Ein kurzer Stau, eine klemmende Tür oder viele Umstiege an einer
Haltestelle: Bereits kleine Verzögerungen im Fahrplan von Bahn und Bus
können zu großen Problemen führen. Eine neue Künstliche Intelligenz (KI)
soll künftig dabei helfen, die Pläne so zu gestalten, dass sie weniger
anfällig sind. Entwickelt wurde sie von einem Team der Martin-Luther-
Universität Halle-Wittenberg (MLU), des Fraunhofer-Instituts für Techno-
und Wirtschaftsmathematik ITWM und der Universität Kaiserslautern. Die
Studie erschien im "Transportation Research Part C: Emerging
Technologies".

Das Team suchte nach einem effizienten Weg, Fahrpläne darauf zu
überprüfen, wie gut sie kleinere unvermeidliche Störungen und Verspätungen
ausgleichen können. In der Fachsprache wird das die Robustheit von
Fahrplänen genannt. Bislang waren für solche Fahrplanoptimierungen
aufwendige Computersimulationen nötig, die die Reiserouten für eine
Vielzahl von Fahrgästen unter verschiedenen Szenarien errechneten. Eine
einzige Simulation kann dabei schnell mehrere Minuten Rechendauer
benötigen. Für eine Fahrplanoptimierung sind jedoch viele Tausend solcher
Simulationen nötig. "Mit unserem neuen Verfahren ist es möglich, die
Robustheit eines Fahrplans innerhalb von Millisekunden sehr genau zu
schätzen", sagt Prof. Dr. Matthias Müller-Hannemann vom Institut für
Informatik der MLU. Die Forschenden aus Halle und Kaiserslautern
trainierten ihre Künstliche Intelligenz mit zahlreichen Beispielen zur
Bewertung von Fahrplänen. Anhand von Fahrplänen für Göttingen und einen
Teil des südlichen Niedersachsens überprüfte das Team die neue KI und
erzielte dabei sehr gute Ergebnisse.

"Verspätungen sind unvermeidlich. Sie können zum Beispiel dann auftreten,
wenn es während der Rushhour zum Stau kommt, wenn eine Tür der Bahn klemmt
oder auch wenn an einer Haltestelle besonders viele Fahrgäste ein- oder
aussteigen", so Müller-Hannemann weiter. Bei knappen Umstiegszeiten können
selbst wenige Minuten Verspätung bedeuten, dass Reisende ihre Anschlüsse
verpassen. "Im ungünstigsten Fall handelt es sich dabei um die letzte
Verbindung eines Tages", ergänzt Mitautor Ralf Rückert. Eine weitere Folge
könnte auch sein, dass Fahrzeugumläufe gestört werden, sodass Folgefahrten
erst mit Verzögerung beginnen können und sich das Problem fortsetzt.

Die Möglichkeiten, um solchen Verzögerungen im Vorfeld entgegenzuwirken,
sind begrenzt: Die Fahrtzeiten zwischen und die Wartezeiten an
Haltestellen könnten großzügiger gestaltet sowie größere Zeitpuffer an
Endhaltestellen und zwischen aufeinanderfolgenden Fahrten eingeplant
werden. Das alles geht jedoch auf Kosten der Wirtschaftlichkeit. Das neue
Verfahren könnte nun dabei helfen, Fahrpläne so zu optimieren, dass sie
einen sehr guten Kompromiss zwischen den Wünschen der Fahrgäste, wie
schnelle Verbindungen und wenige Umstiege, der Robustheit der Fahrpläne
gegenüber Störungen und den äußeren wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der
Verkehrsbetriebe darstellen.

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der
Forschungsgruppe "Integrierte Planung im öffentlichen Verkehr"
unterstützt.

Originalpublikation:
Studie: Müller-Hannemann M., Rückert R., Schiewe A., Schöbel A. Estimating
the robustness of public transport schedules using machine learning.
Transportation Research Part C: Emerging Technologies (2022). doi:
10.1016/j.trc.2022.103566
https://doi.org/10.1016/j.trc.2022.103566

Der Krieg in der Ukraine belastet die deutsche Wirtschaft spürbar und
erhöht den ohnehin schon starken inflationären Druck. Die Erholung bricht
aber nicht ab. In seiner aktuellen Frühjahrsprognose halbiert das IfW Kiel
seine Vorhersage für die Zunahme der Wirtschaftsleistung in Deutschland im
laufenden Jahr nahezu. Es erwartet nun nur noch ein Plus von 2,1 Prozent
(bislang 4 Prozent). Die Inflationsrate dürfte auf 5,8 Prozent steigen, so
hoch wie noch nie seit der Wiedervereinigung.

Der Ukraine-Schock verzögert die Rückkehr zum Vor-Corona-Niveau in die
zweite Jahreshälfte. Die Produktionskapazitäten bleiben bis Ende des
Jahres nicht voll ausgelastet und damit die Wirtschaftsleistung unter den
Möglichkeiten. Im kommenden Jahr dürfte ein Teil der nun entfallenden
Produktion nachgeholt werden und die Wirtschaft dann um 3,5 Prozent
zulegen (bislang 3,3 Prozent erwartet). Die ökonomischen Verwerfungen
infolge des Ukraine-Krieges dürften Deutschland in diesem und im kommenden
Jahr insgesamt rund 90 Mrd. Euro an Wirtschaftsleistung kosten.

„Ohne die starken postpandemischen Auftriebskräfte wäre die deutsche
Wirtschaftsleistung im laufenden Jahr rückläufig. Die Konjunktur in
Deutschland wie weltweit ist gegenläufigen Kräften ausgesetzt. Den
kräftigen Auf- und Nachholeffekten nach dem Wegfall der meisten
Infektionsschutzmaßnahmen stehen die Schockwellen infolge des Ukraine-
Krieges gegenüber“, sagte Stefan Kooths, Konjunkturchef und Vizepräsident
des Kiel Instituts für Weltwirtschaft (IfW Kiel), anlässlich der heute
vorgestellten Frühjahrsprognosen für Deutschland (https://www.ifw-
kiel.de/index.php?id=17113&L=1), den Euroraum (https://www.ifw-
kiel.de/index.php?id=17112&L=1) und die Weltwirtschaft (https://www.ifw-
kiel.de/index.php?id=17111&L=1).

Im Euroraum dürfte das BIP um 2,8 Prozent (2022) und 3,1 Prozent (2023)
steigen. Die Weltwirtschaft expandiert deutlich schwächer, als ohne den
Krieg zu erwarten gewesen wäre. Sie dürfte mit Raten von 3,5 Prozent in
diesem und 3,6 Prozent im nächsten Jahr aber immer noch etwas stärker
zulegen als im längerfristigen Trend. Die russische Wirtschaft wird in
eine schwere Rezession rutschen.

Der Ukraine-Krieg belastet die Konjunktur über höhere Unsicherheit, neuen
Stress in den Lieferketten und nochmals verteuerte Rohstoffpreise,
insbesondere für Öl und Gas. Insgesamt dürfte die deutsche
Energieimportrechnung im Jahr 2022 um rund 40 Mrd. Euro höher ausfallen,
als noch in der Dezemberprognose veranschlagt war.

Allerdings haben in Deutschland die Konsumenten während der Pandemiephase
zusätzliche Ersparnisse in Höhe von 220 Mrd. Euro angehäuft. Ferner sitzen
die Industrieunternehmen auf rekordhohen Auftragsbeständen von 100 Mrd.
Euro, rund 17 Prozent ihrer Jahresproduktion. Diese Sonderfaktoren federn
den Ukraine-Schock ab, so dass die konjunkturelle Erholung nach der
Corona-Pandemie zwar kurzfristig stark belastet wird, aber nicht abbricht.

Rekordinflation im wiedervereinigten Deutschland und im Euroraum

Die stark gestiegenen Preise für importierte Rohstoffe und Vorleistungen
sind noch nicht vollständig bei den Verbrauchern angekommen. Es hat sich
bereits vor dem Ukraine-Krieg ein erheblicher, breit angelegter
Inflationsdruck aufgebaut, der sich das gesamte Jahr über in hohen
Teuerungsraten zeigen wird, selbst wenn – wie in der Prognose unterstellt
– die Rohstoffpreise wieder etwas nachgeben und die Lieferengpässe in der
zweiten Jahreshälfte sukzessive nachlassen.

Im Jahresdurchschnitt wird die Inflation mit voraussichtlich 5,8 Prozent
so hoch sein wie noch nie im wiedervereinigten Deutschland. 2023 werden
die Zuwachsraten nur allmählich nachlassen, und die Inflation dürfte auf
Jahressicht bei 3,4 Prozent liegen. Insbesondere in der Bauwirtschaft
steigen die Preise drastisch, im letzten Jahr waren es 8,6 Prozent – die
bei weitem höchste Preissteigerung seit der Wiedervereinigung. Sie dürfte
in diesem Jahr noch darüber liegen, bevor sie im nächsten Jahr wieder
moderater ausfällt.

Im Euroraum dürfte die Inflationsrate mit 5,2 Prozent den höchsten Stand
seit Bestehen der Währungsunion erreichen. Auch 2023 dürfte die
Teuerungsrate mit 2,8 Prozent weiterhin klar das Inflationsziel der
Europäischen Zentralbank (EZB) übertreffen.

„Der Inflationsdruck ist auch der weltweit expansiven Geld- und
Fiskalpolitik während der Pandemiephase geschuldet. Die massiven
Finanzhilfen haben – weitgehend finanziert über die Notenbanken – in
großem Stil Phantom-Einkommen im privaten Sektor geschaffen, also
Einkommen, denen keine Produktion gegenüberstand und die daher inflationär
wirken. Kriegsbedingt bekommt die Teuerung einen weiteren Schub, in Gang
gekommen war sie aber längst vor dem Überfall auf die Ukraine”, so Kooths.

Schulden steigen, Arbeitsmarkt bleibt robust

Die Erwerbstätigkeit setzt ihre Erholung von der Corona-Krise fort,
wenngleich das Tempo nachlassen dürfte. Die Zahl der Erwerbstätigen steigt
von 45,5 Millionen in diesem auf 45,7 Millionen im nächsten Jahr. Dämpfend
wirken zum einen die wirtschaftlichen Folgen des Ukraine-Krieges. Zum
anderen wird die Erhöhung des Mindestlohnes auf 12 Euro zu
Beschäftigungsverlusten führen (vgl. IfW Kiel Medieninformation:
Mindestlohn von 12 Euro: Risiken für Beschäftigung steigen, Armut sinkt
kaum/https://www.ifw-kiel.de/de/publikationen/medieninformationen/2022
/mindestlohn-von-12-euro-risiken-fuer-beschaeftigung-steigen-armut-sinkt-
kaum/). Außerdem erreicht das Arbeitskräfteangebot im nächsten Jahr wegen
der Alterung der Gesellschaft seinen Zenit. Die Arbeitslosigkeit sinkt von
5,7 Prozent (2021) auf neue gesamtdeutsche Tiefstände von 4,9 Prozent
(2022) und 4,7 Prozent (2023).

Die Schulden der öffentlichen Haushalte gehen nach der Corona-Pandemie
zwar zurück, bleiben aber hoch. Der Bund hat in Form von Sondervermögen
für den Klimaschutz und die Verteidigung die Voraussetzungen dafür
geschaffen, dass trotz Schuldenbremse Finanzierungsdefizite in größerem
Umfang möglich sind. 2022 beträgt das Minus 92 Mrd. Euro, 2023, wenn die
Schuldenbremse wieder greifen soll, gut 81 Mrd. Euro. Deutschlands
öffentliche Schulden betragen dann 68 Prozent (2022) bzw. gut 65 Prozent
(2023) des Bruttoinlandsproduktes (BIP).

„Deutschlands Liste der ungelösten Verteilungskonflikte wird immer länger.
Ungedeckte Leistungsversprechen im Renten- und Gesundheitssystem,
ambitionierte Maßnahmen zum Klimaschutz, mehr Verteidigungsausgaben,
Abfederung der hohen Energiepreise – bislang weicht die Finanzpolitik
stets in neue Schulden aus. Nicht die Schuldentragfähigkeit ist das
Problem, sondern dass dieser Kurs immer weniger in die
gesamtwirtschaftliche Landschaft passt, auch weil dadurch die Inflation
neue Nahrung bekommt. In Zeiten demografisch bedingt schwindender
Wachstumskräfte gilt es, die Ansprüche an die Möglichkeiten anzupassen.
Das erfordert Haushaltskonsolidierung, idealerweise durch Priorisierung
der Ausgaben“, so Kooths.

Hinweis für den Hörfunk: Ein Audio-File mit O-Tönen von Stefan Kooths,
Konjunkturchef und Vizepräsident des IfW Kiel, steht zum Download zur
Verfügung am Ende unserer Medieninformation (https://www.ifw-
kiel.de/index.php?id=17109&L=1) auf der Website.

Konjunkturchef Stefan Kooths antwortet auf folgende Fragen:
1. Wie hat sich die Konjunktureinschätzung für dieses Jahr verändert, und
was ist nun die Erwartung?
2. Welche negativen ökonomischen Folgen hat der Ukraine-Krieg konkret?
3. Mit welchen Preissteigerungen müssen wir für Deutschland in nächster
Zeit rechnen?

Die vollständigen Konjunkturberichte für Deutschland, den Euroraum und die
Weltwirtschaft sind hier abrufbar:
•       Deutsche Wirtschaft im Frühjahr 2022: Erholung gefährdet –
Preisdruck hoch (https://www.ifw-kiel.de/index.php?id=17113&L=1)
•       Euroraum im Frühjahr 2022: Kriegsschock trifft auf starke
Auftriebskräfte (https://www.ifw-kiel.de/index.php?id=17112&L=1)
•       Weltwirtschaft im Frühjahr 2022: Verlangsamte Expansion bei hoher
Inflation (https://www.ifw-kiel.de/index.php?id=17111&L=1)

Unser Themendossier Konjunktur (https://www.ifw-
kiel.de/de/themendossiers/konjunktur/) gibt eine Übersicht über alle
unsere Prognosen.

Mehr Infos zum IfW-Forschungszentrum Konjunktur und Wachstum auf dessen
Webseite: https://www.ifw-kiel.de/de/institut/forschungszentren
/konjunktur-und-wachstum/.

In einem einzigen Anlauf fertigte ein Forschungsteam des Fraunhofer-
Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen kürzlich eine Titan-
Blisk aus einem 230 Kilogramm schweren Rohteil. Dem Team gelang es in
einem 300-stündigen Fertigungsprozess, den hochkomplexen Prototyp
fehlerfrei herzustellen. Auf die sonst üblichen und kostspieligen
iterativen Schritte bis zur Fertigstellung des Bauteils konnten die
Wissenschaftler dank neuer digitaler Verfahren zur Simulation und
Prozessauslegung vollständig verzichten.

Das Team rund um die Prototypenfertigung des Fraunhofer IPT fertigte
kürzlich eine Blisk von rund 650 Millimeter Durchmesser und einer
Schaufellänge von etwa 250 mm aus einem einzigen Rohteil. Bei dem Bauteil
handelte es sich um eine maßstabsgerecht verkleinerte Fan-Blisk, das
vorderste und größte Schaufelrad des Triebwerks. Die Blisk besteht aus
Ti6Al4V, einer besonders schwierig zu zerspanenden Titanlegierung.
Entworfen hatte die Blisk das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
e.V. (DLR), um sie anschließend, gemeinsam mit dem Institut für
Flugantriebe und Strömungsmaschinen der Technischen Universität
Braunschweig und Rolls-Royce Deutschland im Rahmen eines vom Land
Niedersachsen im EFRE- Programm geförderten trilateralen
Forschungsprojekts für Versuche auf dem Querwindprüfstand für
Luftfahrtantriebe in Braunschweig einzusetzen.

»First Part Right«-Strategie zur Fertigung des Blisk-Prototyps

Die Fertigung der Fan-Blisk stellte das Fraunhofer-Team vor gleich mehrere
Herausforderungen. Einige lagen in der geforderten Größe des Bauteils und
den verhältnismäßig langen Fanschaufeln begründet, andere hatten mit den
enorm hohen Anforderungen an die Prozesskette zu tun, denn eine Fan-Blisk
solcher Größe aus einem Stück zu fertigen, ist Pionierarbeit.

Rund 230 Kilogramm brachte der Rohling auf die Waage, als er in der
Maschine aufgespannt wurde. Am Ende wog das fertige Bauteil nur noch 22
Kilogramm. Es galt also, eine enorme Menge Werkstoff prozesssicher und
innerhalb extrem enger Toleranzen zu zerspanen. Da die Forscherinnen und
Forscher produktionstechnisches Neuland betraten, mussten sie neue
Fertigungsstrategien für die Dreh- und Fräsbearbeitung ermitteln und
auswählen. Aufgrund des enorm hohen zu zerspanenden Werkstoffvolumens
entschied das Team aus ökonomischen und ökologischen Gründen, die
sogenannte »First-Part-Right«-Strategie anzuwenden. Bei dieser Strategie
wird das Bauteil gefertigt, ohne dass der Prozess zuvor an einem
Auslegungsbauteil erprobt wird.

Um eventuelle Abweichungen oder sonstige kritische Zustände frühzeitig
vorherzusehen und ausgleichen zu können, setzte das Team verstärkt auf
digitale Methoden in allen Prozessabschnitten: von der CAM-Planung über
die Prozessauslegung bis zur Qualitätsüberwachung während der Fertigung.

Automatische Ermittlung passender Spindeldrehzahlen um Bauteilschwingungen
zu vermeiden

Die langen Fanschaufeln geraten bei der Fräsbearbeitung in Schwingung. Um
das zu vermeiden, mussten die Forscherinnen und Forscher besonders für das
Schlichten der Oberfläche vorteilhafte Spindeldrehzahlen ermitteln. Dazu
bestimmten sie kontinuierlich die Werkstückdynamik, die sich während des
Fräsprozesses ständig verändert. Das Team nutzte dazu sowohl
Referenzmessungen mit dem Laservibrometer als auch Simulationen anhand der
Finite Elemente-Methode (FEM). Um die passenden Spindeldrehzahlen
automatisch auszuwählen, verwendete das Team eine selbst entwickelte
Software, die auf Basis der Eigenfrequenzen von Werkzeug und Werkstück
arbeitet.

Nach rund 300 Stunden Bearbeitungszeit war es geschafft: Die Fan-Blisk war
fertig, die Strategie war aufgegangen. Vor einigen Tagen übergab das Team
des Fraunhofer IPT den Projektpartnern des DLR das Bauteil für den
Prüfstandeinsatz.

Inga Reimers stellt außeralltägliche Mahlzeiten in den Mittelpunkt ihrer
ethnographischen Analyse des Alltagsphänomens Essen. Dabei legt sie einen
besonderen Fokus auf „Ess-Settings“. Der damit verbundene Blick auf die
Teilhabe an urbanen Öffentlichkeiten macht die Studie für die
Stadtforschung interessant.

Mahlzeiten verbinden. Dieses soziale Potential des gemeinsamen Essens
scheint unhinterfragt und wird in diversen Formaten wie Soli-Picknicks,
Stadtentwicklungsprozessen oder Welcome Dinners eingesetzt. Mahlzeiten
werden hier zu Versammlungsorten, zu Anlässen der Selbstinszenierung und
-vergewisserung sowie zu atmosphärischen Aushandlungen zwischen Individuum
und Gesellschaft.

„Ess-Settings sind ein urbanes Phänomen. Dass sie in Städten so beliebt
sind, verdeutlicht unter anderem einen großen Bedarf an nicht-
kommerziellen, funktionierenden öffentlichen Räumen, die multifunktional
genutzt werden können und Begegnungen diverser städtischer Akteur:innen
ermöglichen“, so Inga Reimers.

Ess-Settings als urbane Beteiligungsprozesse

Die behandelten Ess-Settings sind dabei immer zeitlich-begrenzt, finden an
(halb-)öffentlichen Orten wie Galerien, Plätzen oder Stadtteilzentren
statt und werden in der Studie vor allem als Möglichkeitsräume
beschrieben, in denen zum Beispiel Begegnung ermöglicht oder
Beteiligungsprozesse initiiert werden.

„Dahinter steht die universelle Annahme, dass mit und beim Essen alles
„besser geht“. Deshalb werden Mahlzeiten – mal mit mehr, mal mit weniger
Erfolg – als Instrumente genutzt. Dieser Einsatz von Mahlzeiten als
Methode ist enorm spannend, sowohl für die kulturwissenschaftliche
Forschung als auch für die Gestaltung von Stadtentwicklungsprozessen“,
ergänzt Reimers.

Promotion im Rahmen von Graduiertenkolleg

Aktuell beschäftigt sich Inga Reimers mit Fragen des guten Lebens und
(Zusammen-)Arbeitens im ländlichen Raum am Beispiel von Coworking Spaces.
Weitere Arbeitsschwerpunkte sind Digitale Praktiken, ethnographische
Methoden, Künstlerische Forschung sowie Arbeitskulturen.

Im Rahmen des künstlerisch-wissenschaftlichen Graduiertenkollegs
"Versammlung und Teilhabe. Urbane Öffentlichkeiten und Performative
Künste" promovierte sie sich mit dem Thema "Essen mit und als Methode.
Experimentelle ethnographische Perspektiven auf ein Alltagsphänomen". Im
Rahmen ihrer Promotion war sie zudem Stipendiatin des ProExzellenzia
Kompetenzprogramms.

Zur Person

Seit Juli 2021 ist Inga Reimers wissenschaftliche Mitarbeiterin (Postdoc)
im Bereich Kulturtheorie und Raumtheorie. Seit 2010 war sie an der HCU
zudem als Studienprogramm-Koordinatorin sowie Wissenschaftliche
Mitarbeiterin im Bereich Stadtanthropologie/-ethnographie und dem
CityScienceLab beschäftigt.