Nicht überall – nur dort, wo es darauf ankommt.

KI in der Aufzugs-/Rolltreppensicherheit

von Lakshmanan Raja

Künstliche Intelligenz (KI) ist in den letzten Jahren zu einem viel diskutierten Thema geworden. Doch ist der Einsatz von KI für alle Steuerungsanwendungen notwendig? Die Antwort lautet: Nein. Wenn ein System klare, vorhersagbare und regelbasierte Bedingungen aufweist, ist KI nicht erforderlich. Viele sicherheitskritische Aufgaben lassen sich effektiv mit einfacher, festverdrahteter Logik oder einem vorprogrammierten, deterministischen Gerät bewältigen, anstatt auf ein selbstlernendes KI-System zurückzugreifen.

Beispiel: Überwachung des Status der Türverriegelung des Aufzugsschachts. Es handelt sich um einen eindeutigen Zustand mit zwei möglichen Ergebnissen: Verriegelt – die Aufzugskabine darf sich bewegen; entriegelt – die Aufzugskabine darf sich nicht bewegen.

Aufgaben, die die Analyse menschlichen Verhaltens oder die Vorhersage von Komponentenausfällen beinhalten, können erheblich von KI-Funktionen profitieren, insbesondere bei der Verarbeitung komplexer, dynamischer Daten in Echtzeitsituationen. In diesem Artikel untersuchen wir einige Aufzugs- und Rolltreppensteuerungen, die bereits KI nutzen, sowie potenzielle Anwendungsbereiche, in denen KI wertvolle Unterstützung leisten kann.

Beginnen wir mit der Definition von KI. Einfach ausgedrückt: Sie bezeichnet die Fähigkeit von Maschinen, wie Menschen zu denken und zu handeln. Doch was ist menschliche Intelligenz?

Multi-Intelligenz

Der Mensch besitzt verschiedene Arten von Intelligenz, wie der amerikanische Entwicklungspsychologe Howard Gardner beschrieben hat.^[1]. Die Zusammensetzung dieser Intelligenzen variiert von Person zu Person. Manche Menschen sind musikalisch begabt, während andere über ausgeprägte Fähigkeiten im logischen Denken oder in der Sprache verfügen.

Es gibt KI-Tools, die sich auf die einzelnen Intelligenzarten konzentrieren, und ich habe einige davon in Abbildung 1 aufgelistet. Obwohl es acht Intelligenzarten gibt, beinhalten sie alle eine Form kognitiver Verarbeitung. Doch was genau ist kognitive Verarbeitung?

Kognitive Prozesse beziehen sich auf die inneren Abläufe des Geistes, während Intelligenz die Gesamtleistung darstellt. Das menschliche Leben ist im Wesentlichen eine Lernreise, weshalb ich Blooms Taxonomie verwendet habe.^[2]. Rahmenwerk zusammen mit einigen zusätzlichen Fähigkeiten, um unser Intelligenzsystem in Abbildung 2 zu modellieren.

Blooms Taxonomie

Wenn wir vor Herausforderungen stehen oder uns in neuen Umgebungen bewegen, nehmen wir diese zunächst mit unseren Sinnen wahr. Anschließend rufen wir uns an Erfahrungen aus ähnlichen Situationen zurück. Verfügen wir über entsprechendes Wissen, verstehen wir die Situation und wenden es an, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. In völlig neuen Situationen, für die wir keine Vorerfahrung haben, greifen wir auf die ähnlichsten Erfahrungen oder gespeicherten Informationen zurück, um die Situation zu erfassen und dieses Wissen für unsere Ziele zu nutzen. Ist das Ergebnis nicht zufriedenstellend, können wir entweder auf unsere zweitähnlichste Erfahrung zurückgreifen oder unsere Handlungsparameter anpassen, um zu sehen, welche Ergebnisse wir erzielen. In komplexeren Situationen konsultieren wir oft Freunde oder Mentoren, um fachkundigen Rat einzuholen.

Wir analysieren und bewerten alle erzielten Ergebnisse und entwickeln auf Basis der besten Resultate unsere eigenen Regeln. Diese neu aufgestellten Regeln und Erfahrungen speichern wir anschließend für zukünftige Verwendung. Ethik muss dabei ein Leitprinzip sein. So funktioniert unser Lernprozess. Wenden wir nun dasselbe Modell an, um ein KI-System zu untersuchen.

KI-System

In einem KI-System^[3]. Wie in Abbildung 3 dargestellt, werden die menschlichen Sinne durch künstliche Sensoren ersetzt, und künstliche Speicher dienen der Speicherung der von diesen Sensoren erfassten Daten sowie von Informationen aus vergangenen Erfahrungen. Kognitive Prozesse werden kontinuierlich mithilfe von Algorithmen des maschinellen Lernens auf leistungsstarken Prozessoren ausgeführt, die die Sensordaten zusammen mit dem Wissen aus zuvor festgelegten Regeln analysieren.

Optimale Lösungen für neue Herausforderungen werden ähnlich wie beim menschlichen Denken ermittelt und von Aktoren ausgeführt. Bei Bedarf können mehrere KI-Systeme an verschiedenen geografischen Standorten zusammenarbeiten, um schnell die besten Lösungen zu finden. Wichtig ist, dass ethische Richtlinien während der Phase des maschinellen Lernens bekräftigt und regelmäßig überprüft werden, um eventuell auftretende Unstimmigkeiten zu beheben.

Was hat zum jüngsten Boom der KI-Technologie beigetragen?

Dieses Wachstum wird durch mehrere Schlüsselfaktoren vorangetrieben:

• Deutliche Kostensenkungen bei Sensoren und Speichern
• Fortschritte bei Sprach- und Bildverarbeitungstechniken sowie bei der Datenkommunikation
• Eine exponentielle Steigerung der Computerverarbeitungsgeschwindigkeit
• Der Aufstieg von Big Data, Cloud Computing und maschinellem Lernen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beiden wichtigsten Faktoren für den Einsatz von KI-Systemen die Fülle an Big Data sind, die von zahlreichen Sensoren erzeugt wird, und die Komplexität der Datenmuster, die einer Analyse bedürfen.

Anwendung von KI in Aufzügen und Rolltreppen

Bestehende Lösungen

1) Verkehrsanalyse- und Fernüberwachungs- und Diagnosesystem

Die anfängliche Anwendung von KI in Aufzugssystemen konzentriert sich primär auf die Optimierung des Personenverkehrs in großen Aufzugsgruppen (siehe Abbildung 4). Angesichts der zahlreichen zu überwachenden Faktoren und der Unvorhersehbarkeit menschlichen Verhaltens können KI-Techniken wie genetische Algorithmen, Fuzzy-Logik und neuronale Netze zu verbesserten Lösungen führen. Die Effektivität dieser Systeme wird typischerweise anhand ihrer Kapazität zur Bewältigung des Personenverkehrs und der Wartezeiten gemessen, die in der Aufzugsbranche als Standardkennzahlen gelten.

Lösungen für Fernüberwachung und -diagnose^[4,5]. Angesichts des Fachkräftemangels in der Branche gewinnen KI-gestützte Verfahren zunehmend an Bedeutung. Dank KI ist die Zustandsüberwachung von Aufzugs- und Rolltreppenkomponenten deutlich effektiver und einfacher geworden. Fernüberwachung und -diagnose müssen große Mengen an Echtzeitdaten verarbeiten, die von verschiedenen Sensoren erfasst werden. Hierbei spielen KI-Techniken eine entscheidende Rolle (siehe Abbildung 5).

2) Benutzersicherheit – KI-gestützter Notrufdienst für Aufzüge überbrückt Sprachbarrieren.

In einem Aufzug im Ausland stecken zu bleiben, kann eine beunruhigende Erfahrung sein, besonders wenn man die Landessprache nicht versteht, wenn man den Notrufknopf drückt. Glücklicherweise gibt es mittlerweile mehrsprachige Notrufsysteme für Aufzüge, die dieses Problem lösen.^[6]. Dieser Service nutzt einen KI-Sprachbot, der Gespräche in Echtzeit übersetzt und so die Kommunikation zwischen der im Aufzug eingeschlossenen Person und der Notrufzentrale erleichtert. Diese innovative Lösung erhöht nicht nur die Sicherheit, sondern gibt Nutzern in ungewohnter Umgebung auch die dringend benötigte Ruhe und Geborgenheit.

3) Benutzersicherheit – Sturzerkennung und Erkennung unsicheren Verhaltens durch Videoanalyse

Es kann jedem passieren. Sie sind spät dran und hetzen durch den Flughafen, um Ihren Flug nicht zu verpassen. Sie tun etwas, von dem Sie wissen, dass Sie es nicht tun sollten: Statt den Aufzug zu nehmen, rasen Sie die Rolltreppe hinauf und ziehen Ihren übergroßen Koffer hinter sich her. Plötzlich verhakt sich Ihr riesiger Koffer zwischen den Stufen, und Sie stürzen. In manchen Fällen kann dieser Sturz eine Kettenreaktion auslösen und andere in der Nähe verletzen.

Die meisten öffentlichen Gebäude verfügen über Kameras zur Überwachung der Rolltreppen und einen Kontrollraum mit Anzeigetafeln und mehreren Monitoren, die den Betriebszustand der Systeme anzeigen. Da jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Mitarbeitern die Rolltreppen überwacht, dauert es im Falle eines Unfalls einige Zeit, bis diese den Unfallort erreichen und die Rolltreppe anhalten können. In manchen Fällen wird die Rolltreppe sogar von Umstehenden gestoppt, bevor das Gebäudepersonal eintrifft.

Der Einsatz von Echtzeit-Videoanalysen mithilfe eines KI-Systems zur Überwachung von Rolltreppen könnte schnellere Reaktionen ermöglichen und potenziell die Schwere von Unfällen verringern.^[7].

Mögliche Lösungen

1) Sicherheit der Nutzer - Vermeidung längerer Wartezeiten für Personen mit Rollstuhl/Kinderwagen

Wir beobachten häufig in überfüllten Einkaufszentren, dass Personen im Rollstuhl oder Mütter mit Kinderwagen Schwierigkeiten haben, Aufzüge zu benutzen, die ihren Platzbedürfnissen gerecht werden, da jeder Aufzug, der an ihrer Haltestelle hält, überfüllt sein kann und nicht genügend Platz für Rollstühle oder Kinderwagen bietet.

Eine mögliche Lösung wäre die Videoüberwachung und -analyse mithilfe von Kameras im Aufzugsvorraum und in den Aufzugskabinen. Dieses System würde Personen mit erhöhtem Platzbedarf identifizieren und ihnen die jeweils passende Aufzugskabine zuweisen. Zusätzlich könnte eine Anpassung der Türverweilzeit beim Ein- und Aussteigen den Komfort für diese Personen verbessern (siehe Abbildung 8).

2) Benutzersicherheit – Vermeidung gefährlicher Situationen, in denen sich die Hundeleine zwischen den Aufzugstüren verfängt.

Heutzutage lässt sich beobachten, dass die Nutzung von Mobiltelefonen Menschen ablenkt und zu Unfällen in Aufzügen führen kann. Besonders problematisch ist dies, wenn Fahrgäste ihre Hunde dabei haben. Sind Hundehalter unvorsichtig, können sich Hundeleinen in den Aufzugtüren verfangen, was zu schweren Unfällen mit potenziell tödlichen Verletzungen für Hund und Halter führen kann. Da die Lichtvorhänge in Aufzügen tote Winkel aufweisen, werden dünne Leinen möglicherweise nicht immer erkannt. Mithilfe KI-gestützter Videoanalyse lassen sich solche Vorfälle jedoch verhindern.

• Auslösen von Sprachansagen mit relevanten Sicherheitsmeldungen, sobald ein Fahrgast mit Hund erkannt wird
• Die Videoaufnahmen werden analysiert, der Aufzug angehalten, der Notfallalarm ausgelöst und das Notfallkommunikationsgerät aktiviert, sobald ein Vorfall bevorsteht.

Die gleiche Art von Videoanalyse kann unsicheres Verhalten von eingeschlossenen Fahrgästen verhindern, wenn die Person versucht, die Türen der Aufzugskabine gewaltsam zu öffnen (siehe Abbildung 9).

3) Arbeitssicherheit – Zugang und Ausstieg von der Grube/dem Wagendach

Der Zugang zur Kabine und zum Ausstieg aus den Aufzugsschächten gehören zu den sicherheitskritischsten Aufgaben, die Aufzugsmonteure bei Inspektion, Wartung, Reparatur und Modernisierung durchführen. Die meisten Aufzugsunternehmen haben Standardverfahren zum Schutz ihrer Mitarbeiter eingeführt. Aufgrund von Arbeitsdruck oder Selbstüberschätzung kann es jedoch vorkommen, dass Monteure einzelne Schritte auslassen, was zu schweren Unfällen führen kann.

Um die Einhaltung dieser Verfahren zu gewährleisten, kann ein KI-gestütztes Expertensystem die Tätigkeiten der Aufzugsfachkräfte während dieser kritischen Aufgaben mithilfe von Videokameras oder Datenbrillen überwachen. Das System kann bei festgestellten Verstößen Warnungen durch visuelle oder akustische Alarme ausgeben. Die erfassten Daten können genutzt werden, um weiterführende Schulungen und Beratungen einzuleiten, die dazu beitragen, die Ursachen für Verstöße zu identifizieren und letztendlich die Sicherheitskultur insgesamt zu verbessern (siehe Abbildung 10).

4) Sicherheit von Arbeitern und Anwendern – E-Mentor für Instandhaltungs-/Inspektionsfachkräfte

Ein KI-System kann als digitaler Mentor für Fachkräfte in der Aufzugswartung und -inspektion dienen und so die Sicherheit von Mitarbeitern und Fahrgästen erhöhen. Diese Systeme integrieren Eingaben wie Bauteilbilder, Sprachbefehle und Gestensteuerung über tragbare Geräte wie Augmented-Reality-Brillen.^[8]. Diese Technologie ermöglicht es den Mitarbeitern, schrittweise Unterstützung zu erhalten und gleichzeitig die Hände für mechanische Arbeiten frei zu haben. Das KI-Expertensystem leitet die Mitarbeiter mit den notwendigen Einstellverfahren, den regulatorischen Anforderungen für das jeweilige Bauteil und dem Zugriff auf historische Unfalldaten, die auf Ausfälle dieses Bauteils zurückzuführen sind. Diese Informationen tragen dazu bei, wiederkehrende Fehler zu vermeiden (siehe Abbildung 11).

Wenn beispielsweise Wartungs- oder Inspektionspersonal mit einer Datenbrille regelmäßige Kontrollen an Aufzugsbremsen durchführt, erkennt die Brille das Bauteil als Bremse. Anschließend kann das Personal per Sprachbefehl oder Gestensteuerung mit dem KI-Expertensystem kommunizieren, um relevante gesetzliche Vorgaben oder Wartungsrichtlinien abzurufen. Zusätzlich kann das System Unfallstatistiken zu diesem Bremsentyp hervorheben und die Wichtigkeit von Wartung und Inspektion betonen. Die Wissensdatenbank des Expertensystems wird kontinuierlich von Aufzugsexperten aus aller Welt aktualisiert, um sicherzustellen, dass die bereitgestellten Informationen präzise sind und den neuesten Sicherheitsstandards entsprechen. Dank Echtzeitunterstützung, kontinuierlichem Lernen und optimierter Aufgabenausführung reduzieren KI-gestützte Wartungssysteme menschliche Fehler, verbessern die Einhaltung von Vorschriften und erhöhen die Gesamtsicherheit von Aufzügen für Mitarbeiter und Nutzer deutlich.

Fazit

Wie bereits erwähnt, ist KI nicht notwendig, wenn eindeutige, vorhersagbare und regelbasierte Bedingungen vorliegen, die ein konsistentes Systemverhalten bei gleichen Eingangsgrößen erfordern. KI-Systeme können jedoch in Situationen von Vorteil sein, in denen große Datenmengen von zahlreichen Sensoren im Rahmen der vorausschauenden Wartung generiert werden und die Datenmuster komplex sind, beispielsweise bei der Analyse menschlichen Verhaltens. Um optimale Lösungen zu erzielen, können Steuerungssysteme einen hybriden Ansatz verfolgen, der die Stärken traditioneller Methoden und KI kombiniert. Dies umfasst die Verwendung traditioneller

Dieser Artikel beschreibt verschiedene bestehende und potenzielle KI-basierte Lösungen zur Verbesserung der Sicherheit von Aufzugs- und Rolltreppennutzern. Für weitere Informationen verweisen wir auf die angegebenen Quellen.

Referenzen

[1] Theorie der multiplen Intelligenzen — pz.harvard.edu/resources/ die-theorie-der-multiplen-intelligenzen

[2] Heller, RF (2022). Eine neue Blüte – die Ergänzung der Bloomschen Taxonomie um „Zusammenarbeit“. Journal of Learning Development in Higher Education, Ausgabe 24. doi.org/10.47408/jldhe.vi24.906

[3] KI-Prozess — electronicsforu.com/technology-trends/tech-focus/ ai-ml-shifting-focus-back-hardware

[4] Mitsubishi Elevator M's Bridge: mitsubishielevator.com/products/ms-bridge

[5] Fernüberwachung und -diagnose für Aufzüge in Singapur —bca.gov.sg/regulatory-info/lifts-escalators/remote-monitoring-diagnosticsfor-lifts-in-singapore

[6] BOSCH – Mehrsprachiger Notrufdienst für Aufzüge — bosch-elevatorcloud.com/en/multilingual-elevator-emergencyservice/

[7] Sicherere Reisen mit der KI-gestützten Videolösung von KONE — kone.com/en/news-and-insights/stories/how-ai-makes-escalators-safer-withvideo-monitoring.aspx

[8] OSHA setzt Vuzix M400 AR-Datenbrille ein — xrtoday.com/augmented-reality/osha-deploys-vuzix-m400-ar-smart-glasses/