1 deckblatt 2017 a - ifak.eu · 2007 beteiligung an der kontenda gmbh share holder of the company...

2017 Tätigkeitsbericht

Institut für Automation und Kommunikation e.V.

Werner-Heisenberg-Straße 1 39106 Magdeburg

Telefon +49 391 990140, Telefax +49 391 9901590 Internet http://www.ifak.eu

INHALTSVERZEICHNIS

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Inhaltsverzeichnis Table of Contents Vorwort Preface 5

Das ifak und seine Partner ifak and its partners 7

Kurzvorstellung des Instituts The institute at a glance ...................................................................... 7

Organisation Organisation ............................................................................................................ 8

Wirtschaftliche Ergebnisse Economic results .............................................................................. 10

Tätigkeitsprofil Research profile .................................................................................................. 11

Das Unternehmen ifak technology + service GmbH The company ifak technology + service ............. 12

Das Unternehmen KONTENDA GmbH The company KONTENDA ................................................ 13

Geschäftsfelder Departments 15

IKT & Automation ICT and Automation .......................................................................................... 17

Wasser & Energie Water and Energy ........................................................................................... 39

Verkehr & Assistenz Transport and Assistance .............................................................................. 51

Messtechnik & Leistungselektronik Measurement Technology and Power Electronics ........................... 67

Kompetenzfeld Testmethoden für vernetzte Systeme Test Methods for Connected Systems ............ 79

Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg Center of expertise 4.0 for SMEs in Magdeburg ........ 81

Ausgewählte Verbund-Forschungsvorhaben zurückliegender Jahre Joint research projects from previous years ............................................................................................ 83

TABLE OF CONTENTS

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VERÖFFENTLICHUNGEN, LEHRTÄTIGKEIT, GREMIEN PUBLICATIONS, TEACHING ACTIVITIES, EXPERTISE COMMITTEES 89

Veröffentlichungen Publications ................................................................................................. 91

Bücher, Buchbeiträge Books, book contributions ................................................................ 91

Beiträge in referierten Zeitschriften Articles in referenced journals ....................................... 91

Tagungsbandbeiträge Conference contributions ................................................................. 92

Vorträge Lectures .......................................................................................................... 95

Beiträge in sonstigen Zeit- und Druckschriften Contributions in other journals ..................... 98

Tagungsleitungen, Seminare, Richtlinien etc. Conference chairs, seminars, guidelines etc. .............................................................................. 99

Lehr- und Hochschultätigkeit Teaching and university activities ...................................................... 100

Vorlesungen Lectures .................................................................................................. 100

Abschlussarbeiten Theses .......................................................................................... 101

Mitarbeit in Fachausschüssen und Gremien Membership in expertise committees .......................... 103

Außenwirksamkeit Public relation activities 106

Institutskolloquien Institute seminars ......................................................................................... 106

Vom oder im ifak durchgeführte Veranstaltungen Events organised by or at ifak .......................... 107

Messen und Ausstellungen Trade fairs and exhibitions ................................................................ 109

Weitere Höhepunkte More highlights ........................................................................................ 111

Ausblick Outlook 115

Ihre Ansprechpartner im ifak Your contact at ifak 117

Wegweiser Directions 118

VORWORT

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Vorwort Im Dezember 2017 hat die Mitgliederversammlung des Instituts für Automation und Kommunikation e.V. den Vorstand und damit die Leitung des ifak für die Periode 2018 bis 2023 wiedergewählt. Diese Entscheidung paart eine langjährige Kontinuität in der Führung mit der fachlichen Dynamik, die für ein Institut der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Automation erforderlich ist. Insgesamt 16 im Jahresverlauf 2017 neu zugewendete Forschungs- und Investitionsvorhaben mit einem Gesamtvolumen von fast 7 Mil-lionen Euro sind für das ifak ein Spitzenwert und zeugen von unserer dynamischen Entwicklung. Hinzu kamen Aufträge aus der Industrie mit einem Volumen von mehr als 1,2 Millionen Euro, so dass das Institut mit seinen 52 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern über ein personell wie wirtschaftlich erfolgreiches Jahr 2017 berich-ten kann. Diesem Anliegen dient der Tätigkeitsbericht, der – wie üblich – im ersten Quartal des Folgejahres zusammengestellt wird. Wir danken unseren Partnern in Forschung und Entwick-lung, unseren Auftraggebern aus der Industrie und dem kommunalen Bereich, unseren Förder-mittelgebern auf Landes-, Bundes- und EU-Ebene sowie allen Unterstützern und Wegbe-gleitern, die dem Institut diese aussichtsreiche Entwicklung ermöglichten.

Die Tätigkeit in den vier Geschäftsfeldern IKT & Automation, Wasser & Energie, Messtechnik & Leistungselektronik sowie Verkehr & Assistenz hat das ifak in bewährter Weise fortgesetzt. Ein neu etabliertes Kompetenzfeld führt seit 2017 die Aktivitäten zu Testmethoden vernetzter Systeme zusammen. Die Verbindung zur Otto-von-Guericke-Universität wurde inhaltlich und personell ausgebaut und die in der Institutsgeschichte dritte Unternehmensausgründung – die ifak technology + service GmbH – tat im Berichtsjahr 2017 ihre ersten Schritte. Im Verbund der Institute der deutschen Zuse-Industrieforschungsgemeinschaft stellt sich das ifak dem Anspruch „Forschung, die ankommt“. Über all dies möchte der Bericht informieren und ich darf Ihnen eine interessante Lektüre wünschen.

Magdeburg, im Februar 2018

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar

Institutsleiter

PREFACE

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Preface In December 2017, the General Assembly of the Institut für Automation und Kommunikation e.V. re-elected the Executive Board and thus the management team of ifak for the period 2018 to 2023. This decision matches a long-standing continuity of leadership with the professional dynamics that is necessary for an institute of applied research in the field of automation. A total of 16 new research and investment projects with a total volume of almost 7 million euros are a peak value for ifak and testify our dynamic development. In addition, ifak has won industry projects with a volume of more than 1.2 million euros, so that the institute and its 52 employees can report a successful year in 2017, both in terms of staff as well as economic success. The present Annual Report, published, as usual, in the first quarter of the following year, reflects this issue. We would like to thank all our partners in R&D, our clients in industry and the public sector, our funding bodies on local, federal and European level as well as all our supporters and companions who have ensured this promising development for the institute.

ifak has continued its activities in the four departments of ICT & Automation, Water & Energy, Measurement Technology & Power Electronics as well as Traffic & Assistance in a proven manner. Since 2017, a newly established Competence Centre has been merging the activities of test methods of networked systems. The cooperation to Otto von Guericke University of Magdeburg was intensified. ifak’s third spin-off in the history of the institute – ifak technology + service GmbH – took its first steps in the year 2017. In the cooperation of the member institutes of the German Zuse Industrial Research Association, ifak is committed to its claim “Research that Matters“. This Annual Report would like to provide information on all of this and I would like to wish you an interesting and enjoyable reading.

Magdeburg, February 2017

Prof Dr Ulrich Jumar

Head of Institute

DAS IFAK UND SEINE PARTNER

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Das ifak und seine Partner ifak and its partners Kurzvorstellung des Instituts The institute at a glance

Das 1991 gegründete ifak – Institut für Automation und Kommunikation, dessen Rechtsträger der gleichnamige Verein ist, zählt zum deutschen Forschungsmittelstand und ist Gründungs-mitglied der „Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V.“ (www.zuse-gemeinschaft.de). Das Institut betreibt angewandte, industrienahe Forschung in den Geschäfts-feldern „IKT & Automation“, „Messtechnik & Leistungselektronik“, „Verkehr & Assistenz“ sowie „Wasser & Energie“.

Seine Wurzeln hat das Institut in der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Der wissen-schaftliche Anspruch des ifak wird durch die Anerkennung als erstes An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg unterstrichen. Seit 2008 ist das Institut in der Denkfabrik im Wissenschaftshafen der Landeshauptstadt Magdeburg angesiedelt. In einem ehemaligen Speichergebäude des Handelshafens wurden nahe der Otto-von-Guericke-Universität attraktive Arbeitsplätze für rund 100 Forscherinnen und Forscher sowie moderne Labor- und Technikum-räume geschaffen.

Im Einklang mit seiner Gemeinnützigkeit engagiert sich das ifak besonders in vorwettbewerb-lichen nationalen und internationalen Verbundforschungsprojekten. Für diese gemeinschaft-lichen Forschungs- und Entwicklungsprojekte (FuE) werden Mittel der Forschungsförderung auf nationaler und europäischer Ebene eingeworben. Die Forscherinnen und Forscher des ifak arbeiten seit vielen Jahren sehr engagiert in zahlreichen nationalen und internationalen FuE-Kooperationsnetzwerken, wissenschaftlichen Fachausschüssen und Gremien. Die erfolgreiche Zusammenarbeit mit renommierten Industrie- und Forschungspartnern sowie der rege Aus-tausch in der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft tragen zum guten Ruf des Standorts Magdeburg bei. Dieses Engagement unterstreicht das Anliegen, die nationale und internatio-nale Ausrichtung mit einem erfolgreichen regionalen Wirken zu verbinden.

Als Schlüsseldisziplinen sind die Automation und die Kommunikationstechnik nicht nur Helfer in verschiedenen Anwendungsbranchen, sie sind ein Innovationsmotor. So stehen sowohl die For-schung für die Prozessindustrie, für die Umwelttechnik und den Verkehr als auch für die Tech-nologieentwicklung zur industriellen Kommunikation, zur Sensor- und Messtechnik und zur Informatik im Fokus. Damit ist das ifak auf mehreren zukunftsweisenden Gebieten der Hightech-Strategie der Bundesregierung tätig. Erfolgreich eingeworbene nationale und europäische FuE-Vorhaben zum Themenkreis Industrie 4.0 sind hierfür ein Beispiel.

So unterstützt das ifak seit 2017 im „Mittelstand 4.0 – Kompetenzzentrum Magdeburg“, gemeinsam mit weiteren Forschungspartnern aus Magdeburg und Halle, regionale und nationale mittelständische Unternehmen beim Einsatz innovativer digitaler Lösungen zur Optimierung innerbetrieblicher Pro-zesse, Vernetzung von Betrieben und Entwicklung neuer Geschäftsfelder.

Im Mittelpunkt der Tätigkeit des Kom-petenzzentrums steht die Vermittlung von praxisnahem Know-how und an-schaulichen Best-Practice-Beispielen, um Unternehmen zur Umsetzung ei-gener Maßnahmen zu ermutigen und zu befähigen.

The “Institut f. Automation und Kommunikation” (ifak), founded in 1991, whose legal operator is the registered association of the same name, ranks among the German Research-Mittelstand and is one of the founding members of the "Deutsche Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V.".

The institute carries out applied research on “Information and Communi-cation Technology and Automation”, “Water and Energy”, “Measurement Technology and Power Electronics” and “Transport and Assistance”.

In keeping the non-profit character of the institute, ifak is especially involved in precompetitive cooperation projects for which research funding can be obtained at European and National level. In more than 70 projects of research annually, ranging from feasibility studies to complex development projects, ifak is a partner to industry.

Academic reputation of ifak is reflected by its recognition as the first institute affiliated to the Otto-von-Guericke-University of Magdeburg. The institute’s national and international network of cooperation is comple-mented by its active participation in a wide range of expert committees.

ifak e.V. is shareholder of spin-off companies. In 2007 the company KONTENDA was founded and an additional company – ifak- technology + service GmbH – was established in 2017.

IFAK AND ITS PARTNERS

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Meilensteine der Institutsentwicklung Milestones of the institute’s development

2017 Beteiligung an der ifak technology+service GmbH Share holder of the company ifak technology+service

2016 Feier des 25. ifak-Vereinsjubiläums 25th anniversary celebrations of the association ifak

2015 Gründungsmitgliedschaft in der Deutschen Industrie- forschungsgemeinschaft Konrad Zuse

Membership in the “Deutsche Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse”

2008 Tätigkeit in der neu bezogenen „Denkfabrik im Wissenschaftshafen” Working in the new “Denkfabrik – Think Tank” in the Port of Science

2007 Beteiligung an der KONTENDA GmbH Share holder of the company KONTENDA

2005 Prof. Jumar tritt die Nachfolge von Prof. Peter Neumann an Prof. Jumar becomes successor to Prof. Peter Neumann

1997 Gründung der ifak system GmbH, heute Thorsis Technologies GmbH Foundation of the company ifak system, today Thorsis Technologies GmbH

1993 An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Affiliate to the Otto von Guericke University Magdeburg

1992 Aufnahme des Institutsbetriebs Starting up of business

Organisation Organisation

Das Institut hat die Rechtsform eines gemeinnützigen Vereins. Dieser Trägerverein „Institut für Automation und Kommunikation e. V.“ zählte zum Ende des Berichtszeitraums 53 Mitglieder, darunter 49 persönliche Mitglieder, die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und das Mi-nisterium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierung des Landes Sachsen-Anhalt als Mitglieder von Amts wegen sowie zwei Ehrenmitglieder. Satzungsgemäße Organe des Vereins sind die Mitgliederversammlung, der Vorstand und ein Kuratorium mit Persönlichkeiten aus Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlichem Leben.

The legal representative of the institute is a registered non-profit association. The association consists of 53 members. The general assembly, the executive board and the advisory board are the organs of the association.

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar Vorstandsvorsitzender und Institutsleiter Chairman of Board Head of Institute

Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich stellv. Vorstandsvorsitzender und stellv. Institutsleiter Co-Chairman of Board Dept. Head of Institute

Dr.-Ing. Thomas Bangemann Vorstandsmitglied und stellv. Institutsleiter Board Member Dept. Head of Institute

Prof. Peter Neumann Institutsgründer Founder


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Zum Jahresende 2017 waren im ifak 52 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter tätig, davon 42 Aka-demiker aus den Bereichen Elektrotechnik, (Wirtschafts-)Informatik, Mathematik und Bauinge-nieurwesen. Der Anteil tarifvertraglich beschäftigter weiblicher Mitarbeiter betrug 28 %. Mit zu-sätzlichen 38 Studierenden und Gastwissenschaftlern als Praktikanten, Bachelor- und Master-studierenden und Doktoranden sowie 5 über Dienstverträge verpflichteten Wissenschaftlern waren per 31.12.2017 insgesamt 95 Personen im Institut tätig.

Die Wissenschaftler des Instituts werden durch eine Verwaltung unterstützt, die sich der Geschäftsbesorgung durch die Ebner Stolz GmbH & Co. KG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Steuerberatungsgesellschaft in Solingen bedient.

By the end of 2017, there were 52 staff at ifak: 42 of them have been academics from the fields of electrical engineering, computer science, mathematics and civil engineering. In addition, 38 students and 5 external scientists with a contract of employment supported ifak which makes a total of 95 people working for the institute.

The scientists at ifak are supported by an administration, served by the management provider Ebner Stolz GmbH & Co. KG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Steuerberatungsgesellschaft in Solingen.

Kuratorium Advisory Board

Vertreter aus der Wirtschaft Representatives of the industry

Dr.-Ing. Olaf Abel BASF SE

Dr. Marcus Adams PSI Production GmbH

Dirk Bartens SBSK GmbH & Co. KG, Schönebeck

Wolfgang Dorst Bitkom e.V., Berlin

Stefan Elspass TEREX-MHPS GmbH

Michael Gienke ABB Automation GmbH, Minden

Dr. Gunnar Hartung AUDI AG, Ingolstadt

Christian Huth Netze Magdeburg GmbH, Magdeburg

Bernd Kärcher Festo AG & Co. KG, Esslingen

Gunnar Leßmann Phoenix Contact Electronics GmbH

Birgit Münster-Rendel MVB Magdeburger Verkehrsbetriebe GmbH & Co.KG

Johannes Reich SAP SE

Vertreter aus Wissenschaft und Forschung Representatives of science and research

Prof. Dr.-Ing. Peter Baumann Hochschule für Technik Stuttgart

Prof. Ulrich Berger BTU Cottbus

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Nebel OFFIS e.V. Institut für Informatik, Oldenburg

Prof. Andreas Seidel-Morgenstern Max-Planck-Institut Magdeburg

Prof. Dr.-Ing. Jens Strackeljan (Vorsitzender des Kuratoriums) Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Vertreter aus Verwaltung und Fachgremien Representatives of management and expertise committees

Dr. Christian Koch PTB Braunschweig

Gunther Koschnick ZVEI, Frankfurt

Klaus Olbricht (stellv. Vorsitzender des Kuratoriums) Industrie- und Handelskammer Magdeburg

Dr. Dieter Scheidemann (stellv. Vorsitzender des Kuratoriums) Beigeordneter, Landeshauptstadt Magdeburg

IFAK AND ITS PARTNERS

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Wirtschaftliche Ergebnisse Economic results

Das Finanzierungsmodell des Instituts sieht entsprechend dem Gründungskonzept drei Elemente vor: Projekterträge aus der Teilnahme an öffentlichen

Programmen (Projektfinanzierung),

Erträge aus der Wirtschaft (Auftragsfinanzierung) und

Grundfinanzierung durch das Land Sachsen-Anhalt (keine Grundfinanzierung seit 2009).

Im Geschäftsjahr 2017 beliefen sich die Erträge aus den Projekten und der Auftragsforschung auf ca. 5,2 Mio. €. Die Herkunft der Erträge aus Forschung und Entwicklung zeigt die nachfolgende Grafik.

Herkunft der Erträge aus Forschung und Entwicklung

Im Jahr 2017 konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des ifak die Akquisition von öffentlich geförderten Verbundforschungsprojekten erfolgreich fortführen. Insgesamt 16 der laufenden 26 nationalen und 9 internationalen Forschungsprojekte sind 2017 zugewendet worden.

Die thematische Aktualität und die Breite des wissenschaftlichen Spektrums in diesen For-schungsprojekten wird durch die Förderung der nationalen Forschungsvorhaben durch die Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF), für Wirtschaft und Energie (BMWi), für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI), für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMU) sowie durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) und das Land Sachsen-Anhalt verdeutlicht.

Die ausgeprägte Praxisorientierung der Forschungsarbeiten im ifak zeigt u.a. die Förderung von 3 Projekten durch Wirtschaftsverbände im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung.

Die Fortsetzung und der weitere Ausbau der langfristigen Zusammenarbeit mit renommierten Partnern aus der Wirtschaft und der öffentlichen Hand spiegeln sich in den ca. 40 größeren For-schungsaufträgen für nationale und internationale Partner wider.

0 200 400 600 800 1.000 1.200 1.400 1.600

Auftragsforschung

Wirtschaftsverbände

Land Sachsen‐Anhalt

BMU/DBU

BMWi/BMVI

BMBF

EU‐eingeworbeneForschungsförderung

Erträge [T€]

Forschungs‐ und Entwicklungserträge 2017

40 Industrieaufträge (1 Sammelauftrag für 36 Aufträge <10T€, 39 Aufträge 10‐100T€)

8 Projekte

2 Projekte

11 Projekte

2 Projekte

3 Projekte

9 Projekte

Andreas Herrmann Institutsleitung Finanzen & Controlling

The business model of the institute is based on a financing model with three main elements:

Project yields from the participation in public R&D programmes (project financing)

Yields from the industry (contract financing)

Basic financing (not granted since 2009)

The sources of the own yields in the budget are shown in the chart.


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Struktur der Erträge aus Forschung und Entwicklung im Durchschnitt der Jahre 2015 – 2017

Tätigkeitsprofil Research profile

Das ifak ist in vier Geschäftsfelder gegliedert, in denen abhängig von der aktuellen Entwicklung mehrere Themenbereiche benannt sind, die sich ergänzen und überlappen. Das aktuelle Orga-nigramm des Instituts findet sich am Ende des Tätigkeitsberichts im Abschnitt „Ihre Ansprech-partner“. IKT & Automation ICT and Automation

Wasser & Energie Water and Energy

Verkehr & Assistenz Transport and Assistance

Messtechnik & Leistungselektronik Measurement Technology and Power Electronics

Im Jahr 2017 wurde zusätzlich ein übergreifendes Kompetenzfeld „Testmethoden für vernetzte Systeme“ („Test Methods for Connected Systems“) neu eingerichtet.

Das Institut unterhält zwei akkreditierte Prüflabore und beteiligt sich aktiv am „Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg“ sowie am „Entwicklungslabor und Testfeld für Ortung, Naviga-tion und Kommunikation / Galileo-Transport“ im Wissenschaftshafen Magdeburg.

The institute is structured into 4 departments and a Competence field "Test Methods for Connected Systems" with a number of recent research topics that are complementary or overlapping. Successful research and development within these departments are based on knowledge and scientific experience of the employees, gained in numerous projects and their contribution in several expert committees. Due to innovative and practical orientation of research, ifak was again successfully acquiring publicly founded and industrial projects at national and international level in 2017.

The institute operates two accredited test labs and supports the “Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg” and the test site “Galileo Transport” in the port of science Magdeburg.

THE IFAK NETWORK

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Das Unternehmen ifak technology + service GmbH The company ifak technology + service

Die ifak technology + service GmbH ist eine Ausgründung und ein Kooperationspartner des Forschungsinstituts ifak e.V. und hat 2017 ihre Geschäftstätigkeit aufgenommen. Mit dem Firmensitz in Karlsruhe ist der ifak-Verbund aus Institut und Unternehmen jetzt sowohl in Mittel-deutschland als auch im Süden Deutschlands vertreten. Die ifak technology + service GmbH bietet ihren Kunden Produkte, technische Lösungen und Dienstleistungen zu Hard- und Soft-ware der Automatisierungs-, Informations- und Kommunikationstechnik an.

Im Oktober 2017 wurde die ifak technology + service GmbH erfolgreich für die Durchführung von Gerätetests entsprechend des HART-Kommunikationsprotokolls von der FieldComm Group auditiert. Damit bietet der ifak-Verbund ein breites Spektrum an Konformitätstests für die weit verbreiteten Feldbusse und indus-triellen Kommunikationssysteme an.

Forschungsergebnisse des Instituts ifak konnten erfolgreich in ein Produkt „Plant Explorer“ überführt und auf der SPS/IPC/Drives den Anwendern gezeigt werden. Es dient der einfachen Diagnose Ethernet-basierter industrieller Kommunikationsnetze und bietet insbesondere für PROFINET Funktionen zur erweiterten Gerätediagnose.

Kontinuierlich wurden die schon etablierten Werkzeuge für die Simulation von Abwasser- oder Biogasanlagen oder zur Kanalnetzsimulation SIMBA# sowie das EDD Studio weiterentwickelt und erfolgreich vermarktet.

Angebot der ifak technology + service GmbH zu Produkten und Lösungen:

Simulation ● SIMBA# basiertes Simulationswerkzeug für Klärwerke und Kanalnetze ● SIMBA# basiertes Simulationswerkzeug für Biogasanlagen ● SIMBA# basiertes Simulationswerkzeug für akademische Nutzung

Automation ● Framework für integrierte Automation und Simulationstechnologien ● DOME – Verteilte und kooperative Steuerungssysteme bilden die Basis für

moderne Automatisierungsarchitekturen. ● EDD Studio – Komfortable Entwicklungsumgebung für EDD inklusive

Methodendebugger Kommunikation

● Plant Explorer für die Erkundung der Netzwerktopologie und Abfragen/ Setzen von PROFINET Geräteinformationen

● Werkzeuge und Bibliotheken für Zugriff auf PROFINET Netzwerke ● PROFILgate – geräteseitiger Feldbuszugang für PROFINET und PROFIBUS ● HART-Testlabor für Gerätetests

Seminare / Workshops ● Tagesseminare zu „Technik Industrie 4.0“ ● Seminare für Anwendung von SIMBA Produkten ● Unterstützung für die Erstellung von Geräteberschreibungen (EDD) ● Workshops über Geräteintegration (EDD, FDI, FDT)

Dr. Matthias Riedl Geschäftsführer Managing Director

ifak technology + service GmbH is a spin-off and cooperation partner of the research institute ifak e.V. and has started its business activities in 2017. The company is headquartered in Karlsruhe and is partner of the ifak-network con-sisting of research institute and companies. This network is now represented in Middle and South Germany.

ifak technology + service GmbH offers products, technical solutions and services for hard- and software in fields of automation and ICT.

Kontakt Contact ifak technology + service GmbH Ludwig-Erhard-Allee 10 76131 Karlsruhe Geschäftsführer: Dr. Matthias Riedl +49 (0)721-5099-8735 https://www.ifak-ts.com/


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Das Unternehmen KONTENDA GmbH The company KONTENDA

Die KONTENDA GmbH bietet kontaktlose Energie- und Datenübertragungssysteme auf der Basis induktiver Kopplung an. Die Einsatzschwerpunkte der Systeme liegen vor allem im Ma-schinen- und Anlagenbau sowie generell branchenübergreifend in automatisierungstechnischen Lösungen. Die Übertragungssysteme sind für die Energieversorgung rotierender oder ruhender elektrischer Verbraucher gleichermaßen geeignet, wobei sie sich in erster Linie hinsichtlich des Leistungsbereiches unterscheiden, beginnend bei Ausgangsleistungen von wenigen Watt bis in den Kilowattbereich.

10 Jahre nach ihrer Gründung im Jahr 2007 kann die KONTENDA GmbH auf ein erfolgreiches Jahr 2017 zurückblicken. Für einen neu entwickelten Maschinentyp aus der Verpackungsindus-trie hat die KONTENDA GmbH, basierend auf einem Konzept aus dem Jahr 2016, den Proto-typen eines kontaktlosen Energie- und Datenübertragungssystems gefertigt und ausgeliefert. Das System ermöglicht es, eine Vielzahl von Heizelementen innerhalb des rotierenden Teils der Maschine zu regeln. Dies war mit den konventionellen Schleifringen nicht möglich und stellt somit eine Weltneuheit dar.

Ein im Jahr 2016 ausgelieferter Prototyp einer induktiven Energie- und Datenübertragung für die Anwendung in einem neuen Werkzeugmaschinentyp wurde im Jahr 2017 durch den Kunden ausgiebig und erfolgreich getestet. In 2018 soll deshalb die erfolgreiche Zusammenarbeit fortgesetzt werden. Die entwickelte Lösung ist besonders für hohe Drehzahlen bis 6000 U/min geeignet. Des Weiteren wurden Systeme zur Sensor- und Aktorversorgung im Bereich der Fahrzeugtechnik weiterentwickelt und erfolgreich eingesetzt und die Zusammenarbeit mit SKET Verseilmaschinenbau aus Magdeburg intensiviert.

Zusammen mit den Netzwerkpartnern des ZIM-Netzwerkprojektes „PieSaSpan“ präsentierte sich die KONTENDA GmbH im März 2017 auf der Fachmesse für Fertigungstechnik, Werkzeug-maschinen- und Sondermaschinenbau INTEC in Leipzig. Das Netzwerk „PieSaSpan“ ist ein Zusammenschluss von Unternehmen für gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten auf dem Gebiet „piezobasierter Zusatzsysteme für spanende Werkzeugmaschinen“.

Seit September 2017 ist KONTENDA Mitglied im ZIM-Netzwerkprojekt „MoDiSeM – Mobile Dienste Services für Mobilität“. Dieses Netzwerk widmet sich den folgenden Schwerpunkten:

fahrerloser (autarker) Transport im nichtöffentlichen bzw. halböffentlichen Raum, mobile, automatisierte Services im nichtöffentlichen bzw. halböffentlichen Bereich, Infrastrukturen für den Einsatz elektrisch betriebener Kleinfahrzeuge im öffentlichen und

nichtöffentlichen Raum, Automatisierung von Services mittels UAV, Unterstützung der Mobilität von Menschen mit Bewegungseinschränkungen.

Kontakt Contact KONTENDA GmbH Werner-Heisenberg-Str. 1 39106 Magdeburg Geschäftsführer: André Gerling +49 391/ 9901422 +49 391/ 9901591 [email protected] www.kontenda.de

The company KONTENDA offers systems for the contactless transmission of power and information using inductive coupling.

10 years after its foundation, KONTENDA looks back on a successful year 2017. We developed a system for transmitting energy and information for use in a new type of machine in the packaging industry. The system makes it possible to control and regulate a large number of heating elements, which is a major innovation for packaging machines.

In 2016, KONTENDA developed and delivered a transmission system for use in a new rotating machine type, which has been extensively tested and approved by the customer. It is planned to intensify the collaboration in 2018.

Further systems for use in the automotive industry were delivered and the successful cooperation with SKET Verseilmaschinenbau GmbH was continued. The transmission systems of KONTENDA are used to replace the conventional slip rings that cause problems in these machines.

André Gerling Geschäftsführer Managing Director

DEPARTMENTS

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Geschäftsfelder Departments

IKT & Automation ICT and Automation

Digitale Produktionssysteme Digital Production Systems Echtzeitkommunikation Realtime Communication Funk in der Automation Wireless in Automation Geräteintegration Device Integration Sicherheit für das Internet der Dinge Security for the Internet of Things


Kanalnetze Sewer Systems Kläranlagen Wastewater Treatment Plants Smart Grid Smart Grid Biogas Biogas Integrierte Planungswerkzeuge Integrated Planning Tools IT-Sicherheit kritischer Infrastrukturen Critical Infrastructure Cybersecurity


Intelligente Verkehrssysteme Intelligent Transport Systems Elektromobilität Electromobility Mobilität in Stadt und Land Urban and rural mobility Vernetztes Fahren Connected driving Intralogistik und Produktionsversorgung Intralogistics and production supply Alltagsunterstützende Assistenz Assisted Living


Prozessmesstechnik Process Measurement Technology Akustische Sensoren Acoustic Sensors Applikationsspezifische Messsysteme Application Specific Sensor Systems Kontaktlose Energie- und Datenübertragung Wireless Power and Data Transmission Signalanalyse und -verarbeitung Signal Analysis and Processing

Kompetenzfeld „Testmethoden für vernetzte Systeme“ Test Methods for Connected Systems Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg Center of expertise 4.0 for SMEs in Magdeburg „networked growth“

DEPARTMENTS

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GESCHÄFTSFELD IKT & AUTOMATION

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Geschäftsfeld IKT & Automation Mission Die technische Entwicklung in der Verwaltung hochdynamischer Netzwerkinfrastrukturen wird von uns für Aspekte der Automatisierungstechnik aufgegriffen und vorangetrieben. Hierbei ist zu beobachten, dass konzeptionelle Ansätze sowohl bei den leitungsgebundenen als auch bei den Funklösungen, die im Zuge der 5G-Standardisierung diskutiert werden, ähnlich zueinander sind bzw. gleiche Anforderungen zu erfüllen haben. Ziel unserer Forschungs- und Entwickluns-arbeiten ist es, den Endanwender von technologischen Details zu entlasten aber zugleich die Möglichkeit an die Hand zu geben, entscheidende Parameter gezielt beeinflussen zu können. Dazu bedarf es geeigneter Engineeringmodelle, die sowohl die Heterogenität der Netzwerke abbilden als auch Qualitätsanforderungen der Ende-zu-Ende-Kommunikation erfüllen. Dazu bringen sich die Mitarbeiter des Geschäftsfeldes IKT & Automation aktiv in die internationale Normung von Informations- und Kommunikationstechnologien für die Automation, angefangen bei industriellen Kommunikationsprotokollen bis hin zur Integration von Automatisierungs-geräten in Produktionsnetzwerke, ein.

Unsere Vision ist es, für heterogene Netzwerke effiziente und informationstechnisch sichere Lö-sungen bereitstellen zu können, die die Kundenanforderungen mit einem hohen ökonomischen Nutzen abdecken.

Angebot Für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit, den mittel- und langfristigen Know-how-Aufbau in vorwettbewerblichen Einzel- oder Verbundvorhaben und für die experimentelle Erprobung steht eine umfangreiche Infrastruktur in Form von Demonstrationsanlagen, einer Funkmesshalle sowie hochwertiger Mess- und Testausrüstung zur Verfügung. Das Leistungsangebot umfasst:

Definition, Spezifikation, Implementierung und Erprobung von industriellen Echtzeitkommunikationslösungen mit unterschiedlichen physikalischen Medien,

Erarbeitung von Modellen, Architekturen und Richtlinien für den sicheren Betrieb verteilter Automatisierungslösungen – funktionale Sicherheit (Safety) sowie Informationssicherheit (Security),

Erarbeitung von Modellen, Architekturen und Netzwerkmanagementkonzepten für die Einbindung industrieller Kommunikationslösungen in öffentliche Weitverkehrsnetze,

Spezifikation und internationale Standardisierung von Konzepten zur Geräteintegration, Spezifikation und Implementierung von Gerätebeschreibungen für PROFIBUS und HART, Leistungsanalysen von drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikationssystemen,

entwicklungsbegleitende Tests für Kommunikationsprodukte, Auswahl, Spezifikation, Integration und Anwendung von Kommunikationslösungen in

verschiedensten Bereichen, Entwicklung von Diagnose- und Testsystemen.

Dr. Matthias Riedl Geschäftsfeldleiter

Dr. Lutz Rauchhaupt stellv. Leiter

DEPARTMENT ICT AND AUTOMATION

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Department ICT and Automation

Mission

Technical developments in the management of highly dynamic network infrastructures are being taken up and driven forward for aspects of automation technology. In this context, it can be observed that conceptual approaches to both wired and wireless solutions, which are discussed in the course of 5G standardization, are similar or have to meet the same requirements. The aim of these efforts is to relieve the end user of technological details, but at the same time to give him/her the opportunity to influence decisive parameters in a targeted manner. This requires suitable engineering models that reflect the heterogeneity of the networks and meet the quality requirements of end-to-end communication. To this end, employees of the ICT & Auto-mation division are actively involved in the international standardization of information and communication technologies for automation, from industrial communication protocols to the integration of automation devices in production networks.

Our vision is to provide heterogeneous networks with an efficient and IT-secure solution that meets customer requirements with a high economic benefit.

Research Topics Digital Production Systems: Supports the data integration from shop floor to higher levels of

production systems. Our main goal in this context is the reduction of (real time) production data providing only relevant and necessary data to improve engineering and ergonomic visualization of production data.

Real Time Communication: Activities are addressed to establish a consistent view coming from functionality analysis and assessment up to bus diagnosis and robustness testing. The experiences will be contributed to protocol specifications and implementations.

Wireless in Automation: Wireless technologies inherently have constraints and it is the focus with “Wireless in Automation” to minimize possible constraints for future-oriented automation applications.

Device Integration: ifak brings in the competence and experience in device integration and device description approaches to setup new automation architectures e.g. as discussed in Cyber Physical Systems or Industry 4.0 concepts.

Safety and Security for the Internet of Things: Activities are addressed to investigations regarding safety and security by design and to offer services to investigate existing projects to establish protection concepts for industrial and public purposes.

Our Offer Definition, specification, implementation and testing of industrial real-time communication solutions

with differing physical media Models, architectures and guidelines for the safe operation of distributed automation solutions –

comprising functional safety as well as IT security Specification and international standardisation of leading manufacturer independent technologies

such as PROFIBUS or PROFINET Models, architectures and network management for the inclusion of industrial communication

solutions in public open traffic networks Specification and international standardisation of concepts for device integration Specification and implementation of device descriptions for PROFIBUS and HART Performance tests of wired and wireless communication systems Analysis of time and error behaviour as well as co-existence tests of radio technology in industrial

environments, tool development to support the evidence of co-existence Assistance for introducing of coexistence management concepts Identification, specification and integration of communication technology into different applications Specification and implementation of diagnosis and test systems


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Themen Digitale Produktionssysteme Im Zuge der IoT- bzw. IIoT-Diskussionen (IOT: Internet of Things, IIOT: Industrial Internet of Things) konzentrieren wir uns vor allem auf die vertikalen Informationsflüsse vom Automatisierungs-prozess bis in die Cloud. Hierzu analysieren wir Smart-Service-Plattformen und entwickeln prototypisch Lösungen für konkrete Integrationsaufgaben. Das Forschungsfeld Digitale Produk-tionssysteme verfolgt neben der Integration von Shopfloor-Daten in betriebswirtschaftliche Systeme das Ziel, Engineeringwerkzeuge als mehrbenutzerfähige Intra- oder Internet-basierte Lösung zu entwickeln. Besondere Herausforderungen ergeben sich aus der Umsetzung des Verwaltungsschalenkonzepts die den publizierten Industrie 4.0-Normen und -Empfehlungen entsprechen. Die Verwaltungsschale ist im Kontext eines Industrie 4.0-Kommunikationsnetz-werks eine Komponente, um den Zugriff auf die Daten der Produktionsebene für die durch die spezifische Verwaltungsschale repräsentierte Komponente zu erhalten bzw. darüber anderen Verwaltungsschalen zur Verfügung zu stellen oder für Verarbeitung in Produktionsplanungs-werkzeugen aufzubereiten und zu verdichten. Die Publikationen zum Thema Industrie 4.0 be-schreiben momentan noch nicht, wie das „Innenleben“ einer Verwaltungsschale zu gestalten ist. Die im ifak erarbeiteten Lösungen verfolgen einen generischen Ansatz. Damit dieser Ansatz er-folgreich sein kann, muss eine Verwaltungsschale parametriert bzw. konfiguriert werden kön-nen, d.h. welche konkrete Komponente (Instanz) wird durch eine Instanz der Verwaltungsschale repräsentiert, welche Dienste werden angeboten, wo erfolgt die Datenablage oder wie sehen die Sicherheitsrichtlinien aus (wer darf welche Dienste nutzen?). Das am ifak entwickelte Frame-work ifakFAST enthält für viele Aufgabenstellungen einer Verwaltungsschale bereits passende Module, die nun im Kontext von Industrie 4.0 um geeignete Werkzeuge für eine effiziente Konfiguration der Verwaltungsschalen ergänzt werden. Außerdem werden die Schnittstellen entsprechend neuer oder in Entstehung befindlicher Industrie 4.0-Richtlinien bereitgestellt.

Ein weiterer Ansatz für die Bereitstellung von Verwaltungsschalen wird mit dem Generieren von Quellcode verfolgt. Dabei wird berücksichtigt, dass Schnittstellen und Informationsmodelle für Produktionskomponenten einerseits von Standardisierungsgremien und Industrievereinigungen vorgegeben werden und andererseits während der Entwicklung konkreter Baugruppen von des-sen Herstellern ergänzt und geändert werden. Aus formalen Baugruppenbeschreibungen, die diesem Ansatz entsprechen, wird effizienter und ressourcenschonend Code generiert. Erprobt wird dieser Ansatz mit Hilfe der im Artemis-Forschungsprojekt „Arrowhead“ entstandenen Kom-munikationsplattform "Arrowhead Framework", bei dem der Architekturansatz einer SOA ver-wendet wurde und bestimmte Basisdienste und Infrastrukturkomponenten definiert wurden. Die Methode zur formalen Baugruppenbeschreibung und Codegenerierung vereinfacht die Etablie-rung einer Laufzeitumgebung für Industrie 4.0 Verwaltungsschalen erheblich und ist auf zukünf-tige Änderungen in den Richtlinien leicht anpassbar. Dies ermöglicht somit zukunftssichere Entwicklungen der Baugruppenhersteller.

Semantic Specification

Editor

Stan

dardisierungs‐

gremium X

Industrie‐

vereinigung Y

Funktionsblock‐Beschreibungen

Funktionsblock‐Beschreibungen

FormaleKomponenten‐beschreibung

Standardblöckemit proprietärenErweiterungen

proprietäreBlöcke

Ingenieur 1 Ingenieur n

Anlagen‐, Maschinen‐, GeräteherstellerStandardisierungsgremien / Industrie

Code‐Generator

Quellcode

‐

Stubs und Skelletonsfür ArrowheadFrameworkAnwendungs‐dienste

Semantic Definition Editor

Semantic Definition Editor

…

Ingenieur

Mario Thron


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Echtzeitkommunikation Auch das bereits etablierte Kommunikationssystem PROFINET für Echtzeitaufgaben wird kontinuierlich um Eigenschaften erweitert, um die steigenden Nutzeranforderungen zu erfüllen. Eines der ambitioniertesten Ziele für Kommunikationsnetze allgemein ist die Erhöhung der Ver-fügbarkeit des Systems. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Nutzung von Redundanz-prinzipien. Dem Einsatzumfeld geschuldet sind neben der Forderung zur automatischen Erken-nung von Netzwerkausfällen auch definierte Umschaltzeiten zwischen den redundanten Teil-netzwerken. Dadurch wird ein Datenverlust vermieden, durch den Fehler bei der Steuerung oder Regelung der Produktionsprozesse entstehen könnten. Neben einem hohen Entwicklungs-aufwand solcher Systeme ist auch der Aufwand für das Testen wesentlich komplexer im Ver-gleich zu nichtredundanten Systemen. Gerätehersteller, die sehr häufig auch zu den KMU zählen, sind in der Regel nicht in der Lage, Testsysteme mit einem ökonomisch vertretbaren Aufwand für die ersten Inhouse-Tests aufzusetzen, so dass Fehler erst spät im Rahmen der Qualitätssicherung, zum Beispiel in Testlaboren wie von ifak für die PNO betrieben, erkannt werden und damit zu erheblichen Verzögerungen bei der Markteinführung führen. Das ifak hat sich dieses Problems angenommen und ein Prüfsystem auf Basis des DIA.LYSIS-Frameworks aufgesetzt. Neben diesem Framework werden für den Testaufbau am Markt erhältliche Automa-tisierungskomponenten wie Trenner von Ethernet-Verbindungen, IPCs oder PROFINET-Con-troller-Stacks sowie IoT-Systeme wie Raspberry PI eingesetzt. Ein PROFINET-Gerät mit Re-dundanzeigenschaften muss beispielsweise in der Lage sein, redundante Verbindungen zu mehreren Steuerungen parallel zu handhaben. Wesentlich sind die Wiederholbarkeit und die Determiniertheit der Testszenarien. Dazu dienen spezielle Komponenten des Middleware-systems für verteilte Steuerungsaufgaben DOME, die vom DIA.LYSIS-Framework kontrolliert werden und Ausfälle stimulieren können, so dass das Verhalten des zu prüfenden Geräte beob-achtet werden kann.

Ansatz für eine dedizierte Prüfung in redundanten Systemen

Der Systemarchitektur ist unabhängig vom eigentlichen Echtzeitsystem, so dass Ethernet-Erwei-terungen wie TSN, die auch bei PROFINET Beachtung finden werden, mit solchen Konzepten analysierbar und prüfbar sind.

Neben dem hier beschriebenen Systemkonzept konnten auf Basis des DIA.LYSIS-Frameworks das Ethernet-Diagnosewerkzeug „Plant Explorer“ erfolgreich auf der zentralen Messe der Automatisierung in Deutschland, der SPS/IPC/Drives, im November des Jahres 2017 den Besuchern vorgestellt werden.

Tino Doehring


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Funk in der Automation Funkbasierte industrielle Kommunikationsnetze bilden die Basis für flexible Produktionssys-teme, bei denen autark arbeitende Logistikkomponenten wie beispielsweise Flurfördersysteme, zunehmend zum Einsatz kommen. Aktuell ist die Funkkommunikation in Produktionsumgebun-gen nur sehr aufwändig einzuführen. Die Ursachen sind hier vielfältig. So sind die Nutzung von Frequenzspektren, die Modellierungstechnik oder auch die eingesetzten Netzprotokolle zu be-achten. All diese Aspekte werden unter dem Thema Koexistenzmanagement zusammengefasst. Damit Funksysteme ausgelegt werden können, sind Kenntnisse zu den Funkanwendungen hilf-reich, die im selben Frequenzbereich anzutreffen sind. Beispiele für andere Funkanwendungen sind

Radarsysteme, Straßengebühr- und intelligente Transportsysteme, gewerblich öffentliche, breitbandige, ortsfeste Verteilsysteme (BFWA) und Kurzstreckenfunk

Zur Evaluierung der zu verwaltenden Funklösungen ist ein geeigneter Modellansatz zu wählen. Beispielsweise wurde für die im Forschungsprojekt HiFlecs entwickelte Funklösung die Model-lierung des Streckenverhaltens mit Hilfe zeitbehafteter Petrinetze genutzt. Der Petrinetzgraph wird dabei mit , , , beschrieben, wobei die Menge aller Plätze, die Menge aller Transitionen, die Menge aller Kanten und die Menge aller Kantenwichtungen ist. Das Zeit-verhalten der Transitionen wird durch {vrefs,vreft,vm1,vm2,vI1,vI2} ϵ v beschrieben.

Darstellung des Petrinetzgraphen

Bei der Überprüfung der zu erwartenden Eigenschaften wird zwischen dem interferenz- und dem interferenzfreien Fall unterschieden.

Funklösungen auf Basis von 5G-Netzen können auch im Rahmen von Industrie 4.0 eine entscheidende Rolle spie-len. Szenarien, wie die Produktion von morgen gestaltet werden kann, wurden mit Hilfe eines Demonstrators dem Fachpublikum gezeigt.

ifak-Demonstrator der verteilten Steuerung mit Funkkommunikation auf der Automation 2017 in Baden-Baden

Oft ist in der Fachliteratur der Begriff Quality of Service anzutreffen. Doch wie kann auf diese vielfältige Qualitätsanforderung Einfluss genommen werden? Um zunächst den Zustand des

Dr. Lutz Rauchhaupt


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Kommunikationssystems zu ermitteln, bedienen sich die Mitarbeiter im ifak des Begriffs Klar-zustandsfunktion, wobei hier zwischen dem Zustand der logischen Verbindung

1∑

∙

mit - Wichtungsfaktor der Kenngrößen [0,1], – genormter Wert der Kenngrößen, i – Anzahl verwendeter Kenngrößen sowie des Gesamtkommunikationssystems

1∑

∙

mit – Wichtungsfaktor der logischen Verbindung [0,1], – Klarzustandswert der logischen Verbindung und j – Anzahl logischer Verbindungen, unterschieden wird. Als Ergebnis erhält man einen Klarzustand des Kommunikationssystems.

Klarzustandfunktion

Forschungsbedarf besteht in der Ermittlung des kausalen Zusammenhangs zwischen Kenn-größen und Stellgrößen sowie der Ableitung von Handlungsstufen.

Geräteintegration Der Beitrag des ifak für Technologien der Geräteintegration ist stark durch Spezifikations- und Qualitätssicherungsmaßnahmen dominiert. So wurde am ifak neben der Weiterentwicklung der kommunikationssystemübergreifenden Gerätebeschreibungssprache Electronic Device Descrip-tion Language (EDDL) im Rahmen der FieldComm Group eine Referenzplattform für die PROFIBUS Nutzer Organisation für Host-Tests basierend auf der Technologie Field Device Integration (FDI) beigetragen.

Erweitert wurde die Gerätebeschreibungssprache EDDL, um Anregungen aus dem Umfeld des Internet der Dinge auch für die industrielle Nutzung zugänglich zu machen. Der deskriptive An-satz mit einer generischen Software im Kern einer Industrie 4.0-Komponente wird im Referenz-architekturmodell RAMI 4.0 aufgegriffen. In EDDL kann jetzt auch Bezug auf Merkmaldefini-tionen, z.B. vorangetrieben in eCl@ss, zugegriffen werden, wobei die Nutzung unterschiedlicher Merkmalsysteme möglich ist.

Weite Beachtung fanden die auf der NAMUR-Hauptversammlung gezeigten weiterentwickelten Demonstratoren, wobei das ifak auch einen solchen Demonstrator federführend erstellt und ein-gebettete OPC UA Server auf industrieller Hardware konzeptionell entwickelt und prototypisch umgesetzt hat. Die Lösung erlaubt es dem Endanwender, vollkommen unabhängig vom Geräte-hersteller und eingesetzten Gerätetyp, auf die Parameter zuzugreifen, die er aus seinem Ver-ständnis des Produktionsprozesses benötigt.

Dr. Matthias Riedl


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• Zusätzliche Geräte über HART oder PROFIBUS PA an Automation Gateway anschließen

• Oder Secondary Values von Geräten nutzen (z.B. Temp. von Druck oder Durchflussmessgeräten)

Feldebene

Basis-Automatisierung

Betriebsführung

Unter-nehmens-führungOPC UA

ServerPlant Specific M+O

Low-CostMulti-Sensor

Vibration

AdvancedProcess Control

4.0 Device Management

Dispatching

Alarm Management

HART oder PB PA

Monitoring und Optimierung

Sicherheit für das Internet der Dinge Die zunehmende Vernetzung von industrieller und Endnutzerkommunikation bedarf neuer und weitreichenderer Konzepte zum Schutz von Anlagen und Wissen. Viele Privatanwender aber auch die industriellen Integratoren entwickeln Sicherheitskonzepte erst bei Bekanntwerden von Problemen. Dem kann entgegengewirkt werden. Neben der Informationssicherheit dürfen auch Aspekte der funktionalen Sicherheit bei einer ganzheitlichen Betrachtung nicht vermisst werden. Auch hier führt die Diversifizierung von Gerätetypen und Kommunikationspfaden zum Zwang zu neuen disruptiven Konzepten.

Die aktuellen Forschungsschwerpunkte liegen in der Absicherung von kritischen Infrastrukturen. So ist mit dem SIRENE-Projekt zur Beschleunigung von Blaulicht-Einsatzfahrten mit Hilfe von beinflussbaren Lichtsignalanlagen ein aktuelles Projekt mit hohen Anforderungen an die funktio-nale Sicherheit (Safety) und der Datenintegrität (Security) gestartet.

Zusätzlich zu den Forschungsaktivitäten zu Safety und Security by design versteht sich das Themenfeld als Dienstleister für bereits bestehende oder in Entwicklung befindliche Vorhaben in der Industrie und Öffentlichkeit. Um diese Expertise zu belegen, wurden im Jahr 2017 ver-schiedene zertifikatbelegte Qualifizierungen angestoßen, um den Industrie- und Mittelstands-partnern noch umfassendere Beratungsmöglichkeiten zu bieten. So wurden die Auditoren für ISMS (ISO27001) zu Expertise und Fähigkeiten im Penetrationstest (IT-Pentesting) geschult. Hierzu wurden Lehrgänge zum Certified Ethical Hacker besucht. Komplementär dazu sind Mit-arbeiter zum Functional Safety Engineer (TÜV Rheinland) ausgebildet worden.

Weiterhin kann durch die aktive Teilnahme an nationalen Gremien wie dem VDI/VDE GMA FA 5.22 und der Plattform Industrie 4.0 aus erster Hand Rat und Tat für Entwicklungs- und For-schungsvorhaben geboten werden.

Das Themenfeld Sicherheit für das Internet der Dinge ist somit starker Partner für Ihre Vorhaben und kann dies durch Teilnahme an Europäischen Verbundprojekten und vielfälti-gen Industrieprojekten nachweisen. Die Entwicklungen des EU-Forschungsprojektes ECOSSIAN wurden erfolgreich auf der internationalen Abschlussveranstaltung in Paris aber auch bei regionalen Veranstaltungen, wie einem VDI-Forum des Landes Sachsen-Anhalt, gezeigt.

Demonstration beim VDI-Forum "Digitalisierung und IT-Sicherheit für kleine und mittlere Unternehmen"

Klaus Theuerkauf


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PI-Testlabor zur Zertifizierung von PROFIBUS-, PROFINET IO- und PROFIsafe-Geräten

Zertifizierungstests in akkreditierten Testlaboren sind ein wesentlicher Bestandteil der Quali-tätssicherung von PROFIBUS- und PROFINET-Geräten. Das ifak betreibt seit 1998 ein durch die PROFIBUS-Nutzerorganisation (PNO) akkreditiertes PI-Testlabor und hat in dieser Zeit zahlreiche Zertifizierungstests durchgeführt. Das Technical Committee 2 „Quality“ der PNO wird von Prof. Dr. Ch. Diedrich geleitet. Der Leiter des ifak-Testlabors ist D. Hasler. Das Angebot an Gerätehersteller für Zertifizierungen bei der PROFIBUS-Nutzerorganisation umfasst die Ge-rätetests für PROFIBUS DP, PROFIBUS PA, PROFINET RT, PROFINET IRT und PROFIsafe.

Kompetenzzentrum Industrielle Kommunikation Das Kompetenzzentrum Industrielle Kommunikation ist als autorisiertes Competence Center der PNO für PROFIBUS, PROFINET und PROFIsafe tätig. Die in diesem Rahmen durchgeführten Arbeiten umfassen entwickler- und anwenderorientierte Beratungen, die Entwicklung und Adap-tion von Kommunikationsprotokollen, Anwendungssoftware und Geräteintegrationstechnologien, Studien und Beratung zum Geräte- und Systementwurf sowie die Inbetriebnahme und Fehler-suche für PROFIBUS/PROFINET-Geräte und -Systeme.

Es werden mehrere Demonstrationsanlagen mit Gerätetechnik führender Industrieunternehmen betrieben, die beispielsweise für Integrationstests neu entwickelter Geräte und Netzwerküber-gänge zu drahtlosen Übertragungsstrecken sowie webbasierten Anwendungen zur Verfügung stehen.

David Hasler


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OPTIMUM – OPTimised lndustrial IoT and Distributed Control Platform for Manufacturing and Material Handling (lndustrial IoT und Verteilte Steuerungen für Fertigung und Transport) OPTIMUM – OPTimised lndustrial IoT and Distributed Control Platform for Manufacturing and Material Handling Das Projekt „OPTIMUM“ adressiert innovative Konzepte für das Engineering, die Inbetriebnah-me, die Steuerung sowie Überwachung von „Material Handling“ und „Smart Manufacturing“ Lösungen. Unter Berücksichtigung aktueller Diskussionen zu Industrie 4.0-konformen Architek-turen, 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 Anwendun-gen 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 hö-herer Effizienz, mehr Komfort und größerer 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.

The OPTIMUM project addresses innovative concepts for engineering, commissioning, control and monito-ring of "material handling" and "smart manufacturing" solutions. Taking into account current discussions on industry 4.0 compliant architectures, components and services, OPTIMUM pursues the following objectives: Improvement of aspects of distributed control, utilization and adaptation of technologies from the environ-ment (I)IoT for real industrial applications, improvement of control logic and applications by considering context and location information, model and 3D-based engineering and plant monitoring.

Kooperation: German Consortium: Terex MHPS GmbH, Bosch Rexroth AG, Comnovo GmbH, NXP Semi-conductors Germany GmbH, tarakos GmbH, Thorsis Technologies GmbH, Universität Rostock, Corean Consortium: ETRI, Handysoft

INVITE4.0 – Smart-Service-Dienstleistungen der Prozess- und Papierindustrie im Internet der Dinge INVITE 4.0 – Smart-IoT-services for process industry and paper industry Ziel des Verbundprojektes INVITE40 ist die Entwicklung einer Methode zum Engineering technikbasierter Dienstleistungen mit Industrie 4.0-Technologien mit Schwerpunkt auf der Anlagen- und Verfahrenstechnik und der Wertschöpfungskette papier- und faserbasierter Mate-rialien. Das Projekt widmet sich damit der Thematik des Aufbaus innovativer digitaler Entwick-lungs- und Dienstleistungssysteme im Kontext von Industrie 4.0. Der technische Leitgedanke ist die Schaffung einer RAMI4.0-konformen Plattformarchitektur als Voraussetzung für die Realisie-rung von Cyber-Physischen Produktionssystemen auf digitalen Smart-Service-Plattformen.

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.

Projektleiter: Dr. Thomas Bangemann Laufzeit: 09/2017 bis 08/2020 Förderung: EU, ITEA3-Initiative Deutschland: BMBF, FKZ: 011S17027A

Projektleiter: Dipl.-Ing. Holger Zipper Laufzeit: 10/2017 bis 03/2020 Förderung: BMWi; FKZ: 49VF170002


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Productive 4.0 Productive 4.0 Das Projekt „Productive 4.0“ ist eine der größten europäischen Forschungsinitiativen auf dem Gebiet der Industrie 4.0. Unter Koordination der Infineon Technologies AG arbeiten mehr als 100 Partner aus 19 europäischen Ländern an der Digitalisierung und Vernetzung der Industrie. An dem Projekt beteiligen sich Partner wie BMW, Bosch, Philips, Thales, NXP, STM, SAP, ABB, Volvo, Ericsson und führende Institute wie das KIT – Karlsruher Institut für Technologie, die Fraunhofer-Gesellschaft, die TU Dresden und auch das ifak.

Ziel des Projekts ist es, durch eine Vernetzung in Echtzeit entlang der gesamten Wertschöp-fungskette die Flexibilität in Entwicklung und Produktion zu erhöhen und so die Zeiten bis zur Marktreife zu verkürzen. Das ifak arbeitet an der Spezifikation und Entwicklung einer entspre-chenden Kommunikations- und Infrastrukturplattform mit. Es wird eine Editorkomponente ent-wickeln, die zur Definition von wiederverwendbaren Teildatenmodellen der Industrie 4.0-Kom-munikationsteilnehmer dient. Damit wird es möglich, nationale und internationale Standards für die Definition von Datenmodellen zu verwenden, die bisher nur als Textdokumente publiziert wurden, so dass die Einführung von Kommunikationsnetzwerken für die Industrie 4.0-Kommuni-kation erleichtert und beschleunigt wird.

"Productive 4.0" is one of the largest European research projects on the area of Industrie 4.0. Infineon Technologies AG coordinates the consortium with more than 100 partner companies from 19 European countries. They all work on the topics of digitalization and interconnection of industrial enterprises. Partners like BMW, Bosch, Philips, Thales, NXP, STM, SAP, ABB, Volvo, Ericsson and leading research organi-zations like Karlsruher Institut für Technologie, Fraunhofer-Gesellschaft, TU Dresden and ifak are partners in this project.

The main goal of the project is to increase the flexibility in development and production by using information exchange in real-time along the whole supply and production chain. Thus the time to market will be reduced. Institute ifak is contributing to the specification and development of the necessary communication and infrastructure platform. ifak will develop a configuration tool, which may be used for definition of re-usable sub-models of Industrie 4.0 components. It will be possible to edit national and international standards for the definition of data models by using this tool. It will be possible to export those standards not only in human readable form but also in a formalized data format. Thus the introduction of standards into Industrie 4.0 communication becomes easier and earlier, since code-generation frameworks may be used for generation of source code for the communication software of industrial equipment.

Kooperation: Projektleitung: Infineon Technologies AG, Konsortium von mehr als 100 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus 19 Ländern

Projektleiter: Mario Thron Laufzeit: 05/2017 bis 04/2020 Förderung: EU, HORIZON 2020, ECSEL Joint Under-

taking, grant agreement no. GAP-737459 – 999978918

Deutschland: BMBF, FKZ: 16ESE0185


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SemI40 – Power Semiconductor and Electronics Manufacturing 4.0 (Leistungshalbleiter- und Elektronikfertigung 4.0) SemI40 – Power Semiconductor and Electronics Manufacturing 4.0 Unter der Leitung von Infineon Austria forschen im SemI40-Projekt 37 Partner aus fünf Ländern an der Weiterentwicklung selbststeuernder Fabriken. In gemeinsamer Forschungsarbeit sollen Methoden und technische Lösungen für die Umsetzung von Industrie-4.0-Anwendungen ent-wickelt werden. Mit einem Volumen von 62 Millionen Euro gehört das Forschungsprojekt zu den größten Industrie-4.0-Projekten in Europa.

Ein Schwerpunkt der Arbeit ist die Weiterentwicklung einer „intelligenten Produktion“. Dazu ge-hört die Entwicklung dynamischer Simulationsmethoden, um die Fertigung exakter und effizien-ter zu planen, die Produktqualität zu erhöhen sowie Auslastung und Durchlaufzeiten zu verbes-sern. Weiterhin sollen Routineentscheidungen automatisiert werden, damit die am Produktions-prozess beteiligten Personen sich ansprochsvolleren Aufgaben widmen können, welche ein höheres Maß an Kreativität voraussetzen.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung von Methoden und Komponenten für „cyber-physikalische Produktionssysteme“. Im SemI40-Projekt werden Methoden für eine sichere Kommunikation weltweit vernetzter Anlagen entwickelt, die durchaus unterschiedliche Merkmale hinsichtlich Alter, Betriebssystem oder Schnittstellen aufweisen können. Das ifak wird hierzu Ressourcenmodelle und Dienstspezifikationen für die Integration existierender Produktions-komponenten entwickeln und deren Anwendbarkeit anhand von Demonstratoren evaluieren. Dabei werden aktuelle und im Projektablauf entstehende Normen und Empfehlungen von VDI/VDE-GMA, ZVEI und der Plattform Industrie 4.0 berücksichtigt. In die Demonstratoren werden außerdem Komponenten integriert, welche für eine sichere Kommunikation im Projekt entwickelt werden.

A consortium of 37 companies from 5 countries collaborates on enhancing self-controlling factories within the SemI40 project. The collaborative research work will lead to innovative methods and solutions for the implementation of Industry 4.0 applications. The project is led by Infineon Austria and has a budget of 62 million Euro. It is one of the largest Industry 4.0 related research projects within Europe.

One major topic is the advancement of the „intelligent production“ paradigm. That includes the development of dynamic simulation methods for enhancing the efficiency and exactness of the production planning processes, for improvement of the product quality and to optimize production throughput. Furtheron routinely decision making shall be automated in order to provide people, involved in the production processes, more time and focus for more challenging and creativity demanding tasks.

Another major topic is the development of methods and components for „cyber-physical production systems“. Methods for a secure communication between world-wide distributed plants are developed within the SemI40 project while those plants may differ in their characteristics such as age, operating system or interfaces. Institute ifak will develop resource models and service specifications for the integration of legacy production equipment and evaluate the results by development and test of demonstrators. Current specifi-cations of VDI/VDE-GMA, ZVEI and platform Industry 4.0 as well as specifications of those organizations, which are currently under development, will be considered and partially be prototypically implemented. The demonstrators will integrate components and methodologies for the secure communication, which are developed in the SemI40 project.

Kooperation: Projektleitung Infineon Austria AG, in Summe 37 Firmen aus 5 Ländern

Projektmanager: Dr. Cristina De Luca Projektkoordinator: Johann Massoner Projektleiter Projektpartner (ifak): Mario Thron Laufzeit: 05/2016 bis 04/2019 Förderung: EU, HORIZON 2020, ECSEL,

Referenz-Nr. 692466 Deutschland: BMBF, FKZ: 16ESE0075


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ENTOC – Engineering Tool Chain for Efficient and Iterative Development of Smart Factories (Software-Werkzeugkette für das Engineering von Smart Factories) ENTOC – Engineering Tool Chain for Efficient and Iterative Development of Smart Factories Die Fertigung innovativer Produkte ist ein Schlüsselfaktor für den Erfolg industrieller Unter-nehmen 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 Ein-satz intelligenter und kooperativer Engineering-Systeme verbessert werden kann. Das Enginee-ring umfasst dabei die Teilarbeitsschritte Planung, Konstruktion, Programmierung und Inbetrieb-nahme 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.

The production of innovative products is a key driver for successful industrial companies regarding national and international competition. The first phase of innovation is characterized by identification and design of new product ideas. After successful evaluation of the product realization the planning of production systems has to be done very efficiently. Main goal is the start of production and marketing of the new product very early. Goal of ENTOC is to optimize the engineering of complex production systems by means of standardization of component modelling, efficient engineering tool chain and re-use of engineering data during operation and maintenance.

Kooperation: German Consortium: Daimler AG, EDAG, EKS Intec GmbH, FESTO AG, ifak e.V. Magdeburg, tarakos GmbH, TWT GmbH; Swedish Consortium: Algoryx Simulation, Chalmers University of Technology, Schneider Electric Sweden AB, Volvo Trucks Corporation

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: 09/2016 bis 08/2019 Förderung: EU ITEA2-Initiative Deutschland: BMBF, FKZ: 01IS16023A


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OneM2M – Einordnung von oneM2M-Spezifikationen in das Konzept von RAMI und I40-Komponenten oneM2M – Subsumption of oneM2M Specifications into the concept of RAMI and I40 Components Die AG 1 „Referenzarchitekturen, Standards und Normung“ der Industrie 4.0-Plattform koordi-niert die Arbeiten von RAMI und I40-Komponenten. Dabei werden Architekturen und Standards sowohl aus dem Bereich der Industrie als auch der Telekommunikation und der IT betrachtet. Ein solcher Standard ist oneM2M, der von führenden Standardisierungsorganisationen wie z.B. ETSI, ARIB, atis, CCSA, TIA, tsdsi, TTA, TTC und Firmen der Telekommunikations- und IT-Bran-che entwickelt wird. Die Studie stellt Beziehungen zwischen dem RAMI, der I40-Komponente und der Verwaltungsschale mit den Konzepten und Spezifikationen des oneM2M-Drafts her.

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.

UdinE – Unterstützung der internationalen Standardisierungsprozesse für das Engineering von IEC61131-Industriesteuerungen UdinE – support of international standardization for the Engineering of IEC61131 PLCs Das Engineering von dezentralen / verteilten Automatisierungssystemen erfordert insbesondere im Rahmen der Industrie 4.0-Aktivitäten einen effektiven, standardisierten Austausch von Engineeringdaten zwischen Softwarewerkzeugen verschiedener Hersteller. Daher wird die Standardisierung eine sehr wichtige Maßnahme innerhalb der Industrie 4.0-Aktivitäten sein müssen. Die Zielstellung des Projektes umfasst die Unterstützung der internationalen Standar-disierungsprozesse für das Engineering von Industriesteuerungen auf Basis der IEC61131, insbesondere von IEC61131-3, IEC61131-10 und IEC61131-x "OPC UA lnformationsmodell". Dazu sollen XML-Bibliotheken und Klassendiagramme als plattformübergreifende Programm-grundgerüste entwickelt und in Zusammenarbeit mit Standardisierungsgremien (IEC) und Nutzerorganisationen, insbesondere PLCopen, frei zugänglich gemacht werden. Neben diesen Gremien werden die Ergebnisse in AutomationML eingespeist, um den Informationsfluss zwi-schen Engineeringwerkzeugen entscheidend zu verbessern und den Integrationsaufwand zu senken.

The standardized exchange of engineering data between tools of different vendors is a premise for an increasing efficiency. The project supports the international standardization for the engineering of PLC programs compliant to IEC 61131. It is focussed on providing class diagrams, XML libraries for platform independent program skeletons.

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: 08/2016 bis 12/2019 Förderung: BMWi, FKZ: 036/16

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: 04/2016 bis 03/2018 Förderung BMWi, FKZ: 03FS15037


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PASST 4.0 – Plattform für After-Sales Services 4.0 für Unternehmen Sachsen-Anhalts PASST 4.0 – Platform for After-Sales Services 4.0 Das Projekt PASST 4.0 strebt als Gesamtziel die Stärkung von KMU im Bereich des Ma-schinen- 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 er-reicht werden. Insbesondere soll durch einen innovativen After-Sales-Service die Zuverlässig-keit 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 wer-den, 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 Maschi-nensteuerung und dem Cloud-Portal angeordnet ist. Es soll untersucht werden, welche Kom-munikationslösungen sowohl zwischen Maschinensteuerung und Gateway als auch zwischen Gateway und Cloud-Portal aus Sicht eines After-Sales-Service-Betriebs sinnvoll eingesetzt wer-den 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.

The research project PASST 4.0 aims at innovating after sales services to increase the reliability and quality of manufacturing equipment and plants. Based on cloud services, new business models for telecommuni-cation, research and development providers will be developed. The overall goal is to strengthen local SME such as machine and plant manufacturing as well as research facilities.

HiFlecs – Hochperformante, sichere Funktechnologien & deren Systemintegration in zukünftige industrielle Closed-Loop-Automatisierungslösungen HiFlecs – High-performance, reliable wireless technologies and their system integration into prospective industrial closed-loop automation applications Ziel des Forschungsvorhabens ist es, innovative Technologien für ein industrielles Funkkommu-nikationssystem zu erarbeiten, welches neue Funktionalitäten und Eigenschaften für Produk-tionskonzepte im Kontext Industrie 4.0 bietet, um beispielsweise verteilte regelungstechnische Echtzeitanwendungen zu realisieren.

Schwerpunkt des ifak ist die Abbildung dynamisch wechselnder Anforderungen künftiger Produktionskonzepte an die Echtzeitkommunikation auf adaptive Funktionen zukunftsweisender

Projektleiter: Dipl.-Ing. Holger Zipper Laufzeit: 01/2017 bis 12/2018 Förderung: MW/ IB Sachsen-Anhalt, EU (EFRE);

ZWB-Nr.: 1704/00004


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Funkkommunikationstechnologien. Dazu werden Anwendungsszenarien methodisch aufbereitet und Anforderungsprofile abgeleitet. Darauf basierend werden Validierungskonzepte erarbeitet, als Grundlage für simulative und messtechnische Untersuchungen. Mithilfe einer Validierungs-plattform wird die Performance von Implementierungen anwendungsorientiert und technologie-unabhängig untersucht und bewertet. Die Ergebnisse dienen der Erstellung von Fähigkeits-profilen für die Zuordnung der erforschten Lösungen zu den Anforderungsprofilen.

The project objective is the development of innovative wireless technologies for industrial wireless commu-nication 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 ifak’s 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 metrological measurement 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.

Kooperation: Universität Bremen, IMST GmbH, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Technische Universität Kaiserslautern, NXP Semiconductors Electronics GmbH, Phoenix Contact Electronics GmbH, Götting KG, Siemens AG, Gerhard Schubert GmbH, Lenze Automation GmbH

KoMe – Kognitive Mediumszugangsalgorithmen für industrielle Funkanwendungen KoMe – Cognitive medium control algorithms for industrial wireless applications Ziel dieses Vorhabens ist die Erforschung eines zentralen, übergeordneten Koexistenzmanage-ments und kognitiver Mediumszugangsalgorithmen für industrielle Funkkommunikationsnetz-werke, die den Herausforderungen zukunftsweisender Produktionskonzepte entsprechen. Das ifak wird sich neben der Anforderungsanalyse und der Konzeptentwicklung für das Gesamt-system insbesondere auf die Dienste und Protokolle für den Informationsaustausch zwischen allen Beteiligten des übergeordneten Koexistenzmanagements konzentrieren. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten ist die Validierung der erforschten Lösungen durch die Nachbildung anspruchsvoller Koexistenzszenarien.

The objective of the research project is to investigate a central, superior coexistence management and cognitive medium control algorithms for wireless 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.

Kooperation: Institut für industrielle Informationstechnik (inIT) der Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Institut für Telekommunikation und Hochfrequenztechnik (ITH) der Universität Bremen

Projektleiter: Dr. Lutz Rauchhaupt Laufzeit: 04/2016 bis 04/2018 Förderung: BMWi über AiF; FKZ: 18350 BG/2

Projektleiter: Dipl.-Ing. André Gnad Laufzeit: 02/2015 bis 01/2018 Förderung: BMBF; FKZ: 16KISO265


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ReICOvAir – Reliable Industrial Communication Over the Air ReICOvAir – Reliable Industrial Communication Over the Air Um den Herausforderungen im Bereich moderner Fertigungs- und Verfahrenstechnologie (Industrie 4.0; industrielles Internet der Dinge) gerecht zu werden, muss bei der Industrie das Vertrauen in die Verlässlichkeit der drahtlosen Verbindungen sichergestellt sein, damit in der Industrie drahtlose Kommunikation statt oder ergänzend zu der herkömmlichen drahtgebunde-nen Verbindungen im Kontroll- und Monitoring-Bereich eingesetzt wird. Diese Sicherheit, ob ein drahtloses Kommunikationssystems für spezielle Anwendungen genutzt werden kann, leistet die Verifizierung durch ein standardisiertes Validierungs-/ Bewertungssystem.

Obwohl schon sehr viel im Bereich der Netzwerkplanung und Abschätzung der Konnektivität geleistet wird, existiert nach wie vor kein derartiges Bewertungssystem. Im ReICOvAir-Projekt werden die notwendigen Standards, Methoden und Werkzeuge zur Verifizierung entwickelt, standardisiert und in eine umfassende Software- und Hardware-Testumgebung integriert. Die Entwicklung des Bewertungssystems für drahtlose Kommunikationssysteme (z.B. die maximale Verzögerung und die Paketfehlerrate bei bestimmten Interferenzbedingungen) wird durch das Sammeln von Anforderungen aus der Industrie, gegenwärtige Forschungsaktivitäten (z.B. FITS-Projekt) und Standardisierungsaktivitäten (e.g. LTE-M, LoRa Allianz) ermöglicht. Eine Reihe relevanter Testfälle wird für den Bewertungsprozess definiert. Diese werden aus typischen An-wendungsfällen bestehen (z.B. ein Interferenzszenario) sowie aus Methoden zur Referenzie-rung individueller Empfangsszenarios in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall (z.B. das Be-stimmen des ungünstigsten Szenarios innerhalb einer tatsächlichen Entwicklung). Sowohl das Bewertungssystem als auch die Testfälle sollen bei europäischen Standardisierungsgremien eingereicht werden.

Der zu entwickelnde Testaufbau wird aus folgenden Teilen bestehen: Modellierung verschiedener Koexistenzszenarien, QuaDRiGa 2.0, ein modernes, auf die Anforderungen industrieller Umgebungen optimiertes

Ausbreitungskanalmodell, Parameter für das Kanalmodell, generiert aus Channel Sounder Messkampagnen, Methoden, die das Medienzugangsverhalten in industriellen Umgebungen basierend auf

einem Funk Transfer Tester (FTT) berücksichtigen, eine softwarebasierte Testumgebung, um hardwareunabhängig Kommunikationsstandards

bewerten zu können, eine Hardware Testumgebung, um existierende drahtlose Kommunikationslösungen zu

bewerten, eine vereinheitlichte Kontrollsoftware für beide Testumgebungen. Mit ReICOvAir kann die Industrie die Hemmschwelle, drahtlose Kommunikation im Produktions-prozess einzusetzen, überwinden.

To enable the industry in the context of advanced manufacturing and processing (Industrie 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, stan-dardized 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.


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To provide the means to practically rate communication systems, a testbed will be developed. The develop-ment 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 behaviour 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.

Kooperation: Deutscher Verbund: CETECOM, GHMT, ifak, Fraunhofer IIS, Fraunhofer HHI, Qosmotec; Finnischer Verbund: CWC (Centre for Wireless Communication – University of Oulu), KALTIOT, Sapotech, Verkotan; Spanischer Verbund: SQS (Software Quality Systems), Trimek

BZKI – Begleitforschung im BMBF-Förderprogramm „IKT 2020 – Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“ BZKI – Coordinating research project of the Federal German Ministry of Education and Research within the funding program „ICT 2020 – Research for Innovations“ Die Begleitforschung BZKI soll übergeordnete Fragestellungen zur zuverlässigen drahtlosen Kommunikation in der Industrie bearbeiten. Dafür werden die Einzelprojekte des Förderschwer-punktes zusammengeführt, koordiniert und im Gesamtzusammenhang behandelt. Neben den inhaltlichen Querschnittsthemen werden die zentralen Innovationspotenziale ermittelt und über-greifend bearbeitet. Die Projektpartner der Begleitforschung unterstützen damit das BMBF und die Forschungsprojekte bei ihrer Innovationstätigkeit. Ein wesentliches Ziel des ifak ist die Etab-lierung einer engen Kooperation zwischen Automatisierung (neue Anforderungen) und Funk-kommunikation (neue Möglichkeiten). Schwerpunktthemen des ifak sind die Berücksichtigung der Forschungsergebnisse in einem einheitlichen Informationsmodell der industriellen Funk-kommunikation und die einheitliche Performance-Bewertung von Funkkommunikationslösungen unter dem Aspekt industrieller Funkanwendungen

The intention of the coordinating research project BZKI is to deal with superior questions of reliable wireless communication in industry. In this process, the different research projects of the program will be analysed and coordinated in the general context of the funding program. In addition to cross-sectional topics central innovation potentials will be identified and processed comprehensively. The Federal German Ministry of Education and Research (BMBF) will be supported by the project partners of the coordinating research project. Furthermore, the project partners support the research projects with their innovation efforts. One of the main aims of ifak is to establish a close collaboration between automation (new requirements) and wireless communication (new possibilities). The key topics of ifak are to consider the results of the research projects in for the development of a uniform information model of the industrial wireless communication, and to evaluate the performance of wireless communication solutions with respect to industrial application requirements.

Kooperation: Technische Universität Kaiserslautern, VDE|DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elek-tronik Informationstechnik im DIN und VDE, Technologiezentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) – Universität Bremen, Technische Universität Dresden

Projektleiter: Dipl.-Ing. Darina Schulze Laufzeit: 01/2016 bis 09/2018 Förderung: EU, EUREKA Cluster Celtic Plus – Project-ID C2015/2-5 Deutschland: BMBF, FKZ: 16KIS0417

Projektleiter: Dr. Lutz Rauchhaupt Laufzeit: 02/2015 bis 01/2018 Förderung: BMBF; FKZ: 16KIS0303


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ECOSSIAN – European Control System Security Incident Analysis Network (Europäische Security Management Plattform für Kritische Infrastrukturen) ECOSSIAN – European Control System Security Incident Analysis Network Der Schutz kritischer Infrastrukturen wie etwa Energieerzeugung und -verteilnetze, Transport-systeme, Wasserver- und -entsorgung oder wichtiger Produktionsstandorte der fertigungs- oder verfahrenstechnischen Industrie erfordert Lösungen zum Erkennen von Störungen oder geziel-ten 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 wurden Plattformkomponenten, Methoden sowie Softwarekomponenten entwickelt, die ein lokales, nationales und Europa-weites Reagieren auf Ereignisse ermög-lichen. Im Rahmen des durch die EU geförderten Projektes wurden durch ifak Arbeiten zum Erkennen, Auswerten und Visualisieren von Fehlern in industriellen Netzwerken für die Automa-tisierung, z.B. von Produktionsanlagen oder Energieverteilnetzen durchgeführt. Weiterhin unter-stützte ifak die Spezifikation einer geeigneten IT-Plattform.

The protection of Critical Infrastructures (CIs) like power generation, energy distribution, transport networks, water distribution or of strategic production sites for process or manufacturing industries requires approaches and solutions for detection of threats. As Critical Infrastructures depend on each other, solutions which support incident detection and management at the levels of individual CI, across CIs, and across borders are needed. The mission of ECOSSIAN was to improve the detection and management of highly sophisticated cyber security incidents of and attacks against CIs by implementing a pan-European early warning and situational awareness framework with command and control facilities.

Within ECOSSIAN ifak was doing research and development work focussing on monitoring and detection of incidents related to industrial networks used for automation of, e. g. production sites or energy distribution networks. ifak was involved in the specification of an appropriate system architecture.

Kooperation: Technikon Forschungs- und Planungsgesellschaft mbH, Austria; Airbus Defence and Space GmbH, Germany; Gas Networks Ireland, Ireland; AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Austria; Fraunhofer Institute for Applied and Integrated Security (AISEC), Germany; Alma Mater Studiorum University of Bologna, Italy; Cassidian Cybersecurity SAS, France; Inov Inesc Inovacao – Instituto de novas tecnologias, Portugal; Infraestruturas de Portugal SA, Portugal; Polícia Judiciária, Portugal; Espion Limited, Ireland; Teknologian Tutkimuskeskus VTT, Finland; Katholieke Universiteit Leuven, Belgium; Bertin IT, France; Poste Italiane SPA, Italy; Cassidian Cybersecurity GmbH, Germany; CESS GmbH Centre for European Security Strategies, Germany; AirbusgroupLtd., United Kingdom

REGSaaM – Referenzmodell zur Entwicklung von Geräte- und Systemfunktionen für ein anwendungsorientiertes, automatisches Management industrieller Funkanwendungen REGSaaM – Reference model for design of device and systems functions for an application oriented, automatic management of industrial wireless applications Ziel des Vorhabens war die Vorbereitung der Einbringung, die Vorstellung und die Vertretung eines Referenzmodells zur Entwicklung von Geräte- und Systemfunktionen für ein anwen-dungsorientiertes, automatisches Koexistenzmanagement industrieller Funkanwendungen. Das Referenzmodell liefert einen einheitlichen Rahmen für Forschungs- und Entwicklungsprojekte in diesem Bereich. Es berücksichtigt den gesamten Lebenszyklus einer Funkanwendung. Das betrifft sowohl den Entwurf, die Entwicklung und die Produktion von Funkprodukten als auch die

Projektleiter: Dr. Thomas Bangemann Laufzeit: 06/2014 bis 05/2017 Förderung: EU FP7, FKZ: 607577


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Planung, die Installation, Inbetriebnahme, den Betrieb und die Außerbetriebsetzung von Funk-anwendungen. Damit wird ein wesentlicher Beitrag zur Vernetzung in der Produktion und zur Digitalisierung der Managementprozesse gemäß Industrie 4.0 geleistet.

The objective of the project was the preparation, presentation and representation of reference model for design of device and systems functions for an application oriented, automatic coexistence management of wireless communication applications in industrial plants. The reference model is applicable for research and development projects. Design, development and production of radio communication solution and the planning, installation, commissioning, operation and decommissioning of wireless applications are addressed. This project represents an essential contribution to the networking in production and for digitalization of management processes in context of advanced manufacturing.

Feldgeräteintegration und Kommunikationsanbindung mittels FDT-DTM Field Device Integration by means of FDT-DTM Das Field Device Tool (FDT)-Konzept erlaubt die Integration von Gerätekomponenten über Device Type Manager (DTM). Im ifak 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 DTMs liegen in der zumeist prototypischen Umsetzung der Busspezifika im Rahmen der Normierungs- und Spezifikationsarbeiten. In einem zweiten Schritt werden dann produkttaugliche Implementierun-gen erstellt.

In addition to the usage of device descriptions for the integration of field devices, the application of FDT interfaces (as DTM) is also possible. By ifak, integration based on a DTM toolkit (device descriptions) is carried out. Furthermore, DTMs are manually implemented, for example using the .NET technology (C#). Besides the device integration, different communication protocols are integrated by means of DTMs in a system. The specifics of such communication DTMs are the prototypic character in combination with the standardisation procedure. If the specification is finalised, product oriented developments are also offered.

Zusammenarbeit beim „isEDDview DTM“ Collaboration for ‘isEDDview DTM’ Der generische Device Type Manager (DTM) „isEDDview DTM“ kann elektronische Geräte-beschreibungen (EDD) entsprechend der IEC 61804-3 einlesen und verarbeiten. Es werden die Kommunikationsprotokolle PROFIBUS und HART unterstützt. Das Institut ifak hat die Kernkom-ponente, den EDD-Interpreter, für dieses Produkt bereitgestellt und ständig weiterentwickelt. So werden die EDD-Enhancements, die eine nutzerfreundliche graphische Ausgabe der Geräte-informationen ermöglichen, voll unterstützt. Neben der normkonformen Interpretation werden auch EDDs für PROFIBUS unterstützt, die vor der internationalen Standardisierung entstanden sind. Der Kooperationspartner Thorsis Technologies GmbH hat in dem Projekt die umfang-reiche Funktionalität eines DTM entwickelt und damit eine nahtlose Integration der EDD-Tech-nologie in das Umfeld von FDT-Umgebungen (FDT – Field Device Tool) ermöglicht.

Projektleiter: Dr. Lutz Rauchhaupt Laufzeit: 04/2016 bis 12/2017 Förderung: BMWi; FKZ: 01 FS15011

Projektleiter: Dipl.-Ing. Mario Thron Laufzeit: seit 06/2000 Auftraggeber: Industrie


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The generic Device Type Manager (DTM) ‘isEDDview DTM’ is able to handle Electronic Device Descriptions (EDD) according to IEC 61804-3. It supports the communication systems PROFIBUS and HART. Institute ifak has developed the core component, the so called EDD-Interpreter. This component is integrated into the DTM and is being continuously improved. The EDD enhancements, allowing an end user friendly graphical representation of device information, are supported completely. Besides the compliance to the IEC standard, the EDD-Interpreter also accepts EDDs for PROFIBUS, developed before the international standard came into being. The co-operation partner Thorsis Technologies GmbH developed all DTM specifics. This allows a seamless integration of the EDD technology into FDT (FDT – Field Device Tool) based applications.

Kooperation: Thorsis Technologies GmbH

EDD Studio EDD Studio Gerätebeschreibungen (EDD) entsprechend der IEC 61804-3 werden im EDD Studio in der Regel projektorientiert erstellt, wobei ein Projekt alle zu einer Gerätebeschreibung gehörenden Dateien wie Wörterbücher, Include-Dateien, Import-Dateien oder EDD-Dateien zusammenfasst. Innerhalb eines Projektes kann auch das Profil (PROFIBUS, HART oder FF), für das eine EDD erstellt werden soll, festgelegt werden. Somit kann der eingebaute Checker genau prüfen, ob alle Elemente der EDD korrekt eingesetzt worden sind. Dabei werden nicht nur die syntakti-schen Regeln der EDDL geprüft, sondern auch alle Teile der statischen Semantik, wie die Auf-lösung von Referenzen, Typkonformität und Ähnliches. Nachdem eine EDD-Überprüfung keine Fehler mehr aufzeigt, kann die EDD gleich aus dem Studio heraus abgearbeitet, d.h. inter-pretiert, werden. Dies erfolgt über eine spezielle Komponente, die die EDD einliest und die darin enthaltenen visuellen Informationen aufbereitet. Ein Protytyp der Entwicklungsumgebung ist im Rahmen des INNO-WATT-Projekts IW0600105 entstanden und wird seitdem kontinuierlich gepflegt. Die aktuellen Entwicklungen richteten sich vornehmlich auf die Aktualisierung ent-sprechend der neuen Fassung der IEC-Norm und die Unterstützung modularer Feldgeräte.

Electronic Device Descriptions (EDD) compliant to IEC 61804-3 are being developed inside the EDD Studio based on various projects. Such a project combines all files belonging to a device description, e.g. dictiona-ries, include-files, import-files and EDD files. The profile for the EDD can be selected within a project. There-fore the integrated checker can check in detail whether all elements of the EDD are used correctly. In this process, syntax as well as parts of the static semantic will be checked, e.g. resolving of references. There-after, the well designed EDD can be interpreted by means of the specific integrated component. This component generates the GUI elements and executes all activated actions. Recent enhancements are dedicated to be compliant to the recent edition of the IEC standard and to support modular devices.

Testsystem für PROFIsafe F-Host Testtool for PROFIsafe F-Host Der PROFIsafe-F-Host-Test soll als Ergänzung des bestehenden PROFIsafe-Slave-Tests für zertifizierte Master/IO-Controller verbindlich werden. Dafür ist ein entsprechendes Testsystem erforderlich. Dieses Testsystem wurde in einem Vorgängerprojekt bereits entwickelt und wird im Rahmen dieses Projektes an die aktuelle Spezifikation angepasst. Das Vorgehen beim PROFIsafe F-Host-Test entspricht dem beim PROFIsafe-Slave-Test, indem bezogen auf die Gesamtzertifizierung für ein Produkt im Safety-Bereich der PROFIsafe F-Host-Test den PROFIBUS Master/PROFINET IO Controller-Test voraussetzt und seinerseits Voraussetzung für die Abnahme bei TÜV und FIA ist. Das Testsystem für die Überprüfung der Zustands-maschine wurde erfolgreich vom TÜV Süd evaluiert. Ergänzt wird das Testsystem durch einen zusätzlichen Datentyptest, bei dem die von PROFIBUS und PROFINET unterstützten Daten-typen korrekt von der Steuerung gehandhabt werden müssen.

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: seit 2004 Vertrieb: ab 2017 ifak technologie+service GmbH

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: seit 10/2005 Auftraggeber: Industrie


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The PROFIsafe F-Host test is required for certified Master/IO Controller. Therefore a well-designed test tool is necessary. Such a test tool was already developed in a predecessor project and will be enhanced within this project. Therefore new test cases will be developed and different classes of F-Hosts will be supported. The PROFIsafe F-Host test requires a certified test for PROFIBUS Master or PROFINET IO Controller functionality. Both tests and certificates are needed for assessments by the TÜV of FIA. The test system to proof the correctness of state machine was evaluated successfully by TÜV Süd. The test will be completed by means of an additional data type test. This test covers the supported data types of PROFBIS and PROFINET.

Entwicklung von FDI Host Tests Development of FDI Host tests Die Einführung von Endbenutzerwerkzeugen auf Basis der FDI Technologie bedarf einer be-gleitenden Qualitätssicherung. Das ifak entwickelt im Auftrag von PROFIBUS & PROFINET Inte-rnational Testkonzepte, die vor allem die Belange der Bussysteme PROFNET und PROFIBUS abdecken.

ifak supports on behalf of PROFIBUS & PROFINET International the development of test concepts for FDI Host tests. The tests guarantee interoperability between FDI Device Packages and FDI Hosts of different vendors.

Geräteintegration mittels Gerätebeschreibungen Tool integration of field devices using device descriptions Trotz standardisierter Feldbusse und existierender Profile sind herstellerspezifische Merkmale und Funktionen wesentliche Bestandteile von Feldgeräten. Damit auch diese herstellerspezifi-schen Merkmale und Funktionen von herstellerunabhängigen Werkzeugen verwendet werden können, müssen Gerätebeschreibungen für die Feldgeräte erstellt und in die Werkzeuge inte-griert werden. Am ifak wird die Geräteintegration auf Basis von Gerätebeschreibungen für das Werkzeug SimaticPDM (Process Device Manager) angeboten.

Despite standardised fieldbuses and existing profiles, the manufacturer-specific functions and features are essential parts of field devices. Manufacturer independent tools have to interact with manufacturer-specific functions and features. That is why so called device descriptions have to be developed and integrated into the commissioning tools. ifak supports field device manufacturers in developing the device descriptions and their integration into the Simatic PDM tool.

Softwareentwicklung zur Integration von PROFIBUS-, PROFINET- und PROFIsafe-Komponenten in Automatisierungsgeräte-Software Software development for integration of PROFIBUS-, PROFINET- and PROFIsafe components within the software of automation devices Die Integration industrieller Kommunikationskomponenten in spezifische Geräteentwicklungen der Automatisierungstechnik erfordert spezielle Kenntnisse der Kommunikationsnormen und der Nutzung von Implementierungen. Dabei sind nicht nur die zeit- und funktionsgerechte Bedienung der Schnittstellen zur Kommunikation von Bedeutung, sondern auch die Abläufe zur Geräte-konfiguration, zum Verbindungsaufbau und bei ungeplanten Ereignissen. Das ifak unterstützt Hersteller bei der Planung, Spezifikation und Implementierung von PROFIBUS-, PROFINET- und PROFIsafe-Hard- und Software.

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: seit 05/2015 Auftraggeber: PROFIBUS & PROFINET International

Projektleiter: Dr. Matthias Riedl Laufzeit: 10/2012 bis 01/2017 Auftraggeber: PROFIBUS & PROFINET International

Projektleiter: Prof. Dr. Christian Diedrich Laufzeit: laufend Auftraggeber: Industrie


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The integration of industrial communication components into automation devices requires special know-ledge of communication standards and the usage of implementations. Of importance is here the operation of the communication interface with respect to the time behaviour and functionality, but also the processes for device configuration, connection establishment and the handling of unplanned events. ifak supports manufacturers in the design, specification and implementation of PROFIBUS, PROFINET and PROFIsafe hardware and software.

Verifizierungs- und Performance-Tests von Funklösungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen Planning, specification verification and performance tests of industrial wireless solutions Der Nachweis der zuverlässigen Funktion und der Einhaltung von Grenzwerten von Zeit- und Fehlerkenngrößen ist für Hersteller industrieller Funklösungen von besonderer Bedeutung. Das gilt besonders bei hoher Gerätedichte, bei ungünstigen Übertragungsbedingungen oder beim Zusammentreffen mehrerer Funksysteme im gleichen Frequenzbereich. Das ifak unterstützt Hersteller durch die Planung, Spezifikation und Durchführung entsprechender Tests und berät bei der Bewertung der Ergebnisse.

Beispiele: Verifizierung der möglichen Systemdichte von Funksteuerungen Untersuchung der Funkübertragung in Abwasserkanälen Performance-Bewertung von Car2Car-Übertragungen

It is of significant importance for manufacturers of industrial wireless solutions that they can prove the func-tionality of their products as well as the compliance to limits of the time and error behaviour. The institute ifak supports manufacturers through the planning, specification and execution of tests and offers advice and consultation.

Evaluierungen industrieller Funknetzwerke Planning, specification and evaluation of industrial wireless network installations Funksysteme in industriellen Anwendungen sind vielfältigen Einflüssen ausgesetzt. Nicht immer werden diese von Beginn an berücksichtigt. Änderungen können dann die Verfügbarkeit der Funkkommunikation beeinflussen, wobei verschiedene Ursachen dafür verantwortlich sein kön-nen, die nicht immer in der Funkübertragung begründet sein müssen. Das ifak unterstützt Be-treiber industrieller Funknetze durch die Planung, Spezifikation und Durchführung von Evaluie-rungen industrieller Funknetzwerkinstallationen sowie bei der Optimierung der Funkkommunika-tion auf Basis systematischer Untersuchungen des Funkausbreitungs- und Kommunikations-verhaltens. Außerdem berät das ifak über die Einführung eines Koexistenzmanagementpro-zesses nach IEC 62657-2.

Beispiele: Analyse von WLAN Übertragungen in der industriellen Fertigung und Logistik Analyse von Funkübertragungen zur Verbindung von CAN

Wireless systems in industrial applications are prone to manifold influences. However, not in each case is this considered from the beginning. The result is that changes may reduce the availability of the wireless communication. There are several possible reasons that are not necessarily caused in wireless trans-mission. The institute ifak supports operators of industrial wireless networks analysing and optimising the wireless communication based on systematic investigations of the wireless transmission and communi-cation. Furthermore, ifak offers advice and consultation on the introduction of a coexistence management process compliant to IEC 62657-2.

Projektleiter: Dr. Lutz Rauchhaupt Laufzeit: seit 04/2011, laufend Auftraggeber: Industrie, Betreiber von Funknetzwerken

Projektleiter: Dipl.-Ing. André Gnad Laufzeit: laufend Auftraggeber: Industrie

Projektleiter: Dr. Lutz Rauchhaupt Laufzeit: seit 01/2011, laufend Auftraggeber: Industrie, Hersteller industrieller Funkgeräte

GESCHÄFTSFELD WASSER & ENERGIE

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Geschäftsfeld Wasser & Energie Mission In den zurückliegenden Jahren hat sich das Anwendungsgebiet von Steuerungs- und Rege-lungssystemen im Umfeld abwassertechnischer Anlagen hin zu ganzheitlichen Steuerungen und Regelungen von Kläranlagen, der Kanalnetzsteuerung, der Regelung landwirtschaftlicher Bio-gasanlagen und dem Energie-Management erweitert. Die langjährige Entwicklung von Simulati-onssoftware für abwassertechnische Systeme am ifak begleitet und unterstützt diesen Prozess. Entstanden ist dieses Thema aus dem Bedarf, neue Regelungskonzepte zunächst „trocken“ testen zu können. In aktuellen Projekten wird dieser Ansatz konsequent weiterentwickelt, eine Vision ist die virtuelle Inbetriebnahme: Verfahren und Ausrüstung werden simulationsgestützt dimensioniert, MSR-Konzepte (Mess-, Steuerungs- und Regelungskonzepte) werden ebenfalls simulativ getestet und in der Simulationsumgebung, wenn möglich, als SPS-Code (Speicher-Programmierbare Steuerungen) implementiert. Als finaler Schritt kann das fertig programmierte Automatisierungssystem (SCADA+SPS) an einer simulierten Anlage getestet werden. Für die Fachwelt steht das Simulationssystem SIMBA – Simulation biologischer Abwassersysteme – als „Aushängeschild“ für die Arbeit des ifak. Die Software SIMBA ist zugleich Gegenstand der Zusammenarbeit mit den Firmen ifak technology+service GmbH (deutschsprachige Länder und Niederlande) und inCTRL Solutions, Kanada (International), die das entwickelte System ver-treiben und entsprechende Dienstleistungen anbieten.

Bei der Entwicklung von Steuerungs- und Regelungskonzepten haben Lösungsvorschläge eine Prämisse, die mit realistischem Aufwand in die Praxis überführt werden können und eine zu-verlässige Verbesserung des technischen Verhaltens bei minimalen Betriebsaufwendungen erlauben. Um Automatisierungskonzepte und darauf aufbauende Datenverarbeitungsfunktionen zum Monitoring und zur Prozessführung und Optimierung umsetzen zu können, sind geeignete Werkzeuge zur softwaretechnischen Umsetzung erforderlich. Aktuelle Trends wie das „Internet der Dinge“ oder „Wasser 4.0“ ermöglichen neue Umsetzungsstrategien. Das Geschäftsfeld ent-wickelt dafür gemeinsam mit dem Geschäftsfeld „IKT & Automation“ des ifak eine Software-bibliothek mit hierzu erforderlichen Komponenten, die in Forschungsprojekten, aber auch in der Softwareentwicklung für Endkunden eingesetzt wird. Themen wie „Simulationsdientleistungen in der Cloud“, „Industrie-4.0-Komponenten“ und sogenannte „digitale Zwillinge“ stehen auf der Agenda.

Parallel zu diesen Aktivitäten sind weitere Projekte in Bearbeitung, wie z.B. die Entwicklung von Werkzeugen zur Unterstützung der strategischen Planung urbaner Infrastrukturen (Wasser, Abwasser, Abfall, Energie, Nahrung) für schnell wachsende Regionen sowie von Planungssys-temen für aride Gebiete der Erde.

Department Water and Energy The Department “Water & Energy” is the result of the integration of the research areas at ifak – „Simulation and control of wastewater systems“ and „Biogas plants“ – with the research topic „Management and distribution of energy“. Modelling, simulation and control systems are important working areas of the department. These technologies are applied to various fields of applications:

Water systems: Catchment – sewer network – wastewater treatment plant – sludge treatment – receiving water body, Biogas systems,

Macro-modelling of entire urban systems, integrating different infrastructure systems (e.g. water-energy-food) with integrated evaluation of function, mass flows, costs, resources and energy,

Dr. Jens Alex Geschäftsfeldleiter

DEPARTMENT WATER AND ENERGY

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Integration of simulation and visualisation of resource fluxes with elements of Life-Cycle Analyses

Simulation as Web-Service, virtual test of control solutions, integrated design (and simulation) of process, equipment and control concepts

Power distribution networks with decentralised sources,

Critical Infrastructure Cybersecurity.

The state-of-the-art simulation software SIMBA# was continously improved in the last year (la-test version 2.1). SIMBA is provided by two partner companies: The company inCTRL (Canada, www.inctrl.ca) provides services around the product SIMBA# for selected regions of the world, especially North America. For Germany, Switzerland, Austria and the Netherlands, the recently founded company ifak technology+service GmbH provides services.

Themen und Angebote

Kläranlagen Ein thematischer Schwerpunkt liegt auf wissenschaftlichen Methoden und Software zur Unter-stützung der Planung und des Betriebes abwassertechnischer Anlagen. Die entwickelte Soft-ware SIMBA zur dynamischen Simulation von Abwassersystemen wird für die Planung, den Regelungs- und Steuerungsentwurf und für die Betriebsoptimierung eingesetzt. Ein neues Thema ist die virtuelle Inbetriebnahme von Automatisierungslösungen.

Neben den softwaretechnischen Grundlagen (anwenderorientierte Simulationswerkzeuge) blei-ben aber auch inhaltliche Herausforderungen, um die dynamische Simulation von Abwasser-systemen als Standardanwendung für planende Ingenieure weiter zu etablieren. Auch hierfür wurden weitere Komponenten entwickelt. Eine Entwicklung hierzu ist die Integration von Be-messungs- und Dimensionierungsvorschriften in das Werkzeug SIMBA. Damit können praxis-taugliche Werkzeuge für planende Ingenieure bereitgestellt werden.

Digitalisierung im Wassermanagement: Simulationsdienste für den inte-grierten Prozessentwurf und die Automatisierung abwassertechnischer Systeme Modellierung und Simulation haben im Bereich der Planung eine reife Phase erreicht, die eine Anwendung in der Ingenieurpraxis erlaubt, aber auch besondere Anforderungen an die verwen-deten Modelle, Methoden und Werkzeuge stellt. Ergänzend dazu stellt die Digitalisierung in der Branche die Aufgabe, 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 des Internets zur Verfügung zu stellen.

Aber auch im Bereich des Steuerungsentwurfs gehen die Anwendungsmöglichkeiten von Simu-lationssystemen über die Planungsphase weit hinaus. Die in der Forschung entwickelten und erprobten modellbasierten Regelungs- und Steuerungskonzepte können auf Grund der Evolution der IT- und Automatisierungstechnik und der Entwicklungen im Industrie-4.0-Umfeld nun effektiv in der Praxis eingesetzt werden. Insbesondere durch die starke Vernetzung im Sinne der cyber-physischen Systeme lassen sich übergreifende, intelligente und datenintensive Steuerungsauf-gaben realisieren. In diesem Kontext forschen wir an der Übertragbarkeit modellbasierter Steue-rungskonzepte in die Automatisierungstechnik der nächsten Generation sowohl wissenschaft-lich als auch technisch und entwickeln eine Laufzeitumgebung für ein intelligentes und daten-intensives Steuerungssystem.

Dr. Jens Alex


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Dabei besitzen modellgestützte Verfahren nicht nur im Kontext der Prozesssteuerung ein enor-mes Innovationspotenzial. Führt man diese Modelle mit Automatisierungsfunktionen zusammen und integriert diese in ein Online-Simulationssystem, so können sie als Beobachtermodelle, um virtuelle Messgrößen zu berechnen, als Inbetriebnahmemodell, um im Rahmen der virtuellen In-betriebnahme die Automatisierungstechnik (z.B. SPS) und den Steuerungscode vor der realen Inbetriebnahme zu testen, als Diagnosemodelle, um Sensorausfälle oder Prozessstörungen zu detektieren, oder als Vorhersagemodelle, um künftiges Prozessverhalten vorherzusagen, einge-setzt werden. Hierzu werden im Geschäftsfeld die bisher als Speziallösung verfügbaren modell-gestützten Verfahren, verschiedene universelle Beobachtermodelle und Modelle für die virtuelle Inbetriebnahme sowie Modelle zur Veredlung von Prozessinformationen durch die Zusammen-führung von Onlinedaten mit Simulationsdaten wissenschaftlich untersucht und technisch weiterentwickelt.

Das Thema IT-Sicherheit spielt in aktuellen Planungen und der Simulation von Anlagen nur eine untergeordnete Rolle. Im Kontext der Digitalisierung ist es jedoch eines der wichtigsten Quer-schnittsthemen. Hierfür entwicklen wir „Security by Design“-Lösungen und entsprechende Sicherheitskonzepte. Diese sollen Bestandteil eines dem Branchensicherheitsstandard (DWA-M 1060) entsprechenden Sicherheitsmanagements werden. Ergänzend dazu wird untersucht, wie durch die Integration der Prozesssimulation in den IT-Sicherheitsprozess ein zusätzlicher Mehr-wert geschaffen werden kann.

Simulationsdienste im Lebenszyklus

Kanalnetze Kanalnetze stellen eines der kostbarsten Infrastruktursysteme innerhalb einer Kommune dar, da ihre Instandhaltung und ggf. ihr Ersatz erheblicher Ausgaben bedarf. Auch im Jahr 2017 wurden am ifak, sowohl in öffentlich gefördeten Forschungsprojekten als auch in der Auftragsforschung, Ansätze und Methoden entwickelt, die die Umsetzung von Steuerung in Kanalsystemen als eine mögliche Maßnahme unterstützen, welche den Anforderungen der Gegenwart und den Heraus-forderungen der Zukunft genügt. Mit dem Fokus, Kanalnetzsteuerung in die Praxis zu bringen, wurden im Jahr 2017 vor allem die Erstellung eines DWA-Themenbandes, der die Methodik des DWA-Merkblattes M180 („Handlungsrahmen zur Planung einer Abflusssteuerung in Kanalnet-zen“) anhand des Beispielkanalnetzes „Astlingen“ illustriert, unterstützt. Des Weiteren stellt die Kanalnetzsteuerung eines der Anwendungsfälle neuer webbasierter Simulationstechnologien im Projekt „Kommunal 4.0“ dar. Dr. Manfred Schütze


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Integrierte Planungswerkzeuge Auch im Jahr 2017 wurden die Arbeiten des Geschäftsfeld „Wasser und Energie“ im Themen-bereich „Integrierte Planungswerkzeuge“ fortgsetzt: Die Einbeziehung der Infrastruktur verschie-dener Sektoren – neben Wasser/Abwasser auch Energie, Abfall und urbane Landwirtschaft – in Simulations- und Planungsmethoden erlaubt es gerade auch schnell wachsenden Metropol-regionen, zu einer schnellen, aber eben auch die potenziellen Synergien dieser Infrastruktursys-teme im Sinne eines Kreislaufansatzes ausnutzenden, strategischen Vorplanung zu gelangen. Im Projekt „Rapid Planning“ trägt das ifak mit der Erarbeitung eines entsprechenden Simula-tionssystems bei, das in Partnerstädten in Vietnam und Ruanda in Zusammenarbeit mit den dortigen Stakeholdern zur Unterstützung der Stadtplanung dient.

In weiteren Projekten werden Simulationsmethoden mit Ansätzen der Lebenszyklus- und der Kostenanalyse gekoppelt – so entsteht im deutsch-israelischen Projekt CLUWAL ein Simula-tionssystem, welches nicht nur Stoffströme im gesamten urbanen Wassersystem darzustellen vermag, sondern diese auch mit einer Lebenszyklusanalyse koppelt, um das Potenzial von wassersparenden Technologien, wie z. B. Regenwassernutzung – insbesondere in mediterra-nen und ariden Klimaten – in ihren Auswirkungen auf das Gesamtsystem zu untersuchen. Einen Fokus auf Deutschland hat das Projekt SampSONS, in welchem Stoffstrom- und Lebens-zyklusbetrachtungen für neuartige Sanitärsysteme in Deutschland betrachtet werden und hierfür ein freiverfügbares Simulatoinssystem erarbeitet wird.

Biogas Die Erzeugung von Biogas durch anaerobe Vergärung organischer Stoffe, wie Gülle, nach-wachsende Rohstoffe und organische Abfälle, stellt eine flexible Möglichkeit dar, erneuerbare Energie zu gewinnen. Ende 2017 wurden in Deutschland ca. 9350 Biogasanlagen mit einer elektrischen Gesamtleistung von 4500 Megawatt betrieben. Prinzipiell können durch Biogas-anlagen Strom, Wärme und Bioerdgas produziert werden. Der wirtschaftliche Betrieb von Bio-gasanlagen wird durch die verwendeten organischen Stoffe und deren Preise sowie die Absetz-möglichkeiten und Vergütung der produzierten Energie bestimmt. Schwierigkeiten in der Pro-zessführung ergeben sich durch die unterscheidlichen Charakteristika der eingesetzten organi-schen Stoffe sowie deren schwankende Qualität. Zum anderen erfordern die sehr langsam wachsenden Mikroorganismen ein spezielles und vor allen Dingen konstantes Milieu. Schon ge-ringe Schwankungen bei Druck oder Temperatur können die Aktivität der Mikroorganismen stark beeinflussen.

Wegen der Störanfälligkeit laufen viele Anlagen auf einem niedrigen Auslastungsniveau mit geringer Raumbelastung und hohen Aufenthaltszeiten. Viele Anlagen werden noch von Hand betrieben, und das mangels Messtechnik aufgrund von wenigen bzw. unzureichenden Informa-tionen. Wenn Automatisierung vorhanden ist, dann handelt es sich meistens nur um einfache Konzepte. Die niedrige Auslastung hat wirtschaftliche Konsequenzen, die für den Betreiber in Mindereinahmen resultieren. Ziel wird es in Zukunft sein, die Anlagen an ihre Leistungsgrenze heranzuführen und trotzdem einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Wenn damit die weitere Entwicklung notwendigerweise in Richtung der Verwendung von verschiedenen organischen Stoffen, komplexerer Anlagenkonzepte, der Entkopplung von Biogaserzeugung und -verwertung und Integration neuer Prozessschritte geht, dann wird die Automatisierungstechnik in Zukunft eine Schlüsselrolle spielen.

Einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung von Automatisierungskonzepten kann dabei die Modellierung und Simulation leisten. Im Geschäftsfeld Wasser & Energie werden Software-werkzeuge entwickelt, die die Modellierung und Simulation von Biogasanlagen sowie der Schlammfaulung auf Kläranlagen erlauben. Simulationswerkzeuge bieten eine hervorragende Umgebung, um Steuerung und Regelung auf Anlagen zur Biogasproduktion und Schlammfau-lung zu entwerfen und zu optimieren. Tests, die an realen Anlagen aus ökonomischen Gründen und aus Gründen der Betriebssicherheit nicht durchgeführt werden können, sind mit einem Modell in beliebiger Anzahl denkbar.

Michael Ogurek


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Trotz der Entwicklungen der letzten Jahre bestehen weiterhin ungeklärte Fragen bezüglich der Modellierung und Simulation großtechnischer Biogasanlagen. Das Geschäftsfeld Wasser & Energie engagiert sich im Rahmen von Forschungsprojekten, um die Modellierung anaerober Prozesse voranzutreiben und deren Einsatz in Planung und Optimierung zu etablieren.

Smart Grid / Energiemanagement Das Anwendungsfeld des Managements und der Verteilung von Energie hat aufgrund des an-haltenden Trends der Dezentralisierung der Energierzeugung im Rahmen der Energiewende weiterhin große Bedeutung. Hierbei beschäftigt sich das Institut unter anderem mit der Proble-matik der ungenügenden Einbindung der dezentralen Energieerzeugung (Solaranlagen, BHKWs, Windkraft) in die elektrischen Verteilungsnetze (Smart Grid) und den dabei mittelfristig auftre-tenden Schwierigkeiten der Energieversorgung. In diesem Kontext werden auch Fragen bezüg-lich potenzieller Randbedingungen des Wettbewerbs im Energie-Markt im Rahmen der Umset-zung von Smart-Grid-Konzepten betrachtet.

Die Betreiber elektrischer Verteilungsnetze sind mit einer zunehmenden Zahl dezentraler Er-zeuger (beispielsweise Blockheizkraftwerke, Photovoltaik- und Windkraftanlagen) konfrontiert, die aufgrund des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) vorrangig angeschlossen werden müssen. Diese Situation führt zur dezentralen Einspeisung elektrischer Energie auf allen Spannungs-ebenen und zu einem Zusammenwirken von Strom-Erzeugern und -Verbrauchern vor Ort.

Tageszeitabhängig kann die Erzeugung den Verbrauch übertreffen, so dass es zur Umkehrung der Energieflüsse zurück in die überlagerten Spannungsebenen kommt. Dies führt zu höheren Belastungen der Betriebsmittel (beispielsweise Transformatoren und Schaltanlagen) und zu Energieverlusten aufgrund langer Leitungswege zu den Verbrauchern. Hinzu kommt bei langen Netzausläufern im Niederspannungsnetz die Problematik von Spannungsanhebungen am Netz-verknüpfungspunkt der Erzeugungsanlagen.

Der Bedarf nach aktiver Steuerung der verteilten Komponenten im Energieverteilungsnetz kann durch dezentrale Automatisierungskonzepte gedeckt werden. Die Entwicklung dieser Konzepte und die darauf aufbauende Simulation der Energieverteilungsnetze sind Gegenstand der Arbei-ten im Themenbereich. Aus dem Bereich der Automatisierung von Produktionsprozessen liegt am ifak methodisches und technologisches Know-how vor, das in das Anwendungsgebiet der Energieverteilungsnetze transferiert wird. Im Fokus der Forschungsarbeiten stehen:

Informationstechnologien zur aktiven Steuerung im Verteilungsnetz, Modellierung und Simulation von Energieverteilungsnetzen mit dezentraler Einspeisung, Anwendung verteilter Automatisierungskonzepte in Energieverteilnetzen.

Christian Hübner


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Lastfluss-Simulation eines Niederspannungsnetzes in SIMBA#

IT-Sicherheit kritischer Infrastrukturen Sowohl für Betreiber kritischer Infrastrukturen (KRITIS) im Energie, Wasser- und Abwasser-sektor als auch für Systemanbieter und Dienstleister in diesem Bereich hat die IT-Sicherheit ele-mentare und teilweise existenziell Bedeutung erlangt. Der Grund hierfür liegt in der immer stär-keren Vernetzung der Anlagen und Systeme im Kontext von Industrie 4.0, der zunehmenden Digitalisierung (Digitale Transformation) und des damit verbundenen vielfältigen Einsatzes von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) als Innovationstreiber. Alle Beteiligten der Wertschöpfungskette wurden nicht zuletzt durch die Diskussion zum IT-Sicherheitsgesetz (ITSiG) für diese Thematik sensibilisiert. Die bekannt gewordenen Angriffe und Bedrohungsszenarien führen dazu, dass das Risikobewusstsein steigt und die Notwendigkeit des Einsatzes sicherer Systeme und die Umsetzung von Maßnahmen zur Steigerung der IT-Sicherheit hoch priorisiert werden.

In diesem Themenfeld erforscht und entwickelt das ifak Modelle und Verfahren zur sicheren In-betriebnahme und zum sicheren Betrieb von Systemen im Wasser- und Energiebereich:

Sicherheit in KRITIS durch Simulation, Automation und Monitoring,

Integrierte Softwarewerkzeuge zur Umsetzung von „Security by design“-Methoden.

Im Vordergrund stehen dabei die transparente und nachweisbare Informationssicherheit über den gesamten Lebenszyklus der Systeme, einzelner Komponenten, aber auch darauf basieren-der Dienste und Prozesse. Aktuelle Forschungs- und Entwicklungsaufgaben beschäftigen sich unter anderem mit:

der Entwicklung einer Referenzsicherheitsarchitektur für die sichere Nutzung von Diensten kommunaler Infrastruktursysteme (z.B. Kläranlagen),

der transparenten und nachweisbaren Informationssicherheit über den gesamten Lebens-zyklus,

softwaregestützten Managementsystemen für die Informationssicherheit (ISMS nach ISO/IEC 27001).

Nico Suchold


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CLUWAL – Nutzbarmachung des urbanen Wasserkreislaufes – Integriertes urbanes Wassermanagement zur Steigerung der Nachhaltigkeit CLUWAL – Closing the urban water loop – Integrated urban water and wastewater management for increased sustainability 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 Was-sernutzern stehen nur begrenzte Wasserressourcen zur Verfügung. Dies gilt insbesondere in wasserarmen Regionen – hierzu gehören nicht nur ferne Länder, wie z. B. Israel. Auch einige Teile Deutschlands (z.B. Süd-Brandenburg) werden künftig verstärkt unter Wassermangel leiden.

Im Forschungsprojekt CLUWAL werden am Forschungsinstitut ifak in Magdeburg in enger Ko-operation mit dem Technion in Haifa/Israel simulationsgestützte Bewertungsmethoden erarbei-tet. 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. In Zusammenarbeit mit den Städten Netanya und Kfar Saba in Israel erfolgt der Praxistest der erarbeiteten Methoden. Die For-schungsarbeiten unterstützen mit ihrem integrierten wasserszyklusbasierten Ansatz die Neue Urbane Agenda, wie sie von den Vereinten Nationen im Herbst 2016 in Quito/Ecuador verab-schiedet 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.

Water as a resource is becoming scarce. Hence, prudent utilisation of the precious water resources is increasingly important. Whilst, for private homes, this is easily understandable, this becomes a major challenge for cities with a large number of inhabitants and stakeholder groups. Management of scarce water resources is, therefore of importance not only for countries such as Israel, but also some parts of Germany (e.g. in the south of Berlin) will experience water scarcity in the future.

In the research project CLUWAL, researchers from ifak, together with researchers at Technion in Haifa/ Israel (research group of Prof. Eran Friedler), are developing simulation-based evaluation methods. These will allow municipalities and water authorities to assess their water systems and related measures according to social, ecological and economic criteria of sustainability, thus allowing a prudent management of the precious water resources. In cooperation with the cities of Netanya and Kfar Saba, the practical applicability of the research results is ensured. Research within the CLUWAL project, based on an integrated water cycle-based approach, also supports the New Urban Agenda of the United Nations, as it has been adopted in autumn 2016 in Quito/Ecuador.

This project continuous the successful and long-lasting cooperation of ifak with the Technion – Israel Institute of Technology, leading also to research stays of Israelis scientists in Magdeburg.

Kooperation: Technion, Haifa/Israel

Projektleiter: Dr. Manfred Schütze Laufzeit: 07/2017 bis 06/2020 Förderung: BMBF, FKZ: 02WIL1454


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EXPOPLAN – Entwicklung eines anwendungsorientierten Werkzeuges zur Unterstützung von Kläranlagenplanungen in kalten und warmen Klimaten EXPOPLAN – Development of a design software for waste water treatment plants in warm and cold regions Die Neuentwicklung eines modularen Softwareproduktes zur Unterstützung der Verwertung der im Rahmen des Verbundvorhabens EXPOVAL entwickelten Auslegungs- und Betriebsempfeh-lungen erfolgt mit dem Ziel, die Nutzbarkeit und Vermarktung der deutschen Abwassertechnik zu stärken. Im Rahmen des Projektes sollen für Belebungsanlagen, Tropfkörper, Anaerobanla-gen, Teichanlagen, Faulung, solare Klärschlammtrocknung und Desinfektionssysteme Dimen-sionierungsblöcke entwickelt werden, die unabhängig von herstellerspezifischer Software online kostenlos zur Verfügung gestellt werden und sich quellcodeoffen auch in andere Software-umgebungen integrieren lassen. Das Softwaretool wird dabei durch Beteiligung von ausgewähl-ten 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 Vorberei-tung angepasster Eingangsvektoren unterstützt.

The developed design software implements the results of the finalised project EXPOVAL. As a result of this predecessor project design and operational advises for treatment plants in warm and cold regions are available as a “DWA-Themenband”. In the project EXPOPLAN these results will be made available in two different software solutions. One solution is a WEB-based design tool which can be used free of charge. In addition all results will be available in the state-of-the-art design and simulation software SIMBA. The DWA design guideline provide design procedures for activated sludge systems, trickling filters, anaerobe plants, pond plants, anaerobic digestion, solar sludge drying and disinfection systems. In addition to the design, both tools will estimate costs and environmental impacts (CO2-footprint) of different treatment solutions.

Kooperation: Leibniz Universität Hannover, Ruhr-Universität Bochum, Emscher Wassertechnik GmbH

Kommunal 4.0 – Customized Services für die Wasserwirtschaft Municipal 4.0 – Customized Services for the Water Management 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, Regen-becken 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 aufbauen-den 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 neuartiger Schutzmaßnahmen beitragen.

Ein wesentlicher Beitrag ist das vom ifak durchgeführte Teilvorhaben zur Entwicklung sicherer und intelligenter Simulationsservices für den integrierten Prozessentwurf und die Automatisie-rung 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

Projektleiter: Dr. Jens Alex Laufzeit: 08/2017 bis 07/2019 Förderung: BMBF, FKZ: 02WA1450A


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auf seine Anforderungen und seinen Informationsbedarf zugeschnittene Werkzeugkette auf Ba-sis der Serviceplattform zur Verfügung zu stellen. Gegenstand der Forschung und Entwicklung sind dabei:

die Übertragbarkeit modellbasierter Steuerungskonzepte in die Automatisierungstechnik der nächsten Generation,

die 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,

die Integration der Prozesssimulation in den IT-Sicherheitsprozess, Sicherheitskonzepte für den Simulationsservices.

In this cooperative research project, web-based platforms, application tools based on them and corres-ponding business models are developed. For municipal operators of water management systems, such as sewer networks, pumping stations, stormwater tanks and wastewater treatment plants, innovative applica-tions of IoT (Internet of things) / Indstrie 4.0 concepts are currently being created and will pave the way for the digital transformation.

The integration of simulation-based and model-based methods is one of the core challenges of the project. In addition to the realization of a secure, virtual platform based on these concepts for the development of control and control functions and a run-time environment for the execution of intelligent, data-intensive algorithms, various simulation-based tools are to be developed. Based on this, new security measures are to be implemented for IT security management.

A major contribution of ifak in the project is to develop safer and smarter simulation services for the integrated process design and automation of municipal, wastewater treatment systems. The main task is to bring service and cloud ideas into the world of modelling and simulation of wastewater systems. End-user will be supported with a tool chain based on the service platform to meet his requirements for planning or optimization purposes. The subject of research and development are:

The transferability of model-based control concepts in automation technology of the next generation Runtime environment for an intelligent and data-intensive control system Universal observer models and models for virtual commissioning, as well as models for improving

process information by combining on-line data with simulation data Integration of process simulation into the IT security process IT security concepts for the simulation services

Kooperation: HST Systemtechnik GmbH & Co. KG, Pegasys GmbH & Co. KG, SüdWasser GmbH, GECOC und IEEM gGmbH

WavE – Verbundprojekt WEISS: Effiziente Kreislaufführung von Kühlwasser durch integrierte Entsalzung am Beispiel der Stahlindustrie, Teilprojekt 7 WavE – joint research project WEISS: Efficient operation of cooling water circuits by integrated desalination at the example of the steel industry

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 Ein-

Projektleiter: Dipl. Wirt.-Inform. Nico Suchold Dr. Jens Alex

Laufzeit: 04/2016 bis 03/2019 Förderung: BMWi, FKZ: 01MD16005D


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satz eines Simulationstools für das gesamte Kreislaufwassersystem möglich. Mit der Effizienz-steigerung 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 bei der Entwicklung eines Modellierungstools basierend auf SIMBA#. Weiterhin wird die Simulationssoftware so erweitert, dass LCA-Ergebnisse auto-matisch mit berechnet werden.

The steel production process has a high demand for cooling water and chemical products to prevent mineral and biological contamination in the cooling water circuit. By adapting the use of biocide chemicals and fresh water intake to the blow down water treatment and the actual demand, blow down water could be reduced by a half. The complex representation and optimisation of the overall water system with fresh water input, cooling water circuit and blow down treatment with desalination processes and chemical dosage require the use and development of a simulation tool. Potential benefits are economic efficiency for cooling processes, protection of natural water resources from salts and other chemical products, and low dependence of the production process from water availability. ifak participates in the development of a simulation tool based on SIMBA# representing all aspects of the water system including a range of automatically calculated LCA results.

The WEISS joint project is part of the WavE Research Program of the German Federal Ministry for Educa-tion and Research (BMBF).

Kooperation: BFI: VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH; SMS group GmbH; Technische Universität Berlin, Technischen Umweltschutz, FG Umweltverfahrenstechnik; Universität Duisburg-Essen, Lehrstuhl für Technische Chemie II; Deutsche Edelstahlwerke GmbH (DEW); WEHRLE Umwelt GmbH

SAmpSONS – Simulation und Visualisierung von Stoffströmen in neuartigen Sanitärsystemen – Unterstützung der Analyse ihrer Funktion, Kosten und Ressourcenhaushalts SAmpSONS – Simulation and Visualistion of resource fluxes in new and alternative sanitation systems – Support in the analysis of their function, costs and resource balance Neuartige Sanitärsysteme („NASS“) sind vor dem Hintergrund der Ressourcenverknappung, des sinkenden Wasserverbrauchs und damit einhergehender hydraulischer Probleme in unse-ren Abwasserkanälen sowie sich stetig ändernder Randbedingungen durch demografischen und klimatischen Wandel in den letzten Jahren auch in Deutschland immer stärker in den Fokus siedlungswasserwirtschaftlicher Betrachtungen gerückt. Ziel ist die Wiedernutzung beschränkter Ressourcen (z. B. Nährstoffe) sowie ein nachhaltigeres Abwassermanagement. Diskussionen zu diesen Technologien werden oft engagiert geführt, bedürfen jedoch einer Versachlichung. Vielfach bestehen vor allem von Seiten der Planer und Genehmigungsbehörden Vorbehalte, die auf mangelnden Kenntnissen beruhen.

Zwar sind in einigen Pilotprojekten innovative Technologien, welche unter dem Begriff „neuartige Sanitärsysteme“ zusammengefasst werden, positiv erprobt worden, jedoch ist deren gleich-berechtigter Einsatz neben den konventionellen Verfahren der Abwasserableitung mittels Schwemmkanalisation und der Abwasserreinigung bislang nicht gegeben. Für die Verstetigung als Stand der Technik fehlen jedoch Planungswerkzeuge sowie teilweise auch Regelwerke. Im Projekt wird ein Simulator entwickelt, der es erlaubt, die sich für verschiedene Sanitärkonzepte ergebenden Stoffströme zu visualisieren und somit das Potenzial derartiger Systeme unter den vor Ort gegebenen Randbedingungen zu evaluieren.

Projektleiter: Dr. Jens Alex Laufzeit: 10/2016 bis 09/2019 Förderung: BMBF, WavE, FKZ: 02WAV1411G


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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.

Kooperation: Björnsen Beratende Ingenieure GmbH, Koblenz (Koordinator); Technische Universität Berlin; Bauhaus-Universität Weimar

Rapid Planning – Nachhaltige Infrastruktur, Umwelt- und Ressourcen-management für hochdynamische Metropolen Rapid Planning – Sustainable Infrastructure, Environmental and Resource Management for highly dynamic metropolises „Rapid Planning“ ist ein anwendungsorientiertes Forschungsprojekt, das aus dem „Future Megacities“-Programms des BMBF hervorgegangen ist. In „Rapid Planning“ wird eine schnell durchführbare, transsektorale Planungsmethodik zur Stadtplanung entwickelt, die ihren Fokus auf die gemeinschaftliche Betrachtung der Basisver- und -entsorgungsstrukturen richtet. Hierbei werden Energie, Wasser, Abwasser, Abfall und urbane Landschaft integrativ betrachtet, um potenzielle Synergien nutzbar zu machen. Damit können Städte von neuen Hilfsmitteln und Techniken zur effizienten Ressourcenplanung durch die Optimierung von Planungsprozessen mit einer damit einhergehenden Kostenreduktion profitieren.

Das Konzept von „Rapid Planning“ sieht eine integrative Vorplanung vor, welche – mit geeig-neten Hilfsmitteln – eine nachhaltige und ressorceneffiziente Infrastrukturplanung in hochdyna-mischen (z.B. schnell wachsenden) Städten in angemessener Zeit ermöglicht. „Rapid Planning“ setzt die Hilfsmittel zu einem beschleunigten Planungs- und Implementierungsprozess im Hin-blick auf Aspekte der Nachhaltigkeit, der Wirtschaftlichkeit und der Klimaverträglichkeit entspre-chend den Bedarfen der Stakeholder ein. 11 Partner aus Deutschland entwickeln, zusammen mit UNHABITAT, entsprechende Methoden und Hilfsmittel; vier Partnerstädte (Kigali/Ruanda, Da Nang/Vietnam, Assiut/Ägypten, Frankfurt/Main) sind an der Umsetzung vor Ort beteiligt.

ifak ist an der Erarbeitung von leicht anwendbaren Modellierungswerkzeugen für die Stoffströ-me der verschiedenen Infrastruktursysteme und an ihrer Anwendung in der Szenariensimulation für die Partnerstädte beteiligt.

The Rapid Planning Project is an action-oriented research project that has been developed under the umbrella of the Future Megacities Research Programme 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.

Projektleiter: Dr. Manfred Schütze Laufzeit: 08/2016 bis 08/2018 Förderung: DBU, FKZ: 32768


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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, Da Nang/Vietnam, Assiut/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 resource-fluxes of the various infrastructure systems and in their application to scenario modelling in the partner cities.

Kooperation: AT-Verband, Stuttgart (Koordinator); UNHABITAT – United Nations' Human Settlement Programme; Branden-burgischer Technische Universität Cottbus-Senftenberg; Frankfurt University of Applied Science; ifeu, Heidelberg; IUWA, Heidelberg; IZES, Saarbrücken; Ostfalia-Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Campus Suderburg; Technische Universität Berlin; Universität Stuttgart; Universität Tübingen

Projektleiter: Dr. Manfred Schütze Laufzeit: 09/2014 bis 08/2019 Förderung: BMBF, Future Megacities, FKZ: 01 LG 1301 D

GESCHÄFTSFELD VERKEHR & ASSISTENZ

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Geschäftsfeld Verkehr & Assistenz Mission Mobilität ist ein Grundbedürfnis eines jeden Menschen, jedoch wachsen die Herausforderungen zur Umsetzung. Der Betrieb des ÖPNV ist kostenintensiv und kann im ländlichen Raum auf-grund des demografischen Wandels nur durch zunehmende Subventionen oder reduzierte Lei-stungsangebote betrieben werden. Die Verkehrsinfrastruktur wurde längere Zeit vernachlässigt und muss über Jahre aufwändig erneuert werden. Der Umweltschutz erfordert dringend die Reduzierung der Abgase aus dem Verkehrssektor und das geht nur durch alternative Antriebs-technik und intelligente Verkehrssysteme (IVS) sowie kooperative, verteilte Vehicle to Vehicle/ Infrastruktur-Applikationen (V2X-Applikationen). Technische Assistenzsysteme helfen, Mobili-tätseinschränkungen zu mildern oder sogar aufzuheben. Und autonomes Fahren wird zukünftig die Flexibilität der Personenbeförderung oder des Warentransportes deutlich erhöhen und neue Geschäftsmodelle entstehen lassen.

Dabei spielt nicht nur das reibungslose Zusammenwirken komplexer technischer Systeme eine Rolle – genauso wichtig ist die Kooperation zwischen Forschung, Wirtschaft, Politik und öffent-licher Hand. Diesem Anspruch trägt das Geschäftsfeld sowohl mit dem engen wissenschaft-lichen und technischen Austausch mit den anderen Geschäftsfeldern als auch mit der interdiszi-plinären Ausrichtung der Verbundforschungsprojekte Rechnung. Die langjährig erworbene wis-senschaftliche Kompetenz der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bildet das Fundament für die erfolgreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Geschäftsfeldes. Mit dem konsequent auf Innovation sowie technologische und praxistaugliche Umsetzbarkeit ausgerichteten Anspruch möchte sich das Geschäftsfeld „Verkehr & Assistenz“ auch zukünftig im Wettbewerb um natio-nale und internationale Forschungsprojekte und Entwicklungsaufträge behaupten. Es befasst sich mit intelligenten Verkehrssystemen für den öffentlichen und gewerblichen Verkehr sowie für die Intralogistik. In diesem Rahmen werden Lösungen zur Qualitätssicherung vernetzter Mobili-tätssysteme, für die Automatisierung und Kommunikation von Systemen zur Produktions-versorgung, zur Elektromobilität, für die Sicherheit von Radfahrern und Fußgängern, für die urbane Mobilität sowie die Mobilität im ländlichen Raum als auch für die alltagsunterstützende Assistenz erarbeitet. Forschungsschwerpunkte Gegenwärtig umfassen die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des Geschäftsfeldes folgen-de Themenbereiche: Intelligente Verkehrssysteme

Das Forschungsfeld befasst sich mit den Prozessen der Erfassung, Verarbeitung und Ver-breitung von Informationen und Daten in den Bereichen des motorisierten und nichtmotori-sierten Individualverkehres sowie des öffentlichen Verkehrs. Anhand der hierfür entwickelten Methoden, Verfahren und Systeme wird die Zielstellung verfolgt, durch die verbesserte Infor-mation der Verkehrsteilnehmer einen Beitrag zur Steigerung der Verkehrseffizienz und der Verkehrssicherheit zu leisten. Das Erfahrungspotenzial der Mitarbeiter ermöglicht darüber hinaus die Konzeption eines innerstädtischen Verkehrs- und Mobilitätsmanagements sowie der Architektur intelligenter Verkehrssysteme.

Elektromobilität Batterieelektrische Fahrzeuge aller Art, angetrieben mit Energie aus erneuerbaren Quellen, versprechen für die Zukunft eine leise, klimaschonende und schadstofffreie Mobilität. Dafür leistet das Forschungsfeld Elektromobilität unter anderem mit der Entwicklung von Simula-tionsmodellen, der Evaluierung von Ladestrategien und Ladetechnologien, der Optimierung von Ladeinfrastruktur und Fahrzeugeinsatzplänen für Elektrobusse im ÖPNV unter Berück-sichtigung des Stromnetzes einen wichtigen Beitrag. Wer sich nicht sicher ist, welche

Prof. Hartmut Zadek Geschäftsfeldleiter

Professor an der Otto-von-Guericke-Universität,

Lehrstuhl Logistik Fakultät Maschinenbau

DEPARTMENT TRANSPORT AND ASSISTANCE

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Antriebstechnologien sich lohnen, der erhält vom ifak Systemvergleiche mit CO2-Bilanzen. Auch prototypische Lösungen für das induktive Laden werden in Zusammenarbeit mit dem Geschäftsfeld Messtechnik und Leistungselektronik realisiert.

Mobilität in Stadt und Land Radfahrer und Fußgänger werden auch als schwache Verkehrsteilnehmer bezeichnet, was ihr besonderes Sicherheitsbedürfnisse aufzeigt. Daher werden in diesem Themenbereich geeignete Lösungen untersucht, wie die Integration in intelligente Verkehrssysteme samt Kommunikation mit der Umgebung und anderen Verkehrsteilnehmern oder die Erfassung über Sensoren möglich ist. Ein weiteres Ziel ist die Steigerung von Sicherheit, Komfort und Informiertheit über Geräte wie Smartphones, Datenbrillen und die zugehörigen, innovativen Applikationen. Nicht zuletzt sind die Einbindung in Szenarien des automatisierten Fahrens oder die Unterstützung von grünen Wellen für Radfahrer ein Thema. Für die Mobilität in der Stadt werden Lösungen für mehr Sicherheit bei Radfahrern und Fußgängern erarbeitet. Spezifische Routenwahl für Fußgänger sowie Indoor-Ortung und -Navigation gehören zu den Innovationen. Für den Güterverkehr wird die letzte Meile neu gestaltet und, wo gewünscht, auch das Lastenrad einbezogen. Die Konzeption von Mobili-tätszentren rundet die urbanen Themen ab. Im ländlichen Raum werden Mobilitätsdienste unter Berücksichtigung des demografischen Wandels und der Digitalisierung entwickelt. Stadt und Land gemeinsam werden bedient mit Forschungsarbeiten zum automatisierten bis hin zum autonomen Verkehr, z.B. mit Kleinbus-Shuttle.

Vernetztes Fahren Vernetzte Mobilitätssysteme sind hochgradig verteilte Systeme. Für die Qualitätssicherung werden in Zusammenarbeit mit dem Kompetenzfeld „Testmethoden für vernetzte Systeme“ geeignete Methoden und Tools entwickelt, mit denen das Anforderungsmanagement, die Testerstellung, das Monitoring des Kommunikationsmediums und die Testdurchführung umfassend und systematisch unterstützt werden. Daneben sind Entwicklungen von Car2X-Applikationen und deren Anbindung an bestehende Infrastruktur ein weiteres zentrales Thema. Anwendungsbeispiele für die Vernetzung sind die Ansteuerung von Lichtsignal-anlagen oder der intelligente Leitkegel.

Intralogistik und Produktionsversorgung Dieses im Institut neue Forschungsfeld ist in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Logistik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg entstanden. Für den innerbetrieblichen Material-fluss und die Produktionsversorgung werden Technologiestudien und -lösungen sowie Ener-gieeffizienzstudien erarbeitet. Leistungstests zur Abnahme und Inbetriebnahme von Intra-logistiksystemen werden begleitet. Immer häufiger setzen Produktionswerke auf Funkkom-munikation: In Zusammenarbeit mit dem Geschäftsfeld IKT und Automation bieten wir Simu-lationsmodelle für verschiedene Funktechnologien und Funktransfertests. Auch in der Intra-logistik wird zunehmend automatisiert. Gegenstand der Forschung sind daher auch proto-typische Sensoranwendungen und Kommunikationsschnittstellen für Materialflusssysteme.

Alltagsunterstützende Assistenz Der Themenbereich widmet sich der Konzipierung, Entwicklung und prototypischen Umset-zung von IT-basierten alltagsgerechten und vernetzten Assistenzsystemen. Hierzu gehören neben Telemonitoring- und telemedizinischen Diensten auch intuitiv bedienbare Mobilitäts-assistenten sowie intelligente Kommunikationslösungen für das Gesundheitswesen und den Rettungsdienst.

Angebot

Die Aktivitäten des Geschäftsfeldes zielen auf einen mittel- und langfristigen Know-how-Aufbau in vorwettbewerblichen Einzel- oder Verbundvorhaben und das kurzfristige Einbringen von Wis-sen in Entwicklungsprojekte, die direkt durch Auftraggeber finanziert werden. Das Leistungs-angebot ist auf folgende typische Arbeitsschwerpunkte fokussiert: Modellbildung und Verkehrssimulationsstudien (mikro-, meso-, makroskopisch) zur verkehr-

lichen Machbarkeit und Emissionsschätzung,


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Geodienste zur Verkehrsinformation: GIS, Geodatenbanken, Web mapping, Map matching Verkehrsdatenerfassung und Verkehrsdatendienste (Web, DAB, TPEG) Innerstädtisches Verkehrs- und Mobilitätsmanagement Simulationsbasierte Studien zu Elektrobussen im ÖPNV und zu Spezialfahrzeugen inkl.

Ladestrategien und Ladetechnologien sowie Systemvergleichen Optimierung von Ladeinfrastruktur und Fahrzeugeinsatzplänen für Elektrobusse im ÖPNV Methoden und Tools zum Testen verteilter, kooperativer Systeme sowie Car2X-

Applikationen Hard- und Softwareentwicklungen für Verkehrskomponenten (Verkehrsdetektion, Verkehrs-

informationen, Baustellenmanagement, etc.) sowie für die Car2X-Kommunikation Gestaltung der letzten Meile für den Güterverkehr Indoor-Ortung und -Navigation und Routing in Fußgängernetzen Einsatzplanung, Kopplung und Erprobung automatisierter/ autonomer Kleinbus-Shuttle Technologieauswahl zum innerbetrieblichen Materialfluss und zur Produktionsversorgung Simulationsmodell für Funkkommunikation und Funktransfertests Leistungstests zur Inbetriebnahme und Energieeffizienzstudien Entwicklung prototypischer Sensoranwendungen und Kommunikationsschnittstellen für

automatisierte Materialflusssysteme Erforschung und Entwicklung alltagsgerechter Assistenzsysteme für Mobilitätsanwendungen

und zur Unterstützung von Rettungskräften und Ärzten.

Department Transport and Assistance

Mission

Mobility is a basic human need, but the challenges of implementation are growing. The operation of public transport is cost-intensive and, due to demographic change, can only be operated in rural areas through increasing subsidies or reduced service offerings. The transport infrastructure has been neglected for a long time and has to be renewed over many years. Environmental protection urgently requires the reduction of emissions from the transport sector and this can only be achieved through alternative drive technology and Intelligent Transport Systems (ITS) as well as cooperative, distributed Vehicle to Vehicle / Infrastructure applications (V2X applications). Technical assistance systems help to alleviate or even eliminate mobility restrictions. Finally, autonomous driving will significantly increase the flexibility of passenger transport or freight transport in the future and create new business models.

It is not only the smooth interaction of complex technical systems that plays a role – cooperation between research, industry, politics and the public sector is just as important. The Department Transport and Assistance meets this requirement by maintaining close scientific and technical dialogues with other departments as well as by interdisciplinary orientation of its collaborative research projects. The scientific competence of the employees, acquired over many years, forms the basis for the successful research and development work of the department. With its consistent focus on innovation as well as technological and practical feasibility, the Department Transport and Assistance aims to maintain its position in the competition for national and international research projects and development contracts in the future as well. It deals with Intelligent Transport Systems for public and commercial transport as well as intralogistics. Within this framework, solutions are being developed for the quality assurance of connected mobility systems, for the automation and communication of systems for production supply, for electro mobility, for the safety of cyclists and pedestrians, for urban mobility as well as for mobility in rural areas and for assistance in everyday life.


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Research Topics At present, the research and development work of the department comprises the following topics: Intelligent Transport Systems

This field of research deals with the processes of collecting, processing and disseminating information and data in the fields of motorised and non-motorised individual transport as well as public transport. On the basis of the methods, processes and systems developed for this purpose, the aim is to make a contribution to increasing efficiency and safety of transport by improving the information provided to road users. The potential of the employees' experience also enables them to design an inner-city traffic and mobility management system as well as the architecture of Intelligent Transport Systems.

Electromobility Battery electric vehicles of all kinds, powered by electricity from renewable energy sources, promise quiet, climate-friendly and pollution-free mobility for the future. The research field of electro mobility makes an important contribution to this efforts with the development of simulation models, the evaluation of charging strategies and technologies, the optimisation of charging infrastructure and vehicle operation plans for electric buses in public transport, taking into account the electricity grid. If you are not sure which power and engine technologies are worthwhile, ifak will compare the systems and calculate the CO2 emissions, too. Prototype solutions for inductive charging are also realized in cooperation with the Department Measurement Technology and Power Electronics.

Urban and rural mobility Cyclists and pedestrians are also referred to as vulnerable road users, demonstrating their particular need for safety. For this reason, appropriate solutions are being analysed in this field of research, such as integration into Intelligent Traffic Systems including communication with the environment and other road users or detection via sensors. Another goal is to increase security, comfort and information about devices such as smartphones, data glasses and the associated innovative applications. Last but not least, the integration in scenarios of automated driving or the support of green waves for cyclists are a topic of discussion. Solutions for more safety for cyclists and pedestrians will be developed for urban mobility. The innovations include specific route selection for pedestrians as well as indoor positioning and navigation. For freight transport, the last mile will be redesigned and, if required, the cargo bike will be included. The conception of mobility centres rounds off the urban themes. In rural areas, mobility services are being developed taking into account demographic change and digitalisation. The urban and rural areas are jointly served by research projects ranging from automated to autonomous transport, e. g. with small shuttle buses.

Connected driving Connected mobility systems are highly distributed systems. For quality assurance, suitable methods and tools are developed in cooperation with the competence field “Test Methods for Connected Systems”, which provide comprehensive and systematic support for requirements management, test creation, monitoring of the communication medium and test execution. In addition, the development of Car2X applications and their connection to existing infra-structure is another central topic. Application examples for connectivity are the control of traffic light systems or the intelligent traffic cone.

Intralogistics and production supply This new field of research of the institute was developed in cooperation with the Department of Logistics at the Otto-von-Guericke-University Magdeburg. Technology studies and solutions as well as energy efficiency studies are being developed for in-house material flow and production supply. Performance tests for acceptance and commissioning of intra-logistics systems are accompanied. In cooperation with the Department ICT and automation, we offer simulation models for various radio technologies and radio transfer tests. Intra-logistics is also becoming increasingly automated. Research is therefore also focusing on prototypical sensor applications and communication interfaces for material flow systems.


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Assisted Living This area is dedicated to the conception, development and prototypical implementation of IT-based designed and connected assistance systems for everyday user. In addition to telemonitoring and telemedical services, this includes intuitively operated mobility assistants as well as intelligent communication solutions for the health and rescue services.

Our Offer The activities of the department aim to build up medium- and long-term know-how in pre-competitive single or collaborative projects and to provide short-term knowledge in development projects that are directly financed by clients. The range of services is focused on the following topics: Microscopic and macroscopic traffic modelling and simulation including emission estimation Geo data services for traffic information: GIS, geo data bases, web mapping, map matching Traffic data services over digital media: Web, DAB, TPEG Urban traffic and mobility management for smart cities Simulation based studies to deploy electric buses in public transit including evaluation of

charging strategies and technologies as well as comparison of systems Optimization of charging infrastructure and vehicle operation plans for electric buses in

public transit Methods and tools for testing distributed, cooperative systems and Car2X applications Hardware and software development for traffic components (traffic detection, traffic

information, construction site management, etc.) as well as for Car2X communication Design of the last mile in freight transport Indoor positioning and navigation in pedestrian networks Operational planning, coupling and testing of automated/autonomous shuttle buses Technology studies and selection for the in-house material flow and for production supply

systems Simulation model for radio communication and radio transfer tests Performance tests for commissioning and energy efficiency studies Development of prototypical sensor applications and communication interfaces for

automated material flow systems Research and development of day-to-day assistance systems for mobility applications and

to support emergency services and doctors


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Themen Intelligente Verkehrssysteme Das Themenfeld der Intelligenten Verkehrsysteme umfasst Technologien, die auf der Nutzung und Anwendung von Informations- und Kommunikationstechnologien im Verkehrswesen beruhen und mit deren Hilfe Dienste für Personen, Fahrzeuge und Infrastruktur auf dem Weg zu einer Smart City bereitgestellt werden.

Das Grundanliegen ist es, die Mobilität der Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten, zu sichern und zu erhöhen. Die Mobilität ist hierbei einerseits als ein Grundbedürfnis des Menschen anzu-sehen und andererseits als eine an Infrastruktur gebundene Möglichkeit, täglichen Aktivitäten an unterschiedlichen Orten nachzugehen. Somit ist Mobilität sowohl ein Merkmal der Lebens-qualität des Einzelnen als auch eine Voraussetzung für den wirtschaftlichen Erfolg der Gesell-schaft als Ganzes.

Der individuelle und öffentliche Verkehr als Folge des Mobilitätsbedürfnisses ist ein komplexer Prozess, der mit dem zur Verfügung stehenden Angebot an öffentlichen und privaten Verkehrs-mitteln anhand der kollektiv nutzbaren Infrastrukturen, wie Straßen, Schienen, Wasser- und Luft-wegen, bedient wird. Die Auswahl dieser Verkehrsmittel, Routen und Wegeketten trifft der ein-zelne Verkehrsteilnehmer – bewusst oder intuitiv – unter ökonomischen Gesichtspunkten, die eine Bewertung von materiellen und immateriellen Gütern, wie Kosten und Qualität, einschließt.

Für alle Aspekte der Verkehrsentstehung, der Wahl der Verkehrsmittel, der Verkehrswege und der Abwicklung der Verkehre ist die Erfassung, Verarbeitung und Verbreitung von Informationen über den Verkehr selbst erforderlich. Hierzu werden Verkehrsdaten mit Hilfe moderner Sensor-systeme erfasst. Diese Rohdaten werden zu einer komplexen Verkehrslage in einer Verkehrs-managementzentrale verarbeitet und über digitale Medien den individuellen Verkehrsteilneh-mern und Nutzern öffentlicher Verkehrsmittel zur Verfügung gestellt.

Mit dem Vorgenannten ist das Themen-gebiet für Aufgabenstellungen umrissen, zu denen am ifak seit mehr als 25 Jahren im Rahmen von nationalen und internationalen Verbundprojekten anerkannte Forschungs-beiträge geleistet werden. Zunehmend spielt hierbei die Mobilität im Ballungsraum

über multimodale Wegeketten – als Verknüp-fung von mehreren Verkehrsarten – eine wichtige Rolle, die mit Hilfe dementspre-chender Auskunfts- und Reisendeninforma-tionssysteme unterstützt wird. Das ifak hat in einem aktuellen Forschungsprojekt für die Verkehrsverbünde Rhein-Main (Frankfurt) und München ein Navigationsverfahren für Indoor-Bereiche von Umstiegsbauwerken des öffentlichen Verkehrs als Bestandteil dieser Auskunftssysteme entwickelt.

Damit werden im Themenfeld „Intelligente Verkehrssysteme“ wesentliche Beiträge geleistet, um die Mobilität auch bis ins höhere Alter zu erhalten. Es ist davon auszugehen, dass die künftige Nachfrage nach individuellem und öffentlichem Verkehr, gerade wegen der demografischen Entwicklung in Deutschland, weiterhin ansteigen wird. Um diese höhere Nachfrage bedienen zu können, bedarf es eines effizienten Betriebs der vorhandenen Verkehrsinfrastrukturen unter den Gesichtspunkten von Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit. Einen wesentlichen Beitrag hierzu muss der verstärkte Einsatz von Intelligenten Verkehrssystemem leisten, mit denen eine Steigerung der Verkehrseffizienz und der Verkehrssicherheit erreicht werden kann. Damit werden auch in der Zukunft wichtige Arbeitsschwerpunkte des Themenfeldes Intelligente Verkehrssysteme adressiert.

Olaf Czogalla

IVS-Prozessarchitektur der Erfassung, Verarbeitung und Verbreitung von Verkehrsinformationen


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Elektromobilität Batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge gibt es schon länger als man vielleicht denkt. So wurden beispielsweise bereits 1898 die ersten batterieelektrischen Omnibusse vorgestellt. Elektrofahrzeuge sind leise und erzeugen lokal weder Schad- noch Treibhausgase. Dennoch setzten sich in der Folgezeit aufgrund der Kosten- und Reichweitenvorteile Benzin- und Dieselantriebe bei Pkw, Lkw und Bussen durch. Erst der Klimawandel und damit einhergehend die Notwendigkeit, den Ausstoß von Treibhausgasen drastisch zu verringern, führten zusammen

mit einer verbesserten Batterietechnik zu einer Renaissance der Elektromobilität. Insbesondere Elektrofahrräder sind bereits seit eini-gen Jahren marktfähig und erfreuen sich einer starken Nachfrage. In Serie hergestellte Elektro-Pkw sind seit ca. 2010 erhältlich. Allerdings bleiben deren Verkaufszahlen in Deutschland aufgrund der deutlich höheren Anschaffungskosten und der geringeren Reichweite bislang noch weit hinter den Erwartungen zurück. Die Verkaufszahlen in den USA und vor allem in China liegen im Gegensatz dazu bereits um ein Vielfaches höher.

Erste prototypische batterieelektrische Busse für den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) wurden in den vergangenen Jahren in immer mehr Städten und Regionen in Deutschland ein-geführt. Allerdings sind vor einer Ablösung der weit verbreiteten Dieselbusse durch Elektro-busse über den Piloteinsatz hinaus noch etliche technische und organisatorische Herausforde-rungen zu meistern. Busse im öffentlichen Personennahverkehr legen täglich eine Strecke von ca. 250 bis 300 km zurück. Eine Batterie, die genug Energie speichern könnte, um diese Dis-tanz ohne Zwischenladen zu bewältigen, wäre nach dem heutigen Stand der Technik viel zu groß, zu schwer und zu teuer. Daher kann die tägliche Fahrleistung nur mit einem Nachladen der Batterie erbracht werden. Das bringt viele Probleme mit sich, die in diesem Zusammenhang gelöst werden müssen. So stehen verschiedene Ladetechnologien, wie z. B. automatisiert über einen Stromabnehmer am Dach, über Stromschienen im Boden oder induktiv, aber auch manuell über Stecker und Kabel sowie der Batteriewechsel oder auch der ergänzende Einsatz von Superkondensatoren als Möglichkeiten zur Verfü-gung. Für Verkehrsunternehmen stellt sich dabei nicht nur die Frage nach der für die eigenen Zwecke passenden Ladetech-nologie sondern auch nach deren optimalen Anwendung. Wich-tige Fragestellungen sind dabei vor allem auch unter Kostenaspekten: Soll im Depot geladen werden, an den Haltestellen oder während der Fahrt? Wo sollen Ladestellen installiert werden? Mit welcher Leistung soll geladen werden? Welche Konsequenzen ergeben sich für das Strom-netz?

Das ifak beschäftigt sich mit vielfältigen Forschungsthemen rund um die Elektromobilität. Zu den aktuellen Themen und Leistungen des Geschäftsfeldes gehören insbesondere simulations-basierte Studien zur Einführung von Elektrobussen im ÖPNV mit dem Werkzeug CACTUS ein-schließlich der Evaluierung von Ladestrategien und Ladetechnologien sowie der Umweltbewer-

tung von Elektrobussen gegenüber Diesel-bussen, die Optimierung von Ladeinfra-struktur und Fahrzeugeinsatzplänen für Elektrobusse im ÖPNV und schließlich die Integration von Elektromobilität und Energie-versorgungssystemen zur Vermeidung des unnötigen Netzausbaus und der Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energien.

Sebastian Naumann


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Vernetztes Fahren

Die Vernetzung von Verkehrssystemen und Verkehrsteilnehmern zu vernetzten Mobilitäts-systemen stellt ein zentrales Forschungsziel im Geschäftsfeld dar. Vernetzte Mobilitätssysteme sind hochgradig verteilte, kooperative Systeme. Dazu zählen auch Car2X- (bzw. V2X-) Applika-tionen. Ein erster Schwerpunkt liegt auf der Qualitätssicherung von verteilten, kooperativen Systemen. Für diesen Zweck werden am ifak beständig Methoden sowie Software- und Hard-warelösungen (weiter)entwickelt. Sie decken folgende Themen ab:

Diagnose, Monitoring und Test von V2X-Applikationen, modellgetriebene Entwicklung mit domänenspezifischen Sprachen, modellbasierte Testprozesse sowie Entwurf und Umsetzung domänenspezifischer Testsysteme. Damit werden alle Aktivitäten eines effizienten, praxisrelevanten Testprozesses unterstützt, wo-bei insbesondere die Diagnose und der Test von verteilten, kooperativen Systemen im Fokus stehen. Gegenstand aktueller Arbeiten waren die Bereitstellung von Geräten und zugehörigen

Werkzeugen für die Diagnose, das Monitoring und den Test von Car2X-Applikationen.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die zeitnahe, qualitativ hochwertige Be-reitstellung von Informationen zu Sperrungen, Staus oder aktuellen Verkehrslagen. Diese können maß-geblich zur Erhöhung der Verkehrs-sicherheit beitragen, wodurch die Relevanz qualitativ hochwertiger Applikationen dargestellt wird.

Intelligente Kommunikation und kooperative Nutzung von Verkehrsdaten und -infrastrukturen werden zukünftig den Mehrwert bei der Verwendung vernetzter Mobilitätssysteme darstellen. Ermöglicht werden diese Verbesserungen durch Kommunikationsnetzwerke zum Zweck des Daten- und Informationsaustauschs, die sich spontan oder dauerhaft zwischen Verkehrsteil-nehmern und Verkehrsinfrastruktur bilden. Insbesondere Bestrebungen hinsichtlich autonom agierender Fahrzeuge werden nur durch hochgradig vernetzte Mobilitätssysteme ermöglicht. Ein anderes Beispiel, bei dem kooperative Infrastrukturen zum Einsatz kommen und an dem im Geschäftsfeld gearbeitet wird, ist die Bevorrechtigung von ausgesuchten Verkehrsteilnehmern an Lichtsignalanlagen, beispielsweise für Feuerwehr- und Rettungsfahrzeuge.

Desweiteren hat das ifak mit dem intelligen-ten Leitkegel eine Lösung im Portfolio, die sich für ein effizientes, automatisiertes Verkehrs-störungsmanagement eignet. Insbesondere kurzfristige Störungen, die beispielhaft durch Unfälle, Wartungsarbeiten, Markierungsarbei-ten etc. entstehen, können mit dieser Lösung schnell und automatisiert verwaltet werden. Des Weiteren werden die Daten zu kurzfris-tigen Verkehrsstörungen über standardisierte Mobilitätsportale (wie den Mobilitätsdaten-marktplatz Deutschland) für weitere koopera-tive Funktionen (z. B. Verbesserung von Rou-ting und Navigation) zur Verfügung gestellt.

Dr. Jan Krause

Car2X-Test- und Diagnosesystem beim Car2Car Forum 2017

Tim Ruß


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Mobilität in Stadt und Land In urbanen Räumen steigt die Beliebtheit von Rad- und Fußverkehr. Die Wahl des Verkehrs-mittels (modal split) verschiebt sich weg vom motorisierten Individualverkehr (MIV) und weg vom Privatbesitz von Pkw. Radfahrer und Fußgänger haben besondere Bedürfnisse, die bei der Verkehrsplanung und -steuerung als auch Assistenz durch technische Lösungen zu berücksich-tigen sind.

Als sogenannte „schwache Verkehrsteilnehmer“ besitzen sie ein erhöhtes Sicherheitsbedürfnis. Diesem kann man durch Integra-tion in intelligente Verkehrssysteme begegnen. Dabei kommuni-zieren schwache Verkehrsteilnehmer mit ihrer Umgebung, sei es der „intelligenten Kreuzung“ oder entsprechend ausgerüste-ten Fahrzeugen (Stichwort „Car2X“). Die Erfassung über Sen-soren ist dabei ein vielversprechendes Feld. Ziel ist es, Konflikt-potenziale frühzeitig zu erkennen und alle Beteiligten rechtzeitig darauf hinzuweisen. Spezifische Services wie Indoor-Ortung und -Navigation werden den Fußgängern den Alltag erleichtern.

Auch für den Güterverkehr, insbesondere für die Paketdienste, steigen die Anforderungen in den Städten. Die Vereinzelung der Sendungsstrukturen, das enorme Wachstum des Online-Handels und damit verbunden auch die Zunahme der Retouren belasten den urbanen Verkehr der letzten Meile. Neue Lösungen in Zusammenarbeit von Logistikwirtschaft und Kommunen sind gefordert. Innerstädtische Mini-Verteilzentren und der Einsatz von Elektro-Lastenrädern oder zukünftig Lieferrobotern können helfen.

Das autonome Fahren benötigt zwar noch ein wenig Zeit für die Umsetzung und noch Klärung bei so einigen rechtlichen Fragen, aber schon heute sind viele Potenziale erkennbar. Das Carsharing mit Elektroautos würde dadurch einen noch größeren Boom erlangen. Parkplatzsuchverkehre gehören dann der Vergangenheit an und auch automatisierter Liefer-verkehr ist denkbar. Noch interessanter wird es für den länd-lichen Raum. Der demographische Wandel führt zur Ausdün-nung der Regelversorgung. Autonome Bus-Shuttle können

die erforderliche Flexibilität und Wirtschaftlichkeit in der Mobilität für die Menschen im ländlichen Raum bieten und eine Anbindung an die zentralen Orte vornehmen. Auf dem Weg dahin gibt es aber noch viele Herausforderungen zu meistern, die das Geschäftsfeld mit seinen Themen gerne begleitet.

Alltagsunterstützende Assistenz Das Themenfeld „Alltagsunterstützende Assistenz“ adressiert For-schungsfragen alltagsgerechter Assistenzsysteme und vernetzter Medizintechnik. Im Kontext des demografischen Wandels forscht und entwickelt das ifak an Konzepten und IT-basierten Lösungen zur Unterstützung vielfältiger Prozesse und mobilitätseingeschränkter Personen. Neben der Wah-rung der Selbstständigkeit durch intelligente Assistenzsysteme (z.B. im Smart Home) und dem Erhalt der Mobilität bis ins hohe Alter (Smart Mobility) widmen sich die Forschungsaktivitäten vor allem dem Wissensmanagement und der Vernetzung von Geräten, Systemen und Perso-nen, z.B. zur (mobilen) Unterstützung von Rettungs- und Einsatzkräften (Internet of Things).

Innovative Ansätze sollen die sich wandelnde (Versorgungs-)Infrastruktur stärken, damit auch in ländlichen Regionen die hohe Qualität der Gesundheitsversorgung gesichert werden kann. Das Themenfeld fokussiert dafür auf den Entwurf von Systemen für ein sicheres und intuitives Wis-sensmanagement vielfältiger Personen-, Vital- und Einsatzdaten. Zur Wahrung eines konsisten-ten Datenaustauschs zwischen allen beteiligten Akteuren wird verstärkt auf die Interoperabilität und Standardisierung von Anwendungen, Datenmodellen und Datenstrukturen geachtet. Parallel stehen bei allen Aktivitäten die einfache Bedienbarkeit, die Datensicherheit und der Datenschutz im Vordergrund.

Tim Ruß


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Intralogistik und Produktionsversorgung Der innerbetriebliche Materialfluss für Produktionsversorgungssysteme steht heute mehr denn je auf dem Prüfstand. Automatisierung soll die Leistungsfähigkeit erhöhen und trotzdem genug Flexibilität in den Versorgungsabläufen bieten. In der Auto-mobilindustrie ist ein Wettlauf ausgebrochen, wer zuerst die vollautomatisierte Produktionsversorgung realisiert. Auf dem Weg dahin sind so einige Hürden zu nehmen. Welche Tech-nologien sollten eingesetzt werden? Das fahrerlose Trans-portsystem oder der autonom fahrende Routenzug? Und mit welchen Standards sollten diese Fahrzeuge mit der Infra-struktur und den Anlagen kommunizieren? Die Gestaltung der Kommunikationsschnittstellen zwischen Sensoren, Identsystemen und Steuerungs-/ Leitsyste-men wird mit zunehmender Automatisierung immer wichtiger und kann durch das ifak mit Hilfe von prototypischen Lösungen realisiert werden.

Gibt es Überlagerungen bei den drahtlosen Funknetzwerken in den Fabrikhallen und wie kann ich das vor der Inbetrieb-nahme bereits feststellen? Ein Simulationsmodell für Funk-kommunikation (WLAN, LoRaWAN), Messungen und Tests können hier weiterhelfen.

Oftmals werden Leistungsdefizite erst lange nach Inbetrieb-nahme der Materialflusssysteme entdeckt, da die Leistungs-grenzen erst später im Betrieb erreicht werden. Die richtige Dimensionierung von Leistungstests bei der Inbetriebnahme

ist daher geboten und eines der Themen des Geschäftsfeldes.

Auch Energieeffizienzstudien können zu einer besseren Leistungsfähigkeit beitragen und die er-forderliche Spitzenlast für Energie deutlich verringern. In einem neuen anwendungsnahen For-schungsansatz befasst sich das ifak mit der vorbeugenden Instandhaltung für Fördertechnik mit Hilfe messtechnischer Analysen von Energieverbrauch und Schallemissionen. Dies ist insbeson-dere für Intralogistikhersteller und Betreiber fördertechnischer Anlagen von großer Bedeutung.

Höhepunkte im Berichtsjahr Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter nahmen auch im Berichtsjahr an zahlreichen Veranstaltungen und Tagungen teil, um die erzielten Forschungsergebnisse zu präsentieren und somit einer breiten Öffentlichkeit nahe zu bringen. Highlights waren dabei folgende Veranstaltungen:

Medientage Mitteldeutschland 2017 vom 2. bis 4. Mai in Leipzig. Das ifak stellte am Stand der Medienanstalt Sachsen-Anhalt aktuelle Arbeiten zur Nutzung des Digitalradio für die Verbreitung von Verkehrsinformationen mittels TPEG über DAB+ vor.

Aussteller auf der ConCarExpo in Berlin vom 5. bis 06. Juli mit den Exponaten „Car2X-Testsystem“ und „Intelligenter Leitkegel“

Teilnahme am Forum Sustainable Mobility „Driving Into A Sustainable Future“ in Houston und Atlanta vom 12. bis 14.07.2017

Kickoff-Meeting zum Projekt SIRENE in Magdeburg am 19. und 20. September Besuch einer US-Delegation aus Texas und Georgia der Deutsch-Amerikanischen

Außenhandelskammer am 9.11.2017 Aussteller beim Car2Car Forum am 28. und 29. November in Braunschweig, Präsentation

des Car2X-Testsystems

Prof. Hartmut Zadek Geschäftsfeldleiter

Professor an der Otto- von-Guericke-Universität,

Lehrstuhl Logistik Fakultät Maschinenbau


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REDI4.0 – Regelbasierte Diagnose für Industrie 4.0-Systeme REDI4.0 – Rule-based diagnosis for Industy 4.0 systems Inbetriebnahme-, betriebs- und wartungsbegleitende Diagnose verteilter automatisierungstech-nischer Systeme können maßgeblich zur Qualitätssicherung in verschiedensten Anwendungs-domänen 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 über-prüft 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, zum Beispiel für hochverteilte Kommunikation im Straßenverkehr.

Diagnosis for distributed systems of automation technology during commissioning, operation and maintenance can contribute significantly to quality assurance in miscellaneous domains of application. The diagnosis of single automation components is already done these days. Beyond that, an advanced rule-based diagnosis of distributed systems shall be facilitated within the project REDI4.0. For the first time, both behavior-based as well as structural diagnosis rules shall be described via a new rule notation and be checked at the same time. For this purpose, concepts and methods for a performant diagnosis engine are necessary and therefore will be developed within REDI4.0. The evaluation and demonstration of the project results will be put into practice through prototypical implementations and demonstrators while the first focus will be on the domain of industrial automation. But the results can applied to other domains with similar use cases, e.g. highly distributed communication in street traffic.

MENDEL – Minimale Belastung elektrischer Netze durch Ladevorgänge von Elektrobussen MENDEL – Minimal load of power grids through charging operations of electric busses Im Forschungsprojekt MENDEL werden durch Optimierungsalgorithmen in verschiedenen Be-reichen 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 verbrauchs-unabhängigen Leistungspreises sowie des Energieverbrauchs der Busse im operativen Betrieb angestrebt. Zur Erreichung dieser beiden übergeordneten Ziele werden verschiedene Teil-probleme betrachtet. Diese umfassen strategische Aspekte im Sinne einer optimalen Fahrzeug-einsatzplanung, taktische Aspekte im Sinne eines optimalen Lastmanagements im Betrieb und operative Aspekte einer ressourceneffizienten Betriebsführung in Verkehrsunternehmen. Hier-bei 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 einer bestehenden Lade-infrastruktur, vorhandenen Umläufen und einer bekannten Verkehrssteuerung, Verfahren ent-wickelt, welche unter Berücksichtigung der Gegebenheiten für eine kosten- und energie-effiziente Betriebsdurchführung sorgen.

Fully electric buses in public transportation are currently forced to intermediately charge their batteries in order to overcome their daily mileage of 250-300 km. If in the future a transport company operates a bus fleet with 100 and more electric busses, the maximum power supply of the local distribution grid exceeds quickly when

Projektleiter: Dipl.-Ing. Stephan Magnus Laufzeit: 10/2016 bis 03/2019 Förderung: BMWi, FKZ: VF150045


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several busses would be charged simultaneously. As a result, transport companies will require own transformer stations directly connected to the medium voltage grid. Planning and building such stations is time consuming and costly. Moreover, charging many buses simultaneously may also cause high peak loads resulting in a correspondingly high capacity charge of the transport company.

The MENDEL research project aims to save costs for the construction and operation of the charging infra-structure for electric buses by minimizing the load on the power grid through an optimal spatial and temporal distribution of the charging operations. The overall objectives of the project MENDEL are (a) to minimize the investment costs for the charging infrastructure by avoiding the installation of additional transformer stations directly connected to the medium voltage grid through a prioritized use of existing low-voltage networks to supply the charging points and (b) to minimize the operating costs for the electric buses by minimizing the consumption independent capacity charge as well as the energy consumption of buses in operation. Corresponding sub-objectives address strategic aspects in the sense of an optimal vehicle scheduling, tactical aspects to ensure an optimal demand response in operation and operational aspects of a resource-efficient management.

Kooperation: AVT STOYE GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Verkehrs-systemtechnik Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik, GEVAS software Systementwicklung und Verkehrsinformatik GmbH, INIT GmbH, Assoziierte Partner: BS|NETZ Braunschweiger Netz GmbH, Braun-schweiger Verkehrs-GmbH

PERRON – Fußgängerrouting und Fußgängernavigation sowie Qualitäts-bewertung von Fußwegen PERRON – Enhanced Pedestrian Routing and Navigation as well as Walkability Assessment of Pedestrian

Ways Zu-Fuß-Gehen ist Bestandteil fast jeder Reise, egal welches Hauptverkehrsmittel genutzt wird. Das Ziel von PERRON war es, die Wegesuche und die Navigation für Fußgänger deutlich reali-stischer 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 ge-führt werden. Im Forschungsprojekt PERRON wurden dementsprechend die folgenden Proble-me adressiert: (a) ein im EU-Projekt COST-358 Pedestrian Quality Needs entwickeltes Modell wurde für die Wegesuche in Abhängigkeit von der Gehwegqualität umgesetzt, (b) die Querung von Straßen abseits von Ampeln und Zebrastreifen wird nun bei der Wegesuche berücksichtigt und (c) verschiedene Methoden der Fußgängernavigation wurden erweitert und angepasst.

Walking is part of almost every journey, no matter which mode of transport is used. The main objective of the PERRON project was to improve pedestrian navigation by bringing it to a more detailed and realistic level. In general, today pedestrians are routed and navigated based on road networks. It is time for a fundamental change of view: for pedestrians, roads are not ways but barriers. Pedestrians should be routed and navigated on pavements wherever possible. The following issues raised by this fundamental change were addressed by the PERRON project: (a) the scientific model developed within the European research project COST-358 Pedestrian Quality Needs was implemented for route search depending on the quality of the footways, (b) crossing the road away from dedicated crosswalks like zebra crossings and signal controlled crossings was considered while route finding and (c) existing methods of pedestrian navigation have been extended and adapted in order to meet the requirements of road crossing and quality of pedestrian ways.

Kooperation: AIT – Austrian Institute of Technology GmbH (Österreich), Fluidtime Data Services GmbH (Ös-terreich), United Institute of Informatics Problems, National Academy of Sciences of Belarus (Weißrussland)

Projektleiter: Dipl.-Inf. Sebastian Naumann Laufzeit: 01/2016 bis 12/2018 Förderung: BMWi, FKZ: 01ME15007F

Projektleiter: Dipl.-Inf. Sebastian Naumann Laufzeit: 10/2014 bis 09/2017 Förderung: BMVI, ERA-NET, FKZ: VB64007


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AMALTHEA4public – Enabling of Results from AMALTHEA and others for Transfer into Application and building a Community (Entwicklungsplattform für Embedded-Manycore-Systeme auf Basis von AMALTHEA und anderen)

AMALTHEA4public – Enabling of Results from AMALTHEA and others for Transfer into Application and building a Community In den Anwendungsdomänen Automotive und Industrielle Automation werden für die Bewälti-gung zukünftiger Herausforderungen leistungsfähigere Prozessoren benötigt. Für diesen Zweck werden Technologien zur Verwendung von Multi-core-Architekturen bei der Entwicklung einge-betteter Systeme erforscht und verwendet. Der Schritt von multi-core zu many-core ist jedoch nicht trivial, da sich die Anzahl der verfügbaren Recheneinheiten erhöht und deren Vernetzung sich maßgeblich ändert. Somit müssen die bestehenden Modelle sowohl für Hardware als auch für die Beschreibung der Software dahingehend erweitert werden.

Aber auch neue Werkzeuge und Techniken werden notwendig, um den entstehenden Grad an Parallelität sowie das Leistungsvermögen effektiv nutzen zu können. Daher beschäftigte sich das Projekt mit der Bereitstellung einer Plattform für die effiziente und effektive modellbasierte Softwareentwicklung für eingebettete Multi- und Many-core-Systeme. Ziel des Projekts war es, Ergebnisse von verschiedenen öffentlich geförderten Projekten in die vom AMALTHEA-Projekt entwickelte Werkzeugkettenplattform zu integrieren und eine Eclipse Community zu etablieren. Die Plattform wurde um Methoden für Verification & Validation, Safety-Engineering, System-Engineering, Produktlinien-Engineering und Many-core-Unterstützung erweitert und zu einem de-facto Standard in der embedded Systems Industrie etabliert.

The goal of AMALTHEA4public is to integrate results of various publicly funded projects with new developments and using the results of AMALTHEA accordingly to foster the transfer into application and to establish a community around the combined and continuous tool chain platform. The intention is to position the open source tool chain framework as a de-facto standard for future software engineering design flows for automotive and other embedded systems. AMALTHEA’s result is an Eclipse-based open source tool chain infrastructure with a basic set of tools included. AMALTHEA4public is moving ahead of this by adding unique selling points (USPs), showing success stories and integrating recent and new research results. The new project is intended to add features like testing, verification and validation, safety, systems engineering, product line engineering, and many-core support. It addresses additional domains like ICT and automation, too.

Kooperation: Robert Bosch GmbH, Behr-Hella Thermocontrol GmbH, Eclipse Foundation Europe GmbH, ETAS GmbH, Fachhochschule Dortmund, Fraunhofer IPT- Projektgruppe EM, Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) Regensburg, itemis AG, OFFIS e.V., Timing- Architects Embedded Systems GmbH, TWT GmbH Science & Innovation, Universität Paderborn

fast-traffic – Integration, Evaluierung und Test echtzeitbasierter, kooperativer Verkehrsapplikationen fast-traffic – Integration, evaluation and test of real-time based, cooperative traffic applications 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 Zeitver-zögerung 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 Verkehrs-

Projektleiter: Dr. Jan Krause Laufzeit: 09/2014 bis 08/2017 Förderung: EU, ITEA-Initiative Deutschland: BMBF, ,FKZ: 01IS14029G


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infrastruktur und zentrale Datenplattformen, wie z.B. den Mobilitätsdatenmarktplatz Deutschland (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.

The aim of the research project fast traffic is the investigation, development and demonstration of the technological basis for a real time capable interconnection of vehicles with each other as well as with traffic infrastructure. To achieve the necessary end to end latency, all involved components have to be improved regarding the time delay. To assure the success of the overall project fast traffic, the subproject “fast traffic eval” pursues two key aspects. The first one incorporates connecting mobile road users and their traffic data to existing intelligent traffic infrastructure and central data platforms like the Mobility Data Marketplace Germany (MDM). The second key aspect is the development of real-time based test systems for highly distributed V2X applications. In particular this shall enable the assurance of time behavior via an extensive test.

Kooperation: TU Dresden (Vodafone Chair Mobile Communications Systems, Professur für Informations-technik für Verkehrssysteme, Professur für Schaltungstechnik und Netzwerktheorie), Lesswire GmbH, BASELABS GmbH, IHP GmbH, Green Way Systems GmbH

Datenaustausch zwischen dem ifak Datenpool und dem DAB-Multiplex – Datapool2TPEG Data exchange between ifak data pool and DAB broadcast multiplex – Datapool2TPEG Mit dem Projekt Datapool2TPEG wurde die Informationskette vom Lieferanten bis zur Ausstrah-lung über das Digitalradio DAB+ von ausgewählten Mobilitätsdaten des Landes Sachsen-Anhalt aufgebaut. Hierzu wurde die informationstechnische Verknüpfung zwischen dem Datenpool des ifak und dem für die Ausstrahlung verantwortlichen Sendernetzbetreiber für das Digitalradio her-gestellt. Neuartig bei dem Projekt war, dass die auszustrahlenden Mobilitätsdaten auf einheit-liche Weise übertragen, kodiert und in den Sender eingespeist wurden. Die in Form von geo-referenzierten Sperrinformationen zur Übertragung vorgesehenen Mobilitätsdaten wurden für die Ausstrahlung bereitgestellt und in das TPEG-Format überführt. Für den Empfang der TPEG-Verkehrsinformationen wurde ein am Markt verfügbares Gerät genutzt, das über eine Emp-fangsschnittstelle für DAB+ verfügt. Als weitere Nachrüstlösung wurde eine Software-Defined-Radio-Applikation mit einem USB-Empfänger entwickelt und erfolgreich getestet.

Aim of the project Datapool2TPEG was to establish the information transfer of selected mobility data from data supplier to broadcast operator of digital radio DAB+ for the state of Saxony-Anhalt. To that end the information flow between data pool of ifak and broadcast operator of digital radio was created. The novelty of this project was that the mobility data, to be transmitted, was encoded and inserted into the broadcast stream in a standardized way, which enables a data presentation independently from media broadcasting area. The geo-referenced mobility data set such as roadworks information was transformed into TPEG data format before transmission. As navigation device equipped for reception of real-time TPEG traveller information was used an off-the-shelf product. As a retrofit possibility, a software defined radio based on a USB-dongle receiver was developed and successfully tested for use by mobile phones and tablets.

Projektleiter: Dipl.-Ing. Tim Ruß Laufzeit: 03/2016 bis 02/2019 Förderung: BMBF, FKZ: 03ZZ0513E

Projektleiter: Dipl.-Ing. Olaf Czogalla Laufzeit: 04/2016 bis 08/2017 Auftraggeber: Medienanstalt Sachsen-Anhalt


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ReViVe – Entwicklung einer IVS-Rahmenarchitektur Straße – Los 2 – Referenz-architektur Verkehrsinformation Individualverkehr Design and development of a national ITS reference architecture for road traffic information Projektziel ist die Entwicklung einer nationalen Rahmenarchitektur für Intelligente Verkehrs-systeme (IVS) als Strategie zur Einführung von IVS in Deutschland. Mit einer einheitlichen Vor-gehensweise wird die Interoperabilität der IVS und zugehörigen Teilsystemen und Komponen-ten sichergestellt, so dass keine Insellösungen und schwer erweiterbare monolithische Systeme entstehen. Mit Hilfe einer detaillierten Aufbereitung real existierender Systemarchitekturen und bereits geschaffener einzelner Teilsystemarchitekturen wurde der Entwicklungsstand in Deutsch-land zum gegenwärtigen Zeitpunkt unter technisch-funktionellen und operationell-organisatori-schen Aspekten dargestellt. Damit lassen sich die Systematik der Interoperabilität auf allen Ebenen, die Problemlagen und Rollenverteilung der Beteiligten, die zu schaffenden Funktionali-täten für den Betrieb erfassen und die notwendigen Kriterien für eine mögliche Übertragbarkeit ableiten. In diesem Zusammenhang erfolgt eine Festlegung von Terminologie, Richtlinien, Stan-dards, Prozessen, Technologien und Organisationsformen. In dem vom ifak bearbeiteten Los 2 des Gesamtprojektes entsteht daraus eine Referenzarchitektur für den Bereich Verkehrsinfor-mation Individualverkehr als konkretisierte Anwendung der Rahmenarchitektur. Die Referenz-architektur dient im Ergebnis als Grundlage für konkrete reale technische Anwendungen und gleichzeitig innerhalb des Projekts zur Verifizierung der Rahmenarchitektur.

The project‘s objective is the desing and development of a national frame architecture for Intelligent Transport Systems (ITS) as a strategy for the introduction of ITS in Germany. By using a uniform approach it will be achieved an interoperability of ITS and its associated sub-systems and components to avoid isolated solutions and monolithic systems that are difficult to expand. By means of a detailed analysis of real existing system architectures and already implemented sub-system architectures the present state of the art in Germany was represented under technical-functional and operational-organisational aspects. Thereby it can be systematically analysed the interoperability, the problem situation and the roles of all stakeholders as well as the functionalities to be created for operation. Necessary criteria for transferability will be identified in connection with definition of terminology, guidelines, standards, processes, technologies and form of organisation. In lot 2 of the contract the ifak works on the reference architecture in the area of road traffic information as a conrete application of the frame architecture. The reference architecture acts as a base for architectures of real technical systems and their applications as well as for verification of the frame architecture.

Kooperation: GEVAS GmbH, OpenTraffic City Association OCA e.V., Landesbetrieb Straßen Brücken und Gewässer Hamburg, BMW, Inrix Europe GmbH, Hamburg Port Authority (HPA), Landeshauptstadt München, Landes-hauptstadt Stuttgart, Stadt Frankfurt a.M., Stadt Kassel

Digitalisierung des Elbkorridors – Elbe 4.0 Digitalization of Elbe corridor 4.0 Anhand eines Projektes zur Digitalisierung des Elbkorridors wurden die Themen Digitalisierung und Industrie 4.0 im Bereich der Verkehrs- und Logistikbranche untersucht. Gegenstand der unter Federführung der Hanseatic Transport Consult erarbeiteten Studie waren Fragestellun-gen, wie durch den Einsatz von Informationstechnik und durch infrastrukturelle, technologische und organisatorische Maßnahmen die Binnenschifffahrt im Bereich des Elbkorridors gestärkt werden kann. Hierzu zählen Maßnahmen zur Optimierung der Prozesse in der informations-technischen Infrastruktur sowie modernen informations- und kommunikationstechnischen Aus-rüstung der Binnenschiffflotte, die einer Erhöhung der Effizienz von Transport- und Logistik-

Projektleiter: Dipl.-Ing. Olaf Czogalla Laufzeit: 01/2016 bis 12/2018 Auftraggeber: Bundesanstalt für Straßenwesen - BASt, ifak im Unter-

auftrag von GEVAS software Systementwicklung und Verkehrsinformatik GmbH


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prozessen des Wasserstraßentransports und damit dessen Stärkung dienen. Ein Schwerpunkt der Arbeiten des ifak bestand unter anderem in einer umfassenden Recherche zum Stand der Wissenschaft und Technik auf dem Gebiet der automatischen Steuerung und intelligenten Navigation von Schiffen auf Binnenwasserstraßen.

Subjects of digitalization and Industry 4.0 were studied with a special focus on in the area of inland waterway transport in the project for digitalisation of the Elbe corridor. Under leadership of the specialized company Hanseatic Transport Consultancy the ifak contributed to study questions on how to strengthen inland waterway transport mode along the Elbe river by employment of information technology and by infrastructural and organizational measures. To that end belong organisational instruments that contribute to optimization of processes of the information infrastructure. This includes an inland waterway fleet equipped with modern information and communication components, which lead to a higher efficiency of transport and logistic processes. In particular focus of ifak’s contributions was a comprehensive research regarding the state of the art in the area of automatic control and intelligent navigation of ships on inland waterways.

SIRENE – Secure and Intelligent Road Emergency Network (Beschleunigung von Sicherheits- und Rettungseinsätzen durch Grüne Wellen und optimiertes Routing) SIRENE – Secure and Intelligent Road Emergency Network Optimierte Routenführung für Sondereinsatzkräfte unter Zuhilfenahme von Verkehrsvorher-sagen, kooperativer Infrastruktur und Verkehrssteuerung bei Vorfällen wie Unfällen, Bränden, Naturkatastrophen oder gar Terroranschlägen erfordern die optimale Koordinierung entspre-chender 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 (LSA) dient der Priorisierung von Sonder-einsatzkräften. Die für solche Maßnahmen nötige Kommunikation zwischen Fahrzeugen, stra-ßenseitiger Infrastruktur und Verkehrsleitzentralen soll die gemeinsame Nutzung von verfügba-ren Standards wie Mobilfunk, POCSAG, Car2X (WLANp) etc. beinhalten. Letztendlich soll auch in Krisenfällen die Mobilität für Rettungskräfte und Zivilbevölkerung aufrechterhalten werden.

An improved coordination of vehicles of police, fire brigades or ambulances shall be achieved by several technological measures. They include optimized route guidance for special task forces using traffic forecasts, cooperative infrastructure and traffic control in the event of incidents such as accidents, fires, natural disasters or even terrorist attacks. The aim of SIRENE is to improve and secure these processes through technological optimization. First of all, the routing of emergency services has to be improved, among other things by short-term traffic forecasts which can also take into account events that have just occurred. An influence on networked traffic light systems is used to prioritise special and emergency vehicles. The communication between vehicles, roadside infrastructure and traffic control centres which is necessary for such measures should include the joint use of available standards such as mobile radio, POCSAG, V2X (WLANp) etc. Ultimately, the aim is to maintain mobility for both rescue forces and the civilian population, even in times of crisis.

Kooperation: AFUSOFT Kommunikationstechnik GmbH, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., GEVAS software Systementwicklung und Verkehrsinformatik GmbH, PTV Planung Transport Verkehr AG, Stadt Braunschweig, Landeshauptstadt Magdeburg

Projektleiter: Dipl.-Ing. Olaf Czogalla Laufzeit: 09/2016-03/2017 Auftraggeber: Bundesländer Sachsen-Anhalt, Brandenburg,

Freie und Hansestadt Hamburg

Projektleiter: Dipl.-Ing. Tim Ruß Laufzeit: 09/2017-08/2020 Förderung: BMVI, FKZ: 19F2030A

GESCHÄFTSFELD MESSTECHNIK & LEISTUNGSELEKTRONIK

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Geschäftsfeld Messtechnik & Leistungselektronik Mission Die qualitätsgerechte und effiziente Fertigung von Produkten ist heutzutage entscheidend für den Erfolg eines Unternehmens am Markt. So vielfältig die Produkte sind, so mannigfaltig gestaltet sich der Bedarf an produktionsbegleitender Messtechnik. Ohne die Erfassung von Istwerten und darauf basierender Steuerungen und Regelungen ist die automatisierte Herstellung von Erzeugnissen unmöglich. Diesem Leitmotiv, der bedarfs- und applikationsgerechten Informationsgewinnung, hat sich das Geschäftsfeld Messtechnik & Leistungselektronik verschrieben.

Um gewonnene Prozessinformationen zur richtigen Zeit am richtigen Ort verfügbar zu haben, müssen diese übertragen werden, was u. a. die Bereitstellung der dafür erforderlichen Energie voraussetzt. Bei einer Vielzahl von Applikationen besteht der Wunsch, dies drahtlos zu realisieren. Gedacht sei hierbei an die Versorgung von Sensoren und Aktoren auf bewegten Teilen oder an die kabellose Ladung von Elektrofahrzeugen, an der gegenwärtig im ifak geforscht und entwickelt wird. In diesem elektrischen Leistungsbereich sind – anders als bei der elektrischen Zahnbürste – optimierte magneti-sche und leistungselektronische Komponenten unerlässlich. Forschungsschwerpunkte Die FuE-Arbeiten des Geschäftsfeldes umfassen folgende Themenbereiche: Akustische Systeme und Sensoren

Die Aktivitäten umfassen mikroresonante und akustische Sensoren mit zugehörigen Elektroniken, die Nutzung und Beschreibung von Phänomenen der Wellenleiterakustik und die Haptik und berührungslose Aktorik auf Basis von Schallfeldern.

Prozessmesstechnik Die Erfassung von Füllständen, Durchflussraten und die Charakterisierung von Stoff- und Partikel-gemischen in der Verfahrenstechnik kann von vielgestaltigen und herausfordernden Problem-stellungen begleitet sein, derer sich das ifak annimmt. Einen langjährigen Schwerpunkt bilden eingriffsfreie Technologien.

Applikationsspezifische Messsysteme Das zugeschnittene Kombinieren von Sensoren und Aktoren zu komplexen Mess- und Prüf-systemen als Unikatlösung bildet den Fokus der Arbeiten.

Kontaktlose Energie- und Datenübertragung Leistungen bis zu mehreren Kilowatt und Daten bis in den Mbit-Bereich kontaktlos induktiv über Distanzen bis in den Dezimeterbereich für die verschiedensten Anwendungsbereiche zu über-tragen, ist zentrales Anliegen des Tätigkeitsbereiches.

Signalanalyse und -verarbeitung Die Analyse von Signalen und Daten bildet die Querschnittsmenge der zuvor beschriebenen Themen, die von der Modellierung gekoppelter physikalischer Phänomene und elektronischer Schaltungen über die multivariate Datenanalyse bis zur Systemdiagnose reicht. Die Implemen-tierung von Verfahren der Spektralanalyse, Zeitumkehr und autonomen Parameterschätzung sind ein Fokus.

Angebot Das Leistungsangebot ist auf folgende typische Arbeitsschwerpunkte fokussiert: Literaturrecherchen und Machbarkeitsuntersuchungen, Modellierung und Simulation von physikalischen Vorgängen (elektrische und magnetische Felder,

Ausbreitung akustischer und elastischer Wellen etc.), Erarbeitung neuartiger Lösungsansätze für kundenspezifische Entwicklungsvorhaben, Entwicklung innovativer sensorischer und aktorischer Funktionseinheiten, hauptsächlich auf der

Basis piezoelektrischer Materialien, Entwurf und Verifikation von Algorithmen zur multivariaten Datenanalyse (tomografische Ansätze,

Multisensorsysteme, datenbankgestützte Systeme, Selbstdiagnostik etc.), Konzeption, Realisierung, Test und Optimierung von Funktionsmustern bis zu serienreifen, durch

Partnerunternehmen oder Auftraggeber offerierten Lösungen.

Prof. Ulrike Steinmann Professorin an der Otto-

von-Guericke-Universität, Lehrstuhl Messtechnik

Sebastian Wöckel stellv. Leiter

Prof. Jörg Auge Geschäftsfeldleiter

bis 31.03.2018

Axel Hoppe stellv. Leiter

Geschäftsfeldleiter seit 1.04.2018

DEPARTMENT MEASUREMENT TECHNOLOGY AND POWER ELECTRONICS

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Department Measurement Technology and Power Electronics Mission The successful commercialization of products requires their high-qualitative and efficient manu-facturing. Due to the product variety a manifold demand on accompanying measurement technology within the production process arises. Without an acquisition of actual values the definition of nominal values is useless and an automated production becomes impossible. The department is dedicated to this topic of demand-driven and application-compatible data acqui-sition. Moreover, acquisition of information involves its transfer and an adequate power supply. With regard to the multitude of applications often a wireless realisation is required. This con-cerns e.g. the supply of sensors and actuators on moving and rotating elements or the wireless charging of e-cars, which is currently an important research field. Within this power range and in contrast to the principle of an electric toothbrush optimised magnetic and power electronic components are essential. Research Topics

Currently, the department involves the following research areas and topics: Acoustic sensors

The activities include the dimensioning of microresonant sensors and ultrasonic transducers with corresponding sensor electronics, the expertise in phenomena of waveguide acoustics and the haptics and non-contact actuators based on sound fields.

Process measurement technology The acquisition of liquid levels, flow rates and the characterization of mixtures of substances and particles in process engineering can be accompanied by multifaceted and challenging problems that ifak addresses. A long-term focus is on non-intrusive technologies.

Application specific measurement systems The tailored combination of sensors and actuators to complex measurement and test systems as unique solution represents the scope and goal of our multifaceted work.

Wireless power and data transfer Utmost concern is the wireless inductive transfer of data and power up to several kilowatts and decimetre range. The systems are holistically and customer-specific developed and optimised.

Signal analysis and processing The analysis and processing of signals and data represents an intersection of previously described topics. It varies from modelling and numerical simulation of coupled multiphysics phenomena over electronic circuits and multivariate data analysis to (self-)diagnosis of complex systems. The implementation of methods of spectral analysis, time reversal and autonomous parameter estimation are a focus.

Our Offer

The services are offered based on the following fields of expertise: Literature research and feasibility studies Modelling and simulation of physical processes Development of new approaches for customer specific projects Development of sensory, actuatory, electronic and IT components and systems Design, realisation, test and optimisation from evaluation model to series production by

partner companies and the industry


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Themen Akustische Sensoren und Systeme Schallbasierte Mess- und Prüfmethoden sind ein etabliertes Instrument in der Qualitätsprüfung von Produkten. Hierzu zählen u.a. die Emissionsanalyse zur Anlagen- und Maschinendiagnose oder die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (zfP). Auf Grundlage von Wellenleitereffekten ist u.a. die quantitative Zustandsüberwachung an Schraubverbindungen möglich. Im Bereich flüssiger Stoffsysteme steht vorrangig die Bestimmung von Füllständen, Durchflüssen oder Konzentratio-nen im Mittelpunkt des FuE-Interesses. Anwendern aus der Verfahrenstechnik, Biotechnologie, Pharmazie usw. ermöglicht die dynamische Messmethode Zugang zu Prozesswissen in Echtzeit. Durch geeignete Auslegung der Wandler und Konditionierung der Anregungssignale lassen sich mit Schallwellen in Flüssigkeiten oder Festkörpern gezielt physikalische Quereffekte erzeugen, die beispielsweise zur Beeinflussung von Partikeln in Fluiden oder der Erzeugung haptischer Effekte auf Oberflächen genutzt werden.

Präsentation einer haptischen Oberfläche auf Basis elastischer Wellen

Signalanalyse und -verarbeitung Bei der Entwicklung messtechnischer Systeme sind geeignete Analyseverfahren, Vorverarbei-tungstechniken und Bewertungsstrategien zwingend für die korrekte Interpretation von Signa-len. Aufwändige experimentelle Entwürfe und iterative Optimierungen eines Systems können im Idealfall bereits in der Anfangsphase durch Modellierungs- und Simulationsansätze weitgehend abgebildet werden.

Am ifak eingesetzte Methoden beziehen sich auf signalorientierte Modelle sowie automatisierte FEM-Simulationen und Optimierungsstrategien (FEM – Finite-Element-Methode), beispielsweise in Form von Verfahren der iterativen Parameterschätzung. Thematisch fokussieren die Arbeiten einerseits auf die virtuelle Nachbildung und Optimierung kontaktloser induktiver Übertragungs-systeme einschließlich der erforderlichen leistungselektronischen Komponenten und anderer-seits auf die Nachbildung akusto-elastischer Wellen, ihrer Wechselwirkung mit verschiedensten Medien und der signalorientierten Abbildung des Messeffekts.

Beispiel einer parametrischen Optimierung zur Rekonstruktion von geometrischen Informationen aus einem durch

Beugungserscheinungen maskierten Bild für die zerstörungsfreie Prüfung mit Mikrowellen oder Schall

Aktuelle projektgebundene Forschungen adressieren beispielsweise die automatische Korrektur von Beugungseffekten in bildgebenden Verfahren der berührungsfreien Prüfung mit Mikrowellen und Luftschall zur Abbildung kleinster Defekte und dünner Schichten.

Hendrik Arndt

Sebastian Wöckel


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Prozessmesstechnik In den letzten Jahrzehnten ist ein starker Trend zu indirekt messenden Verfahren ohne bewegte Teile zu beobachten. Die Messung auf der Basis Ultraschall weist hierbei ein Alleinstellungs-merkmal auf: mechanische Wellen durchdringen Behälter- oder Rohrwände und können somit als Clamp-on-Systeme Informationen zu Füllstand, Durchfluss, Partikelgemischen oder Stoffkon-zentration liefern. Dadurch sind temporäre Messungen oder die Installation ohne Auftrennung des Medienstroms möglich.

Das ifak ist in Kooperation mit einem Hersteller von Durchflussmesseinrichtungen auf diesem Gebiet aktiv. Auf der Basis bestehender Ultraschall-clamp-on-Technik soll eine funktionale Er-weiterung hinsichtlich der kombinierten Bestimmung von Durchfluss, Füllstand und Stoffkonzen-tration erreicht werden. Schwerpunkte der Arbeiten bilden dabei u.a. die Hardware-Optimierung, die Entwicklung von Algorithmen der Signalverarbeitung sowie Voruntersuchungen durch Simu-lationen zur Schallausbreitung. Im Ergebnis sollen innovative Lösungen in die bestehende Gerätetechnik implementiert werden, um durch neue Gerätegenerationen weitere Märkte zu er-schließen.

Überwachung von Dispersionen mit Hilfe reflektierter Ultraschallsignale

Applikationsspezifische Messsysteme Mess- und Prüfsysteme, die je nach Applikation mehr oder minder komplex und kundenspezi-fisch sind, bilden eine weitere Säule des Geschäftsfeldes. Das ifak ist für Unternehmen hierbei ein kompetenter Partner bei der Entwicklung solcher Systeme – beginnend bei Markt- und Machbarkeitsuntersuchungen über die Erarbeitung von favorisierten Lösungsansätzen und die Realisierung erster Funktionsmuster über Nullserien bis zum eigentlichen Produkt.

Exemplarisch für dieses Themenfeld steht die automatisierte Prüfung repräsentativer Stich-proben bei der Fertigung von Produkten wie Betondachsteinen und Dachziegeln, die in großen Stückzahlen hergestellt werden. Die Entwicklung des Mess- und Prüfsystem DASTOKON wird seit fast 20 Jahren begleitet. Die Arbeiten im vergange-nen Jahr befassten sich mit der Aktualisierung und funk-tionellen Erweiterung im Einsatz befindlicher Geräte. Die Implementierung verbesserter optischer Sensoren, die Überarbeitung des Sicherheitskonzepts oder die Soft-ware-Anpassung hinsichtlich Bedienfreundlichkeit und Flexibilität sind hierbei wesentliche Schwerpunkte.

Weiterhin wird in Projekt-Kooperationen mit Forschungs-einrichtungen und Industriepartnern u.a. an neuen Mikro-wellenprüfverfahren zur Erkennung kleinster Defekte in Festkörpern oder Hochfrequenz-Ultraschall-Methoden zur Bestimmung elastischer Eigenschaften von Festkörpern gearbeitet.

Prof. Ulrike Steinmann

Prof. Jörg Auge

Optimierung einer Mikrowellen- Antenne für die Defektoskopie


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Kontaktlose Energie- und Datenübertragung

Elektrische Energie und Informationen ohne Kontakte und Kabel in den verschiedensten An-wendungsbereichen zu übertragen – in diesem Themenfeld forscht und entwickelt das ifak seit 1999 in zahlreichen grundlagen- und anwendungsorientierten Projekten.

Unter dem Begriff Wireless Power Transfer etabliert sich die Technologie der induktiven kon-taktlosen Energie- und Datenübertragung nicht nur in der Elektromobilität, sondern auch immer

mehr in den vielfältigsten Anwendungen in der In-dustrie, der Intralogistik, der Medizin, der Luft- und Raumfahrt und im Haushalt. Die wichtigsten Vor-teile der kabel- und steckkontaktfreien Übertragung bestehen im geringen Wartungs- und Instandhal-tungsaufwand, der hohen Verfügbarkeit und dem Zugewinn an Komfort, Sicherheit und Flexibilität in einer Vielzahl von Anwendungen.

Das Grundprinzip der kontaktlosen Energie- und auch der Datenübertragung basiert auf einer trans-formatorischen Übertragungsanordnung, mit der die Energie und die Daten über einen großen Luft-spalt (bis zu mehreren Dezimetern) und bei hohen

Frequenzen (einige hundert Kilohertz) übertragen werden. Durch die Verwendung geeigneter weichmagnetischer Kernmaterialien und Hochfrequenzlitzen für die Wicklungen lässt sich der Wirkungsgrad solcher Systeme signifikant erhöhen. Komplettiert wird das Spulensystem durch leistungselektronische Energiewandlungsstufen mit schnell schaltenden Halbleiterschaltern auf der Primär- und der Sekundärseite. Eine

weitere Besonderheit ist die verlustreduzie-rende Kompensation der gegenüber her-kömmlichen Transformatoren sehr hohen Streuinduktivitäten durch entsprechende Kondensatorbeschaltungen in verschiede-nen Kombinationen. Damit verbunden ist weiterhin ein resonanter Betrieb des Spulensystems, der zur Verringerung der Schaltverluste in den Halbleitern beiträgt.

Aktuelle Forschungsarbeiten fokussieren neben den verschiedensten Fragestellung bei der Anwendung der Technologie in der Elektromobilität und der Industrie verstärkt auf den Einsatz kontaktloser Systeme im Bereich der Medizintechnik. Hier wird häufig eine zugeschnittene Lösung für die Aufladung verschiedener autarker Sensoranwendungen mit Energiespeicher gefordert. Neben den Randbedingungen Bauraum, Effizienz, Kosten spielt die Berücksichtigung der Auswirkung der technologiebedingten magnetischen Felder direkt auf den Menschen eine wichtige Rolle. Insbesondere bei Anwendungen direkt im und am Körper sind umfangreiche Betrachtungen der entstehenden Körperströme und die Einhaltung der nationalen und inter-nationalen Grenzwerte erforderlich. Mit Hilfe leistungsfähiger Simulationsprogramme können die

entwickelten anwendungs-spezifischen Lösun-gen analysiert und bewertet werden werden.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in diesem Themenfeld umfassen neben zahlreichen Machbarkeitsuntersuchungen und Entwicklungen von Prototypen für verschiedenste Anwendungen verschiedene geförderte Verbundvorhaben u.a. in der Elektromobilität, der Medizintechnik sowie für die bidirektionale Energie- und Datenübertra-gung in Raumfahrt- und Unterwasseranwendun-gen. Besondere Forschungsschwerpunkte sind

Axel Hoppe

Demonstrator Kabellose Ladung von Elektrofahrzeugen

Spulensysteme für die Kontaktlose Energieübertragung

Simulation der Körperströme für Sensorsysteme direkt am Körper


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hierbei die Gewährleistung der Sicherheit und der Interoperabilität sowie die Optimierung der Übertragungskomponenten hinsichtlich ihrer Energieeffizienz. Letztere gewinnt insbesondere bei Systemen großer Leistung immer mehr an Bedeutung.

Die Technologie der induktiven Energie- und Datenübertragung besitzt ein hohes technisches Potenzial für eine erfolgreiche Verbreitung in vielen Bereichen der Technik und des täglichen Lebens. Die erreichbaren Wirkungsgrade, die übertragbaren Leistungen und die Vorteile bei Komfort und Sicherheit sowie die zahlreichen existierenden Einsatzfälle in verschiedenen An-wendungsbereichen zeigen die Wettbewerbsfähigkeit dieser Technologie deutlich auf. Die Kom-bination der Übertragung von Energie und Daten in einem System bietet dabei vielfältige Mög-lichkeiten. Insbesondere mit Blick auf die zukünftigen Entwicklungen in der Automatisierungs-technik im Kontext von „Industrie 4.0“ spielt die kontaktlose Energieübertragung eine bedeu-tende Rolle.

Höhepunkte im Berichtsjahr

Das Jahr 2017 wurde für das Geschäftsfeld insbesondere durch den Start mehrerer neuer Pro-jekte geprägt. Das Verbundprojekt „FEEDBACCAR“ – durch das BMUB (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit) gefördert – fokussiert auf ein innovatives Lademanagement in Verbindung mit einer bidirektionalen induktiven Ladung mit 11 kW.

Angesiedelt im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) startete das Projekt „ABSOLUT“ – ein Forschungsvorhaben, das sich der zerstörungs- und kontaktfreien Qualitäts-Analyse dünner Klebeschichten z.B. im Automobilbau widmet. Weiterhing gelang es dem Ge-schäftsfeld, ein neues, von der AiF gefördertes Projekt der industriellen Gemeinschaftsförde-rung zu akquirieren. In diesem Vorhaben „Objektrekonstruktion in der Mikrowellen-Defektosko-pie” werden Möglichkeiten zur Verbesserung der Aufnahmetechniken und der quantitativen Darstellung von verdeckten Defekten in Kunststoffbauteilen mit Mikrowellen erforscht.

Ein interessantes Vorhaben für Anwendungen in der Elektromobilität begann im April des Jahres. Das im Rahmen der Maßnahme „KMU-innovativ“ geförderte Verbundvorhaben „MESES“ dient der Erforschung eines neuartigen Stromsensors, der optimal auf die speziellen Erforder-nisse der Elektromobilität abgestimmt ist.

Die wichtigsten Ergebnisse der Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurden im vergangenen Jahr auf internationalen und nationalen Fachtagungen und Workshops präsentiert. Hervorzu-heben ist hier die Teilnahme an der ICTCA (International Conferende on Theoretical and Computational Acoustics) in Wien mit einem Vortrag über die Modellierung akustischer Wellen-leiter und die Vorstellung der Thematik der akustischen Füllstandsmessung auf der Sensor & Test in Nürnberg. Weiterhin präsentierte das Geschäftsfeld seine Ergebnisse u.a. auf der Jahrestagung der Deutschen Arbeitsgemeinschaft für Akustik, der 11. Fachtagung zur Kontakt-losen Energieübertragung in Stuttgart und Workshops zu Themen der Anwendung von Ultra-schallmessverfahren in den verschiedensten Anwendungen.


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vir-US – Design virtueller akustischer Gruppenstrahler vir-US – Design of virtual acoustic phased arrays Für die Fokussierung von Ultraschallwellen soll neben den in der Praxis etablierten technischen Ansätzen (Linsen, Phased Array) ein neueres Verfahren, die Schallumkehr, mittels einer sog. chaotischen Kavität erprobt werden. Voraussetzung für eine zeitliche und räumliche Fokussie-rung ist eine Kalibrierung, welche in klassisch-experimenteller Verfahrensweise enorm aufwän-dig ist. Im Vorhaben wird eine vereinfachte, modellbasierte Methode erprobt, die auf der Kom-bination von Finite-Elemente-Methoden (FEM) und analytischer Modellierung basiert. Die mög-lichst realitätsnahe Abbildung der Schallausbreitung – von den Schallwandlern bis zum Ziel-fokus – ist wie eine virtuelle Kalibrierung zu interpretieren. Sie ist Voraussetzung, um einzelne oder zeitgleich mehrere Zielkoordinaten akustisch anzusteuern und eine dynamische Fokussie-rung auf Punkten entlang einer Bewegungsbahn (Trajektorie) zu realisieren.

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.

DIENA-Direktladesystem für induktive Energieübertragungsanwendungen Direct charging system for inductive energy transmission Im Bereich der Elektromobilität werden immer häufiger die Energiespeicher durch kontaktlos-induktive Ladesysteme geladen. Die besonderen technischen Herausforderungen sind hierbei die Erreichung hoher Wirkungsgrade, die Sicherstellung der Interoperabilität der Systeme und die Gewährleistung hoher Luftspalt- und Verschiebetoleranzen. Durch den innovativen Lösungs-ansatz des angestrebten Direktladesystems lassen sich insbesondere diese Toleranzen erhö-hen und somit die Nutzerakzeptanz steigern. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines intelligenten, direkt regelnden Sekundärteils für die kontaktlose Aufladung von Energie-speichern, welches keine Datenverbindung mehr zur Primärseite und auch keinen nachfolgen-den Laderegler benötigt.

In the field of electromobility, the energy accumulators are increasingly being charged by contactless-inductive charging systems. The particular technical challenges here are the achievement of high efficiency, ensuring the interoperability of the systems and ensuring a high air gap and displacement tolerances. The innovative solution approach of the direct charging system makes it possible, in particular, to increase these tolerances and thus increase user acceptance. The aim of the research project is the development of an intelligent, direct-regulating secondary part for the contactless charging of energy storage devices, which no longer requires a data link to the primary side and also no charging controller.

Projektleiter: Dipl.-Ing. Axel Hoppe Laufzeit: 06/2016 bis 06/2018 Förderung: MW/ IB Sachsen-Anhalt FKZ: FuE 33/16, ZWB-Nr.: 1604/00066

Projektleiter: Dipl.-Ing. Sebastian Wöckel Laufzeit: 09/2015 bis 06/2018 Förderung: BMWi, Programm Vorlaufforschung,

FKZ: VF 140055


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MobISTeK-STICKIE – Sensorgestützte Telemedizin in der Knieendoprothetik MobISTeK-STICKIE – Sensor-supported telemedicine in endoprosthetics In Deutschland werden pro Jahr rund 150.000 Patienten mit einem künstlichen Kniegelenk ver-sorgt. Für die Verkürzung des Krankenhausaufenthaltes und eine generell stärkere ambulante Betreuung der Patienten sind neue Instrumente erforderlich, um die Progression der Funktion nach einer Kniegelenksoperation besser überprüfen zu können.

Ziel des aus dem ZIM-Kooperationsnetzwerk MobISTeK hervorgegangenen Projektes ist die Entwicklung eines autarken sensorgestützten Systems für die Überwachung der Patienten-bewegung für eine effiziente Steuerung des Rehabilitationsverlaufs. Die Forschungsaktivitäten des ifak fokussieren sich hierbei auf die Konzeption einer kontaktlosen Ladeinfrastruktur und die Entwicklung energieeffizienter Verarbeitungsalgorithmen.

In Germany, nearly 150.000 patients get an artificial knee joint every year. For the reduction of the hospital stay and a generally stronger outpatient rehabilitation new instruments are necessary in order to be able to monitor the function after a knee joint operation.

Therefore the project – originated from the ZIM cooperative network MobISTeK – focuses on the develop-ment 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.

Kooperation: StatConsult IT-Service GmbH

Messung von Durchfluss, Füllstand und Stoffkonzentration auf der Basis von Ultraschall-clamp-on-Systemen Measurement of liquid flow, liquid level and concentration using ultrasonic clamp-on systems 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 Erweite-rung 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.

Acoustic waves transmit through walls of tanks or pipes. Clamp-on systems, using this effect, thus can provide data about filling level,flow or medium concentration. Within this project a producer of clamp-on flow measurement devices is supported to extend the functionality of its products with respect to the determination of level and concentration. Main work focuses on a send-/receive-site hardware optimization, implementation of data processing algorithms, that are derived from numerical simulation studies, and the realization of an innovative concepts of interface and operation.

Projektleiter: Prof. Dr. Jörg Auge Laufzeit: 02/2016 bis 12/2017 Förderung: Industrie

Projektleiter: Dipl.-Ing. Axel Hoppe Laufzeit: 10/2016 bis 09/2018 Förderung: BMWi, FKZ: 16KN055820


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Machbarkeitsstudien und Prototypen zur kontaktlosen Energie- und Daten-übertragung Industrial studies and prototypes concerning contactless transmission of power and data Die kontaktlose induktive Energieübertragung ist eine innovative Technologie, die neue Mög-lichkeiten für die Energieversorgung von beweglichen und stationären Verbrauchern eröffnet. Schleifkontakte, Schleppkabel und Energiezuführungsketten sind verzichtbar. Durch die nahezu wartungsfreien Systeme können Produktionsausfälle vermieden und der Wartungsaufwand be-trächtlich verringert werden. 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 zum Beispiel für die Medizintechnik, die Elektromobilität sowie für Komponenten in der Luftfahrt und Raumfahrt. Ausgehend von positiven Ergebnissen der Machbarkeitsstudien und Prototypen wurden für besonders aussichtsreiche Anwendungen Entwicklungsvorhaben gestartet.

The contactless inductive energy transmission technology opens up new possibilities for the energy supply of stationary, rotary and linear moving consumers without wiper contacts and trailing cables. Due to the nearly maintenance-free systems, production losses can be avoided and maintenance costs can be reduced considerably. Based on the long-term research and development experience of the institute ifak, special solutions for different industrial and non-industrial applications of contactless transmission of power and data were studied, for example in medical systems, applications in electric mobility, in the automotive field and components in the aviation. The application-specific solutions contain the calculation and optimisation of the inductive transmission assembly and the power electronic components on the primary and secondary side as well as the development of prototypes. Based on the positive results of the studies and prototypes, development projects have begun for the most promising applications.

ABSOLUT – Zerstörungsfreie Analyse und Bewertung dünner Schichten durch luftgekoppelten Ultraschall ABSOLUT – Non-destructive analysis and evaluation of thin layers by air-coupled ultrasound Im Rahmen des in Kooperation zwischen der NetCo Professional Services GmbH und dem In-stitut für Automation und Kommunikation durchzuführenden FuE-Vorhabens soll ein innovatives Ultraschall-Messsystem für die Qualitätsprüfung an Faserverbundwerkstoffen, Fügeverbindungen und Multimaterialien entwickelt werden. Das Vorhaben stellt sich die berührungslose Messung mit luftgekoppeltem Ultraschall bei typischen Frequenzen (f < 2 MHz) mit erheblich verbesserter Auflösung zum Ziel. Dabei steht die Charakterisierung „dünner“ Schichten im Fokus, wie dies bisher nicht möglich ist. Es sind Verfahren sowohl für Transmissions- als auch für Reflexions-messung vorgesehen, die eine unterschiedliche Zugänglichkeit zum mehrlagigen Prüfobjekt (ein-/beidseitig) berücksichtigen.

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).

Kooperation: NetCo Professional Services GmbH, Blankenburg

Projektleiter: Dipl.-Ing. Axel Hoppe Laufzeit: seit 2005 Auftraggeber: Industrie

Projektleiter: Dipl.-Ing. Sebastian Wöckel Laufzeit: 06/2017 bis 11/2019 Förderung: BMWi, ZIM-Kooperationsprojekt, ZF4073106GM6


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OMD – Objektrekonstruktion in der Mikrowellen-Defektoskopie OMD – Object reconstruction in microwave defectoscopy Der Markt für faserverstärkte Kunststoffe (FVK) wächst in Deutschland überdurchschnittlich. Die typischerweise auftretenden Fehler im Produktionsprozess, wie z. B. Fremdeinschlüsse oder Delaminationen erfordern zuverlässige qualitätssichernde Prüfungen. Eine hierfür geeignete zerstörungsfreie Prüfmethode (ZfP) stellt die Mikrowellendefektoskopie dar.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Werkzeugs zur eindeutigen Fehlstellen-darstellung durch Verbesserung der Aufnahmetechniken. Dadurch sollen bisher mit dieser Tech-nik nicht auffindbare Fehler sicher erkannt werden. Gemeinsam mit den erfassten Messdaten soll eine autonome Erkennung und hochaufgelöste Rekonstruktion von Geometriesprüngen und Defekten entwickelt werden. Das Vorhaben konzentriert sich auf unterschiedliche FVK mit ver-schiedenen Defektarten und die Algorithmen-basierte (autonome) Interpretation der gemesse-nen Reflexionssignaturen.

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 impro-ving 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.

Kooperation: SKZ-KFE gGmbH – Das Kunststoffzentrum, Würzburg

MESES – Mehrphasiger Stromsensor mit integriertem Störsignalausgleich für Elektrofahrzeuge MESES – Multi-phase current sensor with integrated compensation of interfering signals for electric vehicles Ziel des Verbundvorhabens ist die Erforschung eines neuartigen Stromsensors, der optimal auf die speziellen Erfordernisse der Elektromobilität abgestimmt ist. Hierzu zählen vor allem sehr geringe Messfehler, eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und Störfestigkeit. Durch den Einsatz neuer Algorithmen, verbunden mit der gleichzeitigen Messung der Ströme im Hin- und Rückleiter, soll die Strommessung genauer, störfester und effizienter erfolgen. Der neue, mehrphasige Stromsensor mit integriertem Störsignalausgleich soll einen geringeren Mess-fehler gegenüber den am Markt vorhandenen Stromsensoren aufweisen. Die Ergebnisse sind für alle Strommessaufgaben interessant, die in stark EMV-belasteter Umgebung stattfinden wie beispielsweise für E-Fahrzeuge, Antriebstechnik, Schaltnetzteile und Lichtbogenanwendungen.

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.

Kooperation: IMG Electronic & Power Systems GmbH, Nordhausen

Projektleiter: Dipl.-Ing. Sebastian Wöckel Laufzeit: 01/2017 bis 12/2018 Förderung: BMWi über AiF; FKZ: 18227 BG /2

Projektleiter: Dipl.-Ing. Axel Hoppe Laufzeit: 04/2017 bis 03/2020 Förderung: BMBF, FKZ: 16EMO0247


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FEEDBACCAR – Future Electric Energy Distribution by Aggregated Clusters and Cars with Automated Response FEEDBACCAR – Future Electric Energy Distribution by Aggregated Clusters and Cars with Automated Response

Das Projekt umfasst Forschungs- und Entwicklungsarbeiten hinsichtlich eines zukünftigen Lade-managements für Elektrofahrzeuge in Netzen mit Demand Side Management von der Leitwarte aus und Demand Response vom Fahrzeug aus, dargestellt an einer Smart Home-Anwendung auf Basis von induktivem, bidirektionalem Laden mit 11 kW. Die prinzipiell höhere Netzverfüg-barkeit von Fahrzeugen mit induktiver Ladetechnik soll in einem Flottenversuch mit sechs Fahr-zeugen an verschiedenen Standorten nachgewiesen werden. Über gesteuerte Ladevorgänge soll der Primärregelleistungsmarkt adressiert werden, wobei die Steuerung über eine Ladeleit-warte dafür sorgen soll, dass eine gesicherte Leistung zur Vermarktung bereitgestellt werden kann. Bei den angestrebten hohen Ladeleistungen kommt dem Wärmemanagement, der Fremd-körpererkennung und der gesamten Sicherheitsanalyse eine hohe Bedeutung zu. Weiterhin wird im Projekt die Sicherstellung der Interoperabilität zu aktuellen internationalen Standardisie-rungsvorschlägen, auch durch die aktive Mitarbeit in Normungsgremien, angestrebt.

Im Rahmen des Projektes soll untersucht werden, ob die Mehrkosten des Elektrofahrzeuges durch die Einbindung als Energiespeicher in Smart Home Konzepte und mit Hilfe neuer Geschäftsmodelle kompensiert werden können und in wieweit hierbei die Verwendung einer automatischen Netzanbindung und einer bidirektionalen kontaktlosen Ladetechnologie eine signifikante Rolle spielt. In diesem Fall würde die Elektromobilität für die Nutzer auch wegen der Wirtschaftlichkeit der Elektrofahrzeuge in Kombination mit dem häuslichen Energiemanagement deutlich an Attraktivität gewinnen.

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.

Kooperation: Zollner Elektronik AG, Energy2market GmbH, AUDI Aktiengesellschaft, Jacobs University Bremen gGmbH

Projektleiter: Dipl.-Ing. Axel Hoppe Laufzeit: 01/2017 bis 12/2019 Förderung: BMUB, FKZ: 16EM3129-1


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KOMPETENZFELD TESTMETHODEN FÜR VERNETZTE SYSTEME

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Kompetenzfeld Testmethoden für vernetzte Systeme Die erfolgreichen Arbeiten des ifak zum modellbasierten Test werden seit September 2017 in einem neuen Kompetenzfeld unter der Leitung von Dr. Jan Krause fortgeführt. Dieses Kompe-tenzfeld ist Geschäftsfeld-übergreifend angelegt; es bedient sich der Synergien der Geschäfts-felder „IKT & Automation“, „Verkehr & Assistenz“, „Wasser & Energie“ sowie „Messtechnik & Leistungselektronik“. Themen des modellasierten Tests und Systementwurfs sind bereits lang-jährig Forschungsgegenstand im ifak. Dabei steht insbesondere der automatisierte Test mit den erforderlichen Methoden und Werkzeugen im Vordergrund. Hier werden neben konventionellen zunehmend modellbasierte Methoden für die Testautomatisierung eingesetzt. Ein Fokus liegt im Kompetenzfeld auf der Entwicklung und Anwendung eines modellbasierten Frameworks für den Test von vernetzten Systemen. Anwendung findet dieses beispielsweise in der Industrieauto-mation sowie bei intelligenten Verkehrssystemen.

Von der Testerstellung auf der Grundlage vorhandener Anforderungsbeschreibungen bis zur automatischen Testdurchführung sollen alle Aktivitäten eines modellbasierten Testprozesses mit geeigneten Methoden und Werkzeugen unterstützt werden. Die Verwendung domänen-spezifischer Sprachen und, wenn möglich, die Orientierung an bestehenden Standards für den jeweiligen Kontext ermöglichen eine nachhaltige Einführung in die industrielle Praxis. Somit wird auch die Übertragbarkeit auf verschiedene Anwendungsfelder realisiert. In enger Kooperation mit vorrangig industriellen Partnern wird die Praxisrelevanz der erstellten Konzepte, Methoden und Tools gesichert.

Die dem neuen Kompetenzfeld zugeordneten Projekte sind nachfolgend aufgeführt.

MASSIVE – Modellsynthese aus sequenzbasierten Verhaltensanforderungen zur modellbasierten Testfallgenerierung 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 Komple-xitäten von Software, verbunden mit hohen Qualitätsanforderungen, erfordern ausgiebiges und umfangreiches Testen, bevor ein einzelnes Gerät oder ganzes System ausgeliefert werden kann.

Mit der zunehmenden Komplexität der Produkte und Produktionsanlagen werden neue Metho-den 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 entsteht ein Spezifikationsmodell, um für die modellbasierte Testfallgenerierung im Bereich der Testautomatisierung verwendet zu werden. 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 inter-nen Testprozesse und ermöglichen daneben Erweiterungen der Portfolios für Testdienstleister.

Kooperation: Technische Universität München, Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme

Projektleiter: Dipl.-Ing. Stephan Magnus Laufzeit: 05/2017 bis 04/2019 Auftraggeber: FKM e.V. Förderung: BMWi, FKZ: IGF 19536BG

Dr. Jan Krause

KOMPETENZFELD TESTMETHODEN FÜR VERNETZTE SYSTEME

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TESTOMAT – Testautomatisierung in der nächsten Runde Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das europäische Koopera-tionsprojekt TESTOMAT. Das Projekt wird innerhalb der nun dritten Iteration des Programms „Information Technology for European Advancement“ (ITEA) organisiert, das Teil des Europäi-schen Forschungsverbunds Eureka ist. Ziel des Projekts ist es, den heutigen Stand der Test-automatisierung in der agilen Softwareentwicklung voranzutreiben. Hierzu wird das Projekt in einem Testautomatisierungs-Verbesserungsmodell münden, welches die Schlüsselverbesse-rungen im Bereich der Testautomatisierung definiert und dabei einen besonderen Fokus auf messbare Verbesserungsschritte legt.

Die Schwerpunkte der Arbeiten des ifak liegen unter anderem in der Entwicklung und Ver-besserung von Methoden zur Testpriorisierung. Zusätzlich werden Methoden der funktionalen, anforderungsbasierten Testgenerierung um nichtfunktionale Merkmale unter Berücksichtigung industriell relevanter Qualitätsstandards erweitert.

Letztendlich unterstützt das TESTOMAT-Projekt Softwareteams bei dem Streben nach Zuver-lässigkeit und gleichzeitig Agilität, indem es die Entwicklungsgeschwindigkeit erhöht, ohne die Qualität zu vernachlässigen.

Kooperation: Assystem Germany GmbH, AKKA Germany GmbH, EKS InTec GmbH, embeteco GmbH & Co. KG, FFT Produktionssysteme GmbH + Co. KG, Fraunhofer FOKUS, OFFIS e.V., Parasoft Deutschland GmbH

Projektleiter: Dr. Jan Krause Laufzeit: 10/2017 bis 09/2020 Förderung: BMBF, FKZ: 011S17026G

MITTELSTAND 4.0-KOMPETENZZENTRUM MAGDEBURG

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Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg „Vernetzt Wachsen“, Teilvorhaben: Digitale Vernetzung & Standardisierung Center of expertise 4.0 for SMEs in Magdeburg „networked growth“, Sub-project: digital networks & standardization Insbesondere KMU sind heute oftmals von einer Teilhabe an Wertschöpfungsnetzwerken aus-geschlossen, da die über Jahre gewachsenen Maschinenparks kaum vernetzt sind, und wenn, dann meist über inhomogene Technologien Informationen austauschen. Vernetzung und stan-dardisierte Kommunikation bilden eine wesentliche Voraussetzung für digitalisierte Prozesse, wie sie zur effizienten Gestaltung von Industrie 4.0-Wertschöpfungsnetzen unabdingbar sind. Es besteht grundlegender Aufklärungsbedarf zu den Potentialen industrieller Kommunikations-technologien und den Möglichkeiten der informationstechnischen Vernetzung zur 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 ein-gesetzten Technologien vermittelt und die Trends hin zu Industrie 4.0-konformen Netzwerk-architekturen und Technologien aufgezeigt. Darüber hinaus leistet ifak Beiträge zur Virtualisie-rung und simulativen Unterstützung realer Prozesse. Hier werden Grundlagen und Potentiale der Simulation für die Prozessoptimierung und virtuelle Inbetriebnahme für das Anwendungs-gebiet Wassermanagement vermittelt.

Within SMEs, machinery have often been growing accross years – thus, diverse IT and AT technologies have been introduces, which in most caaes are not capable of exchanging information without spending certain efforts for adaptation. So these companies often can not participate in digitally managed value chains. Virtualization and digital netorks are essential preconditions for automated workflows, enabling Industrie 4.0 like business networks.There is a strong need for information transfer about communication technologies and integration of legacy systems.The “Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Magdeburg” will gain trust of SMEs in digitizationen and enable employees for doing digitization steps.

Within that project ifak is responsible for activities towards digital networking and standardization. Information on network architectures and suitable technologies of today’s industrial communication systems will be introduced as well as communication trends towards the Industrie 4.0. ifak also contributes to activities dedicated to virtualization and simulation of real processes. Here basics and potentials of simulation, supporting process optimization and virtual commissioning within the application area of water management will become highlighted.

Kooperation: Zentrum für Produkt-, Verfahrens- und Prozeßinnovation ZPVP GmbH, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (Fraunhofer IFF), Zentrum für Sozialforschung Halle e.V. ZSH

Projektleiter: Dr. Thomas Bangemann Laufzeit: 08/2017 bis 07/2020 Förderung: BMWi, FKZ: 01MF17006D

CENTER OF EXPERTISE 4.0 FOR SMES IN MAGDEBURG

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VERBUND-FORSCHUNGSVORHABEN ZURÜCKLIEGENDER JAHRE

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Ausgewählte Verbund-Forschungsvorhaben der letzten 5 Jahre Selected joint research projects from previous years Auf EU-Ebene eingeworbene Projekte Projects funded within EU initiatives

AVANTI – Test methodology for virtual commissioning based on behaviour simulation of production systems 09/2013 bis 06/2016

BMBF, EU ITEA-Initiative, FKZ: 01IS13018G

CACTUS – Modelle und Methoden für die Evaluierung und die optimale Anwendung von Batterielade- und -wechseltechnologien für Elektrobusse 06/2012 bis 05/2015

BMVI, EU ERA-NET+, FKZ: 03EMEN06A

AMALTHEA – Model Based Open Source Development Environment for Automotive Multi-Core Systems 07/2011 bis 04/2014

BMBF, EU ITEA-Initiative, FKZ: 01IS11020G

IMC-AESOP – ArchitecturE for Service-Oriented Process – Monitoring and Control 09/2010 bis 12/2013

FKZ: INFSO-ICT-258682

flexWARE – Flexible Wireless Automation in Real-Time Environments 09/2008 bis 02/2012

FKZ: ICT-224350

Projekte mit Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und anderer Institutionen auf Bundesebene Projects funded by the Federal Ministry of Education and Research and other federal institutes

iMediMan – IT-gestütztes Medikamentenmanagement in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen 01/2014 bis 03/2016

BMBF, KMU-innovativ; FKZ: 01IS13026B

EnergieEffiziente Stadt und Modellstadt für Erneuerbare Energien – MD E4 Teilprojekt Verkehrsmanagementzentrale 05/2011 bis 10/2016

BMBF, FKZ: 03SF0407E

MD-E4 – Magdeburg: EnergieEffiziente Stadt – Modellstadt für Erneuerbare Energien 05/2011 bis 04/2016

BMBF, FKZ: 03SF0407E

JOINT RESEARCH PROJECTS FROM PREVIOUS YEARS

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NoNitriNox – Planung und Betrieb von ressourcen- und energieeffizienten Kläranlagen mit gezielter Vermeidung umweltgefährdender Emissionen 06/2013 bis 05/2016

BMBF, FKZ: 033WA003A

SaMuWa – Die Stadt als hydrologisches System im Wandel 07/2013 bis 12/2016

BMBF, FKZ: 033W004L

KURAS – Konzepte für urbane Regenwasserbewirtschaftung und Abwassersysteme 06/2013 bis 10/2016

BMBF, FKZ: 033W013D

nidA200 – Innovatives System zur dezentralen Abwasserreinigung inklusive der Mit-behandlung des Biomülls auf Basis alternativer Sanitärkonzepte mit besonderer Stärkung des Anaerobanteils und einer neuartigen Massen-algenkultur-Technologie 05/2013 bis 04/2016

BMBF, FKZ: 033W005C

GeriaBall – Interaktive Bestimmung physischer Leistung und motorischer Gefährdungspotenziale 08/2015 bis 07/2016

BMBF, FKZ: 03ZZ0424

VibroTouch – Touchscreens mit vibro-taktilem Feedback bei eingeschränkt visueller Bedienbarkeit 07/2014 bis 06/2015

BMBF, IKT2020 – wissenschaftliche Vorprojekte Mensch-Technik-Interaktion, FKZ: 16SV7104

Untersuchungen zum Einfluss lokaler Wiederverwendung von Grauwasser auf das urbane Entwässerungssystem (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation) 08/2012 bis 12/2015

BMBF, FKZ: 02WA1263

autoAPSint – Modellgetriebene Integration der Shopfloor-Automation in eine mittelstands-gerechte ERP-Lösung mit „Advanced Planning and Scheduling“ 09/2012 bis 02/2015

BMBF, KMU-innovativ, FKZ: 01IS12009C

WikiNavi – Navigationssystem für Personen mit körperlicher Behinderung in urbanen Gebieten mit vielfältigen Mobilitätsangeboten 11/2011 bis 10/2014

BMBF, FKZ: 16SV5708

Nachhaltiges Management von Wasser und Abwasser in urbanen Wachstumszentren unter Bewältigung des Klimawandels – Konzepte für Lima Metropolitana (Perú) 06/2008 bis 05/2014

BMBF, FKZ: 01LG0512A1

ASTER – Akut-Schlaganfall-Versorgung – Telematikplattform für Rettungstransportwagen 01/2012 bis 12/2013

Das ifak arbeitete im Unterauftrag der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.

BMBF, FKZ: 03WKP20F


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SIVIKO-SCADA – Sichere, internetbasierte, virtualisierte Komponenten eines SCADA-Systems zur Prozessüberwachung von dezentralen Anlagen der kommunalen Wasserwirtschaft 01/2012 bis 12/2013

BMBF, FKZ: 01IS11024B

Industrial Wireless Diagnosis System (inWiDia) 09/2010 bis 08/2012

BMBF, FKZ: 01BN1013

Miniaturisierte energieautarke Komponenten mit verlässlicher drahtloser Kommunikation für die Automatisierungstechnik (MIKOA) 01/2009 bis 09/2012

BMBF, FKZ: 16SV3752

AQUADIC: Automatisierte Qualitätssicherung des DICOM-Bilddatenmanagements in der klinischen Forschung 07/2010 bis 10/2012

BMBF, FKZ: 01IS10020E

Rapid Planning: Nachhaltiges Infrastruktur-, Umwelt- und Ressourcen-management für hochdynamische Metropolenregionen 12/2011 bis 11/2012

BMBF, FKZ: 01LG1115A

Entwicklung leistungsfähiger und praxisgerechter Mess-, Steuerungs- und Regelungskonzepte für Biogasanlagen 06/2010 bis 05/2012

BMBF, KMU-innovativ, FKZ: 033R052C

Nachhaltige Bewirtschaftung von Kläranlagen zur energieoptimierten Abwasserreinigung unter Verwendung einer erweiterten vorkonfektionierten Kanalnetzsteuerung – ADESBA + 05/2010 bis 04/2012

BMBF, KMU-innovativ, FKZ: 02WQ1125

Projekte mit Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und weiterer Bundesministerien Projects funded by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy and other Federal Ministries

MobISTeK – Mobile Infrastrukturen und Sicherheitstechnologien für den Katastrophenschutz 07/2015 bis 06/2016

BMWi, FKZ: 16KN055801

AUSWEG – Automatische Suche strukturierter Informationen innerhalb weicher Eingangsgrößen 04/2014 bis 09/2016

BMWi, Vorlaufforschung, FKZ: VF130041

Basissystem für verteilte Netzwerkdiagnose und Prozessdatenanalyse (DIA.LYSIS) 07/2013 bis 12/2015

BMWi, FKZ: VF120048


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Inductive Norm Test by Exchange in Real Operation – InterOP 11/2012 bis 12/2016

BMU, FKZ: 16EM1082

UR:BAN – Urbaner Raum: Benutzergerechte Assistenzsysteme und Netzmanagement 01/2012 bis 12/2015

BMWi, Vorlaufforschung, FKZ: 19 P 11007 I

PROGES – Programmierbarer Fehlergenerator und Monitor für ethernetbasierte Automatisierungsnetze 10/2012 bis 09/2014

BMWi, FKZ: MF120097

DIP-Sensor – Drahtlos versorgter Multisensor zur Inline-Prozessanalyse 06/2011 bis 03/2014

BMWi, FKZ: VF 100014

Automation an der Schnittstelle zwischen Verkehrssystemen (AutomatiSch) – Entwicklung eines generischen, systemübergreifenden Modells für den automa-tisierten Datenaustausch innerhalb eines selbstorganisierenden Netzwerkes 11/2011 bis 10/2013

Das ifak war im Projekt im Unterauftrag der Otto-von-Guericke-Universität tätig.

BMWi, FKZ: KF2194809KM1

Valopsys – Validierung kooperativer Systeme 06/2011 bis 12/2013

BMWi, FKZ: VF100015

KOLINE – Kooperative und optimierte Lichtsignalsteuerung in städtischen Netzen 06/2009 bis 09/2012

BMWi, FKZ: 19 P 9002 D

Normkonforme drahtlose industrielle Kommunikation (NordiK) 07/2010 bis 04/2012

BMWi, FKZ: 01FS10003

Verteilte Automatisierung auf Basis der IEC 61131: Funktionsblockorientierte Steuerungssysteme für verteilte Automation (FOSA) 11/2010 bis 04/2012

BMWi, FKZ: 01FS10021

MOSAIK – Modellbasiertes Software Engineering für IT-sichere eingebettete Geräte von KMU07/2009 bis 06/2012

BMWi, FKZ: VF081029

MUSCLE – Multimodale Schallpfadanalyse für Clamp-On Ultraschallsysteme 07/2009 bis 06/2012

BMWi, FKZ: IW091065


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Projekte mit Förderung durch das BMWi über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) Projects funded by the AiF Society of Industrial Research Alliance

DISPO – Neue Methode zur Inline-Überwachung der Dispergiergüte von Polymerschmelzen auf Basis von modulierten Ultraschall-Reflexionen 07/2014 bis 12/2016

BMWi über AiF; FKZ: 18220 BG /2

Leistungsfähigkeit von Internetzugangstechnologien für zuverlässige M2M-Anwendungen (M2M@work) 04/2013 bis 07/2015

BMWi über AiF, FKZ: 17715 BG/2

Funklösungen in zeit- und fehlertoleranten geschlossenen Regelkreisen (WiControl) 09/2009 bis 02/2012

BMWi über AiF, FKZ: 16185 BG1

Gerätebezogene Modellierung von Funkkomponenten zur Berücksichtigung im Lebenszyklus industrieller Automatisierungsanlagen (FiLiA) 10/2010 bis 09/2012

BMWi über AiF, FKZ: 16734 BR/1

Entwicklung von Standardtests zur einheitlichen Bewertung industrieller Funklösungen (FITS) 09/2009 bis 02/2012


IT Security-Tests: Schwachstellenanalyse und Robustheitstests 10/2009 bis 12/2012


Ultraschallstreuverfahren zur Inline-Prozessüberwachung von Dispersionen mit hohem Partikelanteil 10/2010 bis 09/2012 BMWi über AiF, FKZ: 16681 BR


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VERÖFFENTLICHUNGEN, LEHRTÄTIGKEIT, GREMIEN

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Veröffentlichungen, Lehrtätigkeit, Gremien Publications, Teaching activities, Expertise committees

Veröffentlichungen Publications

Lehr- und Hochschultätigkeit Teaching and university activities

Mitarbeit in Fachausschüssen und Gremien Membership in expertise committees

Außenwirksamkeit Public relation activities

Institutskolloquien Institute seminars

Vom oder im ifak durchgeführte Veranstaltungen Events organised by or at ifak

Messen und Ausstellungen Trade fairs and exhibitions

Weitere Höhepunkte More highlights

PUBLICATIONS, TEACHING ACTIVITIES, EXPERTISE COMMITTEES

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Veröffentlichungen Publications

Bücher, Buchbeiträge Books, book contributions

Rojas, K.; Schütze, M.: La modelación como una herramienta para la evaluación y planificación de sistemas de agua residual (Modellierung als ein Hilfsmittel für die Planung und Evaluierung von Abwassersystemen). Ingeniería de Procesos, una Profesión de Impacto, Editorial UNIMAR, Pasto/ Colombia, 2017 Beiträge in referierten Zeitschriften Articles in referenced journals

Alex, J.; Morck, T.; Cybulski, B.: Simulationsgestützter Entwurf, Analyse und virtuelle Inbetriebnahme von Ammoniumregelungen für Belebungsanlagen. KA – Korrespondenz Abwasser, Abfall 64(6):515-525, 2017

Diedrich, C.; Bieliaiev, A.; Bock, J.; Gössling, A.; Hänisch, R.; Kraft, A.; Pethig, F.; Niggemann, O.; Reich, J.; Vollmar, F. et al.: Interaktionsmodell für Industrie 4.0 Komponenten. at-Automatisierungstechnik 65(1):5-18, 2017

Jumar, U.: Entwurf komplexer Automatisierungssysteme, Editorial. at-Automatisierungstechnik 65(1):2-4, 2017

Magnus, S.; Ruß, T.; Krause, J.; Diedrich, C.: Modellsynthese für die Testfallgenerierung sowie Testdurchführung unter Nutzung von Methoden zur Netzwerkanalyse. at-Automatisierungstechnik 65(1):73-86, 2017

Müller, T.; Schütze, M.; Bárdossy, A.: Temporal asymmetry in precipitation time series and its influence on flow simulations in combined sewer systems. Advances in Water Resources 10:56-64, https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2017.06.010, 2017

Pachaly, U.; Jumar, U.: Konzepte von Industrie 4.0 für die Abwasserwirtschaft – ein Strukturierungsansatz für die Identifizie-rung zentraler Handlungsfelder. KA – Korrespondenz Abwasser, Abfall 64(6): 484-495, 2017

Penn, R.; Schütze, M.; Alex, J.; Friedler, E.: Impacts of onsite greywater reuse on wastewater systems. Water, Science and Technology, 75(8): 1862-1872; DOI: 10.2166/wst.2017.057, 2017

Penn, R.; Schütze, M.; Gorfine, M.; Friedler, E.: Simulation method for stochastic generation of domestic wastewater discharges and the effect of greywater reuse on gross solid transport. Urban Water Journal, 14(8): 846-852, DOI: 10.1080/1573062X.2017.1279188, 2017

Scholz, A.; Hildebrandt, C.; Fay, A.; Schröder, T.; Diedrich, C.; Dubovy, M.; Eck, C.; Wiegand, R.; Heidel, R.: Semantische Inhalte für die Industrie 4.0. atp edition 59:34-43, 2017, ISBN ISSN: 2190-4111

Schraa, O.; Rieger, L.; Alex, J.: Development of a model for activated sludge aeration systems: linking air supply, distribution, and demand. Water Science & Technology, 75(3), 2017

Seidel, H.; Mühlhause, M.; Jäger, T.; Fay, A.; Diedrich, C.: Automatische Workflow-Generierung für Engineering-Prozesse. at-Automatisierungstechnik 65(1): 37-48, 2017

Wollschlaeger, M.; Weinmann, M.; Bangemann, T.; Belyaev, A.: Modelle und Dienste für das Betriebsmanagement. atp edition 59:44-52, 2017, ISBN ISSN: 2190-4111


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Tagungsbandbeiträge Conference contributions


Bockelmann, C.; Dekorsy, A.; Gnad, A.; Rauchhaupt, L.; Neumann, A.; Block, D.; Meier, U.; Rust, J.; Paul, S.; Mackenthun, F. et al.: HiFlecs: Innovative Technologies for Low-Latency Wireless Closed-Loop Industrial Automation Systems. 22. VDE/ITG Fachtagung Mobilkommunikation, 9.-10.05.2017, Osnabrück, 2017

Bußjäger, J.; Meier, M.; Theuerkauf, K.: Erkennen von Cyberangriffen auf industrielle Automatisierungsanwendungen. KommA 2017 – 8. Jahreskolloquium "Kommunikation in der Automation", 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017, ISBN 978-3-944722-63-4

Diedrich, C.: Sprache für I4.0-Komponenten. AUTOMATION 2017 „Technology networks Processes“, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI-Berichte 2293, VDI Verlag, 2017, ISBN 978-3-18-092293-5

Fisch, J.; Rossdeutscher, M.; Diedrich, C.: Anwendung datenbasierter Methoden auf Werkzeugmaschinendaten zur Abweichungserken-nung vom Normalbetrieb. 28. VDI-Fachtagung "Technische Zuverlässigkeit" 2017, Entwicklung und Betrieb zuverlässiger Produkte, 17.-18.05.2017, Leonberg bei Stuttgart, VDI-Berichte, VDI Verlag, 2017

Fisch, J.; Diedrich, C.; Rossdeutscher, M.; Remlein, A.: Einsatz von Korrelationsanalysen zur Zuordnung von Produktionsdaten zu Funktionsgruppen in einer Werkzeugmaschine. AUTOMATION 2017 „Technology networks Processes“, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI-Berichte 2293, VDI Verlag, 2017, ISBN 978-3-18-092293-5

Gnad, A.; Rauchhaupt, L.; Willmann, S.: Verteiltes Testsystem zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Kommunikationssystemen für Industrie 4.0 Anwendungen. KommA 2017 – 8. Jahreskolloquium "Kommunikation in der Automation", 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017, ISBN 978-3-944722-63-4

Hintze, E.; Magnus, S.; Krause, J.: Formale Verifikation von Kommunikationsprotokollen am Beispiel von IO-Link Safety. AUTOMATION 2017 „Technology networks Processes“, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI-Berichte 2293, VDI Verlag, 2017, ISBN 978-3-18-092293-5

Krause, J.; Magnus, S.; Hintze, E.: Eclipse-basierte Werkzeugkette zur Verifizierung und Testautomatisierung industrieller Kommu-nikationsprotokolle. KommA 2017 – 8. Jahreskolloquium "Kommunikation in der Automation", 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017, ISBN 978-3-944722-63-4

Schröder, T.; Diedrich, C.; Riedl, M.: Kommunikationskonzept von NAMUR Open Architecture – NOA. KommA 2017 – 8. Jahres-kolloquium "Kommunikation in der Automation", 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017, ISBN 978-3-944722-63-4

Schulze, D.; Rauchhaupt, L.; Krätzig, M.; Jumar, U.: Coexistence Plant Model for an Automated Coexistence Management. IFAC 2017 World Congress – The 20th World Congress of the International Federation of Automatic Control, 9.-14.07.2017, Toulouse, France, 2017

Schulze, D.; Rauchhaupt, L.; Jumar, U.: Coexistence for Industrial Wireless Communication Systems in the Context of Industrie 4.0. ANZCC 2017 – Australian and New Zealand Control Conference, 17.-20.12.2017, Gold Coast, Australien, IEEE, 2017

Theuerkauf, K.; Meier, M.; Meister, D.: Verteilte Intrusion-Detection-Systeme für die Feld- und Leitebene. AUTOMATION 2017 „Technology networks Processes“, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI-Berichte 2293, VDI Verlag, 2017, ISBN 978-3-18-092293-5


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Theuerkauf, K.; Meier, M.; Gnad, A.; Rauchhaupt, L.: Hochgenaue Zeitsynchronisierung als Grundlage verteilter Produktionsprozesse in der Industrie 4.0. KommA 2017 – 8. Jahreskolloquium "Kommunikation in der Automation", 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017, ISBN 978-3-944722-63-4

Walewski, J.; Bahr, M.; Ruckstuhl, H.; Willmann, S.; Rauchhaupt, L.: 5G Anforderungsspezifikation für industrielle Automatisierungsanwendungen. KommA 2017 – 8. Jahreskolloquium "Kommunikation in der Automation", 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017, ISBN 978-3-944722-63-4

Willmann, S.; Gnad, A.; Rauchhaupt, L.: Unified Assessment of Dependability of Industrial Communication. AUTOMATION 2017 „Technology networks Processes“, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI-Berichte 2293, VDI Verlag, 2017, ISBN 978-3-18-092293-5

Willmann, S.; Krätzig, M.; Rauchhaupt, L.: Methodology for holistic assessment of dependability in wireless automation. ETFA 2017 – 22nd IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation, 12.-15.09.2017, Limassol, Cyprus, 2017

Wollschlaeger, M.; Weinmann, M.; Bangemann, T.; Bieliaiev, O.: Ableitung von Industrie 4.0-Modellen und -Diensten für Manufacturing Operations Management. AUTOMATION 2017 „Technology networks Processes“, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI-Berichte 2293, VDI Verlag, 2017, ISBN 978-3-18-092293-5

Zipper, H.; Meier, M.; Hintze, E.; Diedrich, C.: Implementing state machines in distributed event-based systems. EBCCSP 2017: 3rd International Conference on Event-Based Control, Communication and Signal Processing, 24.-26.05.2017, Funchal, Madeira, Portugal, 2017

Zipper, H.; Diedrich, C.: Detailed visualization of communication network topologies. IFAC 2017 World Congress - The 20th World Congress of the International Federation of Automatic Control, 9.-14.07.2017, Toulouse, France, 2017 Wasser & Energie Water and Energy

Alex, J.; Morck, T.; Cybulski, B.: Systematischer Entwurf und Erprobung von Ammoniumregelungen für Belebtschlammkläran-lagen. DWA-GMA-Gemeinschaftstagung „Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen – Konzepte, Erfahrungen, Trends“, 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen, DWA, 2017

Blanco, S.; Torres, S.; Galvis, A.; Schütze, M.: Conceptual framework for resilience analysis of urban drainage systems. 14th International Conference on Urban Drainage, 10.-15.09.2017, Prague, Czech Republic, 2017

Jumar, U.; Rauchhaupt, L.: Wireless Automation und Mobilfunk 5G – Chancen und Risiken der Kommunikationslösungen für Wasserwirtschaft 4.0. 50. Essener Tagung, 22.-24. März 2017, Aachen, 2017

Mitchell, R.-L.; Gerlach, S.; Riechel, M.; Stapf, M.; Hürter, H.; Gunkel, M.; Waschnewski, J.; Schütze, M.; Alex, J.; Thamsen, P.U.: A holistic adaptation methodology to increase the resilience of urban wastewater infrastructures. IWA Conference LESAM (Leading Edge Conference for Sustainable Asset Management), 20.-22.06.2017, Trondheim, 2017

Pachaly, U.; Jumar, U.: Industrie 4.0 – Fluch oder Segen für die Abwasserwirtschaft? DWA-GMA-Gemeinschaftstagung „Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen – Konzepte, Erfahrungen, Trends“, 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen, DWA, 2017


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Rojas, K.; Galvis, A.; Schütze, M.: Modelling of sediments in the drainage system of Cali/Colombia. 14th International Conference on Urban Drainage, 10.-15.09.2017, Prague, Czech Republic, 2017

Schraa, O.; Rieger, L.; Alex, J.: Ein neues Konzept zur Schlammalterregelung von Belebtschlammkläranlagen. DWA-GMA-Gemeinschaftstagung „Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen – Konzepte, Erfahrungen, Trends“, 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen, DWA, 2017

Schütze, M.; Lange, M.; Pabst, M.; Haas, U.: Astlingen – ein Benchmark-Beispiel zur Kanalnetzsteuerung. DWA-GMA-Gemeinschaftstagung „Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen – Konzepte, Erfahrungen, Trends“, 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen, DWA, 2017

Schütze, M.; Lange, M.; Pabst, M.; Haas, U.: Real-time control of Astlingen – considering sewer system and WWTP. 14th International Conference on Urban Drainage, 10.-15.09.2017, Prague, Czech Republic, 2017

Schütze, M.; Ogurek, M.; Alex, J.: Integrated modelling using a modern simulation framework. 14th International Conference on Urban Drainage, 10.-15.09.2017, Prague, Czech Republic, 2017

Wortberg, T.; Mietzel, T.; Gerner, N.; Flores, C.; Schütze, M.: Potential analysis and assessment of a real timecontrol system aiming at reduction of combined sewer overflow volumes. 14th International Conference on Urban Drainage, 10.-15.09.2017, Prague, Czech Republic, 2017 Verkehr & Assistenz Transport and Assistance

Büchter, H.; Naumann, S.: Charging Electrically Driven Buses Considering Load Balancing in the Power Grid. 14th Scientific and Technical Conference – Transport Systems – Theory and Practice, 18.-20.09.2017, Katowice, Poland, 2017, ISBN 978-3-319-43991-4

Büchter, H.; Naumann, S.: A Hybrid Optimization Approach for Planning Charging Infrastructure. 31th European Simulation and Moedelling Conference – ESM 2017, 25.-27.10.2017, Lisbon, Portugal, 2017

Büchter, H.; Naumann, S.: Modeling and Planning Charging Infrastructure for Electrically Driven Buses. ITS World Congress, 29.10.-2.11.2017, Montréal, Canada, Best paper award – category of scientific paper, 2017

Czogalla, O.; Schade, J.; Naumann, S.: Distribution of spatio-temporal e-mobility data and incident information for mobile devices using TPEG over DAB+. 24th World Congress on Intelligent Transport Systems, 29.10.- 02.11.2017, Montreal, Canada, 2017

Engel, C.; Magnus, S.; Krause, J.: Using Twitter as source of traffic data – Concepts and experiences of the project AUSWEG. The 4th International Symposium on Emerging Internetworks, Communication and Mobility (EICM 2017), 24.-26.07.2017, Leuven, Belgium, 2017

Trumpold, J.; Oertel, R.; Weißer, D.; Schaefer, M.; Maier, P.; Naumann, S.; Büchter, H.: MENDEL: Minimum load of electrical networks caused by charging operations of electric buses. 30th International Electric Vehicle Symposium & Exhibition, 09.-11.10.2017, Stuttgart, 2017


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Reinhold, C.; Scholz, P.; Jumar, U.: Electromagnetic Material Parameter Extraction of Ferrites to the GHz Range via Measurements and Simulations. International Applied Computational Electromagnetics Society (ACES) Symposium, 26.-30.03.2017, Firenze, Italy, 2017

Wöckel, S.; Arndt, H.; Steinmann, U.; Auge, J.: Transducer misalignment – an insuperable obstacle for acoustic clamp-on liquid level measurement? Sensor+Test Conferences 2017, 30.05.-1.06.2017, Nürnberg, 2017

Wöckel, S.; Arndt, H.; Steinmann, U.; Auge, J.; Dietl, K.; Schober, G.; Kugler, C.; Hochrein, T.: Ermittlung der Dispergiergüte von Partikeln in Polymerschmelzen mittels Ultraschallstreuung. DAGA 2017 – 43. Jahrestagung für Akustik 6.-9.03.2017, Kiel, 2017, ISBN 978-3-939296-12-6 Vorträge Lectures (not published in conference papers)


Diedrich, C.: Präsentation beim Workshop „NOA – NAMUR Open Architecture - Statusbericht Prototypen und offenes Diskussionsforum“. NAMUR-Hauptsitzung, NAMUR Interessengemeinschaft Automati-sierungstechnik der Prozessindustrie e.V., 9.-10.11.2017, Bad-Neuenahr, NAMUR, 2017

Diedrich, C.: Interaktionsmodell für Industrie 4.0 Komponenten. Forum Industrie 4.0 meets the Industrial Internet, Hannover Messe Industrie, Vortrag 27.04.2017, 2017

Diedrich, C.: Sprache für Industrie 4.0-Komponenten – Wie unterhalten sich Maschinen? Symposium „Digitalisierung in der Automation“ anlässlich des 60. Geburtstags von Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich, 6.04.2017, Magdeburg, 2017

Jumar, U.: Forschung und Entwicklung zur Automation – das Institut ifak in der Zuse-Industrieforschungs-gemeinschaft. Treffen des Kollegiums emeritio, 19.12.2017, Magdeburg, 2017

Jumar, U.: Automation – Forschung und Entwicklung für den Mittelstand. Themenabend "Industrie 4.0 – Grenzenlose Automatisierung?" der Mittelstands- und Wirtschaftsvereinigung der CDU Magdeburg, 27.11.2017, Magdeburg, 2017

Jumar, U.: Der Hochschulabsolvent und die Forschungslandschaft der Ingenieurwissenschaften – Anmer-kungen eines Institutsleiters der Automatisierungstechnik. Katholische Studentengemeinde St. Augustinus, 30.11.2017, Magdeburg, 2017

Jumar, U.: Vorstellung der Zuse-Gemeinschaft und ihrer bisherigen Aktivitäten. Zuse-Industrieforschungs-gemeinschaft – Forschung, die ankommt: Die Institute aus Sachsen-Anhalt laden zum Kennen-lernen ein, 22.11.2017, Magdeburg, 2017

Jumar, U.: Examples of Research on Automation at Magdeburg – A Challenging Unity of Theory, Technology and Application. Hangzhou Dianzi University, 30.10.2017, Hangzhou, China, 2017

Jumar, U.: Bedeutung der Funkkommunikation beim Übergang von industrieller Automatisierung zu Indus-trie 4.0. 5G – Industrielle Kommunikation der Zukunft – Technologien, Funktionalität, Rahmen-bedingungen. Jahrestagung BMBF-Forschungsinitiativen 5G, 20.06.2017, Heinz Nixdorf MuseumsForum Paderborn, BMBF, 2017


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Jumar, U.: Netzwerke, kontaktlose Energieübertragung und Ambient Energy – ein fachlicher Kurzbeitrag mit persönlichen Anmerkungen. Ehrenkolloquium für Prof. Dr. Alfred Iwainsky anlässlich der Verabschiedung aus dem Amt des Vorstandsvorsitzes. GFaI – Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V., 9.06.2017, Berlin, 2017

Kaiser, A.; Riedl, M.; Mahnke, W.: Der schnelle Weg zum FDI Device Package. PI-Konferenz 2017, 22.-23.03.2017, Frankfurt, 2017

Krätzig, M.: Anforderungsspezifikation und Performanceuntersuchung von industriellen Funkanwendungen. Automation meets wireless, 21.-22.06.2017; Messe Essen, 2017

Krätzig, M.: Frequemzspektrum für die industrielle Kommunikation und Koexistenzmanagement in der Nor-mung. Standardisierung für die industrielle Kommunikation, Workshop zum Thema Industrie 4.0, 15.11.2017, Denkfabrik im Wissenschaftshafen, Magdeburg, 2017

Rauchhaupt, L.: Wie kommen Funknormen auf den Weg? – Am aktuellen Beispiel neuer Funktechnologien für die Industrie: GHMT Kompetenztage 2017, Homburg/Saar, 7.-8.03.2017, 2017

Rauchhaupt, L.: Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie – Bedeutung und Herausforderungen. 22. VDE/ITG Fachtagung Mobilkommunikation, 9.-10.05.2017, Osnabrück, 2017

Rauchhaupt, L.: Relevante Normungsgremien für die industrielle Kommunikation, aktuelle Normungsprojekte und Möglichkeiten der Mitarbeit. Standardisierung für die industrielle Kommunikation, Workshop zum Thema Industrie 4.0, 15.11.2017, Denkfabrik im Wissenschaftshafen, Magdeburg, 2017

Schulze, D.: Modellierung eines reglerbasierten Koexistenzmanagements. Tagung des GMA Fachaus-schusses 1.50 "Grundlagen vernetzter Systeme", 29.-31.05.2017, Universität Ulm, 2017

Schulze, D.; Krüger, O.; Rauchhaupt, L.; Jumar, U.: Koexistenzsicherung von Funklösungen für Industrie 4.0. 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage, 27.-28.09.2017, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 2017

Willmann, S.; Krätzig, M.; Rauchhaupt, L.: Generic dependability assessment approach in wireless automation. IECON 2017 – 43rd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 29.10.-1.11.2017, China National Convention Center, Beijing, China, 2017

Willmann, S.; Gnad, A.; Rauchhaupt, L.: Einheitliche Bewertung der Zuverlässigkeit von Kommunikationslösungen im Maschinen- und Anlagenbau. 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage, 27.-28.09.2017, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 2017

Willmann, S.: Leistungsmerkmale, Kenn- und Maßgrößen zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Funk-kommunikationssystemen. Sitzung des GMA-FA 5.21 „Funkgestützte Kommunikation“ im VDI-Fachbereich „Industrielle Informationstechnik", 21.02.2017, VDE-Haus, Frankfurt, 2017


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Alex, J.: Leistungsfähigkeit von Kläranlagen in Bezug auf Nitrifikation/Denitrifikation basierend auf Simulationsberechnungen. Jahrestagung der Lehrer und Obleute der Kläranlagen- und Kanal-Nachbarschaften des DWA-Landesverbandes Baden-Württemberg, 29.03.2017, Leinfelden-Echterdingen, 2017

Alex, J.: Neues von SIMBA. 24. SIMBA-Treffen, 16.-17.05.2017, Schönebeck Bad Salzelmen, ifak, 2017

Jumar, U.: Aktualisierung des Merkblattes DWA-M 260 – Visualisierung und Auswertung von Prozess-informationen auf Abwasseranlagen. DWA-KläranlagenTage, 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen, DWA, 2017

Jumar, U.; Robleto, G.; Truong, A.; Schütze, M.; Ogurek, M.; Alex, J.: A trans-sectoral modelling approach and the RP Simulator for the integrated planning and management of sectoral supply and disposal infrastructures. Rapid Planning Mid-term Conference, 12.-13.09.2017, Nairobi, Kenia, 2017

Jumar, U.: Magdeburger Institut des Forschungsmittelstandes im Megacities-Programm des BMBF. Kon-gress von BMWi und VIU „Mit Innovationen auf internationale Märkte – Mittelstandsförderung öffnet Türen zur Welt“, 20.11.2017, Berlin, 2017

Krnávek, O.; Alex, J.; Himr, D.: Advanced Model for Pumping Energy. 24. SIMBA-Treffen, 16.-17.05.2017, Schönebeck Bad Salzelmen, ifak, 2017

Morck, T.; Alex, J.: Regelungstechnische Optimierungen auf Kläranlagen – Implementierungsberichte nach Simulationsstudien. 24. SIMBA-Treffen, 16.-17.05.2017, Schönebeck Bad Salzelmen, ifak, 2017

Pitzen, M.; Alex, J.; Gaßmann, J.: Modellierung des Wärmehaushaltes komplexer Kläranlagen. 24. SIMBA-Treffen, 16.-17.05.2017, Schönebeck Bad Salzelmen, ifak, 2017

Robleto, G.; Schütze, M.; Ogurek, M.; Truong, A.; Alex, J.: Rapid Planning Simulator (RP Simulator): A support tool for the integrated modelling and planning of supply and disposal infrastructures in fast growing cities. Rapid Planning Mid-term Conference, 12.-13.09.2017, Nairobi, Kenia, 2017

Robleto, G.; Schütze, M.; Ogurek, M.; Truong, A.; Alex, J.; Peters, G.; Joost, I.; Mennerich, A.: Trans-sectoral modelling of supply and disposal infrastructures in fast growing cities – the case of Da Nang, Vietnam. Rapid Planning Mid-term Conference, 12.-13.09.2017, Nairobi, Kenia, 2017

Rojas, K.; Schütze, M.: La modelación como una herramienta para la evaluación y planificación de sistemas de agua residual (Modellierung als ein Hilfsmittel für die Planung und Evaluierung von Abwassersystemen). V Simposio Virtual e Internacional de Investigación Aplicada a la Ingeniería de Procesos, Universidad Mariana, Pasto/Colombia, 16.05.2017, Pasto/Colombia, 2017

Schütze, M.: Astlingen – ein Benchmarkmodell zur Kanalnetzsteuerung. 24. SIMBA-Treffen, 16.-17.05.2017, Schönebeck Bad Salzelmen, ifak, 2017

Schütze, M.; Snir, O.; Friedler, E.: Closing the urban water loop – Integrated urban water and wastewater management for in-creased sustainability – CLUWAL. German-Israeli Cooperation in Water Technology Research; Status Seminar 2017, 12.-15.11.2017, Masada, Israel, 2017

Suchold, N.; Frigger, U.: IT-Sicherheit in der Wasserwirtschaft am Beispiel einer kommunalen ISMS-Anwendung. 1. Fachkongress KOMMUNAL 4.0, 9.02.2017, Schwäbisch Gmünd, 2017


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Czogalla, O.: Verbreitung ortsreferenzierter Sperr- und Ereignisinformationen zur Darstellung in mobilen Endgeräten mittels TPEG über DAB+. Deutsche Gesellschaft für Ortung und Navigation – Navigationskonvent 2017, 4.-5.05.2017, Berlin, 2017

Ruß, T.; Magnus, S.; Krause, J.: Automatisiertes Testen von verteilten Systemen über Petrinetze. 40. Treffen der GI TAV Fachgruppe, 10.02.2017, Langen, 2017

Ruß, T.: SIRENE – Beschleunigung von Blaulichtfahrten. Datennutzung für Lichtsignalanlagen und Routing. mFUND-Konferenz, 2.08.2017, Berlin, 2017 Messtechnik & Leistungselektronik Measurement Technology and Power Electronics

Gagelmann, T.; Wöckel, S.; Arndt, H.: Akustische Überwachung von Kunststoffschmelzen. Workshop des Fachausschusses Ultraschall der DEGA, 10.-12.06.2017, Drübeck, 2017

Wöckel, S.: Verfahren der Fluid-Durchflussmessung und -Analyse mit geführten akustischen Wellen. Symposium der Gesundheitswirtschaft in Sachsen-Anhalt „Ultraschallanwendungen in der Medizin“, 9.06.2017, Hochschule Merseburg, 2017

Wöckel, S.: Effective acoustic modeling of fluid-filled elastic tubes. ICTCA Wien – 13th International Confe-rence on Theoretical and Computational Acoustics, 30.07.-3.08.2017, Wien, Österreich, 2017

Wöckel, S.: Erzeugung transienter – lokal begrenzter – haptischer Signale auf Oberflächen. 11. DEGA-Symposium, Ultraschall – Innovative Anwendungen für hohe Frequenzen, 23.10.2017, Magdeburg, Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), 2017 Beiträge in sonstigen Zeit- und Druckschriften Contributions in other journals

Jumar, U.; Pachaly, U.: Orientierungshilfe auf dem Weg zu einer Wasserwirtschaft 4.0. Modernisierungsreport Sonderausgabe der WWT Wasserwirtschaft Wassertechnik(1), 2017

Müller-Czygan, G.; Fauth, H.; Suchold, N.: Praktische IT-Sicherheit in der Wasserwirtschaft: Branchenstandard Wasser/Abwasser als Teil von KOMMUNAL 4.0. gwf Wasser/Abwasser 11, 2017

Müller-Czygan, G.; Suchold, N.; Fauth, H.: Branchenstandard Wasser/Abwasser als Teil von KOMMUNAL 4.0. Automation Blue 3, 2017

Ruß, T.; Magnus, S.; Krause, J.: Automatisiertes Testen von verteilten Systemen über Petrinetze. Softwaretechnik-Trends (STT) 37(1), 2017

Theuerkauf, K.; Bangemann, T.; Meier, M.: Ein System, das die Informationssicherheit in der Produktion kontinuierlich überwacht. Mitteldeutsche Mitteilungen, 26:20, 2017


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Tagungsleitungen, Seminare, Richtlinien etc. Conference chairs, seminars, guidelines etc.

Haas, U.; Ruf, O.; Dittmer, U.; Schütze, M.: Integrale Abflusssteuerung in Mischsystemen – Aspekte zu deren Einführung, SAMUWA-Publikation, http://www.samuwa.de/publikationen, 2017

Jumar, U.: Merkblatt DWA-M 260 „Visualisierung und Auswertung von Prozessinformationen auf Abwasseranlagen“, Mitarbeit im verantwortlichen Fachausschuss, Hennef, DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall, 2017

Jumar, U.: 24. SIMBA-Treffen – Treffen der deutschsprachigen Simulationsanwender im Bereich abwassertechnischer Systeme. Tagungsleitung, 16.-17.05.2017, Schönebeck-Bad Salzelmen, ifak/ifak technology+service GmbH i.G., 2017

Jumar, U.: DWA-GMA-Gemeinschaftstagung „Mess- und Regelungstechnik in abwassertechnischen Anlagen“, Tagungsleitung, 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen, DWA, 2017

Jumar, U.; Otten, W.: AUTOMATION 2017, Kongressleitung, 27.-28.06.2017, Baden-Baden, VDI Wissensforum GmbH, 2017

Jumar, U.; Jasperneite, J.: KommA 2017 – 8. Jahreskolloquium „Kommunikation in der Automation“. Tagungsleitung, 14.-15.11.2017, Magdeburg, ifak/inIT, 2017

Rauchhaupt, L. et al.: Funktechnologien für Industrie 4.0. VDE Positionspapier der ITG AG Funktechnologie 4.0, VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V., Informationstechnische Gesellschaft im VDE (ITG), 2017

Rauchhaupt, L.: Wireless Automation – Schnittmenge oder Teilmengen? Newsletter VDI Wissensforum, Mai 2017, https://www.vdi-wissensforum.de/news/wireless-automation-schnittmenge-oder-teilmengen/, 2017

Schütze, M.: Leitfaden Integrale Abflusssteuerung in Mischsystemen – Abschätzung des Steuerungs-potenzials. SAMUWA-Publikation, http://www.samuwa.de/publikationen, 2017

Schütze, M.: 37th World Congress of IAHR (International Association of Hydro-Envrionment Engineering and Research). 13.-18.08.2017, Kuala Lumpur/ Malaysia, Scientific Committee (Internationaler Programmausschuss), 2017

Schütze, M.: 15th International Computing & Control for the Water Industry Conference (CCWI). Scientific Committee (Internationaler Programmausschuss), 5.-7.09.2017, Sheffield/ United Kingdom, 2017

Schütze, M.: 17th International Conference on Urban Drainage, 10.-15.09.2017, Prag/ Tschechische Republik. Scientific Committee (Internationaler Programmausschuss), 2017

Theuerkauf, K.; et al.: Diskussionspapier „Sichere Kommunikation für Industrie 4.0“, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Plattform Industrie 4.0, 2017

Theuerkauf, K.; et al.: Geräteidentität und -integrität im Internet der Dinge. Positionspapier | Task Force, Hrsg.: Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT, DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE, 2017

Willmann, S.; Rauchhaupt, L. et al.: VDE Positionspapier „Resiliente Netze mit Funkzugang“, Herausgeber: VDE|ITG, 20.03.2017


100

Lehr- und Hochschultätigkeit Teaching and university activities

Die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und das ifak pflegen eine enge Kooperation, die darauf zielt, zum Transfer zwischen außeruniversitärer und universitärer Forschung und Lehre bei-zutragen. Seit 1993 ist das ifak nach Senatsbeschluss der Universität legitimiert, die Bezeichnung „Institut an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg“ zu führen.

Vorlesungen an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Lectures

Prof. Christian Diedrich: Prozessleittechnik Automatisierungssysteme Kommunikationssysteme Struktur und Verhaltensmodellierung – UML PLT-Engineering Funktionale Sicherheit Medizinische Geräte Digital Control Systems – DCS

Prof. Ulrich Jumar: Robuste Mehrgrößenregelung

Prof. Ulrike Steinmann (Lehrstuhl Messtechnik seit 2017):

Sensorapplikationen Sensorik und Sensorsysteme Messtechnik und Sensorik Medizinische Messtechnik Sensoren für die Medizintechnik Messtechnik im Maschinenbau

Vorlesungen an der Hochschule Magdeburg-Stendal Lectures

Dr. Jens Alex: Prozessführung und Anlagenbetrieb

Prof. Dr. Jörg Auge: Grundlagen der Elektrotechnik I + II Elektrische Messtechnik Prozessmesstechnik/ Sensorik Grundlagen der Mechatronik Autarke Sensor-Aktor-Systeme

Dr. Thomas Bangemann: Prozessleittechnik

Dr. Manfred Schütze: Simulation von Reinigungsanlagen

Dr. Manfred Schütze, Michael Ogurek:

Angewandte Modellierung

Gastvorlesungen Guest lectures

Dr. Jens Alex: Simulation und Steuerung/Regelung der biologischen Abwasserreinigung – Auswahl und Verhalten typischer Regelungen im abwassertechnischen Bereich (TU Dresden)

Dr. Manfred Schütze Michael Ogurek:

Gewässergütemodellierung (Ostfalia Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Campus Suderburg)

Hangzhou Dianzi Universität (HDU), China: Der Rektor der HDU, Prof. ZHU Zefei, und der Institutsleiter des ifak, Prof. Ulrich Jumar, vereinbarten 2017 eine mehr-jährige Kooperation. Im Rahmen einer würdevollen Zeremonie, bei der Prof. Jumar als Professor der HDU eingeführt wurde, bekräftigten die Partner ihre Pläne zur Kooperation in Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Automatisierungstechnik.


101

Abschlussarbeiten Theses

Die folgende Liste enthält Abschlussarbeiten, die im Jahr 2017 von Mitarbeitern des ifak betreut oder mit betreut wurden. Die aufgeführten Arbeiten entstammen der Kooperation mit verschiedenen Universitäten, Hochschulen und Unternehmen. Den hier nicht aufgeführten Betreuern der Koope-rationspartner wird herzlich gedankt.

Dissertationen

Hahn, S. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg): Methoden zur nichtlinearen modellbasierten Spurführung benutzer-definierter Punkte an der Fahrzeugfront.

Erstgutachter: U. Jumar

2017

Diplom- und Masterarbeiten

Haeßelbarth, L. (Otto-von-Guericke Universität Magdeburg) Entwicklung und Kostenbewertung eines Logistikkonzepts für einen regionalen Online-Marktplatz im Landkreis Stendal.

Betreuer: S. Naumann

2017/2018

Kempiak, S. (Otto-von-Guericke Universität Magdeburg) Kommunikation zum Management der Koexistenz von Funksystemen in der Industrie.

Betreuer: L. Rauchhaupt

2017

Krüger, O. (Hochschule Magdeburg-Stendal) Analyse von Fehlermodellen für die robuste Regelung des Medienzugriffs von IEEE 802.11-Geräten.

Betreuer: D. Schulze

2017

Oefler, T. (Hochschule Magdeburg-Stendal) Universelles Testsystem zur Bewertung des applikationsspezifischen Zeit- und Fehlerverhaltens industrieller Kommunikationsnetzwerke.

Betreuer: L. Rauchhaupt

2017

Peters, G. (Ostfalia-Hochschule für Angwandte Wissenschaften Suderburg)Setup of an integrated model of the water supply and wastewater system of Da Nang city.

Betreuer: M. Schütze

2016/2017

Rabsilber, M. (Hochschule Magdeburg-Stendal) Erstellung von Interferenzprofilen mithilfe einer Software Defined Radio Plattform.

Betreuer: M. Krätzig

2017

Raj, R. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg): Sending user defined V2X data to incorporate vulnerable road users into intelligent traffic systems.

Betreuer: T. Ruß

2017/2018

Schmidt, G. (Hochschule Magdeburg-Stendal): Validierung von Winkelschätzalgorithmen für die Lokalisierung von passiven RFID-Transpondern.

Betreuer: M. Krätzig

2016/2017

Soni, R. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg): Test System Integration for FMI/FMU based co-simulation.

Betreuer: S. Magnus

2016/2017

Xie, F. (Otto-von-Guericke Universität Magdeburg) Assistance System for Pedestrians for Crossing Signaled Intersections Time Optimally.


2017/2018


102

Bachelorarbeiten

Benecke, T. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Planung der Kommunikationsstrukturen sowie zeitliche Synchronisation eines verteilten Testsystems.

Betreuer: T. Ruß

2017

Bothe, C. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Kontaktlose induktive Datenübertragung für Fahrzeuge mit kontaktlosen Ladesystemen.

Betreuer: J. Bauch

2017/2018

Dembeck, P. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Hydraulische und thermische Modellierung eines Heizsystems für Biogasanlagen.

Betreuer: M. Ogurek

2017/2018

Khshainy, M. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Störkompensierter Stromsensor für kontaktlose Ladesysteme.

Betreuer: A. Hoppe

2017/2018

Gehrt, H.-L. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Untersuchung von Internet of Things-Protokollen für den Einsatz in der industriellen Kommunikation.

Betreuer: K. Theuerkauf

2017/2018

Leuver, R. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Modellierung von Energiespeichern in Elektrobussen des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV).


2016/2017

Mischke, J. (Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg) Positionserfassungssystem für kontaktlose Ladesysteme.

Betreuer: J. Bauch

2017

Ramírez Calderón, O. (Universidad del Valle in Cali/Kolumbien): Escenarios futuros del sistema de gestión urbana del agua de Santiago de Cali bajo el enfoque de Producción más limpia con el simulador SIMBA#/RapidPlanning.

Betreuer: M. Schütze

2016/2017

Schmidt, J. (Hochschule Magdeburg-Stendal): HMI-Schnittstelle für Ultraschalldurchflussmessgeräte.

Betreuer: R. Pentke

2017/2018

Teuber, S. (Hochschule Harz) Erstellung einer OO-Spezifikation für Motion Control Funktionsbau-steine (PLCopen).

Betreuer: M. Riedl

2017/2018

Urban, R. (Technische Universität Braunschweig) Effiziente Ladenregler für kontaktlose Elektromobilitäts-anwendungen.

Betreuer: A. Hoppe

2017


103

Mitarbeit in Fachausschüssen und Gremien Membership in expertise committees

ACODAL – Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental (Kolumbianische Vereinigung der Umweltingenieure) Dr. M. Schütze: persönliches Mitglied seit 2016

Arbeitsgemeinschaft Messwertaufnehmer e.V. (AMA) Vertretung des ifak durch Prof. U. Steinmann

Arbeitsgruppe „Stadtverkehr“ der Landes-hauptstadt Magdeburg Vertretung des ifak durch O. Czogalla

Arbeitskreis Mess- und Automa-tisierungstechnik, Magdeburger Bezirksvereine VDI und VDE D. Hasler: Obmann des Arbeitskreises vom VDI seit 2007

Arbeitsgruppe Wasserwirtschaft 4.0 unter Leitung des Ministeriums für Umwelt, Landwirt-schaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen Prof. U. Jumar: Mitglied der 2017 eingerichteten Arbeits-gruppe

AutomationML e.V. Vertretung des ifak durch Dr. M. Riedl und M. Thron seit 2009

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – Digitale Infrastrukturen AG Daten und Verkehr Vertretung des ifak durch O. Czogalla

CAN in Automation (CiA) ifak Mitglied seit 1997

CARISSMA – Forschungs- und Testzentrum (Center of Automotive Research on Integrated Safety Systems and Measurement Area) der Technischen Hochschule Ingolstadt Prof. U. Jumar: Mitglied des wissenschaftlichen Beirats seit 2010

Car2Car Communication Consortium ifak Mitglied seit 2009, Vertretung durch T. Ruß und S. Naumann

Deutsche Forschungsgesellschaft für Auto-matisierung und Mikroelektronik e.V. – DFAM Dr. Th. Bangemann; Prof. U. Jumar: Vertretung des ifak im Beirat

Deutsche Gesellschaft für Akustik Prof. U. Steinmann: Vorsitzende des FA „Ultraschall“ und Mitglied im FA „Physikalische Akustik“

Deutsche Kommission für Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE – DKE Prof. Ch. Diedrich, A. Gnad, E. Hintze, A. Hoppe, Ch. Hübner, S. Naumann, Dr. L. Rauchhaupt, Prof. R. Simon: DKE/K 962 „SPS“ DKE 353.0.1 „Berührungsloses Laden von E-

Fahrzeug-Batterien“ DKE 914.1 „Profile für funktional sichere

Kommunikationssysteme“ DKE 931.1 „IT-Sicherheit in der Automatisie-

rungstechnik“ DKE/K 956 „Leittechnik, Informationslogistik,

Unterkomitee „Feldbusse“ DKE/AK 956.0.2 „Industrial Wireless Networks“ DKE 931 „Systemaspekte“ DKE 931.0.4 „Systemaspekte“, Arbeitskreis

„Kernmodelle“ Fokusgruppe NeLDE – Netzintegration, Last-

management und dezentrale Energieerzeugung (STD 1911.1)

DKE „Standardization Council Industrie 4.0“ DKE/AK STD 1941.0.1 „Normungsroadmap I.40“ DKE/AK STD 1941.0.2 „Funk I.40“

Digitalradio Mitteldeutschland e.V. ifak Gründungsmitglied; Vertretung des ifak durch Prof. U. Jumar

DGON – Deutschen Gesellschaft für Ortung und Navigation A. Herrmann: persönliche Mitgliedschaft in der „Kommission Landverkehr“

DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. Dr. J. Alex: KA 6.9 „Erhöhte Mischwasser-

behandlung“ und KA 6 „Aerobe biologische Abwasserreinigungsverfahren“

Dr. M. Schütze: Arbeitsgruppe ES 2.4 „Integrale Abflusssteuerung in Kanalnetzen“

Prof. U. Jumar: Fachausschuss KA 13 „Automa-tisierung von Kläranlagen“, Sprecher der Arbeits-gruppe KA 13.2 „Prozessdaten“, Mitglied in den Arbeitsgruppen DWA WI 5.4 „Cyber-Sicherheit“ und DWA KA 13.5 „Konzepte der Industrie 4.0 für die Abwasserwirtschaft“

ETG/VDE Fachausschuss Q1.1 „Kontaktlose Energie- und Datenübertragung“ A. Hoppe: Vorsitzender des FA


104

European Conference of Postal and Telecommunications Administrations (CEPT) Mitarbeit von M. Krätzig in der Working Group Spectrum Engineering SE24 “Short Range Devices" of Electronic Communications Committee (ECC)

European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Mitarbeit von M. Krätzig in der TG 41 „Wireless Industrial Applications“

Expertenplattform „Demographischer Wandel“ des Landes Sachsen-Anhalt ifak Mitglied seit 2014 Vertretung in der Lenkungsgruppe: R. Hempel

(bis 2017), Prof. U. Jumar

FDT 2.0 Project Group Profinet IO Vertretung des ifak durch J. Pessel

GFaI – Gesellschaft zur Förde-rung angewandter Informatik Prof. U. Jumar: Vorstandsmitglied 2008-2017 Prof. Chr. Diedrich: Mitglied Forschungsbeirat

GI – Gesellschaft für Informatik J. Krause: persönliches Mitglied im Arbeitskreis

„Test Analyse Verifikation (TAV)“

GMA VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik Prof. U. Jumar: Beiratsmitglied M. Thron: FA 6.23 „Plant Asset Management”,

FA 7.21 „Industrie 4.0“ Dr. L. Rauchhaupt: Leiter des FA 5.21 „Funk-

gestützte Kommunikation in der Automatisie-rungstechnik“

Dr. T. Bangemann: FA 7.21 „Industrie 4.0 ” K. Theuerkauf: FA 5.22 AG1 „IT-Security“ J. Krause: FA 7.25 „Testen vernetzter Systeme

für Industrie 4.0" S. Willmann: FA 5.21 „Funkgestützte

Kommunikation“ im VDI-Fachbereich „Industrielle Informationstechnik“

HighTech Startbahn Netzwerk e.V. ifak über Zwanzig20-fast Mitglied seit 2014

Hochschulsimulationsgruppe „HSG“ L. Förster und K. Meier: Mitarbeit in den Untergruppen „Kläranlagenmodellierung“ und „Integrierte Modellierung“

IAHR International Association for Hydro-Environment Engineering and Research Dr. M. Schütze: Mitglied seit 2015

IFAC International Federation of Automatic Control Prof. U. Jumar: Chair des Technical Committee

3.3 “Telematics: Control via Communication networks”; Vice-Chair des Technical Committee 3.1 “Computers for Control”

Prof. Chr. Diedrich: Mitarbeiter des Technischen Komitees „Advanced Manufacturing Techno-logy“; Leiter der Arbeitsgruppe „Network embedded Systems“

Prof. U. Jumar: Mitglied im Kernteam zur Vorbe-reitung des Weltkongresses 2020 in Berlin

IGZ – Innovations- und Gründerzentrum Magdeburg Prof. U. Jumar: Beiratsmitglied seit 2006

International Electrotechnical Commission Prof. Ch. Diedrich von der IEC als Convenor der

Arbeitsgruppen TC65 SC65E WG4 „Field device tool interface specification“ und WG7 „Function blocks for process control and EDDL“ berufen

Mitarbeit von Dr. L. Rauchhaupt im IEC SC65C, WG 16 „Wireless“ und WG17 „Wireless Coexistence"

Prof. R. Simon: Projektleiter des IEC 61131-10 ED1 „XML Exchange Formats for Programs according to IEC 61131-3“

IWA – International Water Association Dr. M. Schütze: Arbeitsgruppe

„Real-time Control“ des Joint Committees on Urban Drainage der IWA und IAHR; Mitglied der Gruppen „Modelling of Integrated Urban Water Systems“ und „Instrumentation, Control and Automation“

Joint Comittee on Urban Drainage of IWA (International Water Association) and IAHR (International Association of Hydro-Environment Engineering and Research) Dr. M. Schütze: seit Dez. 2008 eines der weltweiten Mitglieder 2014 zum Vorsitzenden gewählt

MAHREG Automotive – Sachsen-Anhalt Automotive e.V. ifak: Mitglied des Kompetenznetzes MAHREG Automotive seit 2006

Plattform Industrie 4.0 Prof. C. Diedrich: Mitglied in AG1 „Referenz-

architekturen, Standards und Normung“ und Leiter der UAG „Semantik/Grammatik“

Dr. L. Rauchhaupt: Mitglied in AG1 „Referenz-architekturen, Standards und Normung“ UAG „Netzkommunikation“

PLCopen e.V. ifak: Gründungsmitglied Dr. M. Riedl: TC 3 „Zertifizierung“ Prof. R. Simon: Vorstandsvorsitzender, Mitglied

des Promotion Committee 1 und der Task Force „OPC Unified Architecture“


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PROFIBUS-Nutzerorganisation e.V. (PNO) Prof. Chr. Diedrich, Dr. Th. Bangemann, E. Hintze, Dr. M. Riedl, T. Doehring, D. Hasler, M. Meier: C2 „Quality“ CB „PROFINET“ CB/PG10 PN „Security“ C3 „Application Profiles“ C4 „Integration“

Thüringer Programmkommission für die Forschungsförderung des Landes Thüringen. Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Prof. U. Jumar: Mitglied der Programmkommission seit 2016

Verkehrsausschuss der IHK Magdeburg Prof. U. Jumar: Ausschussmitglied seit 2004

Verkehrssicherheitsbeirat des Landes Sachsen-Anhalt Vertretung des ifak durch J. Schade

Ausschuss VDE-Ehrenring des VDE – Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik Prof. U. Jumar: von 2017 bis 2020 in den Ausschuss berufen

VDE-ITG Fachausschuss K5 „Schutz- und Automatisierungstechnik“ Chr. Hübner: Fachausschussleiter seit 2014

Verkehrswissenschaftlicher Beirat zum Verkehrsentwicklungsplan (VEP 2025) der Landeshauptstadt Magdeburg O. Czogalla: Mitglied des Beirates

VIMOS – Verkehrliche Integrationsplattform für Management- und Optimierungssysteme ifak: Mitglied des Kompetenzzentrums seit 2007

VIU – Verband Innovativer Unter- nehmen ifak: Mitglied des Verbandes

Zeitschrift „at Automatisierungstechnik“ Prof. U. Jumar: Mitglied des wissenschaftlichen Beirats seit 2008 und ab 2018 Editor-in-Chief

Zeitschrift „Automatisierungstechnische Praxis“ (atp) Prof. Chr. Diedrich: Beiratsmitglied

Zeitschrift „GWF-Wasser/Abwasser“ Prof. U. Jumar: Beiratsmitglied

Zeitschrift „Journal of Environmental Planning and Management“ Dr. M. Schütze: Gutachtertätigkeit

Zeitschrift „Journal of Hydroinformatics“ Dr. M. Schütze: Gutachtertätigkeit

Zeitschrift „Journal of Sensors and Sensor Systems (JSSS)“ Prof. J. Auge: Reviewer und Associate Editor

Zeitschrift „Urban Water Journal“ Dr. M. Schütze: Mitglied des Editorial Board

ZUSE-Gemeinschaft ifak Gründungsmitglied der Deutschen Industrie-

forschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V. Prof. U. Jumar 2015 zum Vorsitzenden des

Innovationsrates gewählt

ZVEI – Zentralverband Elektro- technik und Elektronikindustrie e.V. ifak Gründungsmitglied der Forschungsgemeinschaft „Automation“ 2007, Vertretung des ifak durch Prof. U. Jumar, Dr. Th. Bangemann, Prof. Chr. Diedrich, Dr. L. Rauchhaupt: Lenkungskreis Industrie 4.0 Fachverband Automation Arbeitskreis „Systemaspekte Untergruppe MES“ Lenkungskreis „Industrielle Kommunikation“

PUBLIC RELATION ACTIVITIES

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AUSSENWIRKSAMKEIT

Institutskolloquien Institute seminars

26.01.2017 Darina Schulze: Modellierung und Simulation eines automatischen Koexistenzmanagements

23.02.2017 Sebastian Wöckel: Das Ohr am Kunststoff – Akustische Bestimmung des Partikelanteils in Polymeren

30.03.2017 René Hempel: Wenn Telemedizin Spaß macht – Das Projekt GeriaBall

18.05.2017 Sarah Willmann: Verlässliche Verbindung – wie zuverlässige Datenkommunikation bewertet werden kann

15.06.2017 Nico Suchold: KOMMUNAL 4.0 – Fluch oder Segen: IT-Sicherheit bei der Digitalisierung kritischer Infrastrukturen

17.08.2017 Jan Krause: APP4MC – Eclipse-basierte Plattform für das modellbasierte Entwickeln und Testen von Multi- und Many-Core-Systemen

14.09.2017 Gloria Robleto: Intersektorale Betrachtung von Infrastruktursystemen am Beispiel von Wasser und Energie

19.10.2017 Holger Zipper: Verhaltensbeschreibung von Automatisierungskomponenten aus dem Web-Store

16.11.2017 Dirk Fischer: Laden bis zum Ende – Optimiertes Direktladesystem für induktive Energie-übertragungsanwendungen

14.12.2017 Sebastian Naumann: PERRON – Sind Fußgänger eigentlich nur spezielle Autos? – Lösungsansätze für ein fußgängergerechtes Navigationssystem

AUSSENWIRKSAMKEIT

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Vom oder im ifak durchgeführte Veranstaltungen Events organised by or at ifak

12.01.2017: Sitzung der AG „Netzkommunikation“ und „Sichere unter-nehmensübergreifende Kommunikation“ im ifak (ohne Foto) 2.-3.02.2017: Erstes Projekttreffen der deutschen Partner im Projekt ENTOC 1.03.2018: Projekttreffen zu oneM2M-Studie im ifak (ohne Foto)

27.04.2017: Tag der Logistik – Schülergruppe am ifak 9.-10.05.2017: Schulung zur Simulation von Abwassersystemen mit SIMBA (ohne Foto) 17.05.2017: 24. SIMBA-Anwender-Treffen in Schönebeck-Bad Salzelmen

20.05.2017: Das ifak bei der 12. Langen Nacht der Wissenschaft in Magdeburg 30.-31.05.2017, Wiesbaden-Niedernhausen: 11. DWA-VDI-Fachtagung Mess- und Regelungstechnik in abwasser-technischen Anlagen – Konzepte, Erfahrungen, Trends Tagungsleitung Prof. Jumar, Vorträge vom ifak zum Themenkreis Industrie 4.0 für die Wasserwirtschaft

1.06.2017: Sommerfest im Familienhaus im Park 27./28.06.2017, Baden-Baden Magdeburger Studententeam beim Automationskongress ifak bei Kongressleitung und mit mehreren Fachbeiträgen aktiv


108

6.07.2017: Treffen des GMA AK 7.20 (ohne Foto) Florian Philipp, MdL Sachsen-Anhalt, besuchte am 08.09.2017 das ifak und informierte sich über die Zuse-Gemeinschaft 19.-20.09.2017: Kick-off-Meeting vom Projekt SIRENE in Magdeburg

10.10.2017: Kick-Off des OPTIMUM- Projekts (OPTimised Industrial IoT and Distributed Control Platform) im ifak 12.10.2017: 39. Sitzung des Kuratoriums des ifak e.V. (ohne Foto)

17./18.10.2017 + 19./20.10.2017: Grundlagen-Schulung und Spezial-Schulung zur Simulation von Abwassersystemen mit SIMBA (ohne Foto)

24.10.2017: DWA-Arbeitsgruppe „Integrale Abflusssteuerung“ (ohne Foto)

14.-15.11.2017: KommA 2017 – Jahreskolloquium Kommunikation in der Automation Tagungsleitung Prof. Jumar und Prof. Jasperneite, Keynote Dr. Jörg Hähniche

09.11.2017: Besuch einer Delegation der Deutsch-Amerikanischen Außen-handelskammer

November 2017: Deutsch-Israelische Wassertechnologiekooperation – Dr. Schütze beim Projekttreffen in Haifa Projektstart der Kooperation des ifak mit dem Technion in Haifa/Israel im BMBF-Projekt

„CLUWAL“ 28.11.2017: Chinesische Gäste aus ShanXi informierten sich über Automation und Industrie 4.0

AUSSENWIRKSAMKEIT

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22.11.2017: Zuse-Kennenlernen in Sachsen-Anhalt mit über 20 Vertretern aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft

27.11.2017: Themenabend „Industrie 4.0 – Grenzenlose Auto-matisierung?“ der Mittelstands- und Wirtschafts-vereinigung der CDU Magdeburg

4.12.2017: Mitgliederversammlung des ifak e.V. (ohne Foto) 6.-7.12.2017: PNO TSG/ PROFIenergy-Sitzung (ohne Foto) Messen und Ausstellungen Trade fairs and exhibitions

16.02.2017: Vorstellung „Intelligenter Medikamentenschrank“ auf dem BASSY-Transfertag beim DLR in Berlin 14.-16.03.2017: ifak auf der Messe „embedded world“(ohne Foto) ifak stellt Lösungen zum Thema eingebettete Geräte, Test als

Bestandteil der Qualitätssicherung und Softwareentwicklung vor Ausstellung auf dem Gemeinschaftsstand von PROFIBUS &

PROFINET International 20.-24.03.2017: CeBIT in Hannover Exponat: Intelligenter Leitkegel, zusammen mit „Sag’s uns einfach“

von der Firma Teleport (Gemeinschaftsstand)

22.-23.03.2017: ifak auf dem PI-Kongress in Frankfurt/ Main Dr. Riedl als Referent auf dem Workshop zur Technik FDI mit dem Schwerpunkt „Der

schnelle Weg zum FDI Device Package“


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22.-24.03.2017: Ausstellung auf der 50. Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft 27.04.2017: ifak auf der HMI 2017 auf dem PI-Gemeinschaftsstand mit Lösungen rund um

PROFIBUS, PROFINET und Testdienstleistungen. Vortrag von Prof. Diedrich „Interaktionsmodell für Industrie 4.0 Komponenten“ im Rahmen

des „Forum Industrie 4.0 meets the Industrial Internet“

2.-4.05.2017: Anlässlich der Medientage Mitteldeutschland in Leipzig stellt das ifak am Stand der Medienanstalt Sachsen-Anhalt Arbeiten zur Nutzung des Digitalradio für die Verbreitung von Verkehrsinformationen vor

10.-11.05.2017 ifak auf dem Digital Innovation Forum in Amsterdam (ohne Foto) ifak stellt Forschungsergebnisse zu den Themen Virtuelle Inbetriebnahme, durchgängige

Werkzeugketten bis hin zum automatisierten Test aus dem erfolgreich abgeschlossenen ITEA-Projekt AVANTI, dem Nachfolgeprojekt ENTOC sowie AMALTHEA4public vor

18.05.2017: Innovationstag Mittelstand 2017 in Berlin Das ifak präsentiert zum Thema „Kontaktlose

Stromversorgung in der Medizintechnik“

15.06.2017: Präsentation zur „Sicherheit für das Internet der Dinge“ bei einem vom VDI-Landesverband Sachsen-Anhalt in Kooperation mit dem Verband der IT- und Multimediaindustrie (VITM) veranstalteten Ingenieurforum

20.06.2017, Paderborn: Präsentationen zur Jahrestagung „5G - Industrielle Kommunikation der Zukunft“ der BMBF-Forschungsinitiativen Demonstrator zum Projekt „HiFlecs – Hochperformante,

sichere Funktechnologien und deren Systemintegration in zukünftige industrielle Closed-Loop-Automatisierungs-lösungen“

AUSSENWIRKSAMKEIT

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5.-6.07.2017: ConCarExpo 2017 in Berlin ifak demonstriert Test und Diagnose von Funk im Verkehr Exponate: Car2X-Testsystem und intelligenter Leitkegel 21.11.2017: Präsentation des Projektes SIRENE auf der Hypermotion in Frankfurt (ohne Foto)

28.-29.11.2017 Aussteller beim Car2Car Forum in Braunschweig Exponat: Car2X-Testsystem

28.-30.11.2017: SPS/IPC/DRIVES in Nürnberg ifak stellte auf dem Gemeinschaftsstand der PNO das

neue Werkzeug 'Plant Explorer' vor, das für die Topo-logieerkennung industrieller Netzwerke und das Beob-achten und Setzen von Informationen zu PROFINET-Geräten entwickelt wurde.

Beim Forum des ZVEI moderierte Dr. Rauchhaupt die Präsentation „DECT and ULE in Automation – New opportunities based on new standards“.

Weitere Höhepunkte More highlights

24.01.2017: Klausurtagung des ifak in Barleben 01.02.2017: Ernennung von Frau Dr.-Ing. Ulrike Steinmann zur Professorin für Messtechnik an der OVGU

02.02.2017: Gründung des GMA-Arbeitskreises 7.20 „Semantik und Interaktion für I4.0-Kompo-nenten“, Leiter Prof. Christian Diedrich (ohne Foto)

(Foto: Otto-von-Guericke-Universität)

17.02.2017: 51. Regelungstechnisches Kolloquium in Boppard Vortrag von Frau Darina Schulze zum Funk-Koexistenzmanagement


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21.02.2017: Zuse-Regionalgruppe Mitte konstituiert 06.04.2017: Symposium „Digitalisierung in der Automation“ anlässlich des 60. Geburtstags von Prof. Christian Diedrich

07.04.2017: Gratulationsrunde der ifak-Mitarbeiter und Übergabe des Spendenschecks für Ingenieure ohne Grenzen e.V. Magdeburg 25.04.2017: Abschlussworkshop zum EU-FP7-Projekt ECOSSIAN in Paris (ohne Foto)

23.05.2017: ifak an der Erarbeitung einer Studie zur „Digitalisierung des Elbkorridors“ beteiligt (ohne Foto) 10.-11.05.2017, Amsterdam: ITEA Award of Excellence for Innovation für das Forschungsprojekt AVANTI (ohne Foto) 15.06.2017: VDI-Förderpreis für die im ifak betreute Masterarbeit von Carsten Kempiak zu kontaktlosen Übertragungssystemen

Im Juni 2017: Prof. Dr. René Simon in Amsterdam als Vorstands-vorsitzender der PLCopen für zwei Jahre wiedergewählt

9.-14.07.2017, Toulouse: 20th World Congress der IFAC International Federation of Automatic Control Präsentation von 2 ifak-Beiträgen Staffelstabübergabe an die Ausrichter des Weltkongresses 2020 in Berlin (Prof. U. Jumar im Kernteam der Kongressvorbereitung)

AUSSENWIRKSAMKEIT

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12.-14.07.2017, Houston und Atlanta: Sustainable Mobility Forum „Driving Into A Sustainable Future“ O. Czogalla vom ifak war als Panelist und Experte für

Intelligente Verkehrssysteme eingeladen 10.-12.07.2017, Kloster Drübeck (Harz): Workshop „Schallfeldbasierte Messverfahren – vom Transducer bis zur praktischen Anwendung“ Leitung U. Steinmann (Otto-von-Guericke-Universität/ ifak) 22.08.2017, Quibdó (Kolumbien): Workshop zum Wassermanagement in der Stadt Quibdó Leitung durch M. Schütze auf

Einladung des kolumbianischen Ministeriums für Umwelt und Nachhaltigkeit

29.08.2017, Magdeburg: Auftaktreffen Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Magdeburg „Vernetzt wachsen“(ohne Foto) ifak ist Projektpartner 10.-15.09.2017: 14th International Conference on Urban Drainage in Prag Dr. Schütze eröffnet weltweit wichtigste Konferenz auf

dem Gebiet der Stadtentwässerung Nach erfolgreicher Tätigkeit gibt Dr. Manfred Schütze den

Staffelstab als Leiter des Joint Committee turnusgemäß weiter an Dr. Jeroen Langeveld von der TU Delft

ifak bei der Zwischenverteidigung des vom deutschen Ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes „Rapid Planning“ in der UN-Habitat-Zentrale in Nairobi, 12.-13.09.2017

30.10.2017: Chinesische Universität HDU und ifak vereinbaren mehrjährige Kooperation


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S. Willmann am 02.11.2017 am chinesischen Institut ITEI (Instrumentation Technology & Economy Institute) in Peking Informationsaustausch über aktuelle Normungstätigkeiten und zukünftige Kooperationen Gespräche über erste Ergebnisse hinsichtlich der Zuverlässigkeitsforschung des durch das

BMBF geförderten Projekts „Begleitforschung – Zuverlässige drahtlose Kommunikation in der Industrie“ wurden geführt.

ITEI und ifak werden zukünftig an der Normung zusammen arbeiten. Mit den erstellten Dokumenten IEC61907 und IEC62673 sind die ersten Ergebnisse

sichtbar. 29.11.2017 Senatssitzung der Zuse-Gemeinschaft in Berlin Die Mitgliedschaft im Stadtmarketingverein Pro Magdeburg steht exemplarisch für das regionale Engagement des ifak.

Quellennachweis der Fotos: Wenn nicht anders vermerkt, ist die Quelle der Fotos das Institut ifak.

AUSBLICK

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Ausblick Das 1991 in Magdeburg aus der Otto-von-Guericke-Universität heraus gegründete Institut ist im Jahr 2008 nach einer erfolgreichen Entwicklungsperiode im Innovations- und Gründerzentrum Magdeburg-Barleben in das Zentrum der Landeshauptstadt von Sachsen-Anhalt zurückgekehrt. Die Denkfabrik im Wissenschaftshafen Magdeburg, nahe dem technischen Campus der Uni-versität, ist im April 2018 genau zehn Jahre Standort des Instituts. Die gute Nachbarschaft zu anderen Forschungseinrichtungen und die fruchtbare Einbeziehung von Studierenden in die Forschungs- und Entwicklungsarbeit des ifak haben das Institut nachhaltig positiv beeinflusst. Das Team des ifak wird auch künftig dazu beitragen, dass Forschung und Entwicklung zu Auto-mation und Kommunikation aus Magdeburg bekannt und anerkannt sind. Eine wachsende Zahl von Auslandskontakten sorgt dafür, dass dies auch über den nationalen Rahmen hinaus geschieht.

Zu den Höhepunkten des Jahres 2018 gehört für das ifak die 15. Auflage der Tagung EKA – Entwurf komplexer Automatisierungssysteme und das nunmehr bereits 25. SIMBA-Treffen als Zusammenkunft der Interessenten an der Simulation wasserwirtschaftlicher Systeme. Als Partner im 2017 gestarteten Projekt Mittelstand 4.0 – Kompetenzzentrum Magdeburg „Vernetzt wachsen“ werden wir Brücken schlagen: Selbstverständlich stehen Themen der Industrie 4.0 im Fokus eines Instituts der Automatisierungstechnik und selbstverständlich ist ein Institut der Zuse-Industrieforschungsgemeinschaft dem Mittelstand verpflichtet. Als wichtige Messeaktivi-täten stehen 2018 die LOGIMAT in Stuttgart, die Hannover Messe Industrie, die IFAT in Mün-chen, die ACHEMA in Frankfurt/Main, die SENSOR+TEST in Nürnberg sowie die SPS IPC Drives in Nürnberg auf dem Programm. Über einen Kontakt auf einer der genannten Veranstaltungen oder einen Besuch in der Denkfabrik im Wissenschaftshaben würden wir uns freuen!

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar Institutsleiter

OUTLOOK

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Outlook Founded in 1991 in Magdeburg from the Otto von Guericke University, ifak returned to the centre of the state capital of Saxony-Anhalt in 2008 after a successful development period at the Innovation and Start-up Centre Magdeburg-Barleben. The building “Denkfabrik” (think tank) in the Port of Science Magdeburg, near the university's technical campus, will have been the location of the institute for exactly ten years in April 2018. The good neighbourhood to other research institutes as well as the increased productive and fruitful inclusion of students into R&D projects of ifak have had a positive sustainable influence to the institute. The ifak team will continue to contribute to making R&D on automation and communication in Magdeburg known and highly reputed also in future. An increasing number of international cooperations ensure that this is also done beyond the national level.

The highlights of the year 2018 for ifak include the 15th edition of the conference “EKA – Design of Complex Automation Systems” and the 25th SIMBA conference, addressing people who are interested in simulation of water management systems. As a partner in the “Mittelstand 4.0 – Competence Centre Magdeburg Networked Growth” project launched in 2017, we will build bridges: Naturally, topics of Industry 4.0 are the focus of an institute of automation technology and, furthermore for a member of the Zuse Industry Research Association, ifak is committed to SMEs. Important trade fair activities in 2018 include LOGIMAT in Stuttgart, Hanover Fair Industry, IFAT in Munich, ACHEMA in Frankfurt/Main, SENSOR+TEST in Nuremberg as well as SPS IPC Drives in Nuremberg. We would be pleased to meet you at one of these events or welcome you for a visit to the “think tank” in the Port of Science!

Prof. Dr Ulrich Jumar Head of Institute

IHRE ANSPRECHPARTNER IM IFAK

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Ihre Ansprechpartner im ifak Your contact at ifak ifak Institut für Automation und +49 391 990140 Kommunikation e.V. Magdeburg +49 391 9901590 Werner-Heisenberg-Straße 1 http://www.ifak.eu 39106 Magdeburg

Prof. Dr. Ulrich Jumar Institutsleiter

+49 391 9901410 [email protected]

Andreas Herrmann Institutsleitung/ Finanzen & Controlling


Dr. Thomas Bangemann stellv. Institutsleiter/ Forschungskoordination


Prof. Dr. Christian Diedrich stellv. Institutsleiter


Dr. Jens Alex Geschäftsfeldleiter Wasser & Energie


Prof. Dr. Hartmut Zadek Geschäftsfeldleiter

Verkehr & Assistenz


Dr. Matthias Riedl Geschäftsfeldleiter IKT & Automation


Axel Hoppe Geschäftsfeldleiter

Messtechnik & Leistungselektronik


WEGWEISER DIRECTIONS

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Anreise mit dem Pkw By car Autobahn A2: Abfahrt 70 „Magdeburg Zentrum“ Autobahn A14: Abfahrt 5 „Magdeburg-Sudenburg“ dann weiter auf der Stadtautobahn „Magdeburger

Ring“ bis Abfahrt City Ring Nord B1 dann Richtung Burg/Dessau auf die B1. Durch den

Tunnel am Universitätsplatz, dann am Askanischen Platz links abbiegen in die Sandtorstraße. Der Wissenschaftshafen ist ausgeschildert.

Aus Richtung Burg/Dessau: B1. Nach den beiden Brücken über die Elbe rechts in die Sandtorstraße abbiegen.

Parkplätze finden Sie hinter der Denkfabrik.

Motorway A2: Exit 70 ‘Magdeburg Zentrum’ Motorway A14: Exit 5 ‘Magdeburg-Sudenburg’ continue on the city bypass ‘Magdeburger Ring’

until exit City Ring Nord B1 take direction Burg/Dessau on the B1. Go under

tunnel at the University square, then turn left onto Sandtorstrasse at Askanischen Platz. The Port of Science ‘Wissenschaftshafen’ is signposted.

From direction Burg/Dessau: B1. After the two bridges across the river Elbe, turn right into the Sandtorstrasse.

Parking spaces can be found on the back of the building "Denkfabrik".

Anreise mit der Bahn By train Vom Hbf Magdeburg zum ifak mit der Straßenbahn (planen Sie ca. 30 min Anreisezeit). Hauptausgang des Hbf nutzen Straßenbahn bis zur Haltestelle „Opernhaus“ am

Universitätsplatz benutzen (verschiedene Linien möglich)

Umsteigen in Richtung „Messegelände“ bzw. „Herrenkrug“, 2 Stationen bis Haltestelle „Askanischer Platz“

Von dort zu Fuß in die Sandtorstraße, vorbei am Max-Planck-Institut bis zur nächsten Kreuzung. Dann rechts in die Joseph-von-Fraunhofer-Straße und anschließend in die Werner-Heisenberg-Straße (ca. 10 min Fußweg einplanen).

From Magdeburg central station to ifak by tram ‘Strassenbahn’ (plan ca. 30 mins for your journey). Use main exit of the station Use tram until stop ‘Opernhaus’ at

‘Universitätsplatz’ (several lines possible) Transfer to tram for direction ‘Messegelände’ or

‘Herrenkrug’, continue for 2 stations until stop ‘Askanischer Platz’

From here on foot: turn into Sandtorstr, passing the Max-Planck-Institute until you reach the next junction. Then turn right into the Joseph-von-Fraunhofer-Str and walk further to Werner-Heisenberg-Str (Please calculate ca. 10 min on foot).

Für Nutzer eines Navigationssystems For users of a navigation system Falls Ihr Gerät die Werner-Heisenberg-Straße nicht erkennt, geben Sie bitte „Sandtorstraße/Ecke Theodor-Kozlowski-Straße“ ein. An dieser Kreuzung fahren Sie in den Wissenschaftshafen.

If your device does not recognise the Werner-Heisenberg-Strasse, then enter the name ‘Sandtorstr/ Theodor-Kozlowski-Str’ instead. At the junction, turn into the Port of Science ‘Wissenschaftshafen’.

1 deckblatt 2017 a - ifak.eu · 2007 beteiligung an der kontenda gmbh share holder of the company...

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