10/16: Digital Transformation

The text was written in German, an excerpt is available in English at the end of the text.

Pokémon Go ist die Spitze des Eisbergs: Seit ein paar Wochen ziehen unzählige Smartphone-Besitzer durch Stadt und Land und sind auf der Suche  nach  digitalen  Monstern  in  der  realen  Welt. Es ist nicht nur ein Hype, der sich da vor unserer aller Augen abspielt. Es ist vielmehr ein Sinnbild dafür, wie sehr die  Grenze zwischen  analoger und digitaler Welt verschwimmt, in welchem Maß unsere Welt inzwischen digitalisiert ist.

„Es ist eine der ganz großen Herausforderungen der Gegenwart, sämtliche Facetten der Digitalisierung umfassend zu untersuchen, all die Möglichkeiten zu verstehen, die seit Erfindung des Heimcomputers vor gut 30 Jahren die persönlichen, sozialen und wirtschaftlichen Lebensbereiche erfasst und revolutioniert haben, und ihre Chancen auch  aktiv zu nutzen”, so Professor  Alexander Mädche, Professor für Wirtschaftsinformatik am  Institut für Informationswirtschaft  und  Marketing  (IISM)  am  KIT. Und so vielfältig wie die Facetten sind, die es zu untersuchen gilt, so  unterschiedlich  sind  auch  die  universitären Fachbereiche, die sich damit  beschäftigen: angefangen bei der Informatik über die Sozial- und Wirtschaftswissenschaften bis hin zur  Philosophie und den Rechtswissenschaften.

Zum Forschungsschwerpunkt von Alexander Mädche – auch Direktor am Karlsruhe Service Research Institute (KSRI) – gehört die Untersuchung und Gestaltung der digitalen Transformation der Wirtschaft und Gesellschaft auf den Ebenen der Infrastruktur, der Prozesse, sowie von Produkten und Dienstleistungen. Während sich die Sozial- und Wirtschaftswissenschaften stark auf die Untersuchung des Phänomens Digitalisierung beschränken, sucht die Wirtschaftsinformatik den problembezogenen Kontakt zu Hersteller- und Anwenderfirmen und möchte positiv verändern und gestalten.

Beispiel  SAP:  Der  Walldorfer  Software-Gigant  entwickelt softwarebasierte Echtzeitanwendungen  für  die  Logistik.  SAP  sorgt  für  die  nötige  Prozessintelligenz  und  kann  dadurch  den  Anwendern eine unglaubliche Informationsmenge in Echtzeit zur Verfügung stellen – zu viele Informationen für das menschliche Gehirn, das noch auf dem Stand eines Neandertalers arbeitet und auf eine derartige Fülle von Informationen nicht adäquat reagieren kann. „Wir möchten herausfinden, wie die Informationen aufgearbeitet und präsentiert  werden  müssen,  damit  der  Anwender  das  richtige  Situationsbewusstsein  hat  und  auf dieser Basis die richtige Entscheidung treffen kann”,  so  Mädche.  „Es  geht  in unserer  Forschung oft darum, die verfügbare Informationstechnologie  in  Form  eines  digitalen  Assistenzsystems bereitzustellen und auf dieser Basis dem Anwender  im  richtigen  Augenblick  den  richtigen  Impuls  zu  geben  und  ihn  so  durch  den Dschungel der Informationen zu leiten.”

Beispiel  Bosch:  Ein  Ziel  des  Stuttgarter  Autozulieferers  ist  es,  vernetzte  und  automatisierte  Parklösungen  für  zukünftige  Mobilitätsszenarien  anzubieten.  Doch  wie  kommt  die  Software  an  die  benötigten  Informationen?  Technische  Systeme  stoßen  hier  heute  noch  an  ihre  Grenzen. Eine Möglichkeit ist es, die Nutznießer des Systems auch an der Erfassung der Daten zu beteiligen und zwar auf freiwilliger Basis mit spielerischen  Anreizen.  „Gamification stellt einen möglichen Lösungsansatz dar”, so Mädche. Man  möchte  den  Anwender  auf  spielerische  Weise zum Erfassen von Daten bewegen. Ähnlich  ist  die  Herangehensweise,  wenn  es  beispielsweise um die optimale Einstellung einer Heizungsanlage   in   einem   Mehrfamilienhaus   geht.  Wie  kommt  die  Heizungsanlage  an  die  notwendigen  Informationen:  an  das  tatsächliche  Nutzungsverhalten  der  Bewohner?  Auch  hier  besteht  die  Herausforderung  darin,  mit  einer App auf spielerische Weise die Hausbewohner  zur  Preisgabe  ihrer  Nutzungsgewohnheiten  zu animieren und auf dieser Basis eine optimale Einstellung der Heizungsanlage zu ermöglichen. Auch Professor York Sure-Vetter beschäftigt sich mit dem Thema der „Digitalen Transformation”. Er  ist  Professor  am  Institut  für  Angewandte  Informatik  und  Formale  Beschreibungsverfahren  (AIFB)  des  KIT  und  –  gemeinsam  mit  Professor  Mädche  –  Direktor  am  Karlsruhe  Service  Research Institute (KSRI). Zudem ist er Direktor am FZI Forschungszentrum Informatik am KIT. Er betrachtet  mit  seiner  Arbeitsgruppe  verstärkt  die  technische  Ebene  der  Digitalisierung:  „Wir  verfolgen  drei  Stränge  bei  unserer  Forschungsarbeit. Da ist einmal die Frage, wie Wissen im Web repräsentiert wird und wie wir es für Maschinen versteh-  und  nutzbar  machen  können,  Stichwort Semantic Web. Dann beschäftigen wir uns damit, wie wir Maschinen dazu befähigen können, Wissen selber zu lernen, Stichwort Maschinelles Lernen. Und letztlich möchten wir unsere Erkenntnisse,  unser  Wissen  auch  der  Industrie  als  intelligente  Dienste,  Stichwort  Smart  Services, zur Verfügung stellen.”

Was verbirgt sich hinter dem Begriff  „Semantic Web“?  Eine  Maschine  kann  aus  dem  Web  unendlich viele Daten herauslesen. Entscheidend für die sinnvolle Nutzung ist es aber, dass die Datensemantisch miteinander  verknüpft  werden  und  ihnen somit eine Bedeutung zukommt. „Karlsruhe ist eine Stadt“ wäre eine solche Verbindung. Sobald die Maschine mit sämtlichen Verknüpfungen  zwischen  den  Begriffen  „gefüttert”  wurde,  kann  sie  selber  ein  Netzwerk  von  Begrifflichkeiten,  einen  Wissensgraphen,  abbilden.  Durch  die  semantische  Suche  ist  Wissen  im  Web  für  alle  zugreifbar, automatisch übersetzbar und in allen Sprachen verfügbar. Genutzt wird diese Technik beispielsweise bei Semantic MediaWiki, bei Wikidata  oder  DBpedia.  In gleicher Weise entsteht auch die Faktenbox bei Wikipedia.

Professor Sure-Vetter fügt hinzu, dass „Maschinen  solche  Zusammenhänge  auch  selber  erkennen  können,  ohne  dass  man  ihnen  diese  vorher beibringen muss.“ Maschinen analysieren  große  Datenmengen,  suchen  nach  Verknüpfungen und entdecken sich wiederholende  Muster.  Anwendung  findet  diese  Technik  zum  Beispiel  im  europäischen  xLiMe-Projekt,  das  europaweit die  mediale  Berichterstattung  analysiert.  Die  Maschine  kann  aufgrund  von  Verknüpfungen der Daten (Wörtern) Zeitungsberichte,   Radiosendungen   und   TV-Beiträge  gleichen Inhalts entdecken. Das ist insbesondere  dann  interessant,  wenn  keine  eindeutigen  Schlüsselwörter  verwendet  werden.  So  kann  automatisch  verfolgt  werden,  welche  Medien  wann  und  in  welchem  Umfang  über  ein  bestimmtes Ereignis berichten.

Für  die  Industrie  interessant  werden  die  Forschungsergebnisse  von  Sure-Vetter,  wenn  sie  ihr als intelligente Dienste (Smart Services) zur Verfügung gestellt werden. In den komplett digitalisierten Fabriken der Industrie 4.0 werden permanent  Sensordaten  in  Entwicklungs-  und  Produktionssystemen   erfasst.   Werden   diese Daten  analysiert,  erlauben  sie  Aussagen  darüber, wie sich das System in der Zukunft entwickeln  wird.  Sind  meine  Produktionsprozesse pünktlich? Laufen meine Prozesse Gefahr, fehlerhaft zu werden? Das vom Bundeswirtschaftsministerium  geförderte  Projekt  „Smarte  Techniker-Einsatz Planung (STEP)“ beruht auf dieser Vorgehensweise.  Allein  durch  die  Fernauswertung  der  produktionsbegleitenden  Sensordaten   können   Servicetechniker   zum   richtigen Zeitpunkt entsandt und die benötigten Reparaturmaterialien  vor  Ort  bereitgestellt  werden,  um einen Produktionsausfall gar nicht erst entstehen zu lassen.

„Wir  leben  heute  in  einer  digitalen  Marktwirtschaft“,  ist  Professor  Mädche  überzeugt.  Die  Digitalisierung  macht  es  möglich,  über  eine  schier  unendliche  Menge  an  Informationen  in Echtzeit zu verfügen und dadurch den Automatisierungsgrad zu erhöhen und innovative digitale Produkte und Dienstleistungen zu realisieren. Neben den Chancen behalten die Forscher auch die Risiken der Digitalisierung im Blick. Das spiegelt die kürzlich geschlossene Forschungsallianz „Digitalisierung:   Transformation   sozio-ökonomischer  Prozesse“,  kurz  ForDigital,  wider,  die zwischen  dem  KIT  und  der  Universität  Mannheim geschlossen und am 5. Juli offiziell gestartet  wurde.  Die  Initiative  wird  vom  Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg gefördert und vernetzt die Wissenschaftler beider Einrichtungen sowie weitere  Partner.  Neben  der  digitalen  Transformation der Wirtschaft stehen hier Individuum und  Gesellschaft  im  Fokus,  beispielsweise mit den Potenzialen und Veränderungen hinsichtlich Gesundheit und Wohlbefinden, der Gestaltung positiver  Nutzungserlebnisse  (User  Experience), rechtlichen  Aspekten  sowie  volkswirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen. Es gilt, neben den  Chancen  auch  die  Herausforderungen  zu  erkennen und mögliche Gefahren zu verstehen. „Der Weg zu einer fairen und nachhaltigen Digitalisierung ist noch lange nicht am Ende, ein interdisziplinäres Zusammenspiel der universitären Disziplinen  zur  Gestaltung  der  Digitalen  Transformation im Sinne der Menschen und der Gesellschaft  ist  entscheidend“,  sind  sich  Professor Mädche und Professor Sure-Vetter einig.

The text was written by Gereon Wiesehöfer.

Excerpt in English

Digital Transformation
How Science Accompanies the Rapid Change of Industry and Society

Translation: Maike Schröder

“It is one of the very big challenges of the present to comprehensively study all aspects of digitization and actively seize the opportunities associated with it,” says Professor Alexander Mädche, Professor for Business Informatics of the Institute of Information Systems and Marketing (IISM) of KIT’s Department of Economics. His research focuses on digital transformation of industry and, hence, is in close contact with manufacturing and applications companies. “We analyze how the endless abundance of real-time information has to be processed and presented for the user having the right situation awareness and making the right decision on this basis.” In another project, he studies how beneficiaries of a system can participate in the acquisition of data by e.g. creating incentives (gamification).

Professor York Sure-Vetter, who works at the KIT Institute of Applied Informatics and Formal Description Methods (AIFB) among others, concentrates on the technical level of digitization: “Our research pursues three lines. One question is how knowledge is represented in the web and how we can make it understandable and usable for machines, the keyword being semantic web. We also analyze how we can make machines capable of learning knowledge, the keyword being machine learning. Finally, we want to make our findings and knowledge available to industry in the form of smart services.”

Apart from the opportunities, the researchers also study the risks and challenges of digitization. An example is the recently established research alliance “Digitization: Transformation of Socioeconomic Processes,” also known as ForDigital, in which both professors are involved. Apart from digital transformation of industry, this alliance focuses on the individual and society.

Artikel aus der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins LooKIT, Edition 2/2016, Schwerpunkt Mobilität.

Article within the current edition of the science magazine LooKIT on mobility at the Karlsruhe Institute of Technology, Edition 2/2016.

Photos: Markus Breig, Patrick Langer