EDIH Digitale Innovationen für die Industrie in Bayern (DIBI)

Ein weiterer Schwerpunkt sind Veranstaltungen in der Testumgebung, um KMUs an das Testzentrum heranzuführen. Das Feedback der KMUs wird hierbei berücksichtigt und in die Tests eingearbeitet. Ebenso werden die erstellten Best Practice Beispiele präsentiert.

Leistungen: durchgeführte auch wissenschaftliche Veranstaltungen zu den Testmöglichkeiten in der Testumgebung bzw. externe Veranstaltungen

Die Veranstaltung „5G Connect Advanced” fand am 19. September 2024 am Fraunhofer IIS in Nürnberg im renommierten 5G Bavaria Testbed Industry 4.0 statt. Der Summit bot den zahlreichen Teilnehmenden einen umfassenden Einblick in das transformative Potenzial von 5G und 5G Advanced.

Eine Podiumsdiskussion mit Expertinnen und Experten aus der Praxis und Forschung, darunter aus den Bereichen industrielle Kommunikation, technische Elektronik und Cyber-Sicherheit, bot den Gästen einen spannenden Einblick in die Chancen und Herausforderungen von 5G- und 6G-Technologien. Die Diskussion lieferte eine abwechslungsreiche Perspektive auf die digitale Zukunft.

Die Veranstaltung umfasste auch eine Ausstellung wegweisender Anwendungen für professionelle mobile Lösungen und Live-Demonstrationen wie Positioning mit 5G, Quantum Reinforcement Learning und die Ortung von Rettungskräften. Fachleute aus Industrie, Mobilfunknetzbetrieben, Verbänden und Forschungsinstituten zeigten in der Ausstellung reale Anwendungen und künftige Entwicklungen in der nächsten Generation mobiler Netzwerke und Zukunftstechnologien wie KI, Quantencomputing und ICAS.

5G Connect Advanced wurde in Kooperation mit dem 5G DIALOG durchgeführt und von FibroLAN, NTT Data und Siemens gesponsert.

Am 3. Juli 2024 fand am Fraunhofer IIS in Nürnberg der 17. Embedded Talk im Rahmen des Nürnberg Digital Festival NUEDIGITAL statt. Unter dem Motto „Next Generation IoT - Kommunikation & KI" konnten sich die Gäste in externen Keynotes, Vorträgen von IIS-Mitarbeitenden und Demonstrationen zu den Themen Lokalisierung mit 5G/6G, künstliche Intelligenz, nachhaltige IoT und Elektronik, Drahtlose Kommunikation für die Industrie sowie mioty informieren.

Eine gut gefüllte und abwechslungsreiche Agenda erwartete die Gäste: Zu Beginn der Veranstaltung wurden Keynotes von Michael Tränkler (Diehl Metering), Anja Scheckenbach (N-ERGIE) und von Simon Schrampfer (Sentinum) zu IoT in der Smart City und in der Industrie gehalten. Im Anschluss informierten die Kollegen des Fraunhofer IIS in ihren Vorträgen über mioty, RFID, Energy Harvesting, industrielle Funksysteme und Reinforcement Learning für industrielle Applikationen. In der daran anknüpfenden Ausstellung war neben den Exponaten des Fraunhofer IIS auch ein smartes Baumbewässerungs-Exponat von der FAU sowie ein smartes Haus mit Sensorik von Diehl Metering aufgebaut.

Mit Unterstützung der Stadt Nürnberg und zusammen mit der FAU wurde der 17. Embedded Talk ein sehr gelungenes Event, bei dem mehr als 100 externe Gäste von Unternehmen aus der Region teilnahmen und beim Get-Together reichlich Zeit zum Austausch und netzwerken hatten. 

Die mioty days 2023 fanden vom 5. bis 7. Dezember am Standort Fraunhofer IIS in Nürnberg statt. Drei Tage lang kamen etwa 90 mioty-Allianz-Mitglieder, Partner und jene, die es werden wollen, zusammen und sorgten für einen wertvollen Erfahrungsaustausch: Neue mioty-basierte IoT-Anwendungen und Produkte der Unternehmen wurden vorgestellt und demonstriert. Außerdem haben eine große Anzahl von Produkten und technischen Innovationen der mioty-Mitglieder den mioty-Zertifizierungsprozess erfolgreich bestanden. Die Zertifizierung war auch ein wichtiges Thema während der Präsentationen. Die Konferenztage wurden durch einen abendlichen Besuch auf dem Christkindlsmarkt und in den Winterhütten ergänzt. Insgesamt boten die mioty days eine tolle Gelegenheit, die Mitglieder persönlich zu treffen und den Erfolg der mioty-Technologie weiter auszubauen. 

Die "International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation IPIN" ist eine jährliche Veranstaltung, die sich der Indoor-Positionierung, ihren Anwendungen und ihrer Entwicklung widmet. Sie fand erstmals 2010 in Zürich statt und wird jedes Jahr von einem anderen Land ausgetragen. 2023 wurde die 13. IPIN vom Fraunhofer IIS am Nordostpark, zum ersten Mal in Deutschland, veranstaltet.

Innerhalb von vier Tagen tauschten sich bei der IPIN 2023 mehr als 270 internationale Gäste aus knapp 30 Ländern Ideen und Forschungsergebnisse über Indoor-Positionierung und Indoor-Navigation aus. Zum Programm gehörten inspirierende Keynotes von Google, Ericsson und Huawei, eine lockere Ice Breaker Session im bayerischen Stil, innovative Vorträge und Poster zum Thema Indoor Positioning/Indoor Navigation sowie Sightseeing und ein gemeinsames Abendessen mit den Gästen.

Das Konferenzgelände erstreckte sich in zwei Gebäuden über vier Session-Räume, wobei die L.I.N.K.-Halle als wichtigster und größter Raum als Bühne für die Keynotes und die Award Session diente. Die vom IIS entwickelte IPIN-App half den Gästen, sich während der Konferenz zu orientieren und einen Überblick über das Programm zu erhalten. 

Das Fraunhofer IIS nahm an den Tech Days 2023 in München teil, welche vom EDIH DIBI Projektpartner Bayern Innovativ und vom Security Network Munich organisiert wurden. Die Tech Days sind eine angesehene Veranstaltung, die Experten, Investoren und Technologie-Enthusiasten aus der Branche zusammenbringt. Sie bieten eine Plattform für die Präsentation der neuesten technologischen Fortschritte sowie Networking-Möglichkeiten und den Austausch von Ideen. Das Fraunhofer IIS war dort mit einem Stand vertreten und präsentierte das 5G Testbed. Außerdem hatten die Besucher die Möglichkeit, sich über weitere Testmöglichkeiten in der L.I.N.K.-Halle zu informieren. Das Event richtete sich hauptsächlich an Startups und KMUs.

Interessante Vorträge wurden von Roland Weigert, ehemaliger Staatssekretär im Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, sowie Judith Gerlach, ehemalige bayerische Staatsministerin für Digitales. Weitere Speaker vom Fraunhofer waren unter anderem von den Instituten IML, AISEC, IWU, IKS und SIT vertreten. Neben Ausstellungen und Präsentationen umfasste das Programm auch Konferenzen, Workshops und Podiumsdiskussionen zu einer Vielzahl an Technologiethemen. 

Um den verbesserten Zugang zu den Testmöglichkeiten zu garantieren, sollen diverse Aktivitäten im Bereich der Darstellung dieser Möglichkeiten durchgeführt werden. Dazu gehören unter anderem Beispieltests und die Darstellung der L.I.N.K.-Halle. Das können unter anderem Filme, Internettools, Präsentationen oder anderer Content sein. Hierbei werden auch Best Practice Beispiele aufgearbeitet und dargestellt.

Leistungen: Content in Form von diversen Darstellungsmedien wie Film, Web, Präsentationen und Online-Consulting

Im Rahmen der IPIN 2023 konnten die Gäste die Indoor-Lokalisierung basierend auf der Feldstärkemessung über die vom Fraunhofer IIS eigens erstellte IPIN 2023-App ausprobieren und sich von der Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens einen Eindruck verschaffen.

Entwickelt wurde die App mit Flutter, einer modernen plattformübergreifenden Framework-Technologie von Google, die eine reibungslose und konsistente Benutzererfahrung auf verschiedenen Geräten ermöglicht. Dieses Framework vereinfacht die Erstellung ansprechender und effizienter Apps für verschiedene Plattformen, darunter iOS, Android und das Web, mit einer einzigen Codebasis. So konnte schon sehr früh im Entwicklungsprozess ein Prototyp als Web-App getestet werden, um Feedback zu erhalten, wodurch der gesamte Entwicklungszyklus beschleunigt wurde. Die finale Applikation wurde als native App im Apple App Store und Google Play Store kostenlos angeboten, da die Indoor-Positionierungslösung einige systemnahe Zugriffe auf Geräteschnittstellen benötigt, die in einer Web-App nicht möglich sind.

Die IPIN 2023-App bietet einen umfassenden Konferenzplan, ermöglicht die einfache Planung von Tagen mit einem vollständigen Zeitplan für Vorträge, Workshops und Aktivitäten. Die Suche und Markierungsfunktion ermöglicht es, dass jeder das Beste aus dem Veranstaltungskatalog herausholen kann. Selbst ohne Internetverbindung ermöglicht die App den Offline-Zugriff auf wichtige Veranstaltungsinformationen und den vollständigen Zeitplan.

Die Integration von awiloc®, einer fortschrittlichen Indoor-Positionierungstechnologie des Fraunhofer IIS, verleiht der App präzise Ortungsfunktionen, wodurch das Konferenzerlebnis auf ein neues Level gehoben wurde. Die Verwendung der interaktiven Karte mit Indoor-Lokalisierung erleichtert die Navigation durch das Konferenzgebäude, wobei Sitzungsräume, Aussteller und Einrichtungen mühelos gefunden werden können.

Um den Zugang und den Service für KMUs zu verbessern, werden Simulationen bzw. Testverfahren angepasst. Dazu gehören unter anderem:

• Funktionsprüfung: Durch den Zugriff auf alle Trace- und Debug-Informationen können tiefe Einblicke und Ursachenanalysen zur Fehlersuche oder Optimierung von Systemen und Produkten angeboten werden.
• Performance-Tests: In den Bereichen Kommunikation und Positionierung kann die Leistung von Systemkomponenten oder kompletten Lösungen getestet werden. Unter anderem steht das 3D-Positionierungssystem als Referenz zur Verfügung.
• Stabilitäts- oder Langzeittests: Verschiedene Szenarien werden automatisch in einer definierten Reihenfolge und Anzahl wiederholt.
• Schulungen: Verschiedene Schulungen und Seminare beispielsweise in den Bereichen  Lokalisierung und Vernetzung, Künstliche Intelligenz etc. werden angeboten, um sich mit der Technologie vertraut zu machen.

Leistungen: verbesserte Test- und Simulationsroutinen

Im Krankenhaus Bereich gibt es eine Vielzahl von logistischen und organisatorischen Prozessen die erfasst, dokumentiert und geprüft werden müssen. Hier ist der Digitalisierungsgrad in der Praxis aktuell sehr durchmischt und es kommen, neben der „Papier und Bleistift“ Methode eine Vielzahl von unterschiedlichen AutoID Technologien zum Einsatz. Sei es bei der Patientenidentifikation, Bettenmanagement, Medikamentenverwaltung oder aber auch OP-Equipment, teilweise werden Objekte direkt abgezählt und in Listen verwaltet, teilweise gibt es Menschen-Lesbare oder Maschinen-Lesbare Etiketten, Barcodes, QR Codes oder auch RFID-Transponder im praktischen Einsatz. Dabei sind technische Gesamtkonzepte auf Grundlage von RFID-Technologie oder Funkortung oft aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen in der Vielzahl von Use Cases und den Randbedingungen durch diese spezielle Umgebung schwierig für alle Bereich abbildbar, auch aufgrund der damit verbundenen Kostenstrukturen.

Im OP-Bereich gibt es neben einer Vielzahl von bereits schon verfügbaren Lösungen den Bedarf Verbrauchsmaterial wie OP-Tücher oder Kompressen zu identifizieren und ihren Verbleib zu dokumentieren. Konkret werden solche Tücher und Kompressen vor und nach einer Operation gezählt um ein versehentliches zurücklassen dieser Objekte im Körper ausschließen zu können. Dieser Vorgang könnte durch AutoID Technologien wesentlich verbessert werden. Jedoch ist zu beachten das jegliche Technologie mit den Umgebungsbedingungen (Verunreinigungen, Sterilisation, Flüssigkeiten) umgehen muss.

Am Fraunhofer IIS wurde in einer Kurzstudie der Einsatz von RFID-Technologie in diesem Kontext untersucht. Dazu wurden zunächst kommerziell verfügbare Transponderlösungen recherchiert und bemustert, die in diesem Umfeld einsetzbar sind.

Mit diesen Mustern wurden Versuche zur Lesereichweite und Zuverlässigkeit durchgeführt und ausgewertet. Zudem wurde die Anwendbarkeit der Technologie generell in diesem Szenario betrachtet.

Die Ergebnisse dienen als Ausgangspunkt für weiterführende Forschungsarbeiten und werden mit anderen Studien, z.B. zur Identifikation von OP-Besteck, verknüpft.

Bilddaten werden für verschiedene Zwecke kategorisiert, insbesondere im Bereich der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens. Die Kategorisierung (Annotation) ermöglicht es, KI-Modelle (supervised) zu trainieren, um Objekte in Bildern oder Videos zu erkennen und zu lokalisieren.

Mit dem mittelständischen Unternehmen solectrix wurde die Leistungsfähigkeit moderner KI-basierter Objekterkennungsmodelle für die automatische Annotation von Bilddaten untersucht. Der Fokus lag dabei auf dem Vergleich verschiedener „Zero-Shot"-Modelle zur automatischen Objekterkennung. Diese vortrainierten Modelle können ohne zusätzliches Training durch den Anwender Objekte erkennen – sie verstehen natürliche Sprache und identifizieren Objekte anhand deren textueller Beschreibung. Diese Automatisierung ersetzt den zeit- und personalintensiven manuellen Annotationsprozess, was besonders für mittelständische Unternehmen vorteilhaft ist.

In einer Messkampagne in der L.I.N.K.-Testumgebung wurden verschiedene praxisnahe Szenarien aus der Industrieumgebung simuliert. Für die Aufnahmen wurden Kameras an einem Gabelstapler montiert, während sich mehrere Personen in dessen Umgebung bewegten. Dabei wurden sowohl statische als auch dynamische Situationen mit unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen getestet, um möglichst viel Variation in den Daten zu schaffen. Insgesamt wurden über 3900 Bildaufnahmen gesammelt, welche anschließend manuell annotiert wurden und als Ground Truth-Datensatz dienten.

Die Zero-Shot-Objekterkennungsmodelle wurden zunächst anhand des Ground Truth Datensatzes evaluiert, wobei die Annotationsqualität mit Metriken wie mAP (mean Average Precision) bewertet wurde. Im nächsten Schritt wurden YOLO-Modelle, die der Echtzeit-Objekterkennung dienen, sowohl mit den auto-annotierten Daten als auch mit dem Ground Truth-Datensatz trainiert. Diese trainierten Modelle wurden dann auf einem vorab definierten Testdatensatz verglichen, um zu bewerten, wie sich die Qualität der automatischen Annotation auf die Leistung der trainierten Modelle auswirkt.

Die Ergebnisse zeigen: Die automatische Annotation von Bilddaten ist effektiv. Während die manuelle Annotation des Datensatzes etwa 40 Stunden in Anspruch nahm, benötigten die Zero-Shot-Modelle dafür nur 20 Minuten, die mAP war dabei zum Teil nur um 7% geringer. Diese enorme Zeitersparnis bei minimalen Performance-Einbußen macht diesen Ansatz besonders wertvoll für Unternehmen, die große Mengen an Bilddaten verarbeiten müssen.

Ein entscheidender Vorteil dieser Modelle für KMUs liegt in ihrer Flexibilität: Sie benötigen kein aufwändiges Training und können durch einfache Textanweisungen gesteuert werden. Das spart nicht nur Zeit bei der Einrichtung, sondern reduziert auch die Kosten für Spezialsoftware und Expertise. Das Fraunhofer IIS befähigt mittelständische Unternehmen durch Tests wie diese, die richtige Auswahl von KI-Tools zu treffen, um Objekte zu erkennen.