Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS
Die Arbeitsabläufe des Menschen sind sehr komplex und anspruchsvoll geworden; Zeit ist knapp und Arbeitskräfte sind teuer oder schwer zu bekommen. Elektronische Assistenzsysteme können hier unterstützen und zu einem anwenderfreundlichen, zeit- und ressourceneffizienten Umgang bei komplexen Aufgaben beitragen. Bei Fahrzeugen ist eine elektronische Assistenz mittlerweile eine Selbstverständlichkeit, in anderen Bereichen jedoch noch nicht so weit verbreitet. Elektronische Assistenz-Systemlösungen des Fraunhofer IMS bringen den Mehrwert dieser Systeme nun auch in Arbeits- und Wohnumfeld sowie weitere Anwendungsbereiche wie Medizin und Freizeit.
Von neuartigen Assistenzsystemen für mehr Effizienz im Pflege-, Arzt- und Krankenhausbereich, für mehr Energieeffizienz und -transparenz in Industrie, Gewerbe und Privathaushalt, im Bereich Facility-Management bis zu Lösungen für das Büro der nächsten Generation – das Fraunhofer IMS bietet im Geschäftsfeld »Electronic Assistance Systems« elektronische Systemlösungen zum Nutzen von Herstellern, Betreibern und Endanwendern an.
In diesem Zusammenhang wurde ein elektronisches Assistenzsystem in Form eines Medizinprodukts EQUIVert für Patienten mit einer Schwindelsymptomatik entwickelt, um sowohl den Arzt bei der Schwindeldiagnose und Therapiefindung zu unterstützen und ihn bei der Schwindeltherapie der Patienten zu entlasten, als auch dem Patienten ein eigenständiges regelmäßiges Training zu ermöglichen. Zusätzlich werden dem Arzt Daten über die Durchführung und Fortschritte bei den häuslich durchgeführten Übungen zur Therapieanpassung zur Verfügung gestellt.
Im Kontext von Industrie 4.0 möchte man anfallende Daten gewinnbringend für die Optimierung von Prozessen, die Überwachung von Maschinen und Anlagen einsetzen. Hierzu gehört auch das Monitoring von Energieflüssen in Industrie und Gewerbe zur Kalkulation von Produktkosten.
Energiemanagement und Einsparbemühungen wurden in der Vergangenheit dadurch erschwert, dass aus einem gemessenen Gesamtverbrauch die Ursache für einen Mehrverbrauch nicht direkt abgeleitet werden konnte. Gerätespezifische Energiesparmaßnahmen und Unregelmäßigkeiten im Betriebsablauf aus dem Gesamtverbrauch zu identifizieren: Das ist die Kern-Idee des Nonintrusive Load Monitoring, kurz NILM.
Neben der Anwendung im industriellen Umfeld eignet sich das Nonintrusive Load Monitoring als Basistechnologie im häuslichen Umfeld zur Entwicklung von ambienten Assistenzsystemen. Mit NILM lässt sich der Tagesablauf von pflegebedürftigen Personen in den eigenen vier Wänden an Hand des Energieverbrauchs von Elektrogeräten beobachten, um in kritischen Situationen Hilfe anzufordern.
Bei der Ideenfindung, Konzeption und Entwicklung von elektronischen Assistenzsystemen hat das Fraunhofer IMS sowohl die Möglichkeit bereits verfügbare Komponenten einzusetzen, als auch neue Komponenten auf der Basis von IMS-Technologien zu entwickeln und diese zu einem komplexen System zu integrieren, um den Kunden Lösungen aus einer Hand zu bieten. Zu diesen IMS-Technologien gehören spezielle Sensoren, kundenspezifische elektronische Bauelemente, Funksysteme und Embedded Systeme.
Bei den genannten Anwendungen von elektronischen Assistenzsystemen entstehen in der Regel Daten mit komplexen Zusammenhängen, die durch Standardverfahren oder eine manuelle Auswertung nur schwer zu analysieren und zu bewerten sind. Maschinelle Lernverfahren bieten sich hier als mögliche Technologien zur Datenverarbeitung an. Bei NILM kommen z. B. Clustering-Verfahren zum Einsatz; für andere Anwendungen eignet sich ggf. der Einsatz von künstlichen neuronalen Netzen. Hierfür stellt das Geschäftsfeld insbesondere für ressourcenbegrenzte Zielsysteme eine geeignete Softwarebibliothek (AIfES) zur Verfügung.