Verfügbarkeit: Digitalisierung

Digitalisierung: Schlüsseltechnologien für Wirtschaft und Gesellschaft

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Bibliographische Detailangaben
Weitere Verfasser:	Neugebauer, Reimund 1953- (HerausgeberIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Berlin Springer Vieweg [2018]
Ausgabe:	1. Auflage
Schriftenreihe:	Fraunhofer-Forschungsfokus
Schlagworte:	Engineering Management Industrial management Computers Engineering economics Engineering economy Electrical engineering Communications Engineering, Networks Information Systems and Communication Service Innovation/Technology Management Engineering Economics, Organization, Logistics, Marketing Digitalisierung Wettbewerbsfähigkeit Technischer Fortschritt Wirtschaftsentwicklung Digitale Systeme Datenanalyse und Datenübertragung Digitalisierung der Arbeitswelt Digitaltechnik Cyber-Sicherheit Effizienz und Ressourcenschonung Kommunikations- und Informationswege Aufsatzsammlung
Online-Zugang:	Inhaltstext Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	Auf dem Umschlag: Reimund Neugebauer, Hrsg.
Beschreibung:	XII, 411 Seiten Illustrationen, Diagramme, Karten 22 cm
ISBN:	9783662558898 3662558890

Internformat

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 DIGITALE INFORMATION - DER GENETISCHE CODE MODERNER TECHNIK . . . 1 1.1 EINLEITUNG: DIGITALISIERUNG ALS HOCHDYNAMISCHER PROZESS .............. 1 1.2 DER GENETISCHE CODE MODERNER TECHNIK...................................... 2 1.3 DIE DYNAMIK DES DIGITALEN ALLTAGS.................................................. 3 1.4 RESILIENZ UND SICHERHEIT ................................................................... 5 1.5 FRAUNHOFER FORSCHT FUER DIE ANWENDUNG............................................. 6 2 DIGITALISIERUNG - ANWENDUNGSFELDER UND FORSCHUNGSZIELE ................ 9 2.1 EINLEITUNG......................................................................................... 9 2.2 DATENANALYSE UND DATENUEBERTRAGUNG................................................ 10 2.3 ARBEIT UND PRODUKTION...................................................................... 12 2.4 SICHERHEIT UND RESILIENZ.................................................................... 15 3 VIRTUELLE REALITAET IN MEDIEN UND T ECHNIK............................................ 19 3.1 EINLEITUNG: DIGITALISIERUNG REALER OBJEKTE AM BEISPIEL VON KULTURGUETERN .................................................................................... 19 3.1.1 AUTOMATISIERUNG DES 3 D-DIGITALISIERPROZESSES MITTELS CULTLAB3D ............................................................................ 21 3.1.2 ERGEBNISSE, ANWENDUNGSSZENARIEN UND WEITER ENTWICKLUNG .......................................................................... 25 3.2 VIRTUAL UND AUGMENTED REALITY-SYSTEME OPTIMIEREN PLANUNG, KONSTRUKTION UND PRODUKTION .......................................................... 27 3.2.1 VIRTUAL REALITY ..................................................................... 27 3.2.2 AUGMENTED REALITY .............................................................. 30 3.2.3 VISUALISIERUNG UEBER LINKED-3D-DATA-SCHEMAS.....................34 3.2.4 INTEGRATION VON CAD-DATEN IN A R ...................................... 37 3.2.5 AUGMENTED-REALITY-TRACKING.............................................. 38 3.2.6 TRACKING AS A SERVICE............................................................ 39 4 VERARBEITUNG VON VIDEODATEN ................................................................43 4.1 EINLEITUNG: DIE BEDEUTUNG VON VIDEO IN DER DIGITALEN WELT ............ 43 4.2 VIDEOVERARBEITUNG AM FRAUNHOFER HEINRICH-HERTZ-INSTITUT ............ 47 4.3 KOMPRESSIONSVERFAHREN FUER VIDEODATEN ............................................ 48 4.4 DREIDIMENSIONALE VIDEOOBJEKTE ...................................................... 55 4.5 A USBLICK........................................................................................... 59 5 AUDIOCODECS .............................................................................................. 65 5.1 EINLEITUNG: DER TRAUM VON HIGH FIDELITY........................................ 65 5.2 HI-FI TECHNOLOGIEN VON ANALOG BIS DIG ITAL...................................... 66 5.3 AKTUELLE FORSCHUNGSSCHWERPUNKTE.................................................. 68 5.3.1 GEHOER UND GEHIRN ................................................................ 68 5.3.2 VOM AUDIOKANAL ZUM AUDIOOBJEKT...................................... 70 5.3.3 AUDIOOBJEKTE IN DER PRAKTISCHEN UM SETZUNG ...................... 72 5.4 A USBLICK............................................................................................ 78 6 DIGITALER R U N D FU N K .................................................................................. 81 6.1 EINLEITUNG.......................................................................................... 81 6.2 FREQUENZOEKONOMIE ERMOEGLICHT MEHR S ENDER.................................. 82 6.3 PROGRAMMVIELFALT.............................................................................. 83 6.4 NEUARTIGE DIENSTE: VON STAUWAMUNGEN BIS KATASTROPHENSCHUTZ .. 84 6.5 DISKRIMINIERUNGSFREIER ZUGANG........................................................ 86 6.6 HYBRIDE ANWENDUNGEN .................................................................... 86 6.7 A USBLICK............................................................................................ 86 7 5G-DATENTRANSPORT MIT HOECHSTGESCHWINDIGKEIT ................................ 89 7.1 EINLEITUNG: GENERATIONEN DER MOBILKOMMUNIKATION - VON 2G ZU 5 G .................................................................................... 90 7.2 5G-VISION UND NEUE TECHNISCHE HERAUSFORDERUNGEN ...................... 92 7.3 TECHNISCHE KEMKONZEPTE: SPEKTRUM, TECHNOLOGIE UND A RCHITEKTUR........................................................................................ 97 7.4 5G-FORSCHUNG AM FRAUNHOFER H H I...................................................104 7.5 A USBLICK.............................................................................................108 8 INDUSTRIAL DATA S P A C E ...............................................................................113 8.1 EINLEITUNG: DIGITALISIERUNG DER INDUSTRIE UND DIE ROLLE DER DATEN .114 8.2 INDUSTRIAL DATA SPACE.........................................................................116 8.2.1 ANFORDERUNGEN UND ZIELE .....................................................116 8.2.2 REFERENZARCHITEKTURMODELL ...................................................118 8.2.3 STAND DER ENTWICKLUNGEN.......................................................120 8.3 FALLSTUDIEN ZUM INDUSTRIAL DATA S PACE.............................................122 8.3.1 KOLLABORATIVES SUPPLY CHAIN MANAGEMENT IN DER AUTOMOBILINDUSTRIE ...............................................................122 8.3.2 TRANSPARENZ IN LIEFERKETTEN DER STAHLINDUSTRIE ................... 123 8.3.3 DATENTREUHAENDERSCHAFT FUER INDUSTRIEDATEN ........................... 125 8.3.4 DIGITALE VERNETZUNG VON FERTIGUNGSLINIEN ........................... 126 8.3.5 PRODUKTLEBENSZYKLUSMANAGEMENT IM GESCHAEFTSOEKOSYSTEM 127 8.3.6 AGILE VERNETZUNG IN WERTSCHOEPFUNGSKETTEN ......................... 129 8.4 FALLSTUDIENANALYSE ............................................................................ 130 9 FORSCHUNGSPROJEKT EMOIO ...................................................................135 9.1 EINLEITUNG: GESTALTUNG VON TECHNIK DER ZUKUNFT ............................. 137 9.2 ADAPTIVE SYSTEME UND ASSISTENZSYSTEME.........................................138 9.3 BRAIN-COMPUTER-INTERFACE UND NEURO-ADAPTIVE TECHNOLOGIE ........... 139 9.4 EMOIO - VON DER GRUNDLAGENFORSCHUNG ZUR ANGEWANDTEN GEHIMFORSCHUNG ................................................................................ 142 9.4.1 ENTWICKLUNG EINES INTERAKTIVEN EXPERIMENTALPARADIGMAS ZUR ERFORSCHUNG DER AFFEKTIVEN EFFEKTE VON ASSISTENZ FUNKTIONEN .............................................................................. 142 9.4.2 UNTERSUCHUNG DER DETEKTIONS- UND DISKRIMINATIONSFAHIG- KEIT VON AFFEKTEN MIT EEG UND FN IR S.................................144 9.5 FAZIT UND AUSBLICK ............................................................................ 147 9.5.1 FAZIT UND AUSBLICK AUS DEN ARBEITEN IM PROJEKT EMOIO .. 147 9.5.2 AUSBLICK UND ANWENDUNGEN VON BRAIN-COMPUTER- INTERFACES .............................................................................. 148 10 FRAUNHOFER-ALLIANZ GENERATIVE FERTIGUNG.............................................153 10.1 EINLEITUNG: ENTWICKLUNG DER GENERATIVEN FERTIGUNG ....................... 153 10.2 GENERATIVE FERTIGUNG BEI FRAUNHOFER...............................................155 10.3 ADDITIVE MANUFACTURING - DIE REVOLUTION DER PRODUKTHERSTELLUNG IM DIGITALZEITALTER ............................................................................ 161 10.4 MESOSKOPISCHER LEICHTBAU DURCH GENERATIV GEFERTIGTE SECHSECKWABEN.................................................................................. 163 10.5 AESTHETISCHE GEBRAUCHSGUETER MITTELS BIOMIMETISCHER STRUKTUREN .. 164 10.6 HOCHLEISTUNGSWERKZEUGE FUER DIE BLECHWARMUMFORMUNG MITTELS LASERSTRAHLSCHMELZEN ........................................................................ 166 10.7 GENERATIVE FERTIGUNG KERAMISCHER BAUTEILE.....................................168 10.8 DRUCKBARE BIOMATERIALIEN.................................................................170 10.9 ENTWICKLUNG UND BAU EINER HOCHPRODUKTIVEN FERTIGUNGSANLAGE ZUR GENERATIVEN HERSTELLUNG GROSSFORMATIGER BAUTEILE AUS WAHL FREIEN KUNSTSTOFFEN ............................................................................ 172 10.10INTEGRATION SENSORISCH-DIAGNOSTISCHER UND AKTORISCH- THERAPEUTISCHER FUNKTIONEN IN IMPLANTATE.........................................175 10.11 GENERIERUNG DREI-DIMENSIONALER MULTIMATERIALBAUTEILE ................. 176 11 FUTURE WORK L A B .......................................................................................179 11.1 EINLEITUNG: MEGATREND DIGITALISIERUNG UND INDUSTRIE 4.0 ................. 180 11.2 FUTURE WORK FRAME - RAHMENBEDINGUNGEN FUER EINE ZUKUNFTSFAHIGE ARBEITSGESTALTUNG.....................................................181 11.2.1 MENSCH-TECHNIK-INTERAKTION.................................................181 11.2.2 FLEXIBILITAET, ENTGRENZUNG UND WORK-LIFE-BALANCE ............. 182 11.2.3 KOMPETENZENTWICKLUNG UND QUALIFIZIERUNG ....................... 183 11.3 FUTURE WORK TRENDS - ARBEITSGESTALTUNG IN DER INDUSTRIE 4 . 0 ......... 183 11.3.1 VERNETZTE ARBEITSSYSTEME .....................................................184 11.3.2 KONTEXTSENSITIVE ARBEITSSYSTEME .........................................185 11.3.3 ASSISTIERENDE ARBEITSSYSTEME...............................................185 11.3.4 INTUITIVE ARBEITSSYSTEME .......................................................186 11.4 FUTURE WORK LAB - DIE INDUSTRIEARBEIT DER ZUKUNFT ERLEBEN ........... 187 11.4.1 DEMOWELT: FUTURE WORK ERLEBEN ....................................... 188 11.4.2 LEMWELT: FIT FUER DIE ARBEIT DER ZUKUNFT ........................... 189 11.4.3 IDEENWELT: WORK IN PROGRESS WEITERDENKEN ..................... 190 11.5 FUTURE WORK CASES - GESTALTUNGSBEISPIELE FUER DIE INDUSTRIEARBEIT DER ZUKUNFT.........................................................................................190 11.5.1 FUTURE WORK GASE ASSISTIERTE MONTAGE ............................. 190 11.5.2 FUTURE WORK GASE MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION MIT DEM GROSSROBOTER .................................................................192 11.6 A USBLICK.............................................................................................194 12 CYBER-PHYSISCHE SYSTEM E.........................................................................197 12.1 EINLEITUNG...........................................................................................197 12.2 CPS IN DER PRODUKTION ...................................................................... 200 12.3 TRANSFORMATION VON PRODUKTIONSSYSTEMEN ZU CYBER-PHYSISCHEN SYSTEMEN ............................................................................................ 203 12.3.1 EVOLUTION IM PRODUKTIONSPROZESS.........................................203 12.3.2 LINKEDFACTORY - DATEN ALS RESSOURCE DER Z U K U N FT ........ 208 12.4 HERAUSFORDERUNGEN BEIM ENTWURF VON C P S .....................................215 12.4.1 SYSTEMS ENGINEERING ALS SCHLUESSEL ZUM E RFO LG ...................215 12.4.2 LEISTUNGSSTAND UND HANDLUNGSBEDARF IN DER PRAXIS ........... 216 12.5 ZUSAMMENFASSUNG UND ENTWICKLUNGSPERSPEKTIVEN.........................218 13 LEITPROJEKT GO BEYOND 4.0 .................................................................. 223 13.1 EINLEITUNG.......................................................................................... 224 13.2 MASSENPRODUKTION ............................................................................ 225 13.3 DIGITALE FERTIGUNGSVERFAHREN ............................................................ 226 13.3.1 DIGITALDRUCK-VERFAHREN ........................................................ 227 13.3.2 LASERVERFAHREN .................................................................... 229 13.4 DEMONSTRATOREN.................................................................................. 232 13.4.1 SMART DOOR .......................................................................... 232 13.4.2 SMART WING .......................................................................... 233 13.4.3 SMART LUMINAIRE .................................................................. 235 13.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK ...................................................... 236 14 KOGNITIVE SYSTEME UND ROBOTIK ............................................................ 239 14.1 EINLEITUNG ........................................................................................ 239 14.2 GRUNDLEGENDE UND ZUKUENFTIGE TECHNOLOGIEN FUER KOGNITIVE SYSTEME.............................................................................................. 240 14.2.1 WAS SIND KUENSTLICHE NEURONALE N E TZ E?.................................241 14.2.2 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGEN .................................................. 244 14.3 KOGNITIVE ROBOTIK IN PRODUKTION UND DIENSTLEISTUNG........................245 14.3.1 INTELLIGENTE BILDVERARBEITUNG ALS SCHLUESSELTECHNOLOGIE FUER WIRTSCHAFTLICHE ROBOTIKANWENDUNGEN ...........................246 14.3.2 EIN VIELSEITIGER GENTLEMAN: DER SERVICEROBOTER CARE-O-BOT 4 ...................................................................... 249 14.4 IM GELAENDE UND UNTER WASSER: AUTONOME SYSTEME FUER BESONDERS ANSPRUCHSVOLLE UMGEBUNGEN .......................................................... 251 14.4.1 AUTONOME MOBILE ROBOTER IN UNSTRUKTURIERTEM GELAENDE . .251 14.4.2 AUTONOME BAUMASCHINEN .................................................... 252 14.4.3 AUTONOME UNTERWASSERROBOTER ............................................ 254 14.4.4 ZUSAMMENFASSUNG .................................................................. 255 14.5 MASCHINELLES LERNEN FUER DIE VIRTUELLE PRODUKTENTWICKLUNG ............ 255 14.5.1 UNTERSUCHUNG VON CRASHVERHALTEN IN DER AUTOMOBIL INDUSTRIE ................................................................................ 256 14.5.2 DESIGN VON MATERIALIEN UND CHEMIKALIEN ...........................258 15 FRAUNHOFER-ALLIANZ BIG D A TA .................................................................. 261 15.1 EINLEITUNG: EINE ALLIANZ FUER VIELE BRANCHEN.....................................261 15.2 ANGEBOTE FUER ALLE REIFEGRADE .......................................................... 265 15.3 DATEN MONETARISIEREN ...................................................................... 267 15.4 DATENSCHAETZE HEBEN DURCH MASCHINELLES L E RN E N .............................268 15.5 DATA SCIENTIST - EIN NEUES BERUFSBILD IM DATENZEITALTER.................270 15.6 FAZIT .................................................................................................. 271 16 SAFETY UND SECURITY 275 16.1 EINLEITUNG: CYBERSICHERHEIT - TOP-THEMA DER DIGITAL WIRTSCHAFT............................................................................................ 276 16.2 (UN-)SICHERHEIT HEUTIGER INFORMATIONSTECHNOLOGIE .........................276 16.3 CYBERSICHERHEIT: RELEVANT FUER ALLE B RANCHEN...................................279 16.4 WACHSENDE BEDROHUNG ......................................................................282 16.5 CYBERSICHERHEIT UND PRIVATSPHAERENSCHUTZ IM TECHNOLOGIE- UND PARADIGMENWANDEL .................................................................... 282 16.6 CYBERSICHERHEIT UND PRIVATSPHAERENSCHUTZ AUF ALLEN EBENEN ................................................................................ 284 17 AUSFALLSICHERE S Y STE M E ............................................................................ 295 17.1 EINLEITUNG.......................................................................................... 295 17.2 HERAUSFORDERUNGEN FUER AUSFALLSICHERE S YSTEM E...............................297 17.3 RESILIENZ ALS SICHERHEITSKONZEPT FUER DIE VERNETZTE WELT...................300 17.4 ANGEWANDTE RESILIENZFORSCHUNG: KOMPLEXE, VERNETZTE INFRASTRUKTUREN AUSFALLSICHER GESTALTEN.............................................305 17.5 A USBLICK............................................................................................ 308 18 BLOCKCHAIN...................................................................................................311 18.1 EINLEITUNG...........................................................................................311 18.2 FUNKTIONSWEISE .................................................................................. 313 18.3 METHODEN DER KONSENSBILDUNG.........................................................314 18.4 IMPLEMENTIERUNGEN UND KLASSIFIZIERUNG...........................................316 18.5 ANWENDUNGEN .................................................................................... 317 19 E-HEALTH .................................................................................................... 321 19.1 EINLEITUNG .......................................................................................... 321 19.2 INTEGRIERTE DIAGNOSTIK UND THERAPIE ................................................ 323 19.2.1 NACHZUEGLER DER DIGITALISIERUNG ...........................................323 19.2.2 INNOVATIVE SENSORIK UND INTELLIGENTE SOFTWARE ASSISTENTEN ............................................................................ 324 19.2.3 POPULATIONSBEZOGENE FORSCHUNG...........................................325 19.2.4 MULTIPARAMETRISCHES GESUNDHEITSMONITORING .....................326 19.2.5 DIGITALISIERUNG ALS KATALYSATOR INTEGRIERTER DIAGNOSTIK . . . .328 19.3 FLEISSIGER KOLLEGE K.1 ...................................................................... 331 19.3.1 DEEP LEAMING BRICHT REKORDE .............................................331 19.3.2 MUSTERERKENNUNG ALS POTENTES WERKZEUG IN DER MEDIZIN . .332 19.3.3 RADIOMICS ALS MOEGLICHER WEGBEREITER .................................333 19.3.4 INTUITION UND VERTRAUEN AUF DEM PRUEFSTAND...........................334 19.4 ROLLENVERTEILUNG IM W ANDEL ............................................................ 336 19.4.1 INTEGRIERTE DIAGNOSTIKTEAMS ................................................ 336 19.4.2 DER MUENDIGE PATIENT ............................................................ 336 19.5 GESUNDHEITSOEKONOMISCHE POTENZIALE .............................................. 338 19.5.1 KOSTENEINSPARUNGEN DURCH OBJ EKTIVIERTE THERAPIEENTSCHEIDUNGEN ...................................................... 338 19.5.2 EFFIZIENZSTEIGERUNG DURCH FRUEHERKENNUNG UND DATENMANAGEMENT ................................................................ 339 19.6 VERAENDERUNGEN IM M ARKTGEFUGE ...................................................... 340 19.6.1 DISRUPTIVE INNOVATION UND DER KAMPF UM DIE STANDARDS .. 340 19.6.2 NEUE WETTBEWERBER IM GESUNDHEITSMARKT...........................340 19.7 A USBLICK............................................................................................ 341 20 SMART E NERGY............................................................................................ 347 20.1 EINLEITUNG: DER MEGATREND DIGITALE TRANSFORMATION ...................347 20.2 DIGITALE TRANSFORMATION IM ENERGIESEKTOR ...................................... 349 20.3 DIE ENERGIEWENDE ERFORDERT SEKTORENKOPPLUNG UND I K T ............... 351 20.4 ZELLULARES ORGANISATIONSPRINZIP ...................................................... 354 20.5 HERAUSFORDERUNGEN FUER ENERGIE-IKT ................................................ 357 20.6 HERAUSFORDERUNG RESILIENZ UND UMFASSENDE SICHERHEIT .................359 20.7 ENERGIEWENDE ALS TRANSFORMATIONSPROZESS ...................................... 362 21 ADVANCED SOFTWARE ENGINEERING ............................................................ 365 21.1 EINLEITUNG.......................................................................................... 365 21.2 SOFTWARE UND SOFTWARE ENGINEERING................................................367 21.3 AUSGEWAEHLTE EIGENSCHAFTEN VON SOFTWARE ...................................... 369 21.4 MODELLBASIERTE METHODEN UND WERKZEUGE ...................................... 370 21.5 RISIKOBEWERTUNG UND AUTOMATISIERTE SICHERHEITSTESTS.....................372 21.6 SOFTWAREVERMESSUNG UND VISUALISIERUNG .......................................... 374 21.7 MODELL-BASIERTES TESTEN .................................................................... 375 21.8 TESTAUTOMATISIERUNG.......................................................................... 377 21.9 WEITERE ANSAETZE................................................................................ 379 21.10WEITERBILDUNGSANGEBOTE .................................................................. 379 21.11 A USBLICK............................................................................................ 380 22 AUTOMATISIERTES FAHREN .......................................................................... 385 22.1 EINLEITUNG.......................................................................................... 386 22.2 AUTONOMES FAHREN IM AUTOMOBILBEREICH ........................................ 387 22.2.1 STATE OF THE A R T .................................................................... 387 22.2.2 AUTONOMES FAHREN IN KOMPLEXEN VERKEHRSSITUATIONEN ___ 390 22.2.3 KOOPERATIVE FAHRMANOEVER.....................................................393 22.2.4 LATENZARME, BREITBANDIGE KOMMUNIKATION .........................394 22.2.5 WEGSEITIGE ABSICHERUNGSSYSTEME.........................................396 22.2.6 DIGITALE VERNETZUNG UND FUNKTIONSSICHERHEIT FAHRERLOSER FAHRZEUGE...............................................................................397 22.2.7 REICHWEITEVERLAENGERUNG UND SCHNELLLADEFAHIGKEIT VON AUTONOMEN ELEKTROFAHRZEUGEN ............................................ 400 22.2.8 FAHRZEUGDESIGN, MODULARER FAHRZEUGAUFBAU UND SKALIERBARE FUNKTIONALITAET.....................................................401 22.3 AUTONOME TRANSPORTSYSTEME DER L OGISTIK.......................................403 22.4 FAHRERLOSE ARBEITSMASCHINEN IN DER LANDTECHNIK ...........................404 22.5 AUTONOME 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