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Künstliche Intelligenz und Data Science in der Automobilindustrie

Data Science und maschinelles Lernen sind die wesentlichen Technologien für die automatisch lernenden und optimierenden Prozesse und Produkte in der Automobilindustrie der Zukunft. In diesem Beitrag werde die zugrundeliegenden Begriffe Data Science (bzw. Data Analytics) und maschinelles Lernen sowie deren Zusammenhang definiert. Darüber hinaus wird der Begriff Optimizing Analytics definiert und die Rolle der automatischen Optimierung als Schlüsseltechnologie in Kombination mit Data Analytics dargelegt. Der Stand der Nutzung dieser Technologien in der Automobilindustrie wird anhand der wesentlichen Teilprozesse in der automobilen Wertschöpfungskette (Entwicklung, Einkauf, Logistik, Produktion, Marketing, Sales und Aftersales, Connected Customer) an exemplarischen Beispielen erläutert. Dass die Industrie heute erst am Anfang der Nutzungsmöglichkeiten steht, wird anhand von visionären Anwendungsbeispielen verdeutlicht, die die revolutionären Möglichkeiten dieser Technologien darstellen. Der Beitrag zeigt auf, wie die Automobilindustrie umfassend, vom Produkt und dessen Entstehungsprozess bis zum Kunden und dessen Verbindung zum Produkt, durch diese Technologie effizienter und kundenorientierter wird.

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Was ist eigentlich Apache Spark?

Viele Technologieanbieter versprechen schlüsselfertige Lösungen für Big Data Analytics, dabei kann keine proprietäre Software-Lösung an den Umfang und die Mächtigkeit einiger Open Source Projekten heranreichen.

Seit etwa 2010 steht das Open Source Projekt Hadoop, ein Top-Level-Produkt der Apache Foundation, als einzige durch Hardware skalierbare Lösung zur Analyse von strukturierten und auch unstrukturierten Daten. Traditionell im Geschäftsbereich eingesetzte Datenbanken speichern Daten in einem festen Schema ab, das bereits vor dem Laden der Daten definiert sein muss. Dieses Schema-on-Write-Prinzip stellt zwar sicher, dass Datenformate bekannt und –konflikte vermieden werden. Es bedeutet jedoch auch, dass bereits vor dem Abspeichern bekannt sein muss, um welche Daten es sich handelt und ob diese relevant sind. Im Hadoop File System (HDFS) wird ein Schema für erst bei lesenden Zugriff erstellt.

Apache Spark ist, ähnlich wie Hadoop, dank Parallelisierung sehr leistungsfähig und umfangreich mit Bibliotheken (z. B. für Machine Learning) und Schnittstellen (z. B. HDFS) ausgestattet. Allerdings ist Apache Spark nicht für jede Big Data Analytics Aufgabe die beste Lösung, Als Einstiegslektüre empfiehlt sich das kostenlose Ebook Getting Started with Spark: From Inception to Production. Wer jedoch erstmal wissen möchte, erfährt nachfolgend die wichtigsten Infos, die es über Apache Spark zu wissen gilt.

Was ist Apache Spark?

Apache Spark ist eine Allzweck-Tool zur Datenverarbeitung, eine sogenannte Data Processing Engine. Data Engineers und Data Scientists setzen Spark ein, um äußerst schnelle Datenabfragen (Queries) auf große Datenmengen im Terabyte-Bereich ausführen zu können.

Spark wurde 2013 zum Incubator-Projekt der Apache Software Foundation, eine der weltweit wichtigsten Organisationen für Open Source. Bereits 2014 es wie Hadoop zum Top-Level-Produkt. Aktuell ist Spark eines der bedeutensten Produkte der Apache Software Foundation mit viel Unterstützung von Unternehmen wie etwa Databricks, IBM und Huawei.

Was ist das Besondere an Spark?

Mit Spark können Daten transformiert, zu fusioniert und auch sehr mathematische Analysen unterzogen werden.
Typische Anwendungsszenarien sind interactive Datenabfragen aus verteilten Datenbeständen und Verarbeitung von fließenden Daten (Streaming) von Sensoren oder aus dem Finanzbereich. Die besondere Stärke von Spark ist jedoch das maschinelle Lernen (Machine Learning) mit den Zusätzen MLib (Machine Learning Bibliothek) oder SparkR (R-Bibliotheken direkt unter Spark verwenden), denn im Gegensatz zum MapReduce-Algorithmus von Hadoop, der einen Batch-Prozess darstellt, kann Spark sehr gut iterative Schleifen verarbeiten, die für Machine Learning Algorithmen, z. B. der K-Nearest Neighbor Algorithmus, so wichtig sind.spark-stack

Spark war von Beginn an darauf ausgelegt, Daten dynamisch im RAM (Arbeitsspeicher) des Server-Clusters zu halten und dort zu verarbeiten. Diese sogenannte In-Memory-Technologie ermöglicht die besonders schnelle Auswertung von Daten. Auch andere Datenbanken, beispielsweise SAP Hana, arbeiten In-Memory, doch Apache Spark kombiniert diese Technik sehr gut mit der Parallelisierung von Arbeitsschritten über ein Cluster und setzt sich somit deutlich von anderen Datenbanken ab. Hadoop ermöglicht über MapReduce zwar ebenfalls eine Prallelisierung, allerdings werden bei jedem Arbeitsschrit Daten von einer Festplatte zu einer anderen Festplatte geschrieben. Im Big Data Umfeld kommen aus Kostengründen überwiegend noch mechanisch arbeitende Magnet-Festplatten zum Einsatz, aber selbst mit zunehmender Verbreitung von sehr viel schnelleren SSD-Festplatten, ist der Arbeitsspeicher hinsichtlich der Zeiten für Zugriff auf und Schreiben von Daten unschlagbar. So berichten Unternehmen, die Spark bereits intensiv einsetzen, von einem 100fachen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber Hadoop MapReduce.

Spark kann nicht nur Daten im Terabyte, sondern auch im Petabyte-Bereich analysieren, ein entsprechend großes Cluster, bestehend aus tausenden physikalischer oder virtueller Server, vorausgesetzt. Ähnlich wie auch bei Hadoop, skaliert ein Spark-Cluster mit seiner Größe linear in seiner Leistungsfähigkeit. Spark ist neben Hadoop ein echtes Big Data Framework.
Spark bringt sehr viele Bibliotheken und APIs mit, ist ferner über die Programmiersprachen Java, Python, R und Scala ansprechbar – das sind ohne Zweifel die im Data Science verbreitetsten Sprachen. Diese Flexibilität und geringe Rüstzeit rechtfertigt den Einsatz von Spark in vielen Projekten. Es kann sehr herausfordernd sein, ein Data Science Team mit den gleichen Programmiersprachen-Skills aufzubauen. In Spark kann mit mehreren Programmiersprachen gearbeitet werden, so dass dieses Problem teilweise umgangen werden kann.spark-runs-everywhere

In der Szene wird Spark oftmals als Erweiterung für Apache Hadoop betrachtet, denn es greift nahtlos an HDFS an, das Hadoop Distributed File System. Dank der APIs von Spark, können jedoch auch Daten anderer Systeme abgegriffen werden, z. B. von HBase, Cassandra oder MongoDB.

Was sind gängige Anwendungsbeispiele für Spark?

  • ETL / Datenintegration: Spark und Hadoop eignen sich sehr gut, um Daten aus unterschiedlichen Systemen zu filtern, zu bereinigen und zusammenzuführen.
  • Interaktive Analyse: Spark eignet sich mit seinen Abfragesystemen fantastisch zur interaktiven Analyse von großen Datenmengen. Typische Fragestellungen kommen aus dem Business Analytics und lauten beispielsweise, welche Quartalszahlen für bestimmte Vertriebsregionen vorliegen, wie hoch die Produktionskapazitäten sind oder welche Lagerreichweite vorhanden ist. Hier muss der Data Scientist nur die richtigen Fragen stellen und Spark liefert die passenden Antworten.
  • Echtzeit-Analyse von Datenströmen: Anfangs vor allem zur Analyse von Server-Logs eingesetzt, werden mit Spark heute auch Massen von Maschinen- und Finanzdaten im Sekundentakt ausgewertet. Während Data Stream Processing für Hadoop noch kaum möglich war, ist dies für Spark ein gängiges Einsatzgebiet. Daten, die simultan von mehreren Systemen generiert werden, können mit Spark problemlos in hoher Geschwindigkeit zusammengeführt und analysiert werden.
    In der Finanzwelt setzen beispielsweise Kreditkarten-Unternehmen Spark ein, um Finanztransaktionen in (nahezu) Echtzeit zu analysieren und als potenziellen Kreditkartenmissbrauch zu erkennen.
  • Maschinelles Lernen: Maschinelles Lernen (ML – Machine Learning) funktioniert desto besser, je mehr Daten in die ML-Algorithmen einbezogen werden. ML-Algorithmen haben in der Regel jedoch eine intensive, vom Data Scientist betreute, Trainingsphase, die dem Cluster viele Iterationen an Arbeitsschritten auf die großen Datenmengen abverlangen. Die Fähigkeit, Iterationen auf Daten im Arbeitsspeicher, parallelisiert in einem Cluster, durchführen zu können, macht Spark zurzeit zu dem wichtigsten Machine Learning Framework überhaupt.
    Konkret laufen die meisten Empfehlungssysteme (beispielsweise von Amazon) auf Apache Spark.

 

Data Science on a large scale – can it be done?

Analytics drives business

In today’s digital world, data has become the crucial success factor for businesses as they seek to maintain a competitive advantage, and there are numerous examples of how companies have found smart ways of monetizing data and deriving value accordingly.

On the one hand, many companies use data analytics to streamline production lines, optimize marketing channels, minimize logistics costs and improve customer retention rates.  These use cases are often described under the umbrella term of operational BI, where decisions are based on data to improve a company’s internal operations, whether that be a company in the manufacturing industry or an e-commerce platform.

On the other hand, over the last few years, a whole range of new service-oriented companies have popped up whose revenue models wholly depend on data analytics.  These Data-Driven Businesses have contributed largely to the ongoing development of new technologies that make it possible to process and analyze large amounts of data to find the right insights.  The better these technologies are leveraged, the better their value-add and the better for their business success.  Indeed, without data and data analytics, they don’t have a business.

Data Science – hype or has it always been around?Druck

In my opinion, there is too much buzz around the new era of data scientists.  Ten years ago, people simply called it data mining, describing similar skills and methods.  What has actually changed is the fact that businesses are now confronted with new types of data sources such as mobile devices and data-driven applications rather than statistical methodologies.  I described that idea in detail in my recent post Let’s replace the Vs of Big Data with a single D.

But, of course, you cannot deny that the importance of these data crunchers has increased significantly. The art of mining data mountains (or perhaps I should say “diving through data lakes”) to find appropriate insights and models and then find the right answers to urgent, business-critical questions has become very popular these days.

The challenge: Data Science with large volumes?

Michael Stonebraker, winner of the Turing Award 2014, has been quoted as saying: “The change will come when business analysts who work with SQL on large amounts of data give way to data EXASOL Pipelinescientists, which will involve more sophisticated analysis, predictive modeling, regressions and Bayesian classification. That stuff at scale doesn’t work well on anyone’s engine right now. If you want to do complex analytics on big data, you have a big problem right now.”

And if you look at the limitations of existing statistical environments out there using R, Python, Java, Julia and other languages, I think he is absolutely right.  Once the data scientists have to handle larger volumes, the tools are just not powerful and scalable enough.  This results in data sampling or aggregation to make statistical algorithms applicable at all.

A new architecture for “Big Data Science”

We at EXASOL have worked hard to develop a smart solution to respond to this challenge.  Imagine that it is possible to use raw data and intelligent statistical models on very large data sets, directly at the place where the data is stored.  Where the data is processed in-memory to achieve optimal performance, all distributed across a powerful MPP cluster of servers, in an environment where you can now “install” the programming language of your choice.

Sounds far-fetched?  If you are not convinced, then I highly recommend you have a look at our brand-new in-database analytic programming platform, which is deeply integrated in our parallel in-memory engine and extensible through using nearly any programming language and statistical library.

For further information on our approach to big data science, go ahead and download a copy of our technical whitepaper:  Big Data Science – The future of analytics.

Interview – Big Data in der Industrie

Thomas Schott, CIO der Rehau GruppeThomas Schott ist seit den 01. Oktober 2011 als CIO für die REHAU Gruppe tätig. Kompetenz und Innovationsfreude haben REHAU zum führenden System- und Service-Anbieter polymerbasierter Lösungen in den Bereichen Bau, Automotive und Industrie gemacht. Höchste Professionalität von der Materialentwicklung bis zur Ausführung sowie die Leidenschaft für das faszinierende unbegrenzte Nutzenpotenzial polymerer Werkstoffe sind für REHAU Grundvoraussetzung, um als führende Premiummarke weltweit erfolgreich zu sein.
In 2008 wurde Herr Schott mit dem erstmals verliehenen „Green CIO Award“ ausgezeichnet. 2010 wurde er außerdem bei der Wahl zum „CIO des Jahres“ in der Kategorie „Global Exchange Award“ mit dem 3. Platz ausgezeichnet und landete in 2012 in der Kategorie Großunternehmen wieder unter den Top 6.

Data Science Blog: Herr Schott, welcher Weg hat Sie an die Spitze der IT bei REHAU geführt?

Ich hatte ursprünglich Elektrotechnik mit dem Schwerpunkt Datenverarbeitung an der TU München studiert und startete meine Karriere bei REHAU bereits im Jahr 1990. Schnell war ich in leitender Funktion für verschiedene IT-Bereiche zuständig und habe die Standardisierung, Konsolidierung und durchgängige Virtualisierung der IT-Systemlandschaft maßgeblich vorangetrieben. Die IT- und Collaboration-Systeme für weltweit mehr als 170 Niederlassungen der REHAU Gruppe laufen nun in einer konsolidierten Private Cloud, ein sehr wichtiges Ziel für das Unternehmen um schnell und flexibel agieren zu können.

Data Science Blog: Big Data und Industrie 4.0 gelten derzeit als zwei der größten Technologie-Trends, dabei scheint jede Branche diesen Begriff für sich selbst zu interpretieren. Was bedeutet Big Data für Sie? Wie sieht Big Data aus der Perspektive der verarbeiten Industrie aus?

An einer allumfassenden Definition mangelt es noch, unsere Bestrebungen zur Industrie 4.0 liegen unter anderem in den Themengebieten Predictive Maintenance, Qualitätsdatenmanagement, mobile Apps bis hin zur Lieferkette (Kunden und Lieferanten). Big Data ist dabei ein wichtiger Treiber für Industrie 4.0 und auch ein eigenes Thema, welches auch außerhalb der Produktion eine Rolle spielt.
Für die produzierende Industrie erlangt Big Data eine immer größere Bedeutung, denn es fallen immer mehr Produktionsdaten und Daten aus der Qualitätssicherung an. Wir sammeln unternehmensintern bereits Daten in solcher Vielfalt und Masse, Big Data ist bereits Realität, und das obwohl wir externe Daten noch gar nicht thematisiert haben.

Data Science Blog: Der Trend ist also seinem Ende noch nicht nahe?

Nein, denn abgesehen von Unternehmen, deren Kerngeschäft Industrie 4.0 Lösungen selbst sind, steht die traditionelle Industrie und unsere gesamte Branche in Sachen Produktionsdatenanalyse und Big Data Analytics eher noch am Anfang.

Data Science Blog: Sie haben die unternehmensweite Cloud bei REHAU bereits erfolgreich umgesetzt, führt an der Digitalisierung kein Weg um Cloud Computing herum?

Wir haben seit zehn Jahren den Ansatz einer Private Cloud konsequent verfolgt. Ein Unternehmen unserer Größe kommt um eine ausgeklügelte und konsolidierte Could-Sourcing Strategie nicht herum. Dazu gehören jedoch auch festgelegte Standards für die Nutzung.

Data Science Blog: Gerade beim Thema Cloud zucken jedoch viele Entscheider zusammen und verweisen auf Risiken für die Datensicherheit. Wie gehen Sie mit dem Thema um – Und bremsen diese Maßnahmen das Engagement, Daten zusammen zu führen und auszuwerten?

Datensicherheit wird ein immer wichtigeres Thema und wir sensibilisieren unsere internen Kunden und IT-Anwender dafür. Im Zuge der rasanten Entwicklung im Umfeld Industrie 4.0 und Industrialisierung benötigen wir zeitnah valide und zielführende Nutunzgsstandards für Cloud und Big Data Lösungen.

Data Science Blog: Wenn Sie von Analyse sprechen, denken Sie vor allem an die rückblickende Analyse oder eine solche in nahezu Echtzeit?

An beides gleichermaßen, denn je nach Problemstellung oder Optimierungsbestrebungen ist das richtige Analyseverfahren anzuwenden.

Data Science Blog: Kommen die Bestrebungen hin zur Digitalisierung und Nutzung von Big Data gerade eher von oben aus dem Vorstand oder aus der Unternehmensmitte, also aus den Fachbereichen, heraus?

In der traditionellen Industrie kommen die Bemühungen überwiegend vom Vorstand und mir als CIO. Es ist unsere Aufgabe, existierende und kommende Trends rechtzeitig zu erkennen. Big Data und Industrie 4.0 werden immer wichtiger. Es ist wettbewerbsentscheidend, hier am Ball zu bleiben. Und das nicht nur für die eigene Kosten- und Prozessoptimierung, sondern auch, um sich am Markt zu differenzieren. Wir müssen diese Technologien und Methoden in unseren Fachbereichen etablieren und die dafür notwendige Veränderungsbereitschaft anregen.

Data Science Blog: Finden die Analysen in den Fachbereichen oder in einer zentralen Stelle statt?

Das hängt sehr von den einzelnen Analysen und dem damit verbundenen Aufwand ab. Die Einrichtung eines zentralen Datenlabors mit der entsprechenden Kompetenz und ausgebildeten Daten Scientists ist allerdings ein guter Weg, um komplexe Analysen, für die die Fachbereiche keine Kapazitäten / Skills haben, experimentell umsetzen zu können.

Data Science Blog: Für die Data Scientists, die Sie für Ihre zukünftigen Umsetzungen von Big Data Analysen suchen, welche Kenntnisse setzen Sie voraus? Und suchen Sie eher den introvertierten Nerd oder den kommunikationsstarken Beratertyp?

Ein Data Scientist sollte meines Erachtens sehr gute Kenntnisse über moderne Datenbanken sowie Erfahrung in der Auswertung von unstrukturierte Daten haben, aber auch viel Kreativität für die Darstellung von Sachverhalten mitbringen und auch mal „querdenken können“.
Wir suchen eher Experten aus der Informatik und Mathematik, aber auch kommunikative, kreative Spezies und neugierige Menschen, die jedoch auch eine ausgeprägte analytische Denkweise aufweisen sollten.

Wie lernen Maschinen?

Im zweiten Teil wollen wir das mit Abstand am häufigsten verwendete Optimierungsverfahren – das Gradientenverfahren oder Verfahren des steilsten Abstiegs – anhand einiger Beispiele näher kennen lernen. Insbesondere werden wir sehen, dass die Suchrichtung, die bei der Benennung der Verfahren meist ausschlaggebend ist, gar nicht unbedingt die wichtigste Zutat ist.

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Wie lernen Maschinen?

Machine Learning ist eines der am häufigsten verwendeten Buzzwords im Data-Science- und Big-Data-Bereich. Aber lernen Maschinen eigentlich und wenn ja, wie? In den meisten Fällen lautet die Antwort: Maschinen lernen nicht, sie optimieren. Fällt der Begriff Machine Learning oder Maschinelles Lernen, so denken viele sicherlich zuerst an bekannte “Lern”-Algorithmen wie Lineare Regression, Logistische Regression, Neuronale Netze oder Support Vector Machines. Die meisten dieser Algorithmen – wir beschränken uns hier vorerst auf den Bereich des Supervised Learning – sind aber nur Anwendungen einer anderen, grundlegenderen Theorie – der mathematischen Optimierung. Alle hier angesprochenen Algorithmen stellen dem Anwender eine bestimmte Ziel- oder Kostenfunktion zur Verfügung, aus der sich i.a. der Name der Methode ableitet und für die im Rahmen des Lernens ein Minimum oder Optimum gefunden werden soll. Ein großer Teil des Geheimnisses und die eigentliche Stärke der Machine-Learning-Algorithmen liegt nun darin, dass dieser Minimierungsprozess effizient durchgeführt werden kann. Wir wollen im Folgenden kurz erklären, wie dies in etwa funktioniert. In einem späteren Blogpost gehen wir dann genauer auf das Thema der Effizienz eingehen. Read more

Interview – Bedeutung von Data Science für Deutschland

Klaas Wilhelm Bollhoefer ist Chief Data Scientist bei The unbelievable Machine Company (*um), einem Full-Service Dienstleister für Cloud Computing und Big Data aus Berlin. Er übersetzt Business-Anforderungen in kundenspezifische Big Data Lösungen und agiert an der Schnittstelle von Business, IT, Künstlicher Intelligenz und Design. Er ist Community Manager diverser Fachgruppen sowie Mitglied in Beiräten und Jurys zahlreicheklaas-bollhoefer-web-fotor internationaler Big Data Veranstaltungen. Vor seiner Tätigkeit als Chief Data Scientist hatte Herr Bollhöfer bei Pixelpark den Bereich “Beratung und Konzeption” aus der Taufe gehoben und über mehrere Jahre verantwortet, sowie selbständig als strategischer Berater gearbeitet. Er hat Medientechnik, Visual Communication und Philosophie in Köln und Melbourne studiert, hielt Lehraufträge zu Project Governance & Social Data an der TU Berlin, HTW Berlin, der Uni Siegen und der FH Köln inne und schreibt ab und an für diverse Fachpublikationen.

Data Science Blog: Herr Bollhoefer, welcher Weg hat Sie ins Data Science von The unbelievable Machine (*um) geführt?

Bollhoefer: Das war alles andere als eine gradlinige Geschichte. Ich kannte Ravin Mehta, Gründer und Geschäftsführer von *um noch von der Pixelpark AG, bei der ich von 2000 bis 2009 in verschiedenen Positionen tätig war. Das nächste was Ravin vorhatte, nachdem er in den Cloud-Markt mit *um sehr erfolgreich eingestiegen war, war Big Data. Als ich ihn fragte, was Big Data denn genau sei, meinte er, dass wüsste (damals) noch niemand so genau!

Das war vor etwa vier Jahren und es war die Chance für mich, in dieses neue Thema einzusteigen und zudem eine tolle Gelegenheit – denn eigentlich bin ich ja Ingenieur – für mich, Mathematik wieder aufzufrischen. Ich war der erste Mitarbeiter für Data Science bei *um, habe das Dienstleistungsportfolio maßgeblich mitaufgebaut und konnte mich daher als Chief Data Scientist positionieren. Ich bin allerdings kein Spezialist, sondern Generalist über alles, was man dem Data Science so zuschreiben kann.

Data Science Blog: Welche Branchen profitieren durch Big Data und Data Science gegenwärtig und in naher Zukunft am meisten?

Bollhoefer: Branchen, die schon seit längerer Zeit direkt von Big Data und Data Science profitieren, sind die sogenannten Digital Pure Player, also vorwiegend junge Unternehmen, deren Geschäftsmodelle rein auf digitaler Kommunikation aufbauen sowie eCommerce-Unternehmen. Unter den Fachbereichen profitieren vor allem das Marketing und unter den Geschäftsmodellen ganz besonders das Advertising von Big Data Analytics. Der Begriff Customer Analytics ist längst etabliert.

Zu den Newcomern gehören die Branchen, auf die Deutschland besonders stolz ist: Sowohl die OEMs, als auch die größeren Zulieferer der Automobilbranche setzen mittlerweile vermehrt auf Big Data Analytics, wobei das Supply Chain Management mit Blick auf Logistik und Warenwirtschaft aktuell ganz klar im Vordergrund steht. Es ist hier für uns bereits viel Bewegung spürbar, aber noch lange nicht das Maximum ausgeschöpft. Zumindest ist für viele dieser Unternehmen der Einstieg gefunden.

Auch aus der klassischen Produktion entsteht im Kontext von Industrie 4.0 gerade Nachfrage nach Data Science, wenn auch etwas langsamer als erhofft. Die Potenziale durch die Vernetzung von Produktionsmaschinen sind noch nicht annähernd ausgeschöpft.

Branchen, die meiner Erfahrung nach noch nicht genügend aktiv geworden sind, sind die Chemie- und Pharma-Industrie. Auch Banken und Versicherungen, die ja nicht mit realen Werten, sondern nur mit Daten arbeiten, stehen – abgesehen von einigen Ausnahmen – überraschenderweise noch nicht in den Startlöchern, trotz großer Potenziale.

Data Science Blog: Und welche Branchen sehen Sie durch diese neuen Methoden und Technologien bedroht?

Bollhoefer: Eigentlich mag ich keine Bedrohungsszenarien durch Big Data skizzieren, denn diese führen nur dazu, dass sich Entscheider noch mehr vor dem Thema verschließen und genau dieses Verschließen stellt die eigentliche Bedrohung dar.

Die Chance sollte im Fokus stehen. Die deutsche Industrie, der produzierende Mittelstand, hat mit Big Data und Analytics die Möglichkeit, Fertigungs- und Prozessketten sehr viel weiter zu flexibilisieren und zu optimieren. Die Industrie 4.0 Initiative der deutschen Bundesregierung setzt hier ein ganz wichtiges Zeichen.

Es ist aber auch vollkommen klar, dass die deutsche Automobilindustrie – so wie sie heute existiert – massiv durch Google und Apple und deren Bestrebungen zum vernetzten und autonomen Fahrzeug bedroht ist. Es wird in absehbarer Zeit neue Wettbewerber geben, die klassische Gesamtkonzepte hinterfragen, sie neu und auch anders denken, als wir es heute kennen. Mobilität ist eines dieser Gesamtkonzepte.

Wenn die Kunden darauf anspringen, wird es existenzbedrohend für deutsche Unternehmen. Das ist aber nicht nur durch Big Data getrieben, sondern generell durch immer zügigere Technologiesprünge wie beispielsweise mehr Rechenpower, Batteriekapazität und Vernetzungstechnik.

Data Science Blog: Trotz der vielen Einflüsse von Big Data auf unsere Gesellschaft und Wirtschaft scheint die Berufsbezeichnung Data Scientist nur wenigen ein Begriff zu sein. Wird Data Science als Disziplin in Deutschland noch unterschätzt?

Bollhoefer: Ich denke nicht, dass dieses Berufsbild noch so unbekannt ist. Es ist vollkommen klar, dass es kein Wald- und Wiesen-Job ist, aber großen Unternehmen und Start-Ups ist heute schon sehr bewusst, dass Data Science ein wichtiges Themenfeld ist, ohne das keine Wettbewerbsfähigkeit mehr möglich wäre. Auch sind Profile bereits gut definiert, was ein Data Scientist ist und was man als solcher können sollte.

Data Science Blog: Kleinere Mittelständler haben von Data Science allerdings noch nicht viel gehört, ist das Thema für solche Unternehmen überhaupt von Bedeutung?

Bollhoefer: Kleinere Mittelständler kennen es noch nicht, aber Data Science ist für viele Unternehmen auch kleinerer Größen interessant. Die Werkzeuge, mit denen Data Science betrieben werden kann, sind immer einfacher zu bedienen. Auch Cloud-Lösungen machen diese innovativen Analysen für kleine Unternehmen erschwinglich, so sinkt die Hürde, mit seinen Daten viele der möglichen Potenziale zu realisieren.

Je leistungsfähiger die Werkzeuge werden, desto eher können auch kleinere Unternehmen von diesem Trend profitieren. Die Entwicklung, die gerade stattfindet sorgt für keine Not im Mittelstand, die entsprechenden Entscheider und Geschäftsführer sollten sich jedoch laufend über aktuelle Technologien und Möglichkeiten informieren.

Das ist zumindest meine Einschätzung, die sich jedoch genauso wie die aktuellen Technologien hin und wieder der Situation anpassen muss.

Data Science Blog: Ihre Gruppe Data Science Germany auf Xing.com hat bereits 1.240 Mitglieder und als KeyNote-Speaker sind Sie ebenfalls einer der Frontmänner in Deutschland für Big Data. Was können wir in Deutschland tun, um nicht den Anschluss zu verlieren oder gar auf Augenhöhe des Silicon Valley zu kommen?

Bollhoefer: Nur irgendwelche Gruppen oder Meetups zu organisieren hilft dem Standort Deutschland nicht weiter, auch wenn die Kommunikation untereinander sehr wichtig ist.

In Anbetracht der neuen Möglichkeiten, die wir insbesondere mit Machine Learning eröffnet bekommen, mit den neuen mathematischen Modellen und Technologien, wird sich in Zukunft vieles ändern, das ist vielen Leuten aber noch weitgehend unbekannt. Wir müssen massiv dafür sorgen, dass Transparenz geschaffen wird durch Lehre und Ausbildung.

Es ist jetzt ein enorm wichtiger Zeitpunkt, bei dem sich jedes größere Unternehmen auf eine krasse Lernphase einlassen sollte. Was verbirgt sich hinter künstlicher Intelligenz? Wie funktioniert Machine Learning und Predictive Analytics? Erst wenn das richtig verstanden ist, dann kann die Projektion auf eigene Geschäftsmodelle erfolgen.

Bisher suchten alle nach einem Referenz-Use-Case in der eigenen Branche, den man dann einfach eins zu eins übernehmen kann. Es wird dabei vielfach vergessen, dass diejenigen, die die ersten Schritte bereits gemacht haben, dann schon sehr viel weiter sind als die Nachahmer. Die US-Amerikaner machen es uns vor, sie tun es einfach und lernen daraus. Sie tun es schnell, sie scheitern schnell, erlangen aber auch schnell Erfolge. Dank dieses Mentalitätsaspektes sind sie uns teilweise weit voraus.

Dieser Vorsprung ist nur sehr schwer aufzuholen, da es an der Mentalitätskultur liegt. Eine andere Lern- und Fehlerkultur würde uns sehr gut tun, die kann man aber nicht herbeireden, die muss man entwickeln durch Anreize von der Politik. Industrie 4.0 ist daher eine gute Initiative, denn daran hängen Förderprogramme und Forschungsmotivationen. Das nimmt die Unternehmer aber nicht aus der Verantwortung, in dieser Sache am Ball zu bleiben.

Data Science Blog: Wie sieht der Arbeitsalltag als Data Scientist nach dem morgendlichen Café bis zum Feierabend aus?

Bollhoefer: Höchst unterschiedlich, denn Data Science umfasst vielfältige Tätigkeiten.

Der Berufsalltag findet überwiegend am Computer statt, denn heutzutage heißt Data Science vor allem Programmieren. Als Data Scientist setzten wir mit Programmierung Use Cases um, dabei nutzen wir meistens Python oder R, es können aber auch andere Programmiersprachen eingesetzt werden.

Viele Tätigkeiten verlangen Kreativität, Stift und Zettel sowie viel Austausch mit Kollegen. Nur wenige Arbeitsschritte lassen sich fest planen, iteratives bzw. agiles Vorgehen ist notwendig.

Kernaufgabe und Höhepunkt unserer Arbeit sind die Messung von Qualitätskriterien sowie das Trainieren und Optimieren mathematischer Modelle. Das sogenannte Feature-Engineering, also das Herausarbeiten relevanter Features (individuelle messbare Eigenschaften eines Objektes oder eines Sachverhaltes) bildet die dafür notwendige Basis und macht in der Praxis häufig bis zu 80% unserer Arbeitszeit aus.

Data Science Blog: Data Science ist Analyse-Arbeit und es geht viel um Generierung und Vermittlung von Wissen. Sind gute Data Scientists Ihrer Erfahrung nach tendenziell eher kommunikative Beratertypen oder introvertierte Nerds?

Bollhoefer: Im Idealfall sollte ein Data Scientist in gewisser Weise beides sein, also fifty/fifty. Das ist zumindest das, was es eigentlich bräuchte, auch wenn solche Leute nur schwer zu finden sind.
Den idealen Data Scientist gibt es wohl eher nicht, dafür arbeiten wir in Teams. Data Science ist Teamsport. Am erfolgreichsten sind Teams mit eben diesen Mindsets der kommunikativen Beratertypen mit Überzeugungsfähigkeit und den autodidaktischen Nerds mit viel tiefgehendem Wissen in Mathematik und Informatik.

Data Science Blog: Für alle Studenten, die demnächst ihren Bachelor, beispielsweise in Informatik, Mathematik oder Wirtschaftslehre, abgeschlossen haben, was würden sie diesen jungen Damen und Herren raten, wie sie gute Data Scientists werden können?

Bollhoefer: Wer operativ schnell tätig werden möchte, sollte auf den Master verzichten, denn wie die Nachfrage nach Data Science in drei Jahren aussehen wird, weiß niemand. Es ist ganz wichtig, jetzt zu starten und nicht in drei Jahren.

Der Weg ist zurzeit über Kontakte am leichtesten. Wer die nicht hat, kann diese schnell aufbauen, dazu einfach ein paar der vielen Meetups besuchen, über Social Media in der Szene netzwerken, sich Vorträge anhören und dadurch auch gleichzeitig in Erfahrung bringen, wie Data Scientists denken, arbeiten und was das typische Jobprofil ausmacht. Um der Thematik, den Tools und Methoden näher zu kommen, gibt es Kurse bei Coursera, Udacity, Kaggle Competitions, so kann man selber mal praxisnahe Probleme lösen. Zwei oder drei Zertifikate von diesen Anlaufstellen helfen bei der Jobsuche weiter.

Interview – Big Data Analytics in der Versicherungsbranche

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Welche Rolle spielt Big Data in der Versicherungsbranche? Ist Data Science bereits Alltag in einer Versicherung? Wenn ja, welche Analysen werden bereits durchgeführt?
Hierzu haben wir den Datenarchitekt Norbert Schattner befragt und sehr interessante Antworten erhalten:

Norbert Schattner ist Informations- & Datenarchitekt bei der Helsana AG in der Schweiz. Die Helsana AG ist ein Versicherungskonzern mit Schwerpunkt auf Kranken- und Unfallversicherung. Der Konzern beschäftigt rund 3.500 Mitarbeiter und macht 5,5 Milliarden Franken Umsatz.

Data Science Blog: Herr Schattner, welcher Weg hat Sie in die Datenarchitektur und in das Data Warehouses bei Helsana geführt?

Schattner: Ich habe in meiner Berufslaufbahn kontinuierlich im Umfeld Business Intelligence und Data Warehousing gearbeitet und konnte mich zum Experten für unternehmensübergreifende Architektur von Daten- und Informationsflüssen weiter entwickeln.

Nachdem ich eine Zeit lang als Senior Consultant für eine Unternehmensberatung tätig war, bin ich zur UBS Bank nach Zürich gegangen und war für das Rollout Management im Data Warehouse Kontext tätig. Schlussendlich wechselte ich dann zur Helsana Versicherungsgruppe, denn dort konnte ich in ein Projekt einsteigen, bei dem ich die Datenarchitektur von Grund auf neu aufbauen durfte. Durch dieses Projekte hatte ich die Gelegenheit eine nachhaltige Datenarchitektur von Grund auf aufzubauen und in weiteren Grossprojekten mitwirken.

Data Science Blog: Die Medien überschlagen sich in letzter Zeit geradezu beim Thema Big Data, dabei scheint jede Branche diesen Begriff für sich selbst zu interpretieren. Was bedeutet Big Data für Sie? Wie sieht Big Data aus der Perspektive der Versicherungsbranche aus?

Schattner: Big Data ist sicherlich ein großes Schlagwort der IT geworden. In der Versicherungsbranche ist Big Data ein großes und sehr aktuelles Thema. Auch die Helsana spricht von Big Data und versteht darunter große und verteilte Mengen an strukturierten und unstrukturierten Daten.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind die wichtigsten und größten Datenbestände der Helsana in strukturierter Form vorliegend. Strukturierte Geschäftsdaten sind für uns der wichtigste Anteil vom Big Data Kuchen. Oftmals gehen in der Diskussion von Big Data die strukturierten Daten unter, obwohl auch diese eine enorme Menge und Vielfalt darstellen und somit zur Herausforderung werden können – ganz egal, was aktuelle Technologieanbieter hier versprechen mögen.

In der nahen Zukunft werden auch Social Media Daten wichtig, beispielsweise um die Kundenzufriedenheit besser zu erfassen. Erste Ansätze verfolgen wir zwar schon, dennoch muss ehrlicherweise gesagt werden, dass die Projekte noch in den Kinderschuhen stecken.

Data Science Blog: Welche Rolle spielt Data Science in der Versicherungsbranche?

Schattner: Data Science spielt eine große Rolle, auch wenn wir in unserer Versicherung das Wort Data Science nicht aktiv verwenden, denn auch unsere Analysen von unstrukturierten Daten und mit statistischen Modellen laufen bei uns unter dem Begriff Business Intelligence.
Daten sind der einzige „Rohstoff“, den Versicherungen haben und da wir uns mit den Themen Gesundheit und Unfällen beschäftigen, spielen wir auch für die Forschung eine wichtige Rolle. Einige Kennzahlen sind teilweise von öffentlichem Interesse, wie etwa der Krankenstand, und bei der Ermittlung gibt es aus Sicht der Datenerhebung und statistischen Auswertung sehr viele Aspekte zu berücksichtigen.

Data Science Blog: Arbeiten Data Scientist eher in eigenen abgekapselten Abteilungen oder in der IT-Abteilung oder in den Fachbereichen?

Schattner: Wir haben keine zentrale Data Science Abteilung, sondern trennen zwei Bereiche:

Das Data Warehouse ist in der IT angesiedelt und hat die Aufgabe, alle erfassten und erfassbaren Daten zu sammeln und den Fachbereichen zur Verfügung zu stellen. In der Regel werden vom Data Warehouse strukturierte Daten bereit gestellt, vermehrt werden jedoch auch unstrukturierte Daten, beispielsweise aus eingescannten Dokumenten, von den Fachbereichen angefordert.

Die gezielten Analysen finden dann weitgehend unabhängig voneinander in den einzelnen Fachbereichen statt, wobei einige Fachbereiche natürlich eigene Analyse-Teams aufgebaut haben.

Data Science Blog: Welche Tools werden für die Datenauswertung bei der Helsana überwiegend eingesetzt?

Schattner: Wir arbeiten überwiegend mit den Business Intelligence Lösungen IBM Cognos Suite, QilikTech QlikView und für statistische Analysen setzen wir vor allem auf SAS Analytics und zunehmend auch auf die Open Source Statistiksprache R ein.

Data Science Blog: Welche technischen Herausforderungen haben Sie ganz besonders im Blick in Sachen Big Data Analytics? Und auf welche Strategien zur Bewältigung setzen Sie?

Schattner: Es gibt nicht einige wenige besonders große Herausforderungen, sondern sehr viele kleinere über den gesamten Workflow hinweg. Big Data Analytics beginnt mit der Datenerhebung und ETL-Prozessen, umfasst weiter die Datenaufbereitung, statistische und visuelle Analyse und geht noch weiter bis hin zum Reporting mit Handlungsempfehlungen.

Zurzeit arbeiten wir sehr daran, den Umfang an Datenbeständen zu erweitern, Daten zu konsolidieren und die Datenqualität zu verbessern, denn die besten Analyseverfahren nützen wenig, wenn die Datenquellen nicht gut sind. Basierend auf den Datenquellen entwickeln wir für uns wichtige Informationsprodukte, mit denen wir unsere Leistungs- und Servicequalität erhöhen können, daher lohnt sich jede Investition in das Data Warehouse.

Wir verfolgen derzeit zwei Strategien parallel:

Auf dem Fast-Track stellen wir unternehmenskritische und für die dringende Einführung wichtige Informationen schnell zur Verfügung stellen. Dies läuft über einen agilen Ansatz, so dass wir hier schnell reagieren können und flexibel bleiben.

Dann verfolgen wir parallel dazu einen langfristigen Weg, gesicherte Datenflüsse nachhaltig aufzubauen, die viel besser administrierbar und erweiterbar sind.

Data Science Blog: Gerade in der Versicherungsbranche ist sicherlich der Datenschutz ein besonders wichtiges Thema, was können Sie dazu sagen?

Schattner: Die Informationen aus dem Data Warehouse unterliegen vielen Schutzauflagen, da unser Geschäft reich an Personen- und Diagnosedaten ist. Datenschutz und auch Datensicherheit haben höchste Priorität. Wir haben dabei auch Schutzmaßnahmen eingeführt, dass sich Mitarbeiter aus den Systemen heraus nicht über Diagnosen anderer Mitarbeiter informieren können.

Data Science Blog: Was für Analysen betreiben die Fachbereiche beispielsweise? Werden auch bereits unstrukturierte Daten systematisch analysiert?

Schattner: Wir unterstützen mit unseren statistischen Analysen die Forschung. Ein Beispiel aus der Gesundheitsökonomie ist die Ritalin-Forschung. Ritalin ist ein Medikament, das gegen die Aufmerksamkeitsstörung ADHS eingesetzt wird und die Konzentration betroffener Patienten steigert. Wir können basierend auf unseren Daten streng anonymisierte Analysen betreiben,  ob in bestimmten Regionen mit ansonsten vergleichbaren Gesundheitsstrukturen unterschiedliche Häufigkeiten und Dosen auftreten. Finden wir sogenannte Hotspots, können kausale Zusammenhänge gesucht werden. Ursachen könnten beispielsweise Hypes unter lokalen Ärztegruppen sein oder schwierige soziale Verhältnisse unter Familienverbänden.

Ferner vergleichen wir Leistungserbringer und analysieren unterschiedliche Kostenverhältnisse unter Ärztestrukturen und Krankenhäusern.

Auch unstrukturierte Daten fließen in Form von Texten in manche unserer Analysen ein. Alle Dokumente zu Schadensfällen werden von unserer hausinternen Post eingescannt. Die Textinformationen aus den Schadensmeldungen speist unser Data Warehouse in BLOBs relationaler Datenbanken, auf die dann wieder der Fachbereich parsend zugreift.

Darüber hinaus stehen für uns Daten über unsere Leistungen und die Kundenzufriedenheit im Vordergrund, denn dadurch können wir uns als Unternehmen kontinuierlich verbessern.

Data Science Blog: Data Scientist gilt als Sexiest Job of the 21st Century. Welchen Rat würden Sie jungen Leuten geben, die Data Scientist bzw. Business Analyst werden möchten? Welche Kenntnisse setzen Sie voraus?

Schattner: Stellen wir uns einen Schieberegler vor, den wir nur in die eine oder andere verschieben könnten, sich dabei ganz links das Wissen über das Business stehen würde und ganz rechts sich das IT-Wissen befindet. Ich würde den Regler auf 80% auf die Business-Seite schieben. Es sollte natürlich auch  Wissen über SQL, ETL und Programmierung vorhanden sein, aber alleinige IT- bzw. Tool-Experten helfen uns leider wenig. In der Versicherungsbranche ist vor allem ein Wissen über das Geschäft von Bedeutung. Heutzutage ermöglichen interaktive Tools recht einfach die Erstellung von Datenbankabfragen sowie eine multidimensionale und visuelle Datenanalyse.

Das verdeutlichen auch die zwei Architekturen: Zum einen haben wir die Datenarchitektur, die die Datenflüsse von den Datenquellen ausgehend beschreibt, und zum anderen haben wir eine Informationsarchitektur, die die Daten über Geschäftslogiken in Business Objects fasst, so werden aus Daten Informationen.

Folgende Metapher verwende ich hierzu auch gerne in meinen Vorträgen: Ein Tischler beherrscht sein Handwerk Möbel zu bauen, ein CNC-Fräser fertigt Maschinenwerkzeug.

Der Tischler merkt schnell, dass er mit einer elektrischen Säge schneller und genauer vorankommt, als mit einer Handsäge. Der Drehmaschinenarbeiter verfügt zwar über perfekt arbeitende und computergesteuerte Gerätschaften, ist jedoch nicht in der Lage,  gute Holzmöbel zu bauen, weil er es niemals gelernt hat.

Genauso muss der Business Experte zwar erstmal lernen, bestimmte Tools zu bedienen, aber dafür hat er stets ein genaues Ziel im Kopf, was er damit erreichen will. Die Bedienbarkeit der Tools am Markt lässt sich heute leichter erlernen als früher.

Gute Data Scientists schauen, welche Nutzen aus Daten erzeugt werden könnten und welche Daten zur Verfügung stehen oder erfasst werden können, um bestimmte Resultate erzielen zu können.

Branchenwissen allein reicht jedoch auch nicht unbedingt aus, beispielsweise ist es beim Customer Analytics wichtig, branchenspezifische Vertriebsstrategien im Kopf zu haben und auch aus der Praxis zu kennen, denn nur so lassen sich die Informationen in praxisnahe Strategien umwandeln.

Data Science Blog: Wird die Nachfrage nach Data Science weiter steigen oder ist der Trend bald vorbei?

Schattner: Ich denke, dass dieser Hype noch nicht ganz erreicht ist. Irgendwann wird er aber erreicht sein und dann schlägt die Realität zu. Beispielsweise wird gerade viel über Predictive Analytics gesprochen, dabei betreiben einige Fachbereiche bereits seit mindestens einem Jahrhundert Vorhersagen. Im Controlling, aus dem ich komme, waren bereits recht komplexe Prognosen in Excel üblich, nur hätten wir das nicht Predictive Analytics oder Data Science genannt. Natürlich werden die Prognosen nun dank leistungsfähigerer Technologien immer besser und genauer, nur ist es nichts substanziell Neues. Der Trend verstärkt aber die Bemühungen im Bereich Business Intelligence und lockert auch Budgets für neue Analyseverfahren.


 

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