FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR GRAPHISCHE DATENVERARBEITUNG IGD. Jahresbericht

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1 FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR GRAPHISCHE DATENVERARBEITUNG IGD Jahresbericht 20111

2 INHALT Vorwort 1 Das Fraunhofer IGD im Profil 2 Das Fraunhofer IGD vernetzt 6 Das Institut in Zahlen 8 Abteilung»Informationsvisualisierung und Visual Analytics«10 Abteilung»Visual Computing System Technologies«11 Unsere Köpfe 12 Unsere Geschäftsfelder 14 Visuelle Entscheidungshilfe 14 Virtuelles Engineering 20 Digitale Gesellschaft 28 Unsere Forschungsabteilungen 40 Messen und Veranstaltungen 52 Kunden und Kooperationspartner 54 Publikationen 56 Kontakt 58 Impressum 59

3 VORWORT Das Bessere ist der natürliche Feind des Guten. Nach Perfektion zu streben, ist eine Fraunhofer-Tugend. Das Fraunhofer IGD ist sich seiner Leistungen bewusst. Dennoch gebietet uns unsere Einstellung zu Forschung und Wissenschaft, unsere Arbeitsweise ständig infrage zu stellen. Deshalb haben wir unsere Ziele 2011 überprüft, geschärft und auf die drei Geschäftsfelder»Visuelle Entscheidungshilfe«(S. 15),»Virtuelles Engineering«(S. 20) und»digitale Gesellschaft«(S. 30) fokussiert. Wir freuen uns, Ihnen vor diesem Hintergrund im vorliegenden Jahresbericht unsere neuesten Entwicklungen vorzustellen. Aus Fehlern lernen ohne Hals- und Beinbruch Bodeneffektfahrzeuge (BEF) sind schnell und umweltfreundlich und haben deshalb ein großes Zukunftspotenzial. Sie sind aber aufgrund ihrer Geschwindigkeit und der selbst für erfahrene Kapitäne schwierigen Steuerung nicht leicht zu navigieren. Der europaweit erste Trainingssimulator für BEF schafft Abhilfe damit lässt sich ungefährlich und trotzdem praxisnah trainieren. Folglich tragen das Fraunhofer IGD in Rostock und seine Partner mit dem Simulator entscheidend dazu bei, das Potenzial der Bodeneffektfahrzeuge besser zu nutzen. Abteilung»Visual Computing System Technologies«Fraunhofer Austria bewahrt Kulturerbe Mit»Visual Computing System Technologies«haben wir eine Querschnittsabteilung zur Entwicklung unserer Basissoftware geschaffen. Hierzu gehören die 3D-Internettechnologie X3DOM und die Visualisierungssoftware instantreality zur Erschaffung von virtuellen 3D-Welten und Augmented-Reality-Anwendungen (S. 11). Die Abteilung arbeitet eng mit internationalen Standardisierungsgremien zusammen. Die Mitarbeiter unterstützen alle Abteilungen des Fraunhofer IGD dabei, unseren Kunden bestmögliche Lösungen für die verschiedensten Branchen zu bieten. Die Zukunft, in die wir investieren, ist ohne Vergangenheit nicht denkbar. Die Geschichte lehrt uns viel und ist ein zu bewahrendes Gut. Wie aber lassen sich alte Dokumente, Gebäude oder Artefakte haltbar machen? Der Geschäftsbereich»Visual Computing«von Fraunhofer Austria und die österreichische Forschungsgesellschaft JOANNEUM RESEARCH entwickeln Verfahren, die unser Kulturgut für die kommenden Generationen auf innovative Art und Weise archivieren. Auf Basis dieser Entwicklungen können unsere Partner umfassende Sammlungen digitalisieren sowie der Öffentlichkeit und der Forschung dauerhaft zugänglich und nutzbar machen. Die Welt ein Museum in 3D Wird die natürliche Realität mit Zusatzinformationen überblendet, spricht man von Erweiterter Realität (engl. Augmented Reality, kurz AR). Die vom Fraunhofer IGD entwickelte Anwendung darsein verarbeitet Bildmerkmale von Handyaufnahmen. Sie erkennt dabei dreidimensionale Gebäude und sucht zu diesen weitere Informationen in Echtzeit heraus. Indem die Informationen lagerichtig über das vor Ort aufgenommene Foto gelegt werden, wird das Smartphone zum pfiffigen Touristenführer: Geschichte wird direkt erlebbar gemacht. Mit dem Wunsch und der Zuversicht, dass Sie die Lektüre des Jahresberichts davon überzeugt, wie innovativ und leistungsfähig das Fraunhofer IGD als Ihr Partner für zukunftsorientierte Entwicklungen ist, Prof. Dieter W. Fellner Dr. Matthias Unbescheiden 1

4 DAS FRAUNHOFER IGD IM PROFIL 2

5 Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD machen aus Informationen Bilder und aus Bildern Informationen. Die bild- und modellbasierte Informatik nennt man»visual Computing«. Hierzu zählen Graphische Datenverarbeitung, Computer Vision sowie Virtuelle und Erweiterte Realität. Das Fraunhofer IGD ist die weltweit führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. entwickeln. Dabei greift das Institut zum einen auf wissenschaftliche Exzellenz in strategischen Forschungsgebieten zurück. Zum anderen bedient es sich hervorragender und eingespielter Organisationsteams in den Abteilungen, um seine Kunden mithilfe der neuesten Methoden der Graphischen Datenverarbeitung zu unterstützen. Im November 2011 wurde das Fraunhofer IGD erneut nach DIN ISO 9001:2008 zertifiziert. Seit über zwei Jahrzehnten stellt das Fraunhofer IGD den Menschen in dessen Lebens- und Arbeitsumfeld in den Mittelpunkt der Forschungsaktivität. Die Forscher wollen ihm durch technische Innovationen die Arbeit mit dem Computer erleichtern und dabei helfen, diesen noch wirksamer zu nutzen. Eines der Kernziele: neu entwickelte Technologien unkompliziert und vor allem effizient nutzen können. Mit innovativen Entwicklungs- und Forschungsprojekten tragen die einzelnen Institutsmitarbeiter in den verschiedenen Abteilungen entscheidend dazu bei. Mithilfe des Visual Computings werden Bilder, Modelle und Graphiken für alle denkbaren computerbasierten Anwendungen verwendet, erfasst und bearbeitet. Dabei setzen die Forscherinnen und Forscher graphische Anwendungsdaten in Wechselbeziehung mit nicht graphischen Daten, was bedeutet, dass sie Bilder, Videos und 3D-Modelle mit Texten, Ton und Sprache rechnergestützt anreichern. Daraus ergeben sich wiederum neue Erkenntnisse, die in innovative Produkte und Dienstleistungen umgesetzt werden können. Dafür werden entsprechend fortgeschrittene Dialogtechniken entworfen. Durch seine zahlreichen Innovationen hebt das Fraunhofer IGD die Interaktion zwischen Mensch und Maschine auf eine neue Ebene. Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IGD sind in drei strategischen Geschäftsfeldern aktiv:»visuelle Entscheidungshilfe«,»Virtuelles Engineering«und»Digitale Gesellschaft«. Als wichtige Voraussetzung kann die Forschung an der IT-Infrastruktur Visual Computing gelten. Auf deren Grundlage kann sich eine moderne Informations- und Wissensgesellschaft Ob industrielle Anwendung oder private Nutzung, Großprojekt oder standardisierte Lösung für den Alltag das Institut bietet Dienstleistungen für jede Anforderung. Seine Forschungs- und Entwicklungsarbeiten tragen dazu bei, Visual Computing in Deutschland als Technologie, Werkzeug und Entwicklungsbasis zu etablieren und sorgen dafür, dass die europäische Wirtschaft international wettbewerbsfähig bleibt. Das Spektrum der durchgeführten Arbeiten ist so vielfältig wie spezialisiert: von der anwendungsspezifischen Grundlagenforschung der Algorithmik über Systemkonzepte bis zur Realisierung von Prototypen. Dabei stehen die spezifischen Kundenwünsche immer im Vordergrund. Die Zukunft der Informationstechnologie liegt in deren fortwährenden Weiterentwicklung. Die Kunden sind kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren, die von der angewandten Forschungsaktivität und den ihnen bereitgestellten Spitzentechnologien profitieren, denn sie ermöglicht eine strategische Entwicklung der gesamten Industrie und Wirtschaft. Eine von der Fraunhofer-Gesellschaft eingerichtete Arbeitsgruppe begann 1987 mit ihrer Forschungsarbeit in Darmstadt ging daraus das Fraunhofer IGD hervor, das heute neben seinem Hauptsitz in Darmstadt drei weitere Standorte in Rostock, Graz und Singapur umfasst. Der Leiter des Fraunhofer IGD, Professor Dieter W. Fellner, ist zugleich Lehrstuhlinhaber für Graphisch-Interaktive Systeme an der TU Darmstadt. Mit insgesamt zwölf Forschungs- und Entwicklungsabteilungen und über 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern verteilen sich die Standorte auf drei Länder. 3

6 Die Philosophie beinhaltet sowohl die Zufriedenheit und Motivation der Beschäftigten als auch die seiner Kunden, da ausgezeichnete Forschungs-, Entwicklungs- und Weiterbildungsleistungen erfahrungsgemäß in kooperativer und vertrauensvoller Atmosphäre entstehen. Termingerechtes, zuverlässiges und kundenorientiertes Arbeiten sind daher für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler selbstverständlich. Das Fraunhofer IGD arbeitet im engen Verbund mit Partnern aus den unterschiedlichsten Branchen und mit Universitäten zusammen und festigt so personell wie fachlich seine Forschungskompetenz an den Standorten. Sowohl die TU Darmstadt, die Universität Rostock, die TU Graz als auch die NTU Singapur zählen seit Jahren zu den engen Partnern des Instituts. Das Fraunhofer IGD in Darmstadt In den Büros und Labors des Fraunhofer IGD in Darmstadt arbeiten über 100 feste Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf mehr als 8000 Quadratmetern. Etwa 250 wissenschaftliche Hilfskräfte sind damit beschäftigt, die Bearbeitung von Forschungsaufträgen zu unterstützen. Thematisch und organisatorisch gliedert sich das Institut in acht Forschungsabteilungen und ein Service Center. Das Service Center kümmert sich um das Netzwerk, die Server und Arbeitsplatzrechner, sodass sich die Wissenschaftler ihrer Forschung widmen können, ohne durch tägliche Routinearbeiten belastet zu werden. Das Institut arbeitet mit dem Fachgebiet»Graphisch-Interaktive Systeme«(GRIS) des Fachbereichs Informatik der TU Darmstadt eng zusammen. Die traditionsreiche Kooperation bereichert sowohl die Grundlagenforschung des Fachgebiets als auch die angewandte Forschung des Fraunhofer IGD hat er seine Kompetenzen im Visual Computing stetig ausgebaut und etabliert. Dazu gehören multimediale Kommunikation, systematischer Umgang mit Wissen, mobile Multimediaanwendungen und Entertainment sowie Lösungen für die virtuelle Produktentwicklung. Um zukünftig die Position auf dem Forschungsmarkt zu schärfen, konzentrieren sich die Forscher in Rostock auf einen engeren Themenbereich und auf Schlüsselbranchen des Landes Mecklenburg-Vorpommern: maritime Wirtschaft, Maschinen- und Anlagenbau, Informationstechnologie sowie Softwareentwicklung. Fraunhofer Austria Visual Computing in Graz Seit 2009 kann das österreichische Forscherteam offiziell als Tochterunternehmen des Fraunhofer IGD gelten. Das bereits seit 2007 an der TU Graz bestehende Projektbüro des Fraunhofer IGD wurde in den Geschäftsbereich»Visual Computing«der Fraunhofer Austria Research GmbH überführt. Der Fraunhofer-Standort Graz entwickelt zielführende Lösungen und neue Produkte in den Bereichen Graphische Datenverarbeitung, Computer Vision sowie Virtuelle und Erweiterte Realität. Die Forschungsergebnisse erleichtern es dem Menschen, mit dem Computer umzugehen. Die Fraunhofer-Gesellschaft stellt Europas größte Einrichtung für angewandte Forschung dar. Deshalb ist Österreich ein wichtiger Kooperationspartner der internationalen Vertragsforschung. Mit dem an der TU Graz etablierten Exzellenzcluster»Visual Computing«arbeiten die Forscherinnen und Forscher von Fraunhofer Austria eng zusammen. Fraunhofer Das Fraunhofer IGD in Rostock Der Standort in Rostock kann auf eine fast 20-jährige Forschungstätigkeit zurückblicken. Seit der Gründung Bereits 1998 gründete das Fraunhofer IGD mit der Nanyang Technological University (NTU) das Centre for Advanced Media Technology (CAMTech), das 2010 in das Projektzentrum Fraunhofer überführt wurde. Es folgt dem Auftrag der Fraunhofer-Gesellschaft, direkte Forschung zu aktuellen 4

7 Fragestellungen aus der Wirtschaft voranzutreiben und arbeitet hierfür im internationalen Austausch mit namhaften Forschungsverbünden zusammen. Das Forscherteam engagiert sich schwerpunktmäßig für Interaktive Digitale Medien (IDM). Hier arbeitet man an IDM-Basistechnologien und Visual- Computing-Anwendungen mit den Forschungsschwerpunkten Echtzeit-Rendering und Visual Analytics. Dazu zählt beispielsweise die Entwicklung von Softwarelösungen für moderne internetfähige Mobiltelefone. Kuratorium Das Kuratorium eines Fraunhofer-Instituts ist Beratungs- und Kontrollgremium. Es setzt sich aus einer Reihe namhafter Vertreter aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen. Vorsitzender Dr. Gunter Küchler Lufthansa Systems AG Technologie-Labors in Darmstadt und Rostock Das Fraunhofer IGD setzt seine Labors in Darmstadt und Rostock ein, um die Ergebnisse der Abteilungen zu demonstrieren. Darüber hinaus werden hier Experimente und Studien für Projektarbeiten durchgeführt. Folgende Labors stehen dem Fraunhofer IGD zur Verfügung: Ambient-Intelligence-Labor Demonstrationszentrum Biometrie Labor für Augmented Engineering Labor für hochqualitative Bildakquisition und -ausgabe Interactive-Document-Engineering-Labor Maritime-Graphics-Labor Visual-Analytics-Labor VR-Technologie-Labor Medical-Applications-Labor Media-Competence-Center Über die Laborarbeit hinaus bietet das Fraunhofer IGD Dienstleistungszentren zu den Themen: Evaluierungslabor für biometrische Systeme Demonstrationszentrum Graphische Informationssysteme Showroom/HEyeWall Stellvertretender Vorsitzender Prof. Dr. Reiner Anderl TU Darmstadt Mitglieder Prof. Dr. techn. Horst Bischof TU Graz Ekkehart Gerlach Deutsche Medienakademie Köln GmbH Prof. Dr. Markus Gross ETH Zürich Prof. Dr. rer. nat. Andreas Heuer Universität Rostock Prof. Alfred Katzenbach Daimler AG Prof. Dr. rer. nat. Reinhard Klein Universität Bonn Ministerialrätin Dr. Ulrike Mattig Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst Prof. Dr. h. c. mult. Hartmut Raffler Siemens AG Gerhard Rauh Finance Business Prof. Dr. Bernt Schiele Max-Planck-Institut für Informatik Dr. h. c. Otto G. Zich Past Chairman & CEO Sony Europe 5

8 DAS FRAUNHOFER IGD VERNETZT Die Fraunhofer-Gesellschaft Forschen für die Praxis ist die zentrale Aufgabe der Fraunhofer-Gesellschaft. Die 1949 gegründete Forschungsorganisation betreibt anwendungsorientierte Forschung zum Nutzen der Wirtschaft und zum Vorteil der Gesellschaft. Vertragspartner und Auftraggeber sind Industrie- und Dienstleistungsunternehmen sowie die öffentliche Hand. Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit mehr als 80 Forschungseinrichtungen, davon 60 Institute. Mehr als Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, bearbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 1,8 Milliarden Euro. Davon fallen 1,5 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Über 70 Prozent dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer- Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Knapp 30 Prozent werden von Bund und Ländern als Grundfinanzierung beigesteuert, damit die Institute Problemlösungen erarbeiten können, die erst in fünf oder zehn Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft aktuell werden. Internationale Niederlassungen sorgen für Kontakt zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen. Mit ihrer klaren Ausrichtung auf die angewandte Forschung und ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess Deutschlands und Europas. Die Wirkung der angewandten Forschung geht über den direkten Nutzen für die Kunden hinaus: Mit ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit tragen die Fraunhofer-Institute zur Wettbewerbsfähigkeit der Region, Deutschlands und Europas bei. Sie fördern Innovationen, stärken die technologische Leistungsfähigkeit, verbessern die Akzeptanz moderner Technik und sorgen für Aus- und Weiterbildung des dringend benötigten wissenschaftlich-technischen Nachwuchses. Ihren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bietet die Fraunhofer-Gesellschaft die Möglichkeit zur fachlichen und persönlichen Entwicklung für anspruchsvolle Positionen in ihren Instituten, an Hochschulen, in Wirtschaft und Gesellschaft. Studierenden eröffnen sich an Fraunhofer- Instituten wegen der praxisnahen Ausbildung und Erfahrung hervorragende Einstiegs- und Entwicklungschancen in Unternehmen. Fraunhofer-Vorstand: Prof. Dr. Hans-Jörg Bullinger Prof. Dr. Ulrich Buller Prof. Dr. Alfred Gossner Dr. Alexander Kurz Namensgeber der als gemeinnützig anerkannten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer ( ). Er war als Forscher, Erfinder und Unternehmer gleichermaßen erfolgreich. Institutsbetreuer des Fraunhofer IGD: Christoph Hanno Fischer Fraunhofer-Gesellschaft 6

9 Fraunhofer-Allianzen Institute oder Abteilungen von Instituten mit unterschiedlichen Kompetenzen kooperieren in Fraunhofer-Allianzen, um ein Geschäftsfeld gemeinsam zu bearbeiten und zu vermarkten. Abteilungen des Fraunhofer IGD arbeiten eng mit Abteilungen anderer Fraunhofer-Institute in den Fraunhofer-Allianzen»Ambient Assisted Living«und»Numerische Simulation von Produkten, Prozessen«zusammen. Fraunhofer-Verbund Informations- und Kommunikationstechnik Zu den wichtigsten Geschäftsfeldern des Fraunhofer-Verbunds IUK-Technologie gehören: Automotive Digitale Medien Medizin und Life Sciences E-Business E-Government Security Produktion Finanzdienstleistungen Informations- und Kommunikationstechnologie Energie- und Nachhaltigkeit In den Verbünden organisieren sich fachlich verwandte Institute und treten gemeinsam am Forschungs- und Entwicklungsmarkt auf. Das Fraunhofer IGD ist Mitglied im Fraunhofer-Verbund Informations- und Kommunikationstechnologie (IuK-Technologie). Dieser bündelt die Stärken der Institute und bietet Unternehmen ganzheitliche Unterstützung durch maßgeschneiderte Angebote für Studien, Technologieberatung und Auftragsforschung für neue Produkte und Dienstleistungen. Die Institute des Verbunds untersuchen neben der technischen Machbarkeit auch die Akzeptanz durch die Anwender. Marktanalysen und Kosten-Nutzen-Rechnungen runden die Untersuchungen ab. Der Verbund umfasst 19 Institute mit etwa 4500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und hat ein Budget von jährlich etwa 200 Millionen Euro. Die Geschäftsstelle in Berlin-Mitte vermittelt als One-Stop-Shop den jeweils passenden Kontakt. Sich ergänzende Schwerpunkte der Institute decken die Wertschöpfungsketten in der IuK-Branche umfassend ab. Die Mitgliedsinstitute besitzen ein hohes Innovationspotenzial in der Technologieentwicklung insbesondere von mobilen Netzen und Datenübertragung, IT-Sicherheit, Software Engineering, Wissensmanagement und Informationslogistik, E-Learning, Embedded Systems, von elektronischem Handel sowie Virtueller und Simulierter Realität. 7

10 DAS INSTITUT IN ZAHLEN Wie sich das Fraunhofer IGD entwickelt hat, zeigen die Budgetkurven und Personalzahlen. In allen Instituten der vier Standorte konnte das Fraunhofer IGD seine Stellen- und Finanzstruktur ausbauen. In den Standorten Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur zusammengenommen, beschäftigte das Fraunhofer IGD 184 Mitarbeiter. Aus diesem Stellenkontingent lässt sich eine kostenwirksame Kapazität von 165 Personenjahren errechnen. Die Stellenkontingente verteilen sich dabei zu 65 Prozent auf Darmstadt, zu 21 Prozent auf Rostock, zu 10 Prozent auf Graz und zu 3 Prozent auf Singapur. Die Planungen sehen für das Jahr 2012 ein Wachstum von circa 3 Prozent vor. Darüber hinaus beschäftigte das Fraunhofer IGD in seinen Institutionen 2011 etwa 51 sogenannte Betriebsfremde. Zu den Betriebsfremden zählen wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte, Gastwissenschaftler und Auszubildende. Entwicklung der kostenwirksamen Kapazitäten im Fraunhofer IGD an seinen Standorten Graz Singapur Rostock Darmstadt Plan 2011 betrug die Summe der Betriebshaushalte des Fraunhofer IGD rund 16,3 Millionen Euro. Davon entfielen etwa 72 Prozent auf Darmstadt, rund 19 Prozent auf Rostock, etwa 6 Prozent auf Graz und circa 3 Prozent auf Singapur. Im Jahr 2012 sollen die Budgets an allen Standorten auf dem Niveau des Vorjahres stabilisiert werden. Aufgrund der Neuausrichtung der Standorte Rostock und Singapur können sich bei erfolgreicher Projektakquise Steigerungen im Budget ergeben. Die Planzahlen für 2012 basieren auf einer Kalkulation von Oktober 2011 und werden regelmäßig der weiteren Entwicklung angepasst. Entwicklung der Personalkontingente im Fraunhofer IGD an seinen Standorten Graz Singapur Rostock Darmstadt Plan 8

11 Entwicklung der Betriebsfremdenkontingente (vollzeitäquivalent) im Fraunhofer IGD an seinen Standorten T. Graz Singapur Rostock Darmstadt Graz Singapur Rostock Darmstadt Plan Haushaltsentwicklung im Betriebshaushalt des Fraunhofer IGD an seinen Standorten Plan Der Betriebshaushalt des Fraunhofer IGD in Darmstadt setzt sich zu circa 68 Prozent aus externen Erträgen und zu etwa 32 Prozent aus der Grundfinanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft zusammen. Die Anteile der externen Finanzierung kamen zu circa 16 Prozent aus der Industrie, zu rund 28 Prozent aus EU- Projekten und mit etwa 24 Prozent aus nationalen öffentlichen Projekten. In Rostock verblieb der Betriebshaushalt gegenüber 2010 auf gleichem Niveau. Der Anteil der Grundfinanzierung betrug etwa 22 Prozent. Die Hauptanteile der externen Finanzierung kamen mit rund 60 Prozent aus öffentlichen Projekten und zu 18 Prozent aus der Industrie. Der IGD-Standort Graz hat sich in Österreich fest etabliert. Aufgrund des geringen Budgetvolumens ist die laufende Entwicklung noch sehr starken Schwankungen ausgesetzt. Jedes Projekt kann die Datenlage entscheidend verändern. Aus diesem Grund sind keine aussagekräftigen Vergleiche der vorliegenden Zahlen möglich. Das Projektzentrum Fraunhofer IDM@NTU hat im ersten Quartal 2011 offiziell seine Arbeit aufgenommen. Der Aufbau des Standorts verläuft planmäßig, und die beteiligten Projektpartner sind im Begriff, die bestehenden Strukturen für eine größere Gruppe weiter auszubauen. 9

12 WEGE DURCH DEN DATENDSCHUNGEL ABTEILUNG»INFORMATIONSVISUALISIE- RUNG UND VISUAL ANALYTICS«Sehen und verstehen. Nach diesem Motto arbeiten die Forschergruppen der Abteilung»Informationsvisualisierung und Visual Analytics«des Fraunhofer IGD. Das interdisziplinäre Team entwickelt Lösungen für die interaktive Visualisierung großer Datenmengen (»Visual Analytics«), die Visualisierung von Semantik sowie Echtzeitlösungen für die Simulation, Visualisierung und das Rendering von Daten. Die Abteilung ist mit ihren Projekten in allen drei Geschäftsfeldern des Fraunhofer IGD vertreten. Die Forschungsschwerpunkte der Abteilung haben das gemeinsame Ziel, den Fraunhofer-Kunden neue Visualisierungstechniken zu bieten, die komplizierte Sachverhalte einfach verständlich machen. Visual Analytics ist dabei ein zentrales Forschungsthema der Abteilung. Es vereint Data Mining und Informationsvisualisierung. Hier besteht die Herausforderung, sehr große Datenmengen zu visualisieren und dem Anwender interaktiv nutzbar zu machen. Die Forscher verwenden eine eigene Architektur, um Datenbanken und Visualisierungstechniken miteinander zu verbinden. Sie dient als Grundgerüst für alle aktuellen Entwicklungen. Die Abteilung konzentriert sich dabei auf interaktive Visualisierung und intelligente Komplexitätsreduktion. Anstelle von endlosen Zahlentabellen zeigen die Lösungen zum Beispiel ein Mosaik aus farbigen Flächen. Weichen Zahlenkolonnen von den üblichen Daten ab, fallen dem Betrachter diese durch ihre Farbgebung oder Struktur auf. So lassen sich Zusammenhänge erkennen, die sonst häufig verborgen bleiben. Hierdurch werden Risiken und Fehlentwicklungen schneller erkannt. Das kann zu einem deutlichen Wettbewerbsvorteil der Anwender führen. Der Kern der Semantik-Visualisierung liegt in der graphischen Darstellung von Informationen, die durch die visuelle Aufbereitung komplexer Zusammenhänge zu Schlussfolgerungen führen.die Forscher greifen hierfür auf ihr Framework SemaVis zurück, das dabei hilft, Analyse-, Such-, und Entscheidungsaufgaben zu lösen. Wird in einem Unternehmen ein interner Fachexperte gesucht, gibt es bereits intelligente Suchprogramme, die fündig werden. Mit der SemaVis-Benutzeroberfläche wird die Navigation jedoch deutlich einfacher. So kann zum Beispiel in Form eines Netzes dargestellt werden, in welcher Organisationsbeziehung die einzelnen Experten im Unternehmen zueinander stehen. Wesentlich tiefergehende Resultate sind so möglich. Im Bereich der Echtzeit-Visualisierung ist die Abteilung zudem auf die effiziente Simulation, Visualisierung und das Rendering von Kleidungsstücken und Textilien spezialisiert. Die Technologien in diesem Bereich können das Stoffverhalten virtuell nachbilden. Sie simulieren Weichgewebe, wie bei Plüschtieren, und stellen Materialien mit komplexem Reflexionsverhalten, wie Felle und Leder, präzise dar. Mehr Informationen zu der Abteilung und den Projekten: 10

13 3D-WELTEN IM INTERNET ABTEILUNG»VISUAL COMPUTING SYSTEM TECHNOLOGIES«Während der vergangenen 15 Jahre gab es mehrere Initiativen, 3D als Technologie in Webbrowser zu integrieren. Diese Ansätze wurden jedoch fast ausschließlich mit systemspezifischen Plug-ins umgesetzt, waren nur ungenügend in Webtechnologien integriert und sind bis heute nicht wesentlich verbreitet. Das Fraunhofer IGD arbeitet an der Spitze technischer Entwicklung des 3D-Internets. Die Abteilung unter Leitung von Dr.-Ing. Johannes Behr wurde gegründet, um die Basistechnologien des Fraunhofer IGD für andere Forschungsgruppen und die Industrie verfügbarer zu machen. Unter Visual Computing versteht man bild- und modellbasierte Informatik. Hierzu zählen Virtuelle und Erweiterte Realität, Graphische Datenverarbeitung und Computer Vision. Das Fraunhofer IGD ist die weltweit führende Forschungseinrichtung für angewandtes Visual Computing. Das Technologiesystem instantreality bietet zahlreiche Lösungen für die unterschiedlichsten Branchen vom Maschinenbau über die Medizin bis zum Kulturerbe. Im industriellen Sektor lassen sich hiermit vor allem Simulationen deutlich effizienter und kostengünstiger umsetzen, mit denen Produkte entwickelt und präsentiert werden. Dabei zeichnet sich das System vor allem durch die Unterstützung vieler multimodaler Ein- und Ausgabeschnittstellen aus. instantreality ist ein internes strategisches Projekt, das aus unterschiedlichen öffentlichen und industriellen Quellen finanziert wird. Das Softwaresystem verknüpft Funktionalitäten der Virtual Reality und Augmented Reality zu einem komplexen Mixed-Reality-System. Dessen Semantik orientiert sich an Standards in der 3D-Computergraphik (X3D-Standard). instantreality organisiert den Szenegraphen, kontrolliert spezifische Ein- und Ausgabegeräte und unterstützt verschiedene Echtzeitsimulationen sowie PC-Cluster. Heute wird instantreality von vielen Anwendern aus Industrie und Wissenschaft eingesetzt. Eine Testversion für unterschiedliche Betriebssysteme und eine Dokumentation zum System stehen auf dem instantreality-webportal zur Verfügung. X3DOM ist ebenfalls ein internes strategisches Projekt, welches hauptsächlich aus öffentlichen und industriellen Projekten finanziert wird. Ziel ist eine offene und frei verfügbare Möglichkeit für interaktive 3D-Darstellungen im Internet. X3DOM wurde in Zusammenarbeit mit dem»web3d«- und»world Wide Web«-Konsortium entwickelt. Es basiert auf dem X3D-Standard und ist ein sogenanntes Open-Source- Projekt. X3DOM schafft erstmals die Voraussetzung dafür, 3D-Inhalte wie begehbare Architekturmodelle oder von allen Seiten betrachtbare Gegenstände im Internet ohne Plug-ins zu visualisieren. Die zugrunde liegende Technologie»WebGL«ermöglicht eine hardwarebeschleunigte Darstellung von 3D- Daten und wird bereits von einigen Webbrowsern unterstützt. Mehr Informationen zu der Abteilung und den Projekten: 11

14 UNSERE KÖPFE»Es sind vor allem unsere Beschäftigten, die unser Institut prägen: begeisterte Hilfswissenschaftler, Mitarbeiter und Führungskräfte. Alle zusammen bilden das Innovationspotenzial des Fraunhofer IGD. Im Folgenden stellen wir Ihnen fünf besondere Köpfe vor.«jörn Kohlhammer Leiter der Abteilung»Informationsvisualisierung und Visual Analytics«Er studierte Informatik mit Nebenfach Betriebswirtschaftslehre von 1993 bis 1999 an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Danach arbeitete Jörn Kohlhammer bis 2003 als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer CRCG in Providence, RI, USA, und zwar im Bereich kontextabhängiger Informationsvisualisierung wechselte er zum Fraunhofer IGD in die Abteilung für Graphische Informationssysteme und beschäftigte sich dort mit entscheidungsbasierten Visualisierungslösungen folgte seine Promotion an der TU Darmstadt im Fachbereich Informatik. Seit 2004 leitet Kohlhammer die Abteilung»Informationsvisualisierung und Visual Analytics«. Seine Forschungsinteressen: entscheidungsbasierte Informationsvisualisierung unter Nutzung von Semantik, Visual Business Analytics und simulationsbasierte Visualisierung großer Datenmengen. Dr.-Ing. Jörn Kohlhammer, , Johannes Behr Leiter der Abteilung»Visual Computing System Technologies«1994 beschloss er sein Studium an der Hochschule Würzburg als Diplom-Informatiker. Daraufhin studierte Johannes Behr an der University of Wolverhampton in Großbritannien und erwarb den Titel»Master of Science in Advanced Software Technology«. Seit 1997 arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter des Zentrums für Graphische Datenverarbeitung e.v. (ZGDV) und seit 2005 am Fraunhofer IGD in der Abteilung für Virtuelle und Erweiterte Realität. Nach seiner erfolgreichen Promotion im Jahre 2005 leitet er seit 2007 den Bereich Virtual Reality in der Abteilung und ist maßgeblich an der Entwicklung des Mixed-Reality-Systems instantreality beteiligt. Darüber hinaus ist Johannes Behr in das Web3D-Konsortium und in die HTML-/X3D- Working-Group involviert. Dr.-Ing. Johannes Behr, , 12

15 Unsere Köpfe linke Seite: Jörn Kohlhammer und Johannes Behr (v.l.n.r.) rechte Seite: Sabine Webel, Thorsten May und Yvonne Jung (v.l.n.r.) Das Fraunhofer IGD ist nicht nur ein Ort für qualifizierte Köpfe, sondern bietet gleichfalls die Möglichkeit zur Promotion. Nicht zuletzt die Expertise unserer Doktoranden und Doktoren ist eine wichtige Zutat des Erfolgsrezepts einer Einrichtung wie dem Fraunhofer IGD. Im Folgenden stellen wir drei unserer frischgebackenen Doktoren aus 2011 vor. Sabine Webel Während ihres Informatikstudiums an der TU Darmstadt arbeitete Sabine Webel als Hilfswissenschaftlerin am Fraunhofer IGD in der Abteilung für»virtuelle und Erweiterte Realität«und verfasste dort 2005 ihre Diplomarbeit. Seit 2006 arbeitete sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung. Der Titel ihrer Promotion»Multimodal Training of Maintenance and Assembly Skills Based on Augmented Reality«verweist auf ihr Arbeitsfeld: Im Bereich Interaktion und Applikationsdesign für VR und AR, und Visualisierung in Augmented-Reality-Umgebungen sowie AR-basierte Unterstützungs- und Trainingssysteme wirkt sie in dem Projekt SKILLS Multimodal Interfaces for Capturing and Transfer of Skill, dem Projekt AR-basierte Telemaintenance im Flugzeug sowie am Multi-Touch-Helpdesk mit. Thorsten May Thorsten May studierte Mathematik mit dem Schwerpunkt Informatik an der TU Darmstadt und promovierte mit seiner Arbeit über»modelle und Methoden für die Kopplung automatischer und visuell-interaktiver Verfahren in der Datenanalyse«in diesem Jahr am Fraunhofer IGD. Bereits seit 2004 ist er am Aufbau der Forschungsgruppe Visual Analytics beteiligt. Seitdem übernimmt er die Gruppenleitung und die übergeordnete Koordination der Forschungsprojekte im Bereich Visual Analytics mit dem Fokus auf Policy Modeling, Sicherheitsanwendungen und digitale Bibliotheken. Heute ist er stellvertretender Leiter der Abteilung»Informationsvisualisierung und Visual Analytics«. Yvonne Jung Yvonne Jung studierte Angewandte Informatik mit dem Schwerpunkt Softwaretechnik an der Fachhochschule Bingen. Nach ihrer Diplomarbeit, die sie in der Abteilung»Virtuelle und Erweiterte Realität«schrieb, arbeitete sie zunächst von 2004 bis 2010 als Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung, bis sie Ende 2010 in die neu gegründete Abteilung»Visual Computing System Technologies«wechselte. Neben ihrer Mitarbeit an dem Mixed-Reality- Framework instantreality war sie auch maßgeblich an der Entwicklung von X3DOM beteiligt. In diesem Jahr promovierte sie mit ihrer Doktorarbeit über»dynamic Aspects of Character Rendering in the Context of Multimodal Dialog Systems«. 13

16 UNSERE GESCHÄFTSFELDER Fraunhofer-Institute setzen auf ausgewählte Kompetenzen und zukünftige Herausforderungen an Gesellschaft, Industrie und Wirtschaft. Das Fraunhofer IGD hat seine Forschungs- und Entwicklungsphilosophie nun in drei Geschäftsfelder zusammengefasst, die im Folgenden kurz anhand ausgewählter Schwerpunktprojekte vorgestellt werden. Damit verfolgt das Institut neue Schlüsselthemen und ist hier weltweit führend. VISUELLE ENTSCHEIDUNGSHILFE»Das Auge isst, lernt und arbeitet mit. Die Kraft der Visualisierung wird in vielen Lebensbereichen deutlich. Sie kann komplexe Zusammenhänge über Modelle und Simulationen darstellen. Eine schnellere Analyse von Daten und Erfahrungen wird möglich. Ziel ist es, Wissen verständlich darzustellen und Entscheidungen zu erleichtern.«visuelle ENTSCHEIDUNGSHILFE IM FRAUNHOFER IGD Menschen wollen Zusammenhänge verstehen, Einsichten gewinnen und Entscheidungen herbeiführen. Wir machen über Visualisierungen komplexe Sachverhalte sichtbar, nämlich in abstrakten Daten, Modellen und Simulationen. Wir unterstützen Industrie, Behörden und Privatpersonen mit Analysetechniken und Visualisierungsmethoden dabei, Entscheidungen einfacher, schneller und besser zu treffen. Referenzprojekte: KonKav - Optische Vermessung von Kavitationseff ekten s IT solutions - intelligente Schachzüge: IT-Lösungen für Banken und interaktives 3D-Schachspiel Bild rechts: Der Multi-Touch- Table in Graz. 14

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18 KonKav OPTISCHE VERMESSUNG VON KAVITATIONSEFFEKTEN»Unter dem Begriff Kavitation versteht man die Bildung kleiner Gasblasen in einer Flüssigkeit. Solche Kavitationseffekte führen an Schiffspropellern zu erhöhtem Verschleiß und senken die Effektivität des Antriebs. Dieses Phänomen beschäftigt seit Langem die Forschung und die Schifffahrt. Das Fraunhofer IGD beteiligt sich nun an der Lösung dieses Problems. Es schöpft dabei aus seinem reichen Erfahrungsschatz in der Bilddatenverarbeitung.«16

19 UNSERE GESCHÄFTSFELDER Problemstellung im Schiffbau Im Projekt KonKav untersuchen die Forscher der Universität Rostock anhand eines Strömungskanals, wie sich Kavitation an Schiffspropellern auswirkt. Die Forscherinnen und Forscher dieses Projekts haben sich das Ziel gesetzt, den physikalisch sehr komplexen Effekt besser zu verstehen und ihn mathematisch fassbar zu machen. Ein spezielles Kamerasystem analysiert die Versuche, sodass man Blasengebilde dreidimensional rekonstruieren und deren Ausdehnung erforschen kann. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse lassen Vorhersagen zu, welche man schließlich bei der Konstruktion und dem Betrieb der Schiffsteile berücksichtigen kann. Dies wäre nicht nur ein großer Schritt im Hinblick auf die Einsparung von kostspieligen Schiffsteilen, sondern auch ein Weg zur effizienten Energienutzung im Schiffsantrieb. Im selben Boot Die Hersteller von Schiffspropellern und Ruderanlagen können mit den neuen Errungenschaften ihre Position auf dem Weltmarkt festigen, denn die Ergebnisse des Projekts fließen unmittelbar in die Prozessoptimierungen zur Kostensenkung und Produktivitätssteigerung ein. Gefördert wird dieses Vorhaben vom BMWi im Programm»Schifffahrt und Meerestechnik für das 21. Jahrhundert«. Das Konsortium aus Schiffbauversuchsanstalten, der TU Hamburg-Harburg sowie der Universität Rostock wird vom Fraunhofer IGD mit seiner Kompetenz in der Unterwasserbildbearbeitung unterstützt. Herausforderungen mit Innovation begegnen In einem Strömungskanal werden zu Forschungszwecken die Kavitationsphänomene mittels eines Mehrfach-Kamerasystems aufgezeichnet. Die dabei erzeugten Bilddaten und -sequenzen werden dann vom Fraunhofer IGD mithilfe von Bildverarbeitungsprogrammen analysiert und die nichtsphärischen Blasengebilde als 3D-Modelle rekonstruiert, um deren Verhalten im Raum untersuchen zu können. Die Herausforderungen des Vorhabens bestehen neben den Medienübergängen zwischen Luft und Wasser insbesondere in der relativ schlechten Zugänglichkeit des Kanals. Die richtige Aufstellung von Kameras und Lichtquellen gestaltet sich schwierig, zudem erschwert die große Anzahl Partikel und Kleinblasen im Wasserstrom die Bildauswertung zusätzlich. Der gewählte Ansatz nutzt die Reflexionen an der Grenzfläche zwischen Blasengebilde und dem umgebenden Wasser sowie Kohärenzeigenschaften zwischen den Einzelbildern. Vom Einzelbild zum 3D-Modell Die anschließende räumliche Verzeichnung der Aufnahmen bildet die Grundlage für die angestrebte 3D-Rekonstruktion. Diese nutzt ein Verfahren, das sich am Visual-Hull-Ansatz orientiert und durch Ausnutzung von Symmetrieeigenschaften des Blasengebildes auch mit wenigen Ansichten auskommt. Das resultierende 3D-Modell wird dann von den Projektpartnern genutzt, um die dort entstehenden mathematischen Modelle zu validieren und zu optimieren. Die entwickelten Algorithmen und Softwaremodule wurden durch die Forschungsarbeiten zur Kamerakalibrierung, Bildregistrierung und Erstellung einer Benutzungsoberfläche sowie der Entwicklung eines interaktiven Visualisierungsmoduls komplettiert. Im Folgeprojekt sollen die Ergebnisse aus dem Strömungskanal dann auf die Großausführung übertragen werden. Dazu werden Kameras im Heck positioniert, die dann unter realistischen Bedingungen den Propeller und den Nachstrom beobachten. Die automatische Auswertung dieser Bilder wird die Forscher des IGD noch einmal vor neue Herausforderungen stellen. Projektverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Uwe Freiherr von Lukas 17

20 s IT solutions SCHACHBUCH pdf3d»neue Technologien sind auf dem Vormarsch und machen klassische Medien in digitaler Form verfügbar. Fraunhofer Austria bietet neue Methoden für die Visuelle Entscheidungshilfe, die den Umgang mit algebraischen Problemen vereinfachen.«18

21 UNSERE GESCHÄFTSFELDER s IT solutions Der Multi-Touch-Table ist bereits seit Langem ein technisches Grundlagenmodul des Fraunhofer IGD, welches für besondere Darstellungsformen und interaktive Anwendungen, speziell in Office-Umgebungen und für kollaboratives Arbeiten, geeignet ist. Diese innovative Technologie wird nun in einem neuen Zusammenhang auch für Banken interessant. Mit s IT solutions hat eine Tochter der Erste Bank Österreich AG in Zusammenarbeit mit der Fraunhofer-Austria-Visual-Computing-Gruppe zwei Anwendungen realisiert. Eine Anwendung kann Berater bei Gesprächen zur Immobilienfinanzierung unterstützen. s IT solutions bietet IT-Lösungen für Banken und zeichnet sich verantwortlich für die Entwicklung, Implementierung und Wartung von Banking-Software und deren Funktionsweise. Es entwickelt Lösungen, die auf verschiedenen IT-Plattformen wie Host-Systemen, Middleware, Client- oder Server-Lösungen und Internet- und Intranet-Anwendungen Einsatzmöglichkeiten findet. Darüber hinaus wurde nach ähnlichem Vorbild der Prototyp einer Software entwickelt, die zeigt, wie Auto-Leasing in Zukunft ablaufen könnte. Als Basis wurde die Multi-Touch- Software VirtualDesk verwendet, die bei Fraunhofer Austria schon länger entwickelt wird. Bei der entwickelten Software werden verschiedene Autos zur Auswahl gestellt. Wählt man eines dieser Autos aus, so wird auf einem großen Zweitbildschirm eine passende Diashow abgespielt. Auf der Multi-Touch-Oberfläche kann man dann die Laufzeit eines Leasingvertrags und den Anzahlungsbetrag verändern, um dann die Raten angezeigt zu bekommen. Als besonderes Gimmick kann der Tisch einen Code generieren, den man mit einem ipad oder Smartphone abfotografieren kann, um dann das passende Angebot auf sein mobiles Endgerät zu bekommen. Prototypen beider Anwendungen wurden im November 2011 auf der skontakt Messe in Kitzbühel einer breiten Öffentlichkeit präsentiert. Die Welt der Zahlen ist vielfältig. Auch auf dem Gebiet des hochkomplexen algebraischen Königsspiels, dem Schach, ist dem Fraunhofer Austria ein kluger Schachzug gelungen. Das lebendige Königsspiel in 3D Schach, das Königsspiel, fasziniert die Menschen seit Jahrhunderten. Aufgrund seines taktischen Charakters ist die Analyse alter legendärer Schachpartien ein wichtiger Aspekt in der Schachtheorie. Normalerweise sind Schachpartien und Spielpositionen unter Anwendung einer algebraischen Schachnotation hinterlegt, die vor allem eine kommentierende Liste von Zügen ermöglicht. Bisherige Computer-Schachspiele sind jedoch meist nur streng auf das Spielen ausgelegt. Mit dem Interaktiven Schachbuch in pdf3d zeigt das Fraunhofer Austria Visual Computing nun, wie man interaktive und multimediale Inhalte dreidimensional im weitverbreiteten PDF-Format veröffentlichen kann. Diese neuartige Technik lässt sich nutzen, ohne dass zusätzliche Plug-ins benötigt würden. Am Beispiel des legendären sogenannten»spiels des Jahrhunderts«, welches im Jahre 1956 zwischen Donald Byrne und Robert»Bobby«Fischer stattgefunden hat, wird ein interaktives Schachbrett anschaulich dargestellt. Der»Leser«kann dem Schachspiel auf viele Weisen folgen. Er kann dabei multioptional und interaktiv die Sichtweise eines der beiden Spieler, eines neutralen Betrachters oder einer Spielfigur auf dem Schachbrett einnehmen. Einfache Kontrollen ermöglichen es, in den Zügen des Spiels vor- und zurückzuspringen. Die Fraunhofer-Entwicklung konvertiert nicht einfach nur ein 3D-Modell in das PDF, das sich von allen Seiten betrachten lässt. Es ist auch möglich, interaktiv Veränderungen vorzunehmen. Die Forscher suchen Partnerunternehmen, um die Forschungsergebnisse in weitere Anwendungen zu überführen. Projektverantwortliche: Dr. rer. nat. Eva Eggeling office.graz@fraunhofer.at 19

22 VIRTUELLES ENGINEERING»Ein neues Auto entsteht am Computer. Feuer bricht auf einem Schiff aus. Neuentwicklungen und Extremsituationen können mithilfe der 3D-Technik realitätsnah konstruiert und erprobt werden. Durch das Eintauchen in einen virtuellen Raum können die Anwender Zeit und Kosten sparen und in Notsituationen sogar Leben retten. Die virtuelle Welt ermöglicht es, Fertigung, Training und Wartung zu erproben und die Qualität der Endprodukte zu verbessern.«virtuelles ENGINEERING IM FRAUNHOFER IGD Die Technologien des virtuellen Engineerings begleiten den gesamten Produktlebenszyklus von Design und Fertigung über Vertrieb und Training bis zu Wartung, Instandsetzung und Recycling. Wir entwickeln interaktive Lösungen, die mit Visualisierungen, Simulationen und dem durchgängigen Einsatz von 3D-Modellen Zeit und Kosten im Prozess einsparen und die Qualität der Produkte verbessern. Wir helfen damit den unterschiedlichsten Branchen vom Anlagenbau über die Textilindustrie bis zur Zahntechnik. Referenzprojekte: CST 3D-Visualisierung von Strahlungswerten für den Mobilfunkgerätebau IMAP innovative Technologien für die Unterstützung von Montageprozessen darsein das iphone als Touristenführer Bild rechts: Technik für die Wartung: Moderne Smartphones und ihre Apps eröffnen viele Möglichkeiten. 20

23 UNSERE GESCHÄFTSFELDER 21

24 COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY AG (CST)»Mobiltelefone sind unsere ständigen Begleiter im Alltag. Sie sind Teil unseres Lebens, und wir sind fast überall von ihnen umgeben. Die Strahlungen und der Elektrosmog aber, die von ihnen ausgehen, beunruhigen uns. Wir sehen sie nicht und wissen nicht, was für Auswirkungen sie auf unsere Gesundheit haben. Das Fraunhofer IGD hat sich dieses Problems angenommen.«22

25 UNSERE GESCHÄFTSFELDER Alltagsbegleiter Handy Das Handy ist längst nicht mehr nur Mittel zur Kommunikation; wir können uns damit informieren und ins Internet gehen. Man kann fotografieren oder Musik hören. Apps erleichtern unser Leben. Das Fraunhofer IGD ist selbst an diesen technischen Innovationen beteiligt. Um potenzielle gesundheitliche Risiken zu vermeiden, ist es wichtig, dass diese Geräte die vorgegebenen Strahlungswerte nicht überschreiten. Bevor ein Gerät auf den Markt kommen darf, sind ausgiebige Tests erforderlich. Vor der realen Umsetzung eines solchen Produkts ist daher die schnelle Simulation und Visualisierung seines Abstrahlverhaltens ein hilfreiches Werkzeug. der Lage, auch weitere analoge physikalische Vorgänge in ähnlicher Weise sichtbar zu machen. Anwenderspezifische Entwicklungen Das System wurde bereits im letzten Jahr in einer ersten Version zur Darstellung gekrümmter Tetraeder-Elemente in den Markt eingeführt. Ende 2011 erfolgte die Freigabe vieler weiterer Visualisierungstechniken, die nun zum Standardwerkzeug an ca Arbeitsplätzen von CST-Nutzern weltweit geworden sind. Immer eine gute Verbindung In enger Kooperation mit seinem Kunden, der Computer Simulation Technology AG (CST), entwickelt das Fraunhofer IGD eine neue 3D-Visualisierungskomponente, die bisherige Standardverfahren in den Schatten stellt und eine schnelle Darstellung von Simulationsergebnissen elektromagnetischer Phänomene erlaubt. Das Fraunhofer IGD beschleunigt und vereinfacht damit den Produktentwicklungsprozess solcher Geräte. 3D-Darstellung unterstützt Gerätebau Die Fraunhofer-Technologie ifx ermöglicht es den Geräteentwicklern, ihre Simulationsergebnisse einfach und schnell in anschauliche 3D-Darstellungen umzuwandeln. Innerhalb der Simulationsumgebung können dann viele Varianten auf ihren Strahlungswert hin überprüft werden, bis das gewünschte Ergebnis einer strahlungsarmen Handyantenne erreicht ist. Das hochinteraktive System zeichnet sich zudem dadurch aus, dass es eine hohe Qualität der Ergebnispräsentation bietet, und einen performanten Umgang mit großen Datenmengen leisten kann. Die Fraunhofer-Forscher sind damit in Projektverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. André Stork 23

26 IMAP INNOVATIVE ASSISTENZTECHNOLOGIEN»Die Produktion in einem Unternehmen ist selten automatisiert und wird durch Planungssysteme unterstützt. Komplexe Produktionsfeinplanungssysteme werden durch das Erfahrungswissen der Arbeitsvorbereitung ersetzt. Störungen im Produktionsablauf werden daher ad hoc und in vielen Fällen manuell ohne Einbeziehung der Planungssysteme bearbeitet, was häufig zu Problemen in den Produktionsabläufen führt.«24

27 Der neue Produktionsassistent Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderte Forschungsvorhaben IMAP entwickelt bereits seit 2009 innovative Konzepte und Technologien für die Unterstützung in der Koordination von Montageprozessen in kleinen und mittelständischen Unternehmen. Ziel des Projekts ist es, den Unternehmen ein flexibles und einfaches Werkzeug zur Unterstützung der Produktionsprozesse in die Hand zu geben, um die für die Produktion beteiligten Ressourcen (Personen, Maschinen, Material) optimal zu nutzen. Hierfür entwickelt die Abteilung IDE ein Integriertes Montageportal, das dem Montagearbeiter an seinem Arbeitsplatz die für seinen jeweiligen Arbeitsauftrag erforderlichen Informationen zur Verfügung stellt. Zudem ermöglicht es ihm eine einfache und schnelle Rückmeldung von Problemen und Hinweisen. Die Prozesse im Integrierten Montageportal können durch intuitive Werkzeuge manuell modelliert und mit den Informationssystemen des Unternehmens verbunden und synchronisiert werden. Auf diese Weise werden durchgängige Informationsflüsse zwischen den führenden Systemen in der Produktion hergestellt. Einige Lösungen werden nachfolgend vorgestellt. Der intelligente Stift Konstruktionszeichnungen in ausgedruckter Form sind auf Baustellen bisher eine unvermeidliche Arbeitsgrundlage. Oftmals treten Änderungen im Plan ein, die dann auf dem Papier vermerkt werden und durch den Medienbruch oft zu Verzögerungen im Arbeitsablauf oder gar zu Verwirrung führen. Häufig gehen auch auf der Baustelle wichtige Papiere verloren oder werden durch die fortwährende Benutzung unlesbar. In der Unternehmensleitung stapeln sich schließlich die handschriftlichen Änderungsmeldungen, während viele andere Aufgaben warten. Hier müssen die Pläne ständig aktualisiert und wieder an die Arbeitsbereiche verteilt werden ein komplizierter Prozess, der zeitaufwendig ist. Hinter dem Smartpen verbirgt sich ein intelligenter Stift, welcher sämtliche Prozesse der Änderungsdokumentation vereinfachen kann. Der Einsatz moderner Smartpen- Technologien kann Medienbrüche beim Transfer digitaler Informationen auf Papier und beim Rücktransfer der Dokumentationsänderung vom Papier in das Konstruktionsmodell vermeiden. Änderungen werden nunmehr in bewährter Form mithilfe der bekannten Papier- und Stift-Metapher dokumentiert und können automatisiert in das zugrundeliegende Konstruktionsmodell übertragen und an den zuständigen Konstrukteur gesendet werden. Informationsverluste und -verzögerungen werden so umgangen, jeder Arbeitsplatz ist so quasi simultan auf dem neuesten Stand. Montageplanung mit dem Multi-Touch-Table Auch in Besprechungen zwischen Bauleiter und Montageteams auf der Baustelle stellt sich das Problem des Informationsverlusts. Bisher wird die Besprechung mit den Konstruktionsplänen und auf Basis der Tagesberichte der einzelnen Teams geführt. Die verwendeten Konstruktionspläne entsprechen häufig nicht dem aktuellen Stand, und die Entscheidungsgrundlage für Probleme basiert nicht auf allen verfügbaren Informationen. Eine Dokumentation der Planungsänderung erfolgt selten. Mit dem Einsatz der Multi-Touch-Table-Technologie wird ein interaktives Hilfsmittel für die Darstellung und Arbeit mit den Konstruktions- und Arbeitsplänen bereitgestellt und damit eine Verschränkung der Planungsdaten (Aufgaben) mit allen digital verfügbaren Informationen zum Baufortschritt (Störungen, Dokumente, Dokumentationen) herbeigeführt sowie Transparenz im Aufgabenplanungs- und Verteilungsprozess geschaffen. Die Baubesprechung wird interaktiv unterstützt und findet auf der Grundlage der jeweils aktuell verfügbaren Informationen aus dem Unternehmen statt. Projektverantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Bodo Urban 25