FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING

AND INFORMATION TECHNOLOGY

The main objective of the EMADI joint project is the prototypical development and practical testing of ICT systems to support publicly usable systems for dynamic inductive charging (DWPT) with the aspects of communication between charging infrastructure and vehicle, measurement of the transferred energy and calibration-compliant billing (EKA). Further objectives are to determine the overall sustainability of such DWPT charging systems and to develop sustainable charging strategies based on the positive effects of DWPT on battery life.
The main objectives of the ifak sub-project are as follows:

• Development of methods and procedures for energy measurement, communication and billing of energy transfer in DWPT systems.
• Exploitation of the project results through transfer to standardisation.

• Research into methods and procedures for the metrological determination and evaluation of energy flows and losses in a DWPT system.
• Development, construction and testing of an EKA system in cooperation with the industrial partners,
• Scientific and technical support of the industrial and research partners with the know-how in the field of inductive energy and data transmission,
• Transfer of the project results into standardisation.

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Against the background of technical, economic and regulatory requirements, the ChaNGe joint project is pursuing the goal of further developing the overall wireless power transfer system and helping it to market maturity. As a result, a high-performance (11 kW/22 kW) bidirectional charging technology is to be developed that guarantees manufacturer-independent use, can be integrated into individual ecosystems and makes a contribution to the environmentally friendly mobility transition.

The ifak sub-project focuses on interoperability requirements for wireless power transfer systems in the form of a guideline, test concepts and systems for assessing conformity with measurement and calibration law and the development and testing of an energy controller for operator, grid or resource-friendly control of charging processes. All project results will be incorporated into the international standardization work of IEC and ISO.

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The use of Industrial Internet of Things (IIoT) components in machine and plant engineering requires security- and safety-related protection. In contrast to conventional, proprietary fieldbus-based systems and control components, these allow a very high degree of flexibility. On the other hand, this leads to new attack vectors that must be closed by specially developed operational instructions and the use of specific guidelines that ensure cybersecurity in industrial automation and control technology through a holistic, process-oriented approach for manufacturers, integrators and users. However, corresponding standards such as IEC 62443 or ISO/IEC 15408 are quite complex. SUSTAIN wants to develop practice-relevant approaches to make the close interlocking of security standards with established standards of functional safety or the Machinery Directive manageable for both manufacturers and users.

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For the biologisation of the economy based on organic waste and residual materials, the heterogeneous composition of these materials poses a major challenge due to the need for complex pre-treatment. The development of innovative and robust biological processes based on extreme biological environments and microorganisms allows the utilisation of heterogeneous waste and residual materials for the production of high-quality products that can contribute to the sustainable technical and socio-economic development of rural areas.

With an automated cultivation process of the extremophilic microalgae Galdieria sulphuraria, it would be possible to recycle organic residues from aquacultures such as shrimp farms. The extremophilic microalgae G. sulphuraria is able to heterotrophically convert various organic residues into algal biomass, which is rich in high-quality and versatile proteins, carbohydrates (glycogen) and pigments (especially phycocyanin). Due to extremophilic growth conditions such as pH 2 and 45 °C, G. sulphuraria displaces microbial contaminants, which even enables non-sterile cultivation under heterotrophic conditions.

Although the cultivation of G. sulphuraria on various organic residues has proven successful, industrial implementation has not yet been achieved. In order to manage and control the process performance with organic residues, AutoPro is working on the development of a process model in the form of a digital twin and its use for an integrated process engineering plant design including the development of control and regulation through to the online application for real-time monitoring for a decentralised process.

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The fabrication of special products places particular demands on production, especially in order to meet specific customer requirements. Thus, components must be manufactured in high quantities but also in small batch sizes. This is realized by a heterogeneous machine pool for the complete machining of components.

A fundamental disadvantage of heterogeneous machine pools is the varying integration of the machines into a communication network, which is increasingly based on IIoT. This means that end-to-end process optimization across the entire machine pool is not possible. Furthermore, investments in new machines and/or changes in the machinery can only be made in isolation per machine. The effects on the overall process cannot be predicted.

The aim of TwinMap is to develop a digital twin for heterogeneous machine pools for overall process optimization in component manufacturing. First analyses show that cost optimizations of > 10 % are possible. The project results are relevant for automotive companies with cycle time optimized production as well as SME contract manufacturers with small batch sizes.

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ESCOM develops a supplier-independent access for machine end users to services for installed machine components from the combination of openly available and largely standardised digital technologies. These services are offered in the form of digital services whose implementation takes place in edge cloud environments. Based on the know-how of the component manufacturer, the component services offer the customer customised solutions for effective machine operation.

ESCOM allows the application of component services in open, sovereign edge cloud environments in demand-driven market perspectives. This opens up greater market potential for component manufacturers, characterised by collaborative, interdisciplinary co-innovation in harmony with the machine manufacturer as OEM. The economic viability of the envisaged solution is given by the use of available and proven digital technologies. These include the Federation Services specifications of the Gaia-X initiative for a secure and sovereign data infrastructure in Europe. Furthermore, the concept of the management shell (VWS) of the Industrie 4.0 platform is used for the design of virtual representations of physical components - so-called digital twins. In addition, the further development of communication with IoT platforms or other software modules of product lifecycle management (PLM) and production planning and production control systems (MES) is taking place in ESCOM. ESCOM is also pursuing the transfer of necessary data models into a Gaia-X-compliant self-description by means of generic interfaces in order to strengthen the interoperability of technologies in Gaia-X-compliant data ecosystems.

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Extrusion is a moulding process for the synthesis and recycling of plastics with complex dependencies on material properties and process conditions. The selection of setting variables and troubleshooting in production are always costly and time-consuming. In particular, there is a lack of measurement technology and accessibility to fully monitor the materials in terms of composition, retention time and temperature. As a solution, the joint SME project aims to develop an AI assistance system for the spatially resolved visualisation of the material flow and the prediction of processes in extrusion lines. The aim is real-time prediction of the mass distribution in the melt channel for direct control of the extrusion processes.

Specifically, the system consists of a simulation AI that provides predictions about the residence time and melting behaviour based on non-invasive ultrasonic data recorded at the extruder. The ultrasonic measurement can be retrofitted in systems and provides data on the mass flow. In combination with conventional data from the extrusion process, a simulation model (CFD) is used to map the melting and flow conditions for different materials and extruder geometries with the help of trained AI. The aim is to provide the operator with a live visualisation of the dwell time and melting process of plastics in extruders and thus significantly improve the application and efficiency of extruders.

The ifak research institute is working closely with Katronic to develop the ultrasound measurement method and the necessary algorithms for AI-capable evaluation and processing of the data. The SME IANUS is modelling the flow process and the SKZ research institute is supporting the implementation and development of the overall system on an industrial prototype system.

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In the field of aviation, modern aircraft represent complex systems that are subject to legal regulations regarding operational and information security. Increased system integration and the increasing use of digital control and communication based on standard procedures in almost all areas of modern aviation increase the attack surface for cyber attacks and significantly increase the risk of successful attacks. In contrast to the established processes in the area of operational security, the particular challenge is to maintain the effectiveness of the protective functions demonstrated at the time of approval throughout the entire life cycle, to detect and ward off possible attacks, and to be able to react appropriately to new attack techniques. In RESISTANT, the zero-trust principle is to be transferred to the safety-critical avionics sector. This allows great flexibility in the integration of software and hardware from the COTS area, as non-trust is the basic assumption and the platform can deal with it. Increased fault and attack tolerance is to be achieved by reconfiguring services and restoring the original redundancy as a result of a failure or attack. Furthermore, an Aircraft Security Operation Centre (ASOC) is to be designed in RESISTANT, which will allow detailed monitoring of aircraft and entire aircraft fleets. To this end, the monitoring is to be used both to generate and to compare digital twins for the detection of (unknown) errors and attacks.

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The project aims to create the foundation towards new AI research groups composed of researches at the Otto-von-Guericke University and the ifak e.V. focusing on developing, extending and applying AI-Methods for industrial scenarios. The two junior research groups at Otto-von-Guericke University and ifak are headed by Dr. Christoph Steup and Dr. Maxim Nesterov. Furthermore, the project serves to establish connections between the current AI research at ifak e.V. and Otto-von-Guericke University with business entities.

As part of the project, the cooperation partners will address a highly relevant problem of autonomous mobility: sensitivity of driving operation to weather conditions and failure of external localization by, for example: Satellite navigation systems and cellular connectivity. The mentioned effects currently lead to a disruption of the autonomous operation.
 
The AULA-KI project aims at providing localization information for autonomous vehicles anytime and anywhere. For this purpose, both partners will jointly develop methods to detect, evaluate and mitigate the effects of weather conditions on typical sensors of autonomous vehicles (camera, LiDAR, odometry). In particular, existing artificial intelligence algorithms will be used and further developed for model building, but also for optimizing the output of the sensors. Demonstration and validation of the developed AI methods and localization enhancements will be performed with the help of an autonomous passenger shuttle on a dedicated test site. The project results lay a foundation for reliable, autonomous and sustainable mobility of tomorrow.
 
Technical objectives:

• Quality assessment of sensor data and quality metrics: Analyze vehicle localization and related sensor data. Determine the specific challenges of accurate localization and develop an AI-based evaluation algorithm to assess the current weather situation and localization quality of the vehicle.
• Factoring out weather effects: Develop AI-powered algorithms that allow weather events to be "hidden" from the actual sensor data, thus avoiding delocalization.
• Localization supported by swarm intelligence and infrastructure: For situations in which "factoring out" weather events is not possible, or difficult weather conditions are supplemented by additional, temporarily occurring deteriorations in localization quality (mobile radio failure or GPS malfunctions), localization is to be ensured by additional data sources: Infrastructure communication, swarm intelligence, data fusion.

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In the Mittelstand-Digital Zentrum Magdeburg, five partners from science and practice are pooling their digitalisation know-how to support small and medium-sized enterprises and craft enterprises in Saxony-Anhalt and beyond in their digital transformation. The offers developed by the centre are intended to enable companies not only to react adequately to market changes, but also to actively strengthen their competitiveness and innovative strength by developing their own digitally-supported products, processes and business models.

The project partner ifak is leading the activities on the topics of "Sustainable Automation & Networking" as part of the overall project. Information is provided on technologies currently used in practice and the trends towards Industrie 4.0-compliant applications and technologies are highlighted. ifak contributes, for example, to the virtualisation and simulative support of real processes, virtual commissioning and energy efficiency in the application area of water management, the acquisition of process data, inductive energy and data transmission, wired and wireless (e.g. 5G) communication technologies or, for example, digitalisation in logistics. The free and practice-oriented formats offered as part of the project cover a broad spectrum from entry into the topic of digitalisation to further education and the implementation of concrete solutions.

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Digitalization in the process industry is gradually leading to an increasing number of complex sensors (such as spectrometers) and extensive big data that must be processed either directly in the process or in a cloud architecture with advanced algorithms. This requires enhanced computing power as well as stable communication solutions for the connection and data transfer to cloud systems. At the same time, the use of powerful processors, extensive data storage and processing in cloud systems requires significantly more electric energy.

In this context, the current EDGE-POWER project aims to develop efficient modular electronic systems that could provide power on-demand and enable an energy-autonomous operation of field devices and controls including wireless communication of mass data in large scale production plants.

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In order to be able to transport agricultural products produced by small-scale farms to regional retailers, processors, restaurateurs, etc. in small quantities in an economically viable manner, digitalization is the key. Only through the largely automatic generation of transport offers from the existing systems and the optimization of transport requests the costs per transported item can be reduced to such an extent that the transports are economically worthwhile. Micro-hubs also expand the possibilities for handling goods and thus contribute to greater bundling of tours and ultimately to a reduction in costs. The overall goal of the approach is to (a) allow restaurateurs, processors and retailers to order and pay for regionally produced food via a B2B platform and (b) provide logistics to bring the ordered food from the producers to the customers mentioned under (a). The transport should be economical overall through bundling (integration of anyway tours and micro-hubs).

The PENOA project will conceptually deal with the overall system and its components in the sense of initialization management. This includes, above all, the specification of the requirements and the in-depth investigation of the expected future benefits of the PENOA system using simulation. A model of transport offers and transport requests in the project regions should be created and applied. Based on various scenarios, a statement should be made about what economic benefits the PENOA system would bring. If long-term economic viability is demonstrated, the next step is to estimate in detail the technical, organizational and legal work required for implementation.

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Wastewater treatment plants are complex operating facilities that are currently planned and dimensioned using steady-state design approaches. In the case of special process requirements, the tool of dynamic simulation is applied to model all process-related functions of the machinery and the detailed automation system. For the planning and building phase, but also for subsequent operation, a large number of specialist disciplines must therefore be efficiently and effectively interlinked. Only in this way is it possible to ensure a safe, sustainable and energy-optimised operation. With Building Information Modelling (BIM), this interdisciplinary cooperation can be standardised and realised, however, a coupling to the dynamic wastewater treatment plant simulation is currently not possible due to the lack of a software foundation.

The objective of the DynaBIM project is to integrate wastewater treatment plant simulation into the BIM methodology in order to achieve dynamisation for the first time. This will enable any potential user (e.g. software developers, engineering companies, research) to access data and information of each phase of the life cycle of a wastewater treatment plant transparently. Specifically, DynaBIM aims at the prototypical development of a virtual 3D wastewater treatment plant that imports detailed structural information from a subject-specific openBIM model and links it with dynamic material flow information from a wastewater treatment plant simulator, and this within the framework of a Virtual (VR), Mixed (MR) and Augmented Reality (AR) environment. The virtual 3D wastewater treatment plant can be used for training and educational purposes as well as in daily wastewater treatment plant operations.

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The purpose of EmKoI4.0 is to provide methods and tools supporting the research and development of converged communication solutions throughout the life cycle of plants and industrial products. The project is funded by the Federal Ministry of Economics and Climate Protection and has a duration of 30 months.

During the project time, in order to create a connection between communication standards and I4.0, the appropriate features and services of communication assets will be specified according Asset Administration Shell (AAS) submodels. This approach allows easy integration into digitized production systems putting the (wireless) communication system in context of I4.0. The standardization of partial AAS models for communication in the Industrial Digital Twin Association (IDTA) is planned.
The expected results in EmKoI4.0 are internationally relevant and applicable as the partners involved in the project are from different geographic regions (Europe and Asia). In this way, the integrative approach must ensure that converged communication solutions developed for a factory or product in one region can be used in other economic regions without problems.
The holistic approach allows subsystems in the digital domain to monitor and react together to an event in the physical domain. As an example, a system in the digital domain monitors the production process that contains an automated guided vehicle (physical domain). The vehicle transmits data over a wireless communication network. When there is a deterioration in the quality of the connection, a negotiation takes place in the digital domain that leads to a coordinated reaction for an increase in the transmission power and/or an adaptation of the route. Furthermore, in case of an unforeseen event, its causes can be identified later and a proactive solution can be prepared in case of recurrence.

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The aim of the ZwillE project is to develop methods and tools for the creation of a digital twin of the urban drainage infrastructure as a basis for proactive management of extreme weather events in urban areas. By linking simulatable models with high-resolution forecast data, the concept of the digital twin is realised in the form of a virtual image of the real drainage system. This virtual image is a precondition for the effective management of extreme weather events.

The concrete scientific and technical sub-goals of ifak are to improve the methods and tools for creating a digital twin of the urban drainage infrastructure and to make them suitable for practical use. Within the scope of the project, an integrated simulation model of the drainage infrastructure of Hannover will be created. The simulation model is to be used by linking it with real-time measurement data for the use cases (1) representation of the current state, (2) short-term planning of measures to cope with extreme weather events and (3) long-term planning of infrastructure adaptations.
A particular challenge is to create suitable user interfaces for the different use cases and to achieve the integration of the decision support function based on methods of explainable artificial intelligence with the inclusion of empirical knowledge.

Project partners:

• Stadtentwässerung Hannover, Eigenbetrieb der Landeshauptstadt Hannover
• Atos Information Technology GmbH
• Ingenieurgesellschaft für Stadthydrologie mbH
• hydro & meteo GmbH
• IAB Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH

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The consideration of pollutants discharged from the (road) surfaces into sewer networks is increasingly gaining importance a development driven also by the recent publication of the new A102 guideline document of German Water Association (DWA). Currently used modelling approaches for TSS, in particular for those with a diameter of less than 63 mm ( AFS63 ), are not satisfactory. The project extends and refines these modelling approaches in order to consider accumulation, storage and resuspension of such pollutants in appropriate detail. The integration of such modelling approaches into a present-day sewer simulator will also allow the consideration of AFS63 within an integrated context (sewer system, WWTP, river). Model development in this project is supported by in-situ data sampled by TH OWL and by data of decentral stormwater treatment plants in the city of Paderborn.

With the implementation of such modelling approaches in a simulator, the application of the A102 guideline document will be supported.

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The input of microplastics into the aquatic and terrestrial environment poses a significant threat to living organisms and plants. Plastic residues enter water bodies and arable soils directly or indirectly through waste and wastewater. With existing purification technologies, wastewater treatment plants are not able to completely remove the accumulating microplastics from the wastewater, so that large parts of the particularly small microplastics (< 150 µm) enter the environment via the clear water.

The AKUSMI research project therefore aims to research and develop a non-invasive process for separating microplastics from treated clear water in wastewater treatment plants. The project focuses on the design of an acoustophoretic separator module that enables the targeted separation of microplastics from the surrounding clear water on the basis of acoustic fields in the ultrasound range. In this way, the environmental input is to be significantly reduced and a recycling process for particularly small microplastics made possible.

The AKUSMI project is a cooperation project of the two ifak departments "Measurement Technology & Power Electronics" and "Water & Energy". The department "Measurement Technology & Power Electronics" is investigating and developing the acoustophoretic separator module. The department "Water & Energy" integrates the research results into the simulation systems SAMPSONS and SIMBA, so that a model-based balancing of the plastic material flow in sewage treatment plants becomes possible.

The target applications for the separator module are industrial wastewater treatment systems and municipal wastewater treatment plants.

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Innovative and forward-looking vehicle and mobility technologies, especially automation and networking, are highly dependent on secure, reliable and flexible data and service structures. Safety-critical systems in particular place high demands on the sovereignty, availability and real-time capability of the underlying digital infrastructure. For this reason, the development of a comprehensive system that meets these requirements at all times is critical for the introduction of new, digital mobility concepts. The aim of the Gaia-X 4 AMS project is to implement innovative, safety-critical mobility applications based on the Gaia-X data and services ecosystem. The aim is to show which components need to be established and expanded in Gaia-X in order to technologically link previously separate traffic domains. The focus is on the networking and cooperation of automated vehicles with the surrounding overall traffic system. The networking of various relevant actors and the development of a secure and sovereign data system are intended to increase road safety as well as the efficiency and transparency of the traffic system. The Gaia-X 4 Advanced Mobility Services (AMS) project belongs to the "Gaia-X 4 Future Mobility" project family, whereby the developments are primarily oriented towards two use cases. The use case "Safe coordination of automated vehicles" focuses on the coordination of specific operational areas of automated vehicles (Operational Design Domain, ODD). The use case "Networked and safe rescue corridor" uses the results of the first use case for the intelligent networking and coordination of vehicles and infrastructure using the example of rescue mobility.

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The InnoSale project supports specification and quotation generation in the sales process of complex, technical systems, such as cranes and in-plant transport systems. The products considered from the perspective of a manufacturer have a complexity and variance that does not allow a complete representation of the product diversity in a catalog. Direct offers from digital product catalogs (web stores) are limited to relatively simply structured products whose combination of basic products with product options can already be validated by the sales software. More complex and customized products currently require support from sales engineers and designers (back-office support). The project results are expected to lead to a reduction in the amount of support required and a higher quality of quotations with a shorter turnaround time. As a result, a higher success rate and quantity of sales processes to be handled is expected.

In the InnoSale project, a knowledge-based system is being developed with several goals in mind. A rule-based system should also be able to validate complex combinations of basic products and product options, for which the noting and evaluation of the necessary test rules was not possible or too costly up to now. A semantic search is to be used to find documents on previous projects that correspond as closely as possible to a verbally formulated request for a component not listed in the product catalog (customer request option). Other subsystems to be developed in the project concern an AI-supported pricing and a visualization of the products.
In particular, ifak contributes to semantic search and AI-supported pricing and is the coordinator of the German subconsortium.

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The aim of the SmartDelta project is to provide automated solutions for software quality assurance in continuous development processes. Through the development of machine-based data analysis techniques, quality assurance activities are identified, controlled and evaluated so that the entire process of quality assurance along the requirements of iterative development processes can be efficiently implemented and demonstrated. The results of the analysis are used to improve the testing and verification process and are integrated for automated test generation, selection, execution, enabling companies to develop and deliver high-quality software systems in a fast-paced, agile environment. As a project result, a tool chain for the quality assurance of critical software in iterative development processes is created.

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The overall objective of the ELEMENT project is to create cost-effective and convenient charging options for the e-vehicles of buildings with multiple tenants. Essential for this is the improvement of an existing energy management system for such buildings. A charging management system coordinates the charging processes according to the needs of the tenants including decentralized power generation systems (e.g. photovoltaics on the roof of the apartment building, combined heat and power unit in the apartment building). In addition, communication with the power grid is implemented via a smart meter gateway so that dynamic power grid restrictions as part of the amendment to § 14a EnWG can also be taken into account. Therefore, a cost-intensive reinforcement of the grid connection as well as the power grid as a whole is avoided.

Monetary tariff, compensation and incentive models to be developed should encourage the tenants to behave in a solidarity way taking care of the grid. This also includes the use of e-vehicle batteries as controllable energy storage devices to provide grid-valuable services and to absorb a local and temporal surplus of renewable energy (especially from photovoltaics). Overall, these models should lead to an equitable distribution of revenues and burdens among the tenants.
The functionality of the system to be developed is to be demonstrated in a residential building with several tenants in Stolzestraße as well as in a mixed-use building consisting of several apartments, business premises and a medical practice in Peter-Paul-Straße.
The focus of ifak's work is on the development of the charging management system taking into account dynamic power grid restrictions and charging requests of the tenants.

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In the project, a complex, simulation-based planning tool for sewage treatment plants, sewer networks and biogas plants is to be supplemented with AI methods in order to partially automate engineering tasks such as plant design, plant optimisation and specifications for operational management. Dynamic simulation models, which are based on the mathematical description of complex biological, chemical and physical processes, have a very high information content. The creation of simulation models, the supply of simulation input data and the interpretation of results still require extensive training, despite the continuous progress in modelling and simulation tools. Even for experienced users, residual uncertainties always remain. The aim of the project is to design an AI toolkit to (1) support "standard tasks" in modelling and simulation tools with AI methods and (2) to enable users to exploit the potential of simulation tools. The addition is to take place in the form of a framework with which the SIMBA development team, but also any users of the system, can easily incorporate the required AI components for their engineering tasks in the future.

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In a predecessor project, the VertiKKA system - a vertical climate treatment plant has been developed. This is a concept for a multi-functional module for green facades, characterised by irrigation by greywater, electricity generation by integrated photovoltaic modules, protection of the plants against wind,  hail and extreme  temperature variations. VertiKKA represents a measure useful for climate adaptation and for increasing space and resource efficiency in urban space.

Within the VertiKKA2 project, the VertiKKA system will be implemented, among others, on a facade of a residential building in the city of Stuttgart. This implementation serves for refinement of the plant. The scientific contributions of ifak to tihs project include the adaptation and application of the dynamic simulator developed in the first project phase (simulation of water, energy and heat fluxes) for this Stuttgart application as well as performing related
scenario analyses.

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Due to the lack of radio communication between road users, for example at confusing junctions, it is not possible to exchange exact position and direction data. However, these are required to close detection gaps of the vehicle sensors that may be present (e.g., ultrasound or video). Despite the available wireless technologies (V2X, 5G), the barriers to entry are high, especially for vulnerable road users (VRUs) such as cyclists and pedestrians, as expensive specialized hardware is required.

Therefore, the goal of the MobiCell project, which is designed as a feasibility study, is to prototype V2X communication using mobile communications via the smartphones of VRUs in a stand-alone V2X system. First concrete use cases are collision detection and evasive maneuver calculation in hazardous situations between VRUs (e.g., pedestrians and cyclists), for which the corresponding algorithms are being developed and made available via a cloud service. These are also to be tested in practical experiments at the end of the project. The new V2X system is based on the Cellular V2X standard and is to be integrated into a superordinate V2X system of vehicles and infrastructure in order to connect as many road users as possible.

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Die induktive Energieübertragung ermöglicht die automatische Aufladung und eine automatische Verbindung der Fahrzeuge mit dem Netz bei jedem Parkvorgang. Dadurch wird die Technologie zum Enabler für das autonome Fahren und des netzstabilisierenden Ladens. Für eine erfolgreiche Verbreitung in den verschiedensten Bereichen der Elektromobilität sind aber noch wichtige Schritte in der Normung und der Standardisierung erforderlich.

Die wesentlichen Ziele des Verbundvorhabens sind daher die Entwicklung einer weltweit konsensfähigen Positionierhilfe und eines einheitlichen, genormten EMV-Messverfahrens auf Basis verschiedener EMV-optimierter, produktrelevanter Prüflinge zur Unterstützung der internationalen Normungsarbeiten zur induktiven Energieübertragung für Elektrofahrzeuge bei IEC, ISO und SAE. Wichtiges Hauptziel ist ein entsprechender Bericht mit Studiencharakter zur Veröffentlichung in internationalen Gremien. Weiterhin sollen durch strukturierte Messreihen systematisch Störpotenziale induktiver Energieübertragungssysteme gegenüber Funkgeräten und AM-Radio erfasst werden und somit realistische EMV-Grenzwerte für eine weitgehende Koexistenz begründet werden.

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The i-SEWER project will develop a methodology for setting up a scalable, autonomous and AI-driven real-time control system for the reduction of overflow discharges from combined sewer systems. Development and implementation of procedures for automatic error recognition in sewer process data, based on Deep Learning algorithms, will ensure that control will be based on reliable system state information. Development of procedures to derive highly performant surrogate models, using Deep Learning combined with hydrodynamic sewer network models, will facilitate the setup of model-based predictive control systems.

Such surrogate models will be integrated with a simulation framework for model-based predictive control and their performance evaluated for example systems. Furthermore, the potential of such model-based predictive control will be evaluated with regard to technical issues and to their sustainability.
ifak will assist the learning process of such surrogate models, developed by the project partners, by provision of dedicated modules within a simulation platform. Furthermore, evaluation of such model-based predictive control based on these surrogate models, including an assessment with regard to sustainability criteria, will form part of ifak s work packages within the i-SEWER project.
Research and development on these methods will commence using a benchmark example from the literature, but then focus on a real system (sewer network of the city of Freiburg) and subsequently be evaluated from a practical point of view.

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Um die Verbreitung von Funklösungen zu unterstützen, werden an vier deutschen Forschungsstandorten in den nächsten 4,5 Jahren Labore mit dem Fokus auf industrielle Funkkommunikation entstehen. Gemeinsam bilden die vier Standorte das "Industrial Radio Lab Germany".

Unter dem Stichwort Industrie 4.0 wird die Zukunft der industriellen Fertigung geplant. Die Fabrik der Zukunft zeichnet sich durch kürzere Entwicklungszyklen, sowie höhere Produktindividualisierung aus und benötigt schnell rekonfigurierbare Produktionsressourcen. Für die Vernetzung von Maschinen und Anlagen werden Funklösungen daher immer interessanter. Sie ermöglichen die nötige Flexibilität zum Beispiel auch für eine einfache sensorische Überwachung im Hinblick auf eine vorausschauende Wartung oder für neue Bedienmöglichkeiten im Rahmen von Mensch Maschine Interaktionen. Aufgrund der strengen Anforderungen im industriellen Sektor, beispielsweise im Hinblick auf die Sicherheit des Systems, ist die Verbreitung von Funklösungen zurzeit allerdings noch gering.

Daher ist allen Standorten der Auftrag gemein, Unternehmen bei der Rüstung ihrer Produkte für eine Digitale Zukunft zu unterstützen. Die Labore werden eine Infrastruktur bereitstellen, die Unternehmen bei Entwicklung, Erprobung und Umsetzung verwenden können. Dabei werden die Unternehmen in jedem IRL mit interdisziplinärer Kompetenz begleitet. Mittelfristig werden so Zeiten bis zur Marktreife verkürzt und dadurch der Technologievorsprung gestärkt. Besonders im Fokus sind die Anforderungen kleiner und mittelständischer Unternehmen.

Jedes IRL verfolgt einen spezifischen Schwerpunkt:

• Magdeburg: Flexible Produktion und Anlagen der Wasserwirtschaft
• Dresden: Taktile Produktionsanlagen und Anlagen der Mikroelektronik
• Bremen: Luft- und Raumfahrt, Logistik, Gesundheitswesen und Automation
• Kaiserslautern: Sichere Produktionsanlagen und das Internet der Dinge

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Ziel des Vorhabens ist die modellhafte Pilotierung einer lokal begrenzten, industriell genutzten 5G-Umgebung. Durch gezielte Untersuchungen der Performance des 5G-Systems und der Kommunikationsdienste aus Sicht der geplanten Pilotanwendungen sollen die Möglichkeiten und Grenzen lokaler, nichtöffentlicher Mobilfunknetze ermittelt werden. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen in die Diskussionen mit den industriellen Projektpartnern einfließen, um neue Anwendungsszenarien zu entwickeln. 5GIWCoW wird im Rahmen der Fördermaßnahme 5G-Innovationsprogramm des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert.

Die 5G-Infrastruktur wird innerhalb des 1. Jahres am Innovations- und Gründerzentrum Barleben mit Experimentierflächen in Barleben und Magdeburg aufgebaut. Das Projekt erhält dafür insgesamt knapp 3,4 Millionen Euro aus dem BMVI.
Das ifak begleitet das Projekt wissenschaftlich. Die Arbeiten beginnen mit der Ermittlung der Funksignalqualität, die anschließend regelmäßig protokolliert wird. Die Industriepartner werden bei der Erarbeitung von Anwendungsszenarien, bei der Ableitung von Anforderungen an die 5G-Kommunikation und bei der Spezifikation der Pilotanwendungen unterstützt. Diesen Arbeiten wird ein Workshop zur Anwendung von 5G-Technologien für die Industrie vorangestellt. Für die Untersuchung der Pilotanwendungen, des 5G-Systems und der Kommunikationsdienste wird eine Validierungsplattform erstellt, die Datenverkehr generieren und Zeit- bzw. Zuverlässigkeitsverhalten ermitteln kann. Die Untersuchungen werden vorbereitet, durchgeführt und die Ergebnisse analysiert. Die Schlussfolgerungen werden in Leitfäden für den Mittelstand und in öffentlich zugänglichen Empfehlungen und Richtlinien eingearbeitet. Für die Untersuchung der Musterlösungen werden eine Validierungsplattform erstellt. und Modelle für die Elemente einer industrielle 5G-Anwendung erarbeitet. Die Modelle werden im Zuge der Konzeptentwicklung der Musterlösungen zu einem Simulationsmodell zusammengestellt. Die Untersuchung einer Musterlösung soll u.a. die Übertragbarkeit auf weitere 5G-Projekte an anderen Standorten dienen.

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The long-term monitoring of vital parameters is an essential demand in healthcare. The aim of the joint project "MiniE" is the development of a sensor system - with negligible disturbance to the patient - that features the mobile acquisition of cardiological and physiological data during inpatient treatment and in the home environment. The focus is on the electronic design, development and prototypical implementation of reusable and fully encapsulated sensor units in conjunction with an expert system (artificial intelligence) for behavior-based energy and data management.

In close regional cooperation with the company StatConsult, a novel system of distributed mini-sensors is to be developed, which will provide data on cardiological function as well as patient activities and offer seamless care in the assisted environment.

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Against the background of increasing the attractiveness of public transportation, the goal of the joint project SMueR is to develop a modular concept for smart mobility stations as a connected interface between public and individual modes of transportation in rural areas. In addition to physical components, digital interfaces are to be created for a prototype, with the help of which real-time data (e.g. passenger information, utilization of parking facilities, etc.) can be transmitted and embedded in mobility apps. For this purpose, ifak is developing the data acquisition concept, the determination of requirements including the selection of sensors and their integration into the overall system. The networking of the components of the information and communication technology includes, in addition to the data transmission from the acquisition sensors to the data platform, the processing in a backend system as well as functions for the dissemination and presentation of all relevant information by means of a user interface to be developed.

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The future of modern transportation is electric and autonomous. Autonomous shuttles for passenger transport in urban areas are gaining in importance, as well as an increasing number of autonomous transport systems with electric drives is operating in intralogistics sector. Such concepts will improve reliability, safety, cost efficiency and emission reduction in public transport and logistics in the future. It is therefore natural to combine automatic driving with automatic charging of vehicle batteries. A key enabling technology here is inductive charging without cables or plugs and its seamless integration into the infrastructure.

The ADVANTAGE project aims to enable fully automatic charging of electrically powered vehicles for logistics and public transport. A further project goal is to ensure interoperability with inductive charging systems in the passenger car sector.
Innovative fleet management will ensure optimal charging with efficient use of the charging infrastructure under different road conditions. This management will also take into account and optimize the impact on the energy networks.

Primary project objectives:

• Integrated wireless power transfer (WPT) and precise parking assistance in a charging solution for fully autonomous vehicle concepts in many applications,
• Optimization of the WPT solution for low nominal voltage batteries (48V/80V) and charging powers up to 11kW/22kW,
• Interoperability of infrastructure with public transport vehicles, logistics and other applications,
• Innovative fleet and energy management taking into account the aspects of autonomous inductive charging technology.

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The goal of AIToC is to develop an integrated tool-chain for manufacturing engineering that supports decision making from a very early phase on. The AIToC scope and approach includes development of existing or new tools for requirements definition and management, generation of process plans, generation of equipment models and layout generation. To achieve this, a model-driven approach will be used for definition of the product and production requirements.

The planned tool-chain will support formalization and automated analysis of requirements, computer-aided generation of simulation models, and software-supported generation of layout. In all of these dimensions, Artificial Intelligence (AI) technologies will be used to handle the large amounts of data that are being created, and to learn from existing solutions. This will be implemented using e.g. knowledge management and expert system, natural language processing and machine learning. The integration of the tool chain will focus on and find solutions for interoperability of tools, and plug & play capabilities, to be flexible in building simulation environment. This will have a substantial impact on efficiency (cost), quality of models and lead time for simulations in industrial context. New functionality will also be provided.

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Implementation of the Industrie 4.0 concept requires further development of the communications infrastructure. The degree of networking will increase and with it the number of mobile components in production. Therefore, wireless communication systems will increase strongly in the industrial environment. This will lead to intensive use of the wireless medium, which can cause delays and errors in data transmission. To avoid these negative consequences, the wireless medium must be used efficiently at all times. Automated coexistence management is required for this purpose, especially because of the increasing flexibility of applications. At present, the following requirements cannot be met:

• The recovery of the coexistence state should be performed according to the definition in IEC/EN 62657-2 (application perspective).
• The medium occupancy should be determined not only in terms of frequency, but also in terms of time and location, so that the wireless medium can be used efficiently.
• Transmission sequences are to be coordinated between all radio communication systems involved and the corresponding configurations are to be transmitted to the wireless devices.
• A possibility shall be provided to specifically release the wireless communication of wireless systems or radio devices if it is assessed that the coexistence condition is not endangered.
• The coexistence management shall be automated as far as possible.

• Application-oriented coexistence management by using a multivariable controller
• Acquisition unit that records the medium usage in a time-resolved manner
• Use of a uniform time base for all wireless systems, their applications and the elements of controller-based coexistence management

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The DecS project pursues the vision of removing organic micropollutants, which are discharged into water bodies in particular via the municipal wastewater system, from wastewater streams in the most targeted manner possible and to relieve the necessary use of resources. Currently, the elimination processes of the installed technologies for advanced wastewater treatment with processes of ozonation or activated carbon adsorption are assessed exclusively via discontinuous inputoutput considerations. The surrogate measurement of the spectral absorption coefficient at a wavelength of 254 nm, which is used in some cases, can provide continuous information on residual organics. However, it is generally not yet used to specifically influence the dynamic processes. Within the framework of DecS, continuously recorded measurement data are to be intelligently processed and networked with the model systems to be further developed. The SIMBA# water simulation system serves as the starting point for the necessary model  developments, since unlike other systems, SIMBA# water can also realistically model automation technology.

Important questions in the context of DecS relate to the pending conception of user-oriented data processing and the desired networking with a digital model image. Furthermore, DecS explores the real sustainability potentials of digitalised trace substance elimination and answers general questions on simulation-supported process optimisation in water management plants. The feasibility of large-scale implementation will be tested in digital real laboratories of the Lippeverbands (EGLV). The digital real laboratories serve as temporally and spatially limited test rooms. Here, concrete experience in the interaction of the digital instruments is to be gathered in the sense of a proof of concept.

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Im Projekt DIAL-IN sollen Methoden und Konzepte für ein durchgängiges Diagnosesystem erforscht werden, dass die Werte der Kenngrößen bzw. Ereignisse auf allen Schichten der Kommunikationssysteme synchronisiert erfassen und intelligent bewerten soll. Die erfassten Daten sind so aufzubereiten und zu visualisieren, dass das Servicepersonal ohne spezielles Know-how die Qualität der Kommunikation beurteilen, anbahnende Qualitätsverschlechterungen zeitnah erkennen sowie Fehlerursachen schnell und zielgerichtet diagnostizieren und beheben kann.

Die entwickelten Konzepte für das verteilte Diagnosesystem sollen prototypisch umgesetzt und erprobt werden.

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Die Zustandsbewertung erdverlegter Infrastruktur zur proaktiven Schadensminderung und Gewinnung von anwendungskonkreten Entscheidungshilfen im Erdbebenfall ist notwendig, um ressourcenschonend und nachhaltig agieren zu können. Das Ziel des Vorhabens ZUVERSICHT ist die Entwicklung einer Methodik zur Abschätzung potentieller Schäden für die kritische Bestandsinfrastruktur. Hierbei gilt es die Gefährdungspotenziale von Leitungsnetzen hinsichtlich Schadenspotential und schadensmindernder Faktoren zu untersuchen.
Im Projekt werden von mikroskalischen Bewertungen der Rohrmaterialien (FEM-Simulation, Experimente) bis hin zur makroskalischen Betrachtung der Leitungsnetzstruktur (Experimente, Simulation) Untersuchungen durchgeführt. Mit dem zu entwickelnden Simulations-Tool sind präventive Maßnahmenplanungen zur Verringerung der Verletzbarkeit bis hin zur Empfehlung zur verbesserten Bewältigung von erdbebeninduzierten Schäden und ihren Folgen zu integrieren. Hierfür werden die Gefährdung und Einwirkungskenngrößen erdverlegter Leitungen analysiert und Gefährdungspotentiale u.a. auf der Grundlage aktueller Gefährdungskarten und Methoden zur Echtzeitaktualisierung von Bodenbewegungsmodellen bestimmt.
In Detailsimulationen und Experimenten werden Ergebnisse zu Schadensvorgängen und Wirkmechanismen gewonnen. Ausgehend davon wird die Verletzbarkeit von erdverlegten Leitungen klassifiziert und in dem entwickelten webbasierten Simulationstool zur Gefährdungsbeurteilung mit Entscheidungshilfen zur proaktiven Schadensminderung integriert und evaluiert.

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The new 5G mobile communications standard promises real-time capability, data transmission security and increased bandwidth, making it one of the basic technologies for machine learning and artificial intelligence in wireless scenarios. Within the 5G Lab in Braunschweig and Wolfsburg, this technology is to be researched and the meaningful expansion as well as application cases in the sense of a model region reproducibly worked out. For this purpose, an open laboratory is to be set up, in which the necessary infrastructure will be provided on a large scale.
The 5G laboratory is divided into two modules: The Braunschweig module focuses on research, the Wolfsburg module on application and operation. The ifak is involved in the application "Optimized Rescue Mobility with Infrastructure Support”. The aim of the subproject is the development, implementation and testing of the cooperative traffic system reaction to special duty vehicles for the optimization of rescue mobility as well as to public transport vehicles for optimized public transport acceleration. Developed approaches with 5G (Release 15, 5G Phase 1) and C-V2X (Release 16, 5G Phase 2) will be tested and investigated. The necessary information about the rescue vehicles will be sent via 5G and V2X communication via WAVE (Automotive WLAN).
The ifak will transfer experience from the SIRENE research project and set up an optimized routing system for priority vehicles in the Braunschweig-Wolfsburg region. This can inform the driver during the journey, but is above all necessary to support traffic light priority. Subcontracting in connection with this also takes place.

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The planning of wastewater treatment plants is a complex, multi-stage process: dimensioning of the process, civil engineering planning and planning of the hydraulics of the wastewater treatment plant (combination of gravity flow and pipe hydraulics) and planning of the mechanical engineering, electrical engineering and automation. With the planned project, the still missing aspect of hydraulic planning is to be integrated into SIMBA. The modules of the planned model library are to consider in particular open channel hydraulic models typical for wastewater treatment plants, such as screens, grit chambers, weirs (direct flow/side flow, trapezoidal, etc.), channels, longitudinal basins and flumes (profiles: rectangular, trapezoidal, etc.), flow losses through windows and culverts. In addition to flow in open channels, wastewater in wastewater treatment plants is also transported through pipe networks. Pipeline hydraulics will be integrated using the EPAnet computational kernel. The most important elements of pipe systems will be implemented as modules in SIMBA. These include nodes, pipes, pumps, and valves. First, the description of continuous pressure losses due to friction will be considered in a simplified form depending on pipe diameter, length and flow rate.

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The treatment of drinking water is a complex, multi-stage process. In contrast to wastewater treatment, very few software systems are available to simulate the treatment of drinking water. The goal of this project is to create models in the simulation tool SIMBA that simulates the different stages of water treatment. This model will predict the changes of the different water qualities and parameters under different environmental conditions, water mixing, addition of certain chemicals or change of operating conditions of a treatment plant. The simulation model will include the major treatment stages typically used in drinking water treatment. The following features are provided:

• Compatible with DIN 38404-10:2012-12
• Flow sheet based modeling
• Import functions for the use of international water chemistry databases (Phreeqc)

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The central objective of BaSys 4.2 is the further development of the BaSyx Open Source Industry 4.0 middleware with regard to the continuous engineering of production processes. It should be possible to change a production process at any time, i.e. to make unplanned changes to the final product, process or production resources efficiently.  After an open industry 4.0 middleware with central components, which also includes the administration shell, has been implemented, further industry 4.0 concepts and standards of the platform industry 4.0 are to be implemented within the framework of BaSys 4.2. The research work will focus on the three topics "middleware", "capabilities" and "virtualization", as well as their holistic consideration within the framework of holistic engineering. These topics are central challenges with regard to the changeability of production in the shop floor and the continuous engineering of production processes.

The goal of the BaSys 4.2 project is to standardize the two domains manufacturing and process industry, among other things by means of generally valid models for engineering data. Furthermore, cross-line questions and modular plants as well as the necessary modular capability descriptions are addressed.

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The aim of the "EMILIA" project is to develop a concept and an exemplary implementation of a 3D planning tool and to support the dependable operation, diagnosis and analysis of time and error behaivior of wireless applications. As a basis for this, concepts are investigated that model possible information losses due to transmission disturbances (channel models) that are specially tailored for the industrial environment. On this basis, a software tool is prototypically implemented, which enables the user to plan the hall layout taking radio field planning into account.

In combination with hardware, a channel emulator that is able to transmit the modeled interference influences to a real signal between transmitter and receiver, a test system is created that simulates real environments, allows the propagation conditions to be estimated prior to the installation of a wireless communication system and allows performance tests. In this way, the dependability of the entire communication concept of a planned production plant can be individually evaluated in advance of the actual installation, without the need for costly on-site measurements, which would only be possible after commissioning. Both commissioning times of the production plant and associated costs are reduced. Such emulation-supported planning is finally tested and validated in a hall of the associated partner Demag Cranes & Components GmbH and its added value is demonstrated.

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In digital transformation, the entire value chain is networked across applications using technologies from the context of the Internet of Things (IoT). The associated complexity in software development increasingly requires interdisciplinary development of hardware, software and mathematical modelling. Individual sensors are linked to a digital twin that is able to communicate information about the measurement uncertainty. For traditional industrial measurement and calibration methods, the metrological quality infrastructure is based on accredited calibration equipment and standardized evaluation methods in order to assign measured values a quantitative statement about their reliability.

The overall objective of the FAMOUS project is the establishment of quantifiable statements on data quality in industry 4.0 with a flexible and practice-oriented implementation of mathematical models and procedures. For this purpose, robust mathematical and statistical models of the sensors used and their networking are to be developed.
which display existing information about the measuring devices in a suitable manner. By developing a modular and flexible software architecture based on edge and organic computing approaches, the methods can be used in real industrial 4.0 scenarios. This will be done in the project
evaluated on the basis of selected test fields.

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The goal of Veritas is to significantly simplify the design and operation of self-organizing and dynamically collaborating smart machines and to increase the resilience of distributed systems. Veritas thus provides the basis for the design and operation of autonomous, self-organizing and dynamically collaborating machines in production, which form the basis of a Smart Factory. Currently, the collaboration of these machines is mainly controlled by a central management system, but due to networking and complexity there is a high risk of failure. The following solutions for these restrictions are possible: 

• Self-organization and emergent collaboration of IoT devices
• Increased resilience of distributed applications to temporary networking limitations between IoT devices
• Co-design and co-management of the distributed application with the networking system

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The aim of the project "IMF Control 4.0" is the development of a practical ultrasonic method (real-time system) for the determination and classification of the marbling degree of certain (gourmet) muscle parts on cattle in the different production stages for the objective evaluation of meat quality.
The R&D project aims to develop a novel mobile automated ultrasonic measurement system and an associated method for meat quality evaluation ("IMF Control 4.0"), which is automatically evaluated by artificial intelligence (AI).
Scientists of the ifak are working on a method to quantify the homogeneity of scattering (typically perceived as noise) from the ultrasonic data.

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The objective of the project is to specify a technical platform with which new service offerings can be developed for the use of dependable wireless communication services in the Internet of Things. This should enable customer-specific requirements for availability and data volume of the service to be met in a demand-oriented, timely and dependable manner. This project is intended to provide providers and equipment suppliers of non-public wide area wireless networks with the means to determine the quality of communication services and networks. For the addressed application areas, e.g. water management, energy management or building management, it is necessary to demonstrate a stable message connection, as this is the basis for functionality. The solution approach is based on the use and application-oriented parameterisation of a up-state function.

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In addition to the "simple" recording of volume flows or filling levels, acoustic measuring methods are successfully used for the analysis of a wide variety of material systems. Adapted algorithms enable, among other things, the calculation of the density of fluids, the quantification of disperse phases (particles, air bubbles) or the detection of deposits and corrosion in the pipe systems. Those parameters of a liquid or gaseous dispersion are important for processes in complex liquids, e.g. granulation by spray drying from the liquid phase, which are decisive for function, quality and sustainable performance. These parameters, which are particularly critical for efficiency and long-term stability, are not monitored completely yet.

This project addresses this problem by applying an innovative monitoring technology based on non-invasive acoustic measurements. The continuous recording and monitoring should provide a significant procedural and economic added value.

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The Altmark (rural districts of Stendal with 48 inhabitants / km² and Salzwedel with 38 inhabitants / km²) in the northern part of Saxony-Anhalt hosts a number of small-scale farms producing high-quality foods that are unique in composition and taste. In addition, the companies give excellent examples of resource-efficient management taking into account animal welfare. For the farms, however, it is very tedious to sell their products in their own farm shop and at weekly markets. With the help of digitization, however, customers and producers can be brought together across spatial and temporal boundaries, which opens up significant growth opportunities for small-scale farming.

The aim of the ORIENT project is to expand the online marketplace for the Stendal region for retail outlets (www.halloaltmark.de) by regionally produced food. For this, a method has to be found to offer also non-standardized products (such as a handmade cheese) and to satisfactorily handle the deal for both the seller and the customer. In addition, a logistics system has to be developed, which picks up the goods from the producers and, if possible, brings them directly to the customers without intermediate storage. Meanwhile, the cooling of the goods must be ensured.

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High urban density and the challenges posed by climate change result in specific requirements on urban infrastructure. Such challenges can, in part, be met by innovative technologies - such as a vertical treatment plant.

The overall objective of the VertiKKA project consists in the development of an innovative technological approach to increasing urban energetic, spatial and resource-driven efficiencies and to improved quality of life and climate protection. Low-maintenance, self-controlling green modules with integrated photovoltaic elements for use on façades of buildings are the focus of the R&D activities of this project. Related concepts and elements are being developed, in an exemplary way, for a district of the City of Cologne/Gemany.

Two departments of ifak are involved in this highly interdisciplinary project: The Department "Measurement Technology & Power Electronics" developes a sensor concept appropriate to gain information on soil and substrate of such vertical façade elements, whilst ifak's "Water & Energy" Department develops a control concept utilizing such information for efficient operation of such elements. This is complemented by a modelling concept for simulation and visualisation of the relevant resource, water and energy fluxes of these elements.

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Das Vorhaben IMMUNE erhöht die Resilienz der Factory of the Future gegenüber Cyber-Angriffen. Die Informationssicherheit in diesen Systemen wird durch flexible und verteilte Sicherheitsfunktionalität
umgesetzt. Dadurch lassen sich industrielle Netze in der Tiefe schützen. Die Entwicklungen des ifak
werden Industrie 4.0 konforme Netze in der Produktion absichern. Hierzu werden resiliente
Netzwerkkomponenten auf Feldebene erforscht, auf Basis derer mit Software-Defined-Networking
Algorithmen flexible und angriffsrobuste Feldbusinfrastrukturen realisiert werden. Die Resilienz wird durch umfassende verteilte IT-Security Überwachung realisiert, wo möglich direkt im Automatisierungsgerät. Durch die Engmaschigkeit der Erkennung sollen im Nachgang Angreifer isoliert werden und der Prozess soweit möglich weiterarbeiten.

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The project DynaWater4.0 aims at the dynamic integration of industrial water management and industrial production in the terms of Industrial Water 4.0. To this end, models, sensor networks/data platforms and components will be developed and integrated. Using concrete examples from the three sectors steel, cosme­tics and chemical industry, the project results will be implemented and evaluated, including an assessment of their transferability to other sectors. The approach pursued in the project will enable the digital collaboration between industrial water management and production to be demonstrated on different levels. At the same time, an estimation of the optimization potentials from digital collaboration between in­dustrial water manage­ment and production will be made. The focus of ifak's work is on model development and online simulation based on SIMBA# for the implementation of digital twins of wastewater treatment processes.

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The main goal of the XIVT (pronounced shift ) project is to develop methods and tools for the design of test suites and the selection of test cases for highly configurable, variant-rich embedded systems in the automotive, rail, industrial production and telecommunication domains. Due to increasing market diversification and customer demand, most industrial products today are available in many different variants. The increasing functionality of embedded systems makes validation and testing highly complex. For cyber-physical systems (CPS) which contain configurable or variant components, the design of adequate test suites is a major problem. In such a setting, not just one system, but many different, similar systems must be tested. In a product line with, say, just 10 different features which can be present or not, there are already more than 1000 different combinations to be tested. With the increasing modularity and interconnectivity of smart devices, the variability rises as well. Incremental development and reuse of components can easily result in a system with thousands of configuration parameters. Current test design and selection methods as well as test tools fail to deliver adequate test suites for such a setting. This significantly hinders deployment and evolution of respective products in the market, especially when it comes to systems with high quality demands. Configurable and variant-rich systems are heavily being used in all domains where the innovation is mainly realized by software. The market in the domains addressed by the proposed project is driven by a strong demand for enhanced functionality, including personalization and customization, increased interconnectivity and interoperability, higher modularity, faster design cycles, and higher demands on safety and security. The resulting high complexity of software integration and communication requires capabilities for variant intensive systems testing methodologies.

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Searching for a parking space in urban areas is often a time-consuming and nerve-wracking process. In the fact, about one third of the traffic in European city centers is spent on finding a parking space - which is not acceptable in the light of climate change and the current air pollution levels. In addition, a barely calculable search time has a negative effect on PARK & RIDE, since a corresponding high time buffer has to be planned.

The basis of the PAMIR project is the novel self-powered sensor of the startup partner PARKHERE for determining the occupancy status of single parking slots. The overall objective of the PAMIR project is to enable a more realistic journey planning when switching from a car to a different means of transport and to enable a more comfortable traveling by providing appropriate support (e.g. navigation to a specific parking slot). This will be made possible by the combination of microscopic online parking data with a novel macroscopic forecast of the local parking situation (taking into account weather and traffic data, events, holidays and holidays) on one hand and parking slot reservation on the other hand. The use cases focused by the PAMIR project not only include public transportation but carpooling as well. With the help of volunteers, the improved mobility services will be finally evaluated.

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Digitalization in the process industry is gradually leading to an increasing number of complex sensors (such as spectrometers) and extensive big data that must be processed either directly in the process or in a cloud architecture with advanced algorithms.

This requires enhanced computing power as well as stable communication solutions for the connection and data transfer to cloud systems. At the same time, the use of powerful processors, extensive data storage and processing in cloud systems requires significantly more electric energy.
In this context, the current EDGE-POWER project aims to develop efficient modular electronic systems that could provide power on-demand and enable an energy-autonomous operation of field devices and controls including wireless communication of mass data in large scale production plants.

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The project aims at developing submersible pumps for groundwater extraction in remote areas based on photovoltaics. Thus, the self-sufficient power supply for water delivery systems is more environmentally friendly, more efficient and independent of expensive fuels currently, diesel generators are frequently used for power supply. The project therefore focuses on research and development of a new generation of highly efficient and application-optimized power electronic modules for compact pump systems for water extraction in conjunction with optimally adapted photovoltaic power supply. As a result, water supply especially in rural areas could be improved, and is independent of fossil fuels.

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In Germany, wastewater treatment plants are the largest municipal electricity consumers. A study by the Federal Environment Agency (Haberkern, 2008) indicates that in the case of a pure energy optimization, an average electricity saving of 10 to 20% of the total power requirement can be expected. The aim of the project is the holistic optimization of the biological treatment stage of wastewater treatment plants by a plant-specific optimization of the processes technology, the selection of energy-efficient machine technology and the development of intelligent control concepts. Within the scope of this project, the question of energy-efficient machine technology for the biological treatment stage will be answered with the help of basic investigations on the internal tank flows. Further studies are used to calibrate biochemical model equations including a model approach for nitrous oxide emissions. The obtained results are used to develop an integral hydraulic and process simulation environment, which is validated by measurements on real wastewater treatment plants. This integral simulation environment enables process and energetic optimization of the activated sludge process and is the basis for the development of intelligent control concepts. Based on the holistic optimization approach outlined above, we expect significant energy savings for wastewater treatment plants with a simultaneously reduced accumulation of greenhouse gas emissions, without reducing the effluent quality of the treated wastewater. Rather, the integral approach can serve to improve process quality in the future in order to meet future legal requirements, if necessary.

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Companies as well as municipalities worldwide connect vehicles with each other and with road-side infrastructure via V2X. During development as well as after the installation of new devices and applications, tests are required to verify the correct functioning of the services provided (e.g. traffic light information) and to identify possible errors.

Against this background the project DIAKO ("Diagnosis of cooperative traffic systems") exists. Its goal is the development of a diagnostic system for cooperative, intelligent traffic systems for commissioning and maintenance using the example of V2X. In the project, the research institutions ifak (Magdeburg) and GFaI (Berlin) are involved. Both are members of the Zuse community.
 
DIAKO strives for the following innovations:
·         Simultaneous monitoring even of V2X transmitters that are further apart from each other, including a central evaluation
·         Creation and administration of any number of operational specifications ("rules") by the user, which describe and automatically check the target behavior of his/her V2X services
·         Software separation between experts and users via two graphical modelling systems
·         Providing suggested solutions in the event of an error

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New and alternative sanitation systems are more and more within the focus of attention also in Germany, considering reduced availability of resources, decreasing water consumption and demographic and climatic changes. Such systems aim at reuse of limited resources (e.g.nutrients) and at a more sustainable manage­ment of water resources. Within the preceding SAmpSONS project, the first version of a simulator has been developed (available for free from https://www.ifak.eu/en/products/sampsons), which allows the visualisation of resource fluxes in new and alternative sanitation systes. Furthermore, SAmpSONS allows an assessment of such systems with regard to a number of sustainability criteria. The present project extends the SAmpSONS simulator by additional sanitation technologies and extends it to the needs of additional user groups.

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The desire for a future-proof and thus safe, clean and efficient mobility for the needs of a modern society as well as the claim of technological leadership of German companies has brought together innovative and competent partners from science and industry in the field of "Automated and connected driving". Within BiDiMoVe Hamburg (Bidirectional, Multimodal, Connected), they pursue the goal of improving both the traffic efficiency and safety while guaranteeing the security of the services and data. This emphasizes the intention of the city of Hamburg to apply intelligent transportation systems (ITS) and implements the recently adopted holistic ITS strategy.

BiDiMoVe Hamburg implements and tests a Public Key Infrastructure for the secure operation of cooperating ITS components in the 27-month project duration and thus serves as a pilot for future deployment scenarios at federal and state level. Areas of application are the prioritization of certain road users (public transport, emergency vehicles) at traffic lights as well as the warning of potentially dangerous intersections with particularly vulnerable road users (cyclists and pedestrians) at intersections. The ifak focusses on the development of the OnBoardUnits for the public transport buses of the Hamburger Hochbahn as well as on the organization and implementation of the Public Key Infrastructure.

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Lange Zeit war qualitativ-hochwertige Software gleichbedeutend mit fehlerfreier Software. Heutzutage bedeutet qualitativ-hochwertige Software mehr und mehr, dass es sich um anpassbare Software handelt, getrieben durch permanenten Änderungsdruck. Aus diesem Grund suchen moderne Softwareteams nach der Balance zwischen zwei Gegensätzen, dem Streben nach Zuverlässigkeit und dem Streben nach Agilität. Das TESTOMAT Projekt unterstützt Softwareteams bei genau diesem Abwägen, in dem es die Entwicklungsgeschwindigkeit erhöht, ohne die Qualität zu vernachlässigen.

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Das Projekt "OPTIMUM" adressiert innovative Konzepte für das Engineering, die Inbetriebnahme, die Steuerung sowie Überwachung von "Material Handling" und "Smart Manufacturing" Lösungen. Unter Berücksichtigung aktueller Diskussionen zu Industrie 4.0 konformen Architekturen, Komponenten und Diensten verfolgt OPTIMUM die folgenden Ziele: Verbesserung von Aspekten der verteilten Steuerung, Nutzung und Anpassung von Technologien aus dem Umfeld (I)IoT für reale industrielle Anwendungen, Verbesserung von Steuerungslogik und Anwendungen durch die Berücksichtigung von Kontext- und Ortsinformationen, Modell- und 3D- basiertes Engineering und Anlagenüberwachung.

Die in OPTIMUM zu entwickelnden Technologien sollen Maschinen- und Hebezeughersteller dazu befähigen, Hardwarevarianten der eingesetzten Steuerungstechnik zu reduzieren und gleichzeitig die Modularität der eingesetzten Software zu erhöhen. Kontext- und Positionsinformationen sollen Assistenzfunktionen erlauben, die zu höherer Effizienz, Komfort und Safety (funktionale Sicherheit) führen und somit die Chancen neuer innovativer Produkte am Markt verbessern.
Die Schwerpunkte der ifak Arbeiten liegen auf der Entwicklung eines verteilten Steuerungskonzeptes auf der Basis echtzeitfähiger Kommunikation sowie positionsabhängiger Assistenz- und Steuerungsfunktionen.

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Optimierte Routenführung für Sondereinsatzkräfte unter Zuhilfenahme von Verkehrsvorhersagen, kooperativer Infrastruktur und Verkehrssteuerung Vorfälle wie Unfälle, Brände, Naturkatastrophen oder gar Terroranschläge erfordern die optimale Koordinierung entsprechender Einheiten, wie Polizei, Feuerwehr oder Ambulanz. Das Ziel von SIRENE ist es, diesen Prozess durch technologische Optimierungen entscheidend zu verbessern sowie abzusichern. Zunächst ist das Routing von Einsatzkräften zu verbessern unter anderem durch kurzfristige Verkehrsprognosen, die auch gerade erst aufgetretene Ereignisse berücksichtigen können. Eine Beeinflussung von vernetzten Lichtsignalanlagen (LSAs) dient der Priorisierung von Sondereinsatzkräften. Die für solche Maßnahmen nötige Kommunikation zwischen Fahrzeugen, straßenseitiger Infrastruktur und Verkehrsleitzentralen soll die gemeinsame Nutzung von verfügbaren Standards wie Mobilfunk, POCSAG, Car2X (WLANp) etc. beinhalten. Letztendlich soll auch in Krisenfällen die Mobilität für Rettungskräfte als auch Zivilbevölkerung aufrechterhalten werden.

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Insbesondere KMU sind heute oftmals von einer Teilhabe an Wertschöpfungsnetzwerken ausgeschlossen, da die über Jahre gewachsenen Maschinenparks kaum, und wenn, dann meist über inhomogene Technologien Informationen austauschen. Virtualisierung und digitale Vernetzung bilden jedoch wesentliche Voraussetzungen für einen automatisierten Workflow, wie er zur effizienten Gestaltung von Industrie 4.0 Wertschöpfungsnetzen unabdingbar ist. Es besteht grundlegender Aufklärungsbedarf zu den Potentialen industrieller Kommunikationstechnologien und den Möglichkeiten der Integration von Bestandssystemen. Mit dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg sollen bei den KMU Vertrauen in die Digitalisierung geschaffen, Mitarbeiter und Führungskräfte zur Durchführung von Digitalisierungsmaßnahmen befähigt sowie Digitalisierungs-Aha-Erlebnisse ermöglicht werden.  

Der Projektpartner ifak leitet im Rahmen des Gesamtvorhabens die Aktivitäten zu den Themen digitale Vernetzung und Standardisierung. So werden Informationen zu aktuell in der Praxis eingesetzten Technologien vermittelt und die Trends hin zu Industrie 4.0 konformen Netzwerkarchitekturen und Technologien aufgezeigt. Darüber hinaus leistet ifak Beiträge zur Virtualisierung und simulativen Unterstützung realer Prozesse. Hier werden Grundlagen und Potentiale der Simulation für die Prozessoptimierung und virtuelle Inbetriebnahme vermittelt und für das Anwendungsgebiet Wassermanagement diskutiert.

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Wasser ist eine weltweit knapper werdende Ressource. Daher gilt es, mit dem Wasser sparsam umzugehen. Was im Privathaushalt leicht nachvollziehbar ist, stellt Städte mit ihrer Vielzahl von Bewohnern und Interessengruppen vor große Herausforderungen. Einer großen Zahl von Wassernutzern stehen nur begrenzte Wasserressourcen zur Verfügung. Dies gilt insbesondere in wasserarmen Regionen  - hierzu gehören nicht nur ferne Länder, wie z. B. Israel, sondern auch einige Teile Deutschlands (z. B. Süd-Brandenburg) werden künftig verstärkt unter Wassermangel leiden.

Im Forschungsprojekt CLUWAL werden am Forschungsinstitut ifak e. V. in Magdeburg in enger Kooperation mit dem Technion in Haifa/Israel simulationsgestützte Bewertungsmethoden erarbeitet. Diese erlauben es Kommunen und Wasserverbänden, eine Bewertung des Wassersystems und möglicher Maßnahmenpakete nach sozialen, ökologischen und ökonomischen Kriterien der Nachhaltigkeit durchzuführen und somit die knappen Wasserressourcen gut zu bewirtschaften. Das ifak arbeitet seit vielen Jahren in diesem Themenfeld  und ist u. a. bei  der Modellierung und Simulation ein weltweit nachgefragtes Kompetenzzentrum. Durch das neue Projekt kann das ifak sein Arbeitsfeld um weitere Aspekte des Wassersystems ausbauen. Die geplanten Forschungsarbeiten unterstützen mit ihrem integrierten wasserszyklusbasierten Ansatz die Neue Urbane Agenda, wie sie von den Vereinten Nationen im letzten Herbst in Quito/Ecuador verabschiedet worden ist.
Mit dem Projekt wird die langjährige erfolgreiche wissenschaftliche Kooperation des ifak mit dem Technion in Israel - auch im Rahmen von Gastaufenthalten israelischer Wissenschaftler in Magdeburg - fortgeführt.

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The future project Industry 4.0 envisages new concepts for flexible production. Starting with the planning tasks, the commercial order processing up to the production-technical execution, tasks can be negotiated automatically and carried out cooperatively. This requires flexible communication between a wide variety of tools - from office-based tools in the ERP environment to real-time communication of components in the shop floor. Immanent for Industry 4.0 is the ability of participants to react dynamically to requirements at all levels and to find suitable communication partners on their own. From the point of view of the communication systems used, different requirements must be fulfilled, e. g. with regard to security requirements or real-time properties. It is not necessary to treat proprietary communication systems in the field separately.

The research project MONAT aims to contribute to achieve trust in the new technology Software Defined Network for the establishment of virtual networks. This is only possible if it can be proven that, in addition to the required quality characteristics of the connection, it is also possible to implement security requirements without additional overhead. In addition, MONAT will examine the consistency of the developed configuration solutions for real-time-capable communication modules in the industrial automation sector, including the Time Sensitive Networking approaches on the one hand and the use of the same configuration solutions in the pure ICT area and implement them on the basis of demonstrators.

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The project Productive4.0 is the biggest European research initiative on the area of Industrie 4.0. There are more than 100 partners from 19 European countries working under the coordination of Infineon Technologies AG on the digitalization and integration of the industry. Partners like BMW, Bosch, Philips, Thales, NXP, STM, SAP, ABB, Volvo, Ericsson and leading research institutions like Karlsruher Institut für Technologie, Fraunhofer Gesellschaft, TU Dresden and ifak.

The main objective of the project is to increase the flexibility in development and production by integration in real-time alongside the whole value chain. Thus the time to market will be reduced. ifak will contribute to the specification and development of a communication and infrastructure architecture. It will develop an editor component, which will be usable for the definition of re-usable partial data models of Industrie 4.0 communication partners. This component will enable to use national and international standards, which have previously been published by paper documents only, for the definition of formal data models. Its use will facilitate and accelerate the introduction of communication networks for an Industrie 4.0 communication.

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The objective of the research project INVITE40 is the development of methods for engineering and services in the context of industry 4.0. The focus is on plant and process engineering as well as on the value chain regarding paper and fiber-based materials. The project aims to develop innovative systems for engineering and services for industry 4.0. Creating a  RAMI4.0 conform platform architecture is seen as requirement for the realization of Cyber-Physical-Production-Systems on digital smart-service platforms.

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The aim of the collaborative project is the research of a novel current sensor which is optimally adapted to the special requirements of e-mobility. Through the use of new algorithms, combined with the simultaneous measurement of the currents in the feed and return line, the current measurement is to be carried out more accurately, more immune to interference and more efficiently. The new, multiphase current sensor with integrated interference signal compensation. The results are of interest for all current measurement tasks that occur in a highly EMC-contaminated environment such as, for example, electric vehicles, drive technology, switching power supplies and arc applications.

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The project includes research and development work on a future load management for electric vehicles in demand side management networks from the control room and demand response from the vehicle, presented on a smart home application based on inductive bidirectional charging at 11 kW.

The principle higher network availability of vehicles with inductive charging technology will be demonstrated in a fleet test with six vehicles at various locations. The primary operating reserve market is to be addressed via controlled charging processes, with the control via a charging control system ensuring that a secure service can be provided for marketing.

In the case of the high charging capacities required, heat management, foreign body detection and the entire safety analysis are of great importance. The project also seeks to ensure interoperability with current international standardization proposals, also through active participation in standardization committees.

The aim of the project is to investigate whether the additional costs of the electric vehicle can be compensated by integration as energy storage in Smart Home concepts and with the help of new business models, and to what extent the use of an automatic network connection and a bidirectional contactless charging technology plays a significant role. In this case, e-mobility would also become much more attractive to users because of the cost-effectiveness of electric vehicles combined with domestic energy management.

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Working Group 1 "Referenzarchitekturen, Standards und Normung" of the platform Industrie 4.0 coordinates the tasks about RAMI and I40 components. They consider system architectures and standards both from industry and telecommunication or IT respectively. One of the standards is oneM2M, initiated by leading standardization organisations like ETSI, ARIB, atis, CCSA, TIA, tsdsi, TTA, TTC etc. The study will provide information about relationships between RAMI, I40 components, its shell contianing the management modules and mainfests and the concepts and available specifcations of oneM2M approach.

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Within the scope of the R & D project to be carried out in cooperation with NetCo Professional Services GmbH an innovative ultrasonic measuring system is to be developed. The non-destructive system is due for the quality testing of fiber composite materials, joining compounds and multimaterials. The aim is the non-contact measurement with air-coupled ultrasound at typical frequencies (f <2 MHz) with considerably improved resolution. The focus is on the characterization of "thinner" layers, as is not possible until now. Processes are provided for both transmission and reflection measurements, which take into account a different accessibility to the multi-layer object under test (one / both sides).

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Ziel des Projektes ist die Effizienzsteigerung des Kühlwassereinsatzes zur Verringerung des

Frischwasserverbrauchs. Konkret wird eine Halbierung der Absalzwassermenge als realistisches Ziel angesehen. Der Lösungsweg besteht in der Verfahrensentwicklung zur Salzabtrennung aus Kreislaufwasser, Zusatzwasser und Absalzwasser. Durch die bedarfsgerechte Dosierung und Abstimmung von Kühlwasserchemikalien auf die Wasserbehandlung sollen der Salzeintrag und damit der Wasserverbrauch zusätzlich gesenkt werden. Dies ist nur durch Entwicklung und Einsatz eines Simulationstools für das gesamte Kreislaufwassersystem möglich. Mit der Effizienzsteigerung werden folgende Ziele erreicht: Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von gekühlten Prozessen, Schutz der natürlichen Wasserquellen vor Verunreinigung durch Zusätze und Salze und geringere Abhängigkeit des Produktionsprozesses von der Wasserverfügbarkeit.
 
Der Partner ifak beteiligt sich vorrangig am AP 4: Entwicklung eines Modellierungstools basierend auf SIMBA#. In AP7 wird die Simulationssoftware so erweitert (durch zusätzliche Skripte), das LCA Ergebnisse automatisch mit berechnet werden.

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Die Fertigung innovativer Produkte ist ein Schlüsselfaktor für den Erfolg industrieller Unternehmen im nationalen und internationalen Wettbewerb. Der Innovationsprozess gliedert sich in mehrere Phasen. Die erste Phase betrifft die Identifikation und das Design neuer Produktideen. Ihr folgt ein Entscheidungsprozess, in dem Chancen und Risiken der Produktentwicklung und Fertigung gegeneinander abgewogen werden. Bei einer positiven Entscheidung werden in der dritten Phase die Produktionssysteme angepasst bzw. neu entwickelt. Schließlich folgen die Fertigung und der Vertrieb der neuen Produkte. Kunden entscheiden sich in der Regel für das Produkt mit dem besten Preis-/Leistungsverhältnis welches am Markt verfügbar ist. Getrieben durch die Produktentwicklung in Konkurrenzunternehmen besteht der Wunsch nach schneller Produkteinführung und kurzen Lieferzeiten. Der Innovationsprozess muss daher als zeitkritisch betrachtet werden.

Ziel des ENTOC-Projekts ist es, das Engineering komplexer Produktionsanlagen zu optimieren. Dies ist einer der zeitaufwändigsten Arbeitsschritte im Innovationsprozess, der durch den Einsatz intelligenter und kooperativer Engineering-Systeme verbessert werden kann. Das Engineering umfasst dabei die Teilarbeitsschritte Planung, Konstruktion, Programmierung und Inbetriebnahme von Produktionssystemen.
Folgende Hauptziele sollen in ENTOC verfolgt werden:
- Standardisierung der Komponentenmodellierung (Component Model Packages),
- Optimierung der Engineering-Werkzeugkette,
- Nutzung der Engineering-Daten auch für Betrieb und Wartung/Instandhaltung,
- Rückführung von Erfahrungen aus Betrieb und Wartung/Instandhaltung in die Planungsphase sowie in die Engineering-Modelle.

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The Rapid Planning Project is an action-oriented research project that has been developed under the umbrella of the Future Megacities Research Program of the German Federal Ministry for Education and Research (BMBF). Rapid Planning seeks to develop a rapid trans-sectoral urban planning methodology with a focus on urban basic services infrastructure, specifically targeting supply and disposal infrastructure. The service sectors covered by the project include energy, water, waste water, solid waste, and urban agriculture/ food systems. Trans-sectoral planning strives to take advantage of potential synergies when linking these individual infrastructural sectors together. Thus, cities can benefit from new tools, techniques and policies to use their resources as efficient as possible, through optimising planning processes and at the same time reducing the cost of service.
Rapid Planning is conceptualised as a form of integrative overview planning providing the essential tools and capacity necessary to establish sustainable and resource efficient infrastructure management in highly dynamic (e.g. rapidly growing) cities in an adequate time. Rapid Planning allocates the instruments to speed up planning and implementation processes with view on sustainable, financial and climate related aspects according to the needs of the stakeholders. 11 German partners, together with UNHABITAT, develop such methodology and tools, whilst four partner cities (Kigali/Rwanda, Danang/Vietnam, Assiyut/Egypt, Frankfurt (Main)/Germany) are involved in the application of Rapid Planning.ifak is involved in the elaboration of easy-to-apply modelling tools for the ressource-fluxes of the various infrastructure systems and in their application to scenario modelling in the partner cities.

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Die Neuentwicklung eines modularen Softwareproduktes zur Unterstützung der Verwertung der im Rahmen des Verbundvorhabens EXPOVAL entwickelten Auslegungs- und Betriebsempfehlungen erfolgt mit dem Ziel, die Nutzbarkeit und Vermarktung der deutschen Abwassertechnik zu stärken. Im Rahmen des beantragten Projektes sollen für Belebungsanlagen, Tropfkörper, Anaerobanlagen, Teichanlagen, Faulung, solare Klärschlammtrocknung und Desinfektionssysteme Dimensionierungsblöcke entwickelt werden, die unabhängig von herstellerspezifischer Software online kostenlos zur Verfügung gestellt werden und sich quellcodeoffen auch in andere Softwareumgebungen integrieren lassen. Das Softwaretool wird dabei durch Beteiligung von ausgewählten Praxispartnern auf die Bedürfnisse der Industrie und anderer möglicher Praxisanwender, wie z. B. Consultants, zugeschnitten. Zur Bewertung der Verfahrensvarianten werden auf Basis der Stoffbilanzen und Anlagendimensionierung verfahrenskettenspezifische Kennwerte durch das Planungswerkzeug berechnet und für den vereinfachten Vergleich gegenübergestellt (z. B. /kg Nelim oder CO2-Footprint). Die Anwendung der Software wird durch die Auf- und Vorbereitung angepasster Eingangsvektoren unterstützt.

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Zukunftsweisende Konzepte zur Umgestaltung der Produktion und der Kommunikationssysteme, die meist auf verteilten und komplexen Systemen basieren, stellen große Herausforderungen für Hersteller und Anwender industrieller Automatisierungstechnik dar. Die steigenden Komplexitäten von Software verbunden mit hohen Qualitätsanforderungen erfordern ausgiebiges und umfangreiches Testen bevor ein Gerät/System ausgeliefert werden kann.

Mit der zunehmenden Komplexität der Produkte und Produktionsanlagen werden neue Methoden und Konzepte zur Testerstellung und hochautomatisierten Testdurchführung benötigt. Der Einsatz von modellbasierten Methoden zur Testgenerierung reduziert den Aufwand und damit auch die Kosten signifikant. In der Praxis sind diese Methoden trotzdem weit davon entfernt, flächendeckend im Einsatz zu sein. Hier verhindern in erster Linie die hohen Anforderungen an Personal und Infrastruktur bei der Erstellung der notwendigen Modelle die Anwendung von modellbasierten Methoden zur Testgenerierung.
Ziel dieses Vorhabens MASSIVE ist die Erforschung einer Methodik und eines Algorithmus zur Modellsynthese aus sequenzbasierten Anforderungen zu einem Spezifikationsmodell für die Verwendung zur modellbasierten Testfallgenerierung in Bereich der Testautomatisierung. Die angestrebten Ergebnisse des beantragten Forschungsvorhabens werden eine konkrete Steigerung der Leistungsfähigkeit und Wettbewerbsvorteile für KMU der herstellenden und anwendenden Branche bedeuten. Sie ermöglichen eine deutliche Verbesserung der internen Testprozesse und ermöglichen daneben Erweiterungen der Portfolios für Testdienstleister.

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Im Rahmen dieses kooperativen Forschungsprojektes werden webbasierte Plattformen, darauf aufbauende Anwendungstools und entsprechende Geschäftsmodelle entwickelt, um z. B. für kommunale Betreiber wasserwirtschaftlicher Objekte wie Kanalnetze, Pumpwerke, Regenbecken und Kläranlagen innovative Anwendungsmöglichkeiten von Industrie 4.0 Konzepten zu schaffen und den Weg der digitalen Transformation zu ebnen.

Die Integration simulationsgestützter und modellbasierter Methoden bildet die Basis als eine der Kernstrukturen dieses Projektes. Neben der Realisierung einer auf diesen Konzepten aufbauenden sicheren, virtuellen Plattform zur Entwicklung von Regelungs- und Steuerungsfunktionen und einer ebenfalls auf modellgestützten Methoden aufbauenden Laufzeitumgebung für die Ausführung intelligenter, datenintensiver Algorithmen sollen verschiedene simulationsgestützte Anwendungstools entstehen und im Rahmen des IT-Sicherheitsmanagements zur Einführung neuartigen Schutzmaßnahmen beitragen.
Ein wesentlicher Beitrag für die Zielerreichung ist aus diesem Grunde das vom ifak durchgeführte Teilvorhaben zur Entwicklung sicherer und intelligenter Simulationsservices für den integrierten Prozessentwurf und die Automatisierung kommunaler, abwassertechnischer Systeme. Hauptaufgabe ist es den Service- und Cloud-Gedanken in die Welt der Modellierung und Simulation von abwassertechnischen Systemen zu transportieren und für den Planungs- bzw. Optimierungseinsatz dem jeweiligen Anwender eine auf seine Anforderungen und seinen Informationsbedarf zugeschnittene Werkzeugkette auf Basis der Serviceplattform zur Verfügung zu stellen. Gegenstand der Forschung und Entwicklung sind dabei:

• Die Übertragbarkeit modellbasierter Steuerungskonzepte in die Automatisierungstechnik der nächsten Generation
• Laufzeitumgebung für ein intelligentes und datenintensives Steuerungssystem
• Universelle Beobachtermodelle und Modelle für die virtuelle Inbetriebnahme sowie Modelle zur Veredlung von Prozessinformationen durch die Zusammenführung von Onlinedaten mit Simulationsdaten
• Integration der Prozesssimulation in den IT-Sicherheitsprozess
• Sicherheitskonzepte für den Simulationsservices

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Inbetriebnahme-, Betriebs- und Wartungs-begleitende Diagnose verteilter automatisierungstechnischer Systeme können maßgeblich zur Qualitätssicherung in verschiedensten Anwendungsdomänen beitragen. Die Diagnose einzelner Automatisierungskomponenten wird heute bereits praktiziert. Im Projekt REDI4.0 soll darüber hinaus eine erweiterte regelbasierte Diagnose verteilter Systeme ermöglicht werden. Erstmals sollen verhaltensbasierte als auch strukturelle Diagnoseregeln gemeinsam durch eine neue Regelnotation beschrieben und gleichzeitig überprüft werden. Dafür werden Konzepte und Methoden für eine performante Diagnose‑Engine benötigt und in REDI4.0 entwickelt. Die Evaluierung und Demonstration der Projektergebnisse wird durch prototypische Implementierungen und Demonstratoren realisiert, wobei sich in erster Linie auf die Anwendungsdomäne industrielle Automation konzentriert wird. Die Ergebnisse können aber auch in anderen Domänen mit ähnlichen Anwendungsfällen angewandt werden.

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Ziel des Forschungsvorhabens fast traffic ist die Erforschung, Entwicklung und Demonstration der Technologiebasis für eine echtzeitfähige Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit der Infrastruktur. Dies wird die Voraussetzung für die Assistenzsysteme der Zukunft schaffen und die Sicherheit im Straßenverkehr massiv erhöhen. Um die dafür notwendige niedrige Ende-zu-Ende-Latenz zu erreichen, müssen alle beteiligten Komponenten im Hinblick auf die Zeitverzögerung optimiert werden. Um den Erfolg des Gesamtprojekts fast traffic zu sichern, werden im Teilprojekt fast traffic eval zwei Schwerpunkte verfolgt. Der Erste beinhaltet die Anbindung mobiler Verkehrsteilnehmer und ihrer Verkehrsdaten an vorhandene intelligente Verkehrsinfrastruktur und zentrale Datenplattformen, wie z. B. den MDM. Als Zweites ist die Entwicklung echtzeitfähiger Testsysteme für hochverteilte Car2X-Applikationen vorgesehen. Dies soll insbesondere die Zusicherung des Zeitverhaltens über einen ausgiebigen Test ermöglichen.

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Im Forschungsprojekt MENDEL werden durch Optimierungsalgorithmen in verschiedenen Bereichen die Grundlagen geschaffen, um im Zuge der Einführung von Elektromobilität für die Planung und die Durchführung von Öffentlichem Verkehr eine kosteneffiziente Ladeinfrastruktur bereitzustellen, welche die besonderen Anforderungen von Elektrobussen berücksichtigt. Parallel hierzu wird eine Minimierung der Betriebskosten durch die Minimierung des verbrauchsunabhängigen Leistungspreises sowie des Energieverbrauchs der Busse im operativen Betrieb angestrebt. Zur Erreichung dieser beiden übergeordneten Ziele werden verschiedene Teilprobleme betrachtet. Diese umfassen strategische Aspekte im Sinne einer optimalen Fahrzeugeinsatzplanung, taktische Aspekte im Sinne eines optimalen Lastmanagements im Betrieb und operative Aspekte einer ressourceneffizienten Betriebsführung in Verkehrsunternehmen. Hierbei werden Verfahren entwickelt, welche bei der betrieblichen Vorplanung die Umläufe, die Infrastruktur und die Verkehrssteuerung optimal aufeinander abstimmen. Für die Belange der konkreten Betriebsdurchführung werden anschließend aufbauend auf eine bestehende Ladeinfrastruktur, vorhandene Umläufe und eine bekannte Verkehrssteuerung, Verfahren entwickelt, welche unter Berücksichtigung der Gegebenheiten für eine kosten- und energieeffiziente Betriebsdurchführung sorgen.

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The market for fiber-reinforced plastics (FRP) is growing at an above-average rate in Germany. The typically occurring errors in the production process, such as inclusions or delaminations, require reliable tests. A suitable method for non-destructive testing (NDT) builds upon microwaves.

The aim of the research project is the development of a tool for the clear identification of defects by improving the recording techniques and the reconstruction itself. In the future, this will enhance the detection of smaller or critical defects. Together with the measured data acquired, an autonomous detection and high-resolution reconstruction of geometries and defects is to be developed. The project focuses on FRPs with varying defect types and the algorithm-based (autonomous) interpretation of the measured reflection signatures.

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Das Projekt PASST 4.0 strebt als Gesamtziel die Stärkung von KMU im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus sowie die Stärkung von Forschungseinrichtungen in Sachsen-Anhalt an. Dies soll durch die Vertiefung der Wertschöpfung sowie durch die Erhöhung der Attraktivität von Produkten und Arbeitsprozessen des Maschinen- und Anlagenbaus Sachsen-Anhalts erreicht werden. Insbesondere soll durch einen innovativen After-Sales-Service die Zuverlässigkeit und Qualität der gelieferten Maschinen und Anlagen erhöht werden. Auf Basis von Cloud-Services werden zudem neue Geschäftsmodelle für Anbieter von Telekommunikations- und Forschungsdienstleistungen entwickelt.

Bei der Umsetzung des Projekts müssen große Mengen an Betriebszuständen analysiert werden, z. B. um kausale Zusammenhänge zwischen Betriebsfahrweise und Produktqualität sowie Lebensdauer der Produktionsanlagen zu ermitteln. Dafür soll eine Cloud-basierte Portal-Lösung entwickelt werden. Es wird eine Kommunikation zwischen Maschinenbetreiber, Portalbetreiber und Maschinenbauer notwendig.

Im Rahmen des Projekts wird ifak eine Gateway-Lösung entwickeln, welche zwischen Maschinensteuerung und dem Cloud-Portal angeordnet ist. Es soll untersucht werden, welche Kommunikationslösungen sowohl zwischen Maschinensteuerung und Gateway als auch zwischen Gateway und Cloud-Portal aus Sicht eines After-Sales-Service-Betriebs sinnvoll eingesetzt werden können. Herausforderungen dabei sind z. B. die hohe Dynamik der Maschinensteuerungen, die unterschiedlichen Erwartungen der Automatisierungstechniker und Cloud-Portal-Entwickler hinsichtlich der höheren Protokollschichten des Automatisierungssystems (z. B. OPC UA, REST oder Message-Queues), die Notwendigkeit zur Beschränkung der Zugänglichkeit zu den Maschinendaten durch den Maschinenbetreiber, sowie plötzliche und geplante Unterbrechungen der Kommunikationsnetze. Deshalb soll eine gepufferte Datenübertragungslösung entwickelt werden, die den genannten Bedürfnissen gerecht wird. Außerdem wird das ifak Lösungen zur Visualisierung spezieller Prozessparameter des Reibschweißens entwickeln.

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Projektziel ist die Entwicklung einer nationalen Rahmenarchitektur für Intelligente Verkehrssysteme (IVS) als Strategie zur Einführung von IVS in Deutschland. Mit einer einheitlichen Vorgehensweise soll die Interoperabilität der IVS und zugehörigen Teilsystemen und Komponenten sichergestellt werden, so dass keine Insellösungen und schwer erweiterbare monolithische Systeme entstehen. 

Mit Hilfe einer detaillierten Aufbereitung real existierender Systemarchitekturen und bereits geschaffener einzelner Teilsystemarchitekturen soll der Entwicklungsstand in Deutschland zum gegenwärtigen Zeitpunkt unter technisch-funktionellen und operationell-organisatorischen Aspekten dargestellt werden. Damit lassen sich die Systematik der Interoperabilität auf allen Ebenen, die Problemlagen und Rollenverteilung der Beteiligten, die zu schaffenden Funktionalitäten für den Betrieb erfassen und die notwendigen Kriterien für eine mögliche Übertragbarkeit ableiten. In diesem Zusammenhang soll eine Festlegung von Terminologie, Richtlinien, Standards, Prozessen, Technologien und Organisationsformen erfolgen.
In dem vom ifak bearbeiteten Los 2 des Gesamtprojektes  entsteht daraus eine Referenzarchitektur für den Bereich Verkehrsinformation Individualverkehr als konkretisierte Anwendung der Rahmenarchitektur. Die Referenzarchitektur dient im Ergebnis als Grundlage für konkrete Anwendungen und gleichzeitig innerhalb des Projekts zur Verifizierung der Rahmenarchitektur.

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In Germany, nearly 150.000 patients get an artificial knee joint every year. The average length of stay for this kind of surgery amounts to 10 days. With a shift from inpatient rehabilitation to outpatient rehabilitation the length of stay might be reduced significantly. But the early and increased outpatient rehabilitation demands new devices, which are able to monitor the function of the artificial knee joint at home.
Therefore the project MobISTeK-STICKIE - originated from the ZIM cooperative network MobISTeK - focuses on the development of a self-sustaining sensor-based system, which allows for the monitoring of specific knee joint functions, the progression of the joint along rehabilitation time, the overall activity of the patient, and which is able to guide the patient to use his new joint correctly.

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To enable the industry in the context of advanced manufacturing and processing (Industry 4.0), i.e. Industrial Internet of Things, confidence in and reliability of the wireless connections must be given to use wireless communication instead of traditional wired connections for controlling and monitoring. This requires proofing the suitability of a wireless communication system for a given application with a standardized validation/rating system.
Although much network planning and connectivity estimation is done, still no such rating system exists. In the ReICOvAir project the necessary standards, methods and tools for providing proof are developed, standardized and integrated into a single comprehensive software and hardware testbed solution. By gathering requirements from the industry, current research activities (e.g. FITS project), and standardization activities (e.g. LTE-M, LoRa alliance), a rating system for wireless communication systems will be developed (e.g. maximum delay and packet error rate under certain interference conditions).
A set of relevant test-cases for the rating process will be defined. These will consist of standard use cases (e.g. an interference scenario) as well as methods of referencing individual reception scenarios to a given standard test case (e.g. finding the worst-case scenario of a real deployment). Both rating system and test cases shall be provided to European standardization bodies.

To provide the means to practically rate communication systems, a testbed will be developed. The development will encompass the following parts:
- Modelling of different coexistence scenarios
- a state-of-the-art propagation channel model will be enhanced for industrial environments: QuaDRiGa 2.0
- parameters for the channel model received from channel sounder measurement campaigns
- methods of taking into account the media access behavior in industrial environment based on Radio-Transfer-Tester for Industrial Radio Solutions (FTT) - software testbed for hardware-independent rating of communication standards
- hardware testbed for rating existing wireless communication Solutions

With ReICOvAir, industry will finally be able to overcome the uncertainty barrier on using wireless communication for the production process.

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New and alternative sanitation systems are more and more within the focus of attention also in Germany, considering reduced availability of resources, decreasing water consumption and demographic and climatic changes. Such systems aim at reuse of limited resources(e.g.nutrients) and at a more sustainable management of water resources. Discussions about these concepts often get very emotional. Planners and authorities often are reluctant to introduce such systems. This is partly due to lack of understanding of the potential such systems might be able to offer.

Whilst some pilot projects implementing such systems proved to be successful, these still remain isolated solutions. The present project developes a simulation system which allows to visualise the resource fluxes of such systems, to evaluate their potential under the given local conditions and to assist in strategic pre-planning of their implementation.

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Seit einigen Jahren ist eine zunehmende Verbreitung von Systemen, die ihre Energie auf induktivem Wege übertragen, zu beobachten. Die Motivation zum Einsatz solcher Systeme ist dabei stets durch die jeweilige Applikation geprägt. Während z.B. bei der kontaktlosen Handyaufladung vor allem die Verschleißanfälligkeit des sonst üblichen Ladesteckers im Fokus steht, können industrielle Fertigungsstrecken dank induktiver Energieübertragung oft erst vollständig automatisiert werden (z.B. mit dem auf der HMI 2015 vorgestellten System FreeCon der Firma Weidmüller).

Besonders im Bereich der Elektromobilität ist in der nächsten Zeit mit einer weiteren Verbreitung dieser, bisher nur vereinzelt bzw. in Pilotprojekten (z.B. JustPark, W-Charge, GeMo, IndiOn, InterOP, …) eingesetzten Technologie zu rechnen. Der Verzicht auf die beim konduktiven Laden unhandlichen Ladekabel sowie die Möglichkeit der vollautomatischen Akkuladung, direkt nach dem Abstellen des Fahrzeuges, prädestinieren diese Technik geradezu. Auch die internationale Normung trägt diesem Umstand Rechnung. Im Arbeitskreis des VDE DKE (GAK 353.0.1), zu dessen frühesten Mitgliedern aus dem Bereich der Wissenschaft das ifak zählt, wird an einer allgemeingültigen Beschreibung derartiger Systeme gearbeitet. Einige der wichtigsten Aspekte sind neben dem Wirkungsgrad dabei die Interoperabilität der Systeme verschiedener Hersteller sowie die Luftspalt- und Verschiebetoleranzen. Aktuelle induktive Übertragungsanordnungen sind entweder nicht kompatibel mit denen anderer Hersteller oder sie weisen, wie im Leuchtturm-Projekt InterOP, in dem unter aktiver Beteiligung des ifak interoperable Ladetechnik entwickelt wurde, eine noch ausbaufähige Luftspalt- und Verschiebetoleranz auf.
Mit dem innovativen Ansatz des im Projekt angestrebten Direktladesystems lassen sich diese Toleranzen erhöhen und somit die Nutzerakzeptanz steigern. Neben der Elektromobilität ist diese Technik vor allem auch für den industriellen Bereich interessant. Hier stehen insbesondere die Aufladung von mobilen Logistiksystemen, Flurförderfahrzeugen, mobilen Komponenten in der Automatisierungstechnik usw. im Fokus. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines intelligenten, direkt regelnden Sekundärteils für die kontaktlose Aufladung von Energiespeichern, welches keine Datenverbindung mehr zur Primärseite und auch keinen nachfolgenden Laderegler benötigt. Durch die leistungsseitige Skalierbarkeit (bis in den Bereich mehrerer kW) wird eine Verwendung im E-Mobility-Bereich und auch im Industriebereich angestrebt.

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Moderne Kommunikationsinfrastrukturen ermöglichen die Erfassung, Verarbeitung und kollaborierte Nutzung von Informationen wo immer wir uns heute aufhalten. Dies schafft Möglichkeiten der Informationsbündelung und gezielten -nutzung. Aktuell gehen Nutzungskonzepte und Anwendungen moderner Schlüsseltechnologien aber noch an Aktivitäten im Rettungswesen und Katastrophenschutz vorbei. Im vom BMWi geförderten Kooperationsnetzwerk (http://www.zim-bmwi.de/kooperationsnetzwerke) MobISTeK sollen daher Methoden, Maßnahmen, Dienstleistungen, Komponenten und Systeme für Infrastrukturen von vernetzten Einsatzfahrzeugen entwickelt und der Einsatz von Rettungsteams unterstützt werden.

Gerade in Extremsituationen kann die zeitkritische Information und effiziente Entscheidungsunterstützung für Rettungs- und Katastrophenschutz lebensrettend sein. Darum wollen wir mit modernster Funk- und Informationstechnologie passgenaue Komponenten und Gesamtsysteme entwickeln und modulare Nachrüstungskonzepte für Einsatzfahrzeuge entstehen lassen. Im Vorhaben werden zudem offene Fragestellungen, insbesondere zur Akzeptanz, Sicherheit und der Interaktion zum Menschen bei der Verwendung vernetzter IT-Technologien unter den speziellen Bedingungen in der Rettung untersucht. Im Ergebnis sollen Einsatzfahrzeuge notfallbezogen koordiniert und die Einsätze selbst effizienter gestaltet werden. Letztendlich kann so die Notfallversorgung auch im Hinblick auf die demographische Entwicklung optimiert und der Standort Sachsen-Anhalt, in dem die Netzwerkpartner schwerpunktmäßig ansässig sind, gestärkt werden.

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The engineering of decentral / distributed automation systems requires an efficient exchange of engineering data between software tools of different vendors. This requirement will be more and more important under consideration of Industrie 4.0 activities. Aim of the project UdinE is to support the international standardization of the engineering of industrial controllers based on IEC 61131. In focus are especially the new 3rd edition of part 3, the upcoming standard IEC161131-10 and the planned standardization of the OPC UA information model for PLCs, Supporting these activities class diagrams and XML libraries shall be developed in order to support platform independent collaboration. The results shall be published via IEC and user organizations, e.g. PLCopen. Results will also be brought in AutomationML for improving the information flow between engineering tools.

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A method for the accumulation of energy totally free in space without using pre-defined transmission channels would be very advantageous for several application areas in industry. A promising method therefore is the local focus of ultrasonic waves.

Aim of the project is the realization of a model based method for the calibration of such systems without the need of experimental work.
In result of the project work a simulation and calculation method will be available to configure an acoustic sensor system using a so-called virtual cavity instead of a real phased array. Using this, an arbitrary movable focus point of acoustic energy in fluids or solids can be realized.

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Die Begleitforschung BZKI soll übergeordnete Fragestellungen zur zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie bearbeiten. Dafür werden die Einzelprojekte des Förderschwerpunktes zusammengeführt, koordiniert und im Gesamtzusammenhang behandelt. Neben den inhaltlichen Querschnittsthemen werden die zentralen Innovationspotenziale ermittelt und übergreifend bearbeitet. Die Projektpartner der Begleitforschung unterstützen damit das BMBF und die Forschungsprojekte bei ihrer Innovationstätigkeit. Ein wesentliches Ziel des ifak ist die Etablierung einer engen Kooperation zwischen Automatisierung (neue Anforderungen) und Funkkommunikation (neue Möglichkeiten). Schwerpunktthemen des ifak sind die Berücksichtigung der Forschungsergebnisse in einem einheitlichen Informationsmodell der industriellen Funkkommunikation und die einheitliche Performance-Bewertung von Funkkommunikationslösungen unter dem Aspekt industrieller Funkanwendungen.

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The project objective is to the development of innovative wireless technologies for industrial wireless communication systems.These technologies shall be the foundation for new functionalities and characteristics required by future concepts of production processes labeled with Industry 4.0. This includes ultra-low latency, high reliability and secure wireless communications. e.g. for real-time closed-loop applications. 

The key topic of ifaks research work is the transformation of dynamically changing real-time communication requirements of future production processes onto adaptive algorithms of novel wireless technologies. Application scenarios will be prepared methodically and the requirements profiles will be derived out of this. Based on this, validation concepts will be developed that will be used for as a foundation of simulative and metrologicalmeasurement relevant analyses. With the help of a validation platform the performance of implementations will be researched investigated and valued assessed in an application-oriented and technology-independent manner. These results of the analyses will serve as foundation to develop skills capability profiles for the classification assignment of the developed wireless technologies researched results to the specified requirements profiles.

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The objective of the research project is to investigate a central, superior coexistence management and cognitive medium control algorithms for industrial communication networks. Especially challenges of future concepts of advanced production will be considered.

ifak is responsible for the requirement engineering. For the concept development ifak will especially focus on the specification of services and protocols for information exchange between all instances in a superior coexistence management process.  Another key aspect of ifak is the validation of the developed coexistence management and cognitive medium control algorithms. Challenging coexistence scenarios will be specified. A platform and equipment will be used for the validation.

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Zu-Fuß-Gehen ist Bestandteil fast jeder Reise egal welches Hauptverkehrsmittel genutzt wird. Das Ziel von PERRON ist, die Wegesuche und die Navigation für Fußgänger deutlich realistischer zu gestalten als bisher, wo in der Regel Straßen für Kraftfahrzeuge die Datengrundlage bilden. Diesbezüglich ist es an der Zeit, einen Betrachtungswechsel zu vollziehen: Straßen sind für Fußgänger keine Wege sondern Hindernisse. Fußgänger sollten stets auf Gehwegen geführt werden. Im Forschungsprojekt PERRON werden dementsprechend die folgenden Probleme adressiert: (a) ein im EU-Projekt COST-358 Pedestrian Quality Needs entwickeltes Modell wird für die Wegesuche in Abhängigkeit von der Gehwegqualität umgesetzt, (b) die Querung von Straßen abseits von Ampeln und Zebrastreifen wird bei der Wegesuche berücksichtigt und © verschiedene Methoden der Fußgängernavigation werden erweitert und angepasst.

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Mechanische Wellen durchdringen Behälter- oder Rohrwände und können somit als Clamp-on-Systeme Informationen zu Füllstand, Durchfluss oder Stoffkonzentration liefern. Das Vorhaben unterstützt den Hersteller von Durchflussmesseinrichtungen bei der diesbezüglichen Erweiterung der Funktionalität seiner Produkte. Schwerpunkte der Arbeiten bilden dabei die sende- und empfangsseitige Optimierung der Hardware, die Erarbeitung und Implementierung neuer Algorithmik auf der Basis zuvor durchgeführter Simulationen zur Schallausbreitung sowie die Realisierung eines innovativen Schnittstellen- und Bedienkonzepts.

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Der Schutz kritischer Infrastrukturen wie etwa Energieerzeugung und -verteilnetze, Transportsysteme, Wasserver- und -entsorgung oder wichtiger Produktionsstandorte der fertigungs- oder verfahrenstechnischen Industrie erfordert Lösungen zum Erkennen von Störungen oder gezielten Manipulationen. Ebenso wichtig ist das Management angemessener Gegenmaßnahmen, da die Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen kritischen Infrastrukturen sehr vielfältig sind. So können sich Ereignisse in Energieversorgungsnetzen z. B. auch auf andere kritische Infrastrukturen wie etwa Transportsysteme oder die Wasserversorgung auswirken. Im Projekt ECOSSIAN (European Control System Security Incident Analysis Network) werden Plattformen und Methoden entwickelt, die ein lokales, nationales und Europa-weites Reagieren auf Ereignisse ermöglichen. Im Rahmen des durch die EU geförderten Projektes werden durch ifak Arbeiten zum Erkennen und Auswerten von Fehlern in industriellen Netzwerken für die Automatisierung von Produktionsanlagen und Energieverteilnetzen durchgeführt. Weiterhin unterstützt ifak die Spezifikation einer geeigneten IT-Plattform.

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The aim of this research project is to prepare the contribution, presentation and representation of a reference model for development of device and system functions for an application-oriented automatic management of industrial wireless applications. Results of different research projects shall be prepared and introduced into the standards ETSI ERM TG 41 "Wireless Industrial Applications" as well as IEC/SC65C WG 17 "Wireless Coexistence". The reference model shall be the basis for a uniform framework for R&D projects of this area. The whole life cycle of a wireless application shall be considered. This concerns the draft, development and production of wireless applications as well as planning, installation, commissioning, operation and decommissioning of wireless applications. A significant contribution for connection within the production and for digitalization of management processes (here for communication infrastructure) according to Industrie 4.0 will be made. Examples for such processes are the commissioning of production plants with wireless communication or the coexistence management. The reference model shall be applicable to all frequency ranges.

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The primary objective of the research work of the subproject "Interoperables Sekundärsystem für Nieder­voltfahrzeuge (ifak)" in the cooperation project InterOP is the holistic study and development of appropriate solutions to ensure user friendly and safer charging systems for electric vehicles based on the technology of contactless energy transfer. Furthermore methods and system approaches for the optimisation of the magnetic transmission systems of contactless inductive systems and for the automation loading process shall be developed as well as accompanying tests to ensure interoperability shall be performed. The complexity of non-contact systems and the inherent questions about security (magnetic and electric fields, health issues) regarding use in public areas represent a new challenge. In particular the application specific issues in the field of electromagnetic (EMC) and environmental compatibility (EMEC) as well as basic safety aspects will be studied in this part of the project. The second objective is to demonstrate the interoperability of secondary vehicle systems with low-voltage technology. It begins by focusing on the implementation in the planned electric vehicles of the overall project. In the medium term other vehicle classes, such as materials-handling technology (forklifts), electric two-wheelers, industrial conveyor systems or various mobility equipment in the medical field, shall also be considered. The research work focuses particularly on the design and the development of a suitable coil system and the required voltage adjustment.

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Das Internet und insbesondere soziale Netzwerke sind heute wichtige Quellen für zahlreiche aktuelle Informationen. Dazu zählen wenig hilfreiche Aussagen, wie „Liebe Autofahrer Vorsicht im Verkehr. Bin heute mit dem Rad unterwegs.“ aber auch nützliche Informationen wie „Sperrung der A14 aufgehoben, momentan eine freie Spur je Richtung“. Um diese Informationen bspw. zur Verifikation oder Ergänzung der Informationen aus offiziellen Quellen nutzen zu können, müssen sie gefiltert und analysiert werden. Dies kann aufgrund der überwältigenden Breite des Nachrichtenstromes nur automatisch erfolgen. Mit dem Projekt „AUSWEG“ wird deshalb am Beispiel von Verkehrsinformationen das Ziel verfolgt, Informationen anhand domainspezifischer Vorgaben aus unstrukturierten Quellen zu gewinnen. Neben der Anwendung semantischer Technologien und dialogbasiertem maschinellem Lernen soll hierbei auch die Generierung aktiver Rückfrage an die Autoren der Nachrichten untersucht werden.

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Das im Rahmen der Projektallianz 3Dsensation (http://www.3d-sensation.de/) vom BMBF geförderte Einzelvorhaben GeriaBall widmet sich der Entwicklung intuitiver Handkraftmessgeräte. Perspektivisch soll über die Handkraftmessung frühzeitig eine voranschreitende Muskelschwäche erkannt werden. Eine sinkende Handkraft kann zu einer steigenden Sturzgefahr führen. Insbesondere bei älteren Personen kann gezieltes Handkrafttraining daher eine sinnvolle Maßnahme zur Sturzprävention sein.

Ziel des Vorhabens ist es, die technischen Grundlagen für intuitive und günstige Handkraftmessgeräte zu erforschen und auf dieser Basis ein Umsetzungskonzept sowie einen Funktionsdemonstrator für den häuslichen Einsatz zu entwickeln. Im Ergebnis soll eine Hardwarelösung entwickelt werden, die mittels Sensorik durch einfache Mensch-Technik-Interaktion die Handkraft eines Patienten messen und die Ergebnisse IT-gestützt an verbundene Geräte (z. B. Smartphone) oder Systeme (z. B. elektronische Patientenakte) senden kann.

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Die Dispergiergüte von Polymercompounds stellt eines der zentralen Qualitätskriterien bei der Kunststoffaufbereitung dar. Die in der Praxis üblicherweise eingesetzten Offline-Analysemethoden sind arbeits- und zeitaufwändig und ermöglichen keine lückenlose Prozesskontrolle. Im Vorhaben soll untersucht werden, inwieweit es durch den Einsatz von Ultraschallsensoren möglich ist, die Dispergiergüte von Füllstoffen direkt im Compoundierprozess in Echtzeit zu erfassen. Innovativer Ansatz des Vorhabens ist der Einsatz von Ultraschallsensoren in Reflexionsanordnung. Dadurch ist der Zugang zur Compoundieranlage vereinfacht und die Analyse kann ohne Zuhilfenahme eines Bypasses erfolgen. Das Vorhaben strebt darüber hinaus die Formulierung einer einheitlichen, standardisierten und aussagekräftigen Definition der Dispergiergüte, wie sie bislang im Bereich der Kunststoffverarbeitung nicht existiert, an.

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In aller Regel sind Entwässerungssysteme als statische, unflexible Systeme mit einer langen Nutzungsdauer ausgelegt. Das Projekt „SaMuWa“ soll Kommunen und Entwässerungsbetriebe bei der Umstellung von einer statische ausgerichteten Entwässerungsplanung zu einer anpassungsfähigen Bewirtschaftung des stadthydrologischen Gesamtsystems unterstützen. Es werden planerische und betriebliche Möglichkeiten untersucht, um das Potenzial des Bestands unter den Bedingungen des Wandels (Klima, Demografie, Struktur) und der Unsicherheit bestmöglich auszunutzen. Um die Handlungsoptionen zu erweitern, werden darüber hinaus Planungsinstrumente entwickelt, die Stadtentwicklungs- und Freiraumplanung sowie Wechselwirkungen mit dem natürlichen Wasserhaushalt einbeziehen. Am ifak wird herbei ein leicht zu bedienender (geringer Einarbeitungsaufwand) Simulator sowie eine Methodik zur simulationsgestützten Ermittlung des Steuerungspotenzials für eine Kanalnetzsteuerung entwickelt und anhand von zwei Fallbeispielen aus der Praxis getestet und verfeinert. Hierbei wird das in der jüngeren Fachliteratur verstärkt geforderte Zusammenwirken von Kanalnetz und Kläranlage berücksichtigt.

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Übergeordnetes Ziel des Projektes KURAS ist die Erarbeitung und modellhafte Demonstration von integrierten Konzepten eines nachhaltigen Umgangs mit Abwasser und Regenwasser für urbane Standorte.
Zum einen sollen für Abwasserentsorger und Kommunen mit flachen Kanalnetzen Handlungsempfehlungen erarbeitet werden, wie sie ihre technische Abwasserinfrastruktur langfristig und zukunftsorientiert betreiben, ausbauen und verändern können. Besonders im Hinblick auf zukünftig zu erwartende klimatische, demografische und stadtentwicklungsmäßige Veränderungen sind zunehmende Probleme im Betrieb der bestehenden Abwassernetze zu erwarten.
Zum anderen sollen Konzepte der nachhaltigen Regenwasserbewirtschaftung für urbane Standorte entwickelt werden. Die Konzepte richten sich ebenfalls an Kommunen und Abwasserentsorger und sollen:

• zentrale und dezentrale Maßnahmen der Regenwasserbewirtschaftung hinsichtlich ihrer Effekte auf Umwelt, Stadtklima, Bauphysik und Kosten(struktur) vergleichbar machen,
• eine Optimierung von Maßnahmenkombinationen bezüglich dieser Effekte ermöglichen,
• für Quartiere, Kleinstädte und Metropolen in Bestand und Neubaugebieten anwendbar sein,
• erwartete zukünftige Veränderungen berücksichtigen können,
• an zwei Berliner Beispielquartieren demonstriert werden und
• Vorschläge für zukunftsfähige Finanzierungsmodelle und ordnungsbehördliche Maßnahmen enthalten.

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Der Betrieb von Kläranlagen zur weitergehenden Abwasserreinigung ist mit erheblichen Kosten und Ressourcenverbrauch verbunden. Insbesondere der Energiebedarf (Stromverbrauch) von Kläranlagen stellt eine signifikante Komponente des Energiebedarfs von Kommunen dar. Dementsprechend werden seit einigen Jahren viele Anstrengungen unternommen, um den Energiebedarf von Kläranlagen zu minimieren. Zu diesen Maßnahmen gehören unter anderem:

• Flexible Verfahrensgestaltung und Betriebsführung zur Maximierung der Stickstoffelimination (Denitrifikation),

• Angepasste Regelungskonzepte mit dem Ziel der Minimierung von Belüftungsenergie (O2-Sollwertabsenkungen, optimierte O2-Profile, ammoniumgeführte Belüftung, Nitrat-geführte intermittierende Belüftung).

• Entwicklung eines Planungswerkzeuges zur Auslegung und Optimierung von Kläranlagen, welches neben der Einhaltung typischer Anforderungen (Stickstoff-, Phosphor- und Kohlenstoffelimination), der Abschätzung des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung auch explizit eine Quantifizierung und Bewertung der Nitrit-, Lachgas- und Methanemissionen berücksichtigt (die Errechnung der CO2-Emission ist auch enthalten).
• Entwicklung von intelligenten Regelungskonzepten, die neben der klassischen Einhaltung der Ablaufanforderungen und der Erreichung einer Energieverbrauchsminimierung auch das Risiko von Nitrit-, Lachgas- und Methanemissionen reduzieren.

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Die Gemeinde Hille gehört zu den größten Flächengemeinden Deutschlands und verfügt bisher über ein zentrales Klärwerk. Für neue Flächennutzungspläne und Baugebiete möchte die Gemeinde ein neues Abwasserkonzept, das die hohen Infrastrukturkosten der großen Fläche mindert. Da die Gemeinde außerdem ein Naherholungsgebiet ist und über ein Wasserschutzgebiet, in dem ein empfindliches Moor gelegen ist, verfügt, muss sichergestellt sein, dass das gereinigte Abwasser höchsten Anforderungen genügt.Im Rahmen dieses Vorhabens soll für die Gemeinde Hille als Modellregion ein dezentrales Konzept (ca. 200 EW) entwickelt werden, das die Abwasserreinigung mit der Nährstoff- und Energie(rück)gewinnung verbindet, technisch nicht zu aufwändig ist und den Gedanken nachhaltigen Wirtschaftens konsequent verfolgt.Es sollen mit Hilfe von planerischen Instrumenten, Pilotanlagen, Laborversuchen und dynamischen Simulationsverfahren alle Voraussetzungen erfüllt werden, um im Anschluss eine großtechnische Anlage in der Modellregion Hille zu realisieren.

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Das vom BMWi im Rahmen von KMU-innovativ geförderte Projekt iMediMan entwickelt ein effizientes Medikamentenmanagement für medizinische Versorgungs- und Pflegeeinrichtungen, um den stetig steigenden Arzneimittelkosten zu begegnen. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen Identifikations- und Softwaresystems für das Material- und Informationsmanagement auf Basis einer verteilten Medikamentenschranklösung. Damit soll die klinische Medikamentenlogistik an der Schnittstelle zwischen Apothekerversorgung und klinischem Stationsbetrieb optimiert und die Versorgungs- und Patientensicherheit in Pflegeeinrichtungen erhöht werden. Die Entwicklung der Softwarelösung wird begleitet durch die Bewertung der Auswirkungen der neuartigen Lösung auf die Versorgung der Patienten.

Das ifak beteiligt sich am Entwurf der Anwendungsszenarien und der Anforderungsdefinition. Darüber hinaus zeichnet ifak verantwortlich für die Spezifikation des Gesamtsystems sowie der verteilten Medikamentenschranklösung und unterstützt den Schnittstellenentwurf sowie die Gestaltung des User Interface. Das Institut wird außerdem die Plattform für das verteilte Medikamentenschranksystem aufsetzen. Die Projektarbeiten werden vom Geschäftsfeld Verkehr und Assistenz durchgeführt.

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Im Bereich des produzierenden Gewerbes sind die installierten Maschinen und Anlagen bereits durch einen sehr hohen Automatisierungsgrad gekennzeichnet. Dieser hohe Automatisierungsgrad stellt an das Engineering, also dem Prozess der Planung und Inbetriebnahme komplexer Maschinen und Anlagen, erhebliche Anforderungen, die nur mit unterstützenden Software-Werkzeugen beherrscht werden können. Im Forschungsprojekt AVANTI möchten die deutschen Projektpartner für den Anwendungsbereich im Automobilbau die Planungsarbeiten für Produktionssysteme entlang der Wertschöpfungskette verbessern. Dazu werden ausgehend von den Zulieferkomponenten detailgetreue Verhaltensbeschreibungen erstellt, die neben dem logischen Verhalten vor allem physikalische Eigenschaften für deren Einsatz enthalten. Darauf aufbauend werden automatisch Testfolgen abgeleitet, mit denen der Komponentenhersteller dokumentieren kann, wie er getestet hat. Der Maschinenbauer hat damit eine wesentlich bessere Vertrauensbasis und nutzt sowohl die Verhaltensbeschreibung also auch die Testfolgen für die Assemblierung und Validierung der Maschine. Projektpartner in Deutschland:
Daimler AG
Festo AG & Co KG
Rücker EKS GmbH
tarakos GmbH
TWT GmbH Science & Innovation
WWP-Systeme GmbH

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Das Vorhaben DIA.LYSIS (Diagnosis / Analysis) zielt auf die Entwicklung und Implementierung eines modularen Frameworks für den Einsatz zu verteilter Netzwerk- und Prozessdatenanalyse und zu Diagnosezwecken unter Berücksichtigung von Aspekten der IT-Datensicherheit (Security). Fokussiert ist das Framework auf Ethernet-basierte Automatisierungstechnologien und darauf aufsetzender Kommunikationsprotokolle und Dienste, wobei PROFINET den Schwerpunkt der Entwicklung bilden wird.

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Ziel der 30 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft in der Forschungsinitiative UR:BAN ist es, innovative Fahrerassistenz- und Verkehrsmanagementsysteme für urbane Räume zu entwickeln, zu testen und deren Beitrag zur Verbesserung der Sicherheit und Effizienz zu bewerten. Ein weiterer Aspekt ist die Betrachtung des Menschen mit seinen vielfältigen Rollen im Verkehrssystem. In der Projektsäule Vernetztes Verkehrssystem (UR:BAN-VV) soll die Verkehrseffizienz in urbanen Räumen bei gleichzeitiger Senkung des Emissionsausstoßes optimiert werden. Dieses Ziel soll durch den Ausbau von intelligenter Infrastruktur und deren Vernetzung mit intelligenten Fahrzeugen unter spezieller Berücksichtigung verschiedener Antriebskonzepte (u. a. Elektro- und Hybridantriebe) erreicht werden.   Die Schwerpunkte der FuE-Arbeit des ifak liegen in den Teilprojekten "Smarte Kreuzung" und "Kooperative Infrastruktur". Mit der Entwicklung und Erprobung von Schutzeinrichtungen an Verkehrsknoten soll im Zusammenspiel mit der lokalen Verkehrsinfrastruktur ein Beitrag zur Verstetigung des Verkehrs und damit zur Emissionsreduktion sowie zur Erhöhung der Sicherheit insbesondere der schwächeren Verkehrsteilnehmer geleistet werden. Weiterhin soll die Entwicklung und Durchsetzung offener Schnittstellen und Standards mit geeigneten Testwerkzeugen und Handlungsleitfäden für die öffentliche Hand unterstützt werden. Es wird beabsichtigt, die entwickelten Schutzeinrichtungen im Testfeld Düsseldorf zu demonstrieren, zu erproben und deren Wirksamkeit zu untersuchen.

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Gesamtziel von DYNAMO ist die Entwicklung und prototypische Umsetzung von dynamischen Informationsdiensten zur Unterstützung des Reisenden vor (pre-trip) und während der Reise (on-trip). Im Fokus stehen insbesondere die Aspekte Indoor-Ortung, Routing und Navigation, intermodale Verknüpfung, dynamische Begleitung, soziale Netzwerke sowie Barrierefreiheit. Für die Tür-zu-Tür-Navigation ist dabei ein Systemansatz notwendig, der sowohl im Innen- wie im Außenbereich eine hinreichend genaue Ortung und Zielführung zulässt und auf heute bereits verfügbaren Kundengeräten aufsetzt. Kern der FuE-Arbeiten ist die Konzeption eines Bluetooth-Sensorsystems zur Verbesserung der Ortungsgenauigkeit im Indoorbereich und in ÖV-Fahrzeugen. Auf Basis einer fußgängergerechten digitalen Karte werden geeignete Algorithmen für die zuverlässige Ortung und Zielführung in Innenräumen und Fahrzeugen entwickelt. Es findet eine nutzerzentrierte Betrachtung auf Grundlage typischer Anwendungsfälle und unter Berücksichtigung des „Design for all“ Konzeptes statt. Von allen Partnern gemeinsam konzipierte und entwickelte Basisdienste werden in den zwei Testfeldern Frankfurt/Main und München zu verbundspezifischen Gesamtdiensten zusammengeführt.

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The project aims to prepare the basis for prospective realization of haptic feedback on touchscreens. For this, the technical conditions and user-/ device-specific requirements are to be analyzed involving also economic aspects. A system concept for the realization of haptic feedback based on vibro-tactile sensation will be developed under consideration of theoretical estimation and experimental tests. As a result next preferable steps towards innovative development and application strategies of the mentioned technique will be identified.

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Aufgrund des hohen Eigenenergiebedarfs eignen sich Kläranlangen in hohem Maße als Standorte für dezentrale Energieerzeugung durch Windkraft- und Solaranlagen. Die mit diesen Technologien über die Eigenversorgung hinaus bereitgestellte Überschussenergie kann für die Produktion von Wasserstoff als Energiespeichermedium genutzt werden. Damit können Kläranlagen einen Beitrag als dezentraler Baustein in der zukünftigen Energie-Infrastruktur leisten. Anhand der Kläranlage Bottrop soll dieser Projektansatz mit mehreren Kooperationspartnern untersucht werden. Wichtig sind hierbei unter anderem die energetische Verwertung von Klärschlämmen, die Implementierung einer oder mehrerer Windkraftanlagen oder eine solarunterstützte Klärschlammtrocknungsanlage. Von zentraler Bedeutung wird das im Rahmen des Projekts zu entwickelnde Steuerungs- und Automatisierungskonzept sein, welches die genannten Systeme in ein gemeinsames Regelkonzept einbettet und einen effizienten Betrieb der Komponenten ermöglicht. Im Auftrag der Emschergenossenschaft wird am ifak eine projektspezifische Modellierungs- und Simulationsumgebung auf Basis von SIMBA# entwickelt. Darüber hinaus ist das ifak an der Entwicklung des Automatisierungskonzeptes beteiligt.

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Im Projekt CACTUS sollen Modelle und Methoden zur Evaluierung und optimalen Anwendung von Batterielade- und Batteriewechseltechnologien für Elektrobusse in Abhängigkeit von einem gegebenen Fahrplan sowie weiteren sekundären Eingangsparametern entwickelt werden. Sollen zukünftig Busse im Öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) vollelektrisch betrieben werden, müssen praktikable Lösungen für das Lademanagement gefunden werden. Wenn die gesamte mittlere Tagesstrecke eines Busses von bis zu 300 km ohne Ladevorgänge abgedeckt werden soll, würden Batterien mit derzeit aktueller Technologie mehrere Tonnen wiegen und wären damit nicht mehr wirtschaftlich einsetzbar. Die hohen Kostenbei der Umstellung auf vollelektrische Antriebe werden vornehmlich durch die erforderliche Investition in Fahrzeugtechnik und/oder Ladeinfrastrukturen verursacht. Um diese Kosten besser abschätzen und beispielsweise durch die optimale Platzierung von Infrastruktur und durch entsprechende Fahrstrategien minimieren zu können, werden im Projekt verschiedene Modelle und Methoden zur Optimierung von Fahrstrategien und Ladevorgängen erforscht, entwickelt und bewertet.

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Im Rahmen eines Teilprojektes des durch das BMWi im nationalen Luftfahrtforschungsprogramm geförderten Projektes „INDIKAR – Interdisziplinäre Kabinenarchitekturen“ werden Möglichkeiten und Lösungen für den Einsatz der Technologie der kontaktlosen Energie- und Datenüber­tra­gung im Kabinenbereich von Passagierflugzeugen erforscht. Mit Hilfe dieser Technologie kön­nen Kabinenelemente entwickelt werden, die eine schnelle, kostengünstige Montage und gerin­gere Umrüstzeiten bei Kabinenlayoutänderungen ermöglichen und somit die Transportleistung der Flugzeuge erhöhen können. Wesentliche Zielstellung des Projektes sind die Erarbeitung neuer Lösungen für die anwendungsorientierte Informationsübertragung, die Optimierung des Gesamtsystems hinsichtlich der Stör- und Datensicherheit sowie die experimentelle Verifikation der Forschungsergebnisse an einem Demonstrator.

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Die Zielstellung des Projektes ist die Leistungsbewertung von Übertragungseigenschaften typischer Netzzugangstechnologien für die zuverlässige M2M-Kommunikation. Dieses Ziel soll durch die Erarbeitung der folgenden Teilziele erreicht werden:

• Schaffung eines  fundierten Überblicks über die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Netzzugangstechnologien in Form eines Leitfadens
• Erweiterungen vorhandener standardisierter Fernwirkprotokolle für eine bessere Adaptivität in Bezug auf die eingesetzten Netztechnologien
• Ermittlung des Einflusses und der Potentiale einer Migration auf IPv6
• Entwurf und Implementierung eines öffentlich zugänglichen M2M Traffic Archivs für Forschungszwecke, mit dem Veränderungen der Metriken, z.B. durch neue Systemtechniken, höhere Teilnehmerzahlen etc., erfasst werden können
• Entwurf einer Testmethodik und einer reproduzierbaren Messumgebung für Mobilfunk-Netzzugangstechnologien für die entwicklungsbegleitende Qualitätssicherung

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Kernpunkt des vom BMBF im Rahmen der Bekanntmachung Mobil bis ins hohe Alter nahtlose Mobilitätsketten zur Beseitigung, Umgehung und Überwindung von Barrieren geförderten Projekts WikiNavi ist die Entwicklung einer Navigationslösung für urbane Gebiete. Als Zielgruppe sollen Fußgänger angesprochen werden, die in ihrer Mobilität eingeschränkt sind so zum Beispiel Menschen mit Behinderungen, ältere Bürger aber auch Eltern mit Kinderwagen. Die Herausforderungen liegen vor allem in der Berücksichtigung komplexer Mobilitätsketten, der einfachen Nutzbarkeit der IT-Lösung, der Optimierung der geplanten Reiseroute sowie der Einflussnahme der Nutzer auf die Datenbasis des Systems. Im Fokus der Projektaktivitäten des ifak liegen die Konzeptionierung des Datenflussmodells, seine prototypische Realisierung in einem Demonstrator und Standardisierungsmaßnahmen.Im ifak sind die beiden Bereiche IT & Automation und Verkehrstelematik maßgeblich an den Projektarbeiten beteiligt.

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Für die Kommunikation in der industriellen Automatisierung kommen immer mehr spezielle ethernetbasierte Technologien zum Einsatz. Ziel der hier vorgestellten Projektskizze ist die Entwicklung und prototypische Umsetzung einer Methode zur Unterstützung des Tests, der Diagnose und des Monitorings von ethernetbasierten Automatisierungssystemen. Damit soll der Nutzer bei der schnellen und sicheren Identifizierung von Fehlern im Netzwerk und an Geräten hilfreich unterstützt werden.

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Die Voraussetzung für ein wirksames Verkehrs- und Mobilitätsmanagement ist sowohl die umfassende Bereitstellung von qualitativ hochwertigen Verkehrsinformations- und Servicediensten für Verkehrsteilnehmer als auch die einfache Verfügbarkeit von verteilt vorliegenden Informationen bei den potenziellen Dienstanbietern. Der Mobilitäts Daten Marktplatz (MDM) des Bundes soll die Zugänglichkeit und Verfügbarkeit von notwendigen aktuellen Verkehrsdaten und Verkehrsinformationen verbessern. Das Projekt eVeSA hat die Einbindung von vielfältigen, hochwertigen Verkehrsdaten aus Sachsen-Anhalt in den MDM und damit die Erweiterung der verfügbaren Basis an Online-Verkehrsdaten zum Ziel. Durch die Bereitstellung von umfangreichen Verkehrsdaten aus Sachsen-Anhalt werden bisher ungenutzte Potenziale von bei den verschiedenen Akteuren erhobenen Online-Verkehrsdaten erschlossen und die Verfügbarkeit der Online-Verkehrsdaten im MDM insgesamt verbessert. Dieses Einbringen von Detektordaten, Baustellendaten und Daten der landesweiten intermodalen Verkehrslage in den MDM ermöglicht zukünftig auch die stärkere Berücksichtigung intermodaler Verflechtungen im Verkehr.

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Zielstellung des Vorhabens ist es, grundlegende Methoden, Verfahren und Algorithmen eines kompakten und mobilen Sensorsystems für den Einsatz in flüssigen (Mehrphasen-)Systemen zu entwickeln, mit dem die Medienverteilung in einem Bilanzraum orts- und zeitaufgelöst erfasst und somit Prozesswissen echtzeitnah erlangt werden kann.
Im Rahmen des Projektes stehen dabei zwei fundamentale Forschungs- und Entwicklungsaspekte im Vordergrund: einerseits die prozessoptimierte Analyse- und Zustandssensorik, die die Nutzbarmachung und Integration verschiedener robuster und prozesstauglicher Messverfahren in einem - direkt in das Prozessmedium einzubringenden - Multisensormodul beinhaltet. Andererseits soll durch die Entwicklung und Realisierung von Konzepten für die kontaktlose Übertragung sowohl von Energie als auch Messdaten der echtzeitnahe, unterbrechungsfreie Betrieb - auch unter prozessnahen Umgebungsbedingungen - realisiert werden

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Funkkommunikation wird auf Grund der Vorteile in Hinblick auf Mobilität, Flexibilität und als Kabelersatz bereits heute in verschiedenen Anwendungen der industriellen Automation eingesetzt. Ausgereifte zuverlässige Funklösungen verschiedener Hersteller sind verfügbar, die neue Möglichkeiten z. B. für die Überwachung von Anlagenkomponenten, die M2M-Kommunikation, den Prozessdatenaustausch und in der Logistik eröffnen. In den kommenden Jahren wird mit einem steigenden Bedarf gerechnet. Die Funklösungen müssen hohe Anforderungen an das Zeit- und Fehlerverhalten der Automatisierungsindustrie erfüllen. Allerdings ist das nur möglich, wenn diese Anforderungen auch in Zukunft in den nationalen und internationalen Regulierungen und Standards berücksichtigt werden. Die Task Force „Wireless Regulierung für die industrielle Automation“ wurde mit dem Ziel gebildet, Lösungen für bestehende und zukünftige industrielle Funksysteme zu erarbeiten, in den relevanten Standardisierungs- und Regulierungsgremien einzubringen und damit die bisher getätigten Investitionen langfristig zu sichern. Um dieses Ziel zu erreichen, werden zwei Aktivitäten parallel verfolgt:
1. Einbringen der Anforderungen der Automatisierungsindustrie in die EN 300 328 (effiziente Nutzung des Funkspektrums)
2. Allokation eines zusätzlichen Frequenzbereiches außerhalb des 2,4 GHz Bandes
Das ifak e.V. Magdeburg hat vom ZVEI den Auftrag erhalten beide Aktivitäten zu unterstützen. In einem ersten Arbeitsbereich werden zunächst die fachlichen Grundlagen zur Spezifikation von Medienzugangsmechanismen, die die Anforderungen bzgl. der spektralen Effizienz und der industriellen Funkkommunikation erfüllen, erarbeitet. Das ifak analysiert des Weiteren Lösungsansätze aus dem Umfeld von Software Defined Radio und Cognitive Radio auf Verwendbarkeit für industrielle Funksysteme und unterstützt die simulationsgestützte Bewertung existierender Medienzugriffsmechanismen. In einem zweiten Arbeitsbereich wird eine Kompatibilitätsstudie erstellt, mit der geklärt werden soll, ob industrielle Funkanwendungen im Frequenzband von 5,725 GHz bis 5,875 GHz mit industrietauglichen Betriebsparametern betrieben werden können. Zudem ist die Betrachtung der Kompatibilität zwischen industriellen Funkanwendungen und den vorhanden Funkdiensten im betrachteten Frequenzband Bestandteil der Studie.

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Heutzutage haben Ethernet-basierte Kommunikationssysteme eine bedeutende Rolle bei der Vernetzung von Komponenten industrieller Automatisierungstechnik eingenommen. Das Internet Protokoll (IP) gilt dabei als fester Bestandteil. Allerdings nutzen etablierte Feldbustechnologien das IP-Protokoll noch in der Version 4 (IPv4). Da täglich die Zahl der Internetnutzer und letztlich der Internet-fähigen Geräte steigt, ist IPv4 zukünftig nicht mehr ausreichend. Speziell aus funktioneller Sicht ist IPv4 den heutigen Anforderungen moderner Kommunikationsnetze nicht mehr gewachsen. Mit dem „Internet Protokoll Version 6“ (IPv6) existiert ein sehr leistungsfähiges Protokoll, das neben einem erweiterten Adressraum auch eine verbesserte Protokollstruktur und neue wichtige Protokollfunktionen aufweist. IPv6 hat damit das Potenzial, dass sich aufgrund seiner innovativen Weiterentwicklung neue Geschäftsmodelle entwickeln lassen (Internet der Dinge, Cyber Physical Systems, Cloud-Computing etc.). Es wirkt somit als Innovationstreiber. Bei Komponenten, in denen IPv6 bereits intergiert und damit nutzbar ist, ergeben sich allerdings schon jetzt neue Herausforderungen, wenn beispielsweise IPv6-basierte Leittechnik auf die IPv4-basierte Feldebene trifft. Mittel- und langfristig wird also ein Übergang von IPv4 zu IPv6 stattfinden! Dieser Prozess hat natürlich auch Auswirkungen auf die industrielle Automatisierungstechnik und wirft offene Fragen auf, die im Rahmen einer Potenzialanalyse beantworten werden soll, die aktuell am ifak durchgeführt wird.

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Folgende Anforderungen gilt es heute bei der Fahrzeugentwicklung zu berücksichtigen:

• energieeffizientere Motoren mit Ziel, dass Fahrzeuge aus Umweltanforderungen immer sauberer werden
• hohe Sicherheit der Fahrzeuge aufgrund der stetigen Zunahme des Individualverkehrs
• steigende Forderungen nach Komfortfunktionen (u.a. Fahrerassistenzsysteme, dadurch stärkere Vernetzung mit der Außenwelt über drahtlose Kommunikationstechnologien)

• Offene, durchgängige und erweiterbare Entwicklungswerkzeug-Plattform (durch HW-SW Co-design, Visualisierung und grafische Editoren)
• Multi-core Unterstützung (methodisch, Anforderungen an die Plattform, Entwicklungswerkzeuge (Editor, Konfiguration, Generatoren, Debugger, Simulation, Verifikation, Optimierung))
• AUTOSAR DSL (Anforderungen an die Plattform, Sprachdefinition (Daten-Beschreibung, Erweiterung der AUTOSAR DSL), Modell Bildung (Notation), Entwicklungswerkzeuge (Editor, Übersetzer von und zu AUTOSAR))
• Produktlinienunterstützung (Methode, Anforderungen an die Plattform, Entwicklungswerkzeuge (Editor, Konfiguration, Verifikation))

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Schlaganfall ist in Deutschland die dritthäufigste Todesursache und maßgeblich für bleibende Behinderung und Pflegebedürftigkeit verantwortlich. Die demografische Entwicklung lässt eine Zunahme der Schlaganfallinzidenz erwarten. Bei 81 % der Schlaganfälle würde eine sofortige medizinische Intervention Behandlungserfolg versprechen. Da für die Therapie aber nur ein Zeitfenster von rund drei Stunden zur Verfügung steht, werden heute nur 2 % aller Schlaganfall-Patienten erreicht. Eine Beschleunigung der Notfallversorgung könnte diese Rate deutlich erhöhen.   Hier setzt das Vorhaben ASTER - Akut-Schlaganfall-Versorgung - Telematikplattform für den Rettungstransportwagen an. Ein gleichnamiges Innovationsforum war Ausgangspunkt für die 2012 gestartete Wachstumskern-Potenzial-Initiative. Entwickelt werden soll ein mobiler Ambulanz-Assistent, der das das Rettungspersonal dabei unterstützt, den medizinischen Vorfall zuverlässig zu beurteilen und über das günstigste Vorgehen zu entscheiden.

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Beim Projekt SIVIKO-SCADA (Förderung durch das BMBF unter dem  FKZ: 01IS11024B) handelt es sich um ein nationales Forschungsprojekt, dessen Schwerpunkt die Entwicklung eines neuartigen Konzeptes ist, um die Konfiguration, Inbetriebnahme und Integration für den Betrieb eines Systems zur Überwachung und Steuerung von technischen Anlagen (SCADA) auf Basis standardisierter, innovativer Internettechnologien zu ermöglichen. Ziel ist es, SCADA-Systeme sicherer, einfacher und kostengünstiger zu gestalten. Kernthemen sind dabei ein durchgängiges und transparentes Sicherheitskonzept, die Virtualisierung einzelner SCADA-Dienste sowie die Etablierung eines universelles und IT-gestützten Plug & Play Konzeptes für die Inbetriebnahme von Unterstationen.

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Ziel des Forschungsvorhabens "Validierung kooperativer Systeme - Valopsys" ist die Entwicklung eines tragfähigen und praxisnahen Frameworks für den Test verteilter, kooperativer Systeme. Dabei sollen alle Aspekte eines Validierungsprozesses berücksichtigt werden. Durch die enge Anlehnung an bestehende Standards soll so auch die Übertragbarkeit des Frameworks auf verschiedene Anwendungsfelder realisiert werden können. Anhand praxisrelevanter Beispiele und Anwendungsfälle sollen die Projektergebnisse hinsichtlich ihrer Richtigkeit und Anwendbarkeit evaluiert und entsprechend veröffentlicht werden.

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In diesem internationalen Projekt sollen - unter Leitung des ifak - Konzepte zur Wasser- und Abwasserbewirtschaftung der 8-Millionen-Stadt Lima in Peru, die ein Bespiel für eine Megastadt von morgen darstellt, geplant, entwickelt und - vorbehaltlich einer Anschlussphase - auch umgesetzt werden. In enger Kooperation mit namhaften Instituten der Siedlungswasserwirt­schaft, der Sozial- und der Wirtschaftswissenschaften verschiedener deutscher Universitäten und mit Industriefirmen sowie namhaften peruanischen Partnern aus Forschung, Wasserver­sorgungsunternehmen und Nichtregierungsorganisationen werden Analysen des Ist-Zustandes durchgeführt und Konzepte zu innovativen Technologien des Wassermanagements, die neben technologischen auch sozialwissenschaftliche und wirtschaftliche Aspekte mit einbeziehen, aufgestellt und prototypisch umgesetzt. Der Beitrag des ifak besteht unter anderem in der Entwicklung und Bereitstellung von Modellierungs- und Simulationstechniken für die Stadt als Ganzes.

Dieses Projekt ist eines von 16 Vorhaben, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Programm Forschung für die nachhaltige Entwicklung der Megastädte von morgen ausgewählt wurde. In einer zweijährigen Vorbereitungsphase wird ein detailliertes Arbeitsprogramm entworfen, das mit beispielhaften Anlagen zur innovativen Abwasserreinigung verifiziert wird. In der anschließenden Umsetzungsphase von neun Jahren sollen diese Konzepte vor Ort umgesetzt werden.

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Dieses peruanisch-deutsche Kooperationsprojekt ist eines von zehn Projekten des BMBF-Programms Forschung für die nachhaltige Entwicklung der Megastädte von morgen Energie- und klimaeffiziente Strukturen in urbanen Wachstumszentren . Als einziges Projekt mit beson­derem Fokus auf Wasser- und Abwasssersysteme und der entsprechenden Energieaspekte werden in LiWa unter Leitung des ifak Hilfsmittel und Methoden für eine nachhaltige Wasser- und Abwasserbewirtschaftung der 8-Millionen-Stadt Lima in Peru, die ein Beispiel für eine Megastadt von morgen darstellt, entwickelt. Schwerpunkte dieses interdisziplinären Projektes sind die Makromodellierung des gesamten Wasser- und Abwassersystems der Mega­stadt (Beitrag des ifak), die Einzugsgebietsmodellierung unter Berücksichtung von Szenarien des Klimawandels, die Entwicklung und Umsetzung von Verfahren der Partizipation der Stake­holder und Governance sowie die Entwicklung von Modulen für Masterstudiengänge.

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Das Projekt AESOP - ArchitecturE for Service-Oriented Process - Monitoring and Control - ist ein durch die Europäische Kommission innerhalb des 7. Rahmenprogramms gefördertes "Integriertes Projekt" mit Partners aus Deutschland, Frankreich, England, Italien, Schweden, Finnland und der Tschechischen Republik. Ziel des Projektes ist es, den Einsatz von Service-orientierten Architekturen für die Überwachung und Steuerung komplexer, verteilter Automatisierungssysteme in der Prozessindustrie zu untersuchen. Der Schwerpunkt der durch ifak geleisteten Arbeiten liegt im Bereich der Integration klassischer Automatisierungssysteme und Komponenten in Service-orientierte Architekturen.

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Das Projekt AESOP ArchitecturE for Service-Oriented Process Monitoring and Control ist ein durch die Europäische Kommission innerhalb des 7. Rahmenprogramms gefördertes Inte­griertes Projekt mit Partnern aus Deutschland, Frankreich, England, Italien, Schweden, Finn­land und der Tschechischen Republik. Ziel des Projektes ist es, den Einsatz von Service-orientierten Architekturen für die Überwachung und Steuerung komplexer, verteilter Automati­sierungssysteme in der Prozessindustrie zu untersuchen. Der Schwerpunkt der durch ifak ge­leisteten Arbeiten liegt im Bereich der Integration klassischer Automatisierungssysteme und Komponenten in Service-orientierte Architekturen.

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Das Ziel des Projektes ist die methodische Aufbereitung aller Daten und Prozesse, die erforderlich sind, um Funklösungen im Lebenszyklus der Automation als integralen Bestandteil berücksichtigen zu können. Forschungsgegenstand in diesem Vorhaben sind die Eigenschaften industrieller Funklösungen und deren Integration in den Geräte- und Anlagenlebenszyklus.Die im Rahmen der vorwettbewerblichen Forschung entstehenden Ergebnisse sichern:

• gleiche Sichtweisen auf verschiedene Funktechnologien in der Automation,
• gleiche Handhabung in unterschiedlichen Anwendungsbereichen (Prozess-/ Fertigungsautomation)

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Inline-Messtechnik für die Prozessverfolgung an dispersen Stoffsystemen ist vor allem für hohe Feststoffgehalte kaum verfügbar - optische Systeme versagen oftmals, in Ultraschall-Transmissions-Anordnungen setzen sich die kleinen Messspalte häufig zu. Das Projekt "Ultraschallstreuverfahren" greift diese Problematik auf und stellt sich die Analyse des an der Dispersion rückgestreuten (anstatt des transmittierten) Ultraschallsignals zum Ziel. Mit Hilfe des methodischen Ansatzes der Ultraschall-Rückstreuung will das Vorhaben die Entwicklung prozessfähiger, kostengünstiger Partikelmesstechnik vorantreiben und einen wichtigen Beitrag für die Inline-Prozessüberwachung vor allem in Anwendungsbereichen, die auf aufwändiger Offlineanalytik basieren, liefern. Insbesondere in kmU kann die so erzielbare Zeit- und Kostenersparnis zu Wettbewerbsvorteilen, Umsatzsteigerungen und damit einer Stärkung der Marktposition führen.

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Im Rahmen dieses Projektes sollen Methoden und Basistechnologien erforscht werden, die eine einheitliche Bewertung der Qualität der Kommunikation von standardisierten industriellen Funknetzwerken ermöglichen. Auf deren Basis kann ein Diagnosesystem (DS) entwickelt werden, das Dienstleister und Anlagenbetreiber bei der Inbetriebnahme, Überwachung und Diagnose der Funknetzwerke unterstützt. Die aus Funknetzwerk und -komponenten erfassten Messwerte und Parameter werden durch das DS so aufbereitet und visualisiert, dass Servicepersonal ohne spezielles Funk-Know-how die Qualität der Funkkommunikation beurteilen, sich anbahnende Qualitätsverschlechterungen zeitnah erkennen sowie Fehlerursachen schnell und zielgerichtet diagnostizieren und beheben kann.

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Im Rahmen dieses Projektes sollen Methoden und Basistechnologien erforscht werden, die eine einheitliche Bewertung der Qualität der Kommunikation von standardisierten industriellen Funknetzwerken ermöglichen. Auf deren Basis kann ein Diagnosesystem (DS) entwickelt werden, das Dienstleister und Anlagenbetreiber bei der Inbetriebnahme, Überwachung und Diagnose der Funknetzwerke unterstützt. Die aus dem Funknetzwerk und -komponenten erfassten Messwerte und Parameter werden durch das DS so aufbereitet und visualisiert, dass Servicepersonal ohne spezielles Funk-Know-how die Qualität der Funkkommunikation beurteilen, anbahnende Qualitätsverschlechterungen zeitnah erkennen sowie Fehlerursachen schnell und zielgerichtet diagnostizieren und beheben kann. Das DS hilft Anlagenbetreibern und Servicepersonal die Verfügbarkeit ihrer Industrieanlagen, bei Ausnutzung der Vorteile von zuverlässiger Funkkommunikation, zu sichern und somit Kosten einzusparen.Das Projekt beinhaltet eine Anforderungs- und Kenngrößenanalyse auf deren Basis eine Systemarchitektur entwickelt wird. Bevor die Validierungsplattform realisiert werden kann, sind Methodiken zur Messwerterfassung sowie zur Datenanalyse und Statusvisualisierung zu erarbeiten. Am Ende des Projektes ist eine Validierung der Projektergebnisse in im realen Industrieumfeld geplant.Die Projektergebnisse sollen in ein Produkt überführt werden, das von den beteiligten KMU selbst produziert, eingesetzt und vertrieben wird.

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Gegenstand des Kooperationsprojektes AQUADIC ist die Etablierung eines GCP-konformen Workflows (GCP=Good Clinical Practice) für das Bilddatenmanagement in der medizinischen Forschung. Dazu werden aufeinander abgestimmte DICOM-Proxy-Server und ein Präsentations- und Befundungsmodul spezifiziert und entwickelt, welche im Rahmen medizinischer Studien die automatisierte Überprüfung, Korrektur und Validierung von Metainformationen medizinischer Bilddatensätze (DICOM-Header) übernehmen. Der Anteil der manuellen Prüfungen von Bild­daten wird dadurch minimiert. Weiterhin wird in diesem Projekt die Speicherung und kontrol­lierte Bereitstellung der medizinischen Bilddatensätze für eine GCP-konform verblindete Aus­wertung verbessert. Diese Funktionalität ist bisher nicht verfügbar und soll den hohen regulato­rischen Anforderungen im Bereich der internationalen klinisch-orientierten Pharmaforschung gerecht werden.

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Gegenstand des Kooperationsprojektes AQUADIC ist die Etablierung eines GCP (Good Clinical Practice)-konformen Workflows für das Bilddaten­management in der medizinischen Forschung. Dazu werden ein aufeinander abgestimmter DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine )-Proxy-Server und ein Präsentations- und Befundungsmodul spezifiziert und entwickelt, welche im Rahmen medizinischer Studien die automatisierte Überprüfung, Korrektur und Validierung von Metainformationen medizinischer Bilddatensätze (DICOM-Header) übernehmen. Außerdem wird die anschließende Befundung im Rahmen eines Blinded Read (Blinded Read ? verblindet GCP-konforme Befundung von Bilddaten im Rahmen medizinischer Studien) ermöglicht. Es wird der Anteil der manuellen Prüfung von Bilddaten minimieret und alle Korrekturen in einer GCP-konformen Weise elektronisch dokumentiert.Weiterhin wird die Speicherung und kontrollierte Bereitstellung der medizinischen Bilddatensätze für eine GCP konform verblindete Auswertung verbessert und die Ergebnisse der Auswertung in einer validierten Datenbank erfasst. Diese Funktionalität ist bisher nicht verfügbar und soll den hohen regulatorischen Anforderungen im Bereich der internationalen klinisch-orientierten Pharmaforschung gerecht werden.

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Die Nutzung des Ultraschalls zur Bestimmung von Durchflussraten, Füllständen oder Stoff­konzentrationen in Rohrsystemen stellt eine etablierte Messmethode dar. Insbesondere durch Nutzung von Clamp-On-Konfigurationen kann das Anwendungsfeld auch auf Bereiche, die eine nicht-invasive, rückwirkungsfreie Prozessbeobachtung fordern, erweitert werden. Allerdings bedingt diese Technik oft die Nutzung anspruchsvoller Signalanalytik, um den Einfluss uner­wünsch­ter Störsignale, die beispielsweise durch die gleichzeitige Schallausbreitung in der Rohr­wand auftreten und sich dem Nutzsignal am Empfänger überlagern, zu reduzieren. Mit dem Projekt soll eine Methode entwickelt werden, die es erlaubt, die zeitlich und örtlich gekoppelten Effekte von Störschall-Ausbreitung im Rohr und die Nutz-Schallausbreitung in einer Flüssigkeit abzubilden. Dadurch kann Wissen über die Ausbreitungseigenschaften der Ultraschallsignale in einer konkreten Applikation bereits im Vorfeld der Anwendung erlangt und die Zuverlässigkeit des Messsystems verbessert werden.

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Ziel des Vorhabens MOSAIK ist die Bereitstellung einer Methode für die eingebettete Soft­wareentwicklung mit vordefinierten, konfektionierbaren Prozessschritten und Dokumentations­bausteinen. Hierbei sollen besonders die Anforderungen und Rahmenbedingungen von KMU berücksichtigt und ihnen durch eine erhebliche Senkung des Aufwandes und Risikos auch die Entwicklung IT-sicherer und zuverlässiger Geräte ermöglicht werden. Neben den Arbeiten zur ganzheitlichen Methodik und deren werkzeuggestützter Umsetzung (Framework einer Tool­kette) soll das Vorhaben Beiträge zur Berücksichtigung der IT-Security im Entwurfsprozess, zur Formalisierung der Anforderungsspezifikation, zu Designpattern und -kriterien sowie zur Automatisierung der Verifikation und Validierung liefern. Dabei erfolgt eine Prüfung bereits etablierter Werkzeuge auf deren Nutzbarkeit.

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Um die Energieproduktion von Biogasanlagen zu maximieren, sollte es das Ziel sein, die Anlagen auf einem hohen Auslastungsgrad von 90% und darüber zu betreiben (z.Z. eher 70%). Analysen der bestehenden Anlagen belegen, dass der Einsatz von MSR-Technik auf Biogasanlagen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Biogasanlagen steigert. Im beantragten Vorhaben wird ein prädiktiver Regler für Biogasanlagen entwickelt, der zum einen auf der Erfassung des Prozesszustandes über neuartige miniaturisierte NIRS-Sensoren basiert und zum anderen ein innovatives Konzept zur Verfolgung der eingebrachten Substrate und des Gärzustandes einzelner Biomasse ?Pakete? realisiert. Zur Erreichung der Vorhabensziele werden über detaillierte Strömungssimulationen die Fließzustände in typischen Biogasanlagen analysiert und daraus vereinfachte Transportmodelle und Konzepte zur gezielten Beeinflussung des Transportes entwickelt. Die biologischen Abbauprozesse werden durch ein spezialisiertes und detailliertes Abbaumodell beschrieben, das für die Online-Anwendung in ein drastisch vereinfachtes Modell überführt wird. Zur messtechnischen Erfassung des Anlagenzustandes wird an der Anpassung des miniaturisierten NIRS-Sensors an die Besonderheiten von Biogasanlagen gearbeitet. Es werden entsprechende Zusammenhänge zwischen NIR-Spektren und den relevanten Prozesszuständen ermittelt.. Aus den Komponenten wird ein prädiktiver Regler entwickelt, der großtechnisch erprobt wird.

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Notwendige Halte an Lichtsignalanlagen und die damit verbundenen Brems- und Beschleuni­gungsvorgänge beeinflussen wesentlich die Emissionen des städtischen Kraftfahrzeugverkehrs. Ziel des Projekts KOLINE ist eine kooperative Optimierung von Lichtsignalsteuerung und Fahrverläufen von Fahrzeugen, um Verbesserungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit, Emissions­verhalten und Komfort besonders in städtischen Netzen zu erreichen. Zu diesem Zweck wird vom ifak und seinen Projektpartnern eine Kommunikation zwischen Infrastruktur und Fahrzeu­gen entwickelt, um relevante Verkehrsdaten wie Signalzeiten und Fahrzeuggeschwindigkeiten drahtlos übermitteln und verarbeiten zu können. Im Rahmen von Felduntersuchungen und Simulationsstudien sollen die entwickelten Verfahren hinsichtlich Akzeptanz, Verkehrsablauf, Verkehrssicherheit und Fahrkomfort analysiert werden.

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Für den Betrieb von Kläranlagen wird in erheblichem Maße Energie verbraucht. Darum kommt Maßnahmen, die diesen Energieverbrauch reduzieren helfen, besondere Bedeutung zu. Das Projekt ADESBA+ erweitert einen in früheren Projekten entwickelten vorkonfektionierte Steuerungsalgorithmus zur Abflusssteuerung in beliebigen Kanalnetzen um Komponenten, die nicht nur die Berücksichtigung von Wasservolumina und Überlaufwassermengen erlauben, sondern auch Schmutzfrachten mit integriert, um einen guten integrierten Betrieb des Systems Kanalnetz-Kläranlage zu gewährleisten. Durch eine Schmutzfrachtvergleichmäßigung  kann dann eine Minimierung des Energiebedarfs für Belüftung und Pumpen­betrieb bei gleichzeitiger Sicherstellung der Prozessstabilität erreicht werden. Das Projekt entwickelt hierzu die Grundlagen sowie Module auch für Pumpwerke und Vergleichmäßigungsregler für Speicherbauwerke, die in praxisgerechte, universell anwendbare Steuerungsblöcke überführt werden.

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Ziel des Forschungs- und Standardisierungsprojektes FOSA ist aus Sicht der Softwaretechnik die evolutionäre Entwicklung existierender Standards und darauf aufbauender Automatisierungs­systeme. Das verteilte Automatisierungssystem bietet hierbei eine verteilte Funktionsverarbei­tung und nutzt die dezentrale E/A-Ebene. Wesentliche Herausforderungen in diesem Projekt sind, Lösungen zu finden, welche die Mechanismen zur Funktionsverteilung und die Einbindung der Feldgeräte in die Programmierung praktikabel machen. Die Aufbereitung und Beschreibung der notwendigen Softwaretechnik soll in projektbegleitenden prototypischen Entwicklungen erfolgen, um die Machbarkeit der vorgeschlagenen Normerweiterungen zu demonstrieren.

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The aim of the project VuTAT is to develop a framework for the recording and analysing of possible IT security weaknesses in industrial AT components, which is due to the use of ethernet-based protocols. The project also deals with the development of a test environment (testbed), which implements this framework and therefore allows an automatic weakness analysis. The methodology aims to support manufacturers as well as operators of automation solutions within the development and operation of these solutions. The first work packages deal with the analysis of standard and automation specific protocols and services with regard to IT security weaknesses.

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flexWARE ist ein durch die Europäische Union gefördertes Forschungsvorhaben. Ziel ist die Nutzbarmachung drahtloser Übertragungstechnologien für anspruchsvolle Anwendungen der Fabrikautomatisierung. Dieses Anwendungsfeld steht im Vordergrund, da hier hohe Anforde­rungen an die Echtzeitfähigkeit, Robustheit und die Zuverlässigkeit drahtloser Übertragungs­systeme bestehen. Die Berücksichtigung der IT-Sicherheit spielt gerade bei solchen offenen Übertragungstechnologien eine fundamentale Rolle. Verstärkt wird diese Tatsache, wenn draht­lose Übertragungstechnologien in sicherheitskritischen Anwendungen (Safety, funktionale Sicherheit) eingesetzt werden sollen. Aktuelle Arbeiten befassen sich mit der Spezifikation einer IT-sicheren Systementwicklung. Dies schließt Aspekte des Software-Engineerings ein (u. a. Methoden und Techniken des Designs, Integration und Betrieb).

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Ziel dieses Vorhabens ist die Erarbeitung von Standardtests, die eine einheitliche Bewertung industrieller Funklösungen mit Bezug auf verschiedene Klassen automatisierungstechnischer Anwendungen möglich machen. Damit soll Herstellern ein Instrumentarium an die Hand ge­geben werden, um frühzeitig ihre Funklösungen gezielt auf eine Anwendungsklasse und unter Berücksichtigung der tatsächlich dort vorherrschenden industriellen Einsatzbedingungen opti­mieren zu können. Planern und Anwendern soll die Möglichkeit gegeben werden, die Zuverläs­sigkeit der Funkkommunikation und damit die Anlagenverfügbarkeit besser einschätzen zu kön­nen. Insbesondere das derzeit noch bestehende Risiko bei der Koexistenzplanung kann durch die Bereitstellung einheitlicher, anwendungsbezogener Kenngrößenwerte minimiert werden und damit eine heute noch nicht erreichbare Effizienz bei der Nutzung des Frequenzspektrums erreicht werden.

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Mit diesem Vorhaben wird das Ziel verfolgt, den Anwendungsbereich von Funktechnologien zu erweitern. Als Ergebnis soll ein neues Verfahren zum Reglerentwurf unter Berücksichtigung des Zeit- und Fehlerverhaltens industrieller Funklösungen in der Regelstrecke vorliegen. Das erfor­dert einerseits die Untersuchung, Klassifizierung und mathematische Beschreibung des Zeit- und Fehlerverhaltens von Funklösungen und andererseits die Entwicklung eines Verfahrens, das variable Übertragungszeiten und Paketverluste berücksichtigt und die Entwicklung fehler­toleranter Regelungen ermöglicht.

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Das Field Device Tool (FDT)-Konzept erlaubt die Integration von Gerätekomponenten über Device Type Manager (DTM). Im Forschungsschwerpunkt Angewandte Informationstechno­logien werden Geräteintegrationen auf Basis eines Geräte-DTMs durchgeführt, die vorrangig auf der Grundlage von .NET (C#) entwickelt werden.Neben der Geräteintegration werden die verschiedenen Kommunikationsprotokolle ebenfalls über DTM im System integriert. Die Besonderheiten bei den durchgeführten Arbeiten bei diesen DTM liegen in der zumeist prototypischen Umsetzung der Busspezifika im Rahmen der Nor­mierungs- und Spezifikationsarbeiten. In einem zweiten Schritt werden dann produkttaugliche Implementierungen erstellt.

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Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, die immer noch existierende semantische Lücke beim vertikalen Informationsaustausch zwischen Leit- und Steuerungsebene zu schließen. Es wird der Ansatz verfolgt, zunächst ein abstraktes Informationsmodell zu beschreiben, das wichtige Strukturen, Zustände und Zusammenhänge aus Sicht des Steuerungssystems abbildet. Vor allem das Engineering einer Produktionsanlage wird betrachtet, da hier ein hohes Gefahren­potenzial entstehen kann, wenn letzte Änderungen bei der Inbetriebnahme nicht konsistent mit anderen Informationen gehalten werden. Im Projekt INVASIF wird den Daten neben einem symbolischen Namen vor allem auch noch eine Bedeutung zugeordnet, die formal korrekt und damit von verschiedenen Werkzeugen eindeutig handhabbar ist.

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Für die Zertifizierung von EDD-verarbeitenden Komponenten wurde eine Testsuite entwickelt. Dabei wird großer Wert auf eine möglichst durchgängige automatische Abarbeitung der Tests gelegt. Der Umfang aller implementierten Testfälle betrifft das Datenmanagement, die Algorithmenbeschreibung und das On-/ Offline-Verhalten. Neben den EDD-Testskripten wurde auch die Integration in das Testwerkzeug vorgenommen.

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With the dimensioning of contactless transmission systems, numerous parameters are to be considered. The construction of such systems occurs currently in many single, very costly calculation steps. The objective of the project is a computer-aided dimensioning tool, which allows the virtual design of complex high power transformers in a closed development environment.One of the most important results of the present works is the attainment of the base functionality of the dimensioning tools. A part from the input mask the script-based linking of the different program parts as well as the first calculation routines for the determination of the electric parameters were implemented.

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This project aims at the development of a basic software system for the simulation of dynamic systems and related modules, which can be used to develop rapidly and inexpensively customised software applications. Such applications, set up using this basic simulation system are planned to be used primarily in engineering practice. The applications will focus on design, simulation and optimisation of process engineering plants. According to the research area of the "Environmental Software and Control" group, urban wastewater systems (sewers systems and wastewater plants) as well as biogas plants are predominantly in the fore­ground. Appropriate software tools can be developed, which can be used in the design process for small and medium scaled plants by end users and consulting companies.

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Schwingquarze gestatten durch die Modifikation ihrer Oberfläche die Verwendung als masse­empfindliche chemische oder biologische Sensoren. Dazu wird der Quarz durch einen Oszillator zum Schwingen in Eigenresonanz angeregt. Eine Erhöhung der Resonatormasse durch auf der Oberfläche sorbierte Moleküle bewirkt eine Verringerung der Resonanzfrequenz, die als Sensorsignal erfasst wird. Darüber hinaus kann sich, insbesondere bei viskosen oder visko-elastischen Effekten, auch die Dämpfung des Resonators ändern. Von speziellen Oszillatoren wird auch diese Änderung erfasst.

Auf der Basis der Erfahrungen bei der Entwicklung derartiger resonanter Sensorsysteme wurden die Experimentsysteme LiquiLab und GasLab entwickelt, die seither einer kontinuierlichen Weiterentwicklung unterliegen. Das System LiquiLab ist mit bis zu 4 Sensoren, das GasLab mit 8 Sensoren ausgerüstet. Die temperierten Messzellen werden vom Messmedium durchströmt. Daher gestatten es die Mikrowägungs-Systeme, die Affinität und die Kinetik von Wechselwirkungen kontinuierlich zu verfolgen. Dazu werden die Sensorsignale wahlweise grafisch oder numerisch auf dem Monitor des PC, mit dem das LiquiLab oder GasLab seriell oder über Ethernet verbunden ist, dargestellt. In Abhängigkeit vom geplanten Einsatzzweck sind applikationsspezifische Änderungen des Sensorsystems, das mittlerweile in zahlreichen Einrichtungen zum Einsatz kommt, möglich.

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Innerhalb des Verbundprojekts werden autonom arbeitende Sensormodule als Schlüsselkom­ponenten zur Umsetzung von drahtlos vernetzten Modulen der Automatisierungstechnik ent­wickelt. Augenmerk liegt besonders auf der Zuverlässigkeit der Kommunikation, der Echtzeit­fähigkeit und der Baugröße der Hardware. Die Hauptaufgabe des ifak innerhalb des Verbund­projekts besteht im Test der entstehenden Funklösungen unter Nutzung des Funk-Transfer-Testers (FTT) entsprechend der VDI/VDE-Richtlinie 2185. Hierzu wird der FTT konzeptionell entsprechend den Anforderungen des Projekts erweitert. Die mit den größeren Netzwerken ge­sammelten Erfahrungen sollen dann in die Gremienarbeit zurückfließen.

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Im Forschungsprojekt MOSAIQUE und in der Landesinitiative Angewandte Vekehrsforschung/ Galileo Transport Sachsen-Anhalt sind innovative Ansätze für ein regionales Verkehrsmanage­ment entwickelt und im Gebiet Halle-Leipzig erfolgreich erprobt worden. Diese Ansätze sollen nun langfristig auf ganz Sachsen-Anhalt übertragen werden. In einem ersten Schritt wird hierzu dauerhaft ein flächendeckendes Modell der Verkehrslage realisiert. Zusammen mit dem Ausbau der ÖPNV-Systeme soll in einem zweiten Schritt ein intermodaler Mobilitäts-Informationsdienst etabliert werden. Aktuell konzentrieren sich die Arbeiten des ifak auf die Integration des landes­weiten Baustelleninformationssystems SPERR-Info in die Verkehrslage.

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The activities of the project GESUND ZUHAUSE focus on the improvement of the communication between elderly persons at home and attending physicians. GESUND ZUHAUSE aims at developing an innovative approach based on digital information and communication technologies to enhance the aftercare of geriatric patients and to extend the time they can live in their preferred environment. The main work of ifak deals with a group-specific and web-based platform, which, for the first time, provides an interactive communication between patients, physicians and non-medical service providers.

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Für die Einführung und den nachhaltigen Betrieb Intelligenter Verkehrssysteme (IVS) sind verlässliche Leitlinien und offene Standards für Systeme und Komponenten notwendig. Die EU hat daher einen Aktionsplan verabschiedet, der schrittweise in allen Mitgliedsländern umgesetzt werden soll. In Sachsen-Anhalt wird hierzu innerhalb der Landesinitiative Angewandte Verkehrs­forschung / Galileo-Transport Sachsen-Anhalt der IVS-Rahmenplan für das Land erarbeitet. Aus­gehend von einem gemeinsam definierten Leitbild wird eine Rahmenarchitektur für Intelligente Verkehrssysteme entworfen. Das Leitbild dient dabei der Verpflichtung von Organisationen, die unterschiedliche Zielsetzungen und Interessen haben, auf ein gemeinsames Ziel. Das Leitbild soll den einzelnen Akteuren eine gemeinsame Orientierung geben, ohne diese mit detaillierten Vorgaben zu belasten und damit in ihrer notwendigen operativen Handlungsfreiheit einzu­schränken. Das ifak arbeitet federführend an der Erstellung eines IVS-Rahmenplans für Sachsen-Anhalt mit.

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Die Akzeptanz für die Elektromobilität hängt in einem hohen Maße vom Nutzungskomfort ab, insbesondere beim Laden der Energiespeicher. Im Gegensatz zum herkömmlichen Laden mit Kabel und Stecker bietet das kabellose Laden auf der Basis der induktiven Energieübertragung deutliche Vorteile in Bezug auf Sicherheit und Komfort. In diesem Begleitforschungsprojekt zum FuE-Programm Förderung von Forschung und Entwicklung im Bereich der Elektromobilität (BMU) sollen mithilfe eines Szenarienmodells die Einflussfaktoren der Technologiefolgen, auch in ihrer komplexen wechselseitigen Abhängigkeit, transparent dargestellt werden. Ein weiteres Ziel ist die Flankierung entsprechender Forschungsprojekte zum Thema der kabellosen Lade­technologie. Im Forschungsschwerpunkt Kontaktlose Energieübertragung werden hierzu Frage­stellungen mit Fokus auf die Datenübertragung und die Elektromagnetische Verträglichkeit bearbeitet.

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Zum Beginn des Jahres 2007 wurde von der PROFIBUS Nutzer Organisation (PNO) die Arbeitsgruppe TC2 WG12 ins Leben gerufen mit dem Ziel, ein Wireless Sensor-Aktor-Netzwerk für die Fabrikautomation (WSAN-FA) zu standardisieren.Dabei steht die Funkkommunikation zur Steuerung und Überwachung von Anwendungen wie z. B. Rohbauzellen, Robotern, Werkzeugmaschinen und Anlagen der Fördertechnik im Fokus. Das Ziel dieses Vorhabens ist die entwicklungsbegleitende Normung des drahtlosen Sensor-Aktor-Netzwerkes. Das Einbringen der in der PNO entwickelten technischen Spezifikation in die Normungsgremien soll unterstützt und zur Vertretung der technischen Spezifikation beitragen werden. Dafür sind zwei Schwerpunkte zu bearbeiten:

• Die formale Beschreibung der technischen Spezifikation und die Überführung in die entsprechenden Teile der IEC 61158 in Übereinstimmung mit der IEC Direktive für Editoren und den Konventionen der IEC 61158 und IEC 61784-1/2 als Maßnahme zur entwicklungsbegleitenden Normung.
• Die systematische Testfolgenableitung aus der formalen Beschreibung und die darauf aufbauende Erarbeitung einer Testspezifikation, zur Gewährleistung eines schnellen Ergebnistransfers insbesondere durch kleine und mittlere Unternehmen.
Durch die formale Beschreibung der technischen Kommunikationsspezifikation, die systematische Testfolgenableitung und die darauf aufbauenden Spezifikation vonKonformitäts- und Interoperabilitätstests wird die Grundlage für den Ergebnistransfer mittels Normung geschaffen.

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Die Förderung und Nutzung von Grundwasser stellt einen Eckpfeiler bei der landwirtschaft­lichen Entwicklung, vor allem in Entwicklungsländern, dar. Der Einsatz von Solarpumpen ist besonders für entlegene Standorte, die nicht über ein Stromversorgungsnetz verfügen, eine interessante Alternative. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein kompaktes System zu reali­sieren, das aus einer leistungsfähigen Pumpe in Verbindung mit einer optimal angepassten Energieversorgung auf Basis der Photovoltaik und einer modular aufgebauten intelligenten Steuer- und Überwachungstechnik besteht.In den laufenden Arbeiten wurden die ersten leistungselektronischen Komponenten sowie die Baugruppen für die Kommunikation und die Visualisierung sowie ein Sensorsystem für die Detektion von Sand und Luftblasen in der Pumpe konzipiert und entwickelt.

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Die zunehmende industrielle Funkkommunikation führt zukünftig zu neuen Herausforderungen an Funknetzwerke und -geräte sowie an dafür erforderliche Inbetriebnahme- und Diagnosewerkzeuge. Von diesen Herausforderungen, die sich sowohl durch die Vielzahl an Spezifikationen als auch durch das begrenzt nutzbare Frequenzspektrum ergeben, sind Hersteller von Automatisierungsgeräten und ‑systemen, Maschinen und Anlagen sowie deren Anwender gleichermaßen betroffen.

Anwender wollen möglichst nur Funkgeräte einer Technologie für eine Anwendungsklasse in ihren Anlagen einsetzen, um die Lagerhaltungskosten und die Aufwendungen für Inbetriebnahme- und Diagnosewerkzeuge klein zu halten. Von Herstellern erwarten sie eine Gewährleistung der Koexistenz der eingesetzten Funknetzwerke mit anderen, bereits vorhandenen, unter Berücksichtigung internationaler Standards. Für die Hersteller von Automatisierungsgeräten und insbesondere von Maschinen und Anlagen ist es aber schwer absehbar, welche anderen Frequenznutzer im Umfeld der verschiedenen Produktionsanlagen anzutreffen sind. Hinzu kommen länderspezifische regulatorische Rahmenbedingungen, die den globalen Einsatz erschweren. Darum sind intelligente Funknetzwerke wünschenswert, die in der Lage sind, sich an die örtlichen Gegebenheiten anzupassen.
Die Funktechnologien werden, getrieben durch die Anforderungen des Consumer-Marktes nach geringem Energiebedarf, höherer Bandbreite, hoher Verfügbarkeit, flexibler Kommunikation verschiedener Multimedia-Anwendungen, in rasantem Tempo weiterentwickelt. Hersteller industrieller Funkgeräte nutzen Komponenten aus diesem Markt, um von der großen Stückzahl profitieren zu können. Diese Abhängigkeit birgt aber ein hohes Risiko hinsichtlich der Investitionen, da für industrielle Anlagen stabile Kommunikationssysteme über mehrere Jahre gefordert werden und die integrierten Komponenten evtl. nicht langfristig verfügbar sind. Zudem sind die Lösungen des Consumer-Marktes oft nicht optimal auf industrielle Anforderungen abgestimmt. Flexible, rekonfigurierbare Funknetzwerke könnten hier Abhilfe schaffen.

Die Studie zeigt deutlich, dass die Technologien Software Defined Radio und Cognitive Radio das Potenzial haben, die genannten Herausforderungen zu lösen. Auf 274 Seiten werden technische, ökonomische und regulatorische Aspekte sowie Gesichtspunkte der Standardisierung und Zertifizierung beleuchtet. Damit liegt ein umfassendes Kompendium vor, das auch Auskunft über notwendige Hardware, Software und Entwicklungsplattformen gibt. Ein wesentlicher Inhalt ist aber die Darstellung der Möglichkeiten und Szenarien für industrielle Automatisierungsanwendungen.

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Für die optimale Auslegung kontaktlos induktiver Energieübertragungssysteme sind vielfältige Problemstellungen zu lösen. Besonderes Augenmerk gilt dabei der elektromagnetischen Ver­träglichkeit (EMV). Forschungsziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines rechnergestützten Bewertungsverfahrens für kontaktlose Energieübertragungssysteme. Hiermit sollen gezielt EMV-Aspekte analysiert und anhand konkreter Anordnungen Störpegel für ausgewählte Größen berechnet werden. Im Berichtszeitraum wurden simulative und messtechnische Untersuchungen leitungsgebundener Störungen sowie eine begleitende Modellentwicklung und -optimierung durchgeführt. Weiterhin wurden Maßnahmen zur Reduzierung dieser Störemissionen untersucht.

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Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Funk in industriellen Automatisierungsanwendungen bedingen die Nutzung von unterschiedlichen und für den speziellen Einsatzfall optimierten Funk­technologien. Diese Vielfalt erfordert beispielsweise verschiedene Inbetriebnahme- und Diagnosewerkzeuge und die damit verbundenen Aufwendungen für die Schulung des Service­personals. Ideal wäre ein Werkzeug mit einheitlicher Schnittstelle zum Bediener, das unab­hängig von der verwendeten Funktechnologie die Diagnose der Funkkommunikation ermöglicht. Ein weiterer Aspekt ist, dass die Regulierungsbehörden dem wachsenden Frequenzbedarf durch flexiblere Zuteilung gerecht werden wollen. Das heißt, zeitlich bzw. örtlich nicht genutzte Frequenzen von Primärnutzern könnten einfacher verwendet werden. Die Technologien SDR (Software Definded Radio) und CR (Cognitive Radio) haben das Potenzial, die genannten Herausforderungen zu bewältigen, und sollen deshalb im Rahmen der Studie bzgl. ihrer Eigen­schaften, Anforderungen an die Umsetzung, Verfügbarkeit von Komponenten und Eignung für den Einsatz in Komponenten der Automatisierungstechnik untersucht werden.

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Als Beitrag zur Hightech-Strategie der Bundesregierung unterstützt der Industriekreis Augmented Reality mit seinem Positionspapier "Virtuelle Tech­nologien und reale Produkte" die zielorientierte und anwendungsgetriebene Weiterentwicklung virtueller Technologien. Diese Initiative fand Eingang in die Definition eines von vier Technologieverbünden im Rahmen von IKT2020 (Forschungsprogramm "Informations- und Kommunika­tions­technologien"), in dem das Projekt AVILUS einen signifikanten Beitrag leistet.In AVILUS konzentriert sich ifak auf die hybride Inbetriebnahme. Dabei steht die Definition eines Mechatronikmodells im Zentrum der Arbeiten, welches in verschiedenen Szenarien der Inbetrieb­nahme als Technologie benötigt wird und das in den Workflow der digitalen Planung einzu­ord­nen ist.

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Im Rahmen des Vorhabens der Partner Ostfalia-Hochschule (Campus Suderburg), LimnoTec Abwasseranlagen GmbH und FlowConcept GmbH wurde am Beispiel eines gemüseverarbei­tenden Betriebes gezeigt, dass mit Hilfe eines innovativen Verfahrenskonzeptes der Wasser­kreislauf geschlossen werden kann. In einer Biogasanlage mit hohen Raumumsatzleistungen wird Energie aus den Reststoffen der Gemüseproduktion erzeugt, die zur Strom- und Wärme­erzeugung mit einem Gesamtwirkungsgrad von ca. 90 % genutzt wird. Der ifak-Schwerpunkt Umweltinformatik hat in diesem Vorhaben eine Masse-Algen-Kultur mathematisch modelliert und in ein Simulationssystem integriert.

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Im Berichtsjahr wurde eine Simulationsstudie für die kommunale Kläranlage Köln-Stammheim bearbeitet. Den Kern der Schlammbehandlung auf der Kläranlage bilden fünf im mesophilen Temperaturbereich parallel betriebene Faulbehälter. Der Betreiber ist an der Verbesserung des Abbaus organischer Stoffe und an der Erhöhung der Gasproduktion interessiert. Gegenstand der Simulationsstudie war die Modellierung der Faulbehälter mit der Darstellung der Ist-Betriebs­führung und darauf aufbauend die Modellierung und Simulation von acht alternativen Betriebs­führungsvarianten. Für die Simulationsstudie wurde die Modellgrundlage ADM1 (Anaerobic Digestion Model No. 1) verwendet.

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Mit diesem Projekt wird die Umsetzung der im Systemkonzept (Studie SPERR-SIB) vorge­schlagenen Maßnahmen vorgenommen und die erforderliche Verknüpfung der verschiedenen Erfassungssysteme mit dem Sperrinformationssystem des Landes realisiert. In enger Ab­stimmung mit dem Landesbetrieb Bau als Betreiber der integrierten Verkehrsnetzdokumentation und des Sperrinformationssystems werden die mit Hilfe von heterogenen Erfassungssystemen erstellten Sperrinformationen auf der Grundlage der ASB-konformen (ASB Anweisung Stra­ßeninformationsbank) TT-SIB zusammengeführt und so für die Anwendung im Rahmen des Genehmigungsverfahrens für Großraum- und Schwerlasttransporte verfügbar gemacht. Für die Nutzung der bereitgestellten Sperr-Informationen durch die Öffentlichkeit wird eine Überarbei­tung der bisherigen grafischen und tabellarischen Darstellungsweise vorgenommen.

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Das Softwarepaket GDC Global Drive Control dient zur Parametrierung und Inbetrieb­nahme von Umrichtern mehrerer Baureihen. Es umfasst eine grafische Oberfläche zur Benutzerführung, eine Datenbank zur Gerätestammdatenverwaltung, einen Kommunika­tionsanschluss (verschie­dene Feldbusse) sowie eine Reihe von problemspezifischen Erweiterungskomponenten. Das Werkzeug unterliegt einer ständigen technischen Weiterentwicklung, bei der der For­schungs­schwerpunkt Gerätemanagement Forschungs- und Entwicklungsleistungen erbringt.

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Zielstellung des Projektes Qualitätssicherung mit Hilfe von Leistungsuntersuchungen der Dienstgüteeigenschaften in Virtual Automation Networks mit Fokus auf Echtzeitfähigkeit, Secu­rity und heterogene IP-Kopplung ist die Leistungs­bewertung von Kommunikations­eigen­schaften typischer, inhomogener und verteilter Automa­tisierungsnetze. Aufgrund der Vielfalt mög­li­cher Konfigurationen sollen in diesem Projekt die aufeinander aufbauenden elementaren Bestandteile eines Automatisierungsnetzes wie lokale Nutzung von Echtzeit-Ethernet, Security und die IP-basierte Kopplung heterogener Netzwerk­strukturen näher untersucht werden. Zu diesem Zweck werden innerhalb des Projektes DIVAN Simulationsmodelle für verschiedene, marktrelevante Echtzeitsysteme erstellt, mit deren Hilfe aussagekräftige, simulative Unter­suchungen ermöglicht werden und so dem Anwender die Auswahl erleichtert wird. Dabei sollen die Einflüsse der Infrastrukturkomponenten entlang des Übertragungsweges (Verbindung loka­ler Echtzeitdomänen über WANs) auf das Zeitverhalten des Gesamtsystems qualitativ bewertet werden.

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The ITEA 2 project AIMES, funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), is a colla­borative initiative by German and Spanish companies, universities and research institutes. The intention of the project is to lay down the fundamentals for the optimisation of facility and service management proces­ses for medical equipment within a clinical environment. This optimisation targets management processes internal to the hospital as well as the co-ordination with external service providers and manufacturers of medical equipment. This shall be reached through the application of up to date research results, and work on related computer, mathematics and network science domains such as Service Oriented Architecture SOA, secure and safe mobile communication, agent technology and smart items like RFID intended for overall facility management and equipment life cycle support and tracking. The main part of ifak s participa­tion within this project focusses on the support of remote access to condition monitoring and diagnosis data of the diverse medical equipment, the definition of a suitable service oriented architecture to communicate within the AIMES platform dealing with security aspects and the support of service management processes by online data.

Within ifak, the Department of Information Management for Automation & Environmental Systems and the Department of Industrial Communication Systems participate in the project.

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Im Rahmen des Verbundprojektes sollen Lösungen für große, energieautarke, selbstorganisie­rende drahtlose Sensor-/ Aktornetze entwickelt werden. Im Fokus stehen dabei unter anderem eine lange Lebensdauer der energieautarken Knoten und eine zuverlässige Kommunikation mit geringen Bitfehlerraten.

Innerhalb dieses Verbundprojektes untersucht das ifak die zu erstellenden Funklösungen unter Nutzung des Funk-Transfer-Testers (FTT) auf ihre Parameter entsprechend der VDI-Richtlinie 2185. Hierzu wird der FTT konzeptionell entsprechend den Anforderungen des Projekts erwei­tert. Die Erfahrungen mit den größeren Netzwerken innerhalb des Projektes sollen dann in die Gremienarbeit zurückfließen.

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Ziel der Forschungsinitiative AKTIV ist es, die Situation auf Deutschlands Straßen zukünftig noch sicherer zu gestalten. Um dieses Ziel zu verwirklichen, haben 28 Partner aus der Industrie, der Forschung sowie der Straßen- und Verkehrsverwaltung gemeinsam die Forschungsinitiative AKTIV gestartet. Innerhalb der drei Projekte Aktive Sicherheit , Verkehrsmanagement und Cooperative Cars soll so bis zum August 2010 die Verkehrsforschung gemeinsam voran getrieben werden.

Die Arbeiten des ifak konzentrieren sich dabei im Projekt Verkehrsmanagement, insbesondere in den Teilprojekten Kooperative Lichtsignalanlage , Netzoptimierer und Störungsadaptives Fahren . Die aktuellen Arbeiten umfassen derzeit die Analyse und Spezifikation der grund­sätz­lichen Systemarchitektur.

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At the Otto von Guericke University Magdeburg interdisciplinary research is carried out in the framework of the research area Automotive in the project COMO. The sub project B3 deals with questions regarding information IT security. The difference between an automobile component and a standard IT system component are all the hard requirements on safety and security. The first tasks deal with a threat-risk-analysis and also with the development of first guidelines as well as a concrete design pattern. Furthermore in the context of a secure data management system used in the automobile and its components, there is a demand for extending the data management systems and also the simple use of such a system. A further activity is the development of design patterns and particularly for secure communication systems. The focus lies on the future relevant Car to Car communication technology. This is concurrently the main task of ifak.

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Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, die Verfahrensentwicklung, Planung und Betriebs­optimierung von SBR-Anlagen mit dem besonderen Schwerpunkt der Beeinflussung der Sedimentationseigenschaften durch geeignete Simulationsmodelle zu verbessern. Hierzu sind die ASM-Belebtschlammmodelle der IWA, wie sie zur Beschreibung der Prozesse in konventio­nellen Belebungsanlagen eingesetzt werden, derart zu erweitern, dass sie eine realitätsnahe Approximation der Prozessdynamik in SBR-Anlagen gewährleisten. Die zu entwickelnden Modelle werden als so genannte segregierte Modelle konzipiert, in denen eine definierte Anzahl von Flocken- und Biomasse-Repräsentanten individuell unterschieden werden. Darüber hinaus wird eine detaillierte Abbildung der Hydraulik basierend auf CFD-Berechnungen integriert. Die kalibrierten Modelle werden im Weiteren zur Entwicklung innovativer SBR-Verfahren verwendet.

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The project aims at robust and inline suitable measuring principles (especially acoustical) for continuous observation of liquid mixtures with different phases. They shall be designed and combined in a manner which allows one to get a better process knowledge. Therefore, the process can be controlled efficiently and safely up to the final product stage.

On the one hand measuring principles shall be developed and experimentally tested which enable the detection and localisation of varying phase boundaries (like smelting or solidification, e.g. crystal growth) also in optical non-transparent liquids. Otherwise, for solid/liquid or liquid/liquid mixtures with stable phase boundaries, the project activities are focussed on measuring principles for the characterisation of the disperse phase regarding total amount, particle size, particle size distribution or local distribution.

Within the first four months of the project the work concentrated on the description of sound propagation in homogenous isotropic media as well as the preparation of the experimental verification of the acquired algorithms and models.

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Mikrotiterplatten werden in der medizinischen Diagnostik oder Biotechnologie verwendet. Die Befüllung derartiger, bis zu 1536 Wells fassender Titerplatten erfolgt oft durch automatische Dispenser mit hoher Geschwindigkeit. Die Kontrolle eines Füllvolumens von beispielsweise 5 µl mit einer Genauigkeit von wenigen Prozent stellt dabei eine große messtechnische Heraus­forderung dar, da die Flüssigkeitsvolumina sehr klein sind, die abgefüllten Flüssigkeiten schnell verdampfen und sowohl das Material der Titerplatten als auch die Flüssigkeiten optisch transparent sind. Derzeit existiert für die Qualitätskontrolle des Befüllvorganges von Mikrotiter­platten keine Mess­technik. Zielstellung des Vorhabens ist daher die Suche nach einer sinnvoll einsetzbaren Methodik für die Lösung der Problemstellung, wobei zwei vielversprechende Prinzipien im Fokus des Interesses stehen: kapazitive Anordnungen und die Methode der Wärmefluss-Thermographie.

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Im Rahmen des Vorhabens der Partner Leuphana-Universität Lüneburg, LimnoTec Abwasser­anlagen GmbH und FlowConcept GmbH soll am Beispiel eines gemüseverarbeitenden Betrie­bes gezeigt werden, dass mit Hilfe eines innovativen Verfahrenskonzeptes der Wasserkreislauf geschlossen werden kann. In einer Biogasanlage mit hohen Raumumsatzleistungen wird Ener­gie aus den Reststoffen der Gemüseproduktion erzeugt, die zur Strom- und Wärmeerzeugung mit einem Gesamtwirkungsgrad von ca. 90 % genutzt wird. Der ifak-Schwerpunkt Umwelt­informatik wird in dem Vorhaben eine Masse-Algen-Kultur mathematisch modellieren und in ein Simulationssystem integrieren.

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Im Rahmen eines Teilprojektes des durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im nationalen Luftfahrtforschungsprogramm geförderten Projektes KABTEC Kabinen­technologien für komfortable Passagierplattformen werden Möglichkeiten und Lösungen für den Einsatz der Technologie der kontaktlosen Energie- und Datenübertragung im Kabinenbereich von Passagierflugzeugen erforscht.

Ziel der Projektarbeiten ist die Schaffung einer modularen und flexiblen Kabine durch den Verzicht auf bestimmte Verkabelungen und kontaktbehaftete Verbindungen, wodurch z.B. eine stufenlose Positionierung der Passagierplätze ermöglicht wird. Weitere Schwerpunkte sind die Nutzung der Technologie für die automatische Generierung von Kabinenlayouts, für die Strom­versorgung verschiedener Displays und Anzeigeelemente sowie für die Energieversorgung der Sitze. Hierfür sind zum Schutz der Personen und der Technik vor möglichen Beeinflussungen durch magnetische Felder geeignete Lösungen zu entwickeln.

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Im Auftrag des Unternehmens Primodal (Kanada) und des Instituts modelEAU der Universität Laval (Quebec, Kanada) wird die Basissoftware für Messstationen entwickelt. Dabei werden industrielle Kommunikationsstandards (PROFIBUS) zur einfachen Anbindung und Parametrie­rung beliebiger Sensoren unterschiedlicher Hersteller genutzt. Weiterhin werden die Voraus­setzungen für ein erweiterbares System zur Vor-Ort-Validierung und Qualitätskontrolle der ermittelten Daten realisiert. Anwendungen sind im Bereich Gewässergüte-Monitoring von Ober­flächengewässern und in Abwassersystemen (Kanalnetze, Kläranlagen) vorgesehen.

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Bislang stellte die Entwicklung von Systemen zur Abflusssteuerung von Kanalnetzen eine Auf­gabe mit hohem Entwicklungsaufwand dar, so dass derartige Systeme in der Regel nur bei zu­sätzlicher Förderung entwickelt und umgesetzt werden können. Basierend auf den Grundprin­zipien eines zuvor am ifak entwickelten allgemeinen Steuerungs- und Regelungsalgorithmus für Kanalnetze werden in Zusammenarbeit mit dem Automatisierungsunternehmen SEGNO und der Universität Hannover vorgefertigte Steuerungsbausteine entwickelt, die sich mit wenig Auf­wand an individuelle Kanalnetze konfigurieren lassen. Die Praxistauglichkeit der Module wird durch ihre Implementierung im Kanalnetz Hildesheim nachgewiesen.

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Der hessische Leitfaden für das Erkennen ökologisch kritischer Gewässerbelastungen durch Abwassereinleitungen soll um rechnerische, durch dynamische Simulationsmodelle gestützte Nachweise erweitert werden. Hierzu wird durch die TU Darmstadt eine auf dem Schmutz­frachtmodell SMUSI 5.0 basierende simulationsgestützte Analyse- und Planungsmethodik zur immissionsorientierten Nachweisführung entwickelt. Hierfür hat das ifak ein praxisgerechtes Gewässergütemodell ( Simple Water Quality Model ) entwickelt. Eingebunden in eine hydro­dynamische Abflusssimulation erlaubt es eine allgemein anwendbare Nachweisführung. Die Ver­knüpfung mit einem Simulationsrahmen, der an die europäische Schnittstelle OpenMI gekoppelt ist, erlaubt die Anbindung weiterer Komponentenmodelle auch von Drittanbietern.

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Eine vorhandene Safety-Antriebssteuerung wird um das PROFINET Kommunikationssystem ergänzt. Durch dieses ethernet-basierte Kommunikationssystem werden zusätzliche Anforde­rungen an das Safety Layer gestellt. Diese Anforderungen werden durch das PROFIsafe Layer ab der Version V2.0 erfüllt. Die ordentliche Integration eines Safety Treibers für PROFINET IO Devices unter Einhaltung der Anforderungen aus IEC 61508 war Hauptbestandteil dieser Arbeiten. Dies schließt eine Erweiterung der Tests ein.

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Während des Betriebs technischer Einrichtungen können Störungen auftreten. Moderne Einrichtungen sind in der Lage, entsprechende Störungsmeldungen automatisch zu generieren. Betreiber lassen diese Meldungen oftmals von einem Dienstleistungsunternehmen überwachen, das entsprechende Servicemaßnahmen einleitet. Dafür ist jedoch eine entsprechende Kommu­ni­kation zwischen Automat und Planungssoftware des Dienstleisters erforderlich.

Im Schwerpunkt Maschinen- und Anlagenmanagement werden Lösungen erarbeitet, die Vor­aus­setzung für die Realisierung derartiger Dienstleistungen sind. Bestandteile dieser Lösungen sind zentrale Störmeldedatenbanken, Web-Portale und Kommunikationssoftware zur Anbindung der Störmeldedatenbank z.B. an ein SAP-System. Datensicherheit beim Daten­transport (ga­ran­tierte Datenübertragung, Verschlüsselung, etc.), Ausfallsicherheit und hohe Verfügbarkeit auch bei gleichzeitigen Anfragen zahlreicher Einrichtungen sowie ergonomische Anwendungsober­flächen des Web-Portals sind einige Aspekte, die bei den Forschungs- und Entwicklungs­arbeiten berücksichtigt werden.

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Eine Verbesserung des Bedienungskomforts bei Elektrogeräten im Haushalts- oder Bürobereich lässt sich durch das Wegfallen der Netzkabel erreichen. Über Dis­tanzen im cm-Bereich kann eine Energiezuführung mit Hilfe der kontaktlos induktiven Über­tra­gung realisiert werden. Auch weitere Aspekte, wie Ästhetik und Hygiene, sprechen hier für den Einsatz dieser Technologie. Neben dem Hauptziel des Projektes, der Entwicklung effizienter Energieübertragungssysteme für Kleinelektrogeräte, wurde aufgrund des Neuigkeitsgrades dieses Einsatzfeldes eine Viel­zahl sekundärer Forschungsgebiete erschlossen. Hierzu zählen insbesondere die eindeutige kon­takt­lose Identifikation des Sekundärteils und dessen Position, neue Konzepte für den Geräte- und Personenschutz, die Entwicklung normkonformer Wechselrichtertechnik sowie nicht zuletzt die Berücksichtigung der Wirkung der Magnetfelder auf den Menschen.

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Basierend auf den langjährigen einschlägigen Forschungsarbeiten des ifak wurden in Machbar­keitsstudien und durch den Bau von Prototypen zugeschnittene Lösungen für verschiedenste industrielle und nicht industrielle Anwendungen erarbeitet, wie z.B. die Aufladung von Akku­mu­latoren von Handgeräten oder die Energie- und Datenübertragung für rotierende Messtechnik. Ausgehend von positiven Ergebnissen der Machbarkeitsstudien und Prototypen wurden für besonders aussichtsreiche Anwendungen Entwicklungsvorhaben gestartet.

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Identifikationssysteme auf Transponderbasis und Barcodeleser sind aus
Anwendungen, wie z.B. bei der Produktverfolgung während des
Produktionsprozesses, der Erkennung eines individuellen Objektes oder
der Speicherung von Daten direkt am Produkt heute nicht mehr
wegzudenken. Am Markt findet man eine Vielzahl von Lösungen
unterschiedlichster Hersteller. Das ifak hat an einer PROFIBUS-
Profildefinition aktiv mitgewirkt, so dass für den Anwender nunmehr
interoperable Lösungen zwischen Feldgeräteanwendung und
Steuerungsprogramm möglich sind und die Kosten zur Integration dieser
Geräte gesenkt werden. Die Spezifikationsarbeiten wurden mit
formalisierten Mitteln der UML begleitet und konnten somit kurzfristig
validiert werden. Ferner konnten prototypische Slave-
Implementierungen aus dieser Notationsform abgeleitet werden.

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Ziel des Projekts ist es, eine disziplin-übergreifende Plattform in Form eines sensor-aktor-gestützten Frühwarnsystems zur Gefahrenabwehr bei Extremwetter zu realisieren. Dazu sollen auf der Sensor-Seite die bisherigen Möglichkeiten der lokalen Prognose von Extremwetter und dessen lokale Auswirkungen zum einen durch die Integration vorhandener, heterogener Mess­netze (z.B. private und öffentliche Wetterstationsnetze, Daten von Umweltämtern, Pegelnetze) und zum anderen durch den Einsatz neuer, kostengünstiger Messmethoden entscheidend verbessert werden. Auf der Aktor-Seite sollen neben der genauen und zielgerichteten Warnung von Betroffenen auch automatische Systeme (z.B. im Bereich der Anlagen- und Gebäude­technik) in die Gefahrenabwehr einbezogen werden.

Die Rolle des ifak im Vorhaben konzentriert sich auf der Sensorseite mit der Informations­ge­winnung auf der Basis neu zu entwickelnder Sensoren, der drahtlosen Informationsüber­tragung und der Informationsverdichtung und -vorverarbeitung auf Datenserver-Ebene. Neue Progno­semodule sollen lokale Überschwemmungsgefahren bei Starkniederschlagsereignissen recht­zeitig signalisieren können und damit als Bindeglied zwischen Sensor- und Aktorseite fungieren.

Im Berichtszeitraum stand vor allem die detaillierte Analyse der Anforderungen an die einzelnen Komponenten des Frühwarnsystems im Mittelpunkt des Interesses.

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Im Maschinen- und Anlagenbau werden häufig Elektroenergie sowie Informations- und Steuersignale zwischen rotierenden und feststehenden Teilen übertragen. Bisher wurden dafür konventionelle Schleifringe mit mechanischen Kontakten verwendet. Potenzielle Probleme dieser kontakt­behafteten Verfahren sind, begünstigt durch die extremen Einsatzbedingungen (Schmutz, Feuchtigkeit, Temperatur), der Verschleiß und die Unzuverlässigkeit der Kontakte. Die Anwen­dung der kontaktlosen Energie- und Informationsübertragung auf der Basis einer induktiven Übertragungstechnologie kann diese Probleme vermeiden. Weitere Vorteile sind die Redu­zie­rung der Ausfallzeiten und des Wartungsaufwandes.

Im Rahmen dieses FuE-Projektes soll ein Gesamtsystem entwickelt werden, das in der Lage ist, elektrische Energie bis zu einer Leistung von 4 kW sowie Steuerungsdaten, Informations- und Messsignale zu übertragen. Die Übertragung der Energie und der Daten soll im Bereich der Außendurchmesser der Systeme erfolgen. Die Luftspalte zwischen Primär- und Sekundär­systemen soll sich aufgrund üblicher Fertigungstoleranzen und im Hinblick auf die Fertigungs­kosten im Bereich von mehreren Zentimetern bewegen.

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SOCRADES ist ein durch die Europäische Union gefördertes und in Kooperation zwischen französischen, deutschen, finnischen, schwedischen, englischen und italienischen Partnern durchgeführtes Forschungsvor­haben, dessen Ziel es ist, Grundlagen für neue Automatisie­rungs­konzepte zu entwickeln. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf den Einsatz und das Engineering service-orientierter Architekturen für die Vernetzung von Automatisierungskom­po­nenten, die industrielle drahtlose Kommunikation im Feldbereich sowie die Integration in die Managementebene.

Im ifak sind die beiden Bereiche Informations­management für Umwelt und Automation und Industrielle Kommunikation an den Projektarbeiten beteiligt.

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Virtual Automation Networks (VAN) bilden die Kommunikation in heterogenen Netzen unter Einbindung von Weitverkehrsnetzen in industrieller Umgebung. Diese neue Thematik wird in dem gleichnamigen Integrated Project zusammen mit namhaften europäischen Automatisierungsherstellern untersucht. In dem 2005 begonnenen Projekt wurde zunächst der State-of-the-Art der industriellen Kommunikation, vorrangig ethernetbasierte Lösungen, umfassend analysiert. Weiterhin wurden Anforderungen für eine zukünftige VAN-Architektur formuliert. Das ifak arbeitet in dem Projekt in verschiedenen Tasks und ist dabei verantwortlich für die Workpackages Open Platform and System Architecture und Cooperation of private and public networks . Innerhalb des ifak sind die beiden Bereiche Industrielle Kommunikation und Informationsmanagement für Umwelt und Automation an den Projektarbeiten beteiligt.

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Im Rahmen von Dmotion soll durch eine Kooperation und einen Daten- und Informationsverbund zwischen Stadt, Land und privaten Akteuren ein effektives strategisches Verkehrsmanagement für den Ballungsraum Düsseldorf aufgebaut werden. Die Grundlage dafür sollen eine flächendeckende Verkehrlageerfassung und -prognose für die Region Düsseldorf und ein Strategieabgleich zwischen den verschiedenen Baulastträgern bilden. Zur Gewährleistung eines konsistenten Informationsangebotes aus den verschiedenen Quellen erfolgt zusätzlich der Aufbau eines Informationsmanagements. Das Aufsetzen auf etablierten Standards und die Übertragbarkeit aller Teilschritte und Ergebnisse stehen an erster Stelle, so dass ein unmittelbar auf andere Ballungsräume übertragbares Gesamtsystem geschaffen werden kann. Neben der Planung und Durchführung von Felduntersuchungen sowie der technischen und verkehrlichen Bewertung des Gesamtsystems stehen die Entwicklung eines durchgängigen Informations- und Strategiemanagements sowie die wissenschaftliche Begleitung des Vorhabens im Mittelpunkt der Arbeiten des ifak.

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Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt MOSAIQUE zielt darauf ab, in der Region Mittel­deutschland ein wirksames länderübergreifendes Verkehrsmanagementnetzwerk aufzubauen. Unter Berücksichtigung der vorhandenen Ressourcen sollen die Qualität des Verkehrsablaufs erhöht, die Verkehrsteilnehmer besser informiert und die zugrunde liegenden Prozesse optimiert werden. Hierzu werden auf Basis eines dezentralen Netzwerks, das den Zugriff und Austausch von Daten sowie den Einsatz von Werkzeugen und die Umsetzung von Strategien regelt, innovative Verfahren und Methoden entwickelt. Diese werden in den Demonstratorfeldern in Halle und Leipzig veranschaulicht. Gleichwohl verfolgt das Projekt das Ziel der Übertragbarkeit auf weitere Regionen.

Innerhalb des Projekts spielt außerdem das Qualitätsmanagement eine bedeutende Rolle und soll dauerhaft in das Verkehrsmanagement übernommen werden. Es werden Verfahren ent­wickelt, die eine effiziente, ressourcenschonende und wirksame Steuerung des Verkehrs ebenso wie die Planung und die Überwachung der erzielten Wirkungen anhand ausgewählter Qualitätskriterien ermöglichen.

Das ifak arbeitet federführend an der Umsetzung des regionalen Datenpools mit, der die tech­nische Grundlage für das Verkehrsmanagementnetzwerk bildet. Neben der Definition einheit­licher Schnittstellen stehen dabei die Entwicklung von verteilten Methoden und Werk­zeugen für die Daten­aufbereitung, -fusion und -verarbeitung im Vordergrund. Ein weiteres bedeutendes Forschungsfeld stellt die Generierung von auf den Verkehrsteilnehmer zuge­schnit­tenen Informationen und deren Verbreitung über personalisierte Verkehrsinformationsdienste dar.

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Für das Baustellen- und Sperrinformationssystem im Land Sachsen-Anhalt soll ein Konzept für die einheitliche Verarbeitung von Informationen zu verkehrseinschränkenden Maßnahmen er­arbeitet werden. Die Sperrungsdaten von kreisfreien Städten, Landkreisen und Landes­behör­den sollen hierfür vollständig erfasst und zentral gespeichert werden, um sie für die institutio­nellen und öffentlichen Nutzer differenziert darstellen zu können. Die erforderlichen Erfas­sungs­aufgaben sollen jeweils nur einmalig ausgeführt werden. Hierfür ist die Herstellung eines ein­heitlichen Netzbezuges auf der Grundlage der landeseigenen Straßeninformations­daten­bank erforderlich. Mit dem einheitlichen Geodatenmanagement soll die Voraussetzung ge­schaffen werden, die Arbeitsabläufe bei der Genehmigung von Großraum- und Schwer­last­trans­porten zu erleichtern. Außerdem sollen alle in Sachsen-Anhalt erfassten Sperr­informa­tionen in einem gemeinsamen Bürgerinformationssystem dargestellt werden.

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Verkehrsunternehmen stehen nach der Einführung von rechnergestütztem Betriebsleitsystem (RBL) und der dynamischen Fahrgastinformation vor dem Problem, dass für belastbare Verspätungsprognosen auch die Kenntnis über die Lage im motorisierten Individualverkehr (MIV) erforderlich ist. Derzeit gibt es nur vereinzelt eine MIV-Lageerfassung, die vornehmlich auf stationäre Detektoren und Netzmodelle zur Datenvervollständigung aufbaut. Im Vorhaben soll ein kostengünstiges Erfassungsmodul entwickelt werden, das die verkehrliche Umgebung vom Fahrzeug aus erfasst und interpretiert. Aus der Beobachtung, insbesondere des Gegenverkehrs, sollen Verkehrslagebilder von hoher Qualität erzeugt werden. Das Erfassungsmodul wird in Fahrzeuge des Öffentlichen Verkehrs eingebaut, die als Floating Car Observer (FCO) regelmäßig das Straßennetz befahren. Aus der Korrelation der Anwesenheit und Relativgeschwindigkeit des detektierten Fahrzeugs mit der Position und Geschwindigkeit des FCO-Fahrzeugs wird die aktuelle Fahrzeugdichteverteilung auf einem Streckenabschnitt errechnet und der Verkehrszentrale per Funk mitgeteilt. Die ermittelte Verkehrslage wird sowohl für die Verbesserung des betrieblichen Störungsmanagements genutzt als auch über kollektive, individuelle und personalisierte Informationsdienste verbreitet. Basierend auf einem Verkehrsmodell wurde ein Umgebungsmodell entwickelt, in dem mit verschiedenen Erfassungstechniken ausgestattete Fahrzeuge des öffentlichen Verkehrs simuliert und die jeweils ermittelbaren streckenbezogenen Kenngrößen ausgewertet werden können.

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Das Testprojekt sollte durch die Bestimmung von Kenngrößenwerten quantifizierbare Aussagen über die Koexistenz von Funksystemen, die das 2,4 GHz-Frequenzband nutzen, liefern. Demzufolge waren verschiedene Funklösungen zu untersuchen, die auch unterschiedliche Kommunikationsschnittstellen anbieten, an denen die Kenngrößen zu ermitteln sind. Die Testfälle wurden im Wesentlichen durch andere, im selben Frequenzband arbeitende, Fre­quenznutzersysteme bestimmt. Bei der Testdurchführung wurden die Empfehlungen der VDI-Richtlinie 2185 und die Zwischenergebnisse des Funk-Transfer-Tester-Projektes berücksichtigt.

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Bereits im Jahr 2002 wurde im TC2 Communication Profiles WG14 PROFINET IO Integration der PNO mit der Spezifikation eines PROFINET-Realtime-Protokolls begonnen. Die beiden Teile Application Layer Service Definition und Application Layer Protocol Specification bil­den die Grundlage. Das ifak wurde mit dem Update der Basisspezifikation auf Version 2.0, 2.1 und 2.2 beauftragt und stellte den Editor für die Arbeitsgruppe TC2 WG11 PROFINET IO. Im Jahr 2004 wurde der PROFINET IO PAS für die internationale Standardisierung erarbeitet. Im Jahr 2007 wurden die überarbeiteten Dokumente innerhalb der PNO nach der Kommentie­rungs­phase in der Specification for PROFINET , Version 2.2, Oktober 2007, Order No: 2.722 veröffentlicht (Application Layer Protocol und Services for Decentralized Periphery and Distri­buted Automation). Des Weiteren wurden die Dokumente bei der IEC als FDIS (Final Draft International Standard) eingereicht, welche nun im internationalen Standard münden. ifak unterstützt die weiterführenden Arbeiten.

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Im Rahmen des Projektes wird ein Software-Toolkit erstellt, das anhand eines Kriterien­katalo­ges eine objektive Projektbewertung und einen Variantenvergleich von kommunalen Abwasser­reinigungsanlagen unter verschiedenen länderspezifischen Randbedingungen ermöglicht. Das Projekt ist Teil des vom BMBF geförderten Verbundprojekts Exportorientierte Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Abwasserbehandlung (C3) und nutzt die Teilergebnisse der anderen Teilprojekte. Umfangreiche Daten aus Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, Bemessung und Modellierung werden grafisch aufgearbeitet und in geeigneter Weise visualisiert. Weiterhin wird eine Methodik erarbeitet, die es erlaubt, die einzelnen Berechnungsverfahren mit einer offenen Schnittstelle zu verknüpfen. So wird Anwendern die Möglichkeit gegeben, anhand einer verständlichen und visuell ansprechenden Darstellung einem Entscheidungsträger technische und ökonomische Daten sowie die Auswahlkriterien für ein Reinigungsverfahren zu präsen­tie­ren. Diese Informationen werden zusammen mit den grundsätzlichen Prinzipien und Betriebs­weisen des Abwasserreinigungsverfahrens anhand von Grafiken und Animationen vorgestellt. Anforderungen und Randbedingungen an die Abwasser­technik in anderen Ländern, die Wirt­schaftlichkeitsanalyse und die mathematische Modellierung werden in die Software integriert.

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In Anlagen, Maschinen oder anderen technischen Ausrüstungen können Störungen auftreten. Diese müssen so schnell wie möglich beseitigt werden, um den dadurch entstehenden Schaden zu minimieren. Das Projekt beschäftigt sich mit der systematischen Diagnose von Störursachen. Dabei werden Methoden (Bayesische Netze, Expertensysteme) verwendet, die ausgehend von den Störsymptomen die wahrscheinlichsten Ursachen berechnen und gegebenenfalls nach weiteren Diagnosedaten fragen.

Hauptgegenstand der Forschungsarbeiten ist die Suche nach einer geeigneten formalen Be­schrei­bung von Zufalls- oder Faktenvariablen (Symptome, Ursachen) und deren Vernetzungen bzw. Schlussregeln. Im Projekt entstehen notwendige Hilfsmittel, wie z.B. ein Editor zur Eingabe und Pflege von Variablen und Regeln. Außerdem wird prototypisch ein Inferrenzsystem (Diag­nosesystem) entwickelt, mit dem die formalen Beschreibungen getestet werden können. Die Entwicklung von praxisgerechten Bedienoberflächen für Editor und Diagnosesystem, die die methodischen Hintergründe verstecken, stellt eine hohe Herausforderung dar. Weil Experten (Maschinen- / Anlagenhersteller) und Diagnoseanwender (Betriebspersonal) in der Regel räum­lich getrennt sind, ist eine internetbasierte Kommunikation zwischen Editor und Datenbank des Diagnosesystems geplant.

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Kommunikationssysteme werden heutzutage zumeist technologieorientiert entwickelt; sie werden für verschiedene Anforderungen optimiert, z.B. für hohe Datenraten, hohe Durchsatz­raten oder für spezifische Ende-zu-Ende Verzögerungen. Es werden optimale Lösungen für jede dieser Zielstellungen entwickelt und eingesetzt. Als Konsequenz ergibt sich, dass ein Netzwerk, das verschiedene dieser Ziele erreichen möchte, in einem Flickenteppich heterogener Lösungen mit vielen Systemübergängen endet. Deshalb ist das Management dieser Netzwerke zur Erfüllung der Anforderungen von Endbenutzern nur schwer zu erreichen. Weiterhin bringt jede dieser Lösungen ihre eigenen, nicht kompatiblen Management-Tools und Schnittstellen mit. Daher arten Operations Support Systems (OSS), die einem Unternehmen die Beobachtung, Analyse und das Management von Netzwerksystemen erlauben, in immer größere Gebilde aus, die allein die Hälfte ihrer Investitionen benötigen, um ungleiche Systeme zu integrieren. Das ist viel Aufwand, der besser in die Erweiterung der Funktionalität der OSS investiert würde, damit der Endbenutzer zufrieden gestellt werden kann. Die Herausforderungen des ENERGy-Projekts sind es, die Komplexität, die durch die Heterogenität der Netzwerke bedingt ist, zu bewältigen und zuverlässige Dienste mit einer hohen Dienstgüte und minimalen Ausfallzeiten automatisiert zu ermöglichen.

Im Rahmen des ENERGy Projekts soll daher koordiniertes Management von heterogenen Netzwerkdiensten und Ressourcen ermöglicht, die Komplexität des Netzwerk­manage­ments vereinfacht und eine Kostensenkung bei Steigerung der Netzwerk­qualität erreicht werden. Die Hauptschwerpunkte des ENERGy-Projekts sind die Automation des Managements von Diensten und Richtlinien, web-basiertes Netzwerkmanagement, Sicherheitsmanagement sowie Tele-Management. Hierzu wird die Integration aller Netzwerklösungen, auch zukünftiger, in ein offenes Framework für Verwaltungssysteme vorangetrieben, wodurch die Automatisierung des Managements wie kooperatives Monitoring, Konfiguration oder Rekonfiguration des Netzwerks, ermöglicht wird.

Aufgabe des ifak in diesem Projekt ist es, die Nutzer von industriellen Netzwerken zu vertreten, damit auch industrielle Netzwerke mit den Netzwerken globaler Netzwerk­an­bie­ter zusammen­arbeiten können.

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Anerkannte Simulationsmodelle für die Kohlenstoff- und Stickstoffelimination sollen an die Gegebenheiten anderer Klimazonen angepasst werden, so dass sie effizient zur Auslegung, Optimierung und für Prognoserechnungen genutzt werden können. Das Vorhaben ist Teil der vom BMBF geförderten Exportorientierten Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Abwasserbehandlung (C3) . In der Vernetzung des Forschungsprojektes mit den Teilprojekten des Verbundes wird die Simulation darüber hinaus als Werkzeug genutzt, das einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung und Absicherung von Bemessungsrichtlinien für das Belebungs­ver­fahren, Tropf- und Tauchkörperanlagen sowie Anaerob- und Teichanlagen leistet. Die entwickel­ten Ansätze sollen Kosten sparend im Rahmen von Ausschreibungen, bei der Einschätzung von Marktchancen, bei der Visualisierung von Ergebnissen, der Vorab­bemessung vor Ort am Note­book und im Besonderen bei Betreibertätigkeiten einsetzbar sein. Zu diesem Zweck werden Hinweise für die effiziente Nutzung der Modelle für verschiedene Regionen erarbeitet und in einem Leitfaden zusammengestellt. Des Weiteren werden mit Hilfe der Simulationsrechnungen in Kooperation mit den anderen Teilprojekten Richtwerte für die Bemessung und den Betrieb von Anlagen entwickelt.

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Zur Gewährleistung der IT-Grundanforderungen Integrität, Vertraulichkeit und besonders der Verfügbarkeit wird im Rahmen des Projektes adaptierbares Security-Gateway eine Lösung erarbeitet, die vor allem auf die Randbedingungen der Prozessindustrie eingeht. Es wird versucht, vorwiegend auf Standard Security Technologie aufzusetzen. Grund dafür ist die einge­schränkte Auswahl an skalierbaren Lösungen der klassischen Hersteller von industriellen Auto­matisierungs­komponenten sowie die fehlende Interoperabilität der verschiedenen Hersteller. Letzteres ist durch weitgehend fehlende Industriestandards erklärbar. Daher ist in diesem Projekt das Streben nach einer angepassten und damit wirtschaftlichen Lösung Schwer­punkt.

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Das NEMO-Netzwerk Sicherung Verteilter Produktionssysteme (SIVERPRO) wurde im Juli 2007 gestartet. Auftakt war die offizielle Übergabe der Urkunde an den Netzwerkmanager durch das BMWi. Das NEMO SIVERPRO soll eine Entwicklungs-, Produktions- und Vermarktungs­partnerschaft aus KMU und Forschungseinrichtungen unterschiedlicher Branchen aus Sachsen-Anhalt und der Hauptstadtregion Berlin/ Brandenburg etablieren. Die umfassende Einführung IT-basierter Techniken und das Aufgreifen neuer Ansätze soll sichere verteilte Produktionssysteme ermöglichen. Im Netzwerk werden die wissenschaftlich-technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten der einzelnen Partner und deren Kernkompetenzen auf den Gebieten Leittechnik, Telekommunikation, Sensortechnik, Mikrosystemtechnik und Energiegewinnung aus nachwach­senden Rohstoffen integriert und gebündelt. Mit Hilfe dieses Netzwerkes sollen wissenschaftlich anspruchsvolle und wirtschaftlich erfolgreiche Projekte auf dem nationalen und internationalen Markt realisiert und vermarktet werden.

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Bereits im Jahr 2002 wurde im TC3 Communication Profiles WG14 PROFINET IO Integration der PNO mit der Spezifikation eines PROFINET-Realtime-Protokolls begonnen. Die beiden Teile Application Layer Service Definition und Application Layer Protocol Specification bilden die Grundlage. Das ifak wurde mit dem Update der Basisspezifikation auf Version 2.0 und 2.1 beauftragt und stellt den Editor für die Arbeitsgruppe TC2 WG11 PROFINET IO. Im Jahr 2004 wurde die PROFINET IO PAS für die internationale Standardisierung erarbeitet. Im Jahr 2005 wurden die überarbeiteten Dokumente innerhalb der PNO zur Kommentierung in PROFINET, PI draft Guideline, Protocol and Services - Input for IEC 61158 Ed. 4, Version 0.9, November 2005, Order No: 7.032 veröffentlicht.

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