Tätigkeitsbericht. Institut für Automation und Kommunikation e.v.

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1 Tätigkeitsbericht 2014 Institut für Automation und Kommunikation e.v. Werner-Heisenberg-Straße Magdeburg Telefon , Telefax Internet

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3 INHALTSVERZEICHNIS Inhaltsverzeichnis Table of Contents Vorwort Preface 5 Das ifak und seine Partner ifak and its partners 7 Kurzvorstellung des Instituts The institute at a glance... 7 Organisation Organisation... 8 Wirtschaftliche Ergebnisse Economic results Tätigkeitsprofil Research profile Das Unternehmen ifak system GmbH The company ifak system Das Unternehmen KONTENDA GmbH The company KONTENDA Geschäftsfelder Departments 16 IKT & Automation ICT and Automation Messtechnik & Leistungselektronik Measurement Technology and Power Electronics Verkehr & Assistenz Transport and Assistance Wasser & Energie Water and Energy Ausgewählte Verbund-Forschungsvorhaben zurückliegender Jahre Joint research projects from previous years

4 TABLE OF CONTENTS VERÖFFENTLICHUNGEN, LEHRTÄTIGKEIT, GREMIEN PUBLICATIONS, TEACHING ACTIVITIES, EXPERTISE COMMITTEES 79 Veröffentlichungen Publications Bücher, Buchbeiträge Books, book contributions Beiträge in referierten Zeitschriften Articles in referenced journals Tagungsbandbeiträge Conference contributions Vorträge Lectures Beiträge in sonstigen Zeit- und Druckschriften Contributions in other journals Tagungsleitungen, Seminare, Richtlinien etc. Conference chairs, seminars, guidelines etc Lehr- und Hochschultätigkeit Teaching and university activities Vorlesungen Lectures Kooperationsvereinbarung Kolumbien Cooperation agreement Colombia Abschlussarbeiten Theses Mitarbeit in Fachausschüssen und Gremien Membership in expertise committees Außenwirksamkeit Public relation activities 91 Institutskolloquien Institute seminars Vom oder im ifak durchgeführte Veranstaltungen Events organised by or at ifak Messen und Ausstellungen Trade fairs and exhibitions Weitere Höhepunkte More highlights Ausblick Outlook 99 Ihre Ansprechpartner im ifak Your contact at ifak 101 Wegweiser Directions 102 4

5 VORWORT Vorwort Das Institut für Automation und Kommunikation e.v. ist fortgesetzt in den vier Feldern IKT & Automation, Messtechnik & Leistungselektronik, Verkehr & Assistenz sowie Wasser & Energie tätig. Der Jahresbericht 2014 des Forschungsinstituts reflektiert das erfolgreiche Wirken in diesen Feldern für Wirtschaft und Wissenschaft. Möglich und sinnvoll ist die damit dokumentierte thematische Breite durch die Rolle und das Selbstverständnis der Automation: Die Automation an dieser Stelle sei sie bewusst nicht auf die Automatisierungstechnik beschränkt integriert Technologien und vernetzt verschiedene Disziplinen. Der zuweilen in den Vordergrund gerückte Querschnittscharakter der Automation hat seine Berechtigung, allerdings bringt er nur ungenügend die Rolle als Enabler und die Schlüsselfunktion zum Ausdruck. Automation ist technologische Voraussetzung, sie ermöglicht neue Produkte und Dienstleistungen. Die aktuell von der VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik erarbeiteten Thesen und Handlungsfelder zur Automation 2025 bringen dies anschaulich zum Ausdruck. Als praxisorientiertes ingenieurwissenschaftliches Forschungsinstitut stellt sich das ifak der Herausforderung, Theorie, Technologie und Anwendung geeignet zu verknüpfen. Das breite Spektrum der im Jahresbericht vorgestellten Projekte vermittelt einen Eindruck zur Erfüllung dieses Anspruchs. Zielkriterien und Erfolgsfaktoren für Wissenschaft und Anwendung sind dabei bekanntlich nicht automatisch deckungsgleich, selbst wenn einige Ausschreibungen und Förderrichtlinien dies suggerieren. Dem gemeinnützigen Charakter des ifak entsprechend, nehmen die wissenschaftlichen Projekte mit Forschungsförderung im ifak breiten Raum ein. Der 2014 erzielte Erfolg beim Einwerben entsprechender Mittel war besonders erfreulich. Bei der Auftragsforschung für die Automationsindustrie bleiben viele Technologieentwicklungen der Allgemeinheit zunächst verborgen. In den Anwendungsfeldern wie Verkehr, Assistenz, Wasser und Energie gelingt es leichter, den Nutzen der Forschungsergebnisse öffentlich transparent werden zu lassen. Ein Institut, das die Automation zum Gegenstand von Forschung und Entwicklung hat, muss ganz selbstverständlich die Initiative Industrie 4.0 aufgreifen. Das ifak tut dies, ist in mehreren einschlägigen Fachgremien aktiv, adressiert technologische Fragestellungen in passenden Forschungsvorhaben und trägt in der Fachöffentlichkeit dazu bei, das Verständnis von Begrifflichkeit und Inhalten zu schärfen. Die Komplexität der mit Industrie 4.0 verbundenen Aufgaben erfordert eine solide methodische und systemtechnische Basis. Gleichzeitig sind ohne großen Zeitverzug attraktive Lösungen als Demonstratoren gefragt, womit sich erneut der Kreis aus Theorie, Technologie und Anwendung schließt. Für die hochdynamische Technologieentwicklung, wie sie besonders typisch für das Tätigkeitsfeld IKT & Automation ist, bedarf es aktuell ausgebildeter Akademiker. Gleichzeitig sind für Anwendungsfelder wie Verkehr oder Wasser langjährige Erfahrungen und ein fundiertes Branchenwissen für den Erfolg am Forschungs- und Entwicklungsmarkt unverzichtbar. Das personelle Entwicklungskonzept des ifak vereint beide Aspekte. Während junge Absolventen das Wissenschaftlerteam des An-Instituts ifak der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg verstärken, ist die langjährig erprobte Kernmannschaft des Instituts stabil verfügbar. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre und würde mich freuen, wenn Ihnen der Bericht des zurückliegenden Jahres Anlass zur Kontaktaufnahme mit dem ifak gibt. Magdeburg, im Februar 2015 Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar 5

6 PREFACE Preface The Institut für Automation und Kommunikation e.v. (ifak) continues its work within its four departments: ICT and Automation, Measurement Technology and Power Electronics, Transport and Assistance and Water and Energy. The successful activities in industry and scientific community of ifak are reflected in this annual report. The documented thematic diversity is owed to the role and self-image of automation, because automation not only reduced to automation technology integrates technologies and combines different disciplines. Whilst consideration of automation as a cross-sectional discipline is well justified, this perception does not address its role as enabler and its key function in an adequate manner. Automation is technical prerequisite; it enables new products and services. This is clearly represented by the Theses and Application Areas for Automation 2025 as published by the VDI/ VDE Society for Measurement and Automatic Control. One of the challenges ifak as a research institute focusing on engineering sciences is facing consists in the need to combine theory, technology and application in an appropriate manner. The wide range of projects presented in this annual report shows the ambition and ability of ifak to fully meet this demand. As it is commonly known, criteria and success factors for science and application are not per se identical, even if this is pretended by some tenders or by calls for proposals. Due to the fact that ifak is a non-profit institute, scientific projects with public research funding constitute the major part of ifak s portfolio of projects. In 2014, ifak was particularly successful in acquiring funds. In contract research for the automation industry, many technology developments have been hidden to the general public. In contrast to this, it is easier to demonstrate the benefits of research results in areas such as transport, assistance, and water and energy. As ifak is an institute with a focus on automation in its R&D activities, it is obvious that ifak participates in the initiative Industry 4.0. ifak employees are members in numerous well-reputed expert committees, it addresses technological issues in appropriate research projects and contributes to a clear understanding of terminology and technological issues in the professional world. The complexity of the tasks related to Industry 4.0 requires a strong methodical and system-oriented foundation. At the same time, attractive solutions as demonstrators are required without delay thus ifak completes the triangle of theory, technology and application. For the highly dynamic technological development, which can be seen particular in the research area of ICT and Automation, recent graduates are added to the team of scientists of ifak. At the same time, long-standing expertise and profound technological expertise are indispensable for the success in the R&D market, in particular in areas such as transport and water. The staff development concept of ifak combines both of these strategic lines. Whilst young academic augment the team of researchers of ifak, an Associated Institute of Otto-von-Guericke-University of Magdeburg, the long-standing core team of experts in various areas is continuously available at the institute. I wish enjoyable reading of this annual report; I would be delighted if this report inspires you to get in contact with ifak. Magdeburg, February 2015 Prof. Dr Ulrich Jumar 6

7 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Das ifak und seine Partner ifak and its partners Kurzvorstellung des Instituts The institute at a glance Das Institut für Automation und Kommunikation (ifak) ist ein ingenieurwissenschaftliches Forschungsinstitut und zählt zum deutschen Forschungsmittelstand. Seine Wirkungsstätte hat das ifak seit 2008 in der Denkfabrik im Wissenschaftshafen der Landeshauptstadt Magdeburg. In einem ehemaligen Speichergebäude des Handelshafens wurden nahe der Otto-von-Guericke- Universität attraktive Arbeitsplätze für rund 100 Forscherinnen und Forscher sowie moderne Labor- und Technikumräume geschaffen. Das Institut betreibt industrienahe Forschung und Entwicklung in den Geschäftsfeldern IKT & Automation, Messtechnik & Leistungselektronik, Verkehr & Assistenz sowie Wasser & Energie. Damit ist das ifak auf mehreren zukunftsweisenden Gebieten tätig. Seine Wurzeln hat das Institut in der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Die Vision eines selbstständigen Instituts der angewandten Forschung verwirklichte der Institutsgründer Prof. Peter Neumann mit einem Team junger Wissenschaftler aus den Gebieten Automation und Kommunikation. Als Schlüsseldisziplinen sind die Automation und Kommunikationstechnik nicht nur Helfer in verschiedenen Anwendungsbranchen, sie sind ein Innovationsmotor. So steht sowohl die Forschung für die Prozessindustrie, die Umwelttechnik und den Verkehr als auch die Technologieentwicklung zur industriellen Kommunikation, zur Sensor- und Messtechnik und zur Informatik im Fokus des ifak. Der wissenschaftliche Anspruch wird durch die Anerkennung als erstes An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg unterstrichen. Im Einklang mit seiner Gemeinnützigkeit engagiert sich das ifak besonders in vorwettbewerblichen nationalen und internationalen Verbundforschungsprojekten. Für diese gemeinschaftlichen FuE-Projekte werden Mittel der Forschungsförderung auf nationaler und europäischer Ebene eingeworben. Das Themenspektrum umfasst den Einsatz aktueller Informations- und Kommunikationstechnologien in Industrie, Verkehr und Medizintechnik ebenso wie die kontaktlos induktive Stromversorgung. Die langfristige Zusammenarbeit mit renommierten Industrie- und Forschungspartnern sowie der rege Austausch in der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft tragen zum guten Ruf des Standorts Magdeburg bei. The Institut für Automation und Kommunikation (ifak) is a research institute in Magdeburg s port of science. In 2008 it relocated to the Think Tank, a former silo of the commercial port. From a silo it has been transformed into a working environment for around 100 researchers and developers as well as offering space for laboratories and experimental rooms. The roots of the institute lie in the Magdeburg University. The vision of an independent institute of applied research was made real by the founder Prof. Peter Neumann and his team of young automation engineers. Automation and information and communication technologies (ICT) are key disciplines, not only assisting in various fields of application, but principally as an engine of innovation. The focus of ifak s research lies in the use of ICT in industry, transport and e-health as well as the wireless power transmission. In keeping with the non-profit making character, ifak is especially involved in precompetitive co-operation projects for which research funding can be obtained at European and federal level. The international cooperation network of the institute also includes various activities in expertise committees. In 1997, the company ifak system was founded and in 2007, a second company holding was established for the company KONTENDA. Die Forscherinnen und Forscher des ifak arbeiten seit vielen Jahren engagiert in zahlreichen Kooperationsnetzwerken, wissenschaftlichen Gremien und Fachausschüssen. Eine besondere Rolle kommt hierbei der Standardisierung zu, bspw. beim Datenaustausch in einer Industrieanlage oder Verkehrszentrale, bei der Kommunikation zwischen Geräten oder auch zwischen Fahrzeugen. Das ifak ist hier als firmenunabhängige, neutrale Instanz anerkannt, z.b. bei der Zertifizierung von Datenschnittstellen in Automatisierungsgeräten. Seit 1997 kooperiert das Institut mit der ausgegründeten ifak system GmbH wurde mit der KONTENDA GmbH die zweite Unternehmensbeteiligung etabliert. Das Engagement in der Landeshauptstadt unterstreicht das Anliegen, die internationale Ausrichtung mit einem erfolgreichen regionalen Wirken zu verbinden. 7

8 IFAK AND ITS PARTNERS Meilensteine der Institutsentwicklung Milestones of the institute s development 2015 Gründungsmitgliedschaft in der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse Membership in the Deutsche Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse 2012 Feier des 20. Institutsjubiläums 20 th anniversary celebrations of the institute 2008 Tätigkeit in der neu bezogenen Denkfabrik im Wissenschaftshafen Working in the new Denkfabrik Think Tank in the Port of Science 2007 Beteiligung an der Gründung der KONTENDA GmbH Share holder to the foundation of the company KONTENDA Prof. Peter Neumann Institutsgründer Founder 2005 Prof. Jumar tritt die Nachfolge von Prof. Peter Neumann an Prof. Jumar becomes successor to Prof. Peter Neumann 1997 Gründung der ifak system GmbH Foundation of the company ifak system 1993 An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Affiliate to the Otto von Guericke University Magdeburg 1992 Aufnahme des Institutsbetriebs Starting up of business Organisation Organisation Das Institut hat die Rechtsform eines gemeinnützigen Vereins. Dieser Trägerverein Institut für Automation und Kommunikation e.v. zählte zum Ende des Berichtszeitraums 48 Mitglieder, darunter 42 persönliche Mitglieder, die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und das Ministerium für Wissenschaft und Wirtschaft des Landes Sachsen-Anhalt als Mitglieder von Amts wegen, zwei institutionelle Mitglieder sowie zwei Ehrenmitglieder. Satzungsgemäße Organe des Vereins sind die Mitgliederversammlung, der Vorstand und ein Kuratorium mit Persönlichkeiten aus Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlichem Leben. The legal representative of the institute is a registered non-profit association. The association consists of 48 members. Organs of the association include the general assembly, the executive board and the advisory board. Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar Vorstandsvorsitzender und Institutsleiter Chairman of Board Head of Institute Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich stellv. Vorstandsvorsitzender und stellv. Institutsleiter Co-Chairman of Board Dept. Head of Institute Dr.-Ing. Thomas Bangemann Vorstandsmitglied und stellv. Institutsleiter Board Member Dept. Head of Institute 8

9 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Kuratorium Advisory Board Vertreter aus der Wirtschaft Representatives of the industry Herr Dirk Bartens SBSK GmbH & Co. KG, Schönebeck Dr. Joachim Birk BASF, Ludwigshafen Herr Klemens Gutmann (Vorsitzender des Kuratoriums) Geschäftsführer regiocom, Magdeburg Herr Wolfgang Dorst BITKOM e.v., Berlin Herr Michael Gienke ABB, Minden Dr. Gunnar Hartung AUDI AG, Ingolstadt Herr Christian Huth SWM Netze GmbH, Magdeburg Herr Martin Frigger Geschäftsführer HST Systemtechnik, Meschede Herr Bernd Kärcher Festo AG & Co. KG, Esslingen Herr Martin Müller Phoenix Contact, Bad Pyrmont Herr Ulrich Welz Siemens, Nürnberg Vertreter aus Wissenschaft und Forschung Representatives of science and research Prof. Ulrich Berger BTU Cottbus Prof. Franz-Josef Rammig Universität Paderborn, Heinz Nixdorf Institut Prof. Dr.-Ing. Andreas Schütze Universität des Saarlandes Prof. Andreas Seidel-Morgenstern Max-Planck-Institut Magdeburg Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Zacharias Universität Kassel Vertreter aus Verwaltung und Fachgremien Representatives of management and expertise committees Herr Wilfried Köhler Ministerium für Landesentwicklung und Verkehr Sachsen-Anhalt Dr. Christian Koch PTB Braunschweig Herr Gunther Koschnick ZVEI, Frankfurt Dr. Dieter Scheidemann (stellv. Vorsitzender des Kuratoriums) Beigeordneter, Landeshauptstadt Magdeburg Herr Johannes Stein DKE, Frankfurt Zum Jahresende 2014 waren im ifak 54 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter tätig, davon 43 Akademiker aus den Bereichen Elektrotechnik, Informatik, Mathematik und Bauingenieurwesen. Der Anteil tarifvertraglich beschäftigter weiblicher Mitarbeiter betrug 27 %. Mit zusätzlichen rund 40 Studierenden und Gastwissenschaftlern als Praktikanten, Bachelor- und Masterstudierenden und Doktoranden sowie 4 über Dienstverträge verpflichteten Wissenschaftlern waren per fast 100 Personen im Institut tätig. Die Wissenschaftler des Instituts werden durch eine Verwaltung unterstützt, die sich der Geschäftsbesorgung durch die Ebner Stolz GmbH & Co. KG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Steuerberatungsgesellschaft in Solingen bedient. At the end of 2014 there were 54 staff at ifak: 43 of them are academics from the fields of electrical engineering, computer science, mathematics and civil engineering. In addition, approximately 40 students and 4 scientists with a contract of employment were working for ifak which makes a total of almost 100 people working for the institute. The scientists at ifak are supported by an administration which is served by the management provider Ebner Stolz GmbH & Co. KG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Steuerberatungsgesellschaft in Solingen. 9

10 IFAK AND ITS PARTNERS Wirtschaftliche Ergebnisse Economic results Das Finanzierungsmodell des Instituts sieht entsprechend dem Gründungskonzept drei Elemente vor: Projekterträge aus der Teilnahme an öffentlichen Programmen (Projektfinanzierung), Erträge aus der Wirtschaft (Auftragsfinanzierung) und Grundfinanzierung durch das Land Sachsen-Anhalt. Andreas Herrmann Institutsleitung Finanzen & Controlling Im Geschäftsjahr 2014 beliefen sich die Erträge aus den Projekten und der Auftragsforschung auf 4,6 Mio.. Im Jahr 2014 hat das Institut ifak durch das Land keine Grundfinanzierung erhalten. Die Aufwendungen für Investitionen betrugen 343 T. Die Herkunft der Erträge aus Forschung und Entwicklung zeigt die nebenstehende Grafik. Internationale Forschungsprojekte 14% Nationale Forschungsprojekte 50% Herkunft der Erträge aus Forschung und Entwicklung Auftragsforschung 32% Wirtschaftsverbände 4% The business model of the institute is based on a financing model with three main elements: Project yields from the participation in public R&D programmes (project financing) Yields from the industry (contract financing) Basic financing In 2014, revenues from the projects and contract research amounted to 4.6 million. The costs of investment were 343 T. In 2014, basic financing was not granted by the Federal State of Saxony-Anhalt. The sources of the own yields in the budget are shown in the chart. Im Jahr 2014 konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ifak die Akquisition von öffentlich geförderten Verbundforschungsprojekten erfolgreich fortführen. Insgesamt 10 der laufenden 20 nationalen und 6 internationalen Forschungsprojekte sind 2014 zugewendet worden. Die thematische Aktualität und die Breite des wissenschaftlichen Spektrums in diesen Forschungsprojekten wird durch die Förderung der nationalen Forschungsvorhaben durch die Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF), für Wirtschaft und Energie (BMWi), für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) sowie für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMU) verdeutlicht. Die ausgeprägte Praxisorientierung der Forschungsarbeiten im ifak zeigt auch die Förderung von zwei Projekten durch Wirtschaftsverbände im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung. Die Fortsetzung und der weitere Ausbau der langfristigen Zusammenarbeit mit renommierten Partnern aus der Wirtschaft und der öffentlichen Hand spiegelt sich in den mehr als 40 größeren Forschungsaufträgen wider, davon 18 für internationale Partner. 10

11 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Tätigkeitsprofil Research profile Das ifak ist in vier Geschäftsfelder gegliedert, zu denen abhängig von der aktuellen Entwicklung mehrere Themenbereiche benannt sind, die sich ergänzen und überlappen. Das aktuelle Organigramm des Instituts findet sich am Ende des Tätigkeitsberichts im Abschnitt Ihre Ansprechpartner. IKT & Automation ICT and Automation Digitale Produktionssysteme Digital Production Systems Echtzeitkommunikation Realtime Communication Funk in der Automation Wireless in Automation Geräteintegration Device Integration Geräte- und Systemtest Device and System Test Messtechnik & Leistungselektronik Measurement Technology and Power Electronics Prozessmesstechnik Process Measurement Technology Akustische Sensoren Acoustic Sensors Applikationsspezifische Messsysteme Application Specific Sensor Systems Kontaktlose Energie- und Datenübertragung Wireless Power and Data Transmission Signalanalyse und -verarbeitung Signal Analysis and Processing Verkehr & Assistenz Transport and Assistance Intelligente Verkehrssysteme Intelligent Transport Systems Qualitätssicherung und Test Quality Assurance and Test Car2X-Kommunikation Car2X Communication Personalisierte Informationsdienste Personalized Information Services e-health und Telemedizin e-health and Telemedicine Wasser & Energie Water and Energy Kanalnetze Sewer Systems Kläranlagen Wastewater Treatment Plants Smart Grid Smart Grid Biogas Biogas Integrierte Planungswerkzeuge Integrated Planning Tools Das langjährig erworbene Fachwissen und die wissenschaftliche Kompetenz der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bilden das Fundament für die erfolgreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeit in diesen Tätigkeitsfeldern. Mit dem konsequent auf Innovation sowie technologische, wirtschaftliche und praxistaugliche Anwendbarkeit der Lösungen ausgerichteten Anspruch konnte sich das Institut ifak auch im Jahr 2014 erfolgreich im Wettbewerb um nationale und internationale Forschungsprojekte sowie in der Auftragsforschung behaupten. Weiterhin unterhält das Institut zwei akkreditierte Prüflabore und beteiligt sich aktiv am Entwicklungslabor und Testfeld für Ortung, Navigation und Kommunikation / Galileo-Transport im Wissenschaftshafen Magdeburg. The institute is structured into 4 departments with a number of recent topics of research which are complementary or overlapping. Long-time acquired knowledge and scientific expertise of the employees form the foundation for the successful research and development work in these departments. Based on innovation and practical orientation of the research, in 2014 ifak was again successful in the competition for national and international research projects and in contract research. Furthermore, the institute operates two accredited test labs and supports the test site Galileo Transport in the port of science Magdeburg. 11

12 THE IFAK NETWORK Das Unternehmen ifak system GmbH The company ifak system Thorsten Szczepanski Geschäftsführer Managing Director (Quelle: Stadtmarketing Magdeburg) Kontakt Contact Seit mehr als 17 Jahren ist die ifak system GmbH am Markt für Industrielle Automation erfolgreich tätig. Vom reinen Dienstleistungsunternehmen hat sich die Firma im Lauf dieser Zeit zum anerkannten Komponentenlieferanten für führende Firmen der Automatisierungsbranche entwickelt. Basierend auf den Erfahrungen in diesem Bereich fand in den letzten Jahren eine Diversifizierung in die Bereiche Industrielle Automation, Kommunikationstechnik, Verkehrstechnik und Umweltinformatik statt. Die Technologieführerschaft wird durch Mitarbeit in nationalen und internationalen Standardisierungsgremien weiter ausgebaut. Der dadurch mögliche Know-how- Vorsprung wird in erfolgreiche Neuentwicklungen zur Erweiterung des Produktportfolios der Fima umgesetzt. Für die ifak system GmbH stellt das Jahr 2014 einen weiteren wesentlichen Meilenstein in der Firmenentwicklung dar. So wurde die Einführung eines internen Qualitätsmanagementsystems gemäß ISO 9001:2008 im Juli mit Erteilung des Zertifikates durch die Firma LRQA (Lloyd s Register) erfolgreich abgeschlossen. Das QMS umfasst alle Abläufe innerhalb der Firma von der Software- und Hardwareentwicklung über die Produktion bis zum Vertrieb. Wesentlicher Schwerpunkt im Bereich Industrielle Kommunikation war auch im abgelaufenen Jahr die Erweiterung der stationären Gerätefamilie isnet Line. Die Diagnosegeräte wurden mit 2 Neuentwicklungen im Bereich des reinen Protokollmonitoring ergänzt. Damit bietet die Firma eine der umfassendsten Produktpaletten im Bereich des Profibusmonitoring in allen Preis- und Leistungsbereichen an. Diese reicht vom Diagnoserepeater für einfache Segmenttrennung und -überwachung bis hin zur Fehlererkennung auf physikalischer Ebene. Für einfachste Anwendungen rundet ein monolithischer Diagnoserepeater diese Produktgruppe ab. Ein zweiter Schwerpunkt lag auf der Anpassung der Parametrierlösungen innerhalb der isnet Line an die Anforderungen der Zertifizierung gemäß UL61010 als Grundnorm mit einer Erweiterung für den explosionsgefährdeten Bereich gemäß UL /15 für den nordamerikanischen und kanadischen Markt. Dies stellt eine wesentliche Voraussetzung für die Einführung der Produktlinie in diesem Marktumfeld dar. Zusätzlich wurde eine Erweiterung der mobilen Parametrieranschaltungen (USB-Line) vorgenommen. Das isff USB-Interface bietet eine preiswerte und vielseitige Plattform zur Inbetriebnahme und Überwachung eines Foundation Fieldbus Gerätes oder Netzwerkes. Es kann dabei sowohl im Speisemodus Einzelgerät als auch im passiven Modus Netzwerk betrieben werden. ifak system GmbH Oststraße Magdeburg Geschäftsführer: Thorsten Szczepanski / / Als zweite Säule des Geschäftserfolges der Firma kommt dem Geschäftsfeld Industrielle Automation eine entscheidende Bedeutung zu. Diese liegt nicht nur in seinem Angebot an Produkten und Dienstleistungen für Kunden im Bereich Automatisierungssoftware sondern als interner Dienstleister für die Unterstützung der Produktentwicklungen aller Bereiche der Firma. Das immer noch erfreuliche gute konjunkturelle Umfeld spielte bei der Einwerbung externer Dienstleistungen eine nicht zu vernachlässigende Rolle. Nachdem der Fokus des Vorjahres auf der Entwicklung von FDT2-unterstützenden Werkzeugen (DTMArchitekt FDT2) lag, wurde in 2014 mit Produktentwicklungen für den neuen Standard FDI (Field Device Integration) begonnen. FDI ist eine Spezifikation für die Feldgeräteintegration, die mittelfristig die Vorteile der beiden derzeit angewendeten Technologien, Electronic Device Description Language (EDDL) und Field Device Tool (FDT), für die Prozessautomation auf einer neuen technologischen Basis vereinen soll. Hier wurden in einer ersten Entwicklungs- 12

13 DAS IFAK UND SEINE PARTNER phase mit der Entwicklung von sog. FDI Communication Servern begonnen. Diese ermöglichen die Einbindung von Feldbusanschaltungen in ein FDI-Hostsystem. Als Instrument der Integration der Produkte der Firma in FDI-Hostsysteme lag hierauf eine besondere Priorität. Ein entsprechender Communication Server für die Hart-Master der USB- und Net Line konnte fertiggestellt und bereits in erste Systeme integriert werden. Die Einbindung weiterer Kommunikationsprotokolle erfolgt schritthaltend mit der Weiterentwicklung des Standards. Im Bereich Umweltinformatik konnten weiterhin stabile Umsätze mit dem Verkauf der Simulationssoftware SIMBA erzielt werden. Highlight im abgelaufenen Geschäftsjahr war die Ablösung der bisherigen auf Matlab/Simulink basierenden Lösung durch eine vollständig integrierte Lösung SIMBA # W. Die Ablösung der externen Softwarekomponente durch eine Eigenentwicklung des ifak e.v. ermöglicht eine signifikante Reduzierung der Preise des Systems. Dies dürfte vor allem bei Industriekunden die Eintrittshürde zum Einsatz des Systems senken, so dass zukünftig mit einer verstärkten Nachfrage aus diesem Bereich gerechnet wird. Zusätzlich kann die Software mit einem Modul zur Biogassimulation ergänzt werden. Dieses Angebot ergänzt die Biogassoftware SIMBIA im Bereich des Einsatzes im universitären Umfeld. Ein Entwicklungsschwerpunkt war die Erweiterung der Biogas-Software SIMBIA auf die Überwachung und Prognose von Biogasverbünden. Die entstehende Software erlaubt zukünftig den last- und ausbeuteoptimierten Betrieb von mehreren Biogasanlagen durch Anlagen-übergreifende Berechnungen der optimalen Einspeisung gemäß den Anforderungen des EEG. Das Geschäftsjahr 2014 war durch eine aktive Beteiligung an überregionalen Messen gekennzeichnet. So wurden sowohl die IT-Trans (Stuttgart) als auch die Innotrans (Berlin) mit eigenen Messeständen als Präsentationsplattform der Angebote der ifak system GmbH im Bereich der Verkehrstelematik genutzt. Zusammen mit dem ifak e.v. erfolgte die Markteinführung des neuen Simulationssystems SIMBA # auf der IFAT (München) und dem SIMBA-Anwendertreffen. Zusätzlich wurde die Biogassoftware SIMBIA auf der Biogasmesse in Bremen einem breiten Fachpublikum vorgestellt. Das Messejahr schloss wie gewohnt mit der gemeinsamen Präsentation der Bereiche Industrielle Kommunikation und Automation auf der SPS/IPC/Drives in Nürnberg ab. For more than 17 years, the ifak system has operated successfully in the market for industrial automation. Over this time the company has developed from being a service company into a recognized component supplier to leading companies in the automation industry. Based on the experience in this area the company diversified into the fields of industrial automation, communication engineering, traffic telematics and environmental informatics in recent years. The technological leadership is strengthened by participation in national and international standardization bodies. The resulting know-how lead is converted into successful innovations to expand the range of products of the company. For the ifak system the year 2014 represents a further significant milestone in the company's development. Thus, the introduction of an internal quality management system according to ISO 9001: 2008 was completed successfully in July as documented by the granting of the certificate by the company LRQA (Lloyd's Register). The QMS covers all processes within the company from software and hardware development to production and distribution. 13

14 THE IFAK NETWORK A major focus in the field of industrial communication was the extension of the stationary gateway family "isnet Line. It s diagnostic modules were supplemented with 2 new developments in the field of basic protocol monitoring. Thus, the company offers one of the broadest product lines in the area of Profibus monitoring with respect to price and performance. This reaches from the diagnostic repeater for easy segment separation and monitoring up to fault detection on a physical level. For simple applications a monolithic diagnostic repeater completes this product group. A second focus lays on the adaptation of commissioning solutions within the isnet line to the requirements of the certification according to UL61010 as a basic standard with an extension for use in hazardous areas according to UL / 15 for the North American and Canadian markets. This is an essential condition for the introduction of the product line in this market environment. In addition, this year an extension of the mobile interfaces (USB line) was made. The isff USB interface provides an inexpensive and versatile platform for commissioning and monitoring of a Foundation Fieldbus device or network. It can be used both in power mode for a single device as well as in passive mode for a network. As second pillar of the financial success of the company, the business segment Industrial Automation is of crucial importance. This is not only in its range of products and services for customers in the automation software but as an internal service provider for the support of product development in all areas of the company. The still exceptionally good economic environment played an important role in the acquisition of external services. While the focus in 2013 was on the development of FDT2-supporting tools (DTMArchitekt FDT2), in 2014 it was on product developments for the new standard FDI (Field Device Integration). FDI is a specification for field device integration, that in the medium term will combine the advantages of the two currently used technologies, Electronic Device Description Language (EDDL) and Field Device Tool (FDT) for process automation on a new technological basis. Here it was started with the development of so-called communication servers in the first development phase. These allow the integration of fieldbus connections into a FDI host system. As an instrument for the integration of ifak system products in FDI host systems, on this was a special priority. A communication server for the HART-Master USB and Net Line was completed and already integrated into the first systems. The extension to other communication protocols is carried out in step with the development of the standard. In the field of environmental information technology, stable sales could still be achieved with the sale of the SIMBA simulation software. A key highlight of the past fiscal year was the replacement of the existing Matlab / Simulink-based solution by a fully integrated solution SIMBA # W. The replacement of the external software component by a proprietary development of ifak e. V. allows for a significant reduction in the price of the system. This should lower the barrier of entry for the use of the system, especially for industrial clients, so that in future increased demand is expected in this area. In addition, the software can be extended with a module for biogas simulation. This complements the biogas software SIMBIA in the area of application for research projects. A focal point of development was the expansion of the biogas software SIMBIA on monitoring and forecasting of virtual biogas plant combinations. The resulting software allows in future the load and yield-optimized operation of several biogas plants by cross-calculations of the optimal output according to requirements of the EEG. The year 2014 was marked by an active participation in international trade fairs. Thus, the company participated in both the IT-Trans (Stuttgart) and the InnoTrans (Berlin) with its booths to present the products of ifak system in the field of traffic telematics. Together with the ifak e. V. the new simulation system SIMBA # W was launched at the IFAT (Munich) and the SIMBA User Meeting. In addition, the biogas software SIMBIA was presented at the biogas fair in Bremen to a wide audience. The exhibition year ended as usual with the common presentation of the areas industrial communication and automation at the SPS/ IPC/ Drives in Nuremberg. 14

15 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Das Unternehmen KONTENDA GmbH The company KONTENDA Die KONTENDA GmbH bietet kontaktlose Energie- und Datenübertragungssysteme auf der Basis induktiver Kopplung an. Die Einsatzschwerpunkte der unter dem Namen ROTENDA bekannten Systeme liegen vor allem im Maschinen- und Anlagenbau sowie generell branchenübergreifend in automatisierungstechnischen Lösungen. Die ROTENDA-Systeme sind für die Energieversorgung rotierender oder ruhender elektrischer Verbraucher gleichermaßen geeignet, wobei sie sich in erster Linie hinsichtlich des Leistungsbereiches unterscheiden, beginnend bei 1-40 W (ROTENDA E und S) bis hin zu Leistungen von 500 W und mehr (ROTENDA M und L). Im zweiten Quartal 2014 wurde weltweit erstmalig eine Rohrverseilmaschine mit einem kontaktlosen Energie- und Datenübertragungssystem von der SKET Verseilmaschinenbau GmbH Magdeburg an einen Kunden ausgeliefert. Die Entwicklung und Lieferung des kontaktlosen Energie- und Datenübertragungssystems erfolgte durch die KONTENDA GmbH aus Magdeburg. Das System mit einer Leistungsübertragung von bis zu 50 W versorgt acht Messverstärker zur Drahtkraftmessung. Die Übermittlung der Messwerte erfolgt über einen Profibus, der über den induktiven Schleifringersatz kontaktlos übertragen wird. Das System wurde seit Februar 2013 intensiv innerhalb eines Versuchsstands bei SKET Verseilmaschinenbau getestet und konnte seine Zuverlässigkeit in der rauen industriellen Umgebung unter Beweis stellen. André Gerling Geschäftsführer Managing Director Induktiver Schleifringersatz Gegenüber konventionellen Schleifringen bietet das induktive Übertragungssystem entscheidende Vorteile. Zum Beispiel entfällt der Kontaktverschleiß, welcher gerade bei geringen Signalpegeln häufig zu Problemen und Ausfällen in der Kommunikation und Messwertübermittlung führt und eine Datenverbindung wird auch nach längerem Einsatz sichergestellt. Das stellt für die Kunden einen wesentlichen Vorteil durch Wegfall von Stillstandzeiten zur Instandhaltung konventioneller mechanischer Schleifringübertrager dar. Damit verbunden sind u.a. höhere Sicherheit beim Betreiben der Maschinen und höhere Ausstoßleistungen des herzustellenden Produktes, wie Kabel, Litzen und Seile. The company KONTENDA offers under the label ROTENDA systems for the contactless transmission of power and information. The main applications of these solutions and other product ideas are to be found in the industrial area, for example the power supply of sensors and actuators on rotary systems. In many cases it is necessary to adapt the transmission system to the mechanical or electrical requirements of the application where it is used. To reduce time and effort, it is possible to tailor-made and adapt the existing ROTENDA transmission systems. For the development of customised contactless power transmission systems, the company KONTENDA co-operates closely with the institute ifak as research partner. The worldwide first Tubular Stranding Machine with a contactless energy and data transmission system was delivered to a client in 2nd quarter of 2014 by SKET Verseilmaschinenbau GmbH Magdeburg. KONTENDA was responsible for development and delivery of the contactless energy and data transmission system. Since February 2013, the system was tested intensively at SKET Verseilmaschinenbau and proofed its reliability in ruggedized environment. Kontakt Contact KONTENDA GmbH Werner-Heisenberg-Str Magdeburg Geschäftsführer: André Gerling / /

16 DEPARTMENTS Geschäftsfelder Departments IKT & Automation ICT and Automation Messtechnik & Leistungselektronik Measurement Technology and Power Electronics Verkehr & Assistenz Transport and Assistance Wasser & Energie Water and Energy 16

17 GESCHÄFTSFELD IKT & AUTOMATION Geschäftsfeld IKT & Automation Mission Die flexible Gestaltung von Produktionsprozessen erfordert ein Umdenken der bisher praktizierten Ansätze sowohl für das Engineering der Produktionsanlagen als auch zur Laufzeit, beispielsweise bei der Einbeziehung mobiler Geräte, zur gezielten Anlagendiagnose oder zur temporären Anlagenbedienung. Sicherheitsüberlegungen aus Kommunikationssicht bekommen einen ganz anderen Stellenwert und Lösungen müssen ohne umfangreiches IT-Wissen einfach umsetzbar sein. Neue sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Kommunikationstechniken, z.b. des mobilen Datenfunk, gilt es, für die Belange der Automatisierungsaufgaben zu bewerten und ggf. zu ertüchtigen. Die aktive Mitarbeit an der internationalen Normung von Informationsund Kommunikationstechnologien für die Automation, angefangen bei industriellen Kommunikationsprotokollen bis hin zur Integration von Automatisierungsgeräten in Produktionsnetzwerke, ist ein wichtiges Anliegen der Mitarbeiter des Geschäftsfeldes IKT & Automation. Neben der Forschung an Lösungen, die mittel- und langfristig Einzug in die Produktionssysteme halten werden, gilt das Augenmerk auch einer praktischen, kurzfristigen Umsetzbarkeit. Als langjähriger, stabiler Partner für Industrieunternehmen der Fertigungs- und Prozessindustrie und für Komponentenhersteller bringt das ifak sein Wissen in vielfältiger Art ein. Möglich wird dies durch eine geeignete Infrastruktur in Form von Demonstrationsanlagen oder durch leistungsfähige Ausrüstung wie Signalgeneratoren oder Kanalemulatoren für die Untersuchung von Funkkommunikationslösungen. Die Vision des Geschäftsfeldes liegt in der nahtlosen Integration eingebetteter und mobiler Geräte in Unternehmensnetzwerke und Produktionsanlagen sowie in die Werkzeuge zum Engineering. Dr. Matthias Riedl Geschäftsfeldleiter Dr. Lutz Rauchhaupt stellv. Leiter Forschungsfelder und Angebot Für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit, den mittel- und langfristigen Know-how-Aufbau in vorwettbewerblichen Einzel- oder Verbundvorhaben und für die experimentelle Erprobung steht eine umfangreiche Infrastruktur in Form von Demonstrationsanlagen, einer Funkmesshalle sowie hochwertiger Mess- und Testausrüstung zur Verfügung. Das Leistungsangebot umfasst: Definition, Spezifikation, Implementierung und Erprobung von industriellen Echtzeitkommunikationslösungen mit unterschiedlichen physikalischen Medien, Erarbeitung von Modellen, Architekturen und Richtlinien für den sicheren Betrieb verteilter Automatisierungslösungen funktionale Sicherheit (Safety) sowie Informationssicherheit (Security), Erarbeitung von Modellen, Architekturen und Netzwerkmanagementkonzepten für die Einbindung industrieller Kommunikationslösungen in öffentliche Weitverkehrsnetze, Spezifikation und internationale Standardisierung von Konzepten zur Geräteintegration, Spezifikation und Implementierung von Gerätebeschreibungen für PROFIBUS und HART, Leistungsanalysen von drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikationssystemen, entwicklungsbegleitende Tests für Kommunikationsprodukte, Auswahl, Spezifikation, Integration und Anwendung von Kommunikationslösungen in verschiedensten Bereichen sowie Entwicklung von Diagnose- und Testsystemen 17

18 DEPARTMENT ICT AND AUTOMATION Department ICT and Automation Mission The flexible design of production processes requires new approaches as well as for engineering of production plants and for runtime. For instance, the integration of mobile devices for effective plant analysis or for temporary interaction with devices has to be considered. From communication perspective security aspects will become more and more important. Security solutions in automation area have to be simple and have to be realizable without detailed IT knowledge. In addition, new emerging wired or wireless communication technologies have to be evaluated for their applicability in automation area. Therefore, active participation in international standardization starting with industrial communication protocols up to device integration in production systems is an immensely concern of the colleagues of the department ICT and Automation. Besides research concerning middle- and long term results in production systems the activities are also concentrated on short term solutions. As a long term and reliable partner in many industrial driven projects for manufacturing and process industry as well as for component vendors, ifak contributes with its knowledge and experience, because ifak provides a high level infrastructure, different demonstrators or several measurement equipment, especially for radio based communication. The department has the vision of a seamless integration of embedded or mobile devices in plant wide communication networks or production systems and to provide qualified tools for the engineering tasks. Research Topics Currently, the department involves the following research areas and topics: Digital Production Systems Supports the data integration from shop floor to higher levels of production systems. Our main goal in this context is the reduction of (real time) production data providing only relevant and necessary data to improve engineering and ergonomic visualization of production data. Real Time Communication Activities are addressed to establish a consistent view coming from functionality analysis and assessment up to bus diagnosis and robustness testing. The experiences will be contributed to protocol specifications and implementations. Wireless in Automation Wireless technologies inherently have constraints and it is the focus with Wireless in Automation to minimize possible constraints for forward-looking automation applications. Device and System Testing The activities cover state-of-the-art device testing techniques as well as establishing new testing procedures for system level applications. Device Integration ifak brings in the competence and experience in device integration and device description approaches to setup new automation architectures e.g. as discussed in Cyber Physical Systems or Industry 4.0 concepts. Our Offer The research team offers the following fields of expertise: Definition, specification, implementation and testing of industrial real-time communication solutions with differing physical media 18

19 GESCHÄFTSFELD IKT & AUTOMATION Models, architectures and guidelines for the safe operation of distributed automation solutions comprising functional safety as well as IT security Specification and international standardisation of leading manufacturer independent technologies such as PROFIBUS or PROFINET Models, architectures and network management for the inclusion of industrial communication solutions in public open traffic networks Specification and international standardisation of concepts for device integration Specification and implementation of device descriptions for PROFIBUS and HART Performance tests of wired and wireless communication systems Analysis of time and error behaviour as well as co-existence tests of radio technology in industrial environments, tool development to support the evidence of co-existence Assistance for introducing of coexistence management concepts Identification, specification and integration of communication technology into different applications Specification and implementation of diagnosis and test systems Forschungsthemen Digitale Produktionssysteme Beim Engineering von Produktionssystemen wird zumindest in der Fertigungstechnik häufig schon eine virtuelle Inbetriebnahme der Anlage durchgeführt, bei der das Steuerungsprogramm gegen eine simulierte Anlage bzw. Teilen davon getestet wird. Für die Qualität des Tests ist die Güte des simulierten Prozesses entscheidend. Bisher werden Simulationsmodelle genutzt, die vor allem mit Zeitgliedern arbeiten und damit noch Ungenauigkeiten enthalten. Das Forschungsfeld untersucht in diesem Umfeld, wie Co-Simulationsumgebungen mit standardisierten Schnittstellen z.b. auf Basis des Functional Mockup Interface (FMI) konfiguriert und genutzt werden können, um Simulationsmodelle aus unterschiedlichen Simulationswerkzeugen in einer integrierten Ablaufumgebung benutzen zu können. Vorteile werden hier vor allem darin gesehen, Simulationsmodelle unterschiedlicher Komponentenhersteller in der Anlagensimulation zu kombinieren und seitens des Komponentenherstellers immer das für ihn geeignete Simulationswerkzeug nutzen zu können. Neben dem Engineering spielt aus Sicht der betriebswirtschaftlichen Planungswerkzeuge (ERP) der organisierte und nahtlose Zugriff auf Produktions- und Produktdaten eine immer wichtigere Rolle für eine effiziente Produktionssteuerung. Dabei sind mindestens zwei Aufgaben zu lösen: 1. Kommunikations- und Infrastruktursysteme für eine sichere und performante Übertragung der Daten aus den Automatisierungsgeräten in die betriebswirtschaftlichen Planungssysteme sind zu schaffen und zu vernetzen. 2. Die semantische Barriere zwischen der betriebswirtschaftlichen Sicht auf die Produktionssysteme und Produkte (Prozesswerte, Maschinenauslastungs- und Produktqualitätskennzahlen, etc.) und die automatisierungstechnische Sicht auf den Informationshaushalt von Steuerungs- und Feldgeräten (Netzwerkadressen, Prozesswertrepräsentationen als Bits und Bytes, etc.) ist zu überwinden. Mario Thron 19

20 DEPARTMENT ICT AND AUTOMATION ifak stellt sich diesen beiden Aufgaben und verbindet entsprechende Lösungen mit Ansätzen für die effiziente Konfiguration und Parametrierung der erforderlichen technischen Systeme. Stephan Höme Echtzeitkommunikation Die Diagnose bestehender Produktionsanlagen oder der Abgleich von Planungsdaten und real vorhandenen Geräten und deren Kommunikation untereinander wird durch die Einführung Ethernet-basierter Kommunikationssysteme immer wichtiger. Neben der genauen Aufzeichnung der Topologie eines Kommunikationsnetzwerkes müssen vor allem die Geräte mit ihren vielfältigen Informationen wie Gerätetyp, Hersteller, Firmwareversion etc. bestimmt werden. Diese Datenbasis wird dann mit den Planungsdaten verglichen und entsprechend der PC erkannten Differenzen werden Maßnahmen wie Datenbestandsabgleich oder Korrektur und der Produktionsanlage eingeleitet. Zusätzlich werden weitere Kenngrößen überwacht, wie beispielsweise die Verteilung der unterschiedlichen Kommunikationsprotokolle. Daraus lassen sich u.a. Fehlkonfigurationen oder Überlastsituationen erkennen und richtig einschätzen. Neben der Diagnose werden Untersuchungen zu Robustheit und Störsicherheit von vorhandenen Kommunikationssystemen und deren Implementierungen durchgeführt. 20

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