Praxissemester von Steffen Macke bei DORSCH CONSULT

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Einführung

Anstelle einer simplen Aufzählung der Tätigkeiten, versucht dieser Bericht die Zusammenhänge darzustellen, die nötig sind, um einen Überblick über das geleistete Praxissemester zu gewinnen. Die verschiedenen Tätigkeitsfelder sind untereinander eng verknüpft, deshalb läßt sich auch keine exakte Trennung vornehmen. Oftmals überschnitten sich einzelne Tätigkeiten. Der Glossar im Anhang faßt noch einmal die verwendeten, für den uneingeweihten Leser eventuell verwirrenden, Abkürzungen zusammen.
An dieser Stelle noch einmal Herzlichen Dank an die Firma DORSCH Consult und der Familie Kachel, die dieses überaus lehrreiche Praxissemester ermöglicht haben.
Aufgrund der guten Zusammenarbeit und der Tatsache, daß das Amman 2 Projekt zum Abschluß gebracht werden sollte, schloß sich ein weiterer Einsatz in Amman vom 5.2.99 - 4.4.99 an. Da die Tätigkeiten während des zweiten Aufenthaltes in engem Zusammenhang mit dem eigentlichen Praxissemester, wurden sie mit in den Praxissemesterbericht aufgenommen.

Jordanien

CIA World Factbook http://www.cia.gov/cia/publications/factbook/geos/jo.html

Der Nahe Osten ist nicht zuletzt wegen der knappen Wasserressourcen ein Spannungsgebiet. Während des Praktikums wurden diese Tatsache sehr deutlich, so erfolgte z.B. während der ersten drei Monate des Praktikums die gesamte Wasserversorgung über Tanker. Anders als in Deutschland gibt es in Jordanien sechs Arbeitstage, der Freitag ist der einzige freie Tag der Woche.

Amman

In der Hauptstadt Amman lebt fast die Hälfte der Jordanier. Siedlungsreste der römischen Stadt Philadelphia sind bis heute in der Altstadt erhalten geblieben. Erst in diesem Jahrhundert setzte das große Wachstum ein, das aufgrund des Bevölkerungswachstums immer noch anhält. Die Probleme der Ammaner Wasserversorgung sind exemplarisch für ganz Jordanien, sie lassen sich in kleinerem Maßstab auf andere Städte, wie Aqaba oder Irbid übertragen. Folgerichtig sollen dort in Zukunft Konzepte eingesetzt werden, die sich in Amman als erfolgreich erwiesen haben, wie z. B. die Übernahme durch einen privaten Betreiber.
 
 
 

Das OMS Projekt

Das Operations Management Support Projekt war der Einstiegspunkt des Praktikums. Während der Akklimatisierung in den ersten Tagen, galt es sich an das Wüstenklima und Englisch als Arbeitssprache zu gewöhnen. Weiterhin galt es, sich in die Groupworking Software Lotus Notes einzuarbeiten, die als Email System sowohl von der jordanischen Wasserbehörde und dem OMS Projekt als auch von DORSCH CONSULT eingesetzt wird.
Finanziert wird das OMS Projekt von der GTZ.

Präsentation im Internet

Die erste Aufgabe des Praktikums bestand in der Erstellung einer umfassenden Darstellung des OMS Projektes im Internet. Das Resultat findet sich unter der Adresse http://www.omsproject.com.jo und bietet eine Vielzahl von Informationen über das OMS Projekt. Sicherheitsprobleme verhinderten eine Integration von Inhalten des Lotus Domino Webservers. Um Doppelarbeit bei der Aktualisierung der Daten für das Intranet (Lotus Notes) und das Internet (Webserver) zu vermeiden, wurden automatisierte Lösungen für das Erstellen der Internetseiten für die Kontakte und die Working Papers entwickelt. Der Aufbau des Internetangebotes dauerte insgesamt etwa einen Monat, während dieser Zeit war dem Praktikanten auch ein detaillierter Einblick in die Aktivitäten des OMS Projektes möglich.

Besondere Probleme der Wasserversorgung in Amman sind z.B.:

Die Bedeutung des Themas Wasserversorgung für Jordanien wird klar, wenn man die Wasserkrise betrachtet, die Jordanien 1998 ereilte: Aufgrund der zu hohen Konzentration von Blaualgenrückständen im Rohwasser, verblieben nach der Wasseraufbereitung organische Rückstände im Wasser, die farblich und geruchlich deutlich festzustellen waren. Der zuständige Minister leugnete das Versagen der Wasseraufbereitung und machte eine mangelnde Reinigung der privaten Tanks für die Qualitätsbeeinträchtigungen verantwortlich. Aufgrund dieser und weiterer Äußerungen zur Wasserkrise stürzte die gesamte Regierung. Gelöst wurde das Problem durch einen vom OMS Projekt gestellten Experten, der die Wasseraufbereitung durch eine höhere Dosierung von Aktivkohle entscheidend verbesserte.
Um Versorgungslücken in der näheren Zukunft zu schließen, wird zur Zeit das sogenannte Disi Reservoir erschlossen. Aus diesem Aquifer nahe der Grenze zu Saudi-Arabien soll fossiles Grundwassser über 400 km nach Amman gepumpt werden.

Amman Network Information System: ANIS

Im Rahmen des OMS Projektes war klar geworden, daß ein effizienter Betrieb der Wasserversorgung in Amman nur mit Hilfe eines geographischen Informationssystems (GIS) möglich war. Resultat war das Amman Network Information System (ANIS). Es führt alle für den Betrieb der Wasserversorgung relevanten Daten zusammen. Aufgrund der Aufbereitung aller relevanten Daten eignet sich ANIS aber auch hervorragend als Planungsgrundlage. Die Umsetzung erfolgte mit einer Kombination aus der GIS Software Arc/Info und der relationalen Datenbank ORACLE. Besonders deutlich wird die Notwendigkeit eines geographischen Informationssystems für diese Aufgabe, wenn man sich vor Augen hält, daß ein Großteil der Straßen in Amman keine Namen hat. Die Verwaltung von Kundendaten in einer 'normalen' Datenbank wird dadurch praktisch unmöglich.
Die Genauigkeit der ANIS zugrundeliegenden nahtlosen digitalen Karte ist aufgrund der im Ausgangskartenmaterial vorhandenen Projektions- und Vermessungsfehler zwar so gering, daß es zu Problemen kommt, wenn das Material mit neuen Vermessungsdaten abgeglichen werden soll, für den Betrieb der Wasserversorgung ist aber vielmehr eine korrekte Topologie von Nöten.

Comprehensive Subscriber Survey: CSS

Der Comprehensive Subscriber Survey wurde notwendig, da die vorhandenen Kundendaten in hohem Maße fehlerbehaftet waren. Eine Integration dieser Daten in die Datenbankstruktur von ANIS wäre nicht möglich, bzw. sinnvoll gewesen. Einen vollständigen Überblick über die mit CSS aufgenommenen Daten bietet das Datenblatt im Anhang 2.
Neben den Abrechnungsdaten wurde während der Neuaufnahme auch die Topologie der Karten geprüft und notfalls per Handskizze korrigiert. Nötig waren solche Korrekturen z.B. bei neu gebauten Häusern oder Grundstücksteilungen.
Der Praktikant begleitete mehrere CSS Teams eine Woche lang, es ergaben sich aber nicht - wie erhofft - neue Ideen, um das Aufnahmenverfahren zu beschleunigen. Größtes Problem war die arabische Gastfreundschaft: Die Teams wurden erst einmal zu Tee oder Kaffee und einem Gespräch eingeladen, bevor die Hausbewohner die Unterlagen herausgaben. Oft wurde sogar eine Mahlzeit angeboten. Ein 'Drängeln' hätte keinen Erfolg gehabt oder wäre sogar als Beleidigung aufgefaßt worden.

Maintenance Management System: MMS

Das Maintenance Management System ist eine Anwendung im Rahmen von ANIS. Sie dokumentiert Schadensmeldungen und Reparaturen. Die eintreffenden Schadensmeldungen werden täglich zusammen mit den ausgeführten Reparaturen der einzelnen Teams in der Anwendung eingeben, neben Analysen über die durchschnittliche Bearbeitungsdauer wird so zum einen die Qualität der ausgeführten Arbeiten als auch der Zustand des Rohrnetzes unmittelbar klar. Der gesamte Reparaturkomplex wird transparent.
Auch Planungen zur Rohrleitungssanierung lassen sich mit Hilfe der so geschaffenen Datenbasis wesentlich effektiver durchführen.
Dem Studenten fiel die Aufgabe zu, die Darstellung der in der MMS Anwendung gewonnenen Daten zu verbessern. Versucht wurde, die Leckagen z .B. mit dem verwendeten Rohrmaterial oder der Bevölkerungsdichte in Beziehung zu setzen. Obwohl erst Daten aus einem Zeitraum von drei Monaten vorlagen, ließen sich erste Erkenntnisse gewinnen: So wurden auf einem kurzen Stück Rohrleitung innerhalb eines Monats an 19 Tagen Reparaturen durchgeführt. Im betrachteten Gebiet lagen auch Zonen in denen die Hauptleitungen bzw. Hausanschlüsse ausgetauscht wurden. In der Zukunft werden sich mit der MMS Anwendung dort wertvolle Erkenntnisse über die Sanierungsmaßnahmen gewinnen lassen. Die Ergebnisse wurden auf einem Poster dargestellt.

Logger

Die Wasserbehörde ist gut mit Datenloggern ausgestattet, die eine Vielzahl von Messungen, z.B. Druck oder Durchfluß, über längere Zeit durchführen können. Das Problem besteht darin, daß entsprechende Fachkräfte fehlen, die diese Geräte bedienen können. Die Ursachen hierfür liegen zum einen in einem Rotationssystem, das dafür sorgt, daß viele Ingenieure, nachdem sie sich in einem Bereich (z. B. Leckagensuche) eingearbeitet haben, in einen anderen Bereich versetzt werden. Ihr Nachfolger muß sich selbst einarbeiten. Was eventuell noch dadurch erschwert wird, daß einer seiner Vorgänger die Dokumentation zu sämtlichen Geräten mitgenommen hat. Zum anderen fehlen anscheinend die Grundlagen - sowohl in der Ausbildung der Ingenieure, als auch von der Hardware her, um die gewonnenen Meßdaten computergestützt auszuwerten.
Im Rahmen des Praktikums wurden verschiedene Loggersysteme und die zugehörige PC-Auswertungssoftware zusammen mit Mitarbeitern der Wasserbehörder getestet und kalibriert. Des weiteren wurde eine kleine Anwendung erstellt, die den Import der Daten vom PSION-Logger in MS Excel vereinfacht. Insgesamt nahmen diese Aktivitäten rund einen Monat in Anspruch.

Baureifplanung Amman 2 Projekt

Vorausgegangen war ein hydraulische Analyse, in der u. a. die Versorgungszonen der Stadt neu eingeteilt wurden. Außerdem wurden dort Planungsziele und Horizonte festgelegt. Ein wichtiger Planungsgrundsatz war z. B. die vollständige Isolierung der Versorgungszonen, um mit Messungen an den Zubringerleitungen die Verbräuche kontrollieren zu können. Auch sollte die Versorgung komplett vom direkten Pumpen ins Netz zur Versorgung über Hochbehälter umgestellt werden, um den teilweise katastrophalen Pumpenverschleiß zu reduzieren.
Finanziert wurde der von DORSCH Consult geplante Bauabschnitt, Amman 2 genannt, von der Kreditanstalt für Wiederaufbau. Beteiligt an der Planung war auch ein jordanisches Ingenieurbüro.

Hydraulische Modellierung

Im Verlauf des Projektes wurden die Vorteile einer kompletten Modellierung eines hydraulischen Modells im GIS immer deutlicher. Die Flexibilität und Leistungsfähigkeit der Geographischen Informationssysteme macht es einfach, alle Daten zentral zu verwalten. Bei großen Datenmengen und ständigen Aktualisierungen erweist sich das als großer Vorteil. Eine Vielzahl von Schnittstellen erlaubt z.B. den Import von CAD-Daten. So gelang es dem Studenten etwa, mit ArcView GIS, von der Totalstation des Vermessers erzeugte CAD-Daten in ein Modell für das Rohrnetzberechnungsprogramm Pipe 2000 umzuwandeln.
Die Exporte nach Pipe 2000 umfaßten zwar keinesfalls alle Möglichkeiten des komplexen Modelles (was Aufgrund der Tatsache, daß die Datenstruktur von Pipe 2000 nicht dokumentiert ist, auch kaum möglich ist), für viele Anwendungen, wie Fernleitungen oder Versorgungsnetze, kommt man jedoch mit sehr wenigen Elementen dieser Modelle aus, die sich ohne weiteres im GIS abbilden lassen.
Die Ergebnisse der hydraulischen Berechnungen lassen sich wiederum von Pipe 2000 aus zum GIS exportieren, ein entsprechendes Programm gehört zum Lieferumfang. Im ANIS soll später mit derartigen Berechnungen der Betrieb optimiert werden. Insbesondere für Probleme, die mit der intermittierenden Versorgung zusammenhängen, verspricht man sich dabei Vorteile.

Endgültige Einteilung der Versorgungszonen

Die endgültige Einteilung der Versorgungszonen erfolgte vor Ort, mit Hilfe von im GIS vorbereiteten Plänen und Höhenmessern. Der Student begleitete einen Ingenieur 2 Tage bei dieser Arbeit. In den dichtbesiedelten Vierteln der Altstadt ließ sich diese Aufgabe teilweise nur zu Fuß erledigen - bei Treppen, die teilweise über 50 Höhenmeter führen. Daraus wird auch klar, daß die Höhenlage nicht das alleinige Kriterium war, sondern oftmals die Versorgungsmöglichkeiten anderen Beschränkungen unterlagen.

Druckstoßberechnung

Im Rahmen des Praktikums wurde die Druckstoßberechnung für die Fernleitungen des Amman 2 Projektes mit dem Programm Surge 5 durchgeführt. Dem Praktikanten fiel diese Aufgabe zu, da kein Ingenieur vor Ort mit dem Programm vertraut war. Die Ergebnisse wurden per Email nach München geschickt und dort geprüft.
Unglücklicherweise konnten die Pipe 2000 Modelle nicht übernommen werden, obwohl beide Programme aus demselben Haus stammen. Für die Druckstoßberechnungen waren auch detailliertere Daten erforderlich. Bis auf eine Leitung, in der sich auch ohne Pumpeneinsatz ein Durchfluß aufgrund der Gravitation einstellt, ergab sich die Notwendigkeit von Schutzeinrichtungen, um Druckstöße abzufangen. Anschließend wurden die in der Planung der Pumpstationen vorgesehenen Schutzeinrichtungen mit dem Programm rechnerisch überprüft.
Insgesamt wurden ca. zweieinhalb Wochen für die Druckstoßberechnungen aufgewandt.

Mengenermittlung

In den Ausschreibungsunterlagen wurden Aufstellungen sowohl über die Anzahl der verschiedenen Verbindungstypen als auch die Anzahl der benötigten Formstücke benötigt. Der Student entwickelte eine Anwendung, die diese Aufstellungen automatisch aus den in GIS vorliegenden Daten generieren kann.
Die Klassifizierung der einzelnen Verbindungen erfolgt zunächst in ArcView. Die so gewonnenen Rohdaten werden dann in Microsoft Access weiterverarbeitet. Hierzu werden den unterschiedlichen Verbindungstypen die Formstücke zugeordnet. Vorab mußten die zu verwendenden Standardverbindungstypen mit den zugehörigen Formstücken festgelegt werden. Mit einem Aufwand von etwa zwei Arbeitswochen ließen sich so zwei bis drei Arbeitsmonate einsparen, die für eine Ermittlung der Daten von Hand nötig gewesen wären. Ebenso von Vorteil war, daß durch nachträgliche Änderungen am Netzwerk so gut wie keine Mehrarbeit bei der Mengenermittlung anfiel und die Anwendung den Projektablauf entzerrte: Durch den Wegfall der normalerweise am Projektende erforderlichen Arbeitszeit ließ sich die Projektdauer reduzieren.

Massenermittlung

Die Ermittlung der geplanten Rohrleitungslängen für die verschiedenen Durchmesser ließ sich im GIS in wenigen Stunden realisieren. Hierzu war keine spezielle Anwendung nötig, einfache Abfragen, die die entsprechenden Attribute berücksichtigten, reichten aus. Um sicher zu gehen, wurden vor der Ermittlung noch einmal die Längendaten der einzelnen Leitungen aus der Geometrie neu generiert.

Qualitätskontrolle

Vom Praktikanten geschriebene Fehlersuchroutinen stellten z. B. sicher, daß nur die Standardverbindungen verwandt wurden. Außerdem stellte sich heraus, daß eine vollständige Isolierung der geplanten Versorgungszonen von Hand so gut wie unmöglich ist, bzw. der zeitliche Aufwand für solche Kontrollen zu groß ist. Es wurde deshalb eine Funktion geschaffen, um die zusammengehörenden Leitungen zu identifizieren und auf dem Bildschirm darzustellen. Verbindungsleitungen zu den Nachbargebieten - als potentielle Falschverbindungen ließen sich so einfach isolieren. Nachdem die Korrekturen von den Ingenieuren zunächst über Eintragungen auf Ausdrucken an das GIS Personal zur Änderung weitergegeben wurden, ging man später dazu über, die Korrekturvermerke mit Hilfe einer einfachen, vom Praktikanten geschriebenen GIS-Anwendung zu markieren. Es ergab sich eine deutliche Zeitersparnis, da sowohl das Ausdrucken als auch das Auffinden der Kartenausschnitte entfiel. Auch die Überprüfung der Änderung wurde erleichtert, da die Korrekturvermerke im Netzwerk für alle zugänglich waren.
In diesem Zusammenhang wurde auch ein Fehler in den ANIS-Daten gefunden: Im Datenbankdesign war Ausgewiesen, daß Verbindungen zwischen Rohrleitungen speziell markiert werden sollten. Diese Markierungen waren noch nicht implementiert. Aufgrund der Tatsache, daß trotzdem einige dieser Attribute gesetzt waren, war zuerst darauf geschlossen worden, daß die Markierung implementiert war. Die Markierung zu setzen, war einfach, aufwendiger war die Korrektur der aufgrund der irrtümlichen Annahme entstandenen Fehler. Da das Attribut 'Verbindung' fehlte und eine Verbindung erforderlich war, wurden an vielen Punkten neue Verbindungen eingeführt, die in Wirklichkeit schon existierten.

Abschätzung der Anzahl von Hausverbindungen

Ein Teil der neu geplanten Leitungen ersetzte bestehende Leitungen mit Hausverbindungen. Für die Ausschreibung war es nötig, die erwartete Art und Anzahl an Hausanschlüssen, die neu erstellt werden mußten, zu ermitteln. Mit der Verfügbarkeit der CSS-Daten war dieses ohne weiteres im GIS möglich.
 
 
 

Verbrauchsermittlung

Nachdem die ersten in CSS ermittelten Datensätze in ANIS verfügbar waren, war es möglich, neue Verbrauchsdaten auf Basis der Anzahl der installierten Wasserzähler zu berechnen. Die im GIS ermittelten Verbrauchsdaten stimmen mit denen aus der hydraulischen Analyse - 'klassisch' anhand der Siedlungsstruktur und von Bevölkerungsstatistiken gewonnen - näherungsweise überein. Wenn die Abrechnungsdaten in ANIS integriert sind, wird es in der nahen Zukunft möglich sein, mit gemessenen Verbrauchswerten zu rechnen.
Aufgrund der Tatsache, daß die Planung zu diesem Zeitpunkt schon sehr weit fortgeschritten war, wurden die neuen Daten aber nicht weiter verwendet. Der Praktikant beschäftigte sich mehrere Tage mit dieser Aufgabe.

Visualisierungen

 

 
 


 

Mit Hilfe des ArcView 3D Analyst wurden während des Praktikums auch dreidimensionale Visualisierungen des Amman 2 Projektgebietes erstellt. Vorteile der dreidimensionalen Darstellungen gegenüber zweidimensionalen sind u. a.:

Als schwierig stellte sich die Erzeugung einer Animation heraus, bei der die Kamera über das Geländemodell mit dem Rohrleitungsnetz hinwegfliegt. Die Hardwareanforderungen für ein solche Aufgabe sind sehr groß, so daß die Qualität des erzeugten Videos nicht optimal war.
 

DORSCH Consult Regionalbüro Amman

Während des Praxissemesters fiel der Startschuß für das DORSCH Regionalbüro in Amman. Im

Rahmen des Büroaufbaus fielen nicht-ingenieurmäßige Arbeiten, wie Büromöbel aufstellen,

Netzwerkkabel verlegen, u. ä. an. Da der durchschnittliche jordanische Möbelpacker aber anscheinend mit dem Zusammenbau von IKEA Möbeln überfordert ist und IKEA über Monate hinaus nicht fähig war, die Lieferung zu komplettieren, war zeitweise das gesamte Büro mit dem Zusammenbau der Möbel beschäftigt.

Präsentations-CD

Im Rahmen des zweiten Aufenthaltes enstand eine CD mit verschiedenen Präsentationen. Thematische Schwerpunkte der CD sind GIS und Wasserversorgung. Da schon reichlich Präsentationen vorhanden waren, bestand die Arbeit hauptsächlich in der Zusammenstellung des Materials.

Weitere Tätigkeiten

Typische Bürotätigkeiten, wie das Weiterleiten von Telefonanrufen, Übersetzungshilfen mit deutschsprachigen Firmenkataloge und Unterlagen, kleinere Internetrecherchen und der Transport von Mitarbeitern zum Flughafen waren in wenigen Stunden erledigt.

Ausblick

Da trotz des zweiten Aufenthaltes viele Ideen unverwirklicht bleiben mußten, stellt sich die Frage der weiteren Zusammenarbeit - eventuell auch im Rahmen des zweiten Praxissemesters.
Für AGWA bricht mit dem Einstieg eines privaten Betreibers ein neues Zeitalter an, die Fortführung und Erweiterung von ANIS sind gesichert.
Durch eine gelungene Präsentation der Integration von Pipe 2000, Arc/Info und ArcView auf der 5th Annual Middle East GIS ESRI User Conference (17.- 20. 5. 99) in Beirut eröffnet sich dem Praktikanten die Chance, an der Entwicklung von Arc/Info 8 mitzuwirken. Dieselbe Präsentation wird auch auf der ESRI International User Conference (26. - 30. 6. 99) in San Diego gehalten werden.
Der Arc Facilities Manager (ArcFM) soll in Arc/Info 8 integriert werden. Mit ArcFM werden sich typische Anwendungen für Versorgungsunternehmen einfach erstellen lassen. Den Kern von ArcFM bildet die RuleBaseEngine, die es z.B. ermöglicht das Verhalten des Versorgungsnetzes im GIS abzubilden. Dieser Ansatz ähnelt dem der bei der Qualitätskontrolle der Planungsdaten verwendet wurde. Des weiteren soll während des Aufenthaltes in den USA das Wissen für die Einführung der Spatial Database Engine (SDE) in ANIS erworben werden.
 
 

Anhang 1 - Glossar

Anhang 2 - CSS Datenblatt

Die schlechte Qualität des Datenblattes ergibt sich aus dem vorhergegangenen Feldeinsatz

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