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Im Team zum fliegenden Traum
(2024)
Human Digital Twin
(2022)
Man stelle sich vor, man könnte mit Unterstützung von künstlicher Intelligenz Spielabläufe von Bundesligaspielen oder sogar ganze WM-Partien simulieren. Oder der Trainer würde die Mannschaft im Endspiel anhand von Daten über den Gegner aufstellen und entsprechend psychologisch und physiologisch verschiedene Spielertypen auf den Platz schicken (vgl. Jahn). Ist das reine Fiktion? Nicht wirklich. Bereits heute werden die Leistungen von Sportlern immer häufiger digital analysiert und bewertet. Beispielsweise hat SAP eine Plattform entwickelt, die ein digitales Datenbild von Fußballspielern erstellt (vgl. SAP). Bei der letzten WM erhielt jeder Spieler über die neue Fifa Player App kurz nach der Begegnung präzise Statistiken zu seinen Leistungen während des Spiels (vgl. FIFA). Noch bessere Informationen sollen in Zukunft virtuelle Abbilder der Fußballspieler, digitale Zwillinge, liefern. Die dafür notwendigen Daten werden mithilfe von Sensoren im Trikot, in den Schuhen oder im Ball gewonnen. Durch erfassten Bewegungs- und Positionsdaten sowie Ballkontakten entsteht ein präzises Datenbild des Spielers. Solche Simulationen, die auf einem Modell des Menschen in der digitalen Welt beruhen, erfahren derzeit große Aufmerksamkeit in Wissenschaft und Praxis (vgl. van der Valk et al.). Nicht nur in der Fußballwelt, auch in der Medizin und im Kontext von Industrie 4.0 und Produktdesign, haben digitale menschliche Zwillinge das Potenzial, zu einer Schlüsseltechnologie zu werden.
Im E-Sport-Ökosystem gibt es eine Vielzahl an Akteuren, die auf verschiedene Art und Weisen vom Erfolg des elektronischen Sports profitieren: Sponsoren präsentieren sich einer attraktiven Zielgruppe, Publisher fördern eine intensivere Nutzung ihres Videospiels und Übertragungsplattformen erhalten professionell organisierte Inhalte zum Vertrieb an eine wachsende Zuschauerschaft. Lediglich die Team-Organisationen und Veranstalter konzentrierten sich bisher allein auf die Erzielung von Erträgen durch die Ausübung oder Organisation von E-Sport-Wettkämpfen. Getrieben von Profitabilitätsschwächen versuchen sie jedoch, ihre Abhängigkeit von Sponsoring zu reduzieren und neue Ertragsquellen zu erschließen. Insbesondere Team-Organisationen sehen die Möglichkeiten hierfür eher außerhalb des originären E-Sport-Geschäfts und entwickeln sich dadurch immer mehr zu Marketing- und Unterhaltungsunternehmen.
Verschleiß an Zerspanwerkzeugen mit geometrisch definierter Schneide führt zu schlechter Oberflächenqualität, erhöhten Kräften, Maßabweichungen und Bruch. Bisher wird dieser Verschleiß außerhalb der Maschine oder indirekt (z. B. Durchmesser) erfasst. Der Tausch der Werkzeuge findet nach einer bestimmten Werkstückzahl, Zeit, oder einem Standweg statt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges System zur direkten Ermittlung des Freiflächenverschleißes im Arbeitsraum eines Bearbeitungszentrums dargestellt. Dabei wird eine geschützt integrierte Industriekamera mit Objektiv im Arbeitsraum installiert. Die Maschinenachsen bzw. die Bearbeitungsspindel positionieren das Werkzeug davor. Nach einer nur wenige Sekunden dauernden Messung findet die Auswertung des Verschleißes hauptzeitparallel statt.
Fragestellung: Das klinische Standardverfahren und Referenz der Schlafmessung und der Klassifizierung der einzelnen Schlafstadien ist die Polysomnographie (PSG). Alternative Ansätze zu diesem aufwändigen Verfahren könnten einige Vorteile bieten, wenn die Messungen auf eine komfortablere Weise durchgeführt werden. Das Hauptziel dieser Forschung Studie ist es, einen Algorithmus für die automatische Klassifizierung von Schlafstadien zu entwickeln, der ausschließlich Bewegungs- und Atmungssignale verwendet [1].
Patienten und Methoden: Nach der Analyse der aktuellen Forschungsarbeiten haben wir multinomiale logistische Regression als Grundlage für den Ansatz gewählt [2]. Um die Genauigkeit der Auswertung zu erhöhen, wurden vier Features entwickelt, die aus Bewegungs- und Atemsignalen abgeleitet wurden. Für die Auswertung wurden die nächtlichen Aufzeichnungen von 35 Personen verwendet, die von der Charité-Universitätsmedizin Berlin zur Verfügung gestellt wurden. Das Durchschnittsalter der Teilnehmer betrug 38,6 +/– 14,5 Jahre und der BMI lag bei durchschnittlich 24,4 +/– 4,9 kg/m2. Da der Algorithmus mit drei Stadien arbeitet, wurden die Stadien N1, N2 und N3 zum NREM-Stadium zusammengeführt. Der verfügbare Datensatz wurde strikt aufgeteilt: in einen Trainingsdatensatz von etwa 100 h und in einen Testdatensatz mit etwa 160 h nächtlicher Aufzeichnungen. Beide Datensätze wiesen ein ähnliches Verhältnis zwischen Männern und Frauen auf, und der durchschnittliche BMI wies keine signifikante Abweichung auf.
Ergebnisse: Der Algorithmus wurde implementiert und lieferte erfolgreiche Ergebnisse: die Genauigkeit der Erkennung von Wach-/NREM-/REM-Phasen liegt bei 73 %, mit einem Cohen’s Kappa von 0,44 für die analysierten 19.324 Schlafepochen von jeweils 30 s. Die beobachtete gewisse Überschätzung der NREM-Phase lässt sich teilweise durch ihre Prävalenz in einem typischen Schlafmuster erklären. Selbst die Verwendung eines ausbalancierten Trainingsdatensatzes konnte dieses Problem nicht vollständig lösen.
Schlussfolgerungen: Die erreichten Ergebnisse haben die Tauglichkeit des Ansatzes prinzipiell bestätigt. Dieser hat den Vorteil, dass nur Bewegungs- und Atemsignale verwendet werden, die mit weniger Aufwand und komfortabler für Benutzer aufgezeichnet werden können als z. B. Herz- oder EEG-Signale. Daher stellt das neue System eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu bestehenden Ansätzen dar. Die Zusammenführung der beschriebenen algorithmischen Software mit dem in [1] beschriebenen Hardwaresystem zur Messung von Atem- und Körperbewegungssignalen zu einem autonomen, berührungslosen System zur kontinuierlichen Schlafüberwachung ist eine mögliche Richtung zukünftiger Arbeiten.
Due to constantly changing conditions, demand, and technologies, companies increasingly seek flexibility. Productivity results from automation, improved working conditions and the focus of people in production in interaction with machines. Unfortunately, the human factor is often not considered to increase flexibility and productivity with new concepts. This work aims to develop a hybrid assistance system that allows a dynamic configuration of cyber-physical production systems considering the current order situation and available resources utilizing simulation. The system also considers human factors in addition to economic factors, which contributes to the extended economic appraisal.
Externe Ladeinfrastruktur kann rechtskonform aus dem Stromnetz einer öffentlichen Liegenschaft versorgt werden. Bisher war die Vorgabe, die Versorgung über einen eigenen (neuen) Netzanschlusspunkt zu realisieren. Die hier vorgestellte Lösung ist ökologisch, wirtschaftlich und technisch deutlich günstiger und dient als Muster für die weitere Erschließung landeseigenen Parkraums in ganz Baden-Württemberg. Ein virtuelles Kraftwerk ermöglicht den gemeinschaftsdienlichen Betrieb.
Projektbasiertes Lernen (PBL) ist eine ideale Methode, um Studierenden an Hochschulen praktische Projektmanagement-Kompetenzen zu vermitteln. Selbst anspruchsvolle Projekte werden hierdurch möglich. Jedoch ist die Balance zwischen den angestrebten Lernzielen und der praktischen Projektdurchführung in der Hochschulpraxis herausfordernd. Mit Hilfe des ‚PBL-Gold Standards‘ lassen sich PBL-Projekte zielgerichtet entwerfen und auf Effektivität hinsichtlich der Lernziele überprüfen. Am Beispiel des Projekts ‚IP Plane‘ der Hochschule Reutlingen, dem Bau eines Motorflugzeugs durch Studierende, wird die praktische Umsetzung eines PBL-Projektes demonstriert.
5G-Campusnetze sind vielversprechende Umgebungen für industrielle Anwendungen in Produktion und Intralogistik. Diese erreichen jedoch bisher nicht die versprochenen Leistungen, um intralogistischen Anwendungen das volle Potenzial von 5G bieten zu können. Die im Rahmen des Projekts 5G4KMU erhobenen und in diesem Beitrag vorgestellten Leistungsmessungen dienen zur Evaluierung der derzeitigen Praxistauglichkeit von 5G-Campusnetzen.