Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

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  • Publication
    Sensorik als technische Voraussetzung für ATO-Funktionen
    (Deutsches Zentrum für Schienenverkehrsforschung beim Eisenbahn-Bundesamt, 2022-11)
    Leinhos, Dirk
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    Flatt, Holger
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    Witte, Stefan
    Der vorliegende Bericht zum Projekt "Sensorik als technische Voraussetzung für ATO-Funktionen"(kurz: ATO-Sensorik) ist die finale, mit dem Auftraggeber abgestimmte Fassung des Abschlussberichts. Die Projektaufgabe war die Spezifikation eines Messsystems, welches als allgemeingültige Plattform zur Datensammlung (Erfassung, Aufzeichnung und Bereitstellung) aus der betrieblichen Umgebung eines Schienenfahrzeugs Realdaten aufnehmen soll, um diese Test- und Trainingsdaten heutigen und zukünf-tigen Entwicklungsprojekten von Sensorsystemen zur Verfügung zu stellen. Der Bericht beschreibt die Ergebnisse aus vier Arbeitspaketen, welche durch die Aufgabenstellung für die Projektaufgabe vorgegeben sind. Ein wesentliches Ergebnis aus dem Arbeitspaket 1 "Techniküberblick und Realisierungen"ist die Zusammenstellung einer Übersicht heute verfügbarer Sensorsysteme für das automatische Fahrsystem (ATO-System mit Sensorsystem) aus einer analytischen Betrachtung heraus, die im Kapitel 4 beschrieben ist. Darin enthalten ist eine Bewertung der verfügbaren Lösungen hinsichtlich ihres Entwicklungsstands, ihrer Marktverfügbarkeit und ihrer Eignung für das Eisenbahnsystem. Ebenso findet sich dort eine bewertende Schlussfolgerung zur Realisierbarkeit von ATO-Lösungen durch heutige und absehbare Sensor-systeme. Die Schlussfolgerung zeigt auf, welche heute verfügbaren Sensor- und ATO-Lösungen für den automatischen Fahrbetrieb geeignet und welche technischen Anforderungen noch nicht erfüllt sind. Kapitel 3 enthält Ergebnisse aus dem Arbeitspaket 2, „ATO im Vollbahnbereich“, in dem wesentliche Merkmale des heutigen konventionellen Systems beschrieben werden. Ihre Zusammenstellung ist als Grundlage für die analytische Betrachtung verfügbarer Sensorsysteme in Kapitel 4 erforderlich. Die daraus abgeleiteten automatisierbaren Aufgaben eines automatischen Fahrsystems sowie die Wahrnehmungs- und Lokalisierungsfunktionen für ein Sensorsystem sind ebenfalls dort enthalten. Kapitel 5 stellt die Bewertungsgrundlagen und die Ergebnisse aus der Sektorbefragung zusammen, die in Arbeitspaket 3, „Sektoranalyse“, durchgeführt worden ist. Mit dem Auftraggeber des Projekts wurde ein möglichst breites Spektrum an zu befragenden Unternehmen aus dem Sektor abgestimmt. Als Befragungsgrundlage ist ein Fragenkatalog erstellt und eine vorläufige Spezifikation des Messsystems beschrieben worden. Beides wurde online gestellt und Vertreter der Unternehmen konnten ihre fachliche Meinung im Fragenkatalog über vorgegebene Antwortmöglichkeiten (Multiple Choice) sowie über zusätzliche Kommentierungsmöglichkeiten frei äußern. Neben den Bewertungsgrundlagen sind die sich aus den Antworten der Befragungsteilnehmer ergebenden Konsequenzen für die Spezifikation des Messsystems im Kapitel wiedergegeben. Kapitel 6 fasst die Ergebnisse aus dem Arbeitspaket 4, „Spezifikation“ zusammen. Es wird das Messsystem beschrieben, welches auch die aus den Ergebnissen der Sektorbefragung abgeleiteten konzeptionellen Anpassungen berücksichtigt. Ergänzt wird die Spezifikation des Messsystems durch eine Zuordnung von sinnvollen Sensorkombinationen zu den zuvor in Kapitel 3 herausgearbeiteten Standardaufgaben eines technischen Fahrsystems. Die betrachteten, als relevant eingestuften Sensoren werden detailliert spezifiziert und im Kontext mit den betrieblichen Anwendungsfällen für ein automatisches Fahrsystem bewertet. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen für die spätere Integration der Sensoren in eine technische Realisierung des in diesem Bericht spezifizierten Messsystems.
  • Publication
    Kompetent im Einsatz. Variable Autonomie Lernender Systeme in lebensfeindlichen Umgebungen
    ( 2021)
    Beyerer, Jürgen
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    Deserno, Thomas M.
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    Straube, Sirko
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    Tchouchenkov, Igor
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    Wedler, Armin
    Egal ob im Weltraum, in der Tiefsee oder in Katastrophengebieten - Einsätze in solchen lebensfeindlichen Umgebungen stellen für den Menschen eine große Herausforderung und erhebliche Risiken dar. Autonome, Lernende Systeme können hier helfen, Gefahren und Risiken für Menschen zu verringern oder solche Umgebungen überhaupt ersterschließen zu können. Die Missionskonfigurationen, der Grad der Autonomie eines selbstlernenden Systems sowie die Intensität der Interaktion mit Menschen können dabei enorm variieren. Entscheidend für das Gelingen der Zusammenarbeit zwischen Menschen und Lernenden Systemen ist eine gute Arbeitsteilung. Expertinnen und Experten der Arbeitsgruppe Lebensfeindliche Umgebungen der Plattform Lernende Systeme haben im vorliegenden Whitepaper Schlüsselvoraussetzungen für diese Arbeitsteilung zwischen Mensch und Lernendem System sowie für die Kompetenz des Lernenden Systems im jeweiligen situativen Anwendungskontext untersucht. Das Whitepaper zeigt, dass Lernende Systeme in einer lebensfeindlichen Umgebung im Vergleich zu Anwendungsdomänen wie Industrie und Verkehr sehr individuell ausgestaltet sind und derartige Einsätze zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht ohne den Menschen als Überwacher des Geschehens konzipiert werden können. Stattdessen geht es darum, den Menschen zu unterstützen und sein Gefahrenrisiko zu minimieren: So viel Autonomie wie möglich - nur so viel menschlicher Eingriff wie nötig. Das Whitepaper adressiert mit Bezug zu praxisorientierten Anwendungsfällen die Fragen, warum für Lernende Systeme in lebensfeindlichen Umgebungen eine variable Autonomie angestrebt werden sollte, welche Architekturkomponenten solche Systeme benötigen, welche Forschungsbedarfe existieren und welche Fragestellungen sich daraus für Anwendungen ergeben.
  • Publication
    Bericht Trendanalyse 2017
    (Wissenschaftliche Begleitforschung ENERGIEWENDEBAUEN, 2018)
    Beier, Carsten
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    Schnier, Matthias
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    Schill, Cornelius
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    Henn, Sarah
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    Hanisch, Claudia
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    Osterhage, Tanja
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    Erhorn-Kluttig, Heike
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    Erhorn, Hans
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    Lyslow, Linda
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    Kharboutli, Samir
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    Flemming, Sebastian
  • Publication
  • Publication
    Exemplification of the Industrie 4.0 Application Scenario Value-Based Service following IIRA Structure. Working paper
    (BMWI, 2017)
    This document has been elaborated in the working group ""modeling example"" of VDI/VDE-GMA Technical Committee 7.21 ""Industrie 4.0 - Terms, Reference Models, and Architecture Concepts"". It includes contributions of and the discussion with the working group ""Research and Innovation"" of the Plattform Industrie 4.0. In addition, the content of the paper has been discussed with various persons involved in the IIC with the result that this paper was endorsed by the Steering Committee of the IIC. The objective of this document is to illustrate the concept of viewpoints of the Industrial Internet Reference Architecture (IIRA) based on a concrete modeling example As subject for illustration the so called Industrie 4.0 demonstrator was chosen. This is a representative example of a production application. The Industrie 4.0 demonstrator illustrates some core aspects of Industrie 4.0 by concretization of various application scenarios. In this paper we focus on the application scenario VBS - Value-Based Service, which was proposed as a joint scenario of Plattform Industrie 4.0 and Industrial Internet Consortium (IIC). The target audience of this document is users who want to better understand the application of IIRA especially in the area of manufacturing industries. Some selected concepts of IIRA are illustrated, but these descriptions do not claim to be exhaustive with respect to the concepts of IIRA. The working group ""Modeling Example"" of VDI/VDE-GMA 7.21 contributed with the report ""Modeling Examples of Industrie 4.0 Components"", see [1], to a better understanding from an application perspective of various conceptual approaches in the context of Industrie 4.0 (RAMI4.0, Industrie 4.0 component, assets, etc.). In a similar way there is a need to understand the approaches and concepts of IIC compared to Plattform Industrie 4.0 from an application perspective. Examples are the viewpoints of IIRA, functional viewpoint of IIRA versus layer axis of RAMI4.0, solution lifecycle of IIC versus lifecycle & value chain axis of RAMI4.0. Therefore the same subject for illustration was chosen.
  • Publication
    Anwendungsszenario DDA - Durchgängiges und dynamisches Engineering von Anlagen. Statusreport
    (VDI-Verlag, 2016)
    Drumm, O.
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    Fay, A.
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    Gutermuth, G.
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    Hasselfeld, F.
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    Krumsiek, D.
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    Löwen, U.
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    Makait, A.
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    Schertl, A.
    ;
    Schleipen, Miriam
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    Schröck, S.
    Die Plattform Industrie 4.0 erarbeitet Anwendungsszenarien, die pointiert die Vision der deutschen Industrie von ihrer Digitalisierung aufzeigen und hervorheben, welche technischen und organisatorischen Innovationen dafür genutzt werden sollen bzw. noch zu erarbeiten sind. Die Anwendungsszenarien zeigen auch auf, wo zentrale Herausforderungen bezüglich Standards, Forschung, IT-Sicherheit, des rechtlichen Rahmens und der Arbeitsgestaltung liegen. Im April 2016 wurde von der Plattform Industrie 4.0 ein Arbeitspapier veröffentlicht [1], in dem neun Anwendungsszenarien dargestellt werden. In diesen neun Anwendungsszenarien wird auf das Production System Lifecycle Management nur partiell eingegangen (siehe [1], Abbildung 3). Der Fachausschuss 6.12 ""Durchgängiges Engineering von Leitsystemen"" der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) hat daher ein weiteres Anwendungsszenario ""Durchgängiges und dynamisches Engineering von Anlagen"" (kurz: DDA) erarbeitet und der AG 2 der Plattform Industrie 4.0 zur Verfügung gestellt. Dieses Anwendungsszenario wird in diesem VDI-Statusreport ausführlich dargestellt.
  • Publication
    Industrie 4.0 Service Architecture. Basic concepts for interoperability. Status Report
    (VDI-Verlag, 2016)
    Bangemann, T.
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    Bauer, C.
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    Bedenbender, H.
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    Braune, A.
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    Diedrich, C
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    Diesner, M.
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    Epple, U.
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    Elmas, F.
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    Friedrich, J.
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    Göbe, F.
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    Goldschmidt, T.
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    Grüner, S.
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    Hankel, M.
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    Heidel, R.
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    Hesselmann, K.
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    Hüttemann, G.
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    Klein, M.
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    Löwen, U.
    ;
    Pfrommer, J.
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    Rauschecker, U.
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    Schleipen, Miriam
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    Schulz, D.
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    Tasci, T.
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    Thron, M.
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    Usländer, T.
    ;
    Westerkamp, C.
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    Wollschlaeger, M.
    Within the Technical Committee of the GMAFA 7.21, it is the objective of the Working group ""Service Architecture"" to define the common characteristics of Industrie 4.0 Service Systems. The working group was established late 2015 and intends to deliver its final results by early 2017 in the form of a VDI Standard. This concepts presented in this VDI Status Report represent the results of initial discussions within the working group. Toward a complete and generally approved standard, the content of this status report is exclusively meant to be a basis for discussion among the various committees within the Plattform Industrie 4.0.
  • Publication
    Industrie 4.0 Components - Modeling Examples. Status Report
    ( 2016)
    Pünktlich zum Nationalen IT-Gipfel am 16./17.11.2016 in Berlin erscheint der neue Statusreport ""Industrie 4.0 - Modelling Examples of Industrie 4.0"" in englischer Sprache. Inhaltlich repräsentiert er den Stand der Arbeiten der Arbeitsgruppe ""Modellierungsbeispiele"" des Fachausschusses 7.21 ""Industrie 4.0 - Begriffe, Referenzmodelle, Architekturkonzepte"" der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA). Ziel dieses Dokuments ist es, das Konzept und die Verwaltung von Datenmodellen innerhalb der Assetverwaltung anhand eines konkreten Modellierungsbeispiels zu erläutern. Der sogenannte Industrie 4.0 (I4.0)-Demonstrator wurde als repräsentatives Beispiel für eine Produktionsanwendung gewählt. Der I4.0-Demonstrator veranschaulicht einige Kernaspekte von Industrie 4.0 durch die Konkretisierung verschiedener Anwendungsszenarien. Auf den ersten Blick erschien diese Aufgabe ganz einfach. Die konkrete Modellierung hat jedoch schnell gezeigt, ein hohes Maß an Komplexität und damit verbundenen Herausforderungen, die ein Benutzer im Kontext der Industrie 4.0 konfrontiert wird. Zielgruppe dieses Dokuments sind Anwender, die den Inhalt und die Anwendung von RAMI 4.0, insbesondere das Konzept der Industrie 4.0-Komponente und ihrer Administrationsoberflächen, aus einer Anwendungsperspektive besser verstehen möchten. Ausgewählte Konzepte von RAMI 4.0 werden beschrieben, konkrete I4.0-Komponenten des I 4.0-Demonstrators vorgeschlagen und modelliert. Diese Beschreibungen erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit in Bezug auf die Konzepte von RAMI4.0 oder I4.0-Komponenten. Aufgrund der internationalen Ausrichtung des Themas wird der veröffentlichte Statusreport zunächst nur in englischer Sprache veröffentlicht.