Kompetenzzentrum für Digitalisierung und Industrie 4.0

Das Institut für Automation wendet Modellierung und Simulation von Systemen, modellbasierte Regelungstechnik, Signalverarbeitung und Bildverarbeitung zur Lösung industrieller Probleme an.

Kompetenzen

• Umsetzung der Industrie 4.0 Grundsätze & Technologien in Schweizerischen Industrie- und Dienstleistungsfirmen (Industrie 2025)
• Cyber-Physische Systeme CPS: Modellierung von Systemen und Prozessen als Basis für Industrie 4.0 Lösungen
• Grundlagen Industrie 4.0:
    - Mess- und Diagnose-Systeme, industrielle Bildverarbeitung
    - Moderne Methoden der Regelungstechnik
    - Mechatronische Systeme und Robotik
    - Schnelle Algorithmen für Signalverarbeitung und Regelung (FPGA
      implementiert)
    - Gebäudeautomation

Referenzprojekte

• Verschiedene Projekte in der horizontalen und vertikalen Prozessintegration von Fertigungsverfahren
• modellbasierte Zustandsüberwachungen (Cloud-basierte SW-Lösungen, LCA Automation AG; maschinenintegrierte Systeme, Meyer-Burger AG)
• Industrie 4.0-fähige Produkte
• Prozesse zur Individualisierung von Produktionsprozessen (Losgrösse 1) mit den Mitteln der Massenproduktion (smarte, robotergestützte Schleifzellen, Industriepartner KWC Franke Watersystems AG)
• Methoden der automatisierten Entwicklung und Herstellung von individualisierten Produkten (zmb Watercut GmbH, Zaugg Maschinenbau AG)

Das Institut für Mobile und Verteilte Systeme setzt seine fundierten Informatikkompetenzen ein, um die Grenzen der Konvergenz zwischen der realen und der virtuellen Welt zu erforschen, um daraus grosse, verteilte und komplexe Cyber-physische Systeme entwickeln zu können. Dabei sind für uns der mobile Zugang sowie die Gewährleistung der Datensicherheit zentrale Aspekte solcher Systeme, denen wir uns speziell annehmen.

Kompetenzen

• Cyber Physical Systems
• Mobile Systems
• Security

Referenzprojekte

• Mobile Patientenüberwachung
• iBeam: Datenaustauch via NFC
• Large Scale Indoor Tracking
• Badminton-Smash
• NFC Secure Payment
• Konvergenz der Gebäudeautomation und IT-Welt
• Entwicklung eines innovativen Online-Diagnosesystems für die zustandsbasierte Wartung von Montageanlagen
• App für APS Störmeldesysteme
• Virtuelles Kraftwerk

Das Institut für Data Science ist  auf der gesamten Aufwertungskette tätig, die Daten in Wissen transformiert: Daten-Akquisition -> Datenspeicherung und -Management -> Data Analytics -> Visualisierung.

Kompetenzen

• Data Acquisition, ETL-Process (Extract, Transform Load)
• Databases, Data Warehouses
• Big Data Analytics, Cloud Computing, Distributed Computing (e.g., Hadoop)
• Data Mining
• Data Visualization

Referenzprojekte

• Smart Energy (KTI-Projekt mit Camille Bauer)
• CSB Expertensystem (KTI-Projekt mit CSB-Automation)
• Axpo Windpark

Kompetenzen

• Additive Manufacturing von Metallbauteilen
• Additive Manufacturing von Kunststoffbauteilen

Additive Manufacturing von Metallbauteilen (3D Printing mittels SLM) und Kunststoffbauteilen (3D Printing mittels Polyjet) inklusive fertigungsgerechter Konstruktion, Topologieoptimierung, Bauteilprüfung und Werkstoffanalyse.

Sensoren müssen für Industrie 4.0 nahtlos in ein Netzwerk integriert werden können. Dazu sind integrierte Sensor- und Aktorsysteme nötig. Diese benötigen oft wegen der schwachen und verrauschten Signale eine Elektronik, die nahe am Sensor und damit klein, tolerant gegenüber Störungen und genügsam im Stromverbrauch ist. Embedded System-on-Chip mit Mixed-Signal-ASICs (Application-Specific Integrated Circuits) sind für diese Aufgabe in vielen Fällen die optimale Lösung. FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) erlauben, eine komplexe digitale Signalverarbeitung grosser Datenmengen in Echtzeit durchzuführen.

Kompetenzen

• Mikroelektronik für embedded Sensor- und Aktorsysteme
• analoge und digitale Signalverarbeitung
• Kommunikation für wired und wireless Sensornetzwerke

Referenzprojekte

• Sensor-ASIC für Wirbelzähler-Durchfluss-Messgerät ProWirl F200 von Endress+Hauser
• System-ASIC für elektronische Positionsanzeige DE04 / DE10 von Siko
• Mess-ASIC für Schieblehre von Tesa

Im "Industrie 4.0"-Ansatz werden die Aspekte Losgrösse 1, Technische Vernetzung und organisatorischen Dezentralisierung integral betrachtet - unter Berücksichtigung der Mensch-Maschine Funktionsteilung. Dies bedingt neben der optimierten Wertschöpfungskette eine Neugestaltung der Produktionsplanung und -steuerung hin zu Leankonzepten - oftmals in Kombination mit klassischen MRP- und MES-Ansätzen.

Kompetenzen

• Gestaltung industrieller Produktionsprozesse (MTS / CTO / ETO)
• Workshops zur Segmentierung von Wertschöpfungs- und Planungsprozessen
• Gestaltung dezentraler Planungs- und Steuerungssysteme (Push- & Pullsysteme)
• Pflichtenhefterstellung und Evaluation von MES-Systemen
• Sensibilisierungsreferate zum Thema Industry 4.0
• Systems Engineering und Projektmanagement industrieller Projekte

Referenzprojekte

• KTI: Decision support for planning in complex business environments
• KTI: Neuartige, schlanke Steuerungsprinzipien für die hybride Push-Pull-Produktion bei gemeinsam genutzten Ressourcen
• KTI: Gestaltung und Optimierung der Geschäftsprozesse Projektmanagement und Supply Chain Management in Verpackungsprojekten. Planung kleinerer Losgrössen.
• KTI: OPESS "Operational Management, ERP- and SCM-Systems"
• KTI: DSSPL (Double Speed Single Production Line), ein wegweisendes soziotechnisches Konzept für Produktionsplanung und -steuerung.
• KTI: NuWIS "Nutzungskonzepte für Werkstattinformationssysteme"
• Diverse Industrieprojekte im Dienstleistungsverhältnis

Kompetenzen

• Ressourceneffizienz, Cleaner Production, Materialeffizienz
• Stofffluss- und Energieanalysen
• Recyclingtechnologien, spezielle Trenntechnologien zur Rückgewinnung von Wertstoffen
• Ökobilanzierung

Referenzprojekte

• Survey of resource efficiency projects at universities of applied sciences in Switzerland (eco-net)
• Feasibility study: Selective high voltage impulse fragmentation of waste materials in order to separate recoverable substances with high value, especially metalls (foen)
• Pilot applications of ecofactory, a quantitative dynamic simulation tool  for value stream mapping of production processes (developed by ETH and EMPA) (student projects)
• Energetic and material related analysis of recovery of metals from waste incineration slag through high voltage impulse fragmentation (Waste incineration plant Buchs, AG, Switzerland)
• Material flow and energy analysis of asphalt recycling (Macadam)
• Life Cycle Assessment: Energy efficiency of telecom networks (UPC)
• ICT stocks and lifespans: empirical investigation and modelling (Swico)
• Market Study installed base and potential for very efficient transformer technology in Switzerland (ABB)

Die Hochschule für Angewandte Psychologie FHNW setzt ein breites Spektrum psychologischer und sozialwissenschaftlicher Methoden ein und beherrscht eine Vielzahl an diagnostischen sowie Gestaltungs- und Veränderungsmethoden.

Kompetenzen

• Sozio-technische Systeme und Mensch-Maschine-Systeme
• Zuverlässigkeit und Sicherheit
• Arbeit und Gesundheit
• Eignung und Personalentwicklung 



Die Hochschule für Wirtschaft FHNW widmet sich neben der klassischen Unternehmensführung, dem Entrepreneurship und der Wirtschaftsinformatik insbesondere auch dem Management von komplexen Systemen.

Kompetenzen

• Business & IT Alignment
• Digitalisierung in Wirtschaft und Gesellschaft
• Digitaler Wandel und digitale Transformation
• Anwendung, Management und ethische Aspekte von künstlicher Intelligenz und Robotics  



Das Institut für Elektrische Energietechnik verarbeitet und analysiert die durch Smart Metering in grosser Menge und hohem Detailierungsgrad anfallenden Daten aus elektrischen Verteilnetzen. Aus den Erkenntnissen werden Konzepte entwickelt, die Mehrwert für die verschiedenen Stakeholder schaffen. Die Stakeholder sind sowohl Verteilnetzbetreiber als auch Konsumenten und Produzenten («Prosumer») von elektrischer Energie. Die Ergebnisse liegen sowohl als Forschungsberichte wie auch als Applikationen im Prototypenstadium vor (siehe auch Referenzprojekte).

Kompetenzen

• Konzepte und Algorithmen zur optimalen Integration von flexiblen Lasten, dezentraler Einspeisung und Speicherung in elektrischen Verteilnetzen
• Analyse von Verteilnetzen bezüglich typischen Lastprofilen und verschiedenen elektrischen Grössen anhand von Smart Meter Daten und weiteren Informationen
• Zusammenfassung von Verbrauchern, Produzenten und Speichern zu virtuellen Kraftwerken

Referenzprojekte

• Arbon Demonstrator: Visualisierung und Überwachung von Verteilnetzbetrieb und –nutzung mit Daten von Smart Metern (SCCER-FURIES, zusammen mit Arbon Energie)
• Home Manager: Preissignal-gesteuerte Optimierung des Lastgangs von Haushalten mit flexiblen Lasten (FHNW Strategische Initiative «Energy Chance»)