Forschung und Entwicklung

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Forschung und Entwicklung

Wir beteiligen uns an praxisnahen und wirtschaftlich orientierten Forschungsprojekten.

Forschung und Entwicklung

Forschung ist für eine Industrienation wie Deutschland ein hohes Gut. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) investiert jährlich rund 79 Milliarden Euro in Bildung, Forschung und Wissenschaft.

Materna pflegt einen engen Kontakt zu verschiedenen Forschungs- und Entwicklungspartnern und beteiligt sich regelmäßig an internationalen Forschungsprojekten. Hierbei ist die TU Dortmund ein langjähriger Kooperationspartner und liefert das wissenschaftliche Fundament.

Der Fokus liegt dabei auf für Materna wichtigen Kernthemen, wie IT-Management, Cloud, OpenStack, Big Data, Gerätevernetzung und M2M-Kommunikation, sodass Forschungsergebnisse in eigene Produkte und Dienstleistungen einfließen können. Wir bauen Know-how zu Technologien und Anwendungsdomänen auf, erproben neueste technologische Trends im Hinblick auf die Erschließung neuer Geschäftsfelder und entwickeln beispielsweise auch Software-Prototypen, die wir in den zugrunde liegenden Anwendungsdomänen erproben (Proofs of Concept).

Materna Research Lab

Materna unterhält einen eigenen Forschungsbereich. Hier bilden wir unter Anleitung von erfahrenen Mitarbeitern auch gezielt IT-Nachwuchskräfte in Forschungsprojekten aus. Dadurch führt Materna kontinuierlich gut zwei Dutzend Informatikstudenten an attraktive Themen heran. Nach Abschluss ihres Studiums werden die Studenten in die Fachabteilungen übernommen, sodass Wissenstransfer und Erfahrungsaustausch stattfinden können.

Intelligent Truck Parking

Konzeption und Erprobung einer Datenplattform

LKWs, die unmittelbar an Autobahnen und Fernstraßen parken, stellen ein immer größer werdendes Problem dar. Dem stetig wachsenden Schwerlastverkehr, ohnehin schon als potentieller Unsicherheitsfaktor im Verkehr identifiziert, sollte einst durch strenger regulierte Lenkzeiten entsprochen werden – für mehr Sicherheit auf deutschen Straßen. Die Vorschriften führten jedoch gleichermaßen zu einer Konzentration von LKWs an Tankstellen, Rastplätzen und Parkplätzen, an denen mittlerweile viele Fahrzeuge, mangels Platz, widerrechtlich und gefährlich abgestellt werden.

Diesem Überlastungsproblem nimmt sich das Forschungsprojekt „Intelligent Truck Parking“ (ITP) an, das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur gefördert wird. Materna ist Teil des Projektkonsortiums.

Das primäre Ziel des Forschungsprojekts ist die Realisierung einer Datenplattform, die den Fahrern und Unternehmen ein effizientes Management von Fahrtstrecken und Ruhepausen ermöglicht. Die (tatsächlich) verfügbaren Stellplatzkapazitäten fungieren dabei als Datengrundlage für Navigations- und Logistiksysteme, die die Informationen entweder direkt oder indirekt von Verteilplattformen wie dem MDM (Mobilitäts-Daten-Marktplatz) beziehen können. Die Auskunft über die Belegungszustände von Parkplätzen ermöglicht eine vorausschauende Planung für Pausenzeiten und unterstützt dabei, der zunehmenden Schwerlast-Konzentration entgegenzuwirken.

Materna übernimmt in diesem Vorhaben die Rolle des Systemintegrators und die technische Projektleitung. Zudem entwickelt Materna ein Großteil der Software-Komponenten. Der Projektabschluss ist für Herbst 2020 geplant.

Mehr zum Forschungsprojekt Intelligent Truck Parking

Projekt K3

Informationskonzept für den Krisen- und Katastrophenfall

Die Bereitstellung koordinierter Hilfeleistung in Krisensituationen ist für alle Beteiligten eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben müssen ihre Entscheidungen dynamisch auf Basis einer Vielzahl an Informationen treffen.

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung wird im Rahmen des Projekts K3 ein geeignetes Informations- und Kommunikationskonzept entwickelt.

Als Grundlage müssen die in Echtzeit auflaufenden Informationen geeignet analysiert, bewertet und priorisiert werden. In Krisensituationen gewinnen soziale Medien an Bedeutung und müssen sinnvoll in ein modernes Kommunikationskonzept eingebunden werden.

Um dies zu gewährleisten, entwickelt Materna mit weiteren Projektpartnern ein Webportal. Es wird spezielle Portlets enthalten, die Informationen aus sozialen Netzwerken extrahieren und in kürzester Zeit visuell und interaktiv aufbereiten, sodass eine einfache und schnelle Analyse ermöglicht wird. Den Nutzern des Portals werden somit individuell konfigurierbare Benutzeroberflächen in Webbrowsern zur Verfügung gestellt.

Die Zugriffsberechtigungen werden durch „Role Based Access Control“ gesteuert und ermöglichen die dynamische Rollenverteilung pro Einsatz. Als Portal-Software setzt Materna Liferay ein, zur Implementierung der Benutzeroberfläche wird Vaadin verwendet.

Mehr zum Forschungsprojekt K3 des BMBF

Herzforschung

Herzforschung im Projekt Medolution

Bei einer Herzmuskelschwäche implantieren Mediziner ihren Patienten heute vermehrt sogenannte Linksherzunterstützungssysteme, umgangssprachlich auch Kunstherz genannt. Oftmals wird das Kunstherz sogar zur dauerhaften Lösung, da nicht genügend echte Spenderherzen vorhanden sind. Diese Patienten benötigen dann ihr Leben lang eine medizinische Überwachung.

Noch steckt das zur Überwachung sinnvoll nutzbare Telemonitoring allerdings in den Kinderschuhen. Das dreijährige, öffentlich geförderte Forschungsprojekt Medolution will hier Abhilfe schaffen und Patienten den Alltag erleichtern, die mit einem solchen Kunstherz leben müssen. Neben verschiedenen Industriepartnern sind die Schüchtermann Schiller'schen Kliniken aus Bad Rothenfelde sowie die Medizinische Hochschule Hannover wichtige Projektpartner.

Die Materna-Experten unterstützen das im Herbst 2015 gestartete Forschungsprojekt mit ihrem Fachwissen in den Bereichen Cloud-basierte Verarbeitung von Big (Medical Sensor) Data sowie der automatisierten Vernetzung und Steuerung medizinischer Geräte.

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Building as a Service

Intelligente Gebäudeinfrastrukturen im Projekt Building as a Service

Moderne Gebäude sind im Rahmen von Gebäudeautomatisierungs- bzw. Gebäudeleitechniksystemen (GLT-Systeme) mit verschiedenen Sensoren und Aktoren ausgestattet, beispielsweise für Klima, Licht, Lüftung, Heizung und Sicherheit. Bisher gibt es für die verschiedenen GLT-Einsatzgebiete zahlreiche Einzellösungen, die parallel betrieben werden. Auch sind die Standards in der Kommunikationstechnologie noch zu unterschiedlich, sodass Sensoren nicht miteinander kommunizieren und keine Daten austauschen können.

Künftig soll dies über einheitliche Standards und Sensoren möglich sein. Im internationalen Forschungsprojekt Building as a Service (BaaS) entwickelt Materna gemeinsam mit Projektpartnern einen Prototyp einer Software-Plattform, über die Gebäudeleittechnik beispielsweise für Belüftung, Heizung, Temperatur und Licht in Bürokomplexen übergreifend gesteuert werden kann. Hier nutzt Materna das Know-how aus den Bereichen IT-Service-Management sowie Sensorintegration und -kommunikation.

Das BaaS-Projekt erhielt im März 2015 in Berlin den „Exhibition Award“ des ARTEMIS-ITEA Co-Summit für ein miniaturisiertes Modellhaus, mit dessen Hilfe die im Projekt entwickelten Lösungen plakativ illustriert werden können. Das Forschungsprojekt läuft noch bis Ende 2016.

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EASI-CLOUDS

Vernetzung von Clouds im Projekt EASI-CLOUDS

Cloud Computing ist aus der IT nicht mehr wegzudenken. Dennoch gibt es immer noch technische Herausforderungen, wie beispielsweise die fehlende einheitliche Service-Qualität über alle Software-Ebenen von Cloud-Strukturen hinweg. Leistungsangebote der drei Schichten Infrastruktur, Middleware und Software sind in der Regel nicht aufeinander abgestimmt, da die eingesetzten Lösungen oft von unterschiedlichen Herstellern stammen. Dies verhindert, dass Clouds miteinander vernetzt werden, und ist eine Ursache dafür, dass Cloud Computing bei Endanwendern und Unternehmen noch immer nicht ausreichend akzeptiert wird.

In diesem Umfeld war das europäische Forschungsprojekt EASI-CLOUDS (Extendable Architecture and Service Infrastructure for Cloud-Aware Software) angesiedelt. Gemeinsam mit der Charité Berlin forschten die Projektpartner an einer neuroradiologischen Diagnostik, um rechenintensive MRT-Scans bei Hirnerkrankungen mithilfe von vernetzten Clouds schneller berechnen und auswerten zu können. Die zugrunde liegende Cloud-Architektur wurde mit OpenStack realisiert. Das Forschungsprojekt hatte das Ziel, eine offene Cloud-Infrastruktur zu erarbeiten, die die Interoperabilität auf allen Schichten des Cloud Computings gewährleistet und unterstützt.

Materna entwickelte im Projekt einen Prototyp für die schichtenübergreifende Überwachung von Cloud Services und konnte so umfassendes Wissen für die OpenStack-Technologie aufbauen. Das mittlerweile abgeschlossene EASI-CLOUDS Projekt erhielt auf dem ARTEMIS-ITEA Co-Summit im März 2015 in Berlin den „Excellence Award for Business Impact“ – eine Auszeichnung für besonders marktnahe Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten. Das Forschungsprojekt lief von Dezember 2011 bis August 2014.

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OSAmI

Entwicklung von SOA-fähigen Komponenten im Projekt OSAmI

Ziel des OSAmI-Projekts (Open Source Ambient Intelligence) war die Entwicklung und Erprobung einer SOA-fähigen Komponentenplattform, die auch Kleinstgeräte unterstützt und als Open-Source-Software bereitgestellt werden sollte.

Das deutsche Teilprojekt konzentrierte sich dabei auf das Anwendungsgebiet Gesundheitswesen. Hierbei sollten Interoperabilität, Wartbarkeit und Zuverlässigkeit sowie die automatisierte Konfiguration und Verwaltung medizinischer Geräte und Dienstesysteme unterstützt werden. Die Entwicklung eines Demonstrators zur Unterstützung der ambulanten kardiologischen Rehabilitation von Herzpatienten zeigte die Anwendbarkeit der Ergebnisse. Das telemedizinische Projekt ermöglichte Herzpatienten, zu Hause ein kardiologisch überwachtes Ausdauertraining durchzuführen, das von ärztlicher Seite virtuell überwacht wurde. Vitaldaten wie beispielsweise EKG, Puls, Blutdruck und Sauerstoffsättigung wurden vom System überwacht und an den Arzt in der Klinik übertragen. An diesem Teilprojekt waren die TU Dortmund, Materna und die Schüchtermann-Kliniken in Bad Rothenfelde beteiligt.

Die technische Grundlage bildete die von der OSGi Alliance spezifizierte Plattform, auf der Anwendungen und Dienste im Sinne einer SOA ausgeführt werden können. Sie wird mit Web-Services, insbesondere DPWS / WS4D kombiniert, um verteilte, dynamisch konfigurierbare, herstellerneutrale und geräteunabhängige Lösungen zu ermöglichen.

Das Projekt lief von 2008 bis 2011.

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Sirena

Entwicklung einer servicebasierten Infrastruktur im Projekt Sirena

Sirena (Service Infrastructure for Real Time Embedded Networked Applications) war ein europäisches Forschungsprojekt mit dem Ziel, eine servicebasierte Infrastruktur für echtzeitfähige eingebettete Netzwerkanwendungen zu entwickeln. Die im Sirena-Projekt entwickelte Web-Service-basierte Technologie ist für vielfältige Einsatzbereiche interessant – unter anderem für die Gebäude- und Industrieautomatisierung, Automobilelektronik oder die Medizintechnik.

Materna brachte Erfahrungen als Systemintegrator ein und sorgte damit von Anfang an dafür, dass sowohl die Verwaltbarkeit als auch die Interoperabilität bei der Definition des Rahmenwerks berücksichtigt wurde. Es wurden Infrastrukturdienste entworfen und spezifiziert, die grundlegenden Management-Dienste und Mechanismen sowie Administrationsfunktionen zur Anpassung und Verwaltung der Anwendungen bereitstellen.

Das Projekt lief von 2003 bis 2005 und wurde im Jahr 2006 mit dem „ITEA Achievement Award“ ausgezeichnet.

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