LEGO-Praktikum. Entwickeln, programmieren, optimieren: Berichte der Studierenden zum Projektseminar Elektrotechnik/Informationstechnik

Seit 2018 existiert die Open-Access-Schriftenreihe "LEGO-Praktikum. Entwickeln, programmieren, optimieren", in der studentische Beiträge veröffentlicht werden, die im Rahmen des Projektseminars Elektrotechnik/Informationstechnik (bzw. dem sogenannten "LEGO-Praktikum") an der gleichnamigen Fakultät entstanden sind. Am Ende dieses Seminars verfügen die Studierenden über Kenntnisse zur Programmierung mit MATLAB und können verschiedene Sensoren und Motoren ansteuern und regeln. Sie lernen das projektorientierte Arbeiten im Team, das mündliche Präsentieren ihrer eigenen Arbeit vor einer Gruppe und die schriftliche Dokumentation ihrer Ergebnisse in Form von kurzen Berichten, die in dieser Schriftenreihe veröffentlicht sind. Durch die praxisnahen Übungen mit LEGO-Bausätzen, die Vorträge und die schriftliche Ausarbeitung sind die Studierenden in der Lage, ihre Arbeiten wissenschaftlich kritisch zu hinterfragen und strukturiert zu dokumentieren

Hybride Dienstleistungen und Wandel der Arbeit

In diesem Projektbericht werden aktuelle Entwicklungen in der Logistik im Zuge der vierten industriellen Revolution und der damit verbundenen Digitalisierung von Wertschöpfungsnetzwerken und logistischen Tätigkeiten aufgegriffen. Die Branche der Logistik nimmt zahlreichen Stimmen in der laufenden Debatte zufolge eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung von Industrie 4.0-Lösungen ein. Dies wirft Fragen nach der Digitalisierung industrieller und logistischer Prozesse und den Folgen für Logistikarbeit auf. Mit der Entwicklung und Implementierung digitaler Technologien und den entsprechenden innovativen Geschäftsmodellen gehen mitunter erhebliche Veränderungen in den Arbeits- und Organisationsstrukturen einher. Diese Entwicklungen sind bei der Umsetzung so genannter hybrider Dienstleistungen in der Logistik zu beobachten. Die Arbeiten des Forschungsgebietes Industrie- und Arbeitsforschung richten sich auf diese technologischen Innovationen und hybriden Dienstleistungen und verfolgen u.a. im Forschungsprojekt „Innovationslabor - Hybride Dienstleistungen in der Logistik“ die Frage, welche Konsequenzen für die Arbeit sich aus der vernetzten Interaktion von Menschen und Technik in Industrie und Logistik ergeben. Der Fokus des Arbeitspapiers liegt auf den Entwicklungsperspektiven von Logistikarbeit in ihren vielfältigen Facetten und Erscheinungsformen, die sich aus einer fortschreitenden Digitalisierung ergeben können. Er greift zunächst die schwierige Konturierung einer Querschnitts- und Wachstumsbranche auf, die quer zu traditionellen Wirtschaftszweigsystematiken definiert wird. Anschließend werden Entwicklungstrends der Digitalisierung in der Logistik 4.0 kritisch reflektiert. Daran anknüpfend werden die mitunter widersprüchlichen Trendbestimmungen zum Wandel der Logistikarbeit vorgestellt. Abschließend werden einige zentrale Herausforderungen bei der Gestaltung guter Arbeit unter den Bedingungen der Digitalisierung in der Logistik benannt.The main topic of this paper is the current development of logistics in the wake of the fourth industrial revolution and the digitalization of value chain processes as well as logistic activities. Many experts therefore consider a key role of the digitization of logistics in the implementation of Industry 4.0. However, there is agreement that the consequence of the digitization of value chains, the implementation of digital technology (software and hardware) as well as the corresponding innovative business models also causes considerable changes in the work and organizational structures. These changing trends of hybrid services in logistics represent an important subject in the research project "Innovationslabor - Hybride Dienstleistungen in der Logistik" of the TU Dortmund. Initially, the focus of this paper is on logistics as a cross-sector and growth sector in terms of its economic development and employment structure. In addition to the "logistics industry", the paper also analyses the effects of digital transformation on logistical employment. The conceptual basis is the socio-technical approach, which, as an analytical framework, is capable of capturing and analyzing logistical value-chain-systems as interdependent subsystems

Agentenbasierter Programmassistent zur Verwaltung von NC-Informationen in Produktionssystemen mit Kommunikationsnetzwerken

In den letzten Jahren hat sich die rapide Entwicklung der Elektrotechnik ebenso wie die der Softwaretechnologie auf die numerischen Steuerungen in den heutigen CNC-Maschinen groß ausgewirkt. Diese numerischen Steuerungen sind sowohl intelligenter und flexibler als auch mit größerer Internspeicherkapazität ausgerüstet. Dies führt zu einer Änderung der Art und Weise, wie DNC-Systeme zu etablieren sind, besonders solcher, die auf bisher verfügbaren, aber ungleichartigen DNC-Systemen basieren. In einem solch heterogenen DNC-System wird Datenspeicherungsfähigkeit stärker verteilt angeordnet, d.h., sie ist nicht nur in einem zentralen DNC-Server vorhanden, sondern auch in Terminals oder Steuerungen selbst angelagert. Diese Änderung des Archivierungsmittels benötigt neue DNC-Software, die die DNC-Grundfunktionen voll realisiert. Zudem sollte sie auch den neuen spezifischen Softwareanforderungen entsprechen und erlauben, neue Funktionen, z.B. Maschinendatenerfassung, Betriebsdatenerfassung usw., als Module hinzuzufügen. Derzeit wird die Agententechnologie bzw. ein MAS (Multiagentensystem) als ein aussichtsreicher Ansatz angesehen, um die Probleme der heutigen komplexen Softwaresysteme, wie ungleichartige Systemumgebungen und verteilte Strukturen, zu lösen. Die vorliegende Arbeit stellt die Idee zum Aufbau eines heterogenen DNC-Systems und die Konzipierung zur Gestaltung der agentenbasierten DNC-Software vor. Ausgehend von dem vorgestellten Lösungskonzept wird zudem der Programmassistent als erster Modul der agentenbasierten DNC-Software präsentiert.In the network-based DNC systems and especially heterogeneous DNC systems data get more distributed due to the ability to store not only in the DNC Server but also in the CNC controller or CNC Terminal. This leads a challenge to the DNC software in the implementation of its basic functions. The agent-based DNC software with assistants (ADNC) is suggested to solve the above problem. Its tasks are to collect distributed NC information and transfer data safely as well as performing other extended functions, i.e. NC program generation, machine data collection, production data collection, control machines in system, etc. The present work presented the concept to develop the ADNC and its first prototype. This prototype was developed in a process using a framework of agent-based assistants, called AgentAP. It is applicable on distributed manufacturing data and had been implemented on the agent platform JADE. The module Program Assistant, one of these prototype modules, which is responsible for management, bidirectional transfer, and monitoring change of NC programs, is also discussed

Technologien und Innovationen in der Logistik

Zugleich gedruckt veröffentlicht im Universitätsverlag der TU Berlin unter der ISBN 978-3-7983-2597-5 und im Webshop des Universitätsverlages bestellbar: http://www.ub.tu-berlin.de/universitaetsverlag-und-hochschulschriften/verlagsprogramm/2013/technologien-und-innovationen-in-der-logistik/#c49934Neue technologische Entwicklungen sind gleichermaßen Ursache und Wegbereiter für Innovationen in der Logistik. Technologien und Innovationen sind zudem wichtige Hebel für die Schaffung von Wettbewerbsvorteilen bei Logistikdienstleistern. Vor diesem Hintergrund behandelt diese Studie zwei inhaltliche Schwerpunkte: Zukunftstechnologien in der Logistik und Innovationsmanagement bei Logistikdienstleistern. Im Zentrum der Untersuchung stehen vor allem Kontraktlogistikdienstleister. Aber auch für deren Kunden aus Industrie und Handel können die Ergebnisse der Studie als Orientierungshilfe bei der Gestaltung ihrer Logistiksysteme und ihres Innovationsmanagements dienen. Die Studie analysiert anhand einer Online-Befragung den Umgang mit innovativen Logistiktechnologien bei Logistikdienstleistern und ihren Kunden aus Industrie und Handel. Die Top-Performer unter den Teilnehmern messen den einzelnen Technologien in der Regel eine höhere strategische Bedeutung bei als die übrigen Studienteilnehmer und verfolgen häufiger Wissensaufbau- und Investitionsstrategien. An diese Ergebnisse anknüpfend wurde ein technologieorientiertes Zukunftsbild der Kontraktlogistik entwickelt, das 16 konkrete Anwendungsszenarien von Technologien veranschaulicht. In einer Gruppen-Delphi-Untersuchung wurden diese Anwendungsszenarien mit zwölf Experten aus der Praxis diskutiert und ihre Eintrittswahrscheinlichkeit zu verschiedenen Zeitpunkten eingeschätzt. Bis 2015 halten die Experten nur bei drei Szenarien eine breite Durchsetzung für wahrscheinlich, der Großteil wird sich erst bis 2020 oder danach etablieren. Für das Innovationsmanagement bei Logistikdienstleistern wurde mit Hilfe einer Online-Befragung im ersten Schritt der Status quo wesentlicher Gestaltungsfelder untersucht. Anschließend wurden im Rahmen eines Workshops mit zwölf Praxisexperten spezifische Herausforderungen und konkrete Gestaltungsempfehlungen für ein erfolgreiches Innovationsmanagement bei Logistikdienstleistern abgeleitet. Das Innovationsmanagement sollte eine Kultur der Offenheit und des Wandels etablieren, wobei alle wesentlichen Anspruchsgruppen zu integrieren sind und gleichzeitig ein anforderungsgerechtes methodisches Fundament geschaffen werden muss.New technological developments are the course of innovations in logistics and paving the way for them at the same time. Moreover, technologies and innovations are important leverages for creating competitive advantages for logistics service providers. Against this backdrop, the focus of this study is twofold: future technologies in logistics and innovation management at logistics service providers. Contract logistics service providers take center stage of the investigation. However, the results are of particular interest for companies from industry and commerce as well. They support decision makers in designing their future logistics systems and give guidance for managing logistics innovation. By conducting an online survey, we asked managers of logistics service providers and logistics managers of industry and commerce companies about their knowledge and exposure to future technologies. Top performing companies in our sample show higher engagement and propensity to invest in new technologies. Based on the survey results, a picture of the contract logistics’ future was developed, integrating 16 relevant use cases of future technologies. These use cases were subject to a group Delphi with 12 logistics managers. By this means, these use cases were discussed and estimations for their breakthroughs in different time frames were elaborated. For only three use cases a breakthrough until 2015 was estimated as likely by the majority of the experts. The other scenarios are likely to take place in 2020 or later. The second part of the study begins with the status quo of innovation management at logistics service providers. For that purpose, again an online survey was applied. In a second step, a workshop with 12 logistics managers served to identify logistics service providers’ specific challenges and recommended actions for implementing an innovation management. The results show that an open culture linked with the willingness to change has to be established. Concurrently, all relevant groups have to be integrated and a solid foundation of appropriate methods should be created

Logistikarbeit in NRW: Technologische Perspektiven, mögliche Konsequenzen für die Arbeit und Handlungsempfehlungen

Die Logistik ist für das Bundesland Nordrhein-Westfalen von großer ökonomischer Bedeutung. Etwa ein Fünftel der Beschäftigten arbeitet in der Logistik und in der erweiterten Logistikbranche (inklusive Industrie und Handel). Allein 12 der 40 größten Handelsfirmen haben ihren Sitz in NRW. Vom Umsatz her betrachtet ist diese Branche die größte in NRW. Nicht nur in NRW sieht sich die Logistik mit einer zunehmenden Digitalisierung konfrontiert: zum einen auf der Seite der Konsument_innen, zum anderen auf der Seite der Logistikbetriebe. Die unter dem Label Industrie 4.0 bekannte Zukunftsvision einer digitalisierten und vernetzten Wertschöpfungskette bietet enorme Potentiale für die Logistik, die per definitionem die Prozesse der Industrie gestaltet. In diesem Zusammenhang spielen bspw. cyberphysische Systeme, welche 'intelligente' Geräte, aber auch Prozesse miteinander verknüpfen, zunehmend eine Rolle. Die Kurzexpertise liefert aus technologischer Perspektive eine Einschätzung auf die Zukunftsvision der Industrie 4.0 im Zusammenhang mit der Logistikbranche in NRW. Dabei werden Entwicklungsperspektiven digitaler Technologien in der Logistik sowie der Wandel von Arbeit in der Logistik betrachtet.Logistics is of great economic importance to the federal state of NRW. About one-fifth of the employees works in the logistics and in the extended logistics sector (including industry and trade). 12 of Germany's 40 largest trading companies are based in NRW. Regarding sales figures, it is even the largest in NRW. Not only in NRW logistics is confronted with increasing digitalization: by consumers as well as by logistics companies. The future vision of a digitized and networked value chain (better known as Industry 4.0) offers enormous potential for logistics, which by definition designs the processes of industry. In this context, for example, cyber-physical systems connecting intelligent devices and also processes are gaining in importance. The brief expertise provides an evaluation from a technological point of view on the future vision of Industry 4.0 concerning the logistics industry in NRW. The development perspectives of digital technologies in logistics as well as the change of logistics labour are considered

Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter

Humanoide Roboter sind hochkomplexe Systeme. Sie zeichnen sich durch ein sehr heterogenes Sensor- und Aktorsystem aus, welches wiederum sehr hohe und breit gefächerte Anforderungen an die verwendete Architektur stellt. Es wird sowohl der Entwurf einer funktionalen Steuerungsarchitektur, das verwendete Softwarerahmenwerk als auch die Abbildung auf eine dezidierte Hardwarearchitektur beschrieben

Modulare, verteilte Hardware-Software-Architektur für humanoide Roboter

Humanoide Roboter sind hochkomplexe Systeme. Sie zeichnen sich durch ein sehr heterogenes Sensor- und Aktorsystem aus, welches wiederum sehr hohe und breit gefächerte Anforderungen an die verwendete Architektur stellt. Es wird sowohl der Entwurf einer funktionalen Steuerungsarchitektur, das verwendete Softwarerahmenwerk als auch die Abbildung auf eine dezidierte Hardwarearchitektur beschrieben

Nachhaltige Logistik der Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP)

NACHHALTIGE LOGISTIK DER KURIER-, EXPRESS- UND PAKETDIENSTE (KEP) Nachhaltige Logistik der Kurier-, Express- und Paketdienste (KEP) / Bernecker, Tobias (Rights reserved) ( -

Autonome Sensorsysteme in der Transport- und Lebensmittellogistik

A concise supervision of food products during transport is an essential precondition for the improvement of their quality and reduction of losses. However, existing remote or telemetric systems implement only parts of the entire supervision task. Standard systems measure temperature only at one or two points, and the evaluation of sensor data has to be done manually. This thesis presents a system which measures a spatial profile of temperature and other parameters. The idea of remote transport supervision is extended to a self-contained sensor system that locally processes measurement data and detects critical situations autonomously. The algorithms for sensor data evaluation are implemented inside the means of transport; they can either share a common embedded processor unit or run separately on wireless sensors nodes, which are attached to the loaded freight objects. The system automatically adapts the supervision process to different kinds of goods. This intelligent container combines technologies from different fields, such as RFID, wireless sensor networks, and telemetric system, which have so far been applied separately. A shelf life model, based on the dynamic temperature profile, estimates the amount of quality loss during transport. The quality supervision is implemented as a set of software agents. Each freight object is supervised by an individual sensory way bill . A demonstration system for the supervision of food transports shows the feasibility of this new approach

Robotik und assistive Neurotechnologien in der Pflege - gesellschaftliche Herausforderungen. Vertiefung des Projekts »Mensch-Maschine-Entgrenzungen«

Seit Jahren steigt die Zahl der Pflegebedürftigen, während es immer schwieriger wird, Pflegekräfte in ausreichender Zahl zu rekrutieren. Angesichts der sich abzeichnenden demografischen Herausforderungen rücken zunehmend die Potenziale der Servicerobotik in den Fokus, um Pflegekräfte entlasten sowie Pflegebedürftige im Alltag unterstützen zu können. Für diverse Aufgaben in der Altenpflege befinden sich entsprechende Prototypen in der Entwicklung und vereinzelt auch bereits im Einsatz. Im TAB-Arbeitsbericht wird sich zum Thema Pflegerobotik mit den gesellschaftlichen Implikationen dieser Entwicklung befasst, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Klärung normativer Fragen und die Möglichkeiten zur prospektiven Gestaltung der Technikentwicklung gelegt wird. Der TAB-Arbeitsbericht zeigt den technischen Entwicklungsstand auf und führt die konkreten Anwendungsfelder von Robotern in der Pflege an. Anhand konkreter Beispiele werden die Anforderungen an eine Technikentwicklung aufgezeigt, die sich stärker an den Bedürfnissen Pflegebedürftiger und der sie Pflegenden orientiert. Grundsätzliche Fragen stellen sich hinsichtlich der gesellschaftlichen Wünschbarkeit eines verbreiteten Robotereinsatzes, vor allem angesichts der zentralen Bedeutung der zwischenmenschlichen Interaktion für die Pflegearbeit. Die daraus resultierenden normativen Fragen werden im TAB-Arbeitsbericht sowohl aus pflegewissenschaftlicher, ethischer wie rechtlicher Sicht beleuchtet. Ein wichtiges Fazit: Die Gestaltung guter Pflege ist letztlich eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Inhalt Zusammenfassung 9 I. Einleitung 31 II. Pflege und Pflegeversicherung im demografischen Wandel: ein Überblick 37 1. Organisation und Struktur des deutschen Pflegesystems 37 2. Demografische Herausforderungen: Zahlen und Prognosen 42 2.1 Steigender Pflegebedarf 43 2.2 Fachkräftemangel 46 3. Mit Robotern gegen den Pflegenotstand? Diskursive sowie sozialrechtliche Rahmenbedingungen 49 3.1 Leistungsrechtliche Ebene 51 3.2 Berufsrechtliche Ebene 54 4. Fazit 56 III. Roboter in der Pflege: Anwendungsfelder und Entwicklungsstand 59 1. Übersicht über Anwendungsbereiche und Anwendungen 61 1.1 Assistenzroboter zur physischen Alltagsunterstützung 62 1.2 Soziale Roboter 72 1.3 Mobilitätsunterstützende Roboter 79 2. Exkurs: neurotechnologische Anschlussperspektiven autonomer Assistenzsysteme in der Pflege 87 3. Fazit 89 IV. Normative Aspekte 93 1. Was ist gute Pflege? Pflegewissenschaftliche Bestimmungen 94 1.1 Der Pflegeprozess als zentrales Handlungsmodell des Pflegeberufs 95 1.2 Pflegewissenschaftliche Perspektiven: zur Handlungslogik professioneller Pflege 97 2. Die ethische Debatte 102 2.1 Zentrale ethische Bewertungsdimensionen: Autonomie und Wohlergehen 103 2.2 Potenziale und Grenzen robotischer Pflegesysteme aus ethischer Sicht 107 3. Fazit 118 V. Rechtliche Rahmenbedingungen: Sicherheit, Haftung, Datenschutz 123 1. Sicherheit 124 1.1 Gesetzliche Zulassungsvorschriften 124 1.2 Relevante Normen 128 1.3 Betriebliche Sicherheitsüberprüfungen 129 2. Zivilrechtliche Haftung 130 2.1 Schadensersatzpflichten der Betreiber 131 2.2 Schadensersatzpflichten der Hersteller 132 2.3 Gefährdungshaftung als Ausweg? 134 3. Datenschutz 136 3.1 Rechtmäßigkeit der Verarbeitung personenbezogener Daten durch Roboter 138 3.2 Instrumente zur datenschutzrechtlichen Regulierung der Technikgestaltung 145 4. Fazit 148 VI. Von der Produktvision zum Serienprodukt: Wege einer verantwortungsvollen Forschungsund Entwicklungspraxis 151 1. Von Technology-Push zu Demand-Pull: Nutzerbedarfe und Wirtschaftlichkeit im Fokus 152 2. Fallstudien zur Forschungs- und Entwicklungspraxis: intelligenter Pflegewagen und multifunktionaler Personenlifter 161 2.1 Projekte und Entwicklungsschritte 162 2.2 Elemente einer bedarfsorientierten Technikentwicklung: Erfahrungen und Beispiele aus der Praxis 173 3. Ziele und Struktur der deutschen Forschungsförderung 187 4. Fazit 194 VII. Resümee und Handlungsfelder 197 1. Resümee 197 2. Handlungsfelder 202 2.1 Forschung, Entwicklung und Innovation 203 2.2 Rechtliche und sozioökonomische Rahmenbedingungen der Technikanwendung 209 2.3 Regulierungsfragen: Sicherheit, Haftung, Datenschutz 212 2.4 Öffentliche und politische Debatte 214 Literatur 217 1. In Auftrag gegebene Gutachten und Horizon-Scannings 217 2. Weitere Literatur 217 Anhang 233 1. Abbildungen 233 2. Kästen 234 3. Abkürzungen 23