Beitrag zur Verhaltensanalyse und Synchronisation von steuerungstechnischen Prozessen durch verteilte echtzeitfähige Kommunikationssysteme

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten

ICT-Systeme zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung in den Gesundheitssystemen der afrikanischen Entwicklungsländer. : Fallstudien: Benin

Vergleicht man, die verschiedenen afrikanischen Gesundheitssysteme mit- und untereinander mit Hilfe der Case Study Forschungsmethodologie, so ergibt sich eine große Ähnlichkeit in vielen Bereichen, wie z. B. Alltagsprobleme, Struktur und Organisation des Sektors, etc. (Kapitel 3). Dieser Teil der vorliegenden Arbeit fokussiert auf die Struktur, die Organisation und die Alltagsprobleme im Gesundheitssystem in Benin (Kapitel 2). Insbesondere wurde die Gesundheitspolitik, deren Gesetze und Verordnungen, und die Finanzierung des Gesundheitssystems sowie der aktuelle Stand der Technik und der technischen Infrastruktur des Landes untersucht. Ferner ist der Nutzungsgrad von ICT-Systemen (engl. Information and Communication Technologies) ermittelt worden. Die Untersuchungsergebnisse werden ausführlich besprochen und analysiert, und es wird ein Fazit gezogen. Bei den Untersuchungen und der Analyse der verschiedenen Ergebnisse sind alle Akteure des Gesundheitssystems in Benin berücksichtigt worden. Die Alltagsprobleme sind je nach Akteur im System unterschiedlich, und sind deshalb unter verschiedenen Aspekten untersucht und analysiert worden

EAI 2005: Enterprise Application Integration - Proceedings of the 2nd GI-Workshop on Enterprise Application Integration.

Die heutige Flut von Informationsquellen im betrieblichen Umfeld bestimmt die immer weiter zunehmende Notwendigkeit der Integration von Anwendungssystemen und Datenbanken innerhalb der betrieblichen Datenverarbeitung und über Unternehmensgrenzen hinweg. Enterprise Application Integration (EAI) bezeichnet in diesem Kontext die Planung, die Methoden und die Software, um heterogene, autonome Anwendungssysteme unternehmensweit oder -übergreifend zu integrieren. Der EAI-Workshop findet zum zweiten Mal nach der erfolgreichen Auftaktveranstaltung am OFFIS-Institut in Oldenburg im vergangenen Jahr statt. Der Workshop EAI’05 ist eine gemeinsame Veranstaltung der GI-Arbeitskreise „Enterprise Architecture“ und „Software Architekturen“, der GMDS-/GI-Arbeitsgruppe „KIS - Informationssysteme im Gesundheitswesen“ sowie des Klinikums der Philipps-Universität Marburg. Das Thema EAI soll auf dem Workshop aus übergreifender, ganzheitlicher Sicht betrachtet werden. Sowohl die grundlegenden Problemstellungen, wie semantische Integration und Wissensmanagement in verteilten heterogenen Systemen, als auch pragmatische Lösungsansätze und Vorgehensmodelle auf der Basis von Integrationswerkzeugen und innovativen IT-Infrastrukturen stehen im Fokus. Berichte aus spezifischen Anwendungsbereichen, wie Bankwesen, Bauwirtschaft und Gesundheitswesen zeigen Anforderungsprofile und konkrete Lösungen auf. Einen Schwerpunkt bildet die integrierte Gesundheitsversorgung mit Beiträgen zur Anwendungsintegration im Krankenhaus sowie zu verschiedenen Fragestellungen im Zusammenhang mit der Integration in Gesundheitsnetzen. Darüber hinaus werden mit verschiedenen Beiträgen zur prozessorientierten Integration aktuelle Bestrebungen thematisiert, die in verschiedenen Anwendungsdomänen von Interesse sind

Communication Infrastructure for high-dynamic Parallel Kinematic Machines

Ziel dieser Arbeit ist die Konzipierung, Realisierung und Erprobung einer zentral organisierten Kommunikations-Infrastruktur zur Unterstützung von Steuerungssystemen aus dem Bereich hochdynamischer Roboteranwendungen. Dabei erfolgt die Integration aller an der Steuerung beteiligten Softwaremodule über eine einheitliche, modulare und echtzeitfähige C-Programmierschnittstelle unter dem Betriebssystem QNX Neutrino. Hintergrund dieser Arbeit ist der Sonderforschungsbereich (SFB) 562, in dem methoden- und komponentenbezogene Grundlagen zum Entwurf von Parallelrobotern erarbeitet werden. Der Einsatz von Parallelrobotern stellt dabei hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der verwendeten Robotersteuerung: Kinematisch gekoppelte Strukturen und die bei ihrer Bewegung zu berücksichtigenden Bewegungs- und Orientierungs-Singularitäten führen zu einer Steigerung des Umfangs und der Komplexität notwendiger Steuerungsfunktionalitäten; struktur- und gelenkintegrierte Sensoren erhöhen das notwendige Datenaufkommen bei dem Versuch, die kinematische Komplexität zu reduzieren; Synchronisationsanforderungen der gekoppelten Achsantriebe erfordern reaktionsschnelle Kommunikationsmechanismen; zusätzliche Anforderungen an Platziergenauigkeit, Beschleunigung und Geschwindigkeit der Arbeitsplattform liegen weit oberhalb derer serieller Roboteranwendungen. Kommerziell verfügbare Lösung für eine derartige Steuerung existieren derzeit noch nicht oder nur mit Einschränkungen Gegenstand dieser Arbeit ist zunächst die Untersuchung grundlegender Mechanismen aus den Bereichen Softwaretechnologie und Kommunikationstechnik, um eine Auswahl zur Realisierung geeigneter Funktionalitäten für Prozessorganisation, Kommunikation, Synchronisation, Konfiguration und Darstellung hinsichtlich eines passenden Steuerungssystems zu treffen. Im Hauptteil der Arbeit erfolgt die detaillierte Konzipierung sowie die Erläuterung der vollständig in Hard- und Software umgesetzten Realisierung dieser Kommunikations-Infrastruktur. Sie besteht aus drei Hauptkomponenten: Middleware MiRPA-X, Kommunikationsprotokoll IAP und Kommunikationssystem FireWire (Standard IEEE 1394). Die Verbindung bildet eine leistungsfähige Plattform, um allen in der Steuerung verwendeten Funktionsmodulen zu jeder Zeit transparente, modulare, einheitliche und echtzeitfähige Kommunikations- und Synchronisationsmechanismen zur Verfügung stellen. Die Integration erfolgte dabei soweit möglich unter Verwendung von Standardkomponenten (PC-Hardware, Betriebssystem, Programmiersprache). Innerhalb des SFB hat sich der praktische Einsatz der hier erarbeiteten Lösung als essenzieller, unverzichtbarer Bestandteil der Steuerung gezeigt, so dass ein breiterer Einsatz dieser Infrastruktur innerhalb anderer PC-basierter Robotersteuerungen außerhalb des SFB denkbar und sinnvoll erscheint.The goal of this thesis is the concept development, implementation and testing of a centrally organized communication infrastructure. It aims to support the development of control systems for high-dynamic robot applications, and thus provides a uniform, modular and real-time capable application programming interface (API) for all software modules involved. The development and application is performed using the operating system QNX Neutrino together with C/C++ programming language. The background of this thesis is the Collaborative Research Center (CRS) 562. Here, foundations for the development of parallel kinematic machines (PKMs) are worked out regarding necessary methods and components. The application of PKMs make high demands on the performance of robot control: coupled kinematic structures together with resulting special singularities require more and efficient control functions for motion control; additional sensors (integrated within the robot structure) increase the necessary data traffic while aiming to reduce calculational complexity; requirements for the synchronisation of drives necessitate high-speed communication mechanisms. Additional requirements regard the performance of the overall robot system: positioning accuracy, acceleration and velocity of the robot end-effector, which are expected to outsell those realised with conventional (serial) robot structures. Commercially available solutions for control systems do not suit all of these demands which calls for a unique control system design from standard components (computer hardware, operating system, communication system and programming language). The object of this thesis is, at first, the examination of fundamental mechanisms from the domain of software and communication technology in order to select suitable mechanisms for process organisation, inter process communication, synchronisation, configuration and presentation of data flow. These are to be provided for the control function modules in a uniform way. In the main part of this thesis the concept of the communication infrastructure is introduced in detail as well as the overall description of its implementation in hardware and software. The infrastructure consists of three main components which work together as a functional unit: the middleware MiRPA-X, the communication protocol IAP and the FireWire communication system (IEEE 1394). They form an efficient framework in order to provide transparent, modular and uniform communication and synchronisation mechanisms for the development of powerful and real-time control functionality. Within the project work in the Collaborative Research Center this novel communication infrastructure proved of indispensable value. For other robot control systems outside the CRS, it should thus be considered when using standard components

Organisatorische und technische Aspekte beim Einsatz von Workflowmanagementsystemen:Proceedings zum Workshop vom 10. April 1997

Während zur Funktionalität und Architektur von Workflowmanagementsystemen bereits diverse, mittlerweile auch umfangreiche Publikationen vorliegen, thematisiert der Münsteraner Workflow-Workshop primär Erfahrungen beim Einsatz dieser Systeme. Dabei sollen zum einen bewußt ‘weichere Faktoren’ - wie z. B. die Integration der Mitarbeiter in den Prozeß der Workflow-Einführung - diskutiert werden. Zum anderen sollen auch bestehende Workflowmanagementkonzepte und -systeme kritisch reflektiert werden

Ubiquitäres Computing. Das »Internet der Dinge« - Grundlagen, Anwendungen, Folgen

Ubiquitäres Computing - die komplexe elektronische Vernetzung von Dingen, die kommunizieren - gilt weltweit als ein erfolgversprechender Innovationspfad. Intensive FuE-Aktivitäten und politische Strategien gelten dem Ziel, praxistaugliche Technologien und Anwendungen zu befördern. Wo stehen wir augenblicklich auf dem Weg zum »Internet der Dinge«? Welche praktischen Projekte zeigen bereits jetzt das Potenzial auf, das mit der Umsetzung der Grundidee des Ubiquitären Computings ausgeschöpft werden kann? Welche technischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen müssen dazu bewältigt werden - und worin kann der Beitrag der Politik bestehen? Die Autoren analysieren im Lichte dieser Fragen den Status quo und die Perspektiven des Ubiquitären Computings und illustrieren ihre Befunde an Beispielen u.a. aus Handel, Logistik und Gesundheitswesen. die faszinierende »Heinzelmännchentechnologie« des Ubiquitären Computings muss allerdings von den Beteiligten in Wirtschaft, Gesellschaft und Politik noch umfassend fit gemacht werden, sollen ihre Anwendungen tatsächlich wirtschaftlich attraktiv, sozial verträglich sowie hilfreich bei der Bewältigung gesellschaftlicher Probleme werden

Ubiquitäres Computing. Zukunftsreport

Ubiquitäres Computing - die komplexe elektronische Vernetzung von Dingen, die kommunizieren - gilt weltweit als ein erfolgversprechender Innovationspfad. Intensive FuE-Aktivitäten und politische Strategien gelten dem Ziel, praxistaugliche Technologien und Anwendungen zu befördern. Wo stehen wir augenblicklich auf dem Weg zum »Internet der Dinge«? Welche praktischen Projekte zeigen bereits jetzt das Potenzial auf, das mit der Umsetzung der Grundidee des Ubiquitären Computings ausgeschöpft werden kann? Welche technischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Herausforderungen müssen dazu bewältigt werden - und worin kann der Beitrag der Politik bestehen? Die Autoren analysieren im Lichte dieser Fragen den Status quo und die Perspektiven des Ubiquitären Computings und illustrieren ihre Befunde an Beispielen u.a. aus Handel, Logistik und Gesundheitswesen. die faszinierende »Heinzelmännchentechnologie« des Ubiquitären Computings muss allerdings von den Beteiligten in Wirtschaft, Gesellschaft und Politik noch umfassend fit gemacht werden, sollen ihre Anwendungen tatsächlich wirtschaftlich attraktiv, sozial verträglich sowie hilfreich bei der Bewältigung gesellschaftlicher Probleme werden. INHALT ZUSAMMENFASSUNG 5 I. EINLEITUNG 23 1. Thematischer Hintergrund 23 2. Ziele und Ansatz 24 3. Aufbau des Berichts 26 II. UBIQUITÄRES COMPUTING: HISTORISCHE URSPRÜNGE UND KONKURRIERENDE KONZEPTE 29 1. Ursprung des Ubiquitous Computings 29 1.1 Jenseits des Personal Computers und der grafischen Benutzungsoberflächen 29 1.2 Xerox PARC und das Konzept des Ubiquitous Computings 30 2. Andere Begriffe – ähnliche Konzepte 35 2.1 Smart Dust 35 2.2 Nomadic Computing 36 2.3 Pervasive Computing 37 2.4 Ambient Intelligence 38 2.5 Internet der Dinge 40 3. Fazit 41 III. UBIQUITÄRES COMPUTING IM INTERNATIONALEN VERGLEICH 43 1. Ubiquitous Computing in den Vereinigten Staaten 44 2. Ubiquitous Networking in Ostasien 46 2.1 Japan 46 2.2 Südkorea 49 2.3 Singapur 50 3. Ambient Intelligence in der Europäischen Union 51 4. Deutschland – vernetzte Arbeits- und Lebenswelten 53 IV. DIE TECHNISCHEN GRUNDLAGEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 55 1. Technologische Trends und Treiber 56 1.1 Kommunikationstechnik 57 1.2 Mikroelektronik 61 1.3 Neue Materialien – Polytronik 62 1.4 Energieversorgung 63 1.5 Benutzungsschnittstellen 64 1.6 Informationssicherheit 64 1.7 Sensoren und Sensornetze 66 1.8 Lokalisierungstechnik 68 1.9 Kontextsensitivität 69 2. Radio-Frequenz-Identifikation (RFID) 70 2.1 Komponenten eines RFID-Systems 72 2.2 Funktionsweise der Radio-Frequenz-Identifikation 76 2.3 Kosten 84 2.4 Entsorgung 86 2.5 Informationssicherheit bei RFID-Systemen 88 2.6 Standards und Standardisierung 90 3. Fazit 94 V. AKTUELLE ANWENDUNGEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 97 1. Anwendungen in Handel, industrieller Produktion und Transportlogistik 99 2. Handel 101 2.1 Ausgangslage 101 2.2 Nutzenpotenziale 102 2.3 Zwischenfazit 111 3. Industrielle Produktion und Materialwirtschaft 113 3.1 Industrielle Anwendungsfelder 114 3.2 Nutzenpotenziale 116 3.3 Zwischenfazit 120 4. Transportlogistik 122 4.1 Ausgangslage 122 4.2 Nutzenpotenziale 123 4.3 Zwischenfazit 127 5. Auswirkungen auf Arbeit und Arbeitskräfte 129 6. Fazit 132 VI. KÜNFTIGE ANWENDUNGEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 137 1. Personenidentifikation und -Authentifizierung 137 2. Vernetzte und individualisierte Einkaufswelt 144 2.1 Bausteine und Nutzenpotenziale der vernetzten Einkaufswelt 144 2.2 Diskussion 150 3. Gesundheitswesen 151 3.1 Telecare und Ambient Assissted Living (AAL) 153 3.2 Prozessunterstützung in Gesundheitseinrichtungen 159 3.3 Diskussion 168 4. Reisen und Verkehr 173 4.1 Elemente und Nutzenpotenziale eines ubiquitären Verkehrsinformationssystems 174 4.2 Diskussion 179 VII. UBIQUITÄRES COMPUTING IM SPIEGEL DER PRESSE 181 1. Methode der Datengewinnung 182 2. Allgemeine Trends 183 3. Inhaltliche Schwerpunkte der Berichterstattung 185 3.1 Visionen des Ubiquitären Computings 185 3.2 Anwendungen und Wirtschaftlichkeitsaspekte 187 3.3 Daten- und Verbraucherschutz 190 3.4 Sicherheitsaspekte 195 4. Fazit 198 VIII. RECHTLICHE ASPEKTE 201 1. Schutzziele und gegenwärtiges Schutzprogramm der informationellen Selbstbestimmung 202 2. Neue Risiken für die informationelle Selbstbestimmung 203 3. Datenschutzrechtliche Bewertung 208 3.1 Personenbezug 208 3.2 Erlaubnistatbestände 209 3.3 Automatisierte Einzelentscheidungen 213 3.4 Datenvermeidung und Datensparsamkeit 213 4. Telekommunikationsrechtliche Bewertung 214 5. Europäische Grundlagen und Aktivitäten 215 6. Exkurs: Grundrechtliche Bewertung 217 6.1 Bewertung für den öffentlichen Bereich 218 6.2 Bewertung für den nichtöffentlichen Bereich 219 7. Handlungsoptionen 224 7.1 Ordnungsrechtliche Ansätze 225 7.2 Selbstregulative Ansätze 226 7.3 Inhaltliche Regelungen 229 8. Rechtliche Fragen autonom agierender Systeme 233 8.1 Zurechnung von Erklärungen bei autonomen Systemen 233 8.2 Erfüllung von Transparenzgeboten und Verbraucherschutz 234 IX. GESAMTFAZIT: FOLGEDIMENSIONEN DES UBIQUITÄREN COMPUTINGS 237 1. Eine schöne neue Welt? 237 2. Technische Aspekte 238 3. Wirtschaftliche Effekte 242 4. Rechtliche und gesellschaftliche Effekte 246 X. LITERATUR 253 XI. ANHANG 289 1. Tabellenverzeichnis 289 2. Abbildungsverzeichnis 290 3. Abkürzungsverzeichnis 291 4. Übersicht 29