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The increasing complexity of Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) presents a challenging task to validate safe and reliable performance of these systems under varied conditions. The test and validation of ADAS/AD with real test drives, although important, involves huge costs and time. Simulation tools provide an alternative with the added advantage of reproducibility but often use ideal sensors, which do not reflect real sensor output accurately. This paper presents a new validation methodology using fault injection, as recommended by the ISO 26262 standard, to test software and system robustness. In our work, we investigated and developed a tool capable of inserting faults at different software and system levels to verify its robustness. The scope of this paper is to cover the fault injection test for the Visteon’s DriveCore™ system, a centralized domain controller for Autonomous driving which is sensor agnostic and SoC agnostic. With this new approach, the validation of safety monitoring functionality and its behavior can be tested using real-world data instead of synthetic data from simulation tools resulting in having better confidence in system performance before proceeding with in-vehicle testing.
In der Diskussion über die Digitalisierung der Forschung spielt die Frage nach der optimalen IT-Unterstützung für Forschende eine wichtige Rolle. Forschende können heute an ihren Hochschulen bzw. Wissenschaftseinrichtungen auf ein breites Angebot interner IT-Dienstleistungen zurückgreifen, das auch kooperative IT-Dienste umfasst, die von mehreren Institutionen in Zusammenarbeit bereitgestellt werden. Außerhalb der eigenen Organisation und des weiteren Verbunds hat sich im Internet zudem ein breites externes Angebot an innovativen, häufig kostenlos nutzbaren Onlinediensten entwickelt. Neben horizontalen Onlinediensten, die sich prinzipiell an jeden Internetnutzer richten (bspw. Dropbox, Twitter, WhatsApp), nimmt auch die Zahl von vertikalen Diensten für wissenschaftliche bzw. Forschungszwecke immer weiter zu (bspw. GoogleScholar, ResearchGate, figshare). Für Forschende eröffnen sich damit vielfältige neue Möglichkeiten, ihren individuellen Forschungsprozess durch digitale Werkzeuge zu verbessern. Aufgrund rechtlicher, technischer und personeller Restriktionen können jedoch interne Dienstleister bei der Identifizierung, Auswahl und Nutzung externer Onlinedienste nur wenig Unterstützung leisten. Aus einer serviceorientierten Perspektive stehen Forschende zunehmend vor dem Problem, wie sich heterogene IT-Dienste interner und externer Anbieter in den eigenen Forschungsprozess integrieren lassen. Als Lösungsansatz skizziert das Kapitel das Konzept eines persönlichen Forschungsinformationssystems
nach Gesichtspunkten eines digitalen Servicesystems.
Information technologies, such as big data analytics, cloud computing,
cyber physical systems, robotic process automation, and the internet of things, provide a sustainable impetus for the structural development of business sectors as well as the digitalization of markets, enterprises, and processes. Within the consulting industry, the proliferation of these technologies opened up the new segment of digital transformation, which focuses on setting up, controlling, and implementing projects for enterprises from a broad range of sectors. These recent developments raise the question, which requirements evolve for IT consultants as important success factors of those digital transformation projects. Therefore, this empirical contribution provides indications regarding the qualifications and competences necessary for IT consultants in the era of digital transformation from a labor market perspective. On the one hand, this knowledge base is interesting for the academic education of consultants, since it supports a market-oriented design of adequate training measures. On the other hand, insights into the competence requirements for consultants are considered relevant for skill and talent management processes in consulting practice. Assuming that consulting companies pursue a strategic human resource management approach, labor market information may also be useful to discover strategic behavioral patterns.
Due to the high number of customer contacts, fault clearances, installations, and product provisioning per year, the automation level of operational processes has a significant impact on financial results, quality, and customer experience. Therefore, the telecommunications operator Deutsche Telekom (DT) has defined a digital strategy with the objectives of zero complexity and zero complaint, one touch, agility in service, and disruptive thinking. In this context, Robotic Process Automation (RPA) was identified as an enabling technology to formulate and realize DT’s digital strategy through automation of rule-based, routine, and predictable tasks in combination with structured and stable data.
In order to maximize the possible travel distance of battery electric vehicles with one battery charge, it is mandatory to adjust all components of the powertrain carefully to each other. While current vehicle designs mostly simplify the powertrain rigorously and use an electric motor in combination with a gearbox with only one fixed transmission ratio, the use of multi-gear systems has great potential. First, a multi-speed system is able to improve the overall energy efficiency. Secondly, it is able to reduce the maximum momentum and therefore to reduce the maximum current provided by the traction battery, which results in a longer battery lifetime. In this paper, we present a systematic way to generate multi-gear gearbox designs that—combined with a certain electric motor—lead to the most efficient fulfillment of predefined load scenarios and are at the same time robust to uncertainties in the load. Therefore, we model the electric motor and the gearbox within a Mixed-Integer Nonlinear Program, and optimize the efficiency of the mechanical parts of the powertrain. By combining this mathematical optimization program with an unsupervised machine learning algorithm, we are able to derive global-optimal gearbox designs for practically relevant momentum and speed requirements.
In product development, numerous design decisions have to be made. Multi-domain virtual prototyping provides a variety of tools to assess technical feasibility of design options, however often requires substantial computational effort for just a single evaluation. A special challenge is therefore the optimal design of product families, which consist of a group of products derived from a common platform. Finding an optimal platform configuration (stating what is shared and what is individually designed for each product) and an optimal design of all products simultaneously leads to a mixed-integer nonlinear black-box optimization model. We present an optimization approach based on metamodels and a metaheuristic. To increase computational efficiency and solution quality, we compare different types of Gaussian process regression metamodels adapted from the domain of machine learning, and combine them with a genetic algorithm. We illustrate our approach on the example of a product family of electrical drives, and investigate the trade-off between solution quality and computational overhead.
Around 60% of the paper worldwide is made from recovered paper. Especially adhesive contaminants, so called stickies, reduce paper quality. To remove stickies but at the same time keep as many valuable fibers as possible, multi-stage screening systems with several interconnected pressure screens are used. When planning such systems, suitable screens have to be selected and their interconnection as well as operational parameters have to be defined considering multiple conflicting objectives. In this contribution, we present a Mixed-Integer Nonlinear Program to optimize system layout, component selection and operation to find a suitable trade-off between output quality and yield.
Highly competitive markets paired with tremendous production volumes demand particularly cost efficient products. The usage of common parts and modules across product families can potentially reduce production costs. Yet, increasing commonality typically results in overdesign of individual products. Multi domain virtual prototyping enables designers to evaluate costs and technical feasibility of different single product designs at reasonable computational effort in early design phases. However, savings by platform commonality are hard to quantify and require detailed knowledge of e.g. the production process and the supply chain. Therefore, we present and evaluate a multi-objective metamodel-based optimization algorithm which enables designers to explore the trade-off between high commonality and cost optimal design of single products.
The energy-efficiency of technical systems can be improved by a systematic design approach. Technical Operations Research (TOR) employs methods known from Operations Research to find a global optimal layout and operation strategy of technical systems. We show the practical usage of this approach by the systematic design of a decentralized water supply system for skyscrapers. All possible network options and operation strategies are modeled by a Mixed-Integer Nonlinear Program. We present the optimal system found by our approach and highlight the energy savings compared to a conventional system design.
Im Rahmen der digitalen Transformation werden innovative Technologiekonzepte, wie z. B. das Internet der Dinge und Cloud Computing als Treiber für weitreichende Veränderungen von Organisationen und Geschäftsmodellen angesehen. In diesem Kontext ist Robotic Process Automation (RPA) ein neuartiger Ansatz zur Prozessautomatisierung, bei dem manuelle Tätigkeiten durch sogenannte Softwareroboter erlernt und automatisiert ausgeführt werden. Dabei emulieren Softwareroboter die Eingaben auf der bestehenden Präsentationsschicht, so dass keine Änderungen an vorhandenen Anwendungssystemen notwendig sind. Die innovative Idee ist die Transformation der bestehenden Prozessausführung von manuell zu digital, was RPA von traditionellen Ansätzen des Business Process Managements (BPM) unterscheidet, bei denen z. B. prozessgetriebene
Anpassungen auf Ebene der Geschäftslogik notwendig sind. Am Markt werden bereits unterschiedliche RPA-Lösungen als Softwareprodukte angeboten. Gerade bei operativen Prozessen mit sich wiederholenden Verarbeitungsschritten in unterschiedlichen Anwendungssystemen sind gute Ergebnisse durch RPA dokumentiert, wie z. B. die Automatisierung von 35 % der Backoffice-Prozesse bei Telefonica. Durch den vergleichsweise niedrigen Implementierungsaufwand verbunden mit einem hohen Automatisierungspotenzial ist in der Praxis (z. B. Banken, Telekommunikation, Energieversorgung) ein hohes Interesse an RPA vorhanden. Der Beitrag diskutiert RPA als innovativen Ansatz zur
Prozessdigitalisierung und gibt konkrete Handlungsempfehlungen für die Praxis. Dazu wird zwischen modellgetriebenen und selbstlernenden Ansätzen unterschieden. Anhand von generellen Architekturen von RPA-Systemen werden Anwendungsszenarien sowie deren Automatisierungspotenziale, aber auch Einschränkungen, diskutiert. Es folgt ein strukturierter Marktüberblick ausgewählter RPA-Produkte. Anhand von drei konkreten Anwendungsbeispielen wird die Nutzung von RPA in der Praxis verdeutlicht.
Nutzen und Rahmenbedingungen 5 informationsgetriebener Geschäftsmodelle des Internets der Dinge
(2018)
Im Kontext der zunehmenden Digitalisierung wird das Internet der Dinge (englisch: Internet of Things, IoT) als ein technologischer Treiber angesehen, durch den komplett neue Geschäftsmodelle im Zusammenspiel unterschiedlicher Akteure entstehen können. Identifizierte Schlüsselakteure sind unter anderem traditionelle Industrieunternehmen, Kommunen und Telekommunikationsunternehmen. Letztere sorgen mit der Bereitstellung von Konnektivität dafür, dass kleine Geräte mit winzigen Batterien nahezu überall und direkt an das Internet angebunden werden können. Es sind schon viele IoT-Anwendungsfälle auf dem Markt, die eine Vereinfachung für Endkunden darstellen, wie beispielsweise Philips Hue Tap. Neben Geschäftsmodellen basierend auf Konnektivität besteht ein großes Potenzial für informationsgetriebene Geschäftsmodelle, die bestehende Geschäftsmodelle unterstützen sowie weiterentwickeln können. Ein Beispiel dafür ist der IoT-Anwendungsfall Park and Joy der Deutschen Telekom AG, bei dem Parkplätze mithilfe von Sensoren vernetzt und Autofahrer in Echtzeit über verfügbare Parkplätze informiert werden. Informationsgetriebene Geschäftsmodelle können auf Daten aufsetzen, die in IoT-Anwendungsfällen erzeugt werden. Zum Beispiel kann ein Telekommunikationsunternehmen Mehrwert schöpfen, indem es aus Daten entscheidungsrelevantere Informationen – sogenannte Insights – ableitet, die zur Steigerung der Entscheidungsagilität genutzt werden. Außerdem können Insights monetarisiert werden. Die Monetarisierung von Insights kann nur nachhaltig stattfinden, wenn sorgfältig gehandelt wird und Rahmenbedingungen berücksichtigt werden. In diesem Kapitel wird das Konzept informationsgetriebener Geschäftsmodelle erläutert und anhand des konkreten Anwendungsfalls Park and Joy verdeutlicht. Darüber hinaus werden Nutzen, Risiken und Rahmenbedingungen diskutiert.
Prozessorientierte Messung der Customer Experience am Beispiel der Telekommunikationsindustrie
(2018)
Hohe Wettbewerbsintensität und gestiegene Kundenanforderungen erfordern bei Telekommunikationsunternehmen eine aktive Gestaltung der Customer Experience (CX). Ein wichtiger Aspekt dabei ist die CX-Messung. Traditionelle Zufriedenheitsmessungen sind oft nicht ausreichend, um die Kundenerfahrung in komplexen Prozessen vollständig zu erfassen. Daher wird in diesem Kapitel eine prozessübergreifende Referenzlösung zur CX-Messung am Beispiel der Telekommunikationsindustrie vorgeschlagen. Ausgangspunkt ist ein industriespezifisches Prozessmodell, das sich an dem Referenzmodell eTOM orientiert. Dieses wird um Messpunkte erweitert, die Schwachstellen in Bezug auf die CX identifizieren. Für die erkannten Schwachstellen werden über eine Referenzmatrix mögliche Auslöser abgeleitet und anhand von typischen Geschäftsfallmengen bewertet. Somit ist eine direkte Zuordnung und Erfolgsmessung konkreter Maßnahmen zur Behebung der Schwachstellen möglich. Die so entwickelte Referenzlösung wurde im Projekt K1 bei der Deutschen Telekom erfolgreich umgesetzt. Details zur Umsetzung werden als Fallstudien dargestellt.
Because of customer churn, strong competition, and operational inefficiencies, the telecommunications operator ME Telco (fictitious name due to confidentiality) launched a strategic transformation program that included a Business Process Management (BPM) project. Major problems were silo-oriented process management and missing cross-functional transparency. Process improvements were not consistently planned and aligned with corporate targets. Measurable inefficiencies were observed on an operational level, e.g., high lead times and reassignment rates of the incident management process.
Gearboxes are mechanical transmission systems that provide speed and torque conversions from a rotating power source. Being a central element of the drive train, they are relevant for the efficiency and durability of motor vehicles. In this work, we present a new approach for gearbox design: Modeling the design problem as a mixed-integer nonlinear program (MINLP) allows us to create gearbox designs from scratch for arbitrary requirements and—given enough time—to compute provably globally optimal designs for a given objective. We show how different degrees of freedom influence the runtime and present an exemplary solution.
In the future, we expect manufacturing companies to follow a new paradigm that mandates more automation and autonomy in production processes. Such smart factories will offer a variety of production technologies as services that can be combined ad hoc to produce a large number of different product types and variants cost-effectively even in small lot sizes. This is enabled by cyber-physical systems that feature flexible automated planning methods for production scheduling, execution control, and in-factory logistics.
During development, testbeds are required to determine the applicability of integrated systems in such scenarios. Furthermore, benchmarks are needed to quantify and compare system performance in these industry-inspired scenarios at a comprehensible and manageable size which is, at the same time, complex enough to yield meaningful results.
In this chapter, based on our experience in the RoboCup Logistics League (RCLL) as a specific example, we derive a generic blueprint for how a holistic benchmark can be developed, which combines a specific scenario with a set of key performance indicators as metrics to evaluate the overall integrated system and its components.
Cyber-physical systems are ever more common in manufacturing industries. Increasing their autonomy has been declared an explicit goal, for example, as part of the Industry 4.0 vision. To achieve this system intelligence, principled and software-driven methods are required to analyze sensing data, make goal-directed decisions, and eventually execute and monitor chosen tasks. In this chapter, we present a number of knowledge-based approaches to these problems and case studies with in-depth evaluation results of several different implementations for groups of autonomous mobile robots performing in-house logistics in a smart factory. We focus on knowledge-based systems because besides providing expressive languages and capable reasoning techniques, they also allow for explaining how a particular sequence of actions came about, for example, in the case of a failure.
Pure analytical or experimental methods can only find a control strategy for technical systems with a fixed setup. In former contributions we presented an approach that simultaneously finds the optimal topology and the optimal open-loop control of a system via Mixed Integer Linear Programming (MILP). In order to extend this approach by a closed-loop control we present a Mixed Integer Program for a time discretized tank level control. This model is the basis for an extension by combinatorial decisions and thus for the variation of the network topology. Furthermore, one is able to appraise feasible solutions using the global optimality gap.