Das Gesetz zur Verhinderung von Schäden an unterirdischen Versorgungsleitungen in Virginia (Virginia Underground Utilities Damage Prevention Act) verpflichtet Bauunternehmen und Hausbesitzer, die Markierung unterirdischer Versorgungsleitungen vor Beginn eines Projekts zu beantragen. Beispiele für solche Aushubarbeiten sind Landschaftsbau, Fundamentaushub und die Verlegung von Glasfaserkabeln. Werden die Markierungen nicht eingeholt, kann dies schwerwiegende Folgen haben, darunter Bußgelder, Personenschäden und im Extremfall sogar Todesfälle. Virginia811 (VA811) verwaltet das Verfahren zur Lokalisierung von Versorgungsleitungen, indem es Anfragen entgegennimmt, diese an die Versorgungsunternehmen weiterleitet und die Antworten erfasst. Vollständige Antworten aller am Baugrund beteiligten Versorgungsunternehmen (Gas, Strom, Wasser, Abwasser, Telekommunikation usw.) müssen innerhalb der vorgegebenen Frist vorliegen, damit die Aushubarbeiten beginnen können. In den letzten Jahren hat sich die Anzahl der verspäteten Meldungen aufgrund von Nichterscheinen oder fehlenden Antworten der Versorgungsunternehmen im VA811-System um 150 % erhöht – von 4 % auf 10 %. Die Beteiligten sind verständlicherweise verärgert über die Auswirkungen des Nichterscheinens auf den Projektzeitplan und die Kosten. Zur Durchführung einer Ursachenanalyse, die dem VA811-Beirat präsentiert wurde, kamen einfache statistische Analysen und Datenvisualisierungen zum Einsatz. Die Visualisierungen aus dem JMP Graph Builder umfassen Balkendiagramme, Streudiagramme mit Regressionsgeraden, Waldplots und Karten in Form von Small Multiples, die Zusammenhänge über die Jahre sowie saisonale Trends aufzeigen. Die Darstellungen trugen dazu bei, gängige Annahmen zu widerlegen und Gespräche zwischen Stakeholdern anzuregen, die über geringe Datenkenntnisse verfügten. Dies führte schließlich zu Pilotlösungen, der Aufdeckung von Prozesslücken und weiteren Ursachenanalysen.
Guten Morgen, guten Tag oder guten Abend, wo auch immer Sie diese Präsentation verfolgen. Mein Name ist Jennifer Van Mullekom, und ich bin die Leiterin der Gruppe für statistische Anwendungen und Innovationen an der Virginia Tech. Heute spreche ich mit Ihnen über das Thema „Fehlende Markierungen verzögern die Ausgrabung“. Dies ist eine Fallstudie darüber, wie wir JMP-Visualisierungen in einer Ursachenanalyse einsetzen.
Bevor wir uns damit befassen, wie sinnvoll die Visualisierungen für die Lösung dieses Problems sind, müssen wir uns mit den Hintergründen vertraut machen. Ich werde Ihnen kurz den Benachrichtigungsprozess für unterirdische Versorgungsleitungen erläutern. Sie denken wahrscheinlich nicht oft darüber nach, da Sie es erst bemerken, wenn die Leitung fehlt. Wenn beispielsweise jemand in Ihrer Nachbarschaft oder in der Nähe Ihres Hauses gräbt und dabei eine Wasserleitung trifft, bemerken Sie möglicherweise, dass Sie eine Zeit lang kein Wasser haben und sind verärgert. Im schlimmsten Fall fällt sogar Ihr Internet vorübergehend aus.
Das sind zwar im Grunde harmlose Folgen beim Berühren unterirdischer Versorgungsleitungen, aber es können natürlich auch viel schwerwiegendere Konsequenzen entstehen. Wenn wir eine Strom- oder Gasleitung treffen, kann es zu Sachschäden, Verletzungen und im schlimmsten Fall sogar zu Todesfällen kommen. Das ist ein sehr ernstes und wichtiges Thema. Im US-Bundesstaat Virginia gibt es dazu sogar ein Gesetz.
Jetzt schauen wir uns den Ablauf der Benachrichtigung über die Lage von Versorgungsleitungen genauer an. Wenn wir unterirdische Leitungen für Aushubarbeiten – beispielsweise für einen Zaunbau, ein Fundament oder die Gartengestaltung – lokalisieren möchten, rufen wir an oder erstellen ein Online-Ticket. Dieses Ticket wird an Virginia 811 im Bundesstaat Virginia weitergeleitet. Virginia 811 benachrichtigt dann die betroffenen Versorgungsunternehmen – Strom-, Wasser-, Abwasser-, Gas- und Telekommunikationsanbieter –, deren Leitungen möglicherweise durch das Aushubgebiet verlaufen. Sie verfügen über Karten aller Städte und Gemeinden in Virginia und wissen daher, wen sie benachrichtigen müssen.
Die Versorgungsunternehmen sind dann selbst für die Lokalisierung ihrer Leitungen verantwortlich. Sie antworten entweder mit der Aussage: „Wir wissen, dass sich in diesem Aushubbereich keine Leitungen befinden“ oder sie schicken jemanden vorbei, um die Leitungen mit Sprühfarbe zu markieren. Sobald alle Benachrichtigungen an VA811 zurückgesendet wurden und die Markierung der Leitungen bestätigt ist, kann mit den Aushubarbeiten begonnen werden. Dann kann das Fundament ausgehoben und der Zaun errichtet werden.
Aktuell gibt es jedoch ein Problem mit diesem Prozess. Schauen wir uns dieses Problem genauer an. Es besteht darin, dass die Zahl der Nichterscheinen steigt. Was genau bedeutet Nichterscheinen? Als Nichterscheinen gilt, wenn ein oder mehrere der im VA811-System erfassten Versorgungsunternehmen nicht erscheinen, um ihre Grundstücke zu kennzeichnen, oder nicht mitteilen, dass die Kennzeichnung nicht erforderlich ist. Wie Sie der JMP-Visualisierung auf der Folie entnehmen können, ist der Anteil der Nichterscheinen zwischen 2019 und 2023 von 4 % auf über 10 % gestiegen. Dies führt zu Verzögerungen bei den Aushubarbeiten.
Wir wollen wissen, warum die Zahl der Nichterscheinen gestiegen ist. Das ist eine der zentralen Fragen, die wir beantworten wollen. Wir müssen dies für ein heterogenes Publikum tun. Mit heterogenem Publikum meine ich wirklich ein heterogenes Wissensniveau. Wir haben ein Steuerungsteam, das versucht, dieses Problem zu lösen. Dieses Team reicht von Baggerfahrern mit wenig Statistikkenntnissen bis hin zu CEOs, die im Rahmen ihres MBA-Studiums mehrere Statistik-Kurse belegt haben, und dazwischen liegen Mitarbeiter aus den Bereichen Datenanalyse, Qualitätssicherung und -kontrolle sowie Bediener des VA811-Systems und Manager in Energieversorgungsunternehmen. Es verfügt also über ein breites Spektrum an Erfahrung und Verständnis von Statistik und Daten.
Wir wollten eine einfache Lösung finden, die ihnen helfen könnte, einen Konsens zur Lösung dieses Problems zu erzielen. So könnten wir die Ausgrabungen nicht länger verzögern, was Zeit und Geld kostet. Eine der ersten Fragen, die wir uns zur Ursachenforschung stellten, war: Besteht tatsächlich ein Zusammenhang mit einem insgesamt gestiegenen Ticketaufkommen?
In unserem JMP-Diagramm sehen Sie, dass die Jahre durch verschiedene Farben und Symbole dargestellt sind. Betrachtet man die Ticketanzahl pro Woche auf der x-Achse, fällt auf, dass die Bandbreite der Tickets pro Woche relativ gering ist. Anders sieht es bei der Anzahl der Nichterscheinen pro Woche aus: Hier gibt es deutliche Unterschiede bei gleicher Ticketanzahl.
Was sagt uns das? Nun, es zeigt uns, dass eine generelle Steigerung des Ticketaufkommens wahrscheinlich nicht die Lösung für dieses Problem sein wird. Es reicht auch nicht aus, einfach mehr Personal einzustellen und damit einen starken Anstieg des Ticketaufkommens zu bewältigen, denn den beobachten wir derzeit nicht. Etwas anderes spielt hier eine Rolle, und wir wollen herausfinden, was das ist.
Da im Lenkungsausschuss Vertreter verschiedener Branchen und Interessengruppen sitzen, gibt es natürlich viele Ideen und Meinungen. Wir mussten aber mit Daten argumentieren, und eine dieser Meinungen zu möglichen Systemproblemen betrifft den Glasfaserausbau.
Sie erinnern sich vielleicht daran, dass wir während der Pandemie die Ungleichheiten beim Breitbandausbau in den USA deutlich aufgedeckt haben. Viele Menschen in ländlichen Gebieten mussten ihre Kinder zu den Schulparkplätzen fahren, um dort WLAN zu nutzen und ihre Hausaufgaben herunterzuladen oder online mit ihren Lehrern an Nachhilfestunden teilzunehmen. Dadurch wurden erhebliche Bundes- und Landesmittel für den Glasfaserausbau frei. Virginia unternimmt zahlreiche Anstrengungen, um Glasfaserkabel wirklich bis in den entlegensten Winkel des Bundesstaates zu bringen, und es gibt definitiv einige ländliche Gebiete, die noch nicht ausreichend versorgt sind.
Bei der Untersuchung des Glasfaserausbaus stellten wir fest, dass die Anzahl der Verzögerungen aufgrund von Nichterscheinen im Laufe der Jahre zunahm. Besonders auffällig war jedoch der drastische Anstieg dieser Verzögerungen in den letzten fünf Jahren, als wir von einem System ohne Glasfaseranschluss zu einem System mit Glasfaseranschluss wechselten. Tatsächlich verdoppelten sich die Verzögerungen im Vergleich zu Systemen ohne Glasfaseranschluss bei Glasfaserinstallationen im Jahr 2023, dem Abschlussjahr dieses Projekts.
Das führte uns zu einer weiteren Frage, denn man stellt fest, dass die Trends bei Glasfaserinstallationen im Jahresverlauf schwanken. Wir wissen auch, dass alle Bauarbeiten, die in Virginia Erdarbeiten erfordern, saisonabhängig sind. Typischerweise bearbeiten wir von März bis Oktober, vielleicht auch noch Anfang November, mehr Bauprojekte und Aufträge für unterirdische Versorgungsleitungen. Wir beobachten sowohl jährliche Trends im Zusammenhang mit steigenden Glasfaserinstallationen als auch saisonale Schwankungen. Dies lässt sich in der nächsten JMP-Grafik veranschaulichen, in der wir weitere Einflussfaktoren untersucht haben.
Einige der Theorien der Projektbeteiligten konzentrierten sich auf mögliche geografische Trends. Wie zu erwarten, verlegen Glasfaserunternehmen ihre Glasfasernetze zunächst regional, bevor sie in andere Gebiete expandieren. Die Grafik zeigt insbesondere einen allgemeinen Anstieg der Ausfallhäufigkeit („No-Shows“) über die Jahre. Besonders in den Jahren 2022 und 2023 ist ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen, erkennbar an den dunkleren Farben auf der Karte des Bundesstaates Virginia.
Darüber hinaus stellen wir fest, dass diese Trends mit unseren Kenntnissen über die Glasfaserinstallationen übereinstimmen, die wir beispielsweise in einigen ländlichen Bezirken beobachten. Diese Bezirke können wir aufgrund unserer Kenntnisse über Virginia identifizieren. Einige dieser Bezirke entlang des Blue Ridge Parkway sind sehr ländlich geprägt. Auch einige Bezirke im südlichen Zentral-Virginia sind recht ländlich, und selbst Südwest-Virginia ist im Vergleich zur Region Nord-Virginia, wo wir uns in der Nähe von Washington D.C. befinden, sehr ländlich. Dort würden wir mit vielen Strafzetteln rechnen.
Wir beobachten eine Zunahme der Intensität, und anhand dieser Karte aus dem Jahr 2023 lässt sich die Veränderung der Intensität im Zuge des Glasfaserausbaus nachvollziehen. Dies bestätigte unsere Annahmen. Rein logisch betrachtet, erscheinen 683 Nichterscheinen angesichts der Hunderttausenden von Strafzetteln, die jährlich ausgestellt werden, gar nicht so viel.
Es mag in diesem Kontext nicht viel erscheinen, aber wenn man bedenkt, dass es beispielsweise für ein Gebiet mit drei Landkreisen nur einen einzigen Mitarbeiter zur Leitungsortung gibt, weil dieser die Arbeitslast in der Regel bewältigen kann, stellen 683 „Nichterscheinen“-Fälle eine unüberschaubare Anzahl an Standorten dar, die überprüft werden müssten. Dies war für die Anwesenden sehr aufschlussreich und faszinierend, da es ihnen verdeutlichte, was tatsächlich hinter den „Nichterscheinen“-Fällen im Glasfasernetz steckt.
Wir haben im Rahmen dieser PowerPoint-Präsentation auch viele weitere Fälle und deren Ursachen untersucht. Es waren wohl etwa 50 Folien mit Diagrammen, daher wurden noch viele weitere Aspekte analysiert. Diese Diagramme waren jedoch besonders aufschlussreich und halfen uns, die Gründe für das Nichterscheinen zu verstehen. Unsere Schlussfolgerung aus dieser Analyse ist, dass das Gesamtticketvolumen kein Faktor für das Nichterscheinen ist.
Wir beobachten einen Zusammenhang zwischen Glasfaserinstallationen und verzögerten Ticketbearbeitungen aufgrund von Nichterscheinen. Die Anzahl der Nichterscheinen variiert je nach Region und Zeit. Die Zunahmen in bestimmten Landkreisen korrelieren mit dem bekannten Anstieg der Glasfaserinstallationen aufgrund des Breitbandausbaus. Es gibt noch viel zu lernen. Wir haben die eigentliche Ursache noch nicht ermittelt, und ich würde niemals so weit gehen, von einem Kausalzusammenhang oder Ähnlichem zu sprechen. Dennoch hat dies eine Diskussion angestoßen und dazu beigetragen, einen Konsens in einem Team zu erzielen, das hinsichtlich der Lösung sehr uneins war.
Es gibt noch viel zu lernen. Das hat Fragen aufgeworfen. Gibt es in bestimmten Gebieten einen Mangel an Ortungstechnikern? Benötigen wir mobile Ortungstechniker, die die Glasfaserinstallationen begleiten? Benötigen neuere Ortungstechniker länger, um die Grundstücke zu markieren und dort arbeiten zu können? Dann wurde uns auch klar, dass die Strom-, Wasser-, Abwasser-, Gas- und Telekommunikationsunternehmen nicht miteinander kommunizieren. Es gibt kein gemeinsames Priorisierungsverfahren, sodass sie möglicherweise an verschiedenen Standorten arbeiten, was dazu führt, dass viele Standorte nur unvollständig markiert werden und die Aushubarbeiten an diesen Standorten nicht beginnen können. Würden sie ihre Bemühungen koordinieren, könnten sie zumindest einen Teil dieser Standorte mit ihren Ressourcen vollständig markieren.
Ich denke, das zeigt den Wert einfacher Diagramme deutlich. Wir könnten mit diesen Daten sicherlich viel komplexere Analysen durchführen, aber die Kommunikation und die Visualisierung haben Gespräche angestoßen, zuvor gespaltene Personen zusammengeführt und ihre Problemlösungskompetenz gestärkt. Mein Dank gilt Scott Crawford, dem CEO von Virginia 811, und Kenny Spade, dem Leiter der Datenanalyse und Qualitätskontrolle, für ihre kontinuierliche Unterstützung der Virginia Tech Statistical Applications and Innovations Group. Wir sind stolz darauf, mit ihnen zusammenzuarbeiten und sie bei der datenbasierten Problemlösung zu unterstützen.
