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Der Beitrag untersucht die automatisierte Datenqualifizierung von Bauwerksdaten in der Talsperrenwirtschaft, insbesondere die Verbindung zwischen dem SICA-Algorithmus von Okeanos und der Messdatenhaltung Aquarius von Aquatic Information. Die zuverlässige Erfassung und Auswertung dieser Daten sind entscheidend für die Sicherheit und Effizienz von Talsperren. Der Fokus liegt auf den neuesten Entwicklungen im Bereich der automatisierten Datenqualifizierung, einschließlich künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen zur Fehlererkennung und -korrektur. Der SICA-Algorithmus zeichnet sich durch den Einsatz unbewachten Lernens aus, was eine flexible und adaptive Lösung für die Bauwerksanalyse ermöglicht. Ein praktisches Beispiel illustriert die Anwendung des SICA-Algorithmus in Verbindung mit Aquarius und liefert Einblicke zur Weiterentwicklung der automatisierten Datenqualifizierung in der Talsperrenwirtschaft.
Für die Erfassung von Sohlgeometrien in Talsperren existieren unterschiedliche komplementäre Messsysteme. Die komplexen Verfahren wurden an zwei Talsperren unterschiedlicher Talsperrenklassen angewendet und verglichen. Dabei spielte, neben der Festlegung von Grenzen für die Anwendbarkeit, vor allem die Abgrenzung des notwendigen Datenumfanges im Spannungsfeld von Verarbeitbarkeit und ausreichender Datenpräzision eine zentrale Rolle. In Erweiterung dessen wurde ein Messkonzept entwickelt, um die Aufnahme sowie die Verarbeitung der Daten zu vereinheitlichen. Weiterhin wurde das Ziel verfolgt, die Datenaufnahme einer praxisnahen Lösung zuzuführen. Dieses sollte, trotz der unterschiedlichen Datengrundlagen und ggf. Untersuchungsziele, einen standardisierten Ablauf für Sohlaufnahmen an Talsperren ermöglichen.
Cybersicherheit wird für die Wasserwirtschaft mehr und mehr relevant. Durch gesetzliche Anforderungen wer-den Betreiber von kritischen Infrastrukturen zur Erfüllung des Stands der Technik bei der Informationssicherheit ihrer Anlagen verpflichtet. Neben Anforderungen an die IT-Sicherheit werden auch Anforderungen an die physische Absicherung von kritischen Infrastrukturen gestellt. In dem Beitrag werden Anforderungen aus dem IT-Sicherheitsgesetz 2.0 sowie zu erwartende Anforderungen aus dem NIS2-Umsetzungs- und Cybersicherheitsstärkungsgesetz und dem KRITIS-Dachgesetz vorgestellt und eine Empfehlung zur Vorbereitung auf die Umsetzung gegeben.
Seit 2019 wird im Rahmen der vom BMBF geförderten Verbundprojekte DAMAST und DAMAST-Transfer an der Enguri-Talsperre in Georgien ein umfassendes Monitoringsystem aufgebaut und Daten erhoben. Dieses System zielt darauf ab, langfristige Aussagen über die Nutzung des Wasserkraftprojekts zu liefern. Hierfür wurden historische Daten, Betriebsdaten und Ergebnisse einer Vielzahl neuer und moderner Messmethoden zu einer Datensammlung zusammengeführt, die nun als Grundlage für weiterführende Analysen dient und operative Entscheidungen unterstützt. Es wurden neue Methoden entwickelt. So wurde zum ersten Mal ein GB-SAR zum geodätischen Monitoring der Deformation am Damm über einen Zeitraum von 2,5 Jahren eingesetzt. Die Einbindung der Kräfte vor Ort und der wissenschaftliche Austausch mit den Universitäten des Landes fördern den Aufbau und den Erhalt der Expertise. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz strebt man die Entwicklung eines Prognose-Tools an, das den Echtzeit-Gefährdungsstand der Staumauer widerspiegelt.
Der Landeserdbebendienst im Geologischen Dienst Nordrhein-Westfalen (GD NRW) überwacht mit seinem seismologischen Messnetz die Erdbebenaktivität in NRW und erfasst mögliche Auswirkungen an der Erdoberfläche. Bei stärkeren lokalen Erdbeben informiert das Erdbebenalarmsystem (EAS) des GD innerhalb weniger Minuten die zuständigen Dienststellen in NRW und die Öffentlichkeit. Für die erdbebensichere Auslegung von Bauwerken berät der GD NRW nach den aktuell gültigen Regelwerken. Hierbei werden auch Stauanlagen nach DIN 19700 besonders beachtet. Messungen zur Erfassung der Erschütterungen an Stauanlagen bieten Kooperationsmöglichkeiten zwischen Stauanlagenbetreibern und Erdbebendiensten. An der Sorpe- und Ennepetalsperre wurden die Messgeräte des Ruhrverbandes in das Messnetz des GD NRW integriert und liefern einen wichtigen Beitrag zum EAS. Es wird ein Überblick über die Erdbebenaktivität in NRW, deren Überwachung sowie über die Erdbebengefährdung nach Regelwerken für Stauanlagen gegeben.
Kurzfassung: Die Erfassung des anliegenden Sohlwasserdrucks ist wesentlich für die Einschätzung der Stand-sicherheit einer Stauanlage. An der Talsperre Carlsfeld gab es 22 automatisierte Sohlwasserdruckmessstellen, deren Sensoren nach dem Prinzip der Schwingsaite arbeiteten und verloren eingebaut wurden. Viele dieser Messstellen waren für Handmessungen nicht ohne weiteres zugänglich, was dazu führte, dass die automatisch erfassten Messwerte zum Teil nur selten oder gar nicht validiert werden konnten. Diese Situation erforderte Handlungsbedarf und führte zu einem Neu- bzw. Umbau des gesamten Sohlwasserdruckmesssystems gemäß den allgemein anerkannten Regeln der Technik. In diesem Beitrag soll von der Planung bis zur Umsetzung in den Jahren 2021 bis 2022 sowie über Besonderheiten berichtet werden.
Früher war die Verfügbarkeit von Eingangsdaten für Vertiefte Überprüfungen an Stauanlagen oft begrenzt. Der Anspruch an diese Daten musste daher oft dem Genauigkeitsgrad der zum Teil nur unvollständig zur Verfügung stehenden Daten genügen. Die Eingangsgrößen beruhten häufig auf manuellen Messungen, Berechnungen und Zeichnungen und die technischen Möglichkeiten, diese zu digitalisieren, waren beschränkt. Inzwischen hat sich dies deutlich verändert. Mit dem Fortschritt der Technologien und dem Aufkommen von automatisierten Mess-systemen stehen umfangreiche Daten meist digital zur Verfügung, was einerseits zu einer höheren Sicherheit bei der Beurteilung der Zuverlässigkeit von Stauanlagen führen kann. Andererseits ist mit der hohen Verfügbar-keit von Eingangsdaten zugleich der Anspruch an die Auswertung, Qualität und Aktualität der Daten gestiegen, was einen erheblich höheren Aufwand bei der Bearbeitung einer Vertieften Überprüfung bedeuten kann.
In dieser Studie wurden Satellitenbeobachtungen mittels Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) an der Tal-sperre Leibis/Lichte im Thüringer Schiefergebirge mit In-situ-Lotdaten verglichen, um Deformationen an Stau-bauwerken zu überwachen. Es zeigte sich eine starke Korrelation zwischen den Satellitendaten des Boden Bewegungsdienstes Deutschland (BBD) und den In-situ-Messungen, insbesondere spiegelten die BBD-Daten den saisonalen Deformationsverlauf der Staumauer genau wider. Die Analyse ergab hohe R²-Werte, was auf eine starke lineare Beziehung hinweist. 90% der p-Werte lagen unter 0,05, was hohe statistische Signifikanz anzeigt. Diese Ergebnisse bestätigen das Potenzial der PSI-Satellitentechnologie als ergänzendes Instrument zur Überwachung von Staubauwerken, wobei eine sorgfältige Datenanalyse entscheidend für die Genauigkeit ist.
Im Bauwerks-Monitoring werden zur Ermittlung von Setzungen i. d. R. hydrostatische Nivellements sowie Beschleunigungssensoren oder Inklinometer zur Neigungsmessung verwendet. Bisherige Schlauchwaagen-Messinstrumente werden mechanisch, elektrisch, magnetisch oder automatisiert eingesetzt. Alle mechanisch bewegten Komponenten in den klassischen Setzungs- oder Neigungsinstrumenten unterliegen einem starken Verschleiß und müssen aufwendig instandgesetzt werden. Mit der Neuentwicklung der hydrostatischen, optisch-elektronischen Laser-Präzisionsschlauchwaage (LSW) ist es erstmalig möglich, die zwei Messaufgaben Setzung und Neigung in einem hochpräzisen Messinstrument zu kombinieren. Mit der LSW können Setzungen, Neigungen und Temperaturen in Echtzeit in diskreten Abständen von beispielsweise 1 s, 10 s oder 6 h automatisiert ermittelt werden. Die relativen Höhendifferenzen (Setzungen) werden mit einer Standardabweichung von 0,1 mm bis 0,2 mm im vertikalen Messbereich von ca. 200 mm bestimmt.
Gesundheit hat sich vor allem durch die Corona-Pandemie in unserem Bewusstsein verankert und ist für viele Menschen zum Lebensziel geworden. Damit einhergehend rückten auch die Potenziale von digitalen Assistenzsystemen und KI-Algorithmen auf Basis des Maschinellen Lernens in den Fokus der Wahrnehmung. Eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration mit einem guten Safety Engineering sowie der Einbezug motivationaler Aspekte von Kreativität und Mitgestaltung können nachhaltige Arbeitsplatzstrategien unterstützen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie sich der Wandel von Arbeit in der Zukunft auswirken wird und wie dieser Wandel gesundheitsförderlich in einer hybriden Arbeitsgesellschaft gelingen kann?
Im Rahmen des Projektes „PerspektiveArbeit Lausitz (PAL) - Kompetenzzentrum für die Arbeit der Zukunft in Sachsen und Brandenburg“ wird ein datenbasiertes Assistenzsystem zur Ergonomiebewertung entwickelt. Hohe Produktvarianz und flexibel wechselnde Arbeitsaufgaben fordern die Mitarbeitenden der Montage immer stärker heraus. Der Digitale Wandel bietet Möglichkeiten, die Menschen bei ihren Tätigkeiten zu unterstützen und somit dem Fachkräftemangel und der demographischen Entwicklung entgegenzuwirken. Durch Analyse und Bewertung ergonomischer Aspekte der Arbeitstätigkeit und ein Echtzeit-Feedback zur Körperhaltung soll der Mensch bei seinen Tätigkeiten entlastet werden. Hierbei kommen auch Methoden und Techniken der Künstlichen Intelligenz (KI) zum Tragen. Die Attraktivität der Arbeit wird gesteigert und die Arbeitsfähigkeit der Arbeitenden bleibt länger erhalten. Der Beitrag zeigt den Ansatz für diese dynamische Ergonomiebewertung und stellt den Einsatz und die Kombination der Hardware sowie die Anforderungsspezifikationen und die geplante
Softwarearchitektur vor
Die nutzerorientierte Arbeitsplatzgestaltung der Zukunft erfordert auf Grund großer Diversität von Tätigkeitsfeldern sowie individuell geprägten Voraussetzungen jedes Arbeitnehmers die exklusiv auf jede Person angepasste Bewertung von psychischen und physischen Beanspruchungslagen. Als Grundlage dafür dienen in den vorliegenden Untersuchungen die in der Gesellschaft mittlerweile weit verbreitete Wearables. Diese erfassen
Vitaldaten in Echtzeit, welche anschließend in einer eigens entwickelten Applikation unter Einhaltung der geltenden Datenschutzvorgaben verarbeitet werden. Über diese Daten sind, wie die in Durchführung befindlichen Versuche zeigen, Rückschlüsse auf physischer und psychischer Fehlbeanspruchungen des Nutzers möglich. Weiterhin werden mittels maschinellen Lernens erstellte Trendauswertungen, beispielsweise zur Darstellung von Erholungsfähigkeit oder vitaler Arbeitsfähigkeit, dargestellt. So wird der Arbeitnehmer im Bereich der Gesundheitskompetenz sensibilisiert und kann somit das persönliche Wohlbefinden steigern. Weiterhin können Vorgesetzte oder Arbeits- bzw. Prozessplaner pseudonymisierte und anonymisierte Gruppenauswertungen, beispielweise aus einer Abteilung, einsehen. Durch resultierende prospektive Arbeitsgestaltung können lern- und persönlichkeitsförderliche Arbeitsbedingungen gestaltet aber auch die Motivation für Leistung und Lernen erhöht werden.
„PerspektiveArbeit Lausitz (PAL)“ als Kompetenzzentrum für die Arbeit der Zukunft in Sachsen und Brandenburg entwickelt Einführungsstrategien von datenbasierten Assistenzsystemen für Unternehmen in der Strukturwandelregion Lausitz. Der gemeinsame Anspruch des transdisziplinären Verbundes ist es, Arbeit in den beteiligten Unternehmen der Region nachhaltig, menschengerecht und wettbewerbsfähig zu gestalten. Wissens- und Technologietransfer haben dabei sowohl die Aufgabe, die unterschiedlichen Kompetenzen der beteiligten Forschungspartner, Unternehmen und Netzwerkpartner zu erschließen und weiterzuentwickeln als auch die Öffentlichkeit zu informieren und in den digitalen Transformationsprozess der Wirtschaft einzubinden. Das umfasst neben der Aufbereitung von Wissen für unterschiedliche Zielgruppen im Verbund und in der Öffentlichkeit auch die Organisation von Settings zum Austausch von Wissen. In diesem Artikel werden beispielhaft ausgewählte Transferformate und die bisher damit gesammelten Erfahrungen vorgestellt.
Intuitives, nutzerzentriertes Roboter-Teaching am Beispiel des
Fertigungsverfahrens Entgraten
(2023)
Hilfsmittel zur Entlastung der Menschen, welche täglich monotone Tätigkeiten in spanenden Fertigungssystemen durchführen, werden aus Sicht der menschengerechten Arbeitsgestaltung, fehlender Arbeitskräfte und hoher Lohnkosten vor allem in den Strukturwandelregionen, welche vom Braunkohleausstieg betroffen sind, immer wichtiger. Aufgaben wie das Handentgraten, als monotone Tätigkeit mit Gefährdungspotential, führen häufig zu Fehlern an den Produkten. Kleine Losgrößen (im betrachteten Unternehmen zwischen 20 und 100 Stück) lassen den unterstützenden oder auch ablösenden Einsatz von Industrierobotern zur Durchführung solcher Tätigkeiten bisher unwirtschaftlich erscheinen. Auch die kognitive und motorische Anpassungsfähigkeit des Menschen an unterschiedliche Entgrataufgaben konnte bisher nicht zufriedenstellend auf Roboter adaptiert werden. Daher ist die Entwicklung von effizienten und intuitiven Einlernprozessen von Robotern auf variierende Bauteile durch den Menschen notwendig. Der Beitrag befasst sich mit dem intuitiven, nutzerzentrierten Roboter-Teaching am Beispiel des Fertigungsverfahrens Entgraten für ein KMU aus der Lausitz.
Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) werden durch den demografischen Wandel und dem damit verbundenen Fachkräftemangel vor neue Herausforderungen gestellt. Um die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern, bedarf es flexibler Automationslösungen in der Produktion, die kostengünstig und intuitiv beherrschbar sind. Dies wirkt personellen Engpässen bei der Werkstückbeschickung von Werkzeugmaschinen entgegen. Im ZIM-geförderten
FuE-Kooperationsprojekt „AuRo-Toolbox“ (16KN091730) wird eine digital konfigurierbare und anschließend vom Anwender selbst zu installierende Roboterautomation entwickelt, die Pick & Place Aufgaben sicher und effizient umsetzen kann. Dafür werden Standardmodule entworfen, die im Plug & Play - Prinzip mit anwendungsspezifischen Zusatzmodulen erweitert werden können. Eine Besonderheit ist die Entwicklung einer neuartigen Kommunikationsschnittstelle zwischen Roboter und Werkzeugmaschine, welche die Modernisierung älterer Bestandsmaschinen einspart und somit einen CE-konformen Weiterbetrieb dieser Anlagen mit bereits bestehender
Zertifizierung ermöglicht.
Hybride Arbeitssysteme kombinieren idealerweise die Stärken von Menschen und Technik. Sie ermöglichen attraktive, nachhaltige Arbeitsgestaltung und präzise, wettbewerbsfähige Fertigungs- und Logistikprozesse. Der Beitrag zeigt deren systematischen Entwurf unter Nutzung klassischer Mittel sowie digitaler Techniken wie Virtual und Augmented Reality. Die Anwendungsbeispiele weisen auf die intensive Verschränkung der Gestaltungselemente Arbeitstätigkeit, Fertigungsverfahren, Betriebsmittel, Ablauf und Interaktion hin. In interdisziplinärer Zusammenarbeit entstehen sie derzeit im Rahmen des Forschungs- und Transferverbundes "PerspektiveArbeit Lausitz (PAL) – Kompetenzzentrum für die Arbeit der Zukunft in Sachsen und Brandenburg“ und des ZIM-Netzwerk-Verbundvorhabens „AuRo-Toolbox – Automations-Baukasten für flexibel einsetzbare Bauteilhandhabung zur digitalen Inbetriebnahme und digitalem Training“.
Digitale Arbeitsmittel können die mit ihrer Einführung angestrebten Effekte nur erzielen, wenn sie von den Beschäftigten in Unternehmen wie intendiert genutzt werden. Barrieren, die einer intendierten Nutzung entgegenstehen,
können in allen Anwendungsphasen und auf allen Ebenen von Unternehmen auftreten. Die erfolgreiche Bearbeitung von Barrieren setzt das Wissen um deren Existenz und Ausgestaltung voraus. Die Existenz und die Ausgestaltung von Barrieren sind kontextspezifisch und variieren zwischen Unternehmen, weswegen die Barrierenanalyse ergebnisoffen und unternehmensspezifisch erfolgen sollte. Der Aufgabenbezogene Informationsaustausch stellt als zeitweilige partizipative Kleingruppenarbeit einen methodischen Ansatz dar, unternehmensspezifisch und ergebnisoffen Barrieren des intendierten Einsatzes digitaler Arbeitsmittel in Unternehmen zu Identifizieren und Lösungsansätze zu erarbeiten.
Einsatz datenbasierter Assistenzsysteme in Wertschöpfungsprozessen ist sowohl mit Chancen als auch mit Risiken für diese Prozesse bzw. für die Arbeitskräfte verbunden. Studien zeigen gegenwärtig noch Defizite im Entwicklungs-/ Implementationsprozess der Assistenzsystem auf, z. B. bei der Auswahl der Datengrundlage, der Modellerstellung und dem Trainieren von Modellen. Eine erfolgreiche Implementation von Assistenz-Lösungen erfordert ein systematisches Vorgehen, um alle relevanten Gestaltungsaspekte und deren Abhängigkeiten der Gestaltungsdimensionen Mensch – Technik – Organisation voneinander zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck wird eine Vorgehensweise entwickelt, die der notwendigen Interdisziplinarität Rechnung trägt. Diese wird in den nächsten Jahren anhand von Fallbeispielen erprobt und bewertet.
Das Ziel des vorliegenden Papers ist die Darstellung eines Konzepts zur Lösung des Oracle Problems im Kontext der Wasserstoffproduktion mit erneuerbaren Energieproduktionsformen. Der vorgeschlagene Ansatz setzt auf die Authentifizierung des Stroms, der für die Produktion des Wasserstoffs verwendet wird, durch eine Vielzahl an umliegenden Akteuren mit gleichen Stromgewinnungsanlagen, welche die Authentizität der Stromproduktion bezeugen. Das Konzept setzt auf einen Authenticity-Score, welchen jedes Zertifikat erhält, sowie einen Trust-Score, der jedem Zeugen zugeschrieben wird. Jedes Zertifikat muss von verschiedenen Akteuren mit ausreichenden Trust-Score bezeugt werden, um einen Authenticity-Score zu erhalten, der über einer festgelegten Schwelle liegt und somit nachweist, dass der produzierte Wasserstoff tatsächlich „grün“ ist.
Die Kontrolle von Zutrittsberechtigungen für Labore, Gebäude oder Standorte ist für viele Firmen und Einrichtungen von essenzieller Bedeutung, mit zunehmender Größe aber auch mit erheblichem Aufwand und größeren Kosten verbunden. Die Überprüfung und Aktualisierung der Berechtigungen erfordert außerdem eine umfangreiche Logistik und Vertrauen in die korrekte Arbeitsweise der zentralen Verwaltungseinrichtungen.
Durch die hier vorgestellte Kombination von elektronischem Schließsystem mit dezentraler Blockchaintechnologie ist sowohl eine Vereinfachung und Dezentralisierung der Berechtigungsverwaltung als auch die Vermeidung singuläre Fehlerstellen möglich. Gleichzeitig kann ohne größere Aufwende auch eine Offlinefähigkeit der Schlösser realisiert werden.