ITK auf der InnoTrans

Herausforderung: Als Technologiepartner der DB Cargo AG treibt ITK Engineering die Digitalisierung des Schienengüterverkehrs maßgeblich voran. Ziel ist die Entwicklung eines Infrastruktur-Teilsystems für den autonomen Rangierbetrieb. Das Projekt stellt eine bedeutende Herausforderung dar, da es nicht nur die Entwicklung komplexer Software umfasst, sondern die Lösung auch optimal in die Rangier-Betriebsabläufe integriert werden muss.

Lösung: Effiziente und normkonforme Systementwicklung

• Entwicklung eines Infrastruktur-Teilsystems mit Rechnereinheiten, Software und benutzerfreundlichem Bedienplatz
• Einfache Eingabe und Verwaltung von Fahraufträgen für den Bediener der vollautomatischen Rangierlokomotive (VAL)
• Anzeige von Position und Status der vollautomatischen Rangierlokomotiven
• Sichere Kommunikation zwischen Infrastruktur und Lokomotive
• Integration der Lösung in bestehende Rangier-Betriebsabläufe
• Normkonformer Entwicklungsprozess im ALM-Tool Polarion
• Entwicklung eines zulassungsfähigen Systems bis zum Sicherheitsintegritätslevel SIL2

Mehrwert: Skalierbare Lösungen für den automatisierten Rangierbetrieb

• Maßgeschneiderte Infrastrukturkomponente
• Effizienter und sicherer Betrieb der vollautomatischen Rangierlok im Rangierbahnhof
• Modularisierung und hohe Konfigurierbarkeit für flexible Anpassungen
• Übertragbarkeit auf weitere Rangierbahnhöfe und Anwendungsfälle
• Zukunftssichere und skalierbare Lösung für die Automatisierung des Schienenverkehrs

Herausforderung: Für einen führenden Systemhersteller verantworteten wir die Lastenheftphase der NeuPro-Teilsysteme Weiche, Lichtsignal, EA sowie Maintenance and Data Management (MDM) einschließlich der Cyber-Security-Anforderungen. Auf dieser Grundlage entwickelten und testeten wir das Teilsystem MDM erfolgreich bis zur Abnahme.

Lösung: Strukturierte Prozesse für digitale Stellwerke

• Bündelung von Expertise in Softwareentwicklung sowie Projekt- und Prozessmanagement
• Fundiertes Know-how zu NeuPro-Spezifikation und Technologien wie OPC UA
• Erstellung abnahmefähiger Pflichtenhefte und konsolidierter Teilsystem-Anforderungsspezifikationen inklusive Cyber-Security
• Überführung der Anforderungen in eine formale Software-Anforderungsspezifikation für das MDM
• Systementwurf und Implementierung mit agilen Methoden, GIT-Versionierung und CI/CD-Pipelines
• Früher Aufbau einer Testumgebung zur Validierung der Schnittstellen sowie zur Sicherstellung von Spezifikations- und Normkonformität
• Agile Arbeitsweisen innerhalb des V-Modells sowie enge Zusammenarbeit mit Kunde und Betreiber für effiziente Entwicklungsprozesse

Mehrwert: Effizienz, Qualität und Sicherheit

• Klare, standardkonforme und direkt umsetzbare Anforderungen reduzieren Entwicklungsrisiken
• Strukturierte Prozesse und agile Methoden innerhalb der V-Modell-Phasen verkürzen Entwicklungszyklen
• Hohe Softwarequalität und Sicherheit durch frühzeitige Integration von Cyber-Security-Anforderungen
• Sicherstellung von Interoperabilität und Normkonformität bei Stellwerkslösungen
• Effiziente, termingerechte und regulatorisch abgesicherte Umsetzung von Projekten auf europäischer Ebene

Herausforderung: Normkonforme Entwicklung der Steuerungssoftware für ein modulares System

Lösung: Modulare Software-Plattform als entscheidender Erfolgsfaktor

• Plattformansatz für die Softwareentwicklung eines modularen Systems
• Durchdachtes Konzept zur Software-Sicherung (insbesondere beim Testen) und Nachweisführung

Entwicklung in zwei Phasen:

• Plattform: Gesamtarchitektur, „vorvalidierte“ Software-Komponenten (Bausteine), Anwendungsbedingungen
• Spezifik: Erzeugung der Software für spezifische Systemausprägung aus Plattform und abschließende Validierung

Mehrwert: Höhere Flexibilität, reduzierte Kosten, optimierte Time-to-Market

• Modularer Plattform-Ansatz ermöglicht Softwareerstellung für viele Systeme, endkundenspezifische Anpassungen auf wenige Komponenten beschränkt
• Vorvalidierte Bausteine reduzieren den Validierungsaufwand
• Optimierter Aufwand bei Erstellung und Zulassung verkürzt Time-to-Market und senkt Lebenszykluskosten

ITK Engineering entwickelt eine präzise und rein zuggebundene Lokalisierungslösung für den Schienenverkehr. Die Sensorlösung MAROS bietet Präzision und Verfügbarkeit für beispielsweise ETCS Level 3, Automatic Train Operation (ATO) und Communication-Based Train Control (CBTC) durch Lokalisierung. Sie kommt ohne zusätzliche Infrastrukturelemente aus und vermeidet damit Kosten in der Investition und Streckensperrungen zur Wartung. Der Sensor ist weltweit auf allen Metallgleisen einsetzbar und weder Wetter noch Einschränkungen des GNSS-Signals spielen eine Rolle.

Der Magnetic Railway Onboard Sensor (MAROS) spielt zudem im Projekt „AutomatedTrain“, in dem ITK mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft an vollautomatisierten Bereitstellungs- und Abstellungsfahrten von Zügen arbeitet, eine entscheidende Rolle und wird in Verbindung mit Technologien zur Umfelderkennung eingesetzt. Das Projekt wird mit einer Förderung von 42,6 Millionen Euro durch den Bund bis 2026 unterstützt.

Unsere Aufgabe:

• Bewertung des Sicherheitsniveaus von Prozessen und Architekturen gemäß IEC 62443 und CLC/TS 50701
• Entwicklung von Cyber Security-Richtlinien
• Begleitende Cyber Security-Audits

Zielsysteme:

• Fahrgastinformationssystem & CCTV
• Infrastrukturüberwachung & Backend-Überwachungssysteme

Unsere Aufgaben:

• Cyber Security Systems- und Requirements-Engineering
• Beratung zur Systemhärtung und sicheren Konfiguration

Herausforderung: Hoher manueller Aufwand bei großen Datenmengen

Lösung: Automatisierung mit MLOps Pipeline

• Automatisierte Bereitstellung von skalierbarer Cloud-Infrastruktur
• Workflow-Optimierung für die Entwicklung von Machine Learning Algorithmen
• Vollständige Traceability
• Datenauswahl mittels Active Learning à reduziert menschliche Arbeitsbelastung

Mehrwert: Optimierung durch zukunftsweisende MLOps Pipeline

• MLOps Pipeline im Rahmen des Forschungsprojekts Sensors4Rail (sensorbasierte Systeme zur Umfelderkennung)
• Produktivität gesteigert und ein kontinuierlicher Modellverbesserungsprozess ermöglicht
• Volle Potenzial aller verfügbaren Daten ausgeschöpft

Herausforderung: Smart Maintenance für die Überwachung von Zugtür-Systemen

Lösung: Schnelle Ergebnisse mit dem ITK Data Lab

• Potenziale in der bestehenden Datenpipeline schnell erkannt und aufgezeigt
• Mehrere Use Cases identifiziert – wie das Defect Detection Tool und Predictive Maintenance
• Defect Detection Tool: Erkennungsrate defekter Türen deutlich angehoben, 30 Prozent der Ausfälle schneller automatisch erfasst, Verfügbarkeit der Türen und bessere Planbarkeit der Instandhaltung

Mehrwert: Datenpotenziale schnell erkennen und effizient nutzen

Vorentwickeltes ITK Data Lab:

• Mehrwert aus vorhandenen Daten generieren
• Potenzial auf dem Weg zur Smart Maintenance schnell identifiziert
• Schnelle Ergebnisse bei kurzer Laufzeit und geringen Kosten möglich

Durch ausgeprägte Methodenexpertise, normkonforme und sicherheitskritische Systementwicklung schaffen wir moderne Lösungen für Software und Systems Engineering im Schienenverkehr. Unser umfassendes Leistungsspektrum reicht von Beratung und Schulung über Gewerke bis hin zur Systemlösung. Dabei begegnen wir sicherheitskritischen Anwendungen mit Fachwissen und branchenübergreifender Synergien. Risikomanagement, Traceability und Dokumentation kommen bei uns aus einer Hand. 

Auf einen Blick:

• Modulare Software-Plattformen/Architektur
• Systemkonzeption/-analyse
• Safety Management
• Normkonforme Softwareentwicklung
• Teststrategien
• Cyber Security: Analyse, Konzept, Beratung & Realisierung

Über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg setzen wir auf ganzheitliche Lösungen durch ausgeprägte Methoden- und Toolexpertise. Wir nutzen modellbasierte Software-Entwicklung, um komplexe Systeme beherrschbar zu machen. Besonderes Augenmerk gilt stets der Qualitätssicherung: Wartbarkeit und Nachhaltigkeit der Entwicklung stehen im Fokus. Sicherheitsverantwortliche Funktionen und lange Lebenszyklen garantieren zuverlässige Abläufe. Unsere tiefgreifenden Erfahrungen hierbei kommen zusätzlich aus den Bereichen der Luft- und Raumfahrt sowie der Automatisierungstechnik.

Auf einen Blick:

• Integrierte Entwicklungspipeline (CI/CD)
• Modellbasierte Entwicklung
• State-of-the-Art Requirements Engineering
• Toolgestützter Entwicklungsprozess
• Formale Methoden, z. B. formale Verifikation
• Hierarchische Testmethoden und Testautomatisierung
• Agile Entwicklung
• Machine Learning und künstliche Intelligenz (KI)
• Big Data und Data Mining mit Cloud Lösungen

Der von uns entwickelte CENELEC Referenz Workflow stellt die Wart- und Erweiterbarkeit unserer Lösungen sicher: prozessorientierte und normgerechte Entwicklung von modularen, skalier- und testbaren Architekturen und Software. Er unterstützt im gesamten Lebenszyklus von der Anforderungserstellung bis zur Begutachtung und bietet zusätzlich ein hohes Maß an Automatisierung sowie einen sofortigen Projektbeginn ohne hohen Prozessplanungsaufwand. 

ITK CENELEC Referenz Workflow nach EN 50128/50657 bzw. 50716 bis SIL 4:

• Begutachtung mit Konformitätserklärung durch EBA-Gutachter
• Nutzung von branchenübergreifenden Erfahrungen
• Vordefinierter Entwicklungsprozess
• Hohe Durchgängigkeit durch toolbasierte Prozessumsetzung

Ob TCMS, Smart Maintenance, elektronische Stellwerke oder Information über Mitfahrende – als Entwicklungspartner setzen wir gemeinsam mit Ihnen innovative und ganzheitliche Lösungen für die Bahnbranche um. Normkonformität, Funktionale Sicherheit und Cyber Security behalten wir dabei stets im Blick.

• Von TCMS bis hin zur Komfortfunktion
• Von eingebetteten Systemen bis hin zu Smart Maintenance
• Von elektronischen Stellwerken bis hin zur Fahrgastinformation
• Von ETCS bis hin zu ATO
• Von Safety bis hin zu Cyber Security