Digitalisierung und Industrie 4.0

Das in der Hightech-Strategie der Bundesregierung formulierte Ziel zum Ausbau der wettbewerbsfähigen und beschäftigungsstarken Wirtschaft wird mit dem Zukunftsprojekt Industrie 4.0 beschrieben. Dieser Bereich hängt eng mit der Digitalisierung, der Digitalen Transformation und dem Internet of Things zusammen und stellt den Schwerpunkt des Forschungsfeldes dar.

 

 Aktiv in dem Forschungsfeld sind folgende Professorinnen und Professoren:

Fakultät Elektrotechnik

Fakultät Handel und Soziale Arbeit

Fakultät Informatik

Fakultät Maschinenbau

Fakultät Soziale Arbeit

Fakultät Verkehr-Sport-Tourismus-Medien

Fakultät Wirtschaft

 

Was genau geforscht wird:

Das Internet der Dinge wird die Zukunft unserer gesamten Gesellschaft prägen und hat das Potential unser soziales Leben zu verbessern. Es ermöglicht und erfordert neue Business-Modelle. Das Forschungsfeld wird aktiv mit einer Vielzahl interdisziplinärer Forschungsprojekte sowie Industriekooperationen vorangetrieben. Forschungsergebnisse fließen unmittelbar in Lehrveranstaltungen ein, zahlreiche Studierende wirken an den Forschungsprojekten mit.

Aktuell wird in diesen Bereichen geforscht

Technologie

  • Cloud Computing
  • Software-Defined Networking
  • Mensch-Maschine-Interaktion
  • Mensch-Roboter-Kollaboration
  • Virtuelle Entwicklung
  • Virtual Reality
  • Augmented Reality
  • Data Mining
  • Big Data
  • Robotics as a Service
  • Energiemanagementsysteme

Gesellschaft

  • Digitale Transformation
  • Veränderung der Arbeitswelt
  • Smart City

Wirtschaft

  • Businessmodelle
  • Sharing-Economy
  • Managed Services

Anwendungsfälle

  • Robotics as a Service
  • E-Health
  • Pflegeroboter
  • Ambient-assisted living

Transferaktivitäten

  • IoT/I40 Start-Ups
  • Entrepreneurship / Intrapreneurship
  • Know-how Transfer mit der regionalen und überregionalen Wirtschaft
  • Kooperation mit Branchenverbänden und anderen F&E-Einrichtungen

 


 

Forschungprojekte

Laufende und abgeschlossene Forschungsprojekte

  • 3D4Space - Additive Fertigungstechnologien für die innovative Raumfahrt: Teilprojekt C und E - Funktionspolymere und Recylingtechnologien
  • Bot-Watch, Teilprojekt: Entwicklung der Correlation Engine für die Realisierung und Konfiguration des Ratings und der External Information Provider
  • Digitalisierung der Verkaufsfläche in mittelständischen Einzelhandelsunternehmen im ländlichen Raum
  • Digitales Vertrauen und Teamwork
  • Durchgängige Virtualisierung der Entwicklung und Produktion von Fahrzeugen (VIPROF)
  • Energieeffiziente und automatisierte Klimatisierung von Elektrofahrzeugen unter Verwendung innovativer Sensorik zur Bestimmung des thermischen Komforts als neuartige Regelgröße (EneffThermControl)
  • Entwicklung einer integrierten Netzwerklösung aus der Cloud; Entwicklung eines SDN-Application Client und Configuration Point für das Kunden-LAN (INAASCA)
  • Entwicklung einer Methode und von Software-Werkzeugen für die Produktion von Komponenten aus lang- und endlosfaserverstärkten Kunststoffkombinationen für die Luftfahrt (MeSoKKo); Entwicklung mathematischer Modelle und eines Softwarewerkzeugs zur beanspruchungsgerechten Bauteilauslegung
  • Entwicklung eines Supply Chain Simulationswerkzeug in der Cloud unter Berücksichtigung dynamischer Verschlüsselungstechnologien
  • Growing into Industry 4.0 - Accelerate growth in manufacturing SME´s (GrowIn 4.0)
  • Holistische Modell-getriebene Entwicklung für Eingebettete Systeme unter Berücksichtigung unterschiedlicher Hardware-Architekturen (HolMES), Integration Modellgetriebender Software-Entwicklung mit Automotive Standards (HoIMES-Automotive)
  • Human Engineering Computer Interface (HECI)
  • Integriertes Werkzeug zur Entwicklung haptischer Bedienelemente
  • IT-basiertes Human-Ressource Management im regionalen Klinikverbund, Teil I und Teil II
  • Leichte und gradierte Werkstoffstrukturen aus Kunststoff in der Industrie 4.0 (Legra)
  • Low-Cost Rapid Control Prototyping-System mit Open-Source-Plattform für die Funktionsentwicklung von eingebetteten mechatronischen Systemen (LoCoRCP)
  • Location Based Services in der regionalen Medienkommunikation
  • Mentoren als Erfolgsfaktor im (e)Carsharing (M(e)CS)
  • Modellbasiertes Werkzeug zur Erfassung und Integration von Zeiteigenschaften für die Entwicklung eingebetteter Systeme (MOEWE)
  • Modellbasierte und bedarfsgerechte Netzwerkkonfiguration für Netzwerke der Automatisierung und Telekommunikation (MONAT)
  • Offene Steuerung mit integriertem Sensorcluster für Bewegungs- und Positionieraufgaben für die Mobilitätswirtschaft (OSiS)
  • Potenziale des Recyclings bei 3D-Druckverfahren
  • Projekt zur Erstellung einer Software zur Erkennung und Abwehr von Rechner-Infektionen durch Bot-Netze
  • Recycling 4.0
  • Security Referenzmodell Industrie 4.0 (SecuRIn)
  • Sensorgestützte Beregnungssteuerung in Kartoffeln
  • Signalverarbeitung für Integrated Sensor-Arrays basierend auf dem Tunnel-Magnetoresistiven Effekt für den Einsatz in der Automobilelektronik (ISAR)
  • Synus Methoden und Werkzeuge für die synergetische Konzipierung und Bewertung von Industrie 4.0-Lösungen (Synus) - Teilprojekt Ostfalia: MIMec - Modellbasierte Konzeption und Bewertung von Industrie 4.0-Lösungen zur Vernetzung mechatronischer Komponenten in Produktionsanlagen durch Digitalisierung
  • Uniform communication interfaces in metrology for the Internet of Things
  • Validation of software development and analysis tools using TraCIM (ValTraC)
  • Zukünftige Fahrzeugtechnologien im Open Region Lab (ZuFOR)

 


 

Einblick in die Forschung

Im Interview stellen die Forschenden das Forschungsfeld und eines ihrer Forschungsprojekte vor.

 

Digitalisierung und Industrie 4.0 - Prof. Klawonn und Prof. Strube

Prof. Klawonn und Prof. Strube im Interview über das Forschungsfeld

"In der Digitalisierung leisten wir Pionierarbeit"

Martin Strube ist Spezialist für das Industrial Internet of Things und die intelligente Vernetzung von Sensoren, Geräten, Maschinen; die Expertise von Mathematiker Frank Klawonn sind Statistik und maschinelles Lernen. Im Forschungsfeld Digitalisierung und Industrie 4.0 der Ostfalia erfüllen die beiden Professoren eine wichtige Rolle. Im Interview erklären sie, warum die Industrie von der Zusammenarbeit mit ihnen profitiert und wie sie auch der Medizin zur Seite stehen. Und sie sprechen darüber, was die Digitalisierung für die Forschung so faszinierend macht.

 


Herr Professor Strube, Herr Professor Klawonn, warum ist es wichtig, dass Sie Unternehmen bei Digitalisierung und Industrie 4.0 unterstützen?

Martin Strube: Digitalisierung ist kein Produkt, das Unternehmen im Geschäft kaufen können. Genauso wenig gibt es ein Handbuch, das Unternehmer zu Rate ziehen können, um Industrie 4.0 in ihrer Produktion zu etablieren. In den Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus gibt es unzählige verschiedene Kombinationen aus Maschinen, IT-Systemen und Softwarelösungen. Das macht es so schwierig, von der Anlieferung der Vormaterialien bis zur Auslieferung des fertigen Produkts die Prozesskette durchgängig digital abzubilden – und das ist ja das Ziel der Digitalisierung. Im Prinzip braucht jedes Unternehmen eine eigene Industrie 4.0-Lösung.

Frank Klawonn: Dazu kommt der Faktor Mensch. Jeder Mitarbeiter hat eine eigene Art und Weise, Daten zu verarbeiten. Diese Daten von verschiedenen Arbeitsplätzen und aus unterschiedlichen Fachbereichen zusammenzuführen, setzt viel Detailarbeit, Energie und Fachwissen voraus. Die Digitalisierung der Produktion bedeutet einen großen Aufwand und funktioniert nur, wenn Unternehmen wirklich den festen Willen haben, Daten zu gewinnen, zu integrieren und auszuwerten.

Martin Strube: An dieser Stelle zitiere ich gerne meinen Kollegen Professor Diederich Wermser, der sagt: Digitalisierung ist zunächst eine andere Art zu denken und erst dann der Einsatz neuer Technologien. Wenn wir das Unternehmen durchgehend vernetzen wollen, dann muss es in jeder Abteilung das Verständnis für die Ziele von Industrie 4.0 geben und auch für den Weg, wie das Unternehmen die Digitalisierung umsetzen will.

 


Was können Sie und Ihre Kollegen in Ihrem Forschungsfeld leisten?

Martin Strube: Mit Machbarkeitsstudien können wir Industriepartnern darlegen, welchen Mehrwert ihnen neue Technologien wie zum Beispiel cyber-physische Systeme bieten. Ein einfaches Beispiel: Wenn eine Produktionsanlage ungeplant stillsteht, kann das hohe Kosten verursachen. Besser ist, ihre Daten intelligent auszuwerten, um vorab Informationen zum Verschleiß von Maschinen zu erhalten und einen drohenden Produktionsausfall abzuwenden. Wir zeigen Unternehmen, welche Schritte sie gehen müssen, um diesen Entwicklungsstand zu erreichen.

Frank Klawonn: Wir können Unternehmen helfen, ihre Daten zu erfassen, darin Muster zu erkennen und Vorhersagen zur Produktion zu machen. Das geht – wie in diesem Fall bei der vorausschauenden Wartung – im industriellen Umfeld und auch in vielen weiteren Bereichen.

 


In welchen weiteren Bereichen kommt die Digitalisierung zum Einsatz?

Frank Klawonn: Zum Beispiel in der Medizin: Ich nutze Daten, damit seltene Erkrankungen früher diagnostiziert werden können. Wir ermöglichen Menschen so die schnellere Therapie und ersparen ihnen eine womöglich jahrelange Odyssee zu den Ärzten.

 


Worauf stützt sich Ihre Forschungsarbeit?

Frank Klawonn: Darauf, dass Daten heutzutage fast überall in digitaler Form vorliegen. Aus ihnen können wir nützliche Informationen ziehen – mit mathematischen, sehr rechenaufwändigen Verfahren, bei denen uns Technologien unterstützen. In der Regel ist es so, dass aus der Zusammenarbeit mit uns immer neue Erkenntnisse erwachsen, die für die Unternehmen wichtig sind.

 


Warum ist Ihr Forschungsfeld gut aufgestellt?

Martin Strube: Wir sind in der glücklichen Lage, dass die Professorinnen und Professoren und deren Teams viel Praxiserfahrung haben und jeder sich auf ein Glied der Prozesskette spezialisiert hat. So ist es uns möglich, den Gesamtprozess in einem Unternehmen zu analysieren.

Frank Klawonn: Automatisierung, Funktechnologie, Datenanalyse: Diese Kompetenzen könnte nicht einmal ein Universalgenie auf sich vereinen, dafür braucht es mehrere Fachleute. Die Zusammenarbeit zwischen uns allen funktioniert wunderbar.

 


Wo ist die Zusammenarbeit zwischen Ihnen besonders wichtig?

Frank Klawonn: Beim Datenschutz. Wie kommen die Daten von Absender sicher zum Adressaten? Auf welche Art und Weise gewährleisten wir den Schutz des Patienten, über den die Daten Informationen preisgeben? Im medizinischen Bereich sind das wichtige Fragestellungen. Datenschutz und Datensicherheit ist die Expertise meiner Kollegin Professor Ina Schiering: Sie sorgt dafür, dass wir auf der sicheren Seite sind.

 


Warum sind Digitalisierung und Industrie 4.0 ein ideales Tätigkeitsfeld für Industrie und Forschung?

Martin Strube: Rechentechnik, Sensorik und Übertragungstechnik bilden eine faszinierende Kombination, die nicht nur sehr leistungsfähig ist, sondern auch relativ günstig. Die Investitionen sind vergleichsweise gering und die Wahrscheinlichkeit ist hoch, dass Unternehmen recht schnell einen Mehrwert erzielen. In der Digitalisierung leisten wir in vielen Fällen Pionierarbeit, weil die Technologien sehr neu sind. Das macht Spaß – nicht nur auf Industrie-, sondern auch auf Forschungsseite.

 

  

 

Digitalisierung und Industrie 4.0 - Prof. Wermser

Prof. Wermser im Gespräch über das Forschungsprojekt GrowIn 4.0

GrowIn 4.0: So gelingt Unternehmen der Einstieg in die Digitalisierung

Industrie 4.0 ist die Vernetzung von Hersteller und Kunden, Beschäftigten und Technik, Maschinen und Prozessen. Das Internet im Allgemeinen und die Digitalisierung im Besonderen beflügeln Wirtschaft und Industrie – mit neuen Technologien, Produkten, Geschäftsmodellen. Wie können kleine und mittlere Unternehmen diese faszinierenden Möglichkeiten nutzen? Im Zusammenspiel mit der Ostfalia.

Forschende der Fakultäten Elektrotechnik, Maschinenbau und Informatik gehen dahin, wo sie Unternehmen aus den Branchen Maschinenbau und Automobilwirtschaft am besten unterstützen können: zu ihnen in die Produktion. Hier decken sie nicht nur auf, auf welche Art und Weise intelligente, vernetzte Systeme die Logistik- und Fertigungsprozesse verbessern. Sie stellen auch einen Fahrplan auf, wie die digitale Produktion im Unternehmen Einzug hält.

GrowIn 4.0 heißt das internationale Projekt, das den digitalen Wandel im regionalen Mittelstand einläutet. Der Wissens- und Technologietransfer stärkt die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen. Und er führt zu anwendungsorientierter Forschung: Aus der Hochschulwelt vermittelt die Ostfalia die richtigen Partner, die bei der Umsetzung von Industrie 4.0 helfen.

GrowIn 4.0 ist am 1. August 2017 gestartet und hat eine Laufzeit von drei Jahren. Das Projekt wird mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung gefördert. In ihm arbeiten 15 Partner aus Deutschland, Belgien, Dänemark, den Niederlanden und England zusammen.

 

Prof. Dr. Diederich Wermser, Fakultät Elektrotechnik der Ostfalia:

"Um unseren Studierenden sehr gute Möglichkeiten zu bieten, spielen neue Ideen und neues Wissen an der Ostfalia eine große Rolle – und damit auch neue Technologien. Dieses Wissen machen wir nutzbar für kleine und mittlere Unternehmen, damit ihr Einstieg in Industrie 4.0 und die Digitalisierung gelingt. Und damit sie von den Potenzialen profitieren können."

 

Sven-Ove Wähling, Geschäftsführer Netzlink Informationstechnik GmbH (Partner der Ostfalia im Forschungsfeld Digitalisierung und Industrie 4.0):

"Ich bin überzeugt, dass mit dem Zeitalter der Digitalisierung auch das Zeitalter der Zusammenarbeit anbricht. Für die Unternehmen ist es wichtig, digitale Schnittstellen von der Fertigung zu Vertrieb und Service und auch zu externen Partnern aufzubauen. Wir unterstützen die Forschung der Ostfalia durch den Aufbau von IT-Infrastrukturen und Cloud-Diensten."

 

GrowIn 4.0

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