Dr.-Ing.

Kuhn, Thomas

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Manufacturing-X: Die Branche der Fabrikausrüster

2023 , Sauer, Olaf , Haller, Marc Leon , Wagner-Sardesai, Saskia , Henke, Jürgen , Schmelting, Jürgen , Meyer, Tom , Kujath, Marc , Seidel, Holger , Kuhn, Thomas , Schnicke, Frank , Harst, Simon , Wenzel, Ken , ten Hompel, Michael , Henke, Michael , Clausen, Uwe , Ihlenfeldt, Steffen

Die deutsche Ausrüsterindustrie beliefert weltweit Fabriken mit Produktionslinien, Maschinen, Komponenten, Automatisierungstechnik und produktionsnaher Software. Über viele Jahre waren die Auftragsbücher voll und die Entwicklungs- und Produktionskapazitäten ausgelastet. Die Frage ist: wird das auch in der Zukunft so sein und: wie können die deutschen Ausrüster ihre Wettbewerbsfähigkeit erhalten oder sogar noch verbessern? Welche Rolle spielt dabei die Digitalisierung? Viele Ausrüster haben in den Jahren seit dem Start von „Industrie 4.0“ zaghafte Schritte in die Digitalisierung gemacht, mehr oder weniger erfolgreich; viele proprietäre Lösungen blieben weit hinter den Erwartungen zurück. Entsprechend zurückhaltend sind die Unternehmen nun bei den nächsten Schritten. Damit bleiben sie aber in Bezug auf die Digitalisierung und den mit ihr verbundenen Möglichkeiten für zusätzliche datenbasierte Dienstleistungen rund um Maschinen und Komponenten zurück und verpassen möglicherweise wichtige Innovationschancen. Qualitativ hochwertige Maschinen, Anlagen und Komponenten zu entwickeln, herzustellen und zu liefern wird in Zukunft für den Geschäftserfolg der deutschen Ausrüster nicht mehr ausreichen – sie müssen dringend in datenbasierte Dienste investieren, denn die Kunden von morgen werden diese erwarten. Um die Kräfte bei der Software- und Diensteentwicklung zu bündeln, schlagen die Autoren mehrerer Fraunhofer-Institute die Beteiligung der Ausrüster an industriellen Datenräumen vor: dabei teilen sich die beteiligten Unternehmen die Aufwände zur Entwicklung der ‚Basisdienste‘ und konzentrieren sich vielmehr darauf, Business-Applikationen mit tatsächlichem Kundennutzen zu schaffen. Gleichzeitig gewährleisten Datenräume die Datensouveränität, d.h. die Kontrolle der jeweiligen Dateneigentümer über Daten und deren Nutzung, die sie im Datenraum zur Verfügung stellen, bleibt erhalten. In der hier vorgelegten Studie beschreiben die Autoren zunächst die Branche der Fabrikausrüster und deren Teilbranchen. Basierend auf einer Auswertung aktueller Studien zu Innovationskraft und Digitalisierung der Ausrüsterbranche arbeiten sie heraus, dass es für die Fabrikausrüster höchste Zeit ist, ihr Produktportfolio um digitale Lösungen zu erweitern. Nur so können die Unternehmen den zukünftigen Herausforderungen Stand halten, z.B. Reduzierung der Abhängigkeiten von wenigen Vorleistungslieferanten, verbesserte Resilienz von Lieferketten, Anforderungen an Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft oder dem heute schon spürbaren Fachkräftemangel. Aufbauend auf der Faktenlage und den daraus resultierenden Trends formulieren die Autoren dann thesenartig relevante Entwicklungspfade für die Ausrüsterbranche mit konkreten Vorschlägen bis hin zu neuen Möglichkeiten, Ergebnisse aus F&E-Projekten durch gezielten Einsatz digitalen Wissenstransfers für ausrüstende Unternehmen zu nutzen. Mit der hier vorgelegten Studie stellt der Leitmarkt ‚Anlagenund Maschinenbau‘ der Fraunhofer-Gesellschaft unter Beweis, dass die Fraunhofer Institute über ein umfangreiches Angebot für Fabrikausrüster verfügen, um den Weg in die digitale Zukunft der Branche zielgerichtet, innovativ und investitionssicher zu beschreiten.

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Creating Trust in Collaborative Embedded Systems

2021 , Akili, Samira , Cioroaica, Emilia , Kuhn, Thomas , Schlingloff, Holger

Effective collaboration of embedded systems relies strongly on the assumption that all components of the system and the system itself operate as expected. A level of trust is established based on that assumption. To verify and validate these assumptions, we propose a systematic procedure that starts at the design phase and spans the runtime of the systems. At design time, we propose system evaluation in pure virtual environments, allowing multiple system behaviors to be executed in a variety of scenarios. At runtime, we suggest performing predictive simulation to get insights into the system's decision making process. This enables trust to be created in the system part of a cooperation. When cooperation is performed in open, uncertain environments, the negotiation protocols between collaborative systems must be monitored at runtime. By engaging in various negotiation protocols, the participants assign roles, schedule tasks, and combine their world views to allow more resilient perception and planning. In this chapter, we describe two complementary monitoring approaches to address the decentralized nature of collaborative embedded systems.

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Towards Runtime Monitoring for Malicious Behaviors Detection in Smart Ecosystems

2019 , Cioroaica, Emilia , Giandomenico, Felicita Di , Kuhn, Thomas , Lonetti, Francesca , Marchetti, Eda , Jahic, Jasmin , Schnicke, Frank

Smart Ecosystem reflects in the control decisions of entities of different nature, especially of its software components. Particularly, the malicious behavior requires a more accurate attention. This paper discusses the challenges related to the evaluation of software smart agents and proposes a first solution leveraging the monitoring facilities for a) assuring conformity between the software agent and its digital twin in a real-time evaluation and b) validating decisions of the digital twins during runtime in a predictive simulation.

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