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The development of renewable energies and smart mobility has profoundly impacted the future of the distribution grid. An increasing bidirectional energy flow stresses the assets of the distribution grid, especially medium voltage switchgear. This calls for improved maintenance strategies to prevent critical failures. Predictive maintenance, a maintenance strategy relying on current condition data of assets, serves as a guideline. Novel sensors covering thermal, mechanical, and partial discharge aspects of switchgear, enable continuous condition monitoring of some of the most critical assets of the distribution grid. Combined with machine learning algorithms, the demands put on the distribution grid by the energy and mobility revolutions can be handled. In this paper, we review the current state-of-the-art of all aspects of condition monitoring for medium voltage switchgear. Furthermore, we present an approach to develop a predictive maintenance system based on novel sensors and machine learning. We show how the existing medium voltage grid infrastructure can adapt these new needs on an economic scale.
Informationstechnische Systeme durchdringen alle Bereiche unseres täglichen Lebens. Während Smartphones, Tablets und Smart-TVs den Endanwender bereits erobert haben, stehen Technologien wie Smart Home, Smart Production und Smart Grid kurz davor, weitere wichtige Bereiche des privaten und geschäftlichen Lebens von Grund auf zu erneuern. Eine ernstzunehmende Herausforderung dabei ist die zunehmende Vernetzung der industriellen Produktion durch modernste Informations- und Kommunikationstechnik (Industrie 4.0). Die Hoffnung der Wirtschaft ist groß: Die Technologien sollen neue Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten erschließen sowie neue Dienstleistungsmodelle erlauben, die zuvor nicht möglich waren.
Eins der größten Hemmnisse dieser positiven Entwicklung ist jedoch der Mangel an IT-Sicherheit. Trotz jahrelanger intensiver Forschung und Entwicklung an sicheren IT-Systemen steigen die Anzahl der erfolgreichen Angriffe, und deren Ausmaß jährlich. Eine Studie des Digitalverbands Bitkom von April 2015 zeigt, dass mehr als die Hälfte (51 Prozent) aller deutschen Unternehmen in den vergangenen zwei Jahren Opfer von digitaler Wirtschaftsspionage, Sabotage oder Datendiebstahl geworden sind. Jährlich entsteht dadurch in Deutschland ein Schaden von rund 51 Milliarden Euro. In den kommenden Jahren wird der Schaden sogar auf rund 306 Milliarden Euro geschätzt. Durch die fortschreitende Digitalisierung bzw. durch technische Entwicklungen wird auch die Angreifbarkeit der verwendeten IT-Systeme in Folge dessen weiter steigen.
Wie ist dies zu erklären und wie können wir diesen Bedrohungen entgegenwirken?
Die Autoren dieser Forschungsagenda haben den Faktor Mensch als eines der Grundprobleme in der IT ausgemacht. Existierende Forschungsvorhaben widmen sich beispielsweise verstärkt der sicheren Entwicklung von Hardware/ Softwaresystemen oder der Erforschung von Prinzipien für Security by Design/Privacy by Design. Weitestgehend unerforscht geblieben ist jedoch bisher die Frage wie Sicherheitsmechanismen auf allen Ebenen der Wertschöpfungskette so gestaltet werden können,
dass sie für die betreffenden Personenkreise auch effektiv anwendbar sind. Für Forschung zum Faktor Mensch sehen wir eine besondere Stärke am Wissenschaftsstandort NRW. Die Problematik ist drängend, denn während die IT-Sicherheitsforschung der letzten Jahre vor allem neue technischen Lösungen hervorgebracht hat, sind es letztendlich Menschen, die diese Lösungen einsetzen und anwenden.
Informationssystem-Architekturen produzierender Unternehmen bei software-definierten Plattformen
(2018)
Die Generierung von Information wird für Unternehmen immer wichtiger. Das zeigt sich beispielsweise an ökonomischen Faktoren: Unternehmen, die mit
Daten handeln, sind seit einigen Jahren wertvoller als klassische Industrieunternehmen. Aber auch unternehmensintern haben Informationen einen steigenden Wert. Bei einem sinnvollen Informationseinsatz können Abläufe im Unternehmen optimiert werden, was den Produktionsoutput erhöhen kann. Produzierende Unternehmen indes haben mit der Datennutzung noch immer Schwierigkeiten. Das liegt unter anderem in der hohen, schwer beherrschbaren Komplexität der Informationssystem-Architektur begründet, die zu Datenredundanz und schlechter Informationsqualität führt.
Um dieser Herausforderung entgegenzuwirken, wurde in Aachen das Internet of Production entwickelt. Dieses enthält einen Vorschlag für eine Infrastruktur, mit welcher Unternehmen den benötigten ubiquitären und echtzeitfähigen Datenzugriff realisieren können. Durch die Verknüpfung der vorhandenen
Informationssysteme über eine Middleware+ und die Datenverarbeitung in der Smart-Data-Ebene können Unternehmen darüber hinaus innovative Algorithmen zur Generierung von Informationen nutzen. Zur Umsetzung des Internet of Production wird eine software-definierte Plattform benötigt, welche die Funk-tionalitäten der beiden vorgenannten Ebenen abdeckt.
Um eine solche software-definierte Plattform sinnvoll in die bestehende Informationssystem-Architektur zu integrieren, müssen Unternehmen diese anpassen. Ziel der Arbeit ist es, Unternehmen den Weg dahin aufzuzeigen. Dies wird im Wesentlichen durch drei Teilzielsetzungen erreicht: Durch die Systematisierung von software-definierten Plattformen erhalten Unternehmen einen Überblick von vorhandenen Funktionalitäten und vorhandener Software. Zudem können Integrationsanforderungen solcher Plattformen abgeleitet werden. Das zweite Ziel betrifft die Systematisierung der in Unternehmen bestehenden Informationssystem-Architektur und die Entwicklung von Visualisierungsformen, welche die Handlungsfelder für Integration aufzeigen. Durch das Aufzeigen einer Ziel-Architektur werden als drittes die notwendigen Entscheidungen für Unternehmen dargelegt.
Entscheider in Unternehmen erhalten ein konkretes Vorgehen und eine Handlungsempfehlung zur Weiterentwicklung ihrer Informationssystem-Architektur aus den Blickwinkeln Technik, Organisation, Prozesse und Daten. Damit können sie den ersten Schritt zur Umsetzung des Internet of Production gehen.
In the age of digitalization, IT strategies are becoming increasingly important. This is due to the fact that corporate IT is the key enabler of digitalization. In many companies, however, corporate IT is not well-aligned with the overall organizational strategy, preventing it from providing the best possible value for the different organizational units. A major challenge is posed by what we term IT complexity, which reduces efficiency and generates high costs for the corporate IT department.
This white paper outlines solutions for companies facing this issue. First, we provide an overview of the relevant terms and highlight the challenges confronting enterprises today. Central to this paper, we describe a four-step approach for the design development of an IT strategy. We introduce various tools with which to assess the current situation and identify relevant aspects of the business environment. Subsequently we outline an approach to strategy formulation and describe tools for strategy implementation and monitoring. Finally, an outlook into the future highlights what companies need to do to thrive into the future.
Strategieentwicklung
(2022)
Ziele zur Erneuerung und Optimierung bestehender Geschäftsmodelle und Unternehmensprozesse durch den Einsatz digitaler Technologien benötigen strategische Leitplanken, welche im Rahmen des Strategieentwicklungsprozesses definiert werden müssen. Diese manifestieren sich in einer Digitalisierungsstrategie. Über die Digitalisierungsstrategie hinaus muss die taktische und operative Planung hinsichtlich der Bereitstellung von Informationen und Informationstechnologien berücksichtigt werden. Hierfür ist die Formulierung oder Anpassung einer IT-Strategie notwendig. Durch diese integrale Betrachtung von Digitalisierungs- und IT-Strategie ist es möglich, Zielbilder und Teilstrategien für die Digitalisierung und die daran ausgerichtete Unternehmens-IT zu wichtigen Aspekten wie IT-Infrastruktur, Informationssysteme, Partner- oder Sourcing-Strategie zu entwickeln. Das Kapitel beschreibt ein strukturiertes Vorgehen für diese Strategieentwicklung. Dieses beinhaltet die Erfassung des Ist-Zustands, die Formulierung von Zielen und Umsetzungsprojekten. (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_6)
Integrationsmanagement
(2022)
Die Notwendigkeit, Insellösungen zugunsten einer integrierten IT-Landschaft abzuschaffen, wird seit über 30 Jahren diskutiert. Produzierende Unternehmen haben Konzepte bisher nur unzulänglich umgesetzt, selbst im Bereich der klassischen Office-IT. Es besteht eine große Vielfalt an Systemen, die redundant Daten speichern und nicht zur Entscheidungsfindung genutzt werden. Im Rahmen von Industrie 4.0 spielt das Integrationsmanagement eine außerordentliche Rolle, da die Digitalisierung des Unternehmens vor allem die Nutzung und Erweiterung der vorhandenen Datenquellen des Unternehmens erfordert. Darin sind sowohl die klassischen Informationssysteme als auch Operational Technology (OT) auf dem Shopfloor inbegriffen. Durch die Konvergenz von IT und OT werden Datensilos zunehmend aufgelöst. Der entwickelte Integrationsprozess wird in sieben Phasen unterteilt: (1) Bestimmung der allgemeinen Integrationsziele, (2) Ist-Analyse, (3) Detaillierung der Integrationsziele in Anwendungsfällen (4) Abgleich zum Status quo, (5) Ableiten von Anwendungsfällen, (6) Nutzwert-Analyse sowie (7) Erstellung der Gesamtroadmap. (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_16)
Visionsentwicklung
(2022)
Im Rahmen der Visionsentwicklung für das Digitalisierungs- und Informationsmanagement werden grundlegende Leitbilder entwickelt, die einem Unternehmen Handlungsleitlinien und Existenzberechtigungen geben. Sie bilden Grundlagen für die strategische Ausrichtung des Unternehmens. Abgeleitet aus der Vision wird die Mission, die einen Steuerungskompass für das Heute bildet. Es werden darin kulturelle Leitlinien, Verhaltensstandards und Unternehmenswerte festgelegt.
Im vorliegenden Kapitel wird vorgestellt, wie Vision und Mission entwickelt werden. Die Methodik unterstützt beim Verständnis des Ist-Stands im Unternehmen. Dabei werden Veränderungsbedarfe sowohl von Geschäftsmodellen, Produkten und Geschäftsprozessen als auch der Positionierung, der Zusammenarbeitsmodelle und des Selbstzwecks der beteiligten Organisationsstrukturen untersucht. Zuletzt werden Erfolgsfaktoren von Visionen und Missionen aufzeigt. (Quelle: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-662-63758-6_5)
Mit dem Internet of Production kann gemäß den spezifischen Bedürfnissen und komplexen Anforderungen von produzierenden Unternehmen eine systemübergreifende Informationsverfügbarkeit erreicht und somit systemweit Prozesse beschleunigt werden. Zur Implementierung der Idee des Internet of Production bedarf es einer Software-Plattform, welche den hohen Anforderungen an die Verlässlichkeit von bereitgestellten Daten, umfassender Datenintegration und analytischen Features gerecht wird. Unternehmen werden dabei vor die Herausforderung gestellt, aus der stetig wachsenden Anzahl an IoT-Plattformen eine auszuwählen, die den individuellen Anforderungen des Unternehmens gerecht wird. Die vorliegende Plattformstudie bietet deshalb eine Übersicht über die wichtigsten IoT-Plattformen, welche für eine Implementierung der Ansätze des Internet of Production infrage kommen. Sie soll eine Entscheidungsgrundlage für produzierende Unternehmen bilden, anhand derer eine individuelle und qualifizierte Auswahl einer Softwareplattform getroffen werden kann. Für die Studie wurde daher eine Befragung bei IoT-Plattformanbietern durchgeführt. Die Auswertung der Befragung zeigt unterschiedliche Schwerpunkte der Funktionen von IoT-Plattformen.