CRT - Campus Research & Transfer
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Based on common RFID technology the University of Applied Sciences Offenburg is developing a new bio-telemetrical system called μTrans. Semi-passive RF transponders implanted in small animals measure ECG, pressure, temperature, oxygen saturation and activity. Using modern cloud technology, it is possible to build up a sensor network of a nearly unlimited size.
The paper describes an enterprise modelling application which combines enterprise modelling and time based simulation of the model in a generic Petri-net with an SQL type database to store the model and to provide run-time data to the model enactment. In the first step, the business processes of the scenario are modelled with CIMOSA. The model is then transformed into external schemata and stored in a relational database. A generic time-based Petri net is used to execute the model. The generic Petri net is connected via an ADO-interface (active data object) to an SQL type data store. During execution of the model, run-time data are fetched from the data store and the optimised data resulting from the simulation are presented for evaluation. This application principle is built on the (DoD) High Level Architecture (HLA) going towards a Web-based simulation. The simulation provides model based configurations of activities, people, skills, machines, orders and time of the printing process scenario of a small or medium sized enterprise (SME). The simulation can be modified by the end-user leading to quick decision support in the operation control. Further implementation opportunities using distributed systems or Internet/intranet technology in virtual enterprises are briefly discussed.
Digitalisierung ist heute allgegenwärtig. Wo im Privaten bereitwillig neue digitale Tools, Apps und Funktionen genutzt werden, tun sich Unternehmen in der Umsetzung von Digitalisierungsprojekten oft schwer. Dieser Beitrag beleuchtet die Motive für Digitalisierungsvorhaben, ihre Hürden sowie die Auswirkung auf die Arbeitsbelastung von Mitarbeitenden und versucht in der Verknüpfung mit den Grundprinzipien des Kontinuierlichen Verbesserungsprozesses, Handlungsempfehlungen für eine erfolgreiche Umsetzung dieser abzuleiten.
Forschung im Fokus 2023
(2023)
Es wird der Einsatz von Doppelschichtkondensatoren mit Kapazitäten bis zu 1500 F für den Einsatz in der Kraftfahrzeugtechnik und der Umwelttechnik diskutiert. Dabei werden sowohl die Verwendung zur Entlastung der Batterie bei Stromspitzen wie auch die Einsatzmöglichkeiten in alltagstauglichen Hybridfahrzeugen beleuchtet. Voraussetzung ist die Kombination mit einer ausgereiften Leistungselektronik. Doppelschichtkondensatoren verfügen über eine Leistungsdichte von derzeit etwa 2 Wh/kg, wobei weitere Steigerungen zu erwarten sind. Damit sind sie als Ergänzung oder sogar als Ersatz für Akkumulatoren einsetzbar. Da die Spannung vom Ladezustand abhängig ist, muß eine genaue Überwachung und Regelung stattfinden, andererseits wird dadurch die Ladezustandsdiagnose erheblich vereinfacht. Durch Kondensatorpufferung mittels Stellglied kann die Batterie bei starken Lastwechseln entlastet werden. In Elektrofahrzeugen läßt sich so die hohe Beschleunigungsleistung erbringen, die Batterie kann dann schwächer ausgelegt werden. Auch kann sich die Bremsenergie durch Kondensatoren besser zurückgewonnen werden. Die Möglichkeit der Entladung bis auf 0 V eröffnet ein wesentlich größeres Spannungsfenster. Der Einsatz in Hybridfahrzeugen mit kombiniertem Elektroantrieb/Verbrennungsmotor wird noch untersucht. Zur Untersuchung der elektronischen Systeme wurde ein Simulationsprogramm entwickelt, mit dem u. a. die Abhängigkeit von Energiedichte und spezifischer Konstantleistung als Ragone-Diagramm dargestellt werden kann.
Im Institut für angewandte Forschung (IAF) der FH Offenburg wird derzeit eine Chipkarte entwickelt, mit der Temperaturzeitreihen über längere Zeiträume aufgezeichnet werden können. Die zur Datenerfassung erforderlichen Systemkomponenten sind auf nur einem Halbleiterchip zusammengefaßt, wodurch sich bei großen Produktionsstückzahlen ein sehr niedriger Herstellpreis erzielen läßt. Die 'Thermologger' genannte Chipkarte kann zudem mit Standard-Chipkartenlesern und einer dedizierten Software auf jedem PC konfiguriert, gelesen und ausgewertet werden.
In den Unternehmen der Automobilbranche herrscht ein beträchtlicher Rationalisierungsdruck mit einem daraus folgenden hohen Automatisierungsgrad. Den erheblichen Investitionen in modernste Fertigungstechnologien und Montageanlagen steht zunehmend die Forderung eines Return of Investment mit zweistelligen Prozentsätzen gegenüber. Betriebliche Abläufe und Fertigungsprozesse werden daher sehr detailliert geplant, wobei 'minutiöse' Planungen oftmals nur die Beherrschung komplexer Prozeßabläufe vortäuschen. Ungeplante Einflußfaktoren und Störungen lassen manche Planung schnell zu Makulatur verkommen.
Geschäftsprozeßmodellierung und dynamische Simulationen von Fertigungsprozessen mittels zeitbewerteter Petri-Netze, bieten ausgezeichnete Möglichkeiten, komplexe Zusammenhänge transparenter zu machen und neue Erkenntnisse über die Einflüsse von Störungen oder Qualitätsschwankungen auf die Produkt- und Prozeßqualität zu erhalten. In einem Teilbereich der Produktion der Daimler-Benz AG in Gaggenau wurden Qualitätsstörungen und ihre Wirkungen auf den Fertigungsprozeß von Drehmomentwandlern untersucht. Die im Fertigungsverlauf auftretenden qualitätsbeeinflussenden Störungen wurden in Petri-Netz-Modellen abgebildet und in diversen Szenerien simuliert. Die Auswirkungen auf die Anlagenverfügbarkeit, Durchlaufzeiten, Lagerstrategien und die Kostensituationen wurden verdeutlicht und erste Maßnahmen mit den zugehörigen Voraussetzungen aufgezeigt.
The growing demand for active medical implantable devices requires data and or power links between the implant and the outside world. Every implant has to be encapsulated from the body by a specific housing and one of the most common materials used is titanium or titanium alloy. Titanium thas the necessary properties in terms of mechanical and chemical stability and biocompatibility. However, its electrical conductivity presents a challenge for the electromagnetic transmission of data and power. The proposed paper presents a fast and practical method to determine the necessary transmission parameters for titanium encapsulated implants. Therefore, the basic transformer-transmission-model is used with measured or calculated key values for the inductances. Those are then expanded with correction factors to determine the behavior with the encapsulation. The correction factors are extracted from finite element method simulations. These also enable the analysis of the magnetic field distribution inside of the housing. The simulated transmission properties are very close to the measured values. Additionally, based on lumped elements and magnetic field distribution, the influential parameters are discussed in the paper. The parameter discussion describes how to enhance the transmitted power, data-rate or distance, or to reduce the size of the necessary coils. Finally, an example application demonstrates the usage of the methods.
A platform of an electronic capsule is being developed for multi-task medical assistant application. It includes a near field telemetry unit for bidirectional communication system of 115 KHz low carrier frequency for inductive data transmission suited for human body energy transfer. The system triggers an actuator for drug delivery in various time and release forms via wireless external control, it has the ability to record temperature, measure pH of the body (additional sensors), and retrieve data to the outside. It consists of a 32bit processor, memory, external peripheries, and detection facility. The complete system is designed to fit small-size mass medical application with low power consumption, size of 7x25mm. The system is designed, simulated and emulated on FPGA. A final layout of the complete chip design is still under progress.
Aktiver RFID-Sensor
(2008)
Das in Schramberg ansässige Unternehmen Schweizer Electronic, einer der großen europäischen Leiterplattenhersteller, hat sich ein neues Geschäftsfeld als Systemlieferant für mikroelektronische Geräte erschlossen. Gemeinsam mit dem Institut für Angewandte Forschung der Hochschule Offenburg und Siemens hat das Unternehmen einen Datenlogger mit einer ISO 15693 kompatiblen 13,56 MHz RFID-Luftschnittstelle zur Serienreife entwickelt. Die SEAGsens Temperaturmessgeräte aus der Vorserienproduktion haben die ersten Feldtests erfolgreich bestanden. Die Großserienproduktion wird noch in diesem Jahr anlaufen.