Systemintegration

Aktuelle Förderprojekte:

Digitale Transformation des Mittelstands mit künstlicher Intelligenz (DAMMIT)

Im abgeschlossenen Projekt „Wirtschaft 4.0 im Mittelstand“ (WiMit) hat das iisys bereits zahlreichen Unternehmen dabei geholfen, die ersten Schritte in Richtung Industrie 4.0 zu unternehmen, oder auch erste fortgeschrittene Industrie 4.0 Lösungen punktuell einzuführen. Im kürzlich genehmigten Nachfolgeprojekt DAMMIT wird der Fokus auf fortgeschrittene Datenanalysen und Auswertungen gelegt, die mit Methoden des maschinellen Lernens in neuer Qualität ermöglicht werden. Dazu zählen insb. die Bild- und Sprachverarbeitung mit tiefen neuronalen Netzen, die im industriellen Kontext mannigfach Anwendung finden können, z.B. in der optischen Erkennung von Qualitätsmängeln oder der Spracheingabe für Aufgaben, die freie Hände erfordern.Von WiMit übernommen wird das bewährte Trio aus Hochschule, Anwendungspartner (Industrieunternehmen) und Entwicklungspartner (IT-Unternehmen), die zusammen an diesen Lösungen arbeiten. Ebenfalls gleich bleiben die kurzen Laufzeiten für Vorhaben von 6-12 Monaten und der Vorteil, dass für die Partnerunternehmen keine Zusatzkosten über den eigenen Personaleinsatz hinaus entstehen. Das Projekt läuft von April 2020 bis September 2022. Wir freuen uns über zahlreiche Interessenten aus der regionalen Wirtschaft.

 

DAMMIT Teilprojekt Spracherkennung mit Transformern

Spracherkennung ist durch den Einsatz tiefer neuronaler Netze in den letzten 3 Jahren signifikant verbessert worden. Es gibt mittlerweile eine Reihe frei verfügbarer Modelle, die Englisch mit guter Genauigkeit erkennen, wenn ausreichend viele Trainingsdaten verwendet werden. Die Erkennung läuft dabei zweistufig ab. Zunächst erzeugt das neuronale Netz aus dem Audiosignal Buchstaben, welche anschließend von einem Sprachmodell weiterverarbeitet werden, um die wahrscheinlichsten Wörter daraus zu bilden. Dieser zweite Teil wird bislang oftmals mittels n-Grammen gelöst. Das bedeutet, dass für jeden Buchstaben die 2-3 unmittelbaren Vorgänger und Nachfolger betrachtet werden. Anschließend erfolgt eventuell noch eine Zuordnung zu Wörtern aus einem Wörterbuch, so dass nur Wörter erkannt werden, die im Wörterbuch stehen. Dieser Prozess eignet sich gut für einen begrenzten Wortschatz, führt aber teilweise zu sinnentstellenden Änderungen für unbekannte Wörter oder auch Namen.

Im diesem Vorhaben soll daher ein weiterer aktueller Trend im Bereich deep learning aufgegriffen werden: Ein verbessertes Verständnis von Texten und Satzzusammenhängen mittels sogenannter Transformer-Modelle mit Attention-Mechanismus im Allgemeinen und BERT (bidirectional encoder representations for transformers) bzw. davon abgeleitete Modelle im Speziellen.

Im Anwendungsfall des Unternehmenspartners Grundig Business Systems (Grundig BS) steht das Ziel im Vordergrund, die Spracherkennung speziell für Nicht-Muttersprachler (sog. L2 Sprecher) zu verbessern. Da zunehmend mehr Menschen mit Migrationshintergrund in Deutschland leben und auch im Gesundheitswesen, das für Grundig BS von besonderer Bedeutung ist, immer mehr Nicht-Muttersprachler vertreten sind, wäre eine Verbesserung der Spracherkennung von großem Nutzen. Zudem haben die bisherigen ASR-Systeme (Automatic Speech Recognition) große Schwierigkeiten bei der Bewältigung dieser Herausforderung, sodass eine bessere Lösung bei Grundig BS willkommen ist. Zudem scheint es bisher wenig erforscht, im Gegensatz zu z.B. Dialekten.

 

DAMMIT Teilprojekt Sprachsynthese

Das Vorlesen von Texten ist eine wichtige Funktion für moderne Computeranwendungen. Es erleichtert nicht nur sehbehinderten Menschen den Zugang zu Informationen, sondern ist auch für nicht eingeschränkte Benutzer ein angenehmer Komfort. In manchen Situationen, wie beispielsweise beim Autofahren, erfüllt eine solche Funktion auch sicherheitsrelevante Anforderungen.

Die Qualität der Sprachsynthese (TTS, Text to Speech) hat sich in den letzten Jahren durch den Einsatz tiefer neuronaler Netze erheblich verbessert. Der blecherne Klang früherer TTS Systeme ist einem recht natürlichen Klang gewichen, wie internationale Publikationen insbesondere für die englische Sprache zeigen. Im DAMMIT Vorhaben „Sprachsynthese“ soll daher untersucht werden, wie hoch die Akzeptanz von Benutzern für computer-generierte Stimmen ist, die Textinhalte mittlerer Länge vorlesen, also z.B. Nachrichten mit einer halben Bildschirmseite Länge.

Die Firma ahearo bietet einen Dienst an, bei dem sich Benutzer Inhalte, die sonst nur als Text verfügbar sind, auch als Audio-Podcast anhören können. Diese werden bisher von menschlichen Sprechern vorgelesen. Ein solche Produktion ist jedoch teuer. Aufgrund der eingeschränkten Verfügbarkeit von professionellen Sprechern erreicht diese Art der Produktion jedoch Grenzen.

Für ahearo und andere Unternehmen, die eine kostengünstige Möglichkeit suchen, qualitativ ansprechende Sprachsynthese in ihre Produkte zu integrieren, entwickelt das iisys basierend auf frei verfügbaren TTS Modellen eine Lösung für die Generierung deutscher Sprache aus Text und evaluiert diese. Dabei kommen frei verfügbare, selbst generierte und von ahearo bereitgestellte Audiodaten zum Einsatz, um die TTS Modelle zu trainieren. Die Evaluation erfolgt sowohl über objektive Werte, die physikalisch gemessen werden können, als auch über subjektive Einschätzungen.

 

DAMMIT Teilprojekt 6D-Objekttracking für Virtual Reality

Virtual Reality (VR) Erfahrungen erleben seit einigen Jahren großen Zuspruch, nachdem der Hype in den 1990er Jahren wieder abgeflaut war und man über fast 20 Jahre in der Öffentlichkeit wenig über VR gehört hatte. Das liegt an deutlich verbesserter Hardware mit hochauflösenden Anzeigen, die trotzdem relativ kompakt, leicht und bezahlbar geworden ist. Studien zeigen, dass die visuelle und auditive Ebene schon sehr gut abgedeckt sind. Problematisch ist dagegen immer noch die natürliche Interaktion mit der VR-Umgebung und dabei insbesondere die haptische Rückmeldung.

Im DAMMIT Vorhaben „VR-Objekttracking“ soll daher untersucht werden, ob mittels Kamera-basiertem Tracking von Ersatzobjekten aus der realen Welt, die fehlenden haptischen Reize in der virtuellen Welt kompensiert werden können. Bereits existierende Studien belegen, dass die Ersatzobjekte dabei den virtuellen Gegenstücken nur ungefähr gleichen müssen, um glaubhaft zu wirken. Im DAMMIT Vorhaben soll eine Lösung mit Low-Cost Hardware, also handelsüblichen Kameras und Rechnern, erprobt werden. Diese soll mittels tiefer neuronaler Netze die Erkennung der Objekte und ihrer Position und Rotation im 3D Raum erlauben. Um genügend Daten für das Training der neuronalen Netze zu generieren, soll ebenfalls VR eingesetzt werden. Dieser Prozess dient dem Zweck, fotorealistische Bilder des Objekts in verschiedenen Umgebungen zu erzeugen und dazu passend die 3D Koordinaten abzuspeichern. Diese werden dann zum Training des Netzes verwendet. Anschließend wird es mit wenigen anderweitig erhobenen Daten aus der realen Welt ergänzt werden, um die Erkennungsleistung weiter zu steigern.

Als Vergleich für die Qualität der eigenen Lösung dient eine von der Firma Advanced Realtime Tracking (kurz AR Tracking) bereitgestellte High-End Installation, die als Teststellung im iisys genutzt werden kann. Zudem wird mit einem handelsüblichen Vive Tracker die Genauigkeit am Beispiel größerer Objekte verglichen, da dieser für kleinere Objekte, wie z.B. einen Schraubenschlüssel oder einen Messschieber aufgrund seiner eigenen Größe nicht gut geeignet ist. Er kann jedoch problemlos für Stühle und Tische eingesetzt werden.

 

DAMMIT Teilprojekt Smart Production Planning and Scheduling (SPPS)

Das im WiMit Thema HiCuMES (Highly Customizable Manufacturing Execution System) entwickelte System bildet die Grundlage für SPPS. HiCuMES ist eine flexibel erweiterbare Lösung zur Unterstützung der Fertigung mit Hilfe von Prozessmodellierung. Die Planung der Maschinenbelegung muss jedoch noch händisch erfolgen und wird vom System als gegeben vorausgesetzt. Im Vorhaben SPPS soll daher ein Planungsmodul entwickelt werden, das basierend auf vom Administrator gesetzten Kriterien die Feinplanung der Fertigung übernimmt und einen automatischen Vorschlag generiert. Dieser kann vom Benutzer über einen grafischen Web-basierten Editor angepasst werden.

Die Planung umfasst dabei die gesamte Kette von der Umwandlung von Kundenaufträgen in Fertigungsaufträgen, das Auflösen der bestellten Produkte in ihre Stückliste, ermitteln nötiger Lieferantenbestellungen für Zukaufteile, Lageraufträge für Lagerware und Fertigungsaufträge für zu produzierende Bauteile oder Produkte. Die Fertigungsaufträge werden anschließend geeignet zusammengefasst und sinnvoll auf die Maschinen verteilt.

Produzierende Unternehmen aus der Region liefern die Anforderungen an die notwendigen Kriterien für die Planung und geben Rückmeldung zum Demonstrator, ob er als grundsätzlich tauglich erachtet wird, ihre vorher erhobenen Anforderungen abzudecken.

Als Entwicklungspartner und Begünstigter des Technologietransfers dient die Ontec Automation GmbH aus Naila. Ihnen steht das System zur Weiterverwendung bei ihren bestehenden und zukünftigen Kunden zur Verfügung. Sie können es selbst weiterentwickeln und haben einen großen Wissensvorsprung gegenüber anderen, da sie in wichtige Design-Entscheidungen schon während der Entwicklungszeit involviert werden. Sie geben während der Entwicklung Feedback zur Softwarearchitektur, einzusetzenden Technologien und Algorithmen, so dass ihnen anschließend die Weiterentwicklung der Software leichtfällt und die Designentscheidungen praxistauglich gefällt werden.

 

Kooperation  mit dem Bayerischen Landesamt für Steuern

Für zunächst zwei Jahre ab dem 01.10.2020 ist die neue Zusammenarbeit zwischen der Hochschule Hof und dem Landesamt für Steuern ausgelegt. Referatsleiter Michael Glauer und die Professoren Valentin Plenk und René Peinl haben diese Initiative geplant. Im Kern geht es um die Entwicklung einer innovativen Weboberfläche für die Sichtung großer Datenmengen und interaktive Abfragemöglichkeiten, sowie Unterstützung beim Aufbau eines Data Lake mit Apache Spark.

Die Abwicklung des Auftrags mit Unterstützung der Professoren Sebastian Leuoth und Richard Göbel wird von der Forschungsgruppe Systemintegration am iisys durchgeführt.

 


Ausgewählte studentische Projekte:

 Human Pose Estimation für die Kontrolle eines VR-Avatars (2020)

Virtual-Reality-Erlebnisse werden als gut empfunden, wenn sie Präsenz erzeugen, d.h. der Benutzer das Gefühl hat, sich wirklich an dem virtuellen Ort zu befinden, anstatt in der realen physischen Umgebung. Es gibt viele Aspekte, die dazu beitragen, diese Illusion zu erzeugen, und noch mehr, die diese Illusion leicht zerstören. Während visuelle und akustische Aspekte mit den heutigen VR-Headsets bereits recht gut simuliert werden, sind sowohl die Interaktion mit dem System als auch die Selbstdarstellung des Benutzers durch einen Avatar noch unausgereift. Hand- und Fingertracking ermöglicht eine viel natürlichere Art der Interaktion als das Drücken eines Knopfes am Controller. In dieser studentischen Arbeit wird daran geforscht, existierende tiefe neuronale Netzwerke für Human Pose Estimation zu evaluieren (Genauigkeit und Latenz) und die erkannten Posen auf einen Avatar in einer Virtual Reality Erfahrung zu übertragen, so dass der Benutzer nicht nur seine Hände, sondern den gesamten Körper sehen kann.

 

Formula Student – Driverless (2019 & 2020)

Für den Laien überraschenderweise, müssen sich die Studierenden, die sich in der Formula Student engagieren und ein autonomes Fahrzeug für die Klasse “Driverless” bauen mit den selben Herausforderungen herumschlagen, wie ihre Kommilitonen mit dem AutoMowBot. Auch hier gilt e smit LIDAR, Stereokamera, (Differential) GPS und anderen Sensoren die Position auf der Strecke zu bestimmen, die Streckenbegrenzungen zu erkennen und sich dabei vorwärts zu bewegen (Simultaneos Location and Mapping, SLAM). Die Schwierigkeiten liegen hier aber bei der schnelleren Geschwindigkeit und den damit verbundenen höheren Anforderungen an die Rechenleistung für die Sensorauswertung, insb. die Bildanalyse. Weiterhin ist die Streckenführung anspruchsvoller und nicht mit der geradlinigen Navigation im Garten vergleichbar. Dafür ist die Erkennung der Begrenzung sogar einfacher, da verschiedenfarbige Hütchen als Begrenzung verwendet werden.

 

Erkennung freier Parkplätze mittels RGB Kamera (2019)

In vielen Ländern gibt es in den größeren Städten schon seit langem ein Parkplatzproblem. Einer der Hauptgründe dafür ist, dass die alten Infrastrukturen den rasanten Anstieg des Autobesitzes im letzten Jahrzehnt nicht bewältigen können. Auch Hochschulen wie die in Hof steht vor diesem Problem, da es viele Studenten und Mitarbeiter ihre Autos dort parken. Ein Parkleitsystem würde helfen, den Fluss der Autos zu entschärfen, indem er den Nutzern die Standorte der freien Parkplätze anzeigt.
Sensorbasierte Parksysteme sind aufgrund der hohen Kosten nicht für offene Parkplätze geeignet.

Stattdessen kann ein intelligentes Parkleitsystem verwendet werden, um die Anzahl der verfügbaren Parkplätze mit Hilfe von Objekterkennung auf RGB Kamera-Bildern zu ermitteln und minutengenau Parkinformationen anzuzeigen.

 

Kosteneffiziente Erstellung überzeugender VR-Erlebnisse (2019)

Virtual Reality ist seit der Oculus Rift ein großer Hype. Im Gegensatz zu einer ähnlichen Begeisterung in den 1990er Jahren, steckt diesmal aber mehr dahinter, da die Technik in der Zwischenzeit deutlich ausgereifter ist und außerdem bezahlbar. Jedoch ist das Erstellen eigener Inhalte dafür immer noch sehr kostenintensiv. Es stellt sich daher die Frage, welche Aspekte des VR-Erlebnisses bei den Nutzen die subjektiv wichtigsten sind und welche Kombination an Faktoren und deren qualitativer Ausprägung den besten Kompromiss zwischen kostengünstig und hoher Qualität des Nutzererlebnisses darstellt. Diesen Kompromiss erforschen wir in einer großem empirischen Untersuchung am Beispiel von Bäder- und Möbelausstellungen.

 

Smart Speaker ohne Cloud (2018)

Amazon Echo bzw. Alexa und Google Home besetzen den größten Teil des Markts für Spracheingabe in der Wohnung oder dem Büro. Dabei landen sämtliche Sprachkommandos der Nutzer in der Cloud des Herstellers. Damit helfen alle Nutzer mit, die Lösung weiter zu verbessern und zementieren damit den technologischen Vorsprung US-amerikanischer Großkonzerne auf wichtigen Technologiefeldern. Was mit den Daten sonst noch so gemacht wird, wollen wir lieber gar nicht wissen. Am iisys entsteht daher ein Smart Speaker, der auf Open Hardware und Open Source Komponenten basiert und komplett ohne Internetverbindung funktioniert. Als Basis dient ein Raspberry Pi, der mit dem Matrix Voice Modul um Far-Field Mikrofone erweitert wird. Die Spracherkennung (Speech To Text) erfolgt über Mozilla Deep Speech. Die Sprachausgabe erledigt MARY, das Text To Speech System des DFKI. Für eine schnellere Verarbeitung der Spracherkennung, die auf einem tiefen neuronalen Netz mit der Bibliothek Tensorflow basiert, soll der Intel Movidius Computestick verwendet werden. Verschiedene Skills verleihen dem digitalen Assistenten im Smart Speaker seine Fähigkeiten. Geplant sind das Abspielen von lokal verfügbaren MP3 Dateien, Antworten zu Alltagsfragen über Personen, Filme, Lieder, Städte, Länder und Sehenswürdigkeiten, die periodisch aus Freebase oder DBpedia extrahiert werden, Steuerung des Smart Home über OpenHAB2, geografische Informationen über OpenStreetMap, Verwaltung von Einkäufen und anderen Listen, sowie Erinnerungen an Ereignisse und Kalendereinträge.

 

Energiedatendekomposition (2018)

Basierend auf dem Energieverbrauch des gesamten Haushalts soll der Verbrauch einzelner typischer Großverbraucher wie Kühlschrank, Herd oder Fernseher errechnet werden. Dazu werden die Lastgänge diverser typischer Haushaltsgeräte trainiert um anschließend mittels tiefen neuronalen Netzen im Gesamtverbrauch diese Muster zu erkennen. Die Herausforderung besteht darin die nötigen Trainingsdaten zu bekommen, da nur wenige Daten öffentlich verfügbar sind, die Haushaltsgeräte auch landesspezifisch sein können und die günstigen Messgeräte für den Privatgebrauch nicht die nötige zeitliche Auflösung von 1 sec. aufweisen.

 

Abgeschlossene Förderprojekte:

Activity Mining in einem prozessgetriebenen sozialen Intranet (AMiProSI)

In diesem, beim BMBF in der Förderlinie VIP+ (Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissen-schaftlicher Forschung) beantragten, Projekt sollen die Ergebnisse von SCHub, insb. der Activity Mining Algorithmus auf seine Praxistauglichkeit und kommerzielle Anwendbarkeit in verschiedenen Szenarien hin untersucht werden.

Ziel des Projektes ist es eine integrierte Plattform für die Zusammenarbeit insb. regional verteilter Mitarbeiter bei wissensintensiven Tätigkeiten zu erstellen, die diese bestmöglich unterstützt. Typische Wissensprozesse werden direkt, prozess-orientiert und systemübergreifend in Software abgebildet, so dass für den Endbenutzer der Eindruck eines einheitlichen Intranets entsteht. Das System steht als Software as a Service zur Verfügung, kann aber auch im eigenen Rechenzentrum der Unternehmen betrieben werden. Den Kern der Innovation bildet dabei ein Activity Mining Algorithmus, der es ermöglicht durch Sammeln von Aktivitäten in typischen Informationssystemen (IS) zur Zusammenarbeit (Groupware, Portal, Dokumentenmanagement) teilstrukturierte Abläufe für dokumentenzentrierte Zusammenarbeit im Case Management Standard CMMN zu generieren und diese durch Benutzer und Systemvorschläge weiter in Subprozessen zu verfeinern.

Das integrierte Gesamtsystem sorgt dafür, dass genügend Kontextinformationen erfasst werden können, um Hilfestellung bei der Strukturierung der Arbeitsabläufe zu geben. In AMiProSI werden hierbei Dokumentenerstellungsprozesse fokussiert, bei denen mehrere Benutzer zusammenarbeiten, um über einen längeren Zeitraum hinweg ein großes gemeinsames Ergebnis zu erarbeiten. Beispiele hierfür sind detaillierte Angebotsunterlagen für komplexe Dienstleistungs- oder Entwicklungs- oder Bauprojekte, sowie Projektanträge für interne Projekte.

 

Wirtschaft im Mittelstand 4.0 (WiMit), Teilprojekt Digitaler Fertigungsarbeitsplatz (DFAP)

In der Fertigung vieler Unternehmen werden Informationen papierbasiert zwischen der Maschinenhalle und vor- oder nachgelagerten Einheiten ausgetauscht. Produktionsaufträge werden ausgedruckt und vom Maschinenführer abgeholt. Parameter für werkzeugspezifische Maschinen-einstellungen sowie Prüfanweisungen liegen ebenfalls oft auf Papier vor. Auch die Rückmeldung über produzierte Stück, sowie Ausschuss und Qualität erfolgt auf diese Weise.

In diesem EFRE Technologietransferprojekt ist das Ziel ein hochgradig modulares MES bzw. SCADA System zu entwickeln, dass sich schnell an die Anforderungen der einsetzenden Unternehmen anpassen lässt und sich bestmöglich in die vorhandene IT-Infrastruktur integriert. Dazu werden bewährte digitale Technologien aus dem Büroumfeld genutzt, um die Abläufe in der Fertigung vollständig elektronisch zu unterstützen und darüber hinaus durch kontext-sensitive Bereitstellung von Informationen den Benutzer kognitiv zu entlasten. Produktionsaufträge kommen digital zur Maschine auf ein robustes Tablet. Die nötigen Maschineneinstellungen werden proaktiv mitgeliefert. Rückmeldungen können digital vorgenommen werden. Angepasste Benutzeroberflächen sollen eine hohe Benutzbarkeit speziell für die Fertigungsmitarbeiter erreichen, die nicht den ganzen Tag am PC arbeiten und entsprechendes Vorwissen mitbringen.

Die Firma Vogler Engineering aus Hof ist als IT-Dienstleister und KMU unser engster Partner und profitiert vom Know How und Technologietransfer durch die Hochschule, da die Firma selber gerade einen Schwenk von der Entwicklung mit .NET Desktop-Technologien zu Web-Technologien vollzieht. Umgekehrt profitiert die Hochschule von der Praxiserfahrung der Firma Vogler, die sich auf Maschinenanbindung spezialisiert hat und dort schon viele Fallstricke gemeistert hat. Als Anwendungspartner, der die Technologien im harten Praxiseinsatz testet, steht Gealan Fenstersysteme mit Sitz in Tanna (Fertigung) und Oberkotzau (Verwaltung) zur Verfügung. Der Sicherheitsspezialist Software Symbiose aus Bayreuth beleuchtet die Netzwerksicherheit und macht Security-Audits. Schließlich begleitet die Firma Duramentum aus Plauen das Projekt wohlwollend. Der Spezialist für Prozessverbesserung in produzierenden Unternehmen untersucht parallel zum DFAP Teilprojekt die bestehenden Abläufe auf Ineffizienzen und coached die Produktionsleitung bzgl. Change Management, damit auch die betroffenen Mitarbeiter auf dem Weg zur digitalen Fertigung mitgenommen werden. Das entlastet die Hochschule, so dass sie sich auf den Technologietransfer konzentrieren kann.

WiMit Teilprojekt Blockboat – Softwarelizenzmanagement für IoT Apps in der Blockchain

Die Blockchain kann als seine massiv verteilte NoSQL Datenbank mit einigen interessanten Eigenschaften betrachtet werden. Es ist die Technologie, die bekannten Kryptowährungen wie Bitcoin und Ethereum zugrunde liegt. Sie kann aber auch für ganz andere Einsatzgebiete wie Katasterwesen, Logistik oder Identity Management eingesetzt werden. Open Source Blockchain Implementierungen wie Hyperledger Fabric oder Hyperledger Burrow erlauben es, Anwendungsspezifisch genau die Eigenschaften wie garantierte Anonymität, Transaktionssicherheit und –geschwindigkeit zusammen-zustellen und ungewünschte wie hohe Rechenkomplexität und damit Energiekosten abzustellen. Ziel des Blockboat Projekts ist es, für das Softwarelizenzmanagement eine Lösung zu entwickeln, die gleichermaßen Softwarehersteller und Softwarelizenznehmer zur Verwaltung ihrer Softwarelizenzen verwenden können. Dazu wird eine der genannten Implementierungen ausgewählt und auf ihrer Basis ein Demonstrator entwickelt, der zeigt wie Softwarelizenzen damit erstellt, verkauft, wiederverkauft und nachverfolgt werden können. Dies wird durch die Entwicklung von Smart Contracts, aber auch durch Anpassungen am Basissystem selbst erreicht.

 

WiMit Teilprojekt HiCuMES – Highly Customizable Manufacturing Execution System

Das im WiMit Thema DFAP entwickelte System bildet die Grundlage für das Vorhaben HiCuMES. DFAP ist relativ starr und nur über Codeänderungen anpassbar. Für HiCuMES wird das System flexibilisiert und über grafische Editoren einfach auf die unterschiedlichen Bedürfnisse verschiedener Projektpartner anpassbar. Das Datenschema kann über einen Editor um unternehmensspezifische Attribute erweitert werden. Ein Schema-Mapper sorgt dafür, dass Maschinendaten, die über OPC-UA eingelesen werden, ohne Programmierung auf das interne Datenschema der Anwendung abgebildet werden können. Auf die gleiche Art können auch Daten aus einem ERP-System (z.B. SAP oder ABAS), die über XML-basierte Webservices abgerufen werden, in das System integriert werden.

Für jeden Fertigungsschritt bietet das System die Möglichkeit, die Maschinen-spezifischen Fertigungsaufträge einzusehen und für die Verarbeitung auszuwählen, die für das Produkt und die Maschinen-/Werkzeugkombination passenden Einstellungen anzuzeigen und die Ergebnisse von Qualitätsprüfung und Produktionsfortschritt entweder manuell einzugeben oder automatisiert von Maschinensensoren erfassen zu lassen. Durch Einsatz eines Workflow-Managementsystems können unternehmensspezifisch beliebig viele Fertigungsschritte aneinandergereiht und grafisch modelliert werden. Mit diesem Verfahren ist es auch möglich zu definieren, nach welchen Prozessschritten verkaufsfertige Produkte entstehen können.

Produzierende Unternehmen aus der Region liefern die Anforderungen an die Flexibilität der Daten und geben Rückmeldung zum Demonstrator, ob er als grundsätzlich tauglich erachtet wird, ihre vorher erhobenen Anforderungen abzudecken. Als Entwicklungspartner und Begünstigter des Technologietransfers dient die Novere GmbH aus Hof. Ihr steht das System zur Weiterverwendung bei ihren bestehenden und zukünftigen Kunden zur Verfügung. Sie kann es selbst weiterentwickeln und hat einen großen Wissensvorsprung gegenüber anderen, da sie in wichtige Design-Entscheidungen schon während der Entwicklungszeit involviert wird. Sie gibt während der Entwicklung Feedback zur Softwarearchitektur, einzusetzenden Technologien und Algorithmen, so dass ihr anschließend die Weiterentwicklung der Software leichtfällt und die Designentscheidungen praxistauglich gefällt werden. Als Grundlage dient Open Source Software. Das Ergebnis des HiCuMES Vorhabens wird als Open Source Software veröffentlicht und steht der Allgemeinheit zur Verfügung. Es wird eine Lizenz gewählt, die kommerzielle Weiterverwendung erlaubt (APL v2) und nicht viral ist (im Gegensatz zur GPL).

 

WiMit Teilprojekt Objektverfolgung in der SMART City

Viele Firmen verleihen Gegenstände mit erheblichem Wert (einige hundert Euro) und es fällt ihnen schwer den Überblick zu behalten, wo sie sich gerade befinden und ob die Vertragspartner sie sachgemäß behandeln. Am Beispiel des Verleihs großer Sonnenschirme hat das iisys eine IoT- Lösung (Internet of Things) entwickelt, mit der es den Verleihern möglich wird, den Standort ihrer Gerätschaften jederzeit DSGVO-konform zu ermitteln, sowie mit zusätzlichen Sensoren überwachen, ob Störeinflüsse wie etwa zu starker Wind beim Sonnenschirm vorliegen. Die Lösung besteht aus einer kompakten und kosteneffizienten Microcontroller-Einheit mit GPS-Sensor und Internetanbindung über Weiterverkehrsfunk. Sie ist energieeffizient und soll trotz kompakter Energieversorung über einen Lithium-Ionen-Akku Laufzeiten von einem Jahr ermöglichen. Sie sendet ihre Daten im Abstand mehrerer Minuten an eine ebenfalls vom iisys entwickelte Cloud-Plattform, die der Verleiher selbst betreiben, oder bei einem Cloud-Dienstleiter hosten kann. In der Cloud-Plattform werden die Daten gesammelt, aggregiert und visuell aufbereitet. Auch eine einfache Device Management Funktionalität wird integriert. Als Grundlage dient Open Source Software. Das Ergebnis des Vorhabens wird als Open Source Software veröffentlicht und steht der Allgemeinheit zur Verfügung. Es wird eine Lizenz gewählt, die kommerzielle Weiterverwendung erlaubt (APL v2) und nicht viral ist (im Gegensatz zur GPL).

 

WiMit Teilprojekt Ausstellungsrundgänge in Virtual

Das iisys hat als Technologietransfer ein Softwaresystem (Demonstrator) mit Vorgehensbeschreibung entwickelt, welches der Allgemeinheit als Open Source Software zur Verfügung gestellt wird. Es erlaubt Unternehmen mit einer Ausstellung, z.B. Bäderausstellung, Küchenstudio oder Möbelhaus, mit geringem Aufwand und ohne Programmierung eine virtuelle Version der Ausstellung anzufertigen und in ihre bestehende Website zu integrieren. Als Grundlage dafür dient WebXR, eine noch junge standardisierte Schnittstelle, die zwischen Browser und Virtual Reality Headset (z.B.  Oculus Rift, HTC Vive oder Valve Index) vermittelt. Die virtuellen Ausstellungen können jedoch auch ohne VR-Headset direkt im Web-Browser betrachtet werden. In diesem Fall muss man mit der Maus den Ausschnitt der 360° Ansicht wählen. Die Immersion leidet, aber es gibt immer noch einen Mehrwert gegenüber normalen Fotos. Die Erfahrung ist dann ähnlich wie bei Google Streetview. Der Vorteil unserer Lösung gegenüber verfügbaren kommerziellen Systemen ist, dass es keine Einschränkungen hinsichtlich der verwendbaren Auflösungen und Formate gibt. Alles was im Browser abspielbar ist kann verwendet werden. So ist es z.B. die Einschränkung auf eine 4k Auflösung bei Bildern aufgehoben, wie bei kommerziellen Angeboten üblich, obwohl diese qualitativ deutlich schlechter sind als 7k Bilder, die auch schon mit günstigen 360° Kameras wie der Insta360 One angefertigt werden können.

 
Gebäudeautomatisierung mit energie-effizienter Steuerung (GeneriS)

Smart Home, Industrie 4.0 und Internet der Dinge sind nur drei der Schlagwörter, die alle dasselbe Phänomen beschreiben: Computer bzw. Microcontroller und Sensoren werden in Gegenstände unseres täglichen Lebens integriert und sorgen dafür, dass durch intelligente Steuerung Komfort und Sicherheit erhöht, sowie der Energieverbrauch gesenkt werden. Die dafür notwendige Hard- und Software ist mittlerweile in großer Vielfalt und auch kostengünstig vorhanden. Es fehlt jedoch an Fachkräften, die smarte Lösungen in die Häuser von Konsumenten, sowie kleinen Unternehmen und kommunale Einrichtungen bringen, obwohl dort aufgrund der Masse ein hohes Potenzial besteht.

Ziel des ESF-geförderten Wissenstransferprojekts GeneriS ist es Elektriker, Elektrotechniker und Heizungsbauer nach persönlichem Bedarf weiterzubilden und über Produkte, Technologien und Konzepte im Bereich Gebäudeautomatisierung und insb. energie-effiziente Steuerung zu informieren.

Es sollen von neutraler Seite Informationen über Produkte, Möglichkeiten und Grenzen, Kundennutzen und Anwendungsfälle bereitgestellt werden. Hintergrundwissen zu Vernetzung und Funkprotokollen, sowie Funktionsweise und Konfiguration ausgewählter Lösungen ergänzen das Angebot. Der Schwerpunkt liegt dabei auf offenen Systemen, die eine Kombination von Sensoren und Aktoren unterschiedlicher Hersteller erlauben. Geschlossene Ökosysteme einzelner Hersteller werden nur am Rande betrachtet. Weiterhin werden überwiegend Lösungen für Konsumenten und kleinere Firmengebäude oder kommunale Einrichtungen beleuchtet und nur ergänzend Hinweise zu Lösungen für große Firmengebäude oder Industrieanlagen gegeben. Die Anwendungsfälle Gebäudeneubau und Nachrüsten bestehender Gebäude werden gleichermaßen betrachtet.
Link zur Projektwebsite



Social Collaboration Hub (SCHub)

In diesem BMBF-Projekt der Förderlinie FHprofUnt wurde ein integrierte Infrastruktur für die effektive Unterstützung der Zusammenarbeit in Unternehmen, insbesondere für wissensintensive Tätigkeiten bei regional verteilten Mitarbeitern geschaffen. Dazu gehört auch die direkte Unterstützung von Geschäftsprozessen, so dass zum Beispiel Dokumente automatisch entsprechend dieser Prozesse weitergeleitet werden

Im Unterschied zu existierenden Systemen sollen die Geschäftsprozesse aber nicht aufwändig top-down modelliert werden, da dieser Ansatz für die wissensintensive Arbeit von Experten zu unflexibel und träge ist und nicht die hier notwendige Variabilität der Prozesse mit ihren Prozessvarianten und Ausnahmen unterstützt. Dieses Projekt entwickelt daher eine Methodik, mit der Workflows interaktiv auf der Basis automatisch generierten Vorschlägen Schritt für Schritt strukturiert und über den Zwischenschritt von Fallbeschreibungen im Adaptive Case Management realisiert werden können.

Dazu wurden vorhandene Open Source Software (OSS) Systeme aus den Bereichen Portal, Dokumentenmanagement (DMS), Groupware und Business Process Management (BPM) so miteinander integriert werden, dass sich für den Benutzer eine durchgängige Unterstützung ohne Brüche im Arbeitsablauf ergibt.
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Folgende Integrationsaspekte wurden berücksichtigt:

  • Sicherer Zugriff auf alle Systemen nach einmaliger Anmeldung (Single Sign-On, SSO)
  • Zentrale Suche in allen Systemen unter einer Oberfläche (Enterprise Search)
  • Systemübergreifende Workflows, die vom Benutzer mit einem grafischen Editor web-basiert modelliert werden können
  • Nutzung des DMS als zentralem Dokumentenspeicher von Portal und Groupware heraus
  • Sammeln von Benutzeraktivitäten aus allen Systemen und zentrale Darstellung im Portal zur Erzeugung von Awareness unter Beachtung von Datenschutzregeln
  • Enge Verknüpfung von Inhaltselementen (Emails, Dokumente) mit Workflows, sowie von Workflow-Aufgaben mit persönlichen Aufgaben in der Groupware
  • Zentrale Verwaltung von Benutzern und Kontaktdaten, sowie Expertenprofilen


Dein Weg in die Cloud

Im diesem ESF Wissenstransferprojekt wurde das Thema Cloud-Computing in mehreren Schritten aufgearbeitet, geschult und ein entsprechendes Wissensnetzwerk etabliert. In einem Informationsportal wurden Leitfäden und Best Practice Ansätze zur Verfügung gestellt. Die zentral gesammelten und aufbereiteten Informationen können von allen Teilnehmern kommentiert, bewertet und ergänzt werden.

Dadurch entstand eine virtuelle Community, in der sich KMUs über Erfahrungen mit Cloud-Diensten austauschen können. Neben den einzelnen Informationen werden auch virtuelle Kurse angeboten, die mit multimedial und didaktisch aufbereiteten Lerneinheiten Wissen über aktuelle Cloud-Dienste an die Teilnehmer vermitteln. Dabei wird unterschieden zwischen Lerneinheiten für potentielle Kunden von Cloud-Diensten und solchen für Softwarehersteller, die ihre eigenen Informationssysteme cloud-fähig machen wollen. Schließlich werden mehrerer Cloud-Dienste in einer Demo-Umgebung bereitgestellt, um das erlernte Wissen in praxisnahen Umgebungen zu testen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Open Source Software-basierten Cloud-Diensten, die ein typisches KMU Szenario abbilden und so schnelle Rückschlüsse auf die eigene Situation erlauben. Link zur Projektwebsite



Grüne Technologiewerkstatt (GTW) Hof – Teilprojekt Energiedatenvisualisierung (EnDaVi)

Im Teilprojekt EnDaVi des EFRE Technologietransferprojekts GTW Hof werden verschiedene Technologien entwickelt, die dem Endverbraucher eine bessere Kontrolle und Einschätzung seines Energieverbrauchs erlauben. Zum einen werden Daten der Photovoltaik-Anlage, Solarthermie, Luftwärmepumpe und Warmwasserkessel visualisiert und so Energieflüsse plastisch dargestellt. Durch den Einsatz von Web-Technologien entsteht eine hybride Web App, die in App Stores vertrieben werden kann und sich auf iOS und Android Smartphones wie eine native App anfühlt. Die Daten stammen aus dem Web-Portal der Technischen Alternative, deren Steuerungen mit vielen Wechselrichtern, Wärmepumpen und Warmwassserbereitern kompatibel sind und die Daten nach Kundenfreigabe direkt in die Herstellercloud liefern.

Zum anderen werden detaillierte Vergleich des Energieverbrauchs von Privathaushalten über Energiedatendekomposition ermöglicht. Das bedeutet, dass ein maschinelles Lernverfahren eingesetzt wird, um typische Lastgänge elektrischer Großverbrauchern im Haushalt zu erkennen. Für Kühlschränke sind z.B. das Anspringen im Takt von 30 -60 min. typisch, wobei dann für kurze Zeit viel Strom verbraucht wird und dann anschließend wieder sehr wenig. Gerade nachts, wenn der Kühlschrank wenig geöffnet ist, lassen sich solche Ereignisse gut erkennen. Analog lernt man die Profile von Waschmaschine und Geschirrspüler, Fernseher und Stehlampe. In Summe kann man dann statt des Jahresgesamtverbrauchs im Vergleich zu Durchschnittshaushalten anzuzeigen, detaillierte Angaben zum Verbrauch der genannten Geräte machen und diesen mit typischen Verbräuchen von Geräten verschiedener Größen- und Güteklassen vergleichen.



In Planung befindliche Projekte
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Kundenindividuelle  Einführung  produktionsnaher  IT-Systeme  in  Unternehmensnetzwerken (MOONRISE)

Um den Herausforderungen der Digitalisierung erfolgreich zu begegnen, braucht es neue Arten von partizipativer Zusammenarbeit in bestehenden Netzwerken als Antwort auf sich wandelnde Arbeits- und Produktionsprozesse. Derzeit arbeiten IT-Dienstleister und Prozessberater für produzierende KMU überwiegend nach dem Projekt-Prinzip, was oft zu hohen Kosten, dem Wegfallen grundlegender Funktionen und dadurch zu geringer Nutzerakzeptanz führt.  

Das Projekt MOONRISE hat zum Ziel, eine branchenübergreifende, partizipative Zusammenarbeit von produzierenden KMU, IT-Dienstleistern und Prozessberatern in Unternehmensnetzwerken zu gestalten und mit Hilfe eines KMU-spezifischen Vorgehensmodells die Effizienz der digitalen Transformation signifikant zu steigen.

 In den beiden Netzwerken IT-Cluster Oberfranken und SüdWestSachsen Digital sowie bei den beteiligten IT-Dienstleistern, Prozessberatern und produzierenden KMU entsteht mit Open Collaboration ein neuartiges Interaktions- und Kommunikationskonzept, das den Ansatz von Open Innovation (OI) mit den partizipativen Instrumenten des Collaboration Engineering (CE) verbindet. Dabei nutzt OI neue informations- und Kommunikationstechnologien für eine intensive Zusammenarbeit innerhalb eines Netzwerkes. CE beschreibt einen systemischen Ansatz zur Ausgestaltung effizienter Kollaborationsprozessen in Open-Innovation-Netzwerken. Dabei wird ein KMU-spezifisches Vorgehensmodell zur Einführung von IT-Lösungen in KMU und im Rahmen von sechs Modellprojekten kleine Projektnetzwerke, bestehend aus IT-Dienstleistern, Prozessberatern und produzierenden KMU gebildet, die verschiedene prototypische IT-Lösungen in die produzierenden KMU einführen.  

Durch die verschiedenen Pilotvorhaben und die breit aufgestellten, produzierenden KMU im Vorhaben ist eine branchenübergreifende Nutzung durch andere KMU und Netzwerke gegeben. Die prototypischen Ergebnisse der Pilotvorhaben führen zu konkreten Anwendungsnutzen bei den produzierenden KMU und nachhaltigen Optimierungen bei den IT-Dienstleistern und Prozessberatern.

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