JAHRESBERICHT Lebensräume. Technologie. Vernetzung. Forschung. IKT Transfer. Innovation FZI FORSCHUNGSZENTRUM INFORMATIK

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1 JAHRESBERICHT Technologie Lebensräume Forschung IKT Transfer Vernetzung Innovation FZI FORSCHUNGSZENTRUM INFORMATIK

2 FZI-Jahresbericht Mai 2013 Herausgeber: Der Vorstand des FZI Dipl. Wi.-Ing. Michael Flor Prof. Dr. Andreas Oberweis Prof. Dr. Ralf Reussner Prof. Dr.-Ing. J. Marius Zöllner FZI Forschungszentrum Informatik Haid-und-Neu-Str Karlsruhe, GERMANY Tel Fax FZI Forschungszentrum Informatik Gemeinnützige Stiftung des bürgerlichen Rechts, Az: , RP Karlsruhe Vorstand: Michael Flor, Andreas Oberweis, Ralf Reussner, J. Marius Zöllner Vorsitzender des Kuratoriums: Ministerialdirigent Günther Leßnerkraus 2 J A H R E S B E R I C H T I

3 INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS VORWORT DES VORSTANDS 4 5 ANWENDUNGSFELDER UND AUSGEWÄHLTE PROJEKTE Energie Projekt Energiemanagement mit intelligenten Haushaltsgeräten Wissen und Informationsdienste Projekt xdelia Software-Entwicklung Projekt Cumulus4j Gesundheitswesen Projekt Wegweiser Pflege und Technik Mobilität Projekt OpEneR Automation und Robotik Projekt viema-werkserprobung bei Bosch Produktion und Logistik Projekt RAN FZI HOUSE OF LIVING LABS ORGANISATION Wir über uns Unsere Forschungsbereiche Zahlen und Fakten HIGHLIGHTS Ausgezeichnet Personelles Gründen Netzwerken Zusammenarbeiten Aus- und Weiterbilden IMPRESSUM 63 J A H R E S B E R I C H T I

4 SEHR GEEHRTE DAMEN UND HERREN, LIEBE FREUNDE UND FÖRDERER DES FZI! Dem FZI ist mit dem Aufbau des House of Living Labs (HoLL) in der Haid-und-Neu-Straße 5a die Etablierung einer einzigartigen Plattform für unsere Partner zur Inspiration, Erforschung und Erprobung neuartiger Dienste gerade an den Schnittstellen der Informatik zu den Anwendungen gelungen. Selbst europaweit ist unser HoLL mit sieben Living Labs und über 2000 qm Fläche einzigartig in der Breite der abgedeckten Themen, die allesamt gesellschaftliche Herausforderungen der Zukunft bearbeiten. Und dennoch: auf diesem Erfolg darf sich das FZI nicht ausruhen. Ganz im Gegenteil: das Jahr 2012 war geprägt von der Weiterentwicklung und dem Ausbau des HoLL. Hier gilt es insbesondere zwei unserer Projekte des Spitzenclusters Elektromobilität Süd-West, AUTOPLES und GreenNavigation, zu nennen, die an den Schnittstellen der FZI Living Labs smartmobility, Automotive, mobileit/mobilebusiness sowie smart Energy angesiedelt sind. Dass das FZI mit dem HoLL auf das richtige Pferd gesetzt hat, zeigt sich schon jetzt; nicht zuletzt in den hochrangigen Besuchern, die das HoLL ans FZI holte. EU-Kommissar Günther Oettinger besuchte es am und war beeindruckt von der Forschungskraft und Innovation, die das FZI hier demonstriere. Weitere hochrangige Gäste waren die Ministerialräte Dr. Goerdeler und Dr. Tettenborn aus dem BMWi in Berlin sowie die Mitglieder der Landtagsfraktion der FDP. Ebenso beeindruckt war der britische Botschafter Simon McDonald, der bei seinem Besuch am das HoLL als House of the Future treffend charakterisierte. Am , als das HoLL im Rahmen der 40-Jahr-Feier der Fakultät für Informatik des KIT seine Türen der Öffentlichkeit öffnete, hatten wir ein volles House. Die strategische Relevanz des FZI House of Living Labs wird auch deutlich in der Etablierung einer neuen Stelle für einen Leiter des HoLL. Wir sind froh, Dr. Stefan Hellfeld ab dem für die Leitung gewonnen zu haben. Neben seiner Kernaufgabe, das HoLL strategisch weiterzuentwickeln, ist er auch die zentrale Ansprechperson für alle Fragen rund um das House of Living Labs. Gerade wenn Sie unsicher sind, welches oder welche Kombination von Living Labs für Ihr Unternehmen die geeignete Innovationsplattform ist, schneidert Ihnen Stefan Hellfeld passgenaue Lösungen. Eine weitere Leitungsstelle besetzt Frank Kleiner, bisher Abteilungsleiter der Stabsstelle Rechner- und Datenkommunikation (RuD), seit dem als Technischer Leiter des FZI. Damit ist er für die strategische technische Ausrichtung des FZI im Bereich IT und sonstiger FZI-weiter Technik sowie für die Stabsstelle RuD und den inneren Dienst verantwortlich. Das FZI sieht es als außerordentlichen Erfolg an, Professor Dr. Stefan Jähnichen von der TU Berlin als Assoziierten Direktor seit dem gewonnen zu haben. Professor Jäh nichen ist vielen in der Informatikszene sehr bekannt, u. a. durch sein Amt als Präsident der Gesellschaft für Informatik in den Jahren 2008 bis 2011 und aufgrund seiner langjährigen Erfahrung als Institutsleiter des Fraunhofer FIRST. Professor Jähnichen leitet nun gemeinsam mit Professor Tai unsere Außenstelle in Berlin in der Friedrichstraße 60 und wird sie um die Themen Simulation und Blended Learning ergänzen. Auch in Karlsruhe gab es personelle Veränderungen. Nach acht Jahren Vorstandsarbeit schied zum Professor Dr. Rudi Studer aus dem Vorstand aus. Seit Anfang 2006 war Rudi Studer Sprecher des Vorstands. Während seiner Vorstandszeit erlebte das FZI ein rasantes Wachstum, den Aufbau des HoLL und der Außenstelle Berlin. Rudi Studer ist es gelungen, trotz dieser in vielerlei Hinsicht Verdoppelung des FZI dennoch die Konsolidierung und Nachhaltigkeit unserer Forschungseinrichtung im Blick zu halten. In sehr sympathischer Weise, mit Augenmaß und Beharrlichkeit hat er das FZI höchst erfolgreich geführt. Wir danken ihm sehr herzlich dafür! Rudi Studer wird sich weiter im FZI als Direktor engagieren. Nachfolger im Vorstand wird Professor Dr. Andreas Oberweis, Nachfolger als Sprecher wird Professor Dr. Ralf Reussner, der schon seit 2011 dem Vorstand angehört. Für die Kontinuität des FZI ist eine andere Personalie prägend: in der Kuratoriumssitzung wurde Dipl.-Wi.-Ing. Jan Wiesenberger als Nachfolger unseres kaufmännischen Vorstands Dipl. Wi.-Ing. Michael Flor bestätigt. Damit ist mit dem neuen Vorstand der Generationenwechsel nun vollständig gelungen. Prof. em. Dr. Dr. h. c. Wolffried Stucky ist zu Beginn des Jahres aus dem aktiven Wirken als Direktor ausgeschieden. Er engagierte sich viele Jahre lang in bemerkenswerter Weise als Direktor und Vorstand am FZI. In Anerkennung seiner Dienste wurde ihm der Status Direktor emeritus verliehen. Wir danken ihm herzlich für sein langjähriges Engagement. Bereits im Sommer 2011 erzielte das FZI eine Zertifizierung für sein Qualitätsmanagementsystem (QMS) nach DIN EN ISO 9001:2008 und DIN EN ISO 13485:2010 für Forschungsbereiche mit Anwendungsforschung im Bereich Medizinprodukte. Im Berichtsjahr wurde das QMS erfolgreich weiterentwickelt. Die Normkonformität und der gelebte, kontinuierliche Verbes- 4 J A H R E S B E R I C H T I

5 VORWORT DES VORSTANDS serungsprozess konnten in einem Überwachungs- und Rezertifizierungsaudit im Juni 2012 positiv bestätigt werden. Für Aufbau, Weiterentwicklung und Koordination des QMS wurde eine Stabsstelle geschaffen. Neben der effizienten und nachhaltigen Umsetzung des QMS zählt die Koordination des FZI-internen Wissensmanagements zu den Aufgaben der neu geschaffenen Stabstelle. Wir freuen uns, dass seit Dr.-Ing. Nicole Groß diese verantwortungsvolle Aufgabe am FZI wahrnimmt. Ein Highlight in der Außendarstellung des FZI war die Präsenz des FZI auf der CeBIT 2013, wie im vergangenen Jahr gemeinsam mit dem KIT. Unser gemeinsamer Stand zog eine Vielzahl von Besuchern an, an ihrer Spitze die EU-Kommissarin für die Digitale Agenda und Vizepräsidentin der Europäischen Kommission Neelie Kroes sowie Staatssekretär Ingo Rust aus dem Ministerium für Finanzen und Wirtschaft des Landes Baden- Württemberg. Neu in 2013 war unser Konzept, den Startup- Unternehmen aus dem FZI die Möglichkeit zur Präsentation zu geben, eingebettet in den Stand des FZI. Teilgenommen haben die FZI-Spin-Offs audriga und nubedian, die ihre Leistungen zum -Umzug in der Cloud und cloudbasierte Lösungen für das Gesundheits- und Sozialwesen präsentierten. Dank und Ausblick Mit dem HoLL besitzt das FZI nach wie vor eine einzigartige Forschungsplattform, gerade auch für unsere mittelständischen Partner. Wir bauen die Wettbewerbschancen, die das HoLL uns bietet, systematisch weiter aus. In der Außenstelle Berlin können wir unser Angebot als einer der führenden mittelständischen Forschungs- und Transferdienstleister auch bundesweit gut sichtbar darstellen. Der neue Vorstand hat den Generationenwechsel an der Spitze des FZI vollzogen, sodass wir voller Zuversicht in die Zukunft schauen. Wir möchten uns an dieser Stelle bei allen Förderern und Wegbegleitern des FZI für ihre tatkräftige Unterstützung im Berichtsjahr bedanken. Spezieller Dank gilt unseren Direktoren, Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, die durch ihr außergewöhnliches Engagement den Erfolg des FZI in 2012 möglich gemacht haben. Mit diesen Voraussetzungen sowie der Hilfe und Unterstützung unserer Freunde und Förderer sehen wir den Herausforderungen der Zukunft optimistisch entgegen. DER VORSTAND DES FZI J A H R E S B E R I C H T I

6 Lösung Anwendung Puls der Zeit Herausforderung Information 6 J A H R E S B E R I C H T I

7 FORSCHUNG UND AUSGEWÄHLTE PROJEKTE ENERGIE 8 Projekt Energiemanagement mit intelligenten Haushaltsgeräten 9 WISSEN UND INFORMATIONSDIENSTE 10 Projekt xdelia 11 SOFTWARE-ENTWICKLUNG 12 Projekt Cumulus4j 13 GESUNDHEITSWESEN 14 Projekt Wegweiser Pflege und Technik 15 MOBILITÄT 16 Projekt OpEneR 17 AUTOMATION UND ROBOTIK 18 Projekt viema-werkserprobung 19 PRODUKTION UND LOGISTIK 20 Projekt RAN 21 J A H R E S B E R I C H T I

8 ANWENDUNGSFELD ENERGIE Schwankende Stromerzeugung durch erneuerbare Energien wirkt sich auf die Netzstabilität aus. Kritische Netzsegmente müssen zunehmend überwacht und die Stromeinspeisung unter Umständen reduziert werden. Am FZI entwickeln wir Me - thoden und Verfahren zur kontinuierlichen Erfassung des Netzzustandes und entwickeln Mechanismen zur intelligenten Steuerung von flexiblen Verbrauchern und anderen relevanten Komponenten des Stromnetzes. Gebäude wie auch Produktionsanlagen sollen intelligent gemacht und so beispielsweise in die Lage versetzt werden, den Verbrauch zu flexibilisieren, Lastspitzen zu vermeiden und Systemdienstleistungen bereitzustellen. Neben der technischen Inte gra tion ist die Entwicklung von adäquaten Anreiz- und Steuerungsmechanismen erforderlich. Immer mehr Strom wird aus alternativen Erzeugungsanlagen ins Netz eingespeist. Das stellt die Energieversorgung, die bislang auf einer überschaubaren Anzahl von Großkraftwerken beruhte, vor neue wirtschaftliche und technische Herausforderungen. Dezentrale Einspeisung und fluktuierende Stromerzeugung insbesondere aus Wind- und Photovoltaik-Kraftwerken erfordern neue Lösungen zur Netzsteuerung. Eine wichtige Rolle können hier intelligente Netzkomponenten übernehmen; zum Beispiel Energiemanagementsysteme für Ortsnetzstationen, Umspannwerke und Gebäude. Damit diese Energiemanagementsysteme die gewünschte Wirkung entfalten können, müssen Erzeuger, Abnehmer und Speichersysteme durch Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) vernetzt werden durchgängig vom Kraftwerk bis beispielsweise zur Elektrofahrzeug-Ladestation. Am FZI erarbeiten wir Konzepte, Methoden, Algorithmen, Software und Software-/Hardware-Lösungen für die effiziente Ressourcennutzung im Energiesystem der Zukunft. KOORDINATIONSMECHANISMEN UND STEUERUNGS- STRATEGIEN Um Stromangebot und Stromabnahme intelligent koordinieren zu können, konzipieren und evaluieren wir Methoden und Verfahren für eine orts-, zeit- und nutzungsvariable Anpassung des Stromverbrauchs an die Stromerzeugung. Als Anreizsysteme können unterschiedliche Tarife eingesetzt werden, die z. B. in Form von dynamischen Preissignalen automatisierte Geräte und Anlagen zu einer Anpassung ihrer Nachfrage unter Berücksichtigung von Präferenzen und Anforderungen veranlassen. MARKTINTEGRATION UND NUTZERPARTIZIPATION Die Kunden mitzunehmen in die Zukunft einer Energieversorgung, an der sie selbst aktiv beteiligt sind, gehört ebenso zu den großen Aufgaben der Realisierung des Smart Grid wie seine technischen Lösungen. Um privaten wie gewerblichen Stromkunden ihre neue Rolle so einfach wie möglich zu machen, wird am FZI erforscht, wie man Entscheidungsprozesse unter Berücksichtigung der Kundenpräferenzen automatisieren kann. Dazu werden Methoden zur Charakterisierung des individuellen Verbrauchsverhaltens eingesetzt, persönliche Präferenzen des Kunden analysiert und unter Berücksichtigung des Datenschutzes in den Verfahren abgebildet. Darauf aufbauend entwickeln wir Entscheidungsunterstützungssysteme im Smart-Grid-Umfeld. EFFIZIENTE VERNETZUNG FÜR INTELLIGENTES GEBÄUDE-ENERGIEMANAGEMENT Damit Lasten flexibel verteilt werden können, müssen Erzeuger, Verbraucher und Speicher durch IKT vernetzt sein. Das FZI definiert Datenmodelle für eine verteilte IKT-Infrastruktur zum integrierten Energiemanagement in Gebäuden und Produktion und forscht an Optimierungsalgorithmen zur Koordination der Lastflüsse. Ansätze und Lösungen werden im FZI House of Living Labs entwickelt und getestet. FORSCHUNGSUMGEBUNGEN AM FZI Das gesamte FZI House of Living Labs ist eine einzigartige Forschungs-, Entwicklungs- und Evaluationsumgebung für moderne Energiemanagementsysteme und -verfahren. Der Gebäudebetrieb stellt den Wissenschaftlern reale Bedingungen und echte Daten durch verschiedene Anlagen im Produktivbetrieb zur Verfügung. Photovoltaikzellen sowie eine KWK-Anlage ergänzen die konventionelle Stromversorgung. Für die Entkopplung von Erzeugung und Verbrauch sind verschiedene thermische und elektrische Speicher vorhanden. Die Integration der zahlreichen vernetzten Erzeuger, Verbraucher und Speicher in das Gebäude-Energiemanagement steht im FZI Living Lab smartenergy im Vordergrund. Schnittstellen gibt es zum Living Lab smarthome/aal, das mit intelligenten Gebäudeautomatisierungssystemen und kommunikationsfähigen Haushaltsgeräten ausgestattet ist. Im FZI Living Lab smartautomation steht die Energieeffizienz in der Industrieautomatisierung, im FZI Living Lab smartmobility stehen Elektrofahrzeuge als Verbraucher, aber auch als Energiespeicher, im Mittelpunkt. ANWENDUNGSFELD ENERGIE Mehr Informationen unter 8 J A H R E S B E R I C H T I

9 PROJEKT INTELLIGENTE HAUSHALTSGERATE Ä ENERGIEMANAGEMENT MIT INTELLIGENTEN HAUSHALTSGERÄTEN Das Traditionsunternehmen E.G.O. ElektroGerätebau GmbH Oberderdingen untersucht mit Unterstützung des FZI die Einbindung moderner Haushaltsgeräte in Gebäude-Energiemanagementsysteme. Auf diese Weise soll die Abnahme des Stromverbrauchs der Geräte künftig passend zum aktuellen Lastaufkommen im Fremd- und Eigenstromnetz gesteuert und Mehrwertdienste angeboten werden können. Mit dem FZI House of Living Labs (HoLL) steht für die Entwicklung von Software, Signal- und Steuereinheiten sowie die praktische Erprobung des Zusammenspiels aller Komponenten im realen Gebäude eine einzigartige Forschungsumgebung zur Verfügung. Konventionelle Kraftwerke und alternative Stromerzeugungsanlagen können Energie nicht immer gleichmäßig in die Netze einspeisen. Auf der Verbraucherseite ist die Stromabnahme natürlich auch nicht konstant. Lastflexibles Energiemanagement soll in Zukunft dafür sorgen, dass Schwankungen in der Stromerzeugung ausgeglichen und alle verfügbaren Energieressourcen, also auch weitere Energieträger wie Erdgas oder Fernwärme, optimal genutzt werden. Vom Gebäude-Energiemanagementsystem erhalten Elektrogeräte Signale, wann Energie effizient verbraucht, wann sie gespart und wann sie gespeichert werden sollte. Dabei wird z. B. die eigene Stromerzeugung im Gebäude sowie auch der Zustand im Stromnetz berücksichtigt. Die Basis des Gebäude-Energiemanagements im HoLL (s. linke Seite Forschungsumgebungen am FZI ) bildet das Software- Framework Organic Smart Home. Dieses Rahmenwerk ist in Forschungsprojekten am Institut AIFB des Karlsruher Instituts für Technologie entstanden. Es wurde weiterentwickelt, um die elektrischen und thermischen Energieströme zu erfassen und die Energieerzeuger, Energiespeicher und Verbraucher zu steuern. Zur eigenen Energiebereitstellung stehen im HoLL ein Blockheizkraftwerk und eine Photovoltaik-Anlage sowie zusätzlich eine Adsorptionskältemaschine mit entsprechenden Speichern zur Verfügung; ideale Bedingungen, um Interdependenzen zwischen Energieträgern und Energieformen bei der Optimierung der Energieflüsse im Smart Building zu berücksichtigen. Das FZI Living Lab smarthome/aal, eines von sieben FZI Living Labs unter dem Dach des HoLL, ist mit Haushaltsgeräten unterschiedlicher Hersteller ausgestattet. Die in den Geräten verbaute Steuerelektronik von E.G.O. wird sukzessive mit Kommunikationsmodulen (Appliance Connector) ausgestattet. Zusätzlich wurden sogenannte Smart Plugs ebenfalls eine Entwicklung von E.G.O. in der Laborumgebung installiert und in das Organic Smart Home integriert. Die Smart Plugs erfassen die Leistungsprofile der angeschlossenen Geräte und können diese zudem schalten. Hierdurch können auch nicht kommunikationsfähige Haushaltsgeräte ins Gebäude- Energiemanagement einbezogen werden. Im FZI Living Lab smartenergy steht ein klassischer Wäschetrockner als Testgerät zur Verfügung. Wird er vom Stromnetz getrennt, speichert er den aktuellen Programmfortschritt und setzt bei Wiederherstellung der Stromversorgung das Wäschetrocknen genau dort fort, wo das Programm unterbrochen wurde. Mit Hilfe eines Smart Plug kann dieser Wäschetrockner somit relativ simpel in ein Energiemanagementsystem eingebunden werden. Er steht damit exemplarisch für technische Lösungen, die den schrittweisen Übergang zu intelligenten Haushaltsgeräten ermöglichen. Die technische Anbindung der E.G.O. Smart Plugs und Appliance Connectors erfolgt mit dem Kommunikationsstandard ZigBee an ein ebenfalls von E.G.O. entwickeltes Smart Home Gateway, welches über eine Referenz-Implementierung des EEBus verfügt. Mit diesem Gateway können Daten unterschiedlicher Bussysteme abstrahiert und unter Verwendung einer standardisierten Schnittstelle angesprochen werden. Die Datenabstraktion des EEBus wurde von der Firma Kellendonk im Rahmen des Förderprogramms E-Energy entwickelt. Die EEBus Initiative e. V. verfolgt die Vernetzung von Smart Grid und Smart Consumer anhand eines standardisierten Vernetzungskonzeptes (EEBus) mit dem Ziel einer internationalen Normung. Im weiteren Verlauf des Projektes werden neben technischen Fragestellungen des Energiemanagements elektrischer Geräte und Anlagen auch Mehrwertdienste untersucht, welche Funktionen des Energiemanagements mit Services für Komfort und Sicherheit verknüpfen und Schnittstellen für Systeme aus den unterschiedlichen Domänen eines Smart Homes schaffen. Hierbei dient das Organic Smart Home in Kombination mit dem EEBus als Plattform für eine weitestgehend standardisierte Integration. Ansprechpartner am FZI: Birger Becker, PROJEKT INTELLIGENTE HAUSHALTSGERÄTE Kopplung von intelligenten Haushaltsgeräten mit Verfahren des Gebäude-Energiemanagements Anwendungstests im FZI Living Lab smarthome/aal Partner: E.G.O. ElektroGerätebau GmbH J A H R E S B E R I C H T I

10 ANWENDUNGSFELD WISSEN UND INFORMATIONSDIENSTE Die immer größere Wissensintensität von Produkten und Dienstleistungen, technologische Entwicklungen, aber auch der globale Konkurrenzdruck bedeuten, dass der Erfolg einer Organisation wie auch die Wohlfahrt einer Gesellschaft in immer stärkerem Maße von Informationen und Wissen abhängen. Das richtige Wissen zu erfassen oder aus einer ständig wachsenden Datenflut abzuleiten, um es dann im richtigen Moment in der richtigen Form am richtigen Ort zum Einsatz zu bringen, ist deswegen unser Forschungsziel. Das FZI betrachtet in diesem Anwendungsfeld besonders neue Ansätze, um Wissen aus großen Datenmengen (Big Data) oder der kollektiven Intelligenz vieler Menschen zusammenzutragen; ebenso, wie betriebliche Informationssysteme durch Cloud Computing besser werden und Lernen unterstützen können. (MOBILE) KOLLABORATION UND KOLLEKTIVE INTELLIGENZ In den letzten Jahren im Internet entstandene Methoden und Techniken wie Wikis haben den Beitrag und das Kombinieren von Informationen ins Internet und Intranet radikal vereinfacht. Durch diese Techniken kann die kollektive Intelligenz immer größerer Gruppen effizient zusammengebracht und nutzbar gemacht werden. Zusammen mit der schnellen Entwicklung von internetfähigen und mit Sensoren versehenen Smartphones entsteht die Basis für eine neue Generation des betrieblichen Wissensmanagements, bei dem Daten und Wissen von allen und für jeden Mitarbeiter genau im Moment der Anwendung erfasst und bereitgestellt werden können. KA-Feedback eine vom FZI entwickelte App, mit der Bürger der Stadt Karlsruhe Hinweise zur Verbesserung der Infrastruktur geben können. Die App dient auch der Erforschung von Rahmenbedingungen für erfolgreiche mobile Kollaboration. Das FZI untersucht hier beispielsweise seit Anfang 2012 im PartSense-Projekt, wie die verteilte Datenerfassung mit Smartphones besser ermöglicht werden kann. Wie man Techniken wie Wikis für die Verbreitung von Information im Pflegebereich verwenden kann, erproben wir in weiteren Transferprojekten (s. auch Seite 15, Projekt Wegweiser Pflege und Technik). WISSEN AUS BIG DATA Immer kostengünstigere und genauere Sensoren, umfangreiche Datensammlungen aus betrieblichen Informationssystemen und auch das Soziale Web bedeuten eine Datenflut, deren Verarbeitung erhebliche technische Herausforderungen birgt. Gleichzeitig schafft die große Menge verfügbarer Daten viele neue Chancen zur Optimierung von Produkten und Dienstleistungen. In diesem Feld untersuchen wir unter anderem in der Shared Research Group Corporate Services and Systems, einer Forschungs- und Entwicklungskooperation von Bayer, FZI und KIT, wie auf Basis solcher Datenmengen die Finanzplanung eines Großunternehmens verbessert werden kann. CLOUD COMPUTING UND CLOUD SERVICES Der Trend, IT-Dienstleistungen über das Internet anzubieten und abhängig von der Nutzung abzurechnen, bietet neue Möglichkeiten, innovative Dienste in diesem Bereich kostengünstig zu nutzen wie auch neue Möglichkeiten, solche Dienste selbst anzubieten. In diesem Themenbereich untersucht das FZI insbesondere, wie die Sicherheit und gesetzeskonforme Verarbeitung von Informationen in der Cloud sichergestellt werden kann und wie Standards die Verbreitung von Cloud Computing unterstützen können. TECHNOLOGIEGESTÜTZTES LERNEN Technologiegestütztes Lernen ist seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung und Entwicklung am FZI. Besonders im Rahmen der EU-FP7-Projekte MIRROR und xdelia (s. nachfolgende Seite) hat das FZI dabei auch neue Arten des technologiegestützten Lernens entwickelt. Beispielsweise werden im Projekt MIRROR über Mobiltelefone und am Körper getragene Sensoren Information aus dem Arbeitsleben gesammelt. Diese Daten werden dann vom Computer ausgewertet und präsentiert. Auf diese Weise werden Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei der Reflexion über ihre Arbeit unterstützt. Es soll für sie z. B. möglich werden, besser zu verstehen, welche Aspekte ihrer Arbeit ihnen Stress verursachen was ihnen im Anschluss helfen kann, einen besseren Umgang damit zu erlernen. ANWENDUNGSFELD WISSEN UND INFOR- MATIONSDIENSTE Mehr Informationen unter 10 J A H R E S B E R I C H T I

11 PROJEKT xdelia SPIELERISCH EINEN BESSEREN UMGANG MIT EMOTIONEN BEI GELDGESCHÄFTEN LERNEN Warum tendieren Menschen dazu, unerwartete Gewinne leichtfertig wieder auszugeben? Warum weigern sie sich, Aktien zu verkaufen, die im Minus stehen? Sieben Partner aus England, Dänemark, Schweden, den Niederlanden, Spanien und Deutschland hatten sich zum Ziel gesetzt, das Entscheidungsverhalten von Menschen beim Handel auf elektronischen Plattformen zu verbessern. Im Zentrum des xdelia-projektes stand das Verhalten von Händlern und privaten Investoren der dänischen Investmentbank SAXO Bank. Das FZI hat Biofeedback-Spiele zum Erlernen der Kontrolle von Emotionen mitentwickelt und evaluiert. Richtige Finanzentscheidungen zu treffen, ist sowohl im beruflichen als auch im privaten Umfeld ein essentieller Bestandteil unseres täglichen Lebens. Trotzdem begehen Menschen systematische Fehler bei Finanzentscheidungen. Häufig sind die mit den Entscheidungen verbundenen Emotionen der Grund dafür. Das EU-FP7-Projekt xdelia hat in den vergangenen drei Jahren einen innovativen Weg beschritten, um das Verhalten von Menschen bei Finanzentscheidungen nachhaltig zu verbessern: unter anderem mit Hilfe tragbarer Sensoren zum Messen von Emotionen und sogenannten Serious Games, also ernsthaften Computerspielen. Grundannahme war, dass ein Schlüsselaspekt beim Umgang mit Emotionen die Fähigkeit ist, diese kontrollieren und regulieren zu können. Menschen, die ihre Emotionen gut regulieren können, behalten in kritischen Situationen den sprichwörtlichen kühlen Kopf. Und den braucht man beim Aktienhandel. Klassische Lernansätze helfen nur begrenzt, die notwendigen Fähigkeiten zu vermitteln, um Finanzentscheidungsfehler zu vermeiden und bei den Entscheidungen die eigenen Emotionen besser zu berücksichtigen. xdelia verfolgte den Ansatz, Emotionsregulation zu trainieren. Die beteiligten Forscherteams entwickelten eine learning journey, eine spielerische Lernreise, mit dem Ziel, Emotionsregulation und somit das Finanzverhalten von Händlern und privaten Investoren nachhaltig zu verbessern. Ein Kernaspekt war dabei die Entwicklung einer Reihe von sogenannten Biofeedbackspielen, für deren Umsetzung und Evaluierung das FZI maßgeblich verantwortlich war. Am FZI wurden dazu mobile Sensortechnologien eingesetzt, die gewonnenen Erkenntnisse in kürzester Zeit (online) ausgewertet und in professionellen Spielumgebungen mit experimenteller Wirtschaftsforschung und Psychologie kombiniert, um den Zusammenhang zwischen emotionalen Einflüssen und dem Entscheidungsverhalten festzustellen. Bei Biofeedbackspielen werden Vitaldaten sensorisch erfasst, zum Beispiel wird die Herzrate des Spielers kontinuierlich gemessen und in ein Maß für emotionale Erregung umgewandelt. Dieses kann dann als Biofeedback online wieder in das Spiel einfließen und z. B. auf dem Bildschirm angezeigt werden. Somit erhält der Spieler Informationen über seine gegenwärtige emotionale Verfassung. Das Biofeedback erfolgt aber nicht nur visuell. Zusätzlich wird die Spielschwierigkeit an die emotionale Erregung gekoppelt. Über diesen Hebel kann die erfolgreiche Regulation von Emotionen belohnt, schlechte Regulation hingegen bestraft werden. Die Spiele sollen Händlern und Investoren helfen, ein stärkeres Bewusstsein für den Einfluss ihrer Emotionalität zu entwickeln, und die Fähigkeit stärken, auch unter großem Stress aktiv Emotionsregulation zu trainieren. Entlang der learning journey wurden die Spiele schrittweise realistischer gestaltet bis hin zum echten Handel auf elektronischen Plattformen. Somit helfen die Spiele, die erlernten Fähigkeiten auch im realen Aktienhandel zu nutzen. Das FZI brachte vor allem bei der Entwicklung und Evaluation des Biofeedback-Spiels Auction Game neben seiner Erfahrung mit der Erfassung und Auswertung von Biosignalen aus Vitalsensoren seine umfassenden Kompetenzen in der Erforschung elektronischer Auktions- und weiterer Marktplattformen sowie der Untersuchung menschlichen Verhaltens unter Emotionalität ein. Zur Evaluation der eingesetzten Methoden wurden die Spiele auch in verhaltensökonomischen Experimenten mit Studenten im Labor untersucht. Maßgeblich für die Nutzung von Biofeedback in den Spielen war dabei die am FZI entwickelte Middleware xaffect, die online Biofeedback basierend auf verschiedenen Vitalsignalen wie Herzrate oder Hautleitwert für verschiedene Anwendungen ermöglicht. Ansprechpartner am FZI: Rico Knapper, PROJEKT xdelia Ein Großteil der wissenschaftlichen Projektergebnisse ist bereits im Internet unter zu finden. Die Middleware xaffect ist zum Projektende als Open-Source-Version veröffentlicht worden unter J A H R E S B E R I C H T I

12 ANWENDUNGSFELD SOFTWARE-ENTWICKLUNG Aus dem allgegenwärtigen Einsatz von Software ergeben sich komplexe Anforderungen an die Software-Entwicklung. Unsere Teams arbeiten an innovativen Entwurfsmethoden und softwaretechnischen Lösungen für die Konstruktion von Softwaresystemen, die ökonomisch hergestellt und betrieben werden können, und dabei dauerhaft sicher, vertrauenswürdig und beherrschbar sind. Eine ingenieurmäßige Software-Entwicklung, die auch Leistungsvorhersage und Qualitätssicherung in den Entwurf integriert, betrachten wir als Grundvoraussetzung. Unter Nutzung der neuesten Erkenntnisse und Techniken der Informatik und Computerwissenschaften sowie den Chancen zu internationaler Zusammenarbeit, die sich aus der weltweiten Vernetzung durch Web-Technologien ergeben, entwickeln unsere Informatiker, Softwareingenieure, Softwaretechniker, Wirtschaftswissenschaftler und Datensicherheitsspezialisten am FZI wegweisende Methoden für die Software-Entwicklung. Unser Ausgangspunkt ist die ganzheitliche Betrachtung von Software. Diese beginnt bei der Geschäftsprozessanalyse, berücksichtigt die ökonomische Notwendigkeit für effiziente, industrietaugliche Softwareentwurfs- und -produktionsverfahren, wendet neueste Techniken wie Mehrkernverarbeitung, Virtualisierung, Cloud Computing, Web- und Social-Media-Kollaboration an und reicht bis zu kryptographischen Lösungen für den Schutz von Daten vor Angreifern, sei es auf eigenen Servern oder ausgelagert in der Cloud. PROAKTIVE KOORDINATION KOLLABORATIVER SOFT- WARE-ENTWICKLUNG Immer mehr Anwendungen werden von Open-Source-Software- Entwicklungsteams erarbeitet. Untersucht wird, wie eine proaktive Unterstützung verteilter Entwicklungsteams, u. a. durch Beobachtung und Nutzung von Social Media und Kollaborationswerkzeugen aussehen kann. PARALLELVERARBEITUNG UND MULTICORE Zur fachgerechten Entwicklung von Software für Mehrkernprozessorsysteme werden Entwurfsverfahren, Debugging- und Qualitätskontrollmechanismen, Testumgebungen und Testmethoden für Parallelverarbeitung und Multicore-Plattformen erarbeitet. VIRTUALISIERUNG UND CLOUD COMPUTING Ob und wie sich Virtualisierung und Cloud Computing nutzen lassen, um Performanz und Zuverlässigkeit der Systeme zu verbessern, wird auf Basis einer systematischen Analyse von Qualitätseigenschaften zur Entwicklungszeit untersucht. Kostenschwere Fehleinschätzungen bei der Umsetzung von Cloud-Anwendungen werden damit vermieden. SICHERHEIT IN DER SOFTWARE-ENTWICKLUNG Systemsicherheit und der Schutz vertraulicher Daten sind kritische Erfolgsfaktoren geworden. Zu Software-Sicherheit und Kryptographie wird u. a. erforscht, wie man ermitteln kann, ob kryptographische Protokolle und Schutzmechanismen im Betrieb eingehalten werden. INGENIEURMÄSSIGE SOFTWARE-ENTWICKLUNG Methoden und automatisierte Verfahren zu schaffen, durch die man bereits beim Softwareentwurf Qualitätsvorhersagen z. B. im Bezug auf Performanz und Zuverlässigkeit treffen kann, stehen im Fokus der ingenieurmäßigen Softwareentwicklung. MULTIPLATTFORM-ANWENDUNGEN Software so zu konstruieren, dass ohne oder nur mit geringem Aufwand möglichst viele der heute verbreiteten mobilen und stationären Endgeräte bedient werden können, ist Inhalt der Forschungsarbeiten zu Multiplattform-Anwendungen. INNOVATIVE FORSCHUNGSUMGEBUNGEN Für die praktische Erprobung ihrer Lösungsansätze steht den Forscherinnen und Forschern mit dem FZI House of Living Labs (s. Seite 22) eine praxisnahe Anwendungsumgebung zur Verfügung. Prototypen können dort mit Testkomponenten aus dem späteren Einsatzmarkt und auf echten Betriebsplattformen getestet werden. ANWENDUNGSFELD SOFTWARE- ENTWICKLUNG Mehr Informationen unter 12 J A H R E S B E R I C H T I

13 PROJEKT CUMULUS4J NEUARTIGE KONZEPTE SCHÜTZEN ANWENDUNGSDATEN IN DER CLOUD Mit Cumulus4j stellen Wissenschaftler und Softwareingenieure aus dem Karlsbader Unternehmen AX Business Solutions AG, der Freiburger NightLabs Consulting GmbH und des FZI gemeinsam erarbeitete Konzepte für die sichere Speicherung von Anwendungsdaten in der Cloud frei zur Verfügung. Entwickler können die Architektur und die in ein Java-Plug- In umgesetzten Konzepte als Open-Source-Software für eigene Unternehmensanwendungen nutzen. Mit Cumulus4j liegen die Daten nur im lokalen Arbeitsspeicher unverschlüsselt. In der Cloud und bei allen Übertragungen sind sie verschlüsselt. Datenschutz gehört zu den großen Herausforderungen für den Betrieb von Software in der Cloud. Bereits lange bevor Cloud- Computing als Lösung zum Auslagern von Datenverarbeitungsaufgaben technisch so fortgeschritten war, dass Unternehmen es als Alternative für eigene Rechner- und Softwareinfrastrukturen nutzen konnten, wurde vom Auslesen vertraulicher Bankinformationen durch Unbefugte berichtet. Auch Meldungen über bösartige Hacker, die riesige Datenbanken von Großkonzernen kopieren, liest man immer wieder in den Medien. Oft lehnen Unternehmen es deshalb ab, geschäftsbezogene Informationen an einen Cloud-Dienstleister zu übermitteln, der die Durchführung softwarebasierter betriebswirtschaftlicher Berechnungen in Auftragsarbeit anbietet und Rechenkapazitäten, Speicher- und Softwareressourcen als Dienste bereitstellt. Eine der wichtigsten Hürden für den Erfolg von betriebswirtschaftlichen Dienstleistungen über das Internet (Software-asa-Service) ist das Fehlen einer Datensicherheit, die Kunden garantiert, dass selbst ein Systemadministrator des Cloud- Anbieters Daten nicht auslesen und weitergeben kann. Zur Überwindung dieser Datenschutzhürde im Cloud Computing stellt Cumulus4j eine sichere Architektur für vertrauenswürdige Unternehmensanwendungen im Internet zur Verfügung. Um eine vertrauenswürdige Datenverwaltung zu gewährleisten, müssen die Datenbestände verschlüsselt in der Cloud abgelegt werden. Dies könnte man zwar bereits durch Festplattenverschlüsselung erreichen, doch um mit den Daten in der Cloud arbeiten zu können, müssten die entschlüsselten Festplatteninhalte bei dieser Lösung für die Verarbeitung des Cloud- Anbieters entschlüsselt werden. Einem internen Angreifer (z. B. einem Systemadministrator des Cloud-Anbieters) fielen dadurch sämtliche Daten unverschlüsselt in die Hände. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten KMU-innovativ-Projekts Cumulus4j entwickelten die Projektpartner einen neuartigen Ansatz. Dieser löst das Datenschutz-Problem dadurch, dass die Daten nur im Arbeitsspeicher des Benutzers ( Client ) unverschlüsselt vorgehalten werden. Der Benutzer überträgt die Daten zerstückelt und verschlüsselt zum Server, der in der Cloud läuft. Dort werden die verschlüsselten Daten in Datenbanken geschrieben. Dies geschieht durch eine geschickte Verteilung der Daten auf mehrere Datenbanken, so dass trotz Verschlüsselung effiziente Datenbankabfragen möglich bleiben: Der Client kann Datenbankabfragen auf verschlüsselten Daten ausführen, ohne dass es zu größeren Einbußen bei der Performanz kommt. Erst auf dem Client werden die Daten dann wieder entschlüsselt. In Cumulus4j wurden darüber hinaus weitere Konzepte zur sicheren Verschlüsselung von Daten entwickelt und umgesetzt. So verwendet Cumulus4j für die Verschlüsselung nicht einen, sondern eine Vielzahl an Schlüsseln. Die Verwaltung der Schlüssel erfolgt auf einem separaten Server und erschwert so den Diebstahl von Daten. Werden außerdem einige Schlüssel gestohlen, kann sich ein Angreifer nur Zugang zu einem kleinen Teil der Daten verschaffen, die aufgrund der verteilten Speicherung zusammengehörender Inhalte über mehrere Datenbanken für ihn aber wenig Sinn machen. Cumulus4j nutzt moderne APIs zur Persistenz von Daten und kann so transparent in Cloud-Applikationen integriert werden. Für die Datenspeicherung werden zahlreiche gängige Datenbanken unterstützt. Obwohl alle Datensätze verschlüsselt gespeichert werden, sind effiziente Abfragen mit etablierten Abfragesprachen wie JDOQL und JPQL möglich. Die Funktionalität der entwickelten Lösung konnte im Projekt erfolgreich anhand der Integration in die Cloud-basierte Fakturierungssoftware AX-Easy und das ERP-System JFire demonstriert werden. Cumulus4j wurde im Rahmen des Projekts als Open-Source-Software veröffentlicht und steht so allen Entwicklern Cloud-basierter Unternehmensanwendungen zur Bereitstellung einer vertrauenswürdigen Datenspeicherung zur freien Verfügung. Ansprechpartner am FZI: Dr.-Ing. Klaus Krogmann, PROJEKT CUMULUS4J Neuartige Verschlüsselungskonzepte für verbesserten Datenschutz in der Cloud Demonstration der Ergebnisse anhand der Integration von Cumulus4j in AX-Easy und JFire Veröffentlichung der Cumulus4j-Lösung als Open- Source-Software Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Mehr Informationen unter J A H R E S B E R I C H T I

14 ANWENDUNGSEFLD GESUNDHEITSWESEN Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sind zu einem festen Bestandteil der Gesundheitsinfrastruktur geworden. Am FZI entwickeln wir Arbeits- und Hilfsmittel zur Unterstützung von Rettungsdiensten, Krankenhäusern, Arztpraxen und Pflegedienstleistern sowie zur gezielten Information und Kommunikation für alle Beteiligten, vor allem für die Patienten. Wir messen uns hier sowohl an der gewonnenen Lebensqualität der Patienten als auch an der erhöhten Wirtschaftlichkeit der Dienstleistungen. IKT-Lösungen assistieren bei einer Vielzahl von alltäglichen Aktivitäten, fördern lebenslanges Lernen und erleichtern die soziale Interaktion. Im Gesundheitswesen verbessern sie die Arbeitsabläufe der Ärzte, Rettungs- und Pflegekräfte durch Vernetzung, technische Überwachung, elektronische Information und automatisierte Dokumentation. Gefragt sind Lösungen, die dazu beitragen, die medizinische Versorgung und die Bedingungen für die Pflege zu verbessern, die Selbstständigkeit und die Selbstbestimmtheit der Patienten zu gewährleisten und pflegende Angehörige zu entlasten. Am FZI werden dabei sowohl technische als auch ökonomische und soziale Aspekte untersucht. MEDIZINISCHE INFORMATIONSTECHNIK Im Forschungsfeld medizinische Informationstechnik arbeiten wir u. a. an Systemen zur Prozess- und Entscheidungsunterstützung bei Großschadensereignissen und Katastrophen. Dafür erforschen und entwickeln wir mobile Monitoring-Lösungen für Patienten und Rettungskräfte. Vitaldaten wie Puls oder Aktivität und GPS-Positionen werden dabei verteilt erfasst, zentral ausgewertet und für Entscheider aufbereitet. So soll ein effektives Management der Einsatzkräfte und Ressourcen mit moderner IT ermöglicht werden, das einen zeitoptimierten Rettungsablauf ermöglicht. Evaluiert wird das System mit Domänenexperten und dem DRK. TELEMEDIZINISCHE INFORMATIONSSYSTEME Für die telemedizinische, also räumlich vom Patienten entfernte Leistungserbringung forschen wir beispielsweise gemeinsam mit Krankenhäusern an einem telemedizinischen System zur Mobilitätsbewertung für Multiple-Sklerose- Patienten. Außerdem arbeitet das FZI auch an telemedizinischen Dienstleistungsinfrastrukturen, u. a. am Aufbau eines Telemedizin-Zentrums in Bayern, und entwickelt hierfür regionale Dienstleistungskonzepte. WORKFLOW IM DISEASE- UND CASE-MANAGEMENT Wir forschen daran, Arbeitsabläufe im Disease- und Case-Management zu verbessern. Beispielsweise entwickelt das FZI die Stroke-Manager-Dienstleistung zur Beratung und Koordination in der Schlaganfallnachsorge. Mithilfe von Informationsmaterial, einer elektronischen Patientenakte und einem Workflow- managementsystem werden die Patienten nach Entlassung aus dem Krankenhaus über mehrere Monate unterstützt. So soll die Integration in den Lebensalltag besser gelingen und die Sekundärprävention einen erneuten Rückfall oder andere Erkrankungen vermeiden. HEALTH 2.0 UND DIENSTLEISTUNGSGESTALTUNG Für das Gesundheitswesen bekommen durch das Internet zunehmend neue Formen der Interaktion und der Vernetzung der Beteiligten Bedeutung. In einem Projekt unterstützen wir einen Internetportalanbieter beispielsweise, eine Online-Community für Patienten und pflegende Angehörige mit einem geeigneten Web-2.0-Geschäftsmodell zu entwickeln. Im Projekt Inspire werden Werkzeuge und Methoden zur Messung der Produktivität und Qualität von vernetzten Dienstleistungen und die erfolgreiche Dienstleistungsgestaltung über mehrere Organisationen hinweg erforscht. In diesem Rahmen ist auch eine App für Schlaganfallpatienten entstanden. AMBIENT ASSISTED LIVING Seit Jahren forschen wir am FZI im Forschungsfeld Ambient Assisted Living. Zur Fülle technischer Lösungen für ein selbstbestimmtes Leben in den eigenen vier Wänden gehört auch ein am FZI entwickeltes System, das Alltagsaktivitäten registriert. Daraus lässt sich ableiten, wie es den Bewohnern geht. Diese und weitere Entwicklungen sowie marktreife Lösungen stellt das FZI im FZI House of Living Labs vor. An einer Referenzarchitektur für den Einsatz der AAL-Technologien und einem Framework für adaptive Benutzerschnittstellen wird gearbeitet. FORSCHUNGSUMGEBUNGEN AM FZI Getestet und evaluiert werden die meisten Lösungen in der realen Wohn- und Pflegeumgebung des FZI Living Lab smarthome/aal. Interessierte können viele der Lösungen auch selbst ausprobieren. ANWENDUNGSFELD GESUNDHEITSWESEN Mehr Informationen unter 14 J A H R E S B E R I C H T I

15 PROJEKT WEGWWEISER PFLEGE UND TECHNIK KAMPAGNE INFORMIERT IN BADEN-WÜRTTEMBERG ÜBER TECHNISCHE ASSISTENZSYSTEME FÜR DIE PFLEGE Mit einem interaktiven Internetportal und einer Modellwohnung, die als rollende Ausstellung durchs Land tourt, informiert das Projekt Wegweiser Pflege und Technik in Baden-Württemberg über technische Assistenzsysteme für die häusliche Pflege und selbstbestimmtes Wohnen in den eigenen vier Wänden; ob im Alter oder bei chronischen Erkrankungen. Vorgestellt werden Produkte, die man heute schon auf dem Markt bekommt. Die Kampagne stellt das Potenzial der Pflegetechnik dar und will Berührungsängste abbauen. Das FZI hat marktreife, heute nutzbare Technologien für verschiedene Assistenzfunktionen in einer mobilen Modellwohnung zusammengestellt und ein Info-Portal entwickelt. Technische Assistenzsysteme und Dienstleistungen, die Pflegende entlasten, haben großes Potenzial, Pflegebedürftigen das Leben in der häuslichen Umgebung sehr lange zu ermöglichen und gleichzeitig die Angehörigen und nicht zuletzt die Pflegeversicherung zu entlasten. Dass technische Entwicklungen wie das Auto oder Mobiltelefon das Leben im Alter sehr positiv unterstützen können, ist gemeinhin bekannt; das Potenzial technikgestützter Assistenzsysteme im häuslichen Umfeld dagegen bislang kaum. Deshalb werden die technischen und organisatorischen Unterstützungsangebote bei Hilfe- und Pflegebedürftigkeit noch zu wenig genutzt. Vor diesem Hintergrund wurde in dem vom Ministerium für Arbeit und Sozialordnung, Familie, Frauen und Senioren Baden- Württemberg geförderten Projekt Wegweiser Pflege und Technik am FZI ein umfangreiches Konzept erarbeitet, wie man Wissen über innovative Technologien und technologiegestützte Dienstleistungen in der Pflege systematisch erfassen und in Baden-Württemberg in der Fläche in die Anwendung bringen kann. Die tragenden Bausteine sind ein frei zugängliches, interaktives Informationsportal und eine rollende Ausstellung in Form einer Modellwohnung, in der die neue Pflegetechnik gezeigt und über vorhandene Produkte, Dienstleistungsangebote und organisatorische Lösungen informiert wird. Die Webseite stellt strukturiert und objektiv Informationen über marktreife, verfügbare Technologien bereit. Um den Zugang zu diesen Daten möglichst einfach und übersichtlich zu gestalten, wurde eine Informationsplattform in Form eines semantischen MediaWikis aufgebaut, welches über das Internet von überall und für alle Interessenten zugänglich ist. Die bis dato eingetragenen rund 150 Produkte und die dazugehörenden Anwendungsfälle können in Übersichtsseiten durchsucht und gefiltert werden. Die bereitgestellten Informationen sind untereinander komplett verlinkt. So wird die Möglichkeit geboten, sich zu einem (für das eigene Interesse relevanten oder beispielhaften) Anwendungsfall direkt auch Produkte zur Lösung anzeigen zu lassen. Umgekehrt, also vom Produkt zum Anwendungsfall, sind ebenfalls Verknüpfungen gelegt. In einer ersten Testphase können Besucherinnen und Besucher das Portal auch selbst ergänzen und Technologien und Anwendungsfälle eintragen. Damit man die verfügbaren Technologien wirklich verstehen und erkennen kann, was sie für die Pflege bedeuten, müssen sie greifbar und erfahrbar sein. Deshalb wurde im zweiten Kernteil des Projektes eine mobile Variante des FZI Living Lab smarthome/aal, eine Modellwohnung in einem Wohncontainer, eingerichtet. Darin werden derzeit 25 aktuelle Produkte gezeigt, zum Beispiel Gebäudeautomationstechnologien zur Entlastung im Alltag oder Sensormatten zur Sturzprävention. Die Modellwohnung kann so in verschiedenen Städten und auch im ländlichen Raum einem breiten Anwenderkreis vorgestellt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können die verschiedenen Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten von Assistenzsystemen vor Ort erklären und auf diese Weise Berührungsängste gezielt und kompetent abbauen. Die Akzeptanz der neuen Pflegetechnik wird dadurch gefördert. Auch wie man die technischen Hilfsmittel praktisch einsetzt, können Interessenten in der rollenden Ausstellung praktisch erproben. Die Wissenschaft evaluiert die Erprobung und lässt die gewonnenen Erkenntnisse in die Weiterentwicklung einfließen. Ansprechpartnerin am FZI: Natalie Röll, PROJEKT WEGWEISER PFLEGE UND TECHNIK gezielt aufbereitete Informationen über bestehende Produkte aus dem Bereich der Assistenztechnologien für Pflegeberatung und informelle Pflege niederschwelliger Einstieg in die Thematik für Pflege- Mitarbeiter durch Informationsportal und Informationskampagne vor Ort mit der rollenden Ausstellung Partner: Ministerium für Arbeit und Sozialordnung, Familie, Frauen und Senioren Baden-Württemberg, Hochschule Esslingen Mehr Informationen unter J A H R E S B E R I C H T I

16 ANWENDUNGSFELD MOBILITÄT Mobilität steht als Impulsgeber wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Entwicklungen im Zentrum des Interesses internationaler Forschungsaktivitäten. Am FZI arbeiten wir daran, Autos autonom fahrfähig, sicherer und umweltfreundlicher zu machen. Wir entwickeln Algorithmen und Sensortechnologien für konventionelle Fahrzeuge und Elektroautos, beschäftigen uns aber auch mit völlig neuen Transportsystemen. Mit Infrastrukturlösungen, IKT-basierten Vernetzungs- und Nutzungskonzepten sowie Geschäftsmodellen schaffen wir Grundlagen für ein effizientes, nachhaltiges Mobilitätssystem. Das Mobilitätsangebot der Zukunft wird aus einer Kette zusammenspielender Maßnahmen bestehen. Verschiedene bekannte und neue Transportmittel wie ebikes oder individuelle Transportplattformen werden mit neuen Nutzungskonzepten, z. B. CarSharing, durchgängig vernetzt, um Transport passend zum Anwendungszweck bereitzustellen und dabei die Anforderungen nachhaltiger Mobilität zu berücksichtigen. Unter IKT-Gesichtspunkten ergeben sich daraus drei Zukunftsstrategien, die in gegenseitiger Wechselwirkung stehen: Erstens die Weiterentwicklung von Autos durch Fahrerassistenzsysteme und autonome Funktionen, die Fahrzeuge immer mehr zu kognitiven technischen Systemen machen. Hier ist die Herausforderung an die Wissenschaft, die benötigten Algorithmen, Sensortechnologien, Hardware- und Softwarekomponenten zu entwerfen und Simulations- und Testverfahren dafür zu entwickeln. Zweitens die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstranges, die den Anteil der Nutzung von Batteriestrom in Elektrofahrzeugen immer mehr ausweitet. Hierfür gilt es, ein optimales Onboard- Energiemanagement sowie die Einbindung der Fahrzeuge ins Stromnetz zu realisieren. Drittens die Flexibilisierung des Mobilitätsangebotes mit verschiedenen Transportmitteln und Teilnutzungskonzepten als dritte Säule der Zukunftsstrategie. Dadurch gewinnen Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) eine noch größere Bedeutung für das zukünftige Verkehrssystem, als sie es durch die Lösungen zur Verbesserung von Fahrzeugen schon heute haben. VERNETZTE MOBILITÄT Eine durchgängige Informationskette und durchgängige Beförderungstarife sind für das aufkommende nachhaltige Mobilitätssystem unabdingbar. Wir untersuchen Lösungen, die den Benutzer optimal unterstützen, alle am Transportsystem Beteiligten vernetzen und dabei die größtmögliche Flexibilität bieten; zum Beispiel, den Kunden an seinem Standort aufsammeln. ELEKTROMOBILITÄT Im Mittelpunkt steht die Verbesserung der Reichweite von Elektrofahrzeugen. Wir untersuchen Methoden zur Reichweiten- und Energiebedarfsprognose sowie zur Analyse von Fahrstrecken und entwickeln das Energiemanagement weiter. Zudem arbeiten wir an energiesparenden Fahr- und Betriebsstrategien und entwickeln neue Systemfunktionen und Geschäftsmodelle für das Parken und Laden. FAHRERASSISTENZ UND AUTONOMES FAHREN Forschungsschwerpunkt ist hier die sensorische Erfassung sowie Modellierung und Prognose von Fahrsituationen, um Handlungsempfehlungen für assistiertes und autonomes Fahren ableiten zu können. Auch effiziente Verfahren für die Simulation und den Test von Algorithmen und Soft-/Hardware- Systemen sowie Konzepte, die virtuelle und reale Welt verknüpfen, werden entwickelt. FORSCHUNGSUMGEBUNGEN AM FZI Das FZI House of Living Labs (s. Seite 24) ist für integrierte Mobilitätsforschung erstklassig ausgestattet. Im FZI Living Lab Automotive stehen ein Fahrsimulator der jüngsten Generation, ein voll instrumentiertes, reales Testfahrzeug und eine breite Palette an Software-Werkzeugen für die Entwicklung, Evaluierung und Demonstration neuer Anwendungslösungen bereit. Im FZI Living Lab smartmobility können Fragen rund um Elektrofahrzeuge und vernetze Mobilität mit einem Elektrofahrzeug und der am FZI entwickelten Transportplattform CityPod praktisch angegangen und zukünftige Mobilitätskonzepte entwickelt werden. Das FZI Living Lab smartenergy dient unter anderem als Forschungsumgebung für die Erprobung der Einbindung elektrischer Fahrzeuge ins Gebäude-Energiemanagement. ANWENDUNGSFELD MOBILITÄT Mehr Informationen unter 16 J A H R E S B E R I C H T I

17 PROJEKT OpEneR MIT BREMSENERGIE UND FAHRSTRATEGIE ZU GRÖSSERER REICHWEITE FÜR ELEKTROFAHR- ZEUGE Im Projekt OpEneR arbeiten fünf Partner aus der Automobilindustrie und das FZI daran, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen. Sie untersuchen dazu die optimierte Rückgewinnung von Bremsenergie durch Assistenzsysteme, um sie wieder für die Nutzung bereitzustellen. Die optimale Energieverwendung regelt ein intelligentes Energiemanagement an Bord. Zusätzlich werden Fahrern von Elektroautos energieeffiziente Fahrstrategien auf Basis von Verkehrs- und Sensorinformationen empfohlen. Mit Versuchsträgern wurden bereits bis zu 30 Prozent Energieeinsparung erreicht. Elektrofahrzeuge werden in naher Zukunft ihren Platz im Straßenverkehr ebenso wie in Transportsystemen und Maschinenparks der Industrie ganz selbstverständlich neben den herkömmlichen Transportmitteln einnehmen. Größtes Hemmnis auf dem Weg zur Akzeptanz ist ihre derzeit noch geringe Reichweite. Im dem von der Europäischen Union geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojekt OpEneR Reichweitensteigerung von Elektrofahrzeugen durch optimierte Rekuperation und intelligentes Energiemanagement untersuchen fünf Partner aus der Automobilindustrie in Kooperation mit dem FZI, wie die Reichweite von Elektrofahrzeugen durch die Steigerung der Effizienz ihrer Antriebssysteme verbessert werden kann. Hierfür werden auf der einen Seite energieverbrauchsbestimmende Charakteristika des Fahrzeugs, auf der anderen Seite Umfeldinformationen aus Sensoren, Kommunikations- und Navigationsdiensten betrachtet. Im ersten Projektjahr haben die Forschungspartner mehrere identische vollelektrische Versuchsträger konstruiert, welche auf dem Peugeot 3008 Hybrid-Serienfahrzeug basieren und auf eine Systemleistung von 100 kw durch einen Elektromotor an jeder Achse sowie einer initialen Reichweite von ca. 150 km kommen. Die Fahrzeuge sind mit neuartigen energieeffizienten Vorserienkomponenten ausgestattet, so beispielsweise einem Bremssystem für hybride und vollelektrische Fahrzeuge. Unter Einbeziehung optimierter Rekuperation, welche anstatt Bremsens durch Reibung die Rückgewinnung elektrischer Energie aus kinetischer Energie unter Verwendung der Elektromotoren des Fahrzeugs nutzt, werden energieeffiziente Geschwindigkeitsprofile bestimmt und ein intelligentes Bordenergiemanagement entwickelt. Assistenzfunktionen berechnen beim Anfahren spezifische Wegpunkte wie Geschwindigkeitsbegrenzungen, Ampeln oder Kurven nach Energieeffizienz und Fahrzeiten optimierte Fahrstrategien. Anzeigen und Bedienungshilfen unterstützen den Fahrer bei der Umsetzung dieser Profile. Das FZI leitet zwei zentrale Innovationspunkte des Projekts: Die Entwicklung des Energy Managers und die Entwicklung einer ganzheitlichen Simulationsinfrastruktur. Die Simulationsinfrastruktur unterstützt und beschleunigt die Konstruktion intelligenter Fahrerassistenzsysteme durch Bereitstellung von Modellen des Fahrzeugs und der Umwelt unter Berücksichtigung von Aspekten wie Höhenprofil und Straßenverlauf, Antriebsstrang, Fahrzeugumfeld und E/E-Architektur des Fahrzeugs. Erst durch diese Simulationsinfrastruktur wird es möglich, neben einer funktionalen Entwicklung der Assistenzfunktionen eine geeignete Abbildung der Funktionen auf die eingebetteten Hardware-/Software-Systeme durchzuführen, welche allen sicherheitskritischen und zeitlichen Anforderungen genügt und es zudem erlaubt, den Energieverbrauch der elektronischen Verbraucher bei der Auslegung, Optimierung und Komponentenauswahl zu berücksichtigen. Die verschiedenen Assistenzfunktionen des Energy Managers bieten dem Fahrer eine kontinuierliche Unterstützung beim Betrieb des Fahrzeugs. Informationen aus bereitgestellten Kennlinien der Antriebsstrangkomponenten erlauben es, das Fahrzeug in einem effizienten Arbeitspunkt zu betreiben. Weiterhin werden Kartenmaterial, Umfeld-Sensorik sowie Kommunikationsschnittstellen zur Infrastruktur und zu anderen Fahrzeugen genutzt, um vorausschauend optimierte Geschwindigkeitsprofile zu ermitteln. Die durch das FZI erforschten und in den Versuchsträgern realisierten intelligenten Assistenten bringen bereits heute weitreichende Optimierungen der Energieeffizienz. Vergleiche gegenüber dem Betrieb des Fahrzeugs ohne diese vom FZI entwickelten Assistenten zeigen Einsparungen durch die neuen Technologien von bis zu 30 % der benötigten Energie. Damit steuern diese einen maßgeblichen Anteil zur Steigerung der Reichweite von Elektrofahrzeugen durch das OpEneR- Projekt bei. Ansprechpartner am FZI: Dr. Alexander Viehl, PROJEKT OpEneR Höhere Reichweite von Elektrofahrzeugen und gesteigerte Energieeffizienz; geringere Betriebs- und potentiell geringere Fahrzeugkosten durch die Möglichkeit der Verwendung kostengünstigerer und leichterer Batterien FZI-Fokus lag auf der optimierten Rekuperation von Elektrofahrzeugen, dem intelligenten Energiemanagement und der Datenfusion sowie auf der ganzheitlichen Fahrzeugsimulation Partner: Robert Bosch GmbH, PSA Peugeot Citroën Automobiles SA, Robert Bosch CarMultimedia GmbH, AVL List GmbH, CTAG Centro Tecnológico de Automoción de Galicia J A H R E S B E R I C H T I

18 ANWENDUNGSFELD AUTOMATION UND ROBOTIK Die industrielle Produktion steht vor ihrer vierten Revolution: Nach der Erfindung der mechanischen Maschinen, dem Fließband und dem Einzug der speicherprogrammierbaren Steuerungen schreiben Informations- und Kommunikationstechnologien das nächste Kapitel. Maschinen kommunizieren mit Maschinen, Dinge mit Dingen und alles natürlich auch mit Menschen. Wir entwickeln Konzepte, Methoden, Werkzeuge und Software-/Hardware-Lösungen für Entwurf, Planung, Einrichtung und sicheren Betrieb IKT-automatisierter Produktion und arbeiten an autonomen Robotern für flexible Fertigung und Assistenz. Industrie 4.0 und Integrierte Industrie hat die Fachwelt als Überbegriffe für die IKT-automatisierte Produktion der nächsten Generation geprägt. Die Systeme selbst, die aus der Vernetzung und Interaktion von Ressourcen untereinander sowie mit dem Menschen in seiner neuen Rolle als Beteiligter des teilautonom agierenden Gesamtsystems entstehen, werden als Cyber Physical Systems bezeichnet. Sechs Arbeitsschwerpunkte stehen im Anwendungsfeld Automation und Robotik am FZI im Fokus: Konzeption, Architekturentwicklung, Security, mobile Produktionsroboter, Bedienerunterstützung und wissensbasierte Diagnose. Dabei arbeiten wir eng mit Partnern aus der Industrie zusammen. EIN WERKZEUG ZUR BEWERTUNG UND DOKUMEN- TATION VON ELEKTRIK/ELEKTRONIK Bei den Konzeptionswerkzeugen für Geräte der Automatisierungstechnik und Industrieanlagen fehlen zwischen Werkzeugen für die Planung der Steuerungs- und Leitsysteme und Tools für die Anlagentopologie Arbeitsmittel für Beschreibung, Analyse, Bewertung und Vergleich von logischen und elektrischen Architekturen von Software und Hardware, Vernetzung, Kommunikation und Datenaustausch über Feldbusse. Wir konzipieren Werkzeuge zur Unterstützung der durchgängigen Entwicklung von Systemen und Anlagen. NEUE HARDWARE-ARCHITEKTUREN Controller mit RISC-Architektur nutzen nur einen Teil der Prozessorressourcen, doch auch die ungenutzten Teile verbrauchen Energie. Bausteine mit rekonfigurierbaren Hardware- Anteilen bieten die Möglichkeit, die verfügbaren logischen Einheiten bei gleichzeitiger Reduktion der Leistungsaufnahme bedarfsgerecht auszulegen. Wir entwickeln dafür neue Hardware/Softwarearchitekturen und entsprechende Entwurfswerkzeuge. Methoden der IT-Sicherheit und kryptographische Verfahren für die Automatisierungstechnik und für Embedded Systems an. Ein Forschungsprojekt beschäftigt sich hier z. B. mit der Untersuchung von Schutzmechanismen für den korrekten, vertraulichen und sicheren Betrieb von eingebetteten Echtzeit- Betriebssystemen in einer offenen Internet-Umgebung. MOBILE FLEXIBLE PRODUKTIONSROBOTER Kundenindividuelle Produktion führt zu flexiblen Fertigungslinien, die vollautomatisierte Produktionsstraßen ablösen. Die Automatisierungslücke zwischen den Fertigungsschritten füllen wir durch autonome Roboter, die flexibel eingesetzt werden können. Auf der F&E-Agenda stehen Auftragsplaner, Navigationsmethoden, Sicherheitskonzepte und intuitive Bedienkonzepte sowie die Weiterentwicklung der Greifstrategien. RÜSTZEITMINIMIERUNG DURCH OPTIMALE BEDIENER- UNTERSTÜTZUNG Der Einsatz von Produktionsrobotern erfordert üblicherweise eine längere Vorbereitungszeit. Am FZI haben wir das innovative Programmierkonzept Programmieren durch Vormachen und eine umfassende Roboter-Skill-Datenbank entwickelt, die einmal Erlerntes jederzeit und ohne Verzögerung wieder bereitstellt. Zusätzlich arbeiten wir an Bedienerunterstützung, die Interaktionsschritte in Augmented-Reality-Technik visualisiert und auf Mobilgeräten bereitstellt. WISSENSBASIERTE DIAGNOSE Sensoren als Signalgeber der IKT-gestützten Automation erlauben ein kontinuierliches Monitoring von Produktionsanlagen. Fernüberwachung und sogar die Vorhersage des zu erwartenden Maschinenzustandes wird möglich. Wir erforschen und entwickeln semantische Techniken für die Analyse der verfügbaren Daten und setzen für die zeitnahe Berechnung auf skalierbare Ansätze des Complex Event Processings (CEP). ANWENDUNGSFELD AUTOMATION UND ROBOTIK EINGEBETTETE SICHERHEIT Durch die Zunahme der Vernetzung mit Industrie 4.0 entstehen neue Bedrohungen und Angreifer-Szenarien. Wir passen Mehr Informationen unter 18 J A H R E S B E R I C H T I

19 PROJEKT viema FLEXIBLE ROBOTERZELLE IN DER WERKSERPROBUNG Ein lernender Roboter, der an einer teilautomatisierten Fertigungsstraße dort aushelfen kann, wo Kapazität gebraucht wird, hat in einer mehrwöchigen Werkserprobung in der Robert Bosch GmbH in Waiblingen im regulären Produktionsbetrieb seine Praxistauglichkeit unter Beweis gestellt. An Grenzen stieß der Montageroboter aufgrund geltender Sicherheitsvorschriften und baulicher Gegebenheiten. Entwickelt wurde der flexible Produktionshelfer von fünf Forschungspartnern im Rahmen des BMWi-Projektes viema. Er kann ohne Programmierkenntnisse eingerüstet werden. Es war das erste Mal, dass ein autonomer Industrieroboter aus dem FZI bei laufender Produktion an einem Montagearbeitsplatz in einer Fertigungsstraße real erprobt werden konnte. Die Robert Bosch GmbH in Waiblingen, selbst Partner im viema-projekt, bot den Forschern die Chance, in ihrer Kunststoffproduktion die mobile Roboterzelle mit den intuitiven Einlernstrategien einer mehrwöchigen Erprobung unter echten Fertigungsbedingungen zu unterziehen. Das von Bosch erstellte Lastenheft sowie die vom FZI bereitgestellten Programmablaufdarstellungen sorgten für eine schnelle Integration und Inbetriebnahme in der Produktionsstraße. Die vom FZI entwickelten Methoden zur Bahnplanung für die Ausführung der Arbeitsgänge und die Greifplanung, Hindernisumfahrung und sensorgestützten Greifoperationen erwiesen sich nicht nur als robust, sondern konnten durch das industrietaugliche Einlernverfahren schnell und flexibel an neue Herausforderungen und Aufgaben angepasst werden. Der viema-roboter benutzt als Lernverfahren Programmieren durch Vormachen, eine neue, industrietaugliche Variante, bei der das Werkstück vom Roboter gescannt und mit einer Teile- Bibliothek abgeglichen wird, die es ihm dann erlaubt, aus einer Griffe-Datenbank die dafür beste Greifstrategie auszuwählen und die Raumkurven der Ausführungsbahnen (Trajektorien) zu planen. So mussten zum Beispiel die Trajektorien mehrfach angepasst werden, weil der Stellplatz vor der Fertigungsstation durch Rohrleitungen und Kabeltrassen sowie Aufbauten neben dem Stellplatz so unvorhergesehen eng war, dass umgeplant werden musste, damit der Roboterarm nicht aneckt. Auch eine zusätzliche Funktion zur Zwischenpufferung von Werkstücken musste in das System integriert werden. Die Roboterzelle bewies im realen Einsatz, dass sie als einer der wenigen Montageroboter sowohl die Anforderungen an kurze Taktzeiten als auch an die intuitive Inbetriebnahme und Prozess-Stabilität erfüllen kann. Als problematischer stellten sich in der Werkserprobung die Umgebungsbedingungen dar; einerseits die bereits erwähnten baulichen Bedingungen, zum anderen die Sicherheitsvorschriften. Letzteren setzen die Wissenschaftler ein Sicherheitskonzept aus einer Kombination von Absperrungen und zertifizierten Laserscannern entgegen, das einen schnellen, zugleich sicheren Zugang zur Roboterzelle erlaubt. Dieses Sicherheitskonzept schränkt die Flexibilität beim Einsatz mobiler Produktionsroboter derzeit noch ein, bisher ist jedoch keine zertifizierte, marktreife Sicherheitstechnik verfügbar, die es möglich macht, schnelle Robotersysteme ohne Absperrungen einzusetzen. Das FZI plant gemeinsam mit Industriepartnern Konzepte und Lösungen zu entwickeln, die es erlauben, auch Roboter wie die viema-zelle ohne Zäune zu verwenden. Ansprechpartner am FZI: Arne Rönnau, PROJEKT viema viema steht für: vernetzte, informationsbasierte Einlernund Ausführungsstrategien für autonome Montagearbeitsabläufe viema verfolgt ein skalierbares, roboter- und sensorgestütztes Montagekonzept Förderung: BMWi im Rahmen der AUTONOMIK Partner: Robert Bosch GmbH, Technische Universität München, ISRA Vision AG, FAUDE Automatisierungstechnik GmbH J A H R E S B E R I C H T I

20 PRODUKTION UND LOGISTIK Logistikplanungs- und -steuerungssysteme können mit bekannten Parametern sehr gut umgehen, auch wenn es viele variabel einstellbare Vorgaben sind. Was aber, wenn Unvorhergesehenes auftritt? Produktionsfehler, Naturkatastrophen... Und wie geht man mit den immer kürzeren Produkt- und Dienstleistungslebenszyklen um, die der globale Wettbewerb erzwingt? Wir entwickeln am FZI neue Ansätze sowohl für klassische Fragestellungen als auch für neue Themen wie Supply Chain Risiko und Disruption Management, für ein sogenanntes resilientes Product Life Cycle Management und für Logistik im Gesundheitswesen. Die anwendungsnahe Forschung und Entwicklung für die Logistik wird stark beeinflusst von den neuen Technologien zur automatischen Identifikation und Datenerfassung (Auto-ID/ RFID), mobilen Endgeräten, der Verlagerung der Datenverarbeitung und -speicherung in die Netze (Cloud Computing) und Software-as-a-Service. Im Bereich der Produktion und Fördertechnik stellen die intelligente Vernetzung von Systemen, Gewerken und Sensoren untereinander sowie deren Integration in die übergeordneten Wertschöpfungsnetzwerke die Forschung vor neue Herausforderungen. Beispiele sind Cyber Physical Systems, zu denen sich mobile und in stationäre Geräte und zunehmend autonome Maschinen eingebettete Systeme vernetzen, ebenso wie kognitive Systeme, aber auch methodische Neuerungen wie Collaborative Systems Engineering, das eine vernetzte verteilte Entwicklung komplexer Systeme und deren dynamische Analyse und kontinuierliche Verhaltensüberwachung ermöglicht. Die Logistik- und Produktionsforschung am FZI bearbeitet diese Themen. LOGISTIK UND SUPPLY-CHAIN-OPTIMIERUNG Bei der Optimierung der Effizienz von Transportnetzwerken und logistischen Systemen in Lager und Produktion ist die Sicherung der termingerechten Erfüllung der Nachfrage auch bei unerwarteten oder unsicheren Veränderungen in den Vordergrund der Forschungsherausforderungen gerückt. Im Projekt RAN RFID-based Automotive Network (s. nachfolgende Seite) hat sich das FZI in den vergangenen drei Jahren beispielsweise mit der Entwicklung von Systemen beschäftigt, die effiziente Reaktionsmechanismen bereitstellen, um zeitnah auf unerwartete Abweichungen in der Lieferkette reagieren zu können. Neben der Entwicklung neuer Verfahren zur strategischen, taktischen und operativen Planung zuverlässiger Netzwerke beschäftigen wir uns mit der Weiterentwicklung vorhandener Methoden und Systeme. So erforscht und entwickelt das FZI u. a. für die PTV Group seit 2007 Verfahren und Systeme zur optimalen Vertriebsgebiets- und Transportplanung. FZI forscht daran, existierende PDM/PLM-Systeme zu Systems-Engineering-Anwendungen weiterzuentwickeln, die solche Systeme erzeugen bzw. beim Erzeugen assistieren. Untersucht wird z. B. Virtual Prototyping für den automatisierten Entwurf mechatronischer Systeme in Automobilbau und Industrieautomatisierung, wie in den Projekten SANITAS und VERDE. Desweiteren werden Methoden für ein Engineering Feedback Management erforscht, das die sich ändernden Nutzungsanforderungen an Produktionsmaschinen und -anlagen kontinuierlich aufzeichnet und analysiert. Dies kommt beispielsweise in dem seit 2011 laufenden Projekt wismap zur Verkürzung der Time-to-Market zum Einsatz oder zur Erhöhung der Wandlungsfähigkeit (teil-)automatisierter Produktionssysteme im Rahmen des Ende 2012 begonnen Projektes SkillPro. LOGISTIK IM HEALTH CARE Demografischer Wandel und steigender Kosten- und Wettbewerbsdruck haben großes Interesse an Planungs- und Steuerungssystemen zur Optimierung logistischer Prozesse im Gesundheitswesen hervorgerufen. Am FZI wird daran gearbeitet, bestehende Prozesse effizienter zu gestalten, um die Auslastung vorhandener Einrichtungen zu erhöhen, Wartezeiten zu reduzieren oder die Verweildauer im Krankenhaus zu verkürzen. Eine Besonderheit beim Forschungsansatz des FZI ist, dass der Freiraum zur Erbringung der Behandlungsqualität und die Patientenzufriedenheit ebenso berücksichtigt werden wie die Wirtschaftlichkeit der Prozesse. Genutzt werden können die Systeme z. B. zur bedarfsgerechten Ansiedlung von Arztpraxen, zur Stationierung von Rettungsfahrzeugen nach Verkehrsaufkommen oder zur optimalen geographischen Aufteilung von medizinischen Einrichtungen nach Behandlungsangebot und Transportstrecken. VIRTUAL PROTOTYPING UND LIFE CYCLE MANAGEMENT Um in den Wertschöpfungsprozessen verteilt hergestellter komplexer Produkte Transparenz und Konsistenz gewährleisten zu können, werden Entwurfs- und Validierungsmethoden zur Konstruktion von Modellen und Wissensbasen benötigt, die den gesamten Produktions- und Lebenszyklus erfassen. Das ANWENDUNGSFELD PRODUKTION UND LOGISTIK Mehr Informationen unter 20 J A H R E S B E R I C H T I

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