Vom Laptop zum Pocket-PC – Geschichte und Zukunft des mobilen

Vom Laptop zum Pocket-PC –
Geschichte und Zukunft des mobilen NIS
Manfred KURZWERNHART
Zusammenfassung
Mobile Lösungen bei Netzinformationssystemen (NIS) sind jetzt bereits wichtige Bausteine
zur Optimierung von Workflows bei Versorgungsunternehmen. So können auch Außendiensttätigkeiten in umfassende IT-Lösungen eingebunden werden („Mobile Computing“).
Diese bisher meist offline laufenden Systeme werden in Zukunft über den Einsatz neuer
Kommunikationstechnologien als Online-Lösungen umgesetzt werden. Eine sprunghafte
Entwicklung hat seit etwa einem Jahr auch am Sektor der Pocket-PC’s und PDA’S (Personal Digital Assistent) zu bislang kaum vorstellbaren Funktionalitäten und großen beherrschbaren Datenmengen auf diesen Mini-Computern geführt.
Im Folgenden werden Entwicklung und grundsätzliche Varianten des mobilen NIS erläutert,
sowie der heutige Stand an NIS-Funktionalitäten im Bereich Notebook und Pocket-PC
anhand von Praxis-Beispielen der Linz AG dargestellt. Gleichzeitig wird auf absehbare
Entwicklungen und aktuelle Lösungsansätze im Bereich des mobilen NIS eingegangen.
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Endgeräte und Varianten
1.1 Stand und Entwicklungen bei Endgeräten
Für den Einsatz mobiler Rechner im technischen Bereich waren die Entwicklungen bei
Rechnerleistung, Hauptspeicher, Festplattengröße, Bildschirmqualität, sowie Gewicht, Batteriebetriebsdauer und robuste Ausführung maßgeblich. Erwähnt seien die nunmehr verfügbaren Bildschirme mit brillanter Anzeige auch im Sonnenlicht und die mobilen NotebookSets im Koffer inkl. Drucker. Weitere Neuerungen im Mobile Computing waren PenComputer mit Stiftbedienung bzw. mobile Bildschirm-Einheiten mit Funk-Anbindung zum
PC, der sich z.B. im Fahrzeug befindet. Schließlich eröffnen auch nun Notebooks mit eingebautem GPRS-Handy oder Pocket-PC’s (mit oder ohne GPRS) neue Möglichkeiten, auf
die später einzugehen sein wird. Eine drahtlose Kommunikation mit brauchbarer Übertragungsrate vorausgesetzt, werden auch Web-Pads, d.h. Internet-fähige Endgeräte ohne eigene Intelligenz, eine Rolle spielen.
Eine rasante Entwicklung hat bei Pocket-PC’s vor etwa einem Jahr begonnen. Der Intel
StrongARM-Prozessor und das Betriebssystem Windows-CE ermöglichen seit kurzem
umfangreichere Anwendungen mit größeren Datenmengen, als es bisher mit PDA’s möglich
war. Farbbildschirme, stromsparende neue Prozessoren und die Speicher-Technologie (CFCards, PC-Cards) markieren hier Meilensteine der aktuellen Entwicklungen.
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M. Kurzwernhart
1.2 Varianten mobiler Anwendungen
1.2.1 Offline-Verfahren
Aus einem NIS Auszüge zu erstellen und auf ein Notebook zu transferieren, ist eine erste
einfache Variante eines mobilen NIS. Das Notebook ist dann „offline“ unterwegs, d.h. die
Daten haben den Stand des Kopierzeitpunktes. Solche Offline-Lösungen laufen seit Jahren
in der Praxis. Gegenüber Planschränken in Einsatzfahrzeugen sind damit bereits folgende
Vorteile erreicht, die auch die Mindestanforderungen an ein mobiles NIS beschreiben:
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Blattschnittfreies System vor Ort mit raschem Auffinden des Interessensgebietes (Suche
über Adresse oder Sachdaten der NIS-Objekte)
Aktuelle Daten und geringerer Platzbedarf als Papierpläne
Umfassende Informationen (alle NIS-Daten und eventuell Daten aus verknüpften Datenbanken!)
Zusatzinformationen (Hinterlegen digitaler Fotos, Orthophotos und von CAD-Plänen)
Ausgabemöglichkeiten (maßstäbliche Ausschnitte) auf mobilem Drucker
Office-Integration (cut & paste-Funktionalität für Graphik/Sachdaten zu Word, Excel,..)
„Redlining“ vor Ort, d.h. Anbringen von Ergänzungen und Hinweisen, die in den zentralen NIS-Bestand rückübertragen und im Büro weiterbearbeitet werden.
Neben den oben angeführten Mindestfunktionen eines mobilen NIS sind meist auch weitere
Ergänzungen der Funktionalität über Zusatzprogramme möglich. Beispiele hierfür wären
eine automatische Ortsbestimmung über GPS, Funktionen zur Leitungsverfolgung oder die
Bereitstellung von Eingabemasken für das Ändern oder Erfassen neuer Daten.
Zum Beispiel kann das bei Linz AG eingesetzte FRAMME-FieldView mit eigenen Programmen erweitert werden (VB, C++). Werden Änderungen direkt am (Offline-) Datensatz
angebracht, ist aber ein streng definiertes Änderungskonzept notwendig, das sicherstellt,
dass es nicht zu inkonsistenten Daten im Hauptdatenbestand kommt.
Weitere Beispiele für Offline-Lösungen mit integriertem gesichertem Datenabgleich sind
FRAMME-Lite von Intergraph, das FRAMME-Funktionalität und -Erfassungslogik für
externe Erfassungen auf PC oder Notebook ermöglicht, oder der GE/Smallworld Mobile
Data Server, mit dem Ausschnitte aus der Smallworld-Datenbank incl. Applikationslogik in
ein Notebook geladen werden können, d.h. bei beiden Systemen Funktionen im Feld wie in
der Zentrale.
1.2.2 Online-Verfahren
Die Offline-Variante des mobilen NIS hat den Nachteil, dass die Daten nur so aktuell sind,
wie eben der letzte Aktualisierungslauf zurückliegt. Für viele Anwendungen reicht ein täglich oder wöchentlich aktueller Stand aus. Es kann aber auch die Darstellung eines aktuellen
Schaltzustandes (z.B. im Stromnetz) wünschenswert, in manchen Fällen sogar unverzichtbar
sein. Dafür wäre eine Online-Anbindung an den zentralen Datenbestand Voraussetzung. Die
technischen Möglichkeiten sind auch dazu bereits vorhanden.
Eine Beispiel dafür ist die Online-Verbindung im Außendienst über Internet mit Hilfe eines
GPRS-Handy’s, z.B. integriert im Notebook. Mit der Verfügbarkeit von UMTS wird sich
die Datenübertragungsrate weiter deutlich verbessern, und – falls es kostenmäßig vertretbar
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ist – zur Praxiseinführung solcher Lösungen führen. Trotz höherer Übertragungsraten ist es
aber unerlässlich, dass mobile Online-Lösungen mit einem ähnlich intelligenten Aktualisierungskonzept arbeiten, wie es für Web-Lösungen sinnvoll ist, d.h. hoch komprimierte Daten
(Vektor, Raster) und intelligentes Nachladen der Daten. Die bei Linz AG laufende WebLösung, die je nach Berechtigung (Passwort) unterschiedliche Inhalte des NIS über WebBrowser unternehmensweit bereitstellt, könnte ohne wesentliche Änderung auch mobile
Clients bedienen. Der Schutz der Daten vor Zugriffen Unbefugter ist allerdings sicherzustellen, da ja externe Zugriffe auf den Web-Server ermöglicht werden müssen.
Neben dem Vorteil eines Online-Zugriffs auf Echtdaten sind bei Online-Lösungen auch
Änderungen direkt im zentralen Datenbestand möglich. Datenmanipulation vor Ort ist als
wesentlicher Bestandteil einer Prozessoptimierung ein großer Vorteil. Ein Änderungsdienst
vor Ort ist aber im Einzelfall auf Sinnhaftigkeit zu prüfen. Es wird immer auch Workflows
geben, bei denen es zielführender ist, erst nach Prüfung im Haus den Datenbestand zu verändern.
Um den Online-Datenverkehr zu minimieren wurden auch „Online/Offline“-Konzepte vorgestellt, die eine drahtlose Datenübertragung „bei Bedarf“ ermöglichen. Das bedeutet
Zugriff auf Echtdaten wenn notwendig und gewünscht, aber mit der Möglichkeit auch offline weiterzuarbeiten, was u.a. bei Unterbrechungen von Online-Verbindungen den Anforderungen der Praxis entgegenkommt. Lauffähige Systeme mit dieser Philosophie sind z.B.
eine ArcSDE/ArcIMS/ArcPad-Kombination von ESRI, der OnSite-Viewer von Autodesk,
der Mapguide-unterstütze Formate verarbeitet, und OnDemand von Intergraph/Intelliwhere,
das u.a. die GeoMedia-Datenservertechnologie und die Standards der Open Location Services (OLS) des Open GIS Consortiums unterstützt.
Mit der Verfügbarkeit leistungsfähigerer Kommunikationsnetze für die Datenübertragung
(GPRS, UMTS) werden Online-Verfahren weiter an Bedeutung gewinnen.
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Mobiles NIS bei der Linz AG
2.1 Das Offline-NIS der Linz AG auf Notebook
Ein Offline-NIS auf dem Notebook ist in der Linz AG als „NIS-mobil“ seit 4 Jahren im
Praxiseinsatz. War vorerst nur der NIS-Bestand des Stadtgebietes Linz im Zugriff (Geobasisdaten und Wasser-, Gas- und Kanal-Leitungen), sind seit Mitte 2001 ca. 3.300 km Leitungsbestand und Basisdaten auf einer Fläche von ca. 900 km2 mit etwa 77.000 Adressen
zur Navigation auf Notebook verfügbar. Dieses „NIS-mobil“ hat sich im Praxiseinsatz bewährt, so etwa bei der Grabungskontrolle, im Korrelator-Fahrzeug der Wasserversorgung,
beim Kalkulieren von Neuanschlüssen und bei der effizienten Abwicklung von Reparaturen
(Info über eingebaute Formstücke). Vor kurzem wurden auch Mitarbeiter im Bereich GasMarketing damit ausgestattet. So können bei Gasprojekten in Linzer Umlandgemeinden
unmittelbar Auskünfte über voraussichtliche Kosten und über die Ausführung der Anschlussleitungen gegeben werden (Abb. 1).
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Abb. 1:
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NIS-mobil der Linz AG (Graphik und Sachdaten auf Notebook)
2.2 Das Offline-NIS der Linz AG auf Pocket-PC
Mit der Entwicklung des Intel StrongARM-Prozessors wurde die Geoinformatik der Linz
AG Anfang 2001 auf das darin schlummernde Potenzial aufmerksam. Im Juni 2001 konnten
bereits mit einer neu verfügbaren Software, die sich sehr gut in die NIS-Umgebung der Linz
AG einfügt, erste Versuche durchgeführt werden. Nach weiteren Tests Ende 2001 wurde die
bisherige Notebook-Lösung „NIS-mobil“ um eine nahezu funktionsgleiche Pocket-Lösung
„Pocket-NIS“ ergänzt. Das bedeutet NIS-Viewing/Redlining am Pocket-PC, wobei alle
NIS-Daten verfügbar sind, wenn auch mit dem Nachteil des kleinen Bildschirms. Die rasche
Praxiseinführung, noch dazu mit geringen Kosten, war möglich, da das „Pocket-NIS“ auf
die bestehende NIS-Struktur (FRAMME/ORACLE) aufbaut. Weitere Vorteile der Lösung
sind die Integration in die Intergraph-GeoMedia-Umgebung und die Möglichkeit, Zusatzapplikationen über embedded VB und C++ einzubinden (z.B. Formulare für Erfassung/Editieren). Weiterhin ist die Lösung, die seit April 2002 als OnDemand von Intelliwhere vertrieben wird, nahezu formatunabhängig, sodass u.a. GE/Smallworld-Daten (Strom,
Fernwärme) in die mobile Lösung integriert werden können. Eigene Applikationen und die
Integration von Smallworld-Daten wurden bisher nicht umgesetzt (Abb. 2).
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Abb. 2:
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Pocket-NIS der Linz AG – Graphik und Sachdaten auf Pocket-PC
Wesentliche Funktionalitäten des Pocket-NIS der Linz AG
• Einfaches Aktualisierungskonzept, Session-Konzept für Multi-User-Einsatz
• Maßstabsabhängige Darstellung der Objekte und Inhalte
• Query-Tools (Adressen,Sachdaten), Redlining, Editieren und Erfassen von Sachdaten
• unglaublich performantes Arbeiten mit großen Datenmengen
Beispiel-Datenbestand im Pocket-NIS, Speicherbedarf, Antwortzeiten
• 2.200 km Leitungen inkl. Bemaßungen und Sachdaten (Wasser/Gas/Kanal)
• 96 km2 inhaltlich reduzierte DKM + 37.000 Terrestr. Hauseckpunkte mit Hausfronten
• 22.000 Adress-Objekte als Suchhilfe
• Speicherbedarf dieser Daten im Pocket-PC: etwa 200 MB (CF-Card)
• Wartezeit bei Erstaufruf ist fast unabhängig von der Datenmenge: <30 Sek
• Graphikdarstellung nach Adress-Eingabe oder Sachdatenanzeige: jeweils <1 Sek
• verwendeter Pocket-PC: Compaq iPAQ 3630, 206 Mhz/32MB + 256 MB auf CF-Card
Der Einsatz des „Pocket-NIS“ bei Linz AG ersetzt nicht generell die Notebook-Lösung, ist
aber bei manchen Aufgaben ausreichend und vor allem kostengünstiger. Während sich für
das Editieren von Daten in Zukunft mobile Online-Lösungen auf Notebook und Pocket-PC
anbieten werden, gibt es eine Reihe von Aufgaben im Bereich Wartung/Planauskunft der
Linz AG-Netze, die mit dem Pocket-NIS bereits jetzt gut bedient werden können.
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Strategien, zukünftiges NIS-mobil
Insbesondere für Versorgungsunternehmen, deren Betriebsmittel geographisch verteilt sind,
ist der Einsatz mobiler NIS-Lösungen bei Workflows im Netz-Bereich (Störungen, Instandhaltung, Wartung) von hoher Bedeutung. Neben Offline-Lösungen werden sich dazu in
vielen Fällen Online-Lösungen anbieten. Voraussetzung dafür ist aber eine stabile leistungsfähige Kommunikationstechnologie. Trotz der Änderungsmöglichkeiten online direkt im
Feld wird es aber auch in Zukunft Fälle geben, in denen eine Änderung am zentralen Datenbestand erst nach Prüfung in der Zentrale selbst erfolgen wird. Mobile Lösungen bei Stö-
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rungseinsätzen sind jetzt bereits in Form eines Offline-NIS sehr gut einsetzbar, wobei die
Steuerung der über GPS laufend verorteten mobilen Trupps von einem zentralen Dispatching-Center aus erfolgt. Online-Lösungen werden u.a. dann unverzichtbar, wenn ein dynamisches NIS vorhanden ist, in dem z.B. die aktuellen Schaltzustände eines Stromnetzes
auch wirklich im NIS verfügbar sind.
Werden je nach Standort unterschiedliche Inhalte automatisch vom zentralen NIS an den
Außendienst gesandt, kann von Location Based Services (LBS) gesprochen werden. Im
Gegensatz zum LBS für Massenkunden, dessen Bedeutung noch in der Zukunft liegt, dürften im NIS-Bereich LBS-Funktionalitäten früher Einzug halten. Überall dort, wo die Koordinaten-Information zur Automatisierung von Vorgängen wie z.B. „Ausschnitt laden“ genutzt werden kann, ist eine Nutzung dieser Tools sinnvoll, weil für den Anwender im Außendienst entlastend.
Für einen effizienten Einsatz mobiler NIS-Lösungen sollte generell beachtet werden:
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im NIS-Bereich sind Vektordaten unumgänglich, reine Rasterlösungen kaum brauchbar
Die mobile Lösung sollte in ein vorhandenes NIS integriert sein, Daten sollten ohne
aufwendige Übersetzungen verwendet werden können
OGC-Empfehlungen für Standard-Protokolle und -Sprachen (XML/GML, Java)
Ökonomische Konzepte hinsichtlich Speicherplatzbedarf und Performance
Einfache Bedienung und Integration in Workflows und in die IT-Landschaft
Schlussbetrachtung
Die technische Entwicklung im Bereich mobiler Lösungen ist voll im Gang. Weitere wesentliche Schritte werden bei mobilen Online-Anbindungen erfolgen, die aber von der Verbesserung bzw. Verfügbarkeit der neuen Kommunikationstechniken abhängen. Derzeit ist
mobiles NIS vor allem für Auskünfte vor Ort (Grabungskontrollen, etc.) im Einsatz. Die
Zeit ist aber auch reif, um mobile Lösungen im Bereich der Instandhaltung von Netzobjekten einzusetzen, mit der Chance Arbeitsabläufe zum Teil grundlegend neu zu gestalten.
Kosteneinsparungen über effiziente Workflows und Verbesserung der Kundenservices sind
das Ziel. Eine Anforderung, die angesichts des Kostendrucks bei Versorgungsunternehmen
aktueller nicht sein könnte.
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Literatur
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Geldermans S., Hoogenboom M.C. (2002): Location Based Services – Let’s Talk Serious.
In: GEO-Informatics, 5/2002
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Nachführung strukt. GIS-Daten direkt im Feld. Produktpräsentation, AGIT 2000
IntelliWhere (Hrsg.) (2002): IntelliWhere OnDemand, Solution Overview
http://www.intelliwhere.com
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203
Lowe J.W. (2002): Mobile Enterprise – Act One: The Players. In: Geospatial Solutions,
3/2002
http://www.geospatial-online.com
Wilson J. (2001): The Next Frontier – GIS empowers the next generation of mobile solutions. In: GEO-World, 6/2001