / KI performance
Visualisierung in Power BI (reaktiv)
Quelle: KI group / KI performance
Visualisierung in Power BI (proaktiv)
Quelle: KI group / KI performance
Zeitplan
Der Zeitplan basiert auf den heute bekannten Informationen zu Datenquellen und kann im Laufe der Erstellung der “MultiBus-Prognose” ggf. geringfügig angepasst werden.
08/2022 Module 1 - 3
Kickoff, Infrastruktur aufsetzen und mit der Sichtung der Daten anfangen.
09/2022 Module 4 & 5
KI-Modell iterativ trainieren, evaluieren und Ergebnisse mit Business besprechen.
Dashboard erstellen und iterativ verfeinern in Absprache mit Business.
10/2022 Modul 6
Vorhersagen aus KI-Modell in Dashboard integrieren und Dashboard finalisieren.
Anwendbarkeit auf andere Use Cases
Wir designen die MultiBus-Prognose so, dass sie sich im Kern als replizierbares Datenprodukt auch auf andere Anwendungsfälle (für andere Regionen, Verkehrsverbünde oder -unternehmen) übertragen lässt. Wir legen großen Wert auf Transparenz und haben zum Ziel, dass der Kunde das Produkt selbstständig monitoren, operationalisieren und weiterentwickeln kann.
Wir gehen von der Annahme aus, dass wir auch in weiteren Anwendungsfällen die Nutzung historischer Buchungs- und Auslastungsdaten, Wetterdaten und Veranstaltungsdaten als Datenquellen für den Algorithmus nutzen. Der Algorithmus lässt sich im Kern wiederverwenden. Dadurch ergäben sich für weitere Anwendungsfälle Einsparpotentiale beim Finden und Optimieren des Algorithmus, ebenso könnte ein Großteil der Infrastruktur (Infrastructure as Code) wiederverwendet werden. Weiteres Einsparpotential bietet die Erstellung der Power BI Dashboards, da auch hier eine grundlegende Vorlage für weitere Use Cases adaptiert werden kann.
Ausgehend von diesen Annahmen und vergleichbaren internen Kosten anderer Verkehrsunternehmen oder –verbünden schätzen wir Stand heute ein Einsparpotential von 30-50% bezogen auf die oben stehende Kalkulation in weiteren Anwendungsfällen.
Zusammenfassung
Der MultiBus fährt lediglich nach vorab angemeldetem Fahrtwunsch. Dies verringert per se unnötige Schadstoffausstöße von kostenintensiven Leerfahrten. Dadurch, dass kein fester Linienweg besteht, können die Fahrten kundenorientiert und auf dem direkten Wege ausgeführt werden. Die ressourcenschonendeMobilität wird zu einer zentralen Aufgabe unserer Gesellschaft. Der Einsatz im Zubringerverkehr an das regionale und überregionale Schnellverkehrsnetz (Bus und Bahn) stärkt den ÖPNV in Gebieten mit schwacher Verkehrsnachfrage, die ohne oder nur mit einer geringen Taktung an das Liniennetz angeschlossen sind. Darüber hinaus ist der MultiBus eine gute Ergänzung in den späten Abendstunden, wenn die Verkehrsnachfrage auf den Linien mit festem Linienweg nachlässt.
Das Angebot des bedarfsorientierten Verkehrs ist eine ideale Möglichkeit, die Mobilitätswende zu gestalten. Unter Zuhilfenahme von KI und der damit verbundenen Analyse- und Optimierungsmöglichkeiten in Form moderner Algorithmen soll das Verkehrsangebot künftig einerseits effizienter, andererseits auch verlässlicher werden. Mit dieser projektierten, maßgeschneiderten Mobilitätslösung lässt sich für eine größere Menge potentieller Fahrkund:Innen das vorhandene ÖPNV-Angebot
- auch für individuelle Kundenbedürfnisse - attraktiver und kundenfreundlicher gestalten und damit zu einer weiteren Senkung der CO2-Emmissionen beitragen. Das in diesem Dokument beschriebene Produkt ist bewusst so konzipiert, dass es sich in seiner Grundstruktur auch leicht auf andere Verkehrsanbieter in NRW übertragen lässt.
