Open Access

In Unternehmen entstehen beim Prozess der digitalen Transformation stetig neue Anwendungen und Auswertungen. Es wird viel Zeit und Geld in digitale Lösungen investiert, die das Arbeitsumfeld verbessern. Die Plattformen zur Verwaltung und Verteilung dieser werden dabei jedoch häufig vernachlässigt. Ziel dieser Arbeit ist es eine solche Plattform in Form eines App-Stores für den Standort zu entwickeln. Dabei liegt der Fokus auf der Verbesserung der App-Nutzung, was durch eine nutzerfreundliche Oberfläche für Endanwender und Entwickler erreicht werden soll. Weiterhin ist eine hohe Wartbarkeit der Plattform notwendig, damit sie auch von einem kleinen Team betrieben werden kann. Zunächst wurde analysiert, welche Architektur und Technologien für die Umsetzung gut geeignet und welche vom Unternehmen vorgegeben sind. Dabei stellte sich heraus, dass eine Microservice-Architektur am besten geeignet ist. Als Technologie stand lediglich das Framework zur Frontendimplementierung zur Wahl, hier war Angular am besten geeignet. Durch die Verwendung eines iterativen Prozesses konnten bereits zu Beginn die späteren Nutzer in die Entwicklung eingebunden werden. Dies ermöglichte das Ermitteln aller Anforderungen und Entwerfen einer nutzerfreundlichen Oberfläche. Dieses iterative Vorgehen wurde auch während der Implementierung eingesetzt. Dazu wurden mit Testdaten befüllte Versionen bereitgestellt, damit Nutzer frühzeitig Rückmeldung geben konnten.

Die vorliegende Bachelorthesis befasst sich mit der Reproduktion der ersten „eisernen Hand“ des Götz von Berlichingen. Die Aufgabenstellung ist es, einen Öffnungsmechanismus zu entwickeln, welcher die zwei Fingerblöcke in die geöffnete Grundstreckstellung zurückführt, wenn die Finger zur Handinnenfläche eingefahren sind. Außerdem sollen die Fingerblöcke in drei verschiedenen Positionen einrasten können, wenn sie nach innen gedrückt werden. Insgesamt soll die Mechanik der Fingerblöcke durch 3D-unterstützte Optimierung von Bauteilen verbessert und unterstützt werden. Der neukonstruierte Öffnungsmechanismus beinhaltet eine Drehfeder pro Fingerblock. Zudem begünstigt die CAD-Optimierung des Daumensystems und des Fingersystems die Mechanik der Fingerblöcke.

Energie aus erneuerbaren Ressourcen ist nicht immer beliebig verfügbar. Je nach Jahreszeit und Witterung variiert beispielsweise die durch Solarparks oder Windkraftanlagen zur Verfügung gestellte Leistung. Durch den kontinuierlichen Ausbau der erneuerbaren Energien wird sich die Volatilität im Energiesystem in Zukunft immer stärker ausprägen. Die Industrie auf die sich ändernden Versorgungsstrukturen vorzubereiten und anzupassen ist eine große Herausforderung der nächsten Jahrzehnte. Unternehmen müssen zukünftig ihre Prozesse und Betriebsorganisation so gestalten können, dass sich der Energieverbrauch zumindest in Teilen flexibel an das volatile Energieangebot anpassen kann. Neben der Entwicklung von Technologien, Konzepten und Maßnahmen zur energetischen Flexibilisierung von industriellen Prozessen liegt ein zweiter Schwerpunkt zukünftiger Arbeiten auf der Entwicklung einer durchgängigen IT-Infrastruktur, mit der Unternehmen und Energieanbieter in Zukunft Informationen von der Produktionsmaschine bis zu den Energiemärkten bereitstellen und austauschen können. Dies führt zu einem Paradigmenwechsel im Betrieb industrieller Prozesse - weg vom kontinuierlichen und rein nachfragegetriebenen Energieverbrauch hin zum anpassbaren, energieflexiblen Betrieb industrieller Anlagen. Dieses Nachschlagewerk stellt die wichtigsten Ergebnisse der Forschung im Rahmen des Kopernikus-Projekts Synergie vor und verdeutlicht richtungsweisende Erkenntnisse für weitere Entwicklungen in dem noch jungen Feld der industriellen Energieflexibilität.

Um die Akzeptanz und Relevanz von Mailings zu steigern, ist es für Unternehmen wichtig, die Kundeninteressen möglichst gezielt anzusprechen. Bereits jetzt wird die E-Mail-Marketing Lösung Inxmail Professional zusammen mit Recommender Systemen eingesetzt, was das Erstellen und Versenden von E-Mails mit personalisierten Produktempfehlungen ermöglicht. Das notwendige Wissen für den Aufbau und den Betrieb dieser Recommender Systeme liegt dabei jedoch bei (externen) Technologie-Partnern, wodurch höhere Kosten und zusätzliche Abhängigkeiten für Inxmail und seine Kunden entstehen. Mit dieser Arbeit wurde erforscht, was es für das Unternehmen Inxmail bedeutet, mit Open-Source-Software ein eigenständiges Recommender System aufzubauen und in die E-Mail-Marketing Lösung Inxmail Professional zu integrieren. Hierfür wird Inxmail Professional in einem typischen Kontext mit einem angebundenen Onlineshop System betrachtet. Das Recommender System soll anhand der Daten, die es aus dem Onlineshop System bekommt, individuelle Produktempfehlungen berechnen, um diese automatisiert beim Versand für jeden Empfänger abfragen und in die E-Mail integrieren zu können. Auf Basis des Machine Learning Servers Harness und der integrierten Universal Recommender Engine wurde ein Recommender System aufgebaut. Für die Integration des Onlineshop Systems Shopware wurde ein Plugin entwickelt, welches das Recommender System über alle relevanten Benutzeraktionen benachrichtigt. Die Inxmail Professional Integration basiert auf einem Webservice, der implementiert wurde, um die individuellen Produktempfehlungen für einen Kunden/Empfänger beim Recommender System abzufragen und mit den Detailinformationen zu den Produkten aus dem Onlineshop aufzubereiten. Es konnte gezeigt werden, dass auf der Grundlage von Open-Source-Technologien ein eigenständiges Recommender System aufgebaut, evaluiert und in Inxmail Professional mit angebundenem Onlineshop System integriert werden kann. Der Gesamtprozess für die Evaluation des Systems wurde weitestgehend automatisiert, wodurch viele manuelle und zeitintensive Schritte über Steuerungsskripte abgehandelt werden können. Das System erlaubt die reibungslose Verarbeitung großer Datenmengen (> 19.000.000 Events) auf einem einzelnen Server. Die Vorhersagequalität wurde anhand realer Interaktionsdaten aus öffentlichen E-Commerce-Datensätzen mit Offline-Tests gemessen. Dadurch wurde sichergestellt, dass das System in der Lage ist, bei stetig wachsender Eventmenge zuverlässige aufempfehlungen zu berechnen. Die Tests haben gezeigt, dass bei mehreren Millionen Events von mehreren Tausend Benutzern für mehrere Tausend Produkte, 13 % bis 15 % aller tatsächlichen Käufe in den Top-10 der vom System vorgeschlagenen Empfehlungen enthalten waren. Damit wurde die Grundlage für den selbstständigen Aufbau und Betrieb eines Recommender Systems gelegt, was eine sinnvolle und kostengünstige Alternative zu externen Systemen sein kann.

In letzter Zeit sind einige neue, hochintegrierte Einchip-Radarsensoren auf den Markt gekommen. Die enormen Fortschritte im Bereich des autonomen Fahrens hat diese Sensoren hervorgebracht. Mit ihnen lassen sich diverse Anwendungen, wie zum Beispiel eine Abstandsmessung, Kollisionserkennung oder Geschwindigkeitserfassung realisieren. Für die Nutzung eines solchen modernen Radarsensors spricht viel, jedoch besitzen alle eine differenzielle Ausgangsschnittstelle, die nicht mit den üblichen Mikrocontrollersystemen eingelesen werden kann. Darum war das Ziel der Arbeit, die Entwicklung eines Schnittstellenwandlers auf einem Low-Power-FPGA, zur Anbindung eines Radarchips an einen klassischen Mikrocontroller. Der Lösungsweg war demnach schon vorgegeben, es folgte die konkrete Umsetzung mit der Modellierung der Hardware in VHDL. Der FPGA liest die differenzielle Schnittstelle ein, parallelisiert die Daten und speichert sie zwischen. Sobald die Messdaten vollständig sind, können sie über die serielle SPI-Schnittstelle angefordert werden. Als Gegenstelle kommt ein Mikrocontroller zum Einsatz, der die Messdaten wiederum gemäß eines definierten Protokolls zur Auswertung an einen Computer weiterleitet. Die Machbarkeit dieser Anwendung wurde kontrolliert, indem die Messdaten vom Radarchip, übermittelt durch den FPGA und Mikrocontroller, auf dem Computer mithilfe eines Analyseprogramms bewertet wurden. Die Auswertung der Messergebnisse entspricht in vollem Umfang den Erwartungen. Der Ressourcenverbrauch im FPGA wurde hierbei ebenfalls als kritisch betrachtet, was sich im Nachhinein jedoch nicht bestätigte. Es ist sogar das Gegenteil der Fall, mit den übrigen freien Ressourcen steht einer möglichen Signalverarbeitung nichts im Wege.