FZI OPEN HOUSE: FASZINIERENDE DIGITALE TECHNIK FÜR

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FZI OPEN HOUSE
FZI OPEN HOUSE:
FASZINIERENDE DIGITALE TECHNIK
FÜR HEUTE UND MORGEN
FZI-Wissenschaftler Johannes Mangler (r.) demonstrierte den Besuchern die Greiffunktionen
der Roboterhand im FZI Living Lab Service Robotics.
Alle reden von der digitalen Zukunft. In Karlsruhe konnte man sie Mitte Februar hautnah erleben. Der Blick in
die Anwendungsforschung des FZI Forschungszentrum
Informatik bei einem Open House enthüllte faszinierende digitale Technik, schon einsatzbereit oder in der
Entwicklung für morgen. Damit verbundene aktuelle
Forschungsfragen zu Industrie 4.0, zur Mobilität der
Zukunft, zu Analytics und moderner Logistik sowie zu
IT-Sicherheit erörterten die Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler mit ihren Forschungspartnern sowie
interessierten Gästen in vier Transfer-Foren, die am selben Tag stattfanden.
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JAHRESBERICHT 2015|2016
Am 11. Februar 2016 öffnete das FZI Forschungszentrum Informatik in Karlsruhe seine Türen: Beim FZI Open House wurden
vier aktuelle Schwerpunkte der IKT-Anwendungsforschung in sogenannten Transfer-Foren beleuchtet. Auf diese Weise will das FZI
insbesondere den Mittelstand über die Chancen und Herausforderungen der Digitalisierung informieren. Gemeinsam mit Referenten
aus Politik, Wirtschaft und Forschung befassten sich FZI-Direktoren mit den Themen Industrie 4.0, Mobilität, Analytics und Logistikkonzepte sowie mit IT-Sicherheit. Denn egal, ob für weltweite
digitale Kommunikation, bessere Logistik oder effizientes Energiemanagement, ob für die industrielle Produktion zur Realisierung
der Fabrik 4.0 oder einfach nur für mehr Komfort im Alltag: Informations- und Kommunikationslösungen, wie sie am FZI erforscht
werden, bilden die Grundlage fast aller Technikinnovationen.
Beim FZI Open House zeigten Wissenschaftler im FZI Living Lab
Service Robotics, wie Roboter in Industrie und Alltag unterstützen können, zum Beispiel, indem sie in der Montage Dichtungen
an verschiedenen Autotüren anbringen. Um zu erkennen, welche
Tür-Variante der Roboter vor sich hat, nimmt er an verschiedenen
Stellen des Bauteiles Maß, entscheidet dann, wo und in welcher
Stärke die Dichtungsmasse aufgebracht werden muss und führt
die Arbeit selbstständig aus. Im Flur vor dem Labor kletterte sein
Kollege KAIRO gerade über Stufen. KAIRO ist ein frei beweglicher,
aber von einem zentralen Rechner aus gesteuerter Service-Roboter, der zum Beispiel in Gefahrengebieten eingesetzt werden kann
oder selbstständig enge Räume wie Abwasserkanäle inspiziert.
Für beide Roboter haben die Forschungsgruppen am FZI den überwiegenden Teil der Software entwickelt.
Genauso wichtig wie die Programmentwicklung für die Funktionen
ist es auch, zu überprüfen, ob die Maschinen in ihrer Einsatzumgebung zuverlässig arbeiten. Die Anwendungsforscher am FZI testen
deshalb in praktischen Versuchen, ob neue Software im Einklang
mit vorhandener Software und Schnittstellen funktioniert.
Um was es dabei geht, brachte eine Fachbesucherin in einem Gespräch in der Pause auf den Punkt: „Die große Frage ist heute: Wie
behalte ich die Kontrolle, wenn alles mit allem kommuniziert. Ist es
wirklich der Hersteller, der gerade mit meiner Heizung spricht?“.
Sicherheit und Zuverlässigkeit sind wesentliche Voraussetzungen,
damit Industrie 4.0 und die Digitalisierung der Wirtschaft und Gesellschaft gelingen.
FZI-Direktor Prof. Dr.-Ing. Eric Sax (r.) stellte Gästen den Service-Roboter HoLLiE vor.
Geballte Informatik-Anwendungsforschung
unter einem Dach
Acht Living Labs für Informatik-Anwendungsforschung sind in
der Karlsruher Haid-und-Neu-Straße 5a unter dem Dach des FZI
House of Living Labs untergebracht. Hier kann jede einzelne Forschungsgruppe an ihren Themen arbeiten. Die Wege zwischen den
Laboren sind kurz genug, um durch den am FZI gelebten interdisziplinären Austausch Innovationen an den Schnittstellen entstehen
zu lassen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bauen in
der gut ausgestatteten Forschungsumgebung Testanlagen, Simulatoren und Demonstratoren, an denen sie ihre Versuche durchführen und die entwickelten Lösungen evaluieren. Das ganze Haus
ist auch selbst eine große Testanlage für Energiemanagementforschung und beherbergt eine Modellwohnung (das FZI Living Lab
smartHome/AAL), in der effiziente Energienutzung erprobt wird.
Die Modellwohnung ist zudem mit neuesten Technologien ausgestattet, die Menschen im Alter durch intelligente, in die Wohnumgebung integrierte Technik bei der selbstständigen Lebensführung
unterstützen. Vieles von dem, was heute schon an technischer und
organisatorischer Unterstützung für das Leben im Alter in der Entwicklung ist und was es auf dem Markt gibt, hat das FZI zudem
als mobile Ausstellung in einen Wohncontainer eingebaut sowie im
Internet im Wegweiser „Alter und Technik“ veröffentlicht.
Crash im Simulator
Auf der anderen Seite des Flures, auf dem Roboter KAIRO unterwegs war, hörte man beim FZI Open House lautstark Bremsen
quietschen. Die Straße und die Landschaft auf dem übermannshohen 240-Grad-Panoramabildschirm froren schlagartig ein. Full
stop. Ein übermütiger Wissenschaftler war in dem Simulator des
FZI Living Lab Automotive zu schnell gefahren. Er versuchte noch
zu bremsen, es gelang ihm nicht mehr. Das ist in dieser virtuellen
Welt aber überhaupt kein Problem. Der Unfall lässt sich schadlos
ungeschehen machen, einfach per Knopfdruck auf „Reset“. Mit
den virtuellen Fahrversuchen auf dem Teststand, in dessen Mitte
ein echtes, mit 2D- und 3D-Sensorik und Aktorik ausgestattetes
Testfahrzeug steht, werden neue Algorithmen und Hardware für
automatisiertes Fahren getestet und evaluiert. Auch das OnboardEnergiemanagement von Elektroautos kann hier untersucht werden, etwa, um Reichweitenprognosen abzuleiten und energieeffizientes Fahren zu verbessern.
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IT-Sicherheit als offenes Verfahren
Im Stockwerk über den Roboter-, Mobility- und Automotive-Laboren wurde im FZI Living Lab smartSecurity an einem Demonstrator ein neues Sicherheitsverfahren vorgestellt. Das FZI, das
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Unternehmen
Wibu-Systems AG haben es gemeinsam entwickelt. Die Lösung
besteht aus Software und einer mobilen Hardware-Komponente
in Form eines USB-Dongles. Die Schutz-Software zerlegt das Anwendungsprogramm, das die Maschine gerade ausführt, in einzelne Stücke. Nur wenn die Teilstücke in der richtigen Reihenfolge
abgearbeitet werden, läuft das Anwendungsprogramm durch. Der
Schlüssel dazu liegt auf dem Chip der Hardware, beim Exponat
ein USB-Dongle. Ist dieser nicht angeschlossen, stoppt die Maschine. Unbefugte haben so keine Chance, den Code zu stehlen oder den Programmablauf zu manipulieren. Diese Blurry-Box
genannte Sicherheitslösung hat noch eine weitere Besonderheit:
Nicht das Schutzverfahren wird geheim gehalten, sondern nur der
Schlüssel auf dem Chip. Das Entwicklungsteam hatte mit diesem
Ansatz beim 5. Deutschen IT-Sicherheitspreis der Horst Görtz
Stiftung den mit 100.000 Euro dotierten ersten Preis gewonnen.
lung zum automatisierten Fahren fördert, führte der Staatssekretär in seinem Vortrag beim Transfer-Forum Mobilität aus.
Ein Staatssekretär auf Testfahrt
An einem Fahrzeug wurde gezeigt, wie es in einer Tiefgarage
ganz autonom einparken kann. Ein zweites selbstfahrendes Auto
holte auf dem Testgelände Campus Ost seinen Fahrgast an einer Carsharing-Haltestelle ab. Ein Wissenschaftler aus der Forschung zum automatisierten Fahren des FZI hatte das Fahrzeug
mit seinem Smartphone gerufen, indem er den an der Haltestelle angebrachten QR-Code scannte. Damit drückte er sozusagen
den Taxi-Rufknopf der Zukunft. Der Fahrgast war an diesem Tag
Staatssekretär Peter Hofelich vom Ministerium für Finanzen
und Wirtschaft des Landes Baden-Württemberg. „Die Technik
ist zumindest für Standardsituationen einsatzfähig“, sagte der
Staatssekretär nach der Testfahrt sichtlich beindruckt. Er ergänzte jedoch: „Bei kritischen Verkehrssituationen wird aus meiner
Sicht aber noch immer ein Fahrer gebraucht. Mit der künftigen
Vernetzung der Fahrzeuge können wir zusätzlich Sicherheit gewinnen“. Das Land fördert die Forschung und Entwicklung zum
automatisierten Fahren unter anderem mit der Unterstützung des
neuen Tech Center a-drive, in dem die Universität Ulm, das KIT
und das FZI ihre Kompetenzen im Bereich automatisiertes Fahren bündeln und für das sie die Daimler AG als Industriepartner
gewonnen haben. Warum das Land die Forschung und Entwick-
Gäste aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik.
Und von nebenan
Neben dem Staatssekretär nutzten rund 120 Gäste aus der Forschung
und Entwicklung von Unternehmen und Hochschulen, aus Politik und
Verwaltung des Landes und der Region, aber auch einfach nur interessierte Menschen aus Karlsruhe und Umgebung die Gelegenheit, beim
FZI Open House zu erleben, was es an neuester digitaler Technik gibt
und zu erfahren, was morgen aus der Forschung kommt.
JAHRESBERICHT 2015|2016
Staatssekretär Peter Hofelich (r.) hörte interessiert zu, wie moderne Sensorik zum Vorteil von
Patienten und Medizinern in Anwendungen für das Gesundheitswesen eingebunden wird.
Transfer-Foren beleuchten Forschungsfragen
der digitalen Zukunft
In vier Transfer-Foren thematisierten die FZI-Direktoren beim FZI
Open House in Fachvorträgen wichtige aktuelle Forschungsfragen,
die durch die in den FZI Living Labs ausgestellten Informatik-Anwendungen aufgeworfen werden. Als weitere Referenten hatten sie
Forschungspartner aus Unternehmen, von Hochschulen und als
Vertreter von Politik und Verwaltung Staatssekretär Peter Hofelich
sowie kurzfristig den Karlsruher Oberbürgermeister Dr. Frank Mentrup gewonnen. Mit jeweils 80 bis 120 Teilnehmenden im Auditorium behandelten die Transfer-Foren die Themen Industrie 4.0,
Mobilität der Zukunft, Analytics und moderne Logistikkonzepte
sowie Compliance, IT-Sicherheit und Rechtsfragen.
Industrie 4.0 – Digitalisierung der Industrie
Im ersten Forum des Tages diskutierten die Fachleute, wie die Digitalisierung die Industrielandschaft verändert und welche Chancen
und Herausforderungen sich ihrer Meinung nach daraus ergeben.
Im Vortrag „Virtuelles Abbild – neue Ingenieurmethoden für In
Mobilität – Autonome Systeme im urbanen Raum
Zukunftsvisionen von selbstfahrenden Verkehrssystemen für den
Stadtverkehr und die Frage, welche Rolle die Digitalisierung im
Bereich der Mobilität für das Autoland Baden-Württemberg spielt,
wurden im zweiten Forum des Tages besprochen. Die Vortragen-
Vor gut gefüllten Reihen hielt Prof. Dr. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jivka Ovtcharova (hinten) den ersten
Vortrag im Transfer-Forum „Industrie 4.0 – Digitalisierung der Industrie“.
Wie Bosch zukünftige Mobilitätssysteme sieht, präsentierte Dr.-Ing. Dieter Rödder im TransferForum „Mobilität – Autonome Systeme im urbanen Raum“ sehr anschaulich.
dustrie 4.0“ skizzierte Prof. Dr. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jivka Ovtcharova
ein Zukunftsszenario, in dem Ingenieure zum Baumeister virtueller Produktionsanlagen werden. Die Forscherinnen und Forscher
wollen die Fabrik 4.0 in dreidimensionaler, lauffähiger Simulation
− der sogenannten Virtual Reality (VR) − komplett mathematisch
nachbauen. Damit wollen sie die von ihnen für die Fabrik 4.0 als
notwendig eingestufte Echtzeitfähigkeit für die Anlagensteuerung
erreichen und die Produktionssysteme für den Menschen steuerbar halten. „Wir müssen die Technik um die Menschen herumbauen, nicht wie bisher- neben ihn stellen“, erklärte dazu die
FZI-Direktorin. „Der Mensch muss im Zentrum stehen, damit er
entscheiden kann“. In diese Richtung zielt auch die Entwicklungsarbeit im Projekt ReApp. Hier werden Robotik-Apps entwickelt, die
das Programmieren von Robotern in Produktionsbetrieben, vor allem im Mittelstand, einfacher und schneller machen sollen. Dabei
werden vorgefertigte Lösungen für Arbeiten, die der Roboter ausführen soll, in einem App Store bereitgestellt. Die Feinabstimmung
lässt sich intuitiv durchführen.
den ließen keinen Zweifel daran, dass die nähere Zukunft der
Elektromobilität, die fernere Zukunft autonomen Fahrzeugen und
vernetzten Transportsystemen, ebenfalls mit elektrischem Antrieb,
gehört. Bis es soweit ist, arbeiten die Automobilhersteller intensiv
an der Reduzierung des Treibstoffverbrauches, wobei in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt wurden. Einig war man sich
auch darin, dass sich das Verhältnis der Konsumenten zum Auto
stark verändert. Carsharing und Leihfahrräder seien sichtbare
Zeichen dafür. Das eigene Auto in der Garage wird künftig eine
wesentlich geringere Bedeutung haben als heute. Die Hersteller
und das Land müssten sich auf diese Trends vorbereiten. Mit der
Förderung des neuen Tech-Center a-drive unterstützt Baden-Württemberg die Bündelung der Kompetenzen zur Erforschung und
Entwicklung autonomer Fahrzeuge.
The day after optimal − Analytics
und moderne Logistikkonzepte
Logistikforschung strebt nach einer kontinuierlichen Verbesserung
logistischer Systeme. Sie sucht nach den kürzesten, schnellsten
oder kostengünstigsten Wegen, um Güter und Waren zu transportieren, und sie will für die Unternehmensführung bestmögliche
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Compliance, Datenschutz und IT-Sicherheit
in einer smarten Welt
IT-Sicherheitsforschung wird in den nächsten Jahren Topthema
bleiben. Dieses etwas launische Resümee des letzten TransferForums des Tages warf ein helles Licht auf die vielen im Bereich
Datenschutz und IT-Sicherheit anstehenden Forschungs- und
Entwicklungsfragen. Ein wichtigstes Ziel dieses Transfer-Forums
war es, fachübergreifend Expertinnen und Experten zusammenzubringen, um Sicherheit, Gefahren und Schutzmöglichkeiten in der
immer stärker vernetzten Welt der Clouds und Smart Services zu
diskutieren. IT-Sicherheitsfragen entwickeln sich im Zuge der
Im Transfer-Forum „The day after optimal − Analytics und moderne Logistikkonzepte“ beleuchtete Andreas Böhm, Gründer der ONE LOGIC GmbH (hinten), Predictive Analytics im Supply
Chain Management.
Entscheidungsgrundlagen zur strategischen, taktischen und ope
rativen Planung bereitstellen. Das geschieht heute, indem Logistik-Softwaresysteme Datenquellen beobachten, durchforsten und
auswerten sowie daraus ermittelte Informationen für die Entscheidungsfindung heranziehen und Verantwortlichen die gefundenen
optimalen Lösungen aufbereitet vorschlagen. Aber was ist optimal?
Wann läuft eine Lieferkette (Supply Chain) bestmöglich? Wie lange
kann die gefundene Lösung in einem dynamischen Umfeld als
optimal betrachtet werden?
Im dritten Transferforum beschäftigten sich Referenten und Teilnehmer mit diesen und weiteren Fragen moderner Logistikplanung. Dabei bildeten Analysen und die Auswertung komplexer Daten und Datenströme als wichtige Elemente von Decision Support
Systemen einen Schwerpunkt. Die Referenten zeigten Chancen
zur Optimierung von Lieferketten durch die fachgerechte (Daten-)
Verarbeitung komplexer Ereignisse auf. Sie wiesen aber auch auf
Fallstricke bei der Nutzung von Optimierungsverfahren und -algorithmen hin, deren Innenleben für Anwender nicht durchschaubar
ist. Sehr deutlich herausgearbeitet wurde, dass die von Logistiksoftware gelieferten Vorhersagen und Bewertungen für komplexe Analysen und die strategische logistische Planung oftmals
nicht ausreichend sind. Optimale Lösungen werden aus heutiger
Sicht durch eine Kombination verschiedener Verfahren ermittelt,
die Datenanalysen, Statistiken und Datamining mit Geschäftsprozessoptimierung und der Analyse durch Fachleute verbinden. In
der Industrie werden für diese komplexe Aufgabe zur Zeit eigene
Abteilungen aufgebaut. Das FZI ist bereits mit mehreren etablierten Abteilungen in dieser Domäne aktiv.
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FZI-Direktor Prof. Dr. Jörn Müller-Quade (l.) führte mit Prof. Dr. jur. Beatrix Weber, Hochschule
Hof (r.), Prof. Dr. Jens-Matthias Bohli, NEC Laboratories Europe, und FZI-Direktor PD Dr. iur.
Oliver Raabe im Transfer-Forum „Compliance, Datenschutz und IT-Sicherheit in einer smarten
Welt“ abschließend eine angeregte Podiumsdiskussion.
digitalen Transformation immer stärker zur Unternehmensleitungsaufgabe. Sie spielen tief ins Risikomanagement hinein und
haben große Auswirkungen auf Compliance und Rechtsfragen.
Aktuellen und zukünftigen Herausforderungen in Datenschutz
und IT-Sicherheit, so die einhellige Meinung, kann nur durch interdisziplinäre Ansätze umfassend begegnet werden. Dafür müssten sich so unterschiedliche Fachrichtungen wie zum Beispiel
Rechtswissenschaften und Informatik annähern und lernen, sich
gegenseitig zu verstehen. Das Forum gab mit Referenten aus diesen Fachrichtungen einen starken Startimpuls. „Wir brauchen ITSicherheit, weil wir Rechtssicherheit wollen“, fasste Prof. Dr. Beatrix
Weber, Professorin für Wirtschaftsrecht an der Hochschule Hof,
zusammen, warum ein tragfähiges Schutzkonzept für die faszinierende digitale Technik der Gegenwart und Zukunft wichtig ist.
Nach den Transfer-Foren fanden sich Gäste und Referenten wieder
im FZI House of Living Labs zum Get Together ein und tauschten
sich in geselliger Atmosphäre aus. Impulse für die Gespräche hatten die Gäste den Tag über in den Laboren und bei den Vorträgen
zahlreich erhalten, entsprechend positiv war das Feedback zum
ersten FZI Open House. Eine Fortsetzung im kommenden Jahr
ist geplant.
Ein Gastbeitrag der Journalistin Vera Münch , Hildesheim
Das Programm des FZI Open House am 11. Februar 2016.
Ausgiebig machten die Gäste des FZI Open House von der Möglichkeit Gebrauch, sich die
aktuellen Forschungsprojekte von FZI-Wissenschaftlern erklären zu lassen.
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