Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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The path towards industry 4.0. A comprehensive methodology for researching Serbian manufacturing industry. A research proposal

2022 , Horvat, Djerdj , Marjanovic, Ugljesa , Pavlovic, Marko , Rakic, Slavko

Since Industry 4.0 (I4.0) has become the guiding principle of manufacturing companies and policymakers in the majority of developed countries, many emerging economies have also adopted this concept to improve their national competitiveness and catch up with Western economies. The previous research presented that there are three main conditions for successful adoption and implementation of I4.0: technological, environmental, and organizational. Moreover, due to complexity caused by, e.g., cultural, political, economic, etc. differences, the conceptualization of such a methodology for emerging economies like Western Balkan countries is particularly challenging. Following the identified gap in lacking comprehensive research on the manufacturing sector's readiness for industrial digital transformation in Western Balkan region (e.g. Republic of Serbia), in this paper is presented a research proposal for researching the I4.0 readiness of the Serbian manufacturing industry.

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Preface. Privacy and Identity Management

2021 , Friedewald, Michael , Krenn, Stephan , Schiffner, Stefan

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Pedestrians' attitudes towards automated vehicles: A qualitative study based on interviews in Germany

2021 , Joisten, Philip , Niessen, Pia , Abendroth, Bettina

For the successful implementation and acceptance in road traffic, pedestrians' attitudes towards safety, interaction and compatibility of AVs are important factors. The aim of this study is to investigate general attitudes towards AVs and to generate knowledge about aspects of safety and compatibility of AVs as well as interaction with AVs from the viewpoint of pedestrians. Semi-structured interviews with 24 participants were conducted in Germany between May and July 2020. Interviews were recorded, transcribed and analysed using Qualitative Content Analysis. The classification of participants regarding their general attitude towards AVs resulted in four categories, ranging from enthusiastic to rejecting attitudes. Our results revealed that safety attitudes are a major factor underlying pedestrians' general attitudes towards AVs. Confidence to cross the road in front of AVs was influenced by the ability of AVs to successfully interact and communicate with pedestrians. We conclude that pedestrians' attitudes towards AVs may change with increasing interaction experience.

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Neue Ansätze des präventiven regionalen Strukturwandels und Implikationen für das gesamtdeutsche Fördersystem

2021 , Stahlecker, Thomas , Hansmeier, Hendrik , Koschatzky, Knut

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Impact of model settings on the text-based Rao diversity index

2021 , Zielinski, Andrea

Topic models such as Latent Dirichlet Allocation (LDA) have been proved to be effective tools to discover latent topics in text collections in a data-driven way. These topics can be further utilized to investigate academic disciplines in terms of interdisciplinarity by means of indicators that reflect the diversity of the scientific output. This study provides a systematic analysis of model parameters that affect the diversity scores which are computed directly from the output of the LDA model. We present an empirical study on a real data set, upon which we quantify the diversity of the research within several departments of Fraunhofer (FH) and Max Planck Society (MPG) by means of scientific abstracts published in Scopus between 2008 and 2018. Our experiments show that parameter variations, i.e. the choice of the number of topics, hyper-parameters, and size and balance of the underlying data used for training the model, have a strong effect on the LDA-based Rao metrics. In particular, we could observe sharp fluctuations of the Rao index when varying over the number of topics. Due to its instability, it might not be a useful indicator of interdisciplinary.

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Sharing vehicles or sharing rides - What influences the acceptance of shared mobility services in Germany?

2021 , Burghard, Uta , Scherrer, Aline

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Eine qualitative system-dynamische Untersuchung des Umgangs von Unternehmen mit Tipping Points

2021 , Huber, Tamara , Weissenberger-Eibl, Marion A.

Als einer der wichtigsten Industriezweige Deutschlands, sieht sich die Automobilindustrie aktuell mit einer mehrdimensionalen Disruption konfrontiert, die sich in den unterschiedlichsten Bereichen zeigt, wie etwa im technologischen Fortschritt, in veränderten gesetzlichen Rahmenbedingungen oder auch in neuen Marktgrenzen und Wettbewerbern. Die Industrie befindet sich an einem Tipping point, wobei das Festhalten an einem "Weiter-so", das aus geprägten Verhaltensweisen der Unternehmen resultiert, den Fortbestand des Unternehmens gefährden kann. Aufgrund der häufig allgemeinsprachlich verwendeten Begrifflichkeit Tipping point, welche das Überschreiten eines Schwellenwertes mit resultierender - oftmals irreversibler - qualitativer Systemänderungen darstellt, legt der Beitrag den aktuellen wissenschaftlichen Diskurs disziplinübergreifend dar und postuliert eine allgemeine Definition. Mittels explorativen Interviews werden Variablen erhoben, deren Zusammenspiel einen Tipping point im Unternehmensumfeld potentiell hervorrufen. Bei der inhaltsanalytischen Auswertung erfahren geprägte Denk- und Verhaltensmuster eines Unternehmens besondere Beachtung. Basierend auf der empirischen Untersuchung, werden mittels eines qualitativen System Dynamics Ansatzes Wirkzusammenhänge aufgearbeitet und analysiert. Als Fallbeispiel dient der Umgang eines OEMs mit der Entwicklung der Antriebstechnologie. Theoretische Grundlage bildet die Systemtheorie, die eine Strukturierung des Unternehmensumfelds und des Unternehmens zulässt. Die Theorie des Punctuated Equilibriums wird zur Erklärung des Phänomens Tipping point herangezogen. Durch die Erhebung lassen sich zeitdynamische Aussagen über den Umgang von Unternehmen mit Tipping points treffen. Aus diesem Wissen werden zuletzt Handlungsempfehlungen für die Methoden und Strategien der Strategischen Vorausschau abgeleitet, um, im Sinne einer Früherkennung zukünftiger Tipping points, einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil für Unternehmen zu ermöglichen.

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Calibration of agent-based model using reinforcement learning

2021 , Song, Bing , Xiong, Gang , Yu, Songmin , Ye, Peijun , Dong, Xisong , Lv, Yisheng

In the research and application of Agent-Based Models (ABM), parameter calibration is an important content. Based on the existing state transfer equations that link the micro-parameters and macro-states of the multi-agent system, this paper further proposes to introduce Reinforcement Learning when calibrating the parameters. The state transfer of the agent after learning is used to calibrate the micro-parameters of ABM, and the interaction between each agent and multiple other agents is expressed as the parameters of the agent. The application case study of population migration demonstrates that our method can achieve high accuracy and low computational complexity.

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Der Technologie- und Innovations-Roadmap-Prozess im Graphen-Flagship: Innovation Interface Investigation

2021 , Döscher, Henning , Schmaltz, Thomas , Reiß, Thomas , Thielmann, Axel

Das Graphen-Flagship-Projekt ist eine der größten Forschungsinitiativen der EU. Ein Konsortium aus über 150 Partnern aus Industrie und Wissenschaft erkundet hier Graphen und andere neuartige 2D-Materialien und deren Anwendungen. Seit 2014 treibt das Fraunhofer ISI in diesem Kontext einen übergreifenden Roadmap-Prozess voran. Ausgehend von einer Bewertung der technologischen und Marktpotentiale für das umfassende Anwendungsportfolio hat sich der Fokus unserer Arbeit zuletzt hin zur konkreten Erkundung besonders aussichtsreicher Anwendungspfade für 2D-Materialien verschoben (sog. Fokus-Analysen) [DR21]. Der potentielle Mehrwert von Graphen kann hier zumeist nur durch eine detaillierte Analyse gesamter Wertschöpfungsketten und den darin zentralen Interaktionen zwischen den einzelnen Wertschöpfungsstufenrealisiert werden. Die dafür notwendigen Interaktionen nehmen künftige Lieferbeziehungen vorweg, die wir mit einem wertschöpfungszentrierten Roadmap-Ansatz unter Beteiligung von industriellen Schlüsselakteuren aufklären. Seit 2017 konnten wir 12 Fokus-Analysen durchführen, deren Ergebnisse sowohl dem Projekt-Konsortium als auch den beteiligten Expertinnen und Experten aus Wirtschaft und Forschung als Informationsbasis zur Strategieentwicklung dienen. Die Themen reichen dabei von Graphen als Elektrodenmaterial für Li-Ionen-Batterien in der Elektromobilität über 5G-taugliche optische Netzwerktechnologien bis hin zu neuartigen Elastomerkompositen oder neuralen Implantaten. Eine übergeordnete Roadmap aggregiert dabei unsere Rückschlüsse zum Status und den Aussichten für die Kommerzialisierung von Graphen und die Industrialisierung der Materialherstellung[DSN+21]. Aktuell stehen unter anderem das Potential von Graphen für die Wasserstoffwirtschaft (in Brennstoffzellen und Elektrolyseuren) auf der Agenda der Roadmap.

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Blockchain and data protection: An evaluation of the challenges and solutions mentioned by German stakeholders

2021 , Ebbers, Frank , Karaboga, Murat

This paper analyzes data protection challenges and possible solutions associated with the usage of the blockchain (BC) technology from the perspective of 94 German companies and organizations. This paper clusters 537 data protection-relevant statements into three subject areas: (1) relevance of data protection in BC, (2) articulated challenges and (3) proposed solutions. Each group is then collated with insights from computer science. The results show that a majority of the respondents do see data protection issues with using BC, which mainly relate to data erasure and identifying the data controller. However, the majority also consider these problems to be solvable utilizing already available technologies, e.g. off-chain storage, encryption, pseudonymization or usage of private BCs. Comparing these proposals with the findings in computer science literature shows that especially off-chain storage, encryption and redactable blockchains can be regarded as adequate solutions.

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