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Berner Fachhochschule

Technik und Informatik

BFH-TI Forschungsauftrag 2005/2006

Berichte der Forschenden Dozierende der Berner FH Technik und Informatik

Forschungsbericht der BFH-TI Nr. 2 vom 01. November 2007

Die Reihe Forschungsberichte der Berner Fachhochschule, Technik und Informatik gibt Einblicke in

Ergebnisse der Forschung und Entwicklung an der BFH-TI.

Zuletzt erschienene Forschungsberichte

Nr. 1 Action Cyphers – A new core component for E/D similar block ciphers. Dr. David-

Olivier Jaquet-Chiffelle. Mars 2006.

Herausgeber

Berner Fachhochschule, Technik und Informatik, Postfach, CH-2501 Biel/Bienne

Forschung und Entwicklung, Seevorstadt 103b

T +41 (0)32 321 64 64, F +41 (0)32 321 65 65

[email protected]

ti.bfh.ch/forschung

Konzept und Realisation

Jens Geisel

Lektorat

Autoren und Jens Geisel

Redaktion

Jens Geisel

mailto:[email protected]

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Berner Fachhochschule

Technik und Informatik

BFH-TI Forschungsauftrag 2005/2006

Berichte der Forschenden Dozierende der Berner FH Technik und Informatik

Forschungsbericht der BFH-TI Nr. 2 vom 01. November 2007

Zusammenfassung

Dozenten an der Berner FH Technik und Informatik können einen Forschungsauftrag des Departements

über in der Regel 390 Stunden per annum erhalten. Über 60 mehrseitige Kurzberichte geben Auskunft

über die Forschungstätigkeiten in dieser Zeit. Der vorliegende Bericht aus der Reihe „Forschungsberichte

der BFH-TI‚ enthält eine jeweils einseitige Zusammenfassung dieser Kurzberichte, geordnet nach den

Forschungsschwerpunkten der BFH-TI.

Schlüsselbegriffe

Forschungsberichte BFH-TI, Forschungsauftrag 2005/2006, Berner Fachhochschule, Technik und Informa-

tik

Biel, 01. November 2007

Autoren

Dozierende der Berner Fachhochschule Technik und Informatik

Herausgeber

Jens Geisel, wissenschaftlicher Mitarbeiter Forschung und Entwicklung

Berner Fachhochschule, Technik und Informatik, Quellgasse 21, Postfach, CH-2501 Biel / Bienne

+41 (0)32 321 67 37, [email protected] , ti.bfh.ch/forschung


http://ti.bfh.ch/forschung

BFH-TI Forschungsauftrag 2005/2006 – Berichte der Forschenden I

Inhaltsverzeichnis

Forschungsschwerpunkt

Energie, Verkehr, Mobilität

Point fort de recherche

Energie, Transport, Mobilité

Daniel Debrunner 2

Hansueli Feldmann 3

Dr. Kurt Marcel Graf 4

Dr. Heinrich Häberlin 5

Michael Höckel 6

Markus Moser 7

Dr. Hansjürg Rohrer 8

Jean-François Urwyler 9

Dr. Andrea Vezzini 10


Mobile Informationsgesellschaft


Société mobile de l‘information

Bernhard Anrig 12

Dr. Emmanuel Benoist 13

Dr. Olivier Biberstein 14

Claude Brielmann 15

Roland Brun 16

Walter Businger 17

Fritz Dellsperger 18

Eric Dubuis 19

Albert Fässler 20

Rolf Gasenzer 21

David-Olivier Jaquet-Chiffelle 22

Rolf Jufer 23

Hansjörg Keller 24

Marcel Pfahrer 25

Peter Raemy 26

Michael Röthlin 27

Urs Sauter 28

Arno Schmidhauser 29

Ngoc-An Tran 30

II BFH-TI Forschungsauftrag 2005/2006 – Berichte der Forschenden


Produktionstechnik


Technique de production

Marcel Baak 32

Daniel Bättig 33

Fritz Bircher 34

Max Felser 35

Hans Köppel 36

Alexander Leu 37

Christoph Meier 38

Beat Neuenschwander 39

Peter Walther 40

Roger Weber 41

Dr. Erich Wyler 42


Technologie am Menschen


Technologie appliquée à l’être humain

Beatrice Amrhein 44

Werner Bäni 45

Dr. Jürgen Burger 46

Roger Cattin 47

Jürgen Eckerle 48

Stephan Fischli 49

Claude Fuhrer 50

Dr. Josef Goette 51

Dr. Marcel Jacomet 52

Urs Josi 53

Urs Künzler 54

Yves Mussard 55

Heinrich Schwarzenbach 56

Andreas Stahel 57

Martin Züger 58

BFH-TI Forschungsauftrag 2005/2006 – Berichte der Forschenden 1


Energie, Verkehr, Mobilität

Die Versorgung mit Energie und die Mobilität

nachhaltig zu sichern ist eine zentrale Aufgabe

unserer Gesellschaft. Drei Wege führen zum Ziel:

Es gilt mit den fossilen Energieträgern sorgfältig

umzugehen; neue, umweltfreundliche Energie-

formen bereit zu stellen und das Optimierungs-

potenzial auf der Seite der Verbraucher auszu-

schöpfen. Unsere Forschung trägt dazu bei –

mit zukunftsweisenden Technologien für ener-

gieeffiziente und abgasarme Antriebssysteme,

sichere Strassen- und Schienenfahrzeuge,

erneuerbare Energien und für ein effektives

Energiemangement.

Zwei Studien-Vertiefungen stehen zur Wahl:

„Transportation‚ mit Forschung in den Berei-

chen Fahrzeugsicherheit und Mechanik sowie

Verbrennungsmotoren und Abgastechnik;

„Energy Systems‚ mit Forschung in den Berei-

chen dezentrale und mobile Energiesysteme

sowie energieeffiziente Permanentmagnetantrie-

be. Beide stützen sich auf das Wissen unserer

Ingenieure und eine in der Schweiz einzigartige

Infrastruktur mit Abgasprüfstelle und Dynamic

Test Center (DTC) sowie PEM-

Brennstoffzellenprüflabor, Photovoltaik-

Systemtechniklabor und Hochspannungslabor.

Kontakt: [email protected]


Energie, Transport, Mobilité

Il incombe à notre société de trouver des soluti-

ons durables en matière d’approvisionnement

énergétique et de mobilité. Pour ce faire, il

faudra agir sur trois volets: gérer les ressources

d’énergies fossiles avec parcimonie, trouver de

nouvelles formes d’énergie respectueuses de

l’environnement et optimiser le potentiel

d’économie du côté de la consommation. Notre

unité de recherche y contribue, grâce à des

technologies d’avant-garde visant à améliorer le

rendement énergétique et à réduire les gaz

d’échappement dans les systèmes motorisés,

rendre les véhicules (routiers et ferroviaires) plus

sûrs, développer les énergies renouvelables et

améliorer l’efficacité énergétique.

Nous offrons deux spécialisations: « Transporta-

tion », qui couvre la recherche sur la sécurité

des véhicules et la mécanique ainsi que sur les

moteurs à combustion et la technique des gaz

d’échappement; « Energy Systems » qui com-

porte la recherche dans les domaines des

systèmes énergétiques décentralisés et mobiles,

ainsi que des moteurs à aimants permanents

consommant moins d’énergie. Ces deux

spécialisations s’appuient sur le savoir-faire de

nos ingénieurs et sur une infrastructure unique

en Suisse: laboratoires de contrôle de gaz

d’échappement, d’essai de piles à combustible

PEM et de photovoltaïque ainsi qu’un Dynamic

Test Center (DTC) et un laboratoire haute tensi-

on.

Contact: [email protected]



2 BFH-TI Forschungsauftrag 2005/2006 – Berichte der Forschenden

Daniel Debrunner 032 321 63 67

[email protected]

Forschungsschwerpunkt(e) TAM / EVM

Forschungsfeld(er) Fahrzeugbau/Medizintechnik

Forschungsauftrag 368h

Schlüsselbegriffe

Joysteer, Gaitanalysis, embedded networking

Kurzdarstellung des Projektes

EVM-Fahrzeugbau

Joysteer ist ein Lenksystem in Drive-by-Wire

Lösung für Behinderte. Es wird durch Behinder-

tenverbände und die KTI (Projektleiter Bernhard

Gerster) gefördert. Das System wird in Serien-

fahrzeuge eingebaut und mit Einzelzulassung in

Verkehr gesetzt. An joysteer entwickelt ein

Teamarbeit von 8 Ingenieuren der BFH-TI.

TAM-Medizintechnik

Das Projekt Gaitanalysis ermöglicht die Diagno-

se und Therapie von sturzgefährdeten Personen

in der Rehabilitation oder bei sich abzeichnen-

den, spezifischen Krankheiten wie Parkinson.

Die Ganganalyse ist Teamarbeit von 4 beteilig-

ten Ingenieuren der BFH-TI. Es wird finanziert

mit einem KTI Projekt (Leiter Jürgen Burger) und

einem BFH Projekt.

Ich war ursprünglich als Mitglied des HOVISSE-

Projekts eingeplant:

Resultate

Joysteer

Der A-Prototyp des Fahrzeuges wurde in Be-

trieb genommen. Erfolgreiche Fahrversuche mit

einem Testfahrer (Jack Sigrist) sowie behinder-

ten Lenkern wurden durchgeführt. An verschie-

denen einschlägigen Anlässen wurde das Sys-

tem vorgeführt. Die Homologationsvorbereitun-

gen liefen parallel zur Entwicklung. Joysteer

erfüllt die Grundfunktionalitäten der Spezifikati-

on.

Gait-Analysis

Es wurde ein multi-modales Feedback-Device

entwickelt, in mehreren Schritten verfeinert und

zum Patent angemeldet. Eine erste klinische

Studie brachte gute Resultate. In Folgeschritten

wird die Integration mit dem Sensorsystem

(SwayStar) vollzogen und die Produktionsreife

angestrebt werden.



Hansueli Feldmann

[email protected]

Forschungsschwerpunkt(e) EVM

Forschungsfeld(er)


Schlüsselbegriffe


Stabilitätsuntersuchungen an Zahnradbahnen:

Die Berechnung der Stabilität von Zahnradbah-

nen wurden früher durch SLM den Hersteller der

Fahrzeuge durchgeführt. Wir haben nun das

anerkannte Verfahren von Borgeaud und Prib-

now auf ein Mathcad File umgeschrieben und

ergänzt um die sehr aufwendige Rechnung mit

allen Einflüssen leichter durchführen zu können.

Es ist nun möglich die Berechnung auch Her-

steller – Unabhängig durchzuführen und mit

weniger Aufwand Varianten zu rechnen. Die

Stabilitätsrechnung basiert auf dem quasistati-

schen Kräftegleichgewicht und es werden die

Reaktionen auf die Radsätze berechnet. Kritisch

ist es wenn die Entlastung der Radsätze zu

gross wird was faktisch zu einem Abheben mit

der Gefahr der Entgleisung führen würde

Resultate

Die Berechnung wurde laufend verbessert und

weitere Fahrzeuge wurden durchgerechnet. Mit

der Untersuchung der Stellung des Drehgestel-

les infolge der Reibverhältnisse im Geleise und

der Feststellung Spiessgang Freilauf oder Seh-

nenstellung können auch die Kurvenfahrten

untersucht werden. Diese Rechnung war vorher

nur durch Handeingriff und Korrektur durchführ-

bar und kann jetzt weitgehend automatisch

vollzogen werden. Damit ist das Ziel dieser

Rechnung erreicht.

Eine Verbesserung der Rechnung wäre heute

durch Simulationssoftware der Eisenbahnindust-

rie möglich. Die Rechnung müsste dann dyna-

misch durchgeführt werden. Dazu fanden

Gespräche mit der Firma Stadler statt um das

Projekt fortzusetzen. Das Projekt konnte leider

nicht auf die Dynamik erweitert werden, da die

Firma Stadler durch die Laufenden Aufträge

keinerlei Kapazität für eine Weiterführung des

Projektes mehr hat.



Dr. Kurt Marcel Graf 034 426 42 88

[email protected]


Forschungsfeld(er) Energie aus Biomasse und

Innovative Trennverfahren


Schlüsselbegriffe

Biogas, Aufbereitung, Entspannungsdestillation,

Membrantrenntechnik, Gastankstelle


Die heute installierten Biogasaufbereitungsanla-

gen sind aufgrund der aufwändigen Aufberei-

tungstechnologie relativ gross und teuer. Mit

solchen Grossanlagen kann das Biogaspotential

von landwirtschaftlichen Betrieben oder kleine-

ren Kläranlagen nicht für Treibstoffzwecke

genutzt werden. Ziel ist es eine einfache kosten-

günstige Aufbereitungsanlage zu entwickeln.

Die eigentliche Innovation liegt in der Zusam-

menführung der Biogasaufbereitung und der

Gasverdichtung im selben Anlagenmodul.

Danach steht aufbereitetes Biogas für die Fahr-

zeugbetankung zur Verfügung.

Diese Kombination von Aufbereitung und Ver-

dichtung birgt grosses Potential zur Kostenre-

duktion im Vergleich zur üblichen Trennung der

beiden Verfahrensschritte in industriellen Gross-

anlagen. Damit können kleinere Anlagen (in

Bauernhöfen, Kläranlagen, etc.) ökonomisch

sinnvoll betrieben werden. In Serie produzierte,

standardisierte Kleinanlagen können kosten-

günstig hergestellt werden. Diese Vorteile und

die Synergien mit Erdgastankstellen gilt es zu

nutzen.

Resultate

In einer Vorstudie „Biogasaufbereitung‚ wurden

verschiedene Möglichkeiten zur Trennung von

CO2 und Methan untersucht. Als viel verspre-

chende Verfahren werden von uns die Entspan-

nungsdestillation und das Membrantrennverfah-

ren weiterentwickelt. Gesucht wird ein Anlagen-

konzept, das für die Aufbereitung von kleineren

Biogasquellen, wirtschaftlich eingesetzt werden

kann. Das gereinigte Biogas wird für den

Gebrauch als Fahrzeugtreibstoff in Tankstellen

aufbereitet und bei 200 bar gelagert. Das Gas

wird also, unabhängig vom Aufbereitungsverfah-

ren, auf diesen Enddruck verdichtet. Für diese

Verdichtung wird ein 4- Stufiger Kolbenverdich-

ter verwendet, der von der Firma Apex zur

Verfügung gestellt wird.

In der ersten Projektphase wurde der theoreti-

sche Nachweis für die Funktionsfähigkeit der

Entspannungsdestillation erbracht. Dazu wurden

die neusten Simulationstechniken für die Stoff-

datenbestimmung und Berechnung der Wärme-

und Stofftransportprozesse eingesetzt. Der

Energiebedarf für die Aufbereitung beträgt ca. 4-

5 % vom mechanisch nutzbaren Energieinhalt

des Gases. Im laufenden vom BFE geförderten

Folgeprojekt wird eine Pilotanlage erstellt und

getestet.

Für das Membrantrennverfahren war es uns in

der Berichtsperiode noch nicht möglich eine

geeignete Membrane zu beschaffen. Für Früh-

jahr 2007 wurde uns, von einem deutschen

Forschungsinstitut, eine neue selektivere Memb-

ran mit genügend grossem Fluss in Aussicht

gestellt. Wir werden also auch dieses Verfahren

weiter vorantreiben. Bei einem Erfolg könnte der

Energiebedarf für die Reinigung halbiert und das

Anlagenkonzept wesentlich vereinfacht werden.



Dr. Heinrich Häberlin 034 426 68 53

[email protected]


Forschungsfeld(er) Dezentrale und mobile

Energiesysteme


Schlüsselbegriffe

Photovoltaik, Wechselrichtertests, PV-Anlagen,

Blitzschutz, Solargenerator-Simulatoren


Das PV-Labor der BFH hat sich eine internatio-

nal anerkannte Kompetenz auf dem Gebiet der

PV-Systemtechnik erarbeitet. Da im Rahmen der

neuen Energiegesetz-gebung ab 2007/2008

vermutlich auch in der Schweiz eine landesweite

PV-Förderung vorgesehen ist, wird es wertvolle

Beiträge zur Sicherung der Qualität und der

technischen Weiterentwicklung solcher Anlagen

leisten können.

Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurden

insbesondere Tätigkeiten im Umfeld dieser

Forschungsprojekte durchgeführt, die nicht

direkt diesen Projekten belastet werden können

(allgemeine Arbeiten auf dem Gebiet PV, wie

Projektakquisition, Publikationen, Tätigkeiten in

Normenkommissionen).

Resultate

Im Rahmen des erwähnten Projektes wurden

die allgemeinen Arbeiten auf dem Gebiet PV-

Systemtechnik im Umfeld des BFE-

Rahmenprojektes „Photovoltaik-Systemtechnik

2003-2006‚ im Auftrag des BFE, der Gesell-

schaft Mont Soleil, der Localnet AG und der

Elektra Baselland durchgeführt, die nicht direkt

diesem Projekt belastet werden konnten. Im

Laufe von 2005 wurde im Rahmen eines BFH-

Projektes die PV-Anlage von 855 kW auf dem

Dach des Stade des Suisse ins Langzeit-

Messprogramm im Rahmen des oben genann-

ten Projektes integriert. Messdaten dieser

Anlage und weiterer Anlagen sind unter

www.pvtest.ch verfügbar.

In der Berichtsperiode wurden die halbautomati-

schen Tests von Solarwechselrichtern im PV-

Labor weitergeführt und neue Geräte mit noch

höherer Messgenauigkeit in die Mess-

Infrastruktur und -Software integriert. Es wurde

auch versucht, neben den Messungen der

statischen MPP-Trackings auch das dynami-

sche MPPT-Tracking-Verhalten von Wechsel-

richtern durch die Grösse „dynamischer MPP-

Tracking-Wirkungsgrad‚ besser zu charakteri-

sieren.

Dank der publizistischen Tätigkeit und der guten

Infrastruktur stieg in der Berichtsperiode auch

die Nachfrage nach bezahlten Tests für Firmen

in Deutschland beträchtlich. Es wurde auch ein

Antrag für ein BFH-Projekt eingereicht und

bewilligt, der den Bau eines neuen Solargenera-

tor-Simulators von 60 kW vorsieht.

Im August 2006 wurde bekannt, dass in den

letzten Jahren an vielen PV-Anlagen in Deutsch-

land durch Lichtbögen auf der Gleichstromseite

verursachte Schwelbrände aufgetreten sind. Am

PV-Labor wurde bereits in den 1990er Jahren

ein Lichtbogendetektor entwickelt. Damals war

das Interesse der Industrie damals jedoch nicht

vorhanden. Deshalb wurde das Projekt auf Eis

gelegt und ein damals eingereichter Patentan-

trag nicht mehr weiter verfolgt. Da diese Prob-

lematik wieder aktuell geworden ist, wurden

einige noch vorhandene Lichtbogendetektoren

reaktiviert, mit einigen neuen Ideen verbessert

und für diese neuen Ideen ein neuer Patentan-

trag eingereicht. Inzwischen hat sich auch die

EMV-Situation bei Wechselrichtern stark verbes-

sert, so dass ein solcher Lichtbogendetektor

nun zu relativ geringen Kosten als zusätzliches

Sicherheitselement in einen PV-Wechselrichter

eingebaut werden könnte. Es ist geplant, im

nächsten Jahr durch Konferenzbeiträge und

Publikationen auf diesen Lösungsansatz auf-

merksam zu machen.

Im November 2005 bereiste eine 6-köpfige

Delegation aus China Forschungseinrichtungen

auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien in

Europa und besuchte dabei auch das Photovol-

taiklabor der BFH. Am 29.9.2006 fand dort

zudem eine Tagung der VDE-

Normensubkommission PV-Wechselrichter statt.



Michael Höckel 032 321 64 16

[email protected]


Forschungsfeld(er) Dezentrale Energiesysteme


Schlüsselbegriffe

Brennstoffzellen, Elektrizitätsversorgung, Netz-

analysen


Im Forschungsgebiet Brennstoffzelle wurden im

Berichtsjahr 2005/06 folgende Projekte initiiert,

weiterverfolgt bzw abgeschlossen werden:

I15FCS: Entwicklung eines hybriden Antrieb-

stranges mit einer 6 kW–PEM-Brennstoffzelle

und Lithium-Polymerbatterien und Integration

des Systems in das Leichtelektromobil SAM.

IHPoS: Entwicklung eines luftgekühlten fort-

schrittlichen PEM-Brennstoffzellenstapels im

Leistungsbereich bis 500W, welcher aus kos-

tengünstigen Materialen und mit einfachen

Prozessen hergestellt werden kann.

PemPac: Tragbare Stromversorgung von

Elektrowerkzeugen mit einem IHPoS-System

und SuperCaps

PemScoot: Einbau eines Brennstoffzellensys-

tem in einen Scoot’elec der Firma Peugeot

Im Forschungsbereich Elektriziätsnetze wurden

weitere Forschungsprojekte durchgeführt:

Dynasim II: Erstellung eines Dynamikmodells

des schweizerischen Hochspannungsnetzes

sowie der wesentlichen Kraftwerke.

EFEN: Entwicklung neuer Netzkonzepte für

das elektrische Verteilnetz zur Verringerung

der Energieverluste und zur Erhöhung der Ver-

fügbarkeit.

VN-Speicher: Ermittlung von Auslegungs-

grundlagen für gesteuerte Speicher im Verteil-

netz.

Energiemanager.ch: Aufbau eines Ausbil-

dungsprogrammes zum Energiemanager in

Zusammenarbeit mit der Uni St.Gallen,

Swisspower und Trianel.

Resultate

Im Oktober‘05 wurde das KTI-Projekt IHPoS mit

einem Gesamtvolumen von über 1 Mio.Fr.

gestartet, in welchem in Zusammenarbeit mit

dem Paul Scherer Institut (PSI) der luftgekühlte

low-cost Brennstoffzellen-Stack der HTI mit dem

Ziel der Kommerzialisierung durch den Indust-

riepartner CEKA weiterentwickelt wird.

Die Ziele in den diversen Projekten wurden

weitgehend erreicht. Der Zeitplan beim Projekt

FC-SAM und IHPoS musste aus Kapazitätseng-

pässe und aus Lieferproblemen der Partner

gestreckt werden. Der Abschluss der Projekte

wird sich um ¼ bis ½ Jahr verzögern.

Die Ergebnisse der Projekte fliessen in die

Vertiefungsmodule „neue Energietechnologien‚

und „Elektrizitätsversorgung‚ ein.



Markus Moser 032 332 64 21

[email protected]


Forschungsfeld(er)


Schlüsselbegriffe


Die Eisenbahntechnik hat in den letzten Jahren

an unserer Schule einen festen Platz erhalten.

Durch eine Reihe von Vorzeigeprojekten vor

allem auch im Bereich des Fahrzeug-Refit

konnte bei den Bahnbetreibern und der Bahnin-

dustrie ein guter Ruf aufgebaut werden, den wir

erhalten wollen.

Mit dem Ausbau der Kompetenzen und der

Weiterführung der laufenden Projekte im Eisen-

bahnbereich, das bedeutet im speziellen:

Leittechnik für Neubauten und Refit von

Triebfahrzeugen

Einsatz von Funkfernsteuerungen für Loks im

Rangier- und Streckenbetrieb

Fahrzeugleittechnik mit der Erweiterung in die

Umrichtertechnik

ist dieses Ziel erreichbar.

Resultate

Leittechnik für Neubauten und Refit von

Triebfahrzeugen:

Leittechnikprojekt MOB, Pendelzüge Serie 5000

ist mit der Inbetriebnahme der Doppeltraktion

abgeschlossen worden.

Das Projekt FB, Triebwagen B8/8 ist bis auf

Optimierungen im Betrieb abgeschlossen.

Einsatz von Funkfernsteuerungen für Loks

im Rangier- und Streckenbetrieb:

Das Projekt OC, Rangierlok E2/2 wurde erfolg-

reich abgeschlossen.

Fahrzeugleittechnik mit der Erweiterung in

die Umrichtertechnik:

Das Projekt TN Tram ist abgeschlossen und

steht vor der Abnahme durch das Bundesamt

für Verkehr.

Know how in der Umrichtertechnik wurde über

Literaturstudien erweitert.

Ein Fachvortrag im Rahmen der ACN wurde

abgehalten.



Dr. Hansjürg Rohrer 032 321 6373

[email protected]


Forschungsfeld(er) Fahrzeugtechnik


Schlüsselbegriffe

Eisenbahnsimulation, Triebfahrzeug, Zuglauf-

rechnung


Die Eisenbahntechnik hat in den letzten Jahren

an unserer Schule einen festen Platz erhalten.

Dazu gehören schwergewichtig auch Simulatio-

nen von Triebfahrzeugen (Lokomotiven, Trieb-

wagen). Die Simulationen dienen

technischen Berechnungen im Zusammen-

hang mit Steuerungsumbauten, Störfällen und

Neudimensionierungen,

Ausbildungszwecken (Bedienung eines Fahr-

zeuges, Störfallbehebung, Nachbildung von

betrieblichen Spezialfällen).

Die vorhandene Simulationssoftware wird wei-

terentwickelt und durch Messfahrten verifiziert.

Die Hardware wird weiter ausgebaut, um das

Fahrgefühl zu verbessern und Störfälle nachbil-

den zu können.

Die hervorstechenden Ergebnisse der Berichts-

periode sind neue Unterlagen für Zuglaufrech-

nungen (zusammen mit SBB und Stadler Rail)

sowie die Bestellung eines Ausbildungssimula-

tors durch Railplus AG (Verband der schweizeri-

schen Schmalspurbahnen wie RhB, RBS, ASm

usw.)

Resultate

Bestellung eines Ausbildungssimulators durch

Railplus (Verband der schweizerischen Schmal-

spurbahnen) und Beginn von dessen Entwick-

lung (Inbetriebnahme im Jan.2007).

Aufbau eines Bewegungssystems für den

Führerstandsimulator im Labor in Biel

Einführung von Videofilmen als Alternative zu

gerechneten 3D-Bildern mit ersten Umsetzun-

gen in einer Diplomarbeit Ende 2006 für Che-

mins de fer du Jura. Bestellung von solcharti-

gen Streckennachbildungen der Strecke Turin-

Chambéry für die EURREG-finanzierten Muse-

en in Bussoleno (I) und Chambéry (F).

Einführung von Fahrzeuggeräuschen im

Führerstandsimulator.

Voruntersuchungen zur Entwicklung folgender

Projekte, für welche wir 2007 Bestellung rech-

nen:

- Retrofit Verkehrshaus Luzern (3 Simulato-

ren)

- zweiter Ausstellungssimulator in Bussole-

no (Niederflurzug Minuetto von FS Trenita-

lia)

- Ausstellungssimulator für Eisenbahnmu-

seum Chambéry (F) [Bestellung erfolgt,

2.07]

- Nachbildung der Gotthardsüdrampe für

125-Jahr-Jubiläum

Eichung des Zuglaufprogrammes aus Mess-

fahrtenbeantragt.



Jean-François Urwyler 032 3216652

[email protected]

Point fort(s) de recherche EVM

Champ(s) de recherche Transmission

Mandat de recherche 390h

Mot clés

Robotisation boîte de vitesses, banc de test

boîte de vitesses, transmission hybride

Description bref du projet

L’objectif du travail est de construire et mettre

au point un banc de test de boîte de vitesses de

véhicule. Ce banc de test est formé de quatre

moteurs électriques qui sont réglé de manière

individuelle ou par groupe de eux. Les moteurs

sont capables de travailler également en mode

frein. L’énergie récupérée en mode frein est

remise au réseau électrique qui alimente le

système.

Ce système permet de tester des solutions de

robotisation de boîte de vitesses existante.

Rappelons que la robotisation de boîte à vites-

ses mécaniques est une des solutions qui

permet de réduire la consommation des véhicu-

les et d’améliorer le confort des usagers.

Ce banc de test doit également offrir la possibili-

té de vérifier des concepts et des performances

de système de transmission hybride de petite

puissance.

Actuellement ce système est disponible, à été

étalonné et fonctionne. Des travaux de diplôme

sur le thème de la robotisation de boîte de

vitesses ont été réalisés.

Resultats

La mise à disposition de l’installation est termi-

née. Les étudiants ont tous le nécessaire à

disposition pour être en mesure de prendre en

main cette dernière.

Les travaux d’étalonnage ont mis en évidence la

précision et la résolution de la commande de

l’installation. Les courbes d’étalonnage permet-

tent la conversion entre valeurs de consigne et

valeurs réelles.

Un travail de diplôme a été mené avec cette

installation. Un système de mesure et de com-

paraison des vitesses des arbres primaire et

secondaire a pu être testé et mis au point sur

une boîte de vitesses de voiture. La validation de

l’appareil développé a pu être faite sur toute la

plage de vitesse de rotation.

Un concept de base relatif à la méthode de

fixation des entités à mesurer est disponible.

Une méthode de réalisation et d’adaptation à

moindre coût des fixateurs est établie et à été

utilisée.

La sécurité des utilisateurs et des spectateurs

était un souci. La disposition du banc d’essais

ainsi que mise en place de protections assurent

une sécurité active. Une procédure de formation

des utilisateurs par un assistent expérimenté

assure la sécurité passive.

L’installation en fonction a été présentée au

public à l’occasion de l’exposition des travaux

de diplôme début 2006.

Un travail de diplôme sur le sujet de la robotisa-

tion d’une boîte de vitesses de moto est mis en

route pour la période des travaux de diplôme fin

2006.



Dr. Andrea Vezzini 032 321 63 72

[email protected]


Forschungsfeld(er) Dezentrale und Mobile

Energiesysteme


Schlüsselbegriffe

Batteriemanagement, Lithium-Ionen Batterien,

Elektrofahrzeuge


Der ursprüngliche Antrag hatte den Aufbau

eines Kompetenzbereiches Automobilelektronik

im Visier. Diese Tätigkeit hat sich aufgrund

verschiedener Veränderungen verschoben:

Einerseits sind auf ihren eigenen Wunsch die

Herren Fuchs und Blatter, beides eigentliche

Leistungsträger des Bereichs Antriebstechnik für

Leichtbaufahrzeuge, aus dem Dienst an der

BFH ausgeschieden. Der zwischenzeitlich

ebenfalls zum Team gehörende Kurt Wenger

verliess auf Ende 2005 ebenfalls das Team, so

dass trotz eines markanten Umsatzes von über

200kFr im Jahre 2005 nun nichts mehr von

dieser Kompetenzgruppe an der HTI existiert.

Dafür gewannen die Tätigkeiten rund um das

Batteriemanagement von Li-Ionen Batterien

zunehmend an Bedeutung. Zusammen mit den

wissenschaftlichen Mitarbeitern Stefan Brönni-

mann und René Vollenwieder hat man beachtli-

che Resultate erzielt. Namhafte Kooperationen

und Kunden im In- und Ausland konnten ge-

wonnen werden. Insbesondere entstand An-

fangs eine Kollaboration mit Leclanché, welche

bis heute noch bestens funktioniert.

Ende 2006 sollte dieses Projekt auslaufen und

durch ein neues Projekt ersetzt werden, welches

zum Ziel hat eine Kompetenzgruppe im Bereich

Berechnung und Konstruktion Elektrischer

Maschinen aufzubauen. Dabei wird die Zusam-

menarbeit mit anderen Dozenten im Vorder-

grund stehen, um langfristig den Kompetenz-

aufbau zu gewährleisten

Resultate

Auf der Wissenschaftlichen Seite konnten fol-

gende Punkte verbessert werden:

Erhöhte Genauigkeit des Energiemanage-

ments durch Einführung eines adaptiven Mo-

dels

Verbesserung der Messgenauigkeit durch

Offsetabgleich

Erhöhen der Gesamtspannung des Systems

durch galvanische Abkopplung der Einzelzel-

len

Verminderung des Energieverbrauchs auf

wenige Mikroampere durch Stromsparmass-

nahmen

Implementierung eines CiA - konformen CAN-

Open Protokolls

Auf der kommerziellen/Projektplanerischen Seite

konnte folgendes erreicht werden:

Patent am Europäischen Patentamt: Nr

06405038.8- Device for improving the charg-

ing or discharging process of a battery. / In-

ventor: A. Vezzini; St. Brönnimann

Spin-off Firma nutech gmbh zur Kommerziali-

sierung des BMS gegründet

Partner zur Kommerzialisierung, Vertrag

abgeschlossen.

Verkauf von 10 Prototypen an Leclanché SA,

tägliches Einsatz in den Zügen der SBB

Beta-Testphase mit Impact Automotive Tech-

nologies in Warsaw, Poland vereinbart.

Beta-Testphase Hybrid Technologies in

Mooresville, USA vereinbart.

Teilnahme im Namen des BFE an 2

Workshops der Internationalen Energieagen-

tuer (IEA) zum Thema Sicherheit bei Lithium-

Ionen Batterien

Auftragsreisen nach China, Besuch bei ver-

schiedenen Batterieherstellern

Teilnahme im Auftrag des CCEM

(PSI/ETH/FHNW) am Workshop „Roadmap for

automotive power electronics‚ des ECPE (Eu-

ropean Center for Power Electronics)

Workshop im Auftrag der SBB zum Thema

Wartungsfreie Bleibatterien in SBB Zügen ge-

plant für Mai/Juni

10 Komplette Batteriesysteme im Einsatz in

Elektrofahrzeugen in Polen

Lizenzvereinbarung mit Power4You in Vorbe-

reitung als logische Konsequenz des Partner-

vertrags aus dem Jahre 2006




Mobile Informationsgesell-

schaft

Dienste und Anwendungen, welche Informatik

und Kommunikationstechnik (ICT) verbinden,

prägen zunehmend unser berufliches und

privates Umfeld. Hier, im Handlungsfeld zwi-

schen Technologien der Mobilkommunikation,

Applikationen und (mobilen) Anwendern liegen

unsere Kernkompetenzen.

In der Vertiefung "Mobile ICT" erarbeiten wir

Konzepte und Lösungen für mobile Applikatio-

nen mit Hard- und Softwarekomponenten. Sie

fliessen in Syteme und Alltagsgüter ein, die im

Sinne eines `ubiquitous and pervasive Compu-

ting` laufend Informationen digital austauschen

und verarbeiten, sei es in Geschäftsprozessen

oder im privaten Alltag. In der Vertiefung „ICT-

based Management‚ befassen wir uns mit der

fortschreitenden und vermehrt auch mobilen

Informatik-Unterstützung entlang der Wert-

schöpfungskette. Diese schafft neue Produktivi-

tätspotentiale in Unternehmen und Institutionen,

welche mit informatikgestützter Unternehmens-

führung realisiert werden können. In der Vertie-

fung „Identity, Security und Privacy‚ behandeln

und lösen wir Fragen und Problemstellungen

der Sicherheit. Diese schafft bei den Anwendern

das Vertrauen, das notwendig ist, damit die

mobile Informationsgesellschaft ihre Aktivitäten

erfolgreich entfalten kann.



Société mobile de

l‘information

Les services et les applications faisant appel aux

technologies de l’information et de la communi-

cation (TIC) sont de plus en plus présents dans

nos vies professionnelles et privées: notre

compétence réside justement dans ce champ

d’action entre technologies de la communication

mobile, applications et utilisateurs.

Dans le cadre de la spécialisation « Mobile ICT »,

nous élaborons des concepts et des solutions

pour des applications mobiles à l’aide de com-

posants matériels et logiciels. Ces derniers

s’intègrent dans les systèmes et objets usuels,

dans la logique de l’« informatique omniprésente

», échangent et traitent des données numéri-

ques en continu, tant pour un usage profession-

nel que privé. Dans le cadre de la spécialisation

« ICT-based Management », nous nous consac-

rons à l’assistance informatique (mobile) sans

cesse croissante dans la chaîne d’approvision-

nement. Cette dernière génère un potentiel de

gain de productivité dans les entreprises et les

institutions, à exploiter en informatisant la gesti-

on d’entreprise. La troisième spécialisation «

Identity, Security and Privacy » englobe le

traitement et la résolution des questions et des

problématiques liées à la sécurité. Le but est

d’instaurer un climat de confiance avec les

utilisateurs, nécessaire pour assurer le succès

des activités de la société de l’information

mobile.





Bernhard Anrig 032 32 16 334

[email protected]

Domaine principal de recherche MIG

Champ de recherche Identity, Security and

Privacy


Schlüsselbegriffe

Projet européen, identité virtuelle, profiling,

anonymat


Die Forschungsarbeit von VIP konzentrierte sich

im vergangenen Jahre vor allem auf

die Mitarbeit in FIDIS (Future of Identity in the

Information Society), einem NoE (Network of

Excellence) unterstützt durch die EU im 6th

Framework Programme for Research and

Technological Development

weitere Kontakte mit anderen EU-Projekten

und Initiativen

Vorbereitung von FP7 (EU 7. Framework

Program)

die Zusammenarbeit mit dem MEM Research

Center der Universität Bern und dem Fachbe-

reich Mikro- und Medizinaltechnik im Projekt

MEMdoc. MEMdoc ist eine internationale

Plattform für klinische Dokumentation.

weitergehende Forschung im Themenbereich

von „Virtual Identities‚

Resultate

Die folgenden konkreten Resultate wurden

erarbeitet:

B. Anrig, E. Benoist, D.-O. Jaquet-Chiffelle:

Mitarbeit an verschiedenen FIDIS-Deliverables,

die z.T. noch unveröffentlicht sind, insbeson-

dere dem Buch „Profiling the European Citi-

zen‚ (Springer-Verlag, Veröffentlichung geplant

2007). Siehe www.fidis.net

B. Anrig partizipierte an der Security-Zone'05

(Messe zum Thema Informationssicherheit) in

Zürich, in Zusammenarbeit mit dem Kompe-

tenz-Schwerpunkt „Security & Privacy‚ des

ICTnet.

D.-O. Jaquet-Chiffelle, E. Benoist, B. Anrig:

Präsentation der Gruppe VIP und der For-

schungsarbeitenen zum Thema „Virtual Identi-

ties‚ am Seminar of the Computer Science

Departement an der HTI

Unter der Leitung von B. Anrig wurden zwei

Diplomarbeiten am Post-Grad-Lehrgang des

Departements für Informatik der Universität

Freiburg i.Ü. fertiggestellt unter den Titeln

„Electronic Government Schweiz – von der off-

line zur online Verwaltung‚ und „Une analyse

des effets sociopolitiques de l'E-Government

en Suisse dans le contexte actuel‚



Dr. Emmanuel Benoist 032 321 63 22

[email protected]

Forschungsschwerpunkt(e) MIG

Forschungsfeld(er) Identity, Security and Privacy

/ Techniques Médicales


Mot clés


anonymaisation


Ma recherche s'est concentrée autour des

thèmes suivants:

Travail dans le projet FIDIS (Future of Identity

in the Information Society) un NoE (Network of

the Excellence) financé par l'Union Européen-

ne dans le cadre du 6ième programme cadre

pour la recherche et le dévelopement techno-

logique.

Préparation du Programme Cadre 7 de l'Union

Européenne.

Travail avec le Centre de Recherche MEM

(MEM-Center/IEFO) de l'Université de Berne et

avec la section de Microtechnique et techni-

ques médicales dans le projet MEM-Doc.

MEM-Doc est une platteforme pour la collec-

tion sur internet de données médicales (princi-

palement orthopédiques) à but scientifique.

Nous devons fournir aux médecins un service

pratique, efficace rapide, assurant tout à la fois

la sécurité et la confidentialité des données

médicales. Ce but nécessitant une anonymisa-

tion des données saisies sur le web, qui soit

transparente pour le médecin.

Resultats

Nos travaux de recherche ont produit les résul-

tats suivants:

B. Anrig, E. Benoist, D.-O. Jaquet-Chiffelle:

- Travail sur différents deliverables Fidis, en

particulier:

- Participation à l'écriture du livre „Profiling

the European Citizen‚ (publication prévue

en 2007 chez Springer-Verlag)

- Edition de la brochure: Identity in a Net-

worked World – Use Cases and Scenarios

- Traduction en Français de la „Declaration

de Budapest‚ sur les documents d'identi-

té à lecture automatique. Cette déclara-

tion a eu un retentissement très grand au

niveau européen.


Présentation du groupe VIP et des travaux de

recherche en cours sur le thème de l'Identité

Virtuelle au Seminar of the Computer Science

Departement à la BFH-TI.

E. Benoist, J.Burger: Encadrement de 4

assistants (2 HTI+ 2 Université) et developpe-

ment du projet Memdoc. Memdoc est un pro-

jet de collection de données médicales pour

des études scientifiques portant principale-

ment sur des données orthopédiques.

- Maintenance et résolution de Bugs sur le

serveur

- Développement d'un système d'acquisi-

tion de données provenant du système de

gestion des stocks des hopitaux.

- Développement d'une stratégie en vue

d'une anonymisation des données des

patients,

- Amélioration drastique de la qualité de

service (temps d'attente pour la validation

d'un formulaire passant de 5 minutes à

quelques secondes).

- Mise en place d'une politique de sécurité

de niveau professionnel.



Dr. Olivier Biberstein 032 32 16 324

[email protected]

Domaine principal de recherche MIG

Champ de recherche Ubiquitous and Pervasive

Computing

Pensum de recherche 390h

Mots clés


La recherche proposée à deux objectifs. L'od-

jectif principal consiste à acquérir une solide

expertise dans l'Ubiquitous computing, en

particulier l'utilisation de la technologie "Radio

Frequency IDentification" (RFID). Cette acquisi-

tion de connaissances se fera de différentes

manières:

1. Lectures d'articles et d'ouvrages spécialisés

2. Participations à des conférences et workshops

dans la mesure du possible

3. Contacts avec différents départements de

notre institution concernés par l'Ubiquitous

computing, en particulier les chercheurs du

département d'informatique travaillant dans le

domaine du mobile computing et du départe-

ment d'électricité.

L'objectif secondaire de ce travail concerne

l'utilisation des Web-services dans le applica-

tions ubiquitous. Les Web-services semblent

être une réponse adéquate au besoin croissant

de ressources informatiques ainsi qu'aux as-

pects adaptatifs de ce type d'applications.

Resultats De nombreux articles et surtout des revues

spécialisées ont été lues afin d'acquérir des

connaissances dans le domaine concerné.

J'ai suivi une conférence très intéressante

concernant la technologie RFID à l'Université

de Fribourg "RFID - Radio Frequency Identifi-

cation Applications, Outils Logiciels et Vision

Future" A travers cette conférence j'ai noué

des contacts avec deux personnes de l'Uni-

versité de Fribourg et un senior architect de la

companie SUN-Microsystems toutes trois tra-

vaillant dans le domaine RFID. Par la suite,

l'équipe de Fribourg s'est déplacée dans nos

locaux.

Autre conférence spécialisée dans le domaine

de l'ubiquitous et RFID: "RFID Radio Frequen-

cy Identification - Journées techniques de

l'ITG (HES-SO Yverdon)". Contacts établis la

Haute Ecole Valaisanne (HEV) et une entrepri-

se leader dans la fabrication de chips RFID.

Une collaboration avec les professeurs M.

Claude Brielman et Hug Kurt HUG (profes-

seurs au département d'Electricité de BFH/TI)

a été initiée. Le projet de cette collaboration

vise exactement le sujet la présente recher-

che, c'est-à-dire l'utilisation de la technologie

RFID et informatique mobile pour le monitoring

de d'animaux. Une collaboration avec

"Schweizerische Horschule für Langdwirt-

schaft" a été également établie. Ce projet vi-

se la mise sur pied d'un projet CTI et un dépot

de brevet. Nous sortons aujourd'hui même

(23.2.07) d'une réunion chez une entreprise

(leader mondial dans l'RFID) qui serait intéres-

sée à une participation dans un projet CTI.

Présentation au colloques du département

d'informatique de la BFH/TI. Le talk présenté

a résumé une partie de la présente recherche,

il s'intitulait "Ubiquitous and Pervasive Compu-

ting: State of the Art". J'en étais le conféren-

cier.



Claude Brielmann 032 32 16 379

[email protected]


Forschungsfeld(er) Ubiquitous and Pervasive

Computing


Mots clés

Mobile autonomous webcam, plant surveillance


Une caméra "mobile", c'est-à-dire une caméra

autonome au niveau de l'alimentation et avec

communi-cation par un réseau mobile a été

développée pour la société BKW-FMB Energie

AG. Cette caméra sera utilisée d'une part pour

la retransmission d'images lors de manifesta-

tions, soit pour la surveillance d'installations

électriques.

La caméra possède trois modes de fonctionne-

ment: le mode Webcam, le mode Surveillance et

le mode Detection.

La configuration des paramètres de la caméra et

des paramètres du contrôleur peuvent se faire à

dis-tance par une application Java (Remote

Control).

Resultats

Le développement est terminé. Un prototype de

laboratoire a été construit. La documentation a

été transmise à BKW.

Nous attendons une décision de BKW pour

construire un système à tester dans des condi-

tions réelles.



Roland Brun 034 426 68 47

[email protected]


Forschungsfeld(er) Mobile Communication

Technologies


Schlüsselbegriffe

High Speed CMOS, VHDL, Data Communicati-

ons


Entwicklung eines Demonstrators für einen

Empfänger mit optischem 40Gb/s Eingang und

4x10Gb/s elektrischem Ausgang zusammen mit

IBM Rüschlikon, ETHZ und dem FH Aargau. Der

ganze Empfänger wird auf einem CMOS-Chip

integriert. Alle Komponenten des Data-recovery

loops sind digital.

Die BFH übernimmt die Entwicklung des digita-

len Regelkreises in diesem Projekt. Die Be-

schreibung der Funktionen erfolgt vollständig in

VHDL.

In diesem ersten Teil des Projektes wurde eine

komplette Schaltung entwickelt und integriert.

Bis jetzt konnten erst wenige Messungen ge-

macht werden. Das Projekt wird jetzt fortge-

setzt.

Resultate

Ein komplettes System wurde in 90nm Techno-

logie integriert. Die bis jetzt gewonnen Messer-

gebnisse stimmen gut mit den Simulationen

überein. Das System kann 25Gb/s verarbeiten

Die Schaltungen wurden dokumentiert. Für die

Tests stehen Testbenches zur Verfügung. Für

die KTI wurde ein Zwischenbericht verfasst und

ein neuer Antrag für die Verlängerung des

Projekt um ein weiteres Jahr gestellt, welcher

inzwischen bewilligt wurde. Die Bottlenecks aus

dem ersten Design wurden analysiert und die

Erkenntnisse sind mittlerweile in das zweite

Design eingeflossen sodass mit einer wesentli-

chen Steigerung der Geschwindigkeit im zwei-

ten Run gerechnet werden kann. Die Vorberei-

tung für den zweien Run unsererseits sind

praktisch vollständig abgeschlossen. D.h. die

Daten für die Integration liegen bereit.



Walter Businger

[email protected]




Schlüsselbegriffe

Datenbank, deskriptive Statistik, Korrelations-

rechnung, Tests


Statistische Untersuchungen über mögliche

Zusammenhänge zwischen einer Vielzahl von

Symptomen und verschiedenen Laborwerten

bei PatientInnen mit chronischer Borreliose.

Die Borreliose (bakterielle Infektionskrankheit

durch Zeckenbiss) ist eine Krankheit, die in den

letzten Jahren nicht nur in der Schweiz, sondern

weltweit von Jahr zu Jahr zugenommen hat.

Schwere Krankheitsverläufe sind eher selten,

aber dramatisch.

Exportierung der relevanten Daten von der

Datenbank in eine Mathematik-Software. Zur

Aufbereitung und Verarbeitung der Daten waren

umfangreiche Programmierarbeiten erforderlich.

Entgegen ersten medizinischen Vermutungen

ergaben sich überraschenderweise kaum Korre-

lationen.

Resultate

Die negativen Ergebnisse (geringe oder keine

Korrelationen) liefern für die Medizin wertvolle

Hinweise darauf, dass gewisse aufwendige

Laboruntersuchungen nicht die Bedeutung

haben, wie bisher vermutet. Es handelt sich also

um einen konkreten Beitrag zu einer möglichen

Verbesserung der Diagnose. Die im For-

schungsplan 2005/06 aufgeführten statistischen

Untersuchungen wurden vollständig durchge-

führt.

Vertiefung der theoretischen Statistik-Kenntnisse

durch das Bearbeiten von konkreten medizini-

schen Daten.

Die Fähigkeit komplexe medizinische Daten in

ein vernünftiges mathematisches Modell abzu-

bilden.

Aneignung gewisser medizinischer Kenntnisse.

Die Synergien mit der Lehre sind durch den

Umstand gegeben, dass Statistik Bestandteil

des Curriculums der Ingenieur- und Informatik-

Ausbildung ist.



Fritz Dellsperger 034 426 68 38

[email protected]


Forschungsfeld(er) Mobile Communication

Technologies


Schlüsselbegriffe

Software Defined Radio, RF Power Semicon-

ductor, Leistungsverstärker


RF Power Semiconductor Parameter Ex-

traction and Power Amplifier Linearization

Für die Modellierung und Simulation von Leis-

tungsverstärkern werden möglichst genaue

Modelle benötigt. Die Parameter dieser Modelle

können nur durch aufwändige Messungen

(mehrere Tausend Messpunkte) und anschlies-

sende Extraktion und Kurvenanpassung ermittelt

werden.

Das ICT-Labor in Burgdorf verfügt über die

notwendige Hard- und Software zur Durchfüh-

rung dieser Messungen.

Die Methodik der Messungen und Auswertun-

gen wurden erweitert und die Hardware durch

spezielle Aufnahmeeinrichtungen der Prüflinge

ergänzt. Die elektrischen Eigenschaften der

Aufnahmeeinrichtungen der Prüflinge werden

messtechnisch erfasst und durch sogenanntes

„Deembedding‚ aus der Messung der Kombina-

tion Aufnahmeeinrichtung plus Prüfling entfernt,

so dass anschliessend die Daten des Prüflings

zur Verfügung stehen.

Software Defined Radio

Ziel des Projektes ist es eine universelle Soft-

ware Defined Radio Platform bereitzustellen, die

eine Implementierung von Softwareroutinen zur

Modulation und Demodulation sämtlicher in der

modernen Kommunikationstechnik verwendeten

Modulationsarten erlaubt. Im Rahmen dieses

Projektes werden Softwareroutinen für die

Modulation und Demodulation von normgerech-

ten GSM-Signalen mit Gauss filtered Minimum

Shift Keying (GMSK)-Modulation entwickelt.

Resultate

Der Forschungsplan ist direkt gekoppelt mit

dem BFH-Forschungsprojekt „RF-PE‚ und dem

Mittelbauförderungsprojekt „Software Defined

Radio‚ Das BFH-Forschungsprojekt konnte

Ende 2005 mit einem Anschlussprojekt ergänzt

werden und läuft bis Ende 2006 weiter.

BFH-Forschungsprojekt „RF-PE“ 2005:

WP3: Konzept, Funktionsmuster und Charakte-

risierung von Transformationsgliedern für sehr

kleine Impedanzen

Das Konzept, die Untersuchung der Machbar-

keit und die Simulation geeigneter Topologien

sind erfolgt. Es wurden erfolgreich einige Funkti-

onsmuster hergestellt und gemessen.

WP4: Erarbeitung eines Konzeptes und einer

Methodik für Deembedding der Daten

Die Messdaten konnten von der Messebene auf

die Ebene der Halbleiteranschlüsse umgerech-

net werden, so dass die Rohdaten der zu mes-

senden Halbleiter bestimmt werden können.

BFH-Forschungsprojekt „RF-PE“ 2006:

WP1: Implementierung und Validierung der

Deembedding Daten

Die Rohdaten der gemessenen Halbleiter konn-

ten in der Simulationssoftware ADS eingebun-

den und erfolgreich validiert werden.

WP2: Extraktion der Konturen konstanter Aus-

gangsleistung und Intermodulation

Es wurden 5 Transistortypen verschiedener

Leistungsklassen ausgemessen und detailliert

dokumentiert.

WP3: Die Einbindung der Modelle in ADS konn-

te erfolgreich realisiert werden.

WP4: Das Referenzdesign eines linearen Leis-

tungsverstärkers zeigte eine sehr gute Überein-

stimmung der Mess- und Simulationsresultate.

In einer Diplomarbeit konnte ein zweites Refe-

renzdesign erstellt werden.

Resultate „Software Defined Radio‚:

Die Hardwareplattform konnte für universelle

SDR-Anwendungen bereitgestellt werden. Als

Demonstrationsobjekt wurde ein vollständig

digitaler UKW-Stereoempfänger mit direkter

Digitalisierung auf der Empfangsfrequenz reali-

siert. Weitere Applikationen für die Standards

GSM und TETRA konnten ebenfalls erstellt

werden. Eine IAESTE-Austauschstudentin hat

während ihrem Studienaufenthalt in Burgdorf die

Softwareroutinen für eine PI/4-QPSK Demodula-

tion erstellt und ausgetestet.



Eric Dubuis

[email protected]


Forschungsfeld(er) ICT based Management


Schlüsselbegriffe

Informationssysteme, Business Application

Integration, Java EE, DOT-NET, KMU


Nebst einer Vielzahl von betrieblichen Informati-

onssystemen stehen Unternehmen und Verwal-

tungen heute auch unzählige Konzepte und

Technologien zur Verbindung dieser Systeme

zur Verfügung. Ziel des vorliegenden Projektes

ist es, "best practices" zu erarbeiten, welche es

KMUs und Institutionen der öffentlichen Verwal-

tung ermöglichen, sich in dieser Komplexität

zurechtzufinden, sinnvolle Beschaffungsent-

scheide für Integrationsprodukte zu treffen und

ihre Prozesslandschaft auf die Anforderungen

untereinander integrierter Informationssysteme

anzupassen. Für eine breite Abstützung der

"best practices" ist der Einsatz sicherer Web

Services untersucht worden. Zur Sicherung der

Web Services gibt es viele offen Standards wie

XML und SOAP. Kommerzielle und Open-

Source-Implementationen dieser Standards sind

am entstehen. Mit dem Aufbau von Teilen eines

Prototyps wurde begonnen.

Resultate

Intensives Studium vieler Web Service-

Standards wie XML Signierung und XML Ver-

schlüsselung, WS-Security, SAML, WS-Trust,

WS-Secure Communication, WS-Reliable

Communication, WS-Federation. Viele dieser

Standards stützen sich auf weitere, detaillierte

Standards ab. Zum Beispiel sind dies bei SAML

ca. 5 weitere, relevante Standards.

Suchen und Auffinden erster Implementationen

ausgewählter Standards. In der Berichtsperiode

habe ich mich auf die Standards XML Signie-

rung und XML Verschlüsselung, SAML und WS-

Trust konzentriert. Realisation erster Prototypen.

Präsentation der Ergebnisse in einem Referat

bei der Bedag AG, Bern.

Web Services Security - Eine Übersicht, 11.

Oktober 2006, Bedag AG, Bern, Inhalt: Web

Service positioniert, XML – die universelle Da-

tensprache, Web Service-Grundlagen, Security-

Grundlagen, Web Service-Aufbau, Sicherheits-

probleme bei Web Services, Web Service

Standards im Security-Bereich. Gutes Feed-

back, die Bedag AG ist an weiterer Zusammen-

arbeit interessiert.

Präsentation der Ergebnisse in einem internen

Referat des Fachbereichs Informatik.

Web Services Security - Ausgewählte Themen,

17. November 2006, Biel, Inhalt: Web Service

positioniert, XML, Web Services, Security-

Grundlagen, Web Service-Aufbau, Sicherheits-

probleme bei Web Services, Web Service

Standards im Security-Bereich. Gutes Feed-

back.

Präsentation der Ergebnisse in einem öffentli-

chen Referat im Rahmen SI-CHOOSE.

Sicherheit in Web Services, 19. Februar 2007,

Universität Bern, Inhalt: Security-Grundlagen,

Sicherheitsprobleme bei Web Services, Web

Service Standards im Security-Bereich. Ca. 25

Teilnehmer.

Erarbeitung eins Modells einer Verkaufsorgani-

sation. Dieses Modell dient als Basis für das

Erstellen der „best practices‚. Das Modell be-

steht aus 10+ Entitäten und ca. ebenso vielen

Assoziationen. Beginn mit der Implementation

mit der Technologie EJB3.

Projektvorschlag: Bedag AG (Thema für eine

studentische Projektarbeit und/oder gemeinsa-

mes Vorschungsvorhaben zum Thema „Sichere

Dokumentarchivierung‚).



Albert Fässler

[email protected]




Schlüsselbegriffe

Datenbank, deskriptive Statistik, Korrelations-

rechnung, Tests


Statistische Untersuchungen über mögliche

Zusammenhänge zwischen einer Vielzahl von

Symptomen und verschiedenen Laborwerten

bei PatientInnen mit chronischer Borreliose.

Die Borreliose (bakterielle Infektionskrankheit

durch Zeckenbiss) ist eine Krankheit, die in den

letzten Jahren nicht nur in der Schweiz, sondern

weltweit von Jahr zu Jahr zugenommen hat.

Schwere Krankheitsverläufe sind eher selten,

aber dramatisch.

Exportierung der relevanten Daten von der

Datenbank in eine Mathematik-Software. Zur

Aufbereitung und Verarbeitung der Daten waren

umfangreiche Programmierarbeiten erforderlich.

Entgegen ersten medizinischen Vermutungen

ergaben sich überraschenderweise kaum Korre-

lationen.

Resultate

Die negativen Ergebnisse (geringe oder keine

Korrelationen) liefern für die Medizin wertvolle

Hinweise darauf, dass gewisse aufwendige

Laboruntersuchungen nicht die Bedeutung

haben, wie bisher vermutet. Es handelt sich also

um einen konkreten Beitrag zu einer möglichen

Verbesserung der Diagnose. Die im For-

schungsplan 2005/06 aufgeführten statistischen

Untersuchungen wurden vollständig durchge-

führt.

Vertiefung der theoretischen Statistik-Kenntnisse

durch das Bearbeiten von konkreten medizini-

schen Daten.

Die Fähigkeit komplexe medizinische Daten in

ein vernünftiges mathematisches Modell abzu-

bilden.

Aneignung gewisser medizinischer Kenntnisse.

Die Synergien mit der Lehre sind durch den

Umstand gegeben, dass Statistik Bestandteil

des Curriculums der Ingenieur- und Informatik-

Ausbildung ist.



Rolf Gasenzer 032 321 63 28

[email protected]


Forschungsfeld(er) ICT-based Management


Schlüsselbegriffe

ICT-systemgestützte Corporate Performance

Management Methodik, Mass Customization,

Data Mining


Sollen die Möglichkeiten von elektronischen

Plattformen für die (KM)Unternehmen in der

Interaktion mit den Kunden ausgeschöpft wer-

den, braucht es Ansätze, welche es erlauben,

neben allgemeinen insbesondere auch kunden-

individuelle Produkte und Dienstleistungen

anzubieten und dabei gleichwohl Kostenvorteile

aus der Massenfertigung zu realisieren. Im

Projekt SYCOPMAC werden die Möglichkeiten

der Mass Customization methodisch im Zu-

sammenhang mit Data Mining auch für die

systemgestützten Herstellungprozesse von

Informationsprodukten namentlich für mobile

Anwender entwickelt. Die Zielsetzung des Data

Mining im betrieblichen Umfeld ist das Aufde-

cken strategisch relevanter Informationen aus

(betrieblichen) Datenbanken. Untersuchungsob-

jekte des Data Mining sind grosse Datenbestän-

de, in denen relevante, aber "verborgene" und

schwer aufzuspürende Informationen vermutet

werden.

Im Rahmen dieses umfangreichen Projekts wird

für die Periode Oktober 2005 bis Oktober 2006

das folgende Teilziel verfolgt: Entwicklung einer

Methodenbank zum Customer Relationship

Management (CRM) und zur Einbindung der

Kundeninteraktion in den MC-

Produktionsprozess (MC: Mass Customization)

von individualisierten digitalen Gütern auf der

Basis von Data Mining.

Resultate

Für die Zwischenergebnisse im ersten Teil des

Berichtszeitraums (Okt 2005 – April 2006)

verweisen wir auf den per Ende April 2006

abgegebenen Zwischenbericht. Für die zweite

Halbzeit des Forschungsplans 2005/2006

wurde das Schwergewicht der Arbeiten auf die

systemgestützten Herstellungprozesse von

Informationsprodukten (namentlich für mobile

Anwender) unter direkter Einbindung der DM-

Datenmustererkenung gelegt (Vorgehensme-

thodik). Der erarbeiteten Vorgehensmethodik

folgend wurden verschiedene Ausgangslagen

(Produkt-Markt-Kombinationen) auf typische

Muster, welche direkt in den Produktionspro-

zess einfliessen könnten, hin untersucht. Die

Resultate wurden unter anderem mit Hilfe der

Software "Clementine"/SPSS erarbeitet. Im

empirischen Teil der Projektaktivitäten konnte

zur Validierung der Methodik teilweise mit Daten

aus der Praxis (Aartesys Biel, SBB Bern, Die

Post Bern, Raumplanung des Kantons Bern)

gearbeitet werden. Die Beschaffung entspre-

chender grosser Datencluster gestaltete sich

allerdings schwieriger als in der Planung abzu-

sehen war.

Im Rahmen einer grossen Fallstudie eines

Unternehmens der Schweizer Maschinenindust-

rie (welche auch in Buchform publiziert wurde)

konnten weitere Rückschlüssen hinsichtlich der

Wechselwirkungen zwischen Marktbearbei-

tungsaktivitäten und Kundenverhalten, welches

als Handlungsindikator in die Produktion von

Informationsgütern einfliesst, gezogen werden.

Daraus wurden Handlungsempfehlungen (erste

Theoriebausteine) abgeleitet, welche darauf

abzielen, dass proaktiv aufgrund der Datenlage

aus Kundenverhalten, Maschineneinsatz und

Umfeldparametern kundenindividuelle Informati-

onsbausteine produziert und automatisiert den

Kunden offeriert werden. Dies soll dazu beitra-

gen, Maschinenfehlzeiten zu vermeiden, indem

präventiv mögliche Ausfallkomponenten identifi-

ziert werden und mit geeigneten Massnahmen

das Ausfallrisiko minimiert werden kann.



David-Olivier Jaquet-Chiffelle 032 32 16 266

[email protected]




Schlüsselbegriffe


anonymaisation


Die Forschungsarbeit von VIP konzentrierte sich

im vergangenen Jahre vor allem auf

die Mitarbeit in FIDIS (Future of Identity in the

Information Society), einem NoE (Network of

Excellence) unterstützt durch die EU im 6th

Framework Programme for Research and

Technological Development

weitere Kontakte mit anderen EU-Projekten

und Initiativen

Vorbereitung von FP7 (EU 7. Framework

Program)

die Zusammenarbeit mit dem MEM Research

Center der Universität Bern und dem Fachbe-

reich Mikro- und Medizinaltechnik im Projekt

MEMdoc. MEMdoc ist eine internationale

Plattform für klinische Dokumentation.

weitergehende Forschung im Themenbereich

von „Virtual Identities‚

Resultate

Die folgenden konkreten Resultate wurden

erarbeitet:

D.-O. Jaquet-Chiffelle mit B. Anrig und E.

Benoist: Mitarbeit an verschiedenen FIDIS-

Deliverables, die z.T. noch unveröffentlicht

sind, insbesondere dem Buch „Profiling the

European Citizen‚ (Springer- Verlag, Veröffent-

lichung geplant 2007). Siehe www.fidis.net

D.-O. Jaquet-Chiffelle präsentierte als „invited

speaker‚ unter dem Titel „Biometrics in the

light of Virtual Persons‚ die neuesten Resultate

an einer internationalen Konferenz (organisiert

durch die EU Kommision) Science and Socie-

ty, im Rahmen des BITE project: „Ethical and

Social Implications of Biometric Identification

Technology: Towards an International Appro-

ach‚.


Präsentation der Gruppe VIP und der For-

schungsarbeitenen zum Thema „Virtual Identi-

ties‚ am Seminar of the Computer Science

Departement an der HTI

D.-O. Jaquet-Chiffelle verfasste den For-

schungsbericht Nr. 1 der HTI mit dem Titel

„Action ciphers – A new core component for

E/D similar block ciphers‛.

D.-O. Jaquet-Chiffelle publizierte : "Le projet

européen FIDIS et le concept d'identité." in der

Nr 51 Publikation vom Schweizerischen Insti-

tut für Rechtsvergleichung, «L'individu face

aux nouvelles technologies / Surveillance,

identification et suivi», Schulthess 2005, pp.

31 - 36, ISBN 3 7255 5098 0

D.-O. Jaquet-Chiffelle wurde zweimal als EU-

Expert für die Europäische Kommission beru-

fen.

D.-O. Jaquet-Chiffelle presented ‚Who are we

going to be? FIDIS (Future of Identity in the In-

formation Society)‛, at the European e-Identity

Conference: Managing Employee, Citizen and

Private Identities, eema's 19th Annual Confe-

rence in Barcelona.

D.-O. Jaquet-Chiffelle has been chairman at

the Colloque Anthopos organized by the Uni-

versity of Lausanne.

D.-O. Jaquet-Chiffelle, as an invited speaker,

presents FIDIS and VIP's latest results at the

International Telecommunication Union- at its

headquarters in Geneva during the ITU-T

Workshop on Digital Identity for NGN. Title of

the talk: FIDIS, a FP6 European Network of

Excellence, "Future of Identity in the Informa-

tion Society".



Rolf Jufer 032 321 64 63

[email protected]




Schlüsselbegriffe

Business Application Integration (BAI), BAI-

Architekturen, BAI-Methodologie, Best Practices


Eine Kollaboration mehrerer Unternehmen in

entsprechenden Netzwerken ist neben der

Klärung strategischer Interessen der beteiligten

Partner auch mit einem erheblichen organisato-

rischen Aufwand verbunden. Eine der Hauptauf-

gaben hierbei besteht in der Sicherstellung einer

reibungslosen Unterstützung der Geschäftspro-

zesse durch die vorhandenen „gewachsenen‚

IT-Systemlandschaften.

Ziel unseres Forschungsprojektes war die

Entwicklung eines praxisorientierten Methoden-

bündels im Bereich der Analyse, Konzeption und

Implementation im Bereich der Business Appli-

cation Integration (in Fachkreisen auch Business

Application GlueWare genannt), welches sich

insbesondere an den Bedürfnissen der Schwei-

zerischen KMU’s sowie den Institutionen der

öffentlichen Verwaltung orientiert.

Resultate Konzeption und Implementation mehrerer BAI-

Referenzplattform sowie div. Prototypen

zwecks „Proof of Concept‚ (z.B. Kopplung ei-

nes Web-Frontend mit der betriebswirtschaftli-

chen Standardlösung Navision als Backend.

Kopplung mobiler Endgeräte mit Navision als

Backend, dokumentierte Code-Demos für XA-

Transaktionen etc.)

Verfassen eines Paper’s mit dem Titel „Integ-

rationsplattformen und adaptive Middleware:

State of the Art am Beispiel BAI", welches für

die Tagung "Mobile verteilte Systeme" der

FHNW vom 18. Oktober 2006 eingereicht

wurde.

Erfolgreicher Abschluss des BFH-finanzierten

Forschungsprojektes IADAG.

Vorbereitung von zwei KTI Projektanträgen

(Description Logics / lightweight Framework

for Business Rules) mit Praxispartnern (fi-

nebrain AG Basel, mimacom AG Burgdorf).

Diese Anträge werden im Verlaufe der nächs-

ten Woche ausgearbeitet und der KTI einge-

reicht.

Mitwirkung an einem Beratungsprojekt im

Bereich Applikationsintegration (Firma InfoRe-

search in Bern)

Mitarbeit an der Verfassung eines Whitepapers

zum Thema verteilte Datenverarbeitung

Mitwirkung an der Ausarbeitung von „best

practices‚ zur zum Thema Security im Bereich

von heterogenen und verteilten Anwendungen

(XML-Signaturen, XML Verschlüsselung, SO-

APSicherung, WS-Security).

Mitarbeit an der Realisierung eines Persistenz-

Mechanismus mit SQL / WebService-

Integration

Initiierung und Betreuung von verschieden

Projekt- und Diplomarbeiten (z.B. AIBP, intelli-

help – a Collaboration Integration etc.) zwecks

Weiterentwicklung und/oder Überprüfung der

vorliegenden Forschungsresultate.



Hansjörg Keller 032 321 63 12

[email protected]



Computing


Schlüsselbegriffe

Diskreter Simulator, Netzwerkprotokolle, VoIP,

Platform IP-Telephonie


PROSIM ist ein Framework für zeitlich diskrete

Simulationen allgemeiner Natur. Implementiert

wurden die ARQ Protokolle ( OSI Layer 2 ) sowie

MAC für drahtgebundenes Ethernet und ein

flexibles Router-Modul zur Konfiguration ganzer

Netze. Dabei ermöglicht ein gut ausgebautes

graphisches Benützer-Interface die interaktive

Konfiguration aller relevanten Netzwerk-

Parameter und deren Speicherung im XML File

Format.

Der Netzwerk-Simulator wird an der HTI Biel im

Telematik-Unterricht zur Erläuterung der Theorie

und in Laborübungen eingesetzt.

Für eine detailliertere technische Beschreibung

siehe:

https://staff.hti.bfh.ch/klh2/PROSIM/index.html

Im zweiten Teil erfolgte die Portierung des open

source VoIP Telephons „Linphone‚ auf das

Hardware-Modul „Foxboard‚, eine kompaktes

Hardwareplattform, welches zu einem WLAN-

Telephon für Spezialanwendungen ausgebaut

werden kann.

Resultate

Projekt A

Das PROSIM Projekt ist abgeschlossen, läuft

stabil und wird im Unterricht eingesetzt. Zukünf-

tige Aktivitäten beschränken sich auf den Soft-

wareunterhalt. Erweiterungen bei Kundeninte-

resse sind möglich.

Projekt B

Die Portierung des Linphone wurde erfolgreich

abgeschlossen, wobei im Augenblick die

Sprachein- und –ausgabe via Dateien erfolgt.

Verbindungen mit anderen Linphones und mit

SIP Servern wurden erfolgreich getestet. Was im

Augenblick noch fehlt ist die softwaremässige

Integration der ebenfalls fertiggestellten Hard-

ware zum Anschluss von Mikrophon und Laut-

sprecher.

Damit wurden ganz allgemein Kenntnisse zum

Einsatz von „embedded‚ LINUX für real-time

Anwendungen erworben.



Marcel Pfahrer 032 3216 335

[email protected]


Forschungsfeld(er) ICT-Based Management


Schlüsselbegriffe

Integration, Informationssysteme, Web Services


Projekt 1: Führungscockpit für Gemeinden

Ein Führungscockpit hilft der Gemeindeführung

anhand einiger Kennzahlen schnell einen Über-

blick über die bisherige Entwicklung und zukünf-

tige Zielsetzungen der Gemeinde zu gewinnen.

Das Ziel der Arbeiten im Jahr 2006 bestand

darin, einen Prototyp eines Web- und Daten-

bank-basierten Cockpits zu entwickeln. In den

kommenden Jahren soll dieser Prototyp in enger

Zusammenarbeit mit einigen Pilotgemeinden

weiterentwickelt und praktisch erprobt werden.

Ein besonderes Gewicht wird dabei auf die

Visualisierung der strategischen Planung und die

Unterstützung ihrer Umsetzung gelegt.

Projekt 2:Prozessintegration bei der Ex-

portabwicklung

Die vereinfachte Ausfuhrregelung (VAR) der

Eidg. Zollverwaltung wird bei den grossen

Schweizer Exporteuren sehr häufig verwendet.

Das Verfahren ist vor über 30 Jahren eingeführt

worden und nutzt die heutigen Möglichkeiten

der ICT nur sehr beschränkt. Zudem erfüllt es

die heute im internationalen Kontext (EU, USA)

geforderten Sicherheitsanforderungen nicht

mehr. Deshalb wird VAR durch eine neue Lö-

sung (Projekt IDEE – Ideale elektronische Expor-

teurlösung) abgelöst. Zusammen mit Vertretern

der Bundesverwaltung und einem Zollfachmann

orientieren Dozierende der Berner Fachhoch-

schule, Technik und Informatik über 100 Fir-

menvertreter über die zu erwartenden techni-

schen und organisatorischen Umstellungen.

Projekt 3: MobAfNa - EAI in der Projektpla-

nung (ERP, Groupware, Planungstool und

mobile Endgeräte)

Die Firma Logico SA verwendet für ihre Projekt-

planung und –abwicklung mehrere Applikatio-

nen (Microsoft Dynamics NAV für die Auftrags-

verwaltung und Abrechnung, Excel für den

Datenaus¬tausch mit Kunden, Consolidate als

Groupware, Orderbase für die Personalein-

satz¬planung). Im Projekt MobAfNa werden

diese unterschiedlichen Systeme integriert. Das

ERP Microsoft Dynamics NAV dient dabei als

zentrales Leitsystem. Die geplanten Aktivitäten

werden nach Abgleich mit den übrigen Terminen

direkt in die elektronische Agenda der Mitarbei-

tenden eingetragen. Erledigte Aktivitäten können

von den Mitarbeitenden bereits beim Kunden

über mobile Geräte erfasst werden.

Projekt 4: Multi-Tier Persistence Frame-

work

Zur einfacheren Wartung sowie besseren Integ-

ration von Dritt-Systemen werden Applikationen

heute häufig auf einer Mehrschichtigen Architek-

tur aufgebaut (Multi-Tier Applications). Ziel des

Projektes ist die Schaffung eines Frameworks,

welches mit Hilfe einer zentralen Verwaltung der

Meta-Daten die Datenstrukturen aller Schichten

und insbesondere die Transportmechanismen

zwischen den Schichten synchronisiert.

Resultate

Die Resultate meiner aF+E-Tätigkeit sind eher im

Rahmen verschiedener konkreter Projekte

entstanden. Bei den Projekten 1 bis 3 handelt es

sich um Projekte von Urs Sauter (stu1), bei

welchen er mich insbesondere wegen meiner

Kenntnisse der .NET Programmierung hinzuge-

zogen hat. Der Schwerpunkt meiner Tätigkeiten

lag im Projekt 4, welches sich aus dem BAI-

Gesamtprojekt herauskristallisiert hat.

Projekt 1: Neben dem Prototyp-System, wel-

ches die Studenten im Rahmen der Projekt-

/Diplomarbeit realisert haben, entstanden meh-

rere kleinere Prototyp-Komponenten zu Test-

und Vergleichszwecken. Insbesondere auch für

die Erfassung und Manipulation strukturierter

Daten, da diese Problematik im Rahmen des

Studentenprojektes nicht gelöst werden konnte.

Projekte 2 und 3: Keine zusätzlichen konkreten

Resultate von meiner Seite, da meine Tätigkeit

hauptsächlich beratend war.

Projekt 4: Das Framework ist konzipiert und in

Teilen als Prototyp realisiert. Insbesondere

lassen sich die Datenstrukturen des Persisten-

ce-Layers (SQL-Datenbank), des Data-Access-

Layers (Stored Procedures) und des Data-

Transport-Layers (Web Services) auf einfache

Art und Weise weitgehend automatisiert syn-

chronisieren. Noch nicht berücksichtigt ist der

Presentation Layer (ASP.NET-Komponenten).

Ein weiteres Resultat, eine vergleichende Ge-

genüberstellung verschiedener mobiler Endgerä-

te bezüglich Eignung für die Realisierung einer

spezifischen mobilen Anwendung, entstand als

Nebenprodukt einer studentischen Projekt-

/Diplomarbeit. Die Erkenntnisse daraus werden

jedoch im meine zukünftigen aF+E- und Lehrtä-

tigkeiten einfliessen.



Peter Raemy 032 321 67 63

[email protected]



Computing


Schlüsselbegriffe

Informationssystem, Behinderte, öffentlicher

Verkehr, wireless


Das Behinderten-Gleichstellungs-Gesetz (Be-

hiG)[1] ist seit 1. 1. 2004 in Kraft. Demnach

sollen im öV Behinderte nicht mehr länger

benachteiligt sein. Bauliche Massnahmen sind

für Bewegungsbehinderte bereits vielerorts

realisiert. Im Bereich der Kommunikation und

Information sind aber noch keine Lösungen

bekannt, welche insbesondere Sinnesbehinder-

ten den ungehinderten Zugang zu Informationen

ermöglichen würden.

Im Auftrag des Bundesamtes für Verkehr wurde

eine Studie durchgeführt, die u.a. aufzeigt, wie

sinnesbehinderte Reisende Kundeninformatio-

nen drahtlos mit mobilen Endgeräten empfan-

gen können.

Es wurde eine Forschungsgruppe (innerhalb des

Forschungsfeldes Ubiquitous and Pervasive

Computing) gebildet. Dadurch können die

Arbeiten effizienter und mit mehr Sach- und

Fachkompetenz bearbeitet werden. Ein BFH-

Forschungsprojekt mit dieser Thematik wurde

beantragt. Vorarbeiten zu einer int. Standardisie-

rung wurden in die Wege geleitet.

Resultate Im Auftrag des Bundesamtes für Verkehr

wurde eine Studie durchgeführt (siehe Beila-

ge). Im Rahmen dieser Studie konnte die ge-

samte Problematik speziell für sinnesbehinder-

te Reisende grundlegend analysiert werden

(siehe Beilage).

Auf Grund des Behindertengleichstellungs-

gesetzes (BehiG) können keine Vorschriften

über die Art und Weise erlassen werden, wie

die Informationen übertragen werden sollen.

Dies hat zur Folge, dass das Gesetz zwar seit

1. Januar 2004 in Kraft ist, aber Lösungen

sind noch keine in Sicht.

Die Resultate der Studie wurden präsentiert:

- 10.3.06 SICTA-Lunch, Bern

- 31.3.06 Tagung Innovationen nutzbar

machen, Weinfelden TG

Auf Grund der Studie wird nun untersucht, ob

auf internationaler Ebene Standards resp.

Empfehlungen ausgearbeitet werden sollen.

In unserem Labor wird eine Test- und Demo-

anlage aufgebaut, damit unter Laborbedin-

gungen Lösungen untersucht werden können.

In der Berichtsperiode wurden drei Semester-

arbeiten zum Thema durchgeführt: Bluetooth-

Accesspoint zu einem CAN-Bus, Bluetooth-

Kommunikation über Linux-PDA und Blue-

tooth-Access-Point.

Zwei Diplomarbeiten Client-Server für mobile

Endgeräte

Es wurde eine Interessengruppe aus dem

BAV, der Industrie und Forschung gegründet,

die zum Ziel hat, verbindliche Standards und

Protokolle für Informationssysteme im öV vo-

ranzutreiben.

Erste Schritte in Richtung einer int. Standardi-

sierung wurden beim ETSI (European Tele-

communication Standard Institute) in die Wege

geleitet. Ein Work-Item wurde akzeptiert und

der Berichterstatter ist Raporteur beim ETSI.

Die oben erwähnte Studie hat eine Fülle von

Forschungsthemen aufgeworfen. Dies hat nun

zu einem Forschungsplan-Antrag einer Dozen-

tengruppe aus 5 Dozenten geführt.

Von dieser Forschungsgruppe wurde zudem ein

BFH-Forschungsprojekt beantragt.



Michael Röthlin 032 321 63 17

[email protected]


Forschungsfeld(er)


Schlüsselbegriffe

Enterprise Application Integration (EAI), SOA,

KMU













untereinander integrierter Informationssysteme

anzupassen. Als Vehikel für die Formulierung der

"best practices" dient ein Prototyp, welcher

modellhaft mehrere Beschaffungs- und Absatz-

prozesse zwischen verschiedenen mittelständi-

schen Unternehmen resp. deren ERP-

(Enterprise Resource Planning)Systemen abbil-

det. Mithilfe der Transaktionsplattform Microsoft

BizTalk werden dabei Daten zwischen Ge-

schäftspartnern ausgetauscht und Aktivitäten

synchronisiert; für die Übertragung zwischen

den verschiedenen Plattformen und Technolo-

gien werden dabei offene Standards (XML,

openTRANS, etc.) verwendet.

Resultate 1. Publikationen

Knolmayer, G., Röthlin, M.: "Quality of Ma-

terial Master Data and its Effect on the Use-

fulness of Distributed ERP Systems." In:

Roddick, J.F. et al. (Eds.): Advances in

Conceptual Modeling - Theory and Practice.

Lecture Notes in Computer Science 4231,

Berlin/Heidelberg: Springer 2006, Seiten

362-371. (Ausserhalb Berichtszeitraum:

Entspr. Vortrag am 2006-11- 06 im Rahmen

des "QoIS 2006 - 2nd International Work-

shop on Quality of Information Systems" an

der Konferenz "25. ER 2006" Tucson, Ari-

zona, USA.) URL:

http://www.springerlink.com/content/w660u

q1744523801/

Röthlin, M.: "Information Quality in a Hete-

rogeneous ERP Environment" (Case Study),

34 Seiten, inkl. Fragen und Antworten, ba-

sierend auf Erfahrungen aus der Untersu-

chung eines Grossunternehmens.

2. Realisierung einer Integrationslösung (Single

Sign On) für webbasierte Plattformen der BFH

Einbindung der Middlewarelösung Shibbo-

leth in Lernplattform Moodle der BFH: Integ-

ration der Registrierung und Authorisierung

von Benutzenden, Anbindung an AAI-

Lösung von Switch. (Ausserhalb Berichts-

zeitraum: Produktivstart SS 2007).

3. Eigentliche Arbeiten am Projekt gem. 1)

Nachweis der Interoperabilität von Applikati-

onen, Ankopplung ERP-Systeme SAP und

SQL-Ledger, Datenaustausch über BizTalk-

Server; funktionsfähige Applikationskompo-

nenten, Designunterlagen, Quellcode.

4. Kontakte mit Softwareanbietern (integratio,

beecom), und potenziellen Auftraggebern in

der Wirtschaft (Services Industriels de Lau-

sanne, SAP-Integration Projektplanungstools).

5. Veranst. BAI-Gruppe: "Zollseminar"

29.8.2006. BFH-F.skizze "Führungscockpit für

Gemeinden".



Urs Sauter 032 321 63 26

[email protected]




Schlüsselbegriffe

ICT-based Management, eGovernment, ERP,

EAI


Führungscockpit für Gemeinden

Ein Führungscockpit hilft der Gemeindeführung

anhand einiger Kennzahlen schnell einen Über-

blick über die bisherige Entwicklung und zukünf-

tige Zielsetzungen der Gemeinde zu gewinnen.

Das Ziel der Arbeiten im Jahr 2006 bestand

darin, einen Prototypen eines Web- und Daten-

bank-basierten Cockpits zu entwickeln. In den

kommenden Jahren soll dieser Prototyp in enger

Zusammenarbeit mit einigen Pilotgemeinden

weiterentwickelt und praktisch erprobt werden.

Ein besonderes Gewicht wird dabei auf die

Visualisierung der strategischen Planung und die

Unterstützung ihrer Umsetzung gelegt.

Prozessintegration bei der Exportabwick-

lung

Die vereinfachte Ausfuhrregelung (VAR) der

Eidg. Zollverwaltung wird bei den grossen

Schweizer Exporteuren sehr häufig verwendet.

Das Verfahren ist vor über 30 Jahren eingeführt

worden und nutzt die heutigen Möglichkeiten

der ICT nur sehr beschränkt. Zudem erfüllt es

die heute im internationalen Kontext (EU, USA)

geforderten Sicherheitsanforderungen nicht

mehr. Deshalb wird VAR durch eine neue Lö-

sung (Projekt IDEE – Ideale elektronische Expor-

teurlösung) abgelöst. Zusammen mit Vertretern

der Bundesverwaltung und einem Zollfachmann

orientieren Dozierende der Berner Fachhoch-

schule, Technik und Informatik über 100 Fir-

menvertreter über die zu erwartenden techni-

schen und organisatorischen Umstellungen.

MobAfNa - EAI in der Projektplanung

Die Firma Logico SA verwendet für ihre Projekt-

planung und –abwicklung mehrere Applikatio-

nen. Im Projekt MobAfNa werden diese unter-

schiedlichen Systeme integriert. Das ERP Micro-

soft Dynamics NAV dient dabei als zentrales

Leitsystem. Die geplanten Aktivitäten werden

nach Abgleich mit den übrigen Terminen direkt

in die elektronische Agenda der Mitarbeitenden

eingetragen. Erledigte Aktivitäten können von

den Mitarbeitenden bereits beim Kunden über

mobile Geräte erfasst werden.

Winterdienstmanagement in der Gebiets-

einheit X

Mit dem neuen Finanzausgleich gehen die

schweizerischen Nationalstrassen in den Besitz

des Bundes über, der damit auch die Verant-

wortung für deren Betrieb und Unterhalt über-

nimmt. Um diese Verantwortung wahrzuneh-

men, werden 11 Gebietseinheiten gebildet.

Der Kanton Luzern zählt seit einigen Jahren zu

den Pionieren im Winterdienst. Das bestehende

Winterdienstmanagementsystem wird wesent-

lich erneuert und so ausgebaut, dass das Natio-

nalstrassennetz in der Gebietseinheit X ebenfalls

abgedeckt ist. Eine interdisziplinär zusammen-

gestellte AG der BFH erstellte im Vorfeld dieses

komplexen Projektes eine Ist-Analyse und erar-

beitete Vorschläge für das weitere Vorgehen.

Resultate

Führungscockpit für Gemeinden

Der 2006 entwickelte Prototyp gibt die Möglich-

keit, interessierten Gemeinden zu zeigen, wie ein

Internet-basiertes Führungscockpit aussehen

könnte. An einer ersten Informationsveranstal-

tung im Januar 2007 nahmen ca. 20 Gemein-

den teil. Zurzeit laufen Vorbereitungsarbeiten für

einen KTI-Antrag. Das Ziel, etwa 5 Gemeinden

aus 2-3 Kantonen als Partner zu gewinnen,

erscheint durchaus realistisch. Entscheide

sollten bis Ende März 2007 fallen.

Prozessintegration bei der Exportabwick-

lung

Eine erste Veranstaltung im August 2006 kam

aufgrund der Ergebnisse und Kontakte im

Rahmen einer Projekt- und Diplomarbeit von

2005 zu Stande. Die Vorbereitungsarbeiten für

die neue Exportlösung haben sich bei der Eidg.

Zollverwaltung etwas verzögert.

EAI in der Projektplanung

Mit dem Projekt MobAfNa ist unser Know-how

rund um das ERP Microsoft Dynamics NAV

ausgebautb worden. Der Erfahrungsaustausch

unter etwa 20 europäischen Hochschuldozenten

fand statt. Unsere besondere Stärke liegt darin,

dass im Fachbereich Informatik sowohl in der

Informatik wie in der Betriebswirtschaftlehre

grosse Fachkompetenz vorhanden ist.

Winterdienstmanagement in der Gebiets-

einheit X

Dank der interdisziplinär zusammengestellten

AG wurde im Sommer 2006 eine umfassende

Ist-Analyse des bestehenden Winterdienstma-

nagementsystems erstellt werden.



Arno Schmidhauser

[email protected]




Schlüsselbegriffe

Integration, Interoperabilität, Best Practices













integrierter Informationssysteme anzupassen.

Der individuelle Fokus des Autors liegt auf den

Methoden und Aspekten der Datenintegration

(Modellierung und Technologie), während ande-

re Mitglieder der Gruppe sich auf die Applikati-

ons-Integration konzentrierten.

Resultate

Die individuellen Ergebnisse/Resultate meiner-

seits waren:

Durchführung einer Erhebung über die einge-

setzte Technologien, Modellierungsansätze

und Vorgehensweise in EAI-Problemstellungen

bei grossen regionalen Schlüsselunternehmen.

Entwicklung eines Business Object Models,

welches die Definition und Modellierung kom-

plexer Informationsobjekte ermöglicht, ausge-

hend von unterschiedlichen Anwendungsper-

spektiven.

Erarbeitung von White-Papers zu den Themen

Distributed Transaction Processing, Integrati-

onstechniken von SQL, XML und XPath.



Ngoc-An Tran 032 321 63 13

[email protected]




Schlüsselbegriffe

ICT-systemgestützte Corporate Performance

Management Methodik, Mass Customization,

Data Mining


Sollen die Möglichkeiten von elektronischen

Plattformen für die (KM)Unternehmen in der

Interaktion mit den Kunden ausgeschöpft wer-

den, braucht es Ansätze, welche es erlauben,

allgemeine und insbesondere kundenindividuelle

Produkte und Dienstleistungen anzubieten und

dabei gleichwohl Kostenvorteile aus der Mas-

senfertigung zu realisieren. Im Projekt SYCOP-

MAC werden die Möglichkeiten der Mass

Customization methodisch im Zusammenhang

mit Data Mining auch für die systemgestützten

Herstellungprozesse von Informationsprodukten

namentlich für mobile Anwender entwickelt. Die

Zielsetzung des Data Mining im betrieblichen

Umfeld ist das Aufdecken strategisch relevanter

Informationen aus (betrieblichen) Datenbanken.

Untersuchungsobjekte des Data Mining sind

grosse Datenbestände, in denen relevante, aber

"verborgene" und schwer aufzuspürende Infor-

mationen vermutet werden.

Im Rahmen dieses umfangreiches Projektes

wird für die Periode Oktober 2005 bis Oktober

2006 das folgende Teilziel verfolgt: Entwicklung

einer Methodenbank zum Customer Relations-

hip Management (CRM) und zur Einbindung der

Kundeninteraktion in den MC-

Produktionsprozess (MC: Mass Customization)

von individualisierten digitalen Gütern auf der

Basis von Data Mining.

Resultate

Für die Zwischenergebnisse vgl. Zwischenbe-

richt Ende April 2006. Für die zweite Halbzeit

des Forschungsplans 2005/2006 wurde das

Schwergewicht der Arbeiten auf die systemge-

stützten Herstellungprozesse von Informations-

produkten (namentlich für mobile Anwender)

unter direkter Einbindung der DM-

Datenmustererkenung gelegt (Vorgehensme-

thodik). Der erarbeiteten Vorgehensmethodik

folgend wurden verschiedene Ausgangslagen

(Produkt-Markt-Kombinationen) auf typische

Muster, welche direkt in den Produktionspro-

zess einfliessen könnten, hin untersucht. Die

Resultate wurden unter anderem mit Hilfe der

Software "Clementine"/SPSS erarbeitet. Im

empirischen Teil der Projektaktivitäten konnte

zur Validierung der Methodik teilweise mit Daten

aus der Praxis (Aartesys Biel, SBB Bern, Die

Post Bern, Raumplanung des Kantons Bern)

gearbeitet werden. Die Beschaffung entspre-

chender grosser Datencluster gestaltete sich

allerdings schwieriger als in der Planung abzu-

sehen war.

Im Rahmen einer Kooperation mit dem Betreiber

der Web- und Mobilfunk-Applikation "Foodgui-

de", der Firma Puzzle ITC in Bern wurden die

Möglichkeit ausgeschöpft, die Methodik-

Komponenten einer weitern Validierung mit einer

kleinskalierten Anwendung zu unterziehen.

Dabei wurden Fragestellungen erörtert, welche

darauf abzielen, Erkenntnisgewinne über die

Mengen und Häufigkeiten, welche als untere

Grenze für einen sinnvollen Einsatz von Data

Mining-Verfahren anzusehen wären, zu errei-

chen. Da Foodguide ein Informationsprodukt ist,

das auch Netzeffekten unterliegt, bilden die

Resultate zu diesen Überlegungen auch An-

haltspunkte über die "kritische Masse" welche

bei derartigen Anwendungen innerhalb der

Schweiz erreicht werden muss, um "Selbstläu-

fereffekte" vom bestehenden hin zum potentiel-

len Anwenderkreis zu generieren.




Produktionstechnik

Die Produktionstechnik, also die Herstellung

neuer Güter, neuer Verfahren und neuer Ferti-

gungstechniken zum Nutzen von Gesellschaft

und Industrie, ist ein faszinierendes Gebiet mit

wirtschaftlichem Potenzial. Unsere Forschung

basiert auf einem dynamischen und kompeten-

ten Team, modernen Infrastrukturen und der

Nähe zur industriellen Praxis.

Den Studierenden stehen vier Vertiefungsrich-

tungen zur Auswahl: Anwendung der Laser-

technik (Oberflächen schneiden und strukturie-

ren, Qualität in der Messtechnik sichern). Verän-

derung von Werkstoffen (mittels Wärme oder

Dünnschichttechnologien) und Analyse von

Oberflächen (chemisch und strukturell). Systeme

und Verfahren der Maschinen- und Fertigungs-

technik (mechatronische Systeme) und deren

Automatisierung mittels Steuerungen und Bus-

systemen. Management von Produkt- und

Finanzrisiken. Dabei geht es sowohl um die

technische Machbarkeit von Produkten und

Verfahren wie auch um die Beherrschung der

technischen, ökologisch-sozialen (Mensch und

Umwelt) und ökonomischen Risiken in Herstel-

lung und Anwendung.



Technique de production

La technique de production (fabrication de

nouveaux procédés, marchandises et techni-

ques de fabrication au profit de la société et de

l’industrie) constitue un domaine fascinant qui

présente un grand potentiel économique. Une

équipe compétente et dynamique, une

infrastructure moderne et une proximité avec le

monde de l’industrie caractérisent notre unité de

recherche.

Les étudiants ont la possibilité d’approfondir l’un

des quatre domaines suivants: application de la

technique laser (découpage et structure de

surfaces, qualité de la métrologie); modification

de matériaux (au moyen de la chaleur ou de la

technologie de couches minces) et analyse de

surfaces (chimique et structurelle); procédés des

machines et des techniques de fabrication

(systèmes mécatroniques) ainsi que leur auto-

matisation au moyen de commandes et de

systèmes de bus; gestion des risques financiers

liés au produit. L’enjeu porte autant sur la

faisabilité technique des produits et des procé-

dés que sur la maîtrise des risques techniques,

économiques, écologiques, sociaux (pour

l’homme et l’environnement) au niveau de la

production et de l’application.





Marcel Baak 032 321 64 17

[email protected]

Forschungsschwerpunkt(e) PT

Forschungsfeld(er) Materials and Surface

Technologies


Schlüsselbegriffe

Oberflächenanalytik; Wärmebehandlung; Tiefen-

profil, GDOS


Die Oberflächenanalyse von v.a. metallischen

Oberflächen mittels GDOS (Glimmentladung mit

optischer Spektroskopie) ist ein wichtiger Be-

standteil des Forschungsfeldes „Materials and

Surface Technologies‚. Die Zusammenarbeit mit

der Gruppe „Wärmebehandlung von metalli-

schen Werkstoffen‚ ist dabei zentral. Ziel des

Projektes ist, die Zusammensetzung von Werk-

stoffoberflächen genauer untersuchen zu kön-

nen. In der Berichtsperiode sollte der Fokus auf

die Analyse von gewölbten („runden‚) Oberflä-

chen gelegt werden, die bis anhin mittels GDOS

in der Schweiz nicht möglich ist. Gewölbte

Oberflächen kommen bei vielen Werkstoffen wie

Uhren, Teile der Autoindustrie etc. vor. An

geeigneten Proben haben wir diese Methode

getestet und weiterentwickelt. Die erhaltenen

Resultate zeigen, dass die Resultate mit denen

an flachen Oberflächen absolut vergleichbar

sind.

Resultate

In der Berichtsperiode wurde die Kompetenz auf

dem GDOS-Gerät weiter ausgebaut. Insbeson-

dere wurde die eingekaufte Option der Messung

von gewölbten Oberflächen (mittels Adapter

„USU)‚ grundlegend getestet und erweitert.

Dazu mussten allererst die entsprechende

Software für die Analyse neu entwickelt respek-

tive adaptiert werden. Dieses Anpassen der

Messmethoden ist erfolgreich gelungen, wie

entsprechende Testmessungen bestätigt haben.

Es wurde eine Messmethode („QDP USU)‚ für

die Analyse von hoch- und niedriglegierten

Stählen als auch für entsprechende Aluminium-

legierungen entwickelt. Wir haben diese Metho-

den für die hoch- und niederlegierten Stählen

folgendermassen getestet: Es wurde drei Mess

Serien von verschiedenen legierten Stählen

hergestellt, wobei innerhalb einer Serie die

Durchmesser der Proben von 20 bis 5mm

variierte. Die drei Serien wurden anschliessend

mit zwei verschiedenen Verfahren nitriert und

anschliessend der Stickstoffverlauf in der Rand-

zone mittels der entwickelten QDP-USU-

Methode analysiert. Im Weiteren wurde eine

Mess-Serie definiert chemisch vernikkelt und

wiederum die Nickelschicht auf Unterschiede in

der Serie analysiert. Zusätzlich wurde die Quali-

tät der Messung der Zusammensetzung des

Grundmaterials aus den Tiefenprofilmessungen

untersucht.



Daniel Bättig 034 426 43 26

[email protected]


Forschungsfeld(er) Risikomanagement


Schlüsselbegriffe

Biodiversität, Bootstrap, Geostatistik, Risikoma-

nagement, operationelle Risiken


Biodiversitätsmonitoring - Statistische

Projektbegleitung

Im langjährigen Monitoring werden periodisch

Pflanzen- und Tierbestände evaluiert. Neben der

Abschätzung der aktuellen Artbestände werden

räumliche und zeitliche Entwicklungen dieser

Bestände abgeschätzt.

Aufgrund der Bedeutung der Zielgrössen und

den Unsicherheiten, wurden die Zielgrössen

anhand von 8 unterschiedlichen Modellen

berechnet (Methodenvariabilität). Dabei kamen

konventionelle Methoden wie auch neue moder-

ne Methoden zum Einsatz, wie beispielsweise

ein Modell basierend auf einem zusammenge-

setzten Poissonprozess und t-standardisierten

Bootstrapvariablen. Die verschiedenen Metho-

den führten dabei zu äusserst konsistenten

Resultaten. Die räumliche Korrelation wurde

mittels geostatistischen Methoden untersucht

(z.B. Semivariogramme)

Interventionsmanagement Winterdienst

Im Auftrag des Strasseninspektorats des Kan-

tons Luzern und der ASTRA entwickelt die TI ein

weltweit neuartiges automatisches Expertensys-

tem, welches für das kantonale Strassennetz

automatisch Pflug- und (Salz-) Streueinsätze

berechnet. Dazu berechnet das System mit Hilfe

von mathematischen Modellen, ob der Zustand

einer Strasse in einem Prognosefenster von 0.5-

1.5 Stunden kritisch wird und damit einen

Wintereinsatz erfordert. Die mathematische

Modellierung basiert 13 physikalischen Ent-

scheidungskriterien zu Eisglätte, Reifglätte,

Glatteis und Schneeglätte. Die durch dieses

System berechneten Entscheidungsvorschläge

sollen die Winterdienstleiter bei ihrer Entschei-

dungsfindung unterstützen und damit Fehlent-

scheide minimieren Dies ergibt weniger unnötige

Einsätze, geringere Umweltbelastung und

weniger Verkehrsunfälle.

Wasserabfluss Thunersee

Der Wasserabfluss aus dem Thunersee ist

reglementiert und erfolgt abhängig vom gemes-

senen Wasserstand des Thunersees. Die für die

Steuerung Verantwortlichen weichen jedoch

häufig aus den verschiedensten Gründen vom

Reglement ab. Der Aeschen-Laichfischfang ist

seit 1999 markant rückläufig. Die Fachstelle will

wissen, ob dies mit einer vermuteten Änderung

des Abflussregimes zusammenhängt.

Resultate

Biodiversitätsmonitoring

Schätzen von Erwartungswerten inkl. Vertrau-

ensintervallen für die Artenzahl auf Probeflä-

chen in unterschiedlichen Artengruppen für

vorgegebene Straten.

Schätzen von Erwartungswerten inkl. Vertrau-

ensintervallen für die Veränderungen der Ar-

tenvielfalt über einen Zeitraum von 5 Jahren für

eine Artengruppe für vorgegebene Straten.

IMWD

Statistische Auswertungen mit archivierten

Daten aus vergangenen Wintern haben sehr

positive Resultate ergeben. Es hat sich gezeigt,

dass das Managementsystem mit einer Fehler-

rate von ca. 15 %, bei einem Prognosefenster

von 0.5 - 3 Stunden und bezogen auf Wettersi-

tuationen von ungefähr 10 Stunden, arbeitet.

Aufgrund dieser positiven Resultate as Exper-

tensystem wurde weiter entwickelt und mit

Überwachungsmechanismen ausgerüstet, so

dass Fehlfunktionen innerhalb von < 15 Minuten

entdeckt werden können und ein operativer

Einsatz im Winter 2006/2007 möglich wird.

Das Projektteam erhielt auch eine Einladung des

XII internationalen Winterdienstkongresses in

Turin-Sestriere im März 2006 um das System in

einem Plenumsvortrag und mit einer Publikation

anderen Ländern vorzustellen. Daraus entstand

eine Publikation mit Titel „The Interactive Expert

System for Road Maintenance of the Canton

Lucerne‚. Das Projekt wurde zudem an der

Oregon State University (OSU) vorgestellt.

Wasserabfluss Thunersee

Die Untersuchung zeigt, dass es in den Jahren

2000-2004 im Vergleich zu den Jahren 1980-

1999 zu signifikanten Abweichungen vom

Reglement gekommen ist: nach 1999 sind die

Vorgaben des Reglements häufiger überschrit-

ten worden sind als vorher. Aufs Jahr gesehen

ist jedoch nicht mehr Wasser abgeflossen.

Untersucht man die für die Fischerei wichtigen

Monate Dezember-April (Laichzeit), so können in

dieser Beobachtungsperiode jedoch keine

signifikanten Unterschiede festgestellt werden.



Fritz Bircher 062 426 43 85

[email protected]


Forschungsfeld(er) Mechatronik


Schlüsselbegriffe

Blindenschrift, Antriebe, Handling


Die Forschungsaktivitäten im Bereich „Druck-

technologien‚ unterstützen alle Prozesse, die im

weitesten Sinn mit Drucktechnik zu tun haben.

Dazu gehören die klassischen Massendruck-

techniken, Laser- und Tintenstrahldruck sowie

alle diesen Drucktechnologien verwandten

Prozesse wie Spritzen, Dosieren, Markieren,

Gravieren und Beschichten. Die gegenwärtigen

Arbeiten umfassen die Industrialisierung des an

der Hochschule entwickelten und zum Patent

angemeldeten Verfahrens zum Druck von Blin-

den-schrift (KTI-Projekt), die Entwicklung ver-

schiedener Verfahren für Grossflächendruck, die

Entwicklung von Druckkopfansteuerelektronik

sowie die Entwicklung von neuartigen, sehr

kostengünstigen und schnellen Beschriftungs-

verfahren für Konsumgüter.

Die Forschungsaktivitäten im Bereich „Me-

chatronische Systeme‚ liegen hauptsächlich bei

der Entwicklung von Messverfahren und moder-

nen Lösungen für Antriebs- und Handlingaufga-

ben.

Im Forschungsbereich werden viele Projektstu-

dien durchgeführt und eine grosse Zahl von

Semester- oder Diplomarbeiten angeboten.

Resultate

Im Bereich der Drucktechnologien und der

mechatronischen Systeme konnten wiederum

für mehrere Firmen erfolgreich Projektstudien

durchgeführt und Prototypen gebaut werden:

Schmiersystem für Motorradketten (Simatec

AG Wangen, 5kFr.)

Metallbalgprüfstand (Comet AG Flamatt, 15

kFr.)

Klebeverfahren für Lupen (Stettler AG Lyss, 12

kFr.)

Feuchtemessverfahren (Weko AG Biel, 16 kFr.)

Positionsmesssystem (m-engineering Münsi-

gen, 15 kFr.)

Aus den Resultaten des Vorprojektes mit m-

engineering (Mäder) wurde ein Projektkonzept

mit Angebot über 130 kFr. ausgearbeitet. Der

Auftrag ist erteilt und bereits in Ausführung.

Aus dem Vorprojekt Weko wurde ein Projekt-

konzept mit Angebot über 220 kFr. ausgearbei-

tet (zusam-men mit F. Dellspreger EKT). Das

Projekt wird weiter ausgearbeitet und 2007 bei

der KTI eingereicht.

Aus dem Vorprojekt Stettler wurde ein Projekt-

konzept mit Angebot über 170 kFr. ausgearbei-

tet. Der Entscheid über die Durchführung ist

noch hängig.

Im Forschungsbereich wurde ein neues KTI-

Projekt über Hochgeschwindigkeits-

Laserbeschriftung aus-gearbeitet und einge-

reicht. Der Entscheid der KTI steht noch aus.

Es wurden 2 BFH-Projekte ausgearbeitet,

wovon nur eines angenommen und bewilligt

wurde! Ein wei-teres BFH-Projekt wurde in

Zusammenarbeit mit Beat Neuenschwander

ausgearbeitet, eingegeben und bewilligt.

Für den hoch auflösenden Grossflächendruck

wurden ein Farbdruckkopf und die dazu erfor-

derliche Ansteuerelektronik entwickelt. Der

Druckkopf liefert ausgezeichnete Resultate, so

dass damit nun die neuste Generation des hoch

auflösenden Grossflächendruckers „MobileJET

Light‚ gebaut werden kann.

Aus dem Projekt LockBottle resultierten 2

Patentanmeldungen.

Im Forschungsgebiet wurden 6 Diplomarbeiten

und 14 Semesterarbeiten durchgeführt.

Mit einem Team von Studierenden wurde am

Europäischen Roboterwettbewerb „Eurobot‚

teilgenom-men. Das Studententeam wurde

während der ganzen Vorbereitungsdauer (7

Monate) durch die For-schungsgruppe betreut.

Als neue Werbeplattform wurde mit der Entwick-

lung eines Skiroboters begonnen.

Alle Aktivitäten im Zusammenhang mit Blinden-

schriftdruck werden nicht im Rahmen der For-

schungsent-lastung durchgeführt und sind

deshalb nicht Gegenstand dieses Projektes.



Max Felser

[email protected]


Forschungsfeld(er) Mechatronische Technolo-

gien und Automation

Forschungsauftrag 390c

Schlüsselbegriffe

Industrielles Ethernet, Feldbusse, Automatisie-

rung


Das PROFIBUS und PROFINET Kompetenz-

zentrum an der BFH-TI in Burgdorf hat eine

internationale Ausstrahlung. Mit verschiedenen

Publikationen zu aktuellen Themen werden die

Kompetenzen in der Technologie der industriel-

len Netzwerke dargestellt. An der Messe Em-

bedded World in Nürnberg und anderen Fach-

veranstaltungen stellen wir ein grosses Interesse

an solchen Angeboten fest.

Die Dienstleistungen des Kompetenzzentrums

mit Beratungen, individuellen und massge-

schneiderten Kursen und Ausbildung zu PROFI-

BUS und PROFINET finden einen regen Zu-

spruch aus der Industrie.

Die grosse Nachfrage besteht nach dem „ge-

wusst wie‚. Die PROFIBUS Systeme funktionie-

ren in der industriellen Anwendung, aber nicht

allen Anwendern ist bekannt warum und wie.

Die neue Technologie PROFINET auf der Basis

von Ethernet stellt eine neue Herausforderung.

Diese neuen Normen und Produkte müssen

allgemein verständlich dargestellt und präsen-

tiert werden.

Mit diesem Projekt wird sichergestellt, dass

dieser Wissensvorsprung des Kompetenzzent-

rums auf die lokale Industrie gehalten und

Ausgebaut werden kann.

Resultate

Fachpublikationen

In verschiedenen Zeitschriften sind Fachpublika-

tionen zum Thema „Industrielle Netzwerke‚ aus

unserer Feder entstanden und publiziert worden.

Die Beiträge in den IEEE Zeitschriften sind

ausführlich reviewed worden. Die Liste der

Publikationen wird im Internet unter

http://staff.ti.bfh.ch/index.php?id=323 nachge-

führt.

Organisation von Konferenzen

Gemeinsam mit SwissT.net und der Messe

Schweiz haben wir das „Industrial Networks

Forum‚ am 22. Juni 2006 in Zürich organisiert.

Das Treffen der 35 PROFIBUS und PROFINET

Kompetenzzentren aus allen Kontinenten im

September 2006 in Winterthur wurde durch uns

organisiert und geleitet. Bei der IEEE Konferen-

zen ETFA06 (Prag) und WFCS06 (Turin) ist Prof.

Max Felser im Technical-Board als Experte für

industrielle Netzwerke engagiert, hat eigene

Papers präsentiert und an Paneldiskussionen

teilgenommen. Bei der IEEE Zeitschrift für

Technische Informatik und IEEE Proceedings

wurden einzelne Artikel reviewed.

PROFINET IO (BFH Projekt)

Das Projekt PROFINET IO wurde von der BFH

bewilligt und von uns im Laufe des 2006 mit der

Hilfe eines Assistenten durchgeführt. Dieses

Projekt deckt sich in grossen Teilen mit den

technischen Inhalten des Forschungsplanes.

Unser Einsatz aus dem Forschungsplan gilt in

diesem Projekt als Eigenleistung der BFH-TI.



Hans Köppel 034-426 68 29

[email protected]


Forschungsfeld(er) Materials and Surface

Technologies


Schlüsselbegriffe


Die Wasserstrahlschneid-Anlagen wurden in den

letzten Jahren laufend weiterentwickelt. In

diesem Zusammenhang wurde auch der Was-

serstrahl zunehmend verfeinert. Zur Zeit werden

u.a. Wasserstrahldurchmesser von 50-300 µm

eingesetzt. Beim Hochdruck-

Wasserstrahlschneiden ist die Analyse des

Zustands der Düse und somit des Wasserstrahls

mit einem sehr grossen Aufwand und hohen

Kosten verbunden. Die entsprechende Industrie

ist stetig auf der Suche nach geeigneten Senso-

ren, die den Zustand registrieren.

Das Hauptziel ist die Entwicklung eines Sys-

tems, welches beim Überschreiten der Toleran

zen des Strahls ein Signal abgibt und in der

Folge den Schneidprozess stoppt. Damit kann

eine Zerstörung weiterer Komponenten und des

zu bearbeitenden Materials verhindert werden.

Dieses Detektionssystem soll in der Mischkam-

mer, direkt nach der Wasserstrahldüse ange-

bracht werden.

Wir konnten ein Detektionssystem entwickeln,

das defekte Wasserstrahldüsen über eine Sig-

nalveränderung erkennen kann. Im Rahmen des

reduzierten BFH-Budgets konnten wir die

Miniaturisierung und damit die Integration in die

Mischkammer nicht vornehmen.

Resultate

Anhand einer eingehenden Recherche- und

Ideenfindungsphase konzentrierten wir uns auf

vier verschiedene Detektionsprinzipien:

1. Optisch: Messen der Laser-Lichtstreuung an

Wassertröpfchen, verursacht durch Inkon-

sistenz in einem Wasserstrahl.

2. Akustisch: Messen von Wasserstrahl-

Geräuschen mit einem Mikrophon nach dem

Düsen- Austritt.

3. 3. Mechanische Schwingungen: Messen von

Beschleunigungen (Schwingungen) an der

Wasserstrahldüse.

4. Druck / Durchfluss: Messen des Drucks sowie

des Durchflusses der Wasserstrahlpumpe.

Danach wurden die vier Detektionssysteme im

Labor entwickelt und aufgebaut.

In einer ersten Messserie auf einer Wasser-

strahlschneidmaschine an der FH

Brugg/Windisch zeigten die Resultate, dass die

Systeme 1) und 2) erfolgversprechend sind,

System 3) und 4) dagegen brachten keine

brauchbaren Ergebnisse.

Somit entwickelten wir System 1) und 2) auf

Grund der Erkenntnisse weiter und optimierten

sowohl den Messaufbau wie auch die Adaption

an die Wasserstrahldüse.

In einer zweiten Messserie in Brugg/Windisch

mit dem optischen und akustischen System

erzielten wir vielversprechende Resultate. An-

hand der gemessenen Signale können wir mit

beiden Detektionssystemen eine neue von einer

defekten Düse unterscheiden.



Alexander Leu 034 426 42 28

[email protected]




Schlüsselbegriffe

Risikoadjustierte Finanzkennzahlen, Balanced

Scorecard, Risikotheorie, VaR, CVaR, Bootstrap


Return on Security Investment ROSI

Die Zentralen Dienste der Schweizer Luftwaffe

benötigen für die Beurteilung ihrer Informatikrisi-

ken und zwecks Darlegung der IT-

Sicherheitsrentabilität gegenüber dem Manage-

ment ein Steuerungs- und Controllinstrument,

welches direkt in die Balanced Scorecard des

Betriebs integriert werden kann. Bei diesem

Projekt, welches im Gebiet der Operationellen

Risiken anzusiedeln ist, wurde das Manage-

mentkonzept des Shareholder Values mit den

Methoden der Risikotheorie verknüpft. Die

gewünschten Risikoaspekte wurden konzeptio-

nell in die Balanced Scorecard integriert. Ein

excelbasiertes Risikobeurteilungstools, das

semiquantitative Eingaben erfordert, ermöglicht

es den Entscheidungsträgern die IT-

Risikorentabilität anhand der weiterentwickelten

Risikokennzahl JAR zu beurteilen.

Resultate

Return on Security Investment ROSI (JAR

Just another ROSI)

Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen.

Materiell wurde ein Schlussbericht (102 Seiten)

sowie ein excelbasiertes Risikobeurteilungstool

abgegeben, welches anhand umfangreicher

Simulationen verschiedene Risikokennzahlen

wie VaR, CVaR und die weiterentwickelte

Risikokennzahl JAR ausweist.

Der Auftrag umfasste die Entwicklung eines

Konzepts mit exemplarischer Darlegung der

Funktionsweise der empfohlenen Instrumente.

Im Wesentlichen standen folgende Arbeiten im

Vordergrund:

Beurteilung von Risikonormen und Risikodefi-

nitionen

Entwicklung von Kennzahlen für die Beurtei-

lung der IT- Sicherheitsrentabilität

Integration von Risikopositionen in eine Balan-

ced Scorecard

Entwicklung eines Wahrscheinlichkeitsmodells

für die IT Risiken

Entwicklung eines Konzeptes zur Modellierung

der Prozesse

Statistische Datenanalyse der Prozesse

Modellierung Gesamtrisiko.

Da von Seiten der Luftwaffe die Daten der

einzelnen Prozesse nicht bereitgestellt werden

konnten, wurde der quantitative Projektteil der

Statistischen Datenanalyse ersetzt durch das

Entwickeln eines excelbasierten Risikobeurtei-

lungstools, das semiquantitative Eingaben

erfordert.

Die Luftwaffe beabsichtigt mit diesem Tool erste

Erfahrungen zu sammeln, die dann Grundlage

für eine weitere Projektphase bilden sollen.



Christoph Meier 032 321 64 07

[email protected]


Forschungsfeld(er) Laser und Photonik


Schlüsselbegriffe

(Optische Messtechnik, Photonik

Kurzdarstellung des Projektes Ein Autofokusmodul für einen Laser Beam

Writer zum direkten Schreiben von Mikrostruk-

turen in Photolack ist hergestellt und an den

Kunden ausgeliefert worden.

Ein Messgerät zur Bestimmung der Intensi-

tätsverteilung von hochfokussierten Lserstrah-

len ist entwickelt worden. Im Gegensatz zu

käuflichen Geräten erlaubt unsere Eigenent-

wicklung Laserspots im sub-

Mikrometerbereich auszumessen.

Eine Prototypenserie von Mikrospektrometer-

modulen ist in Produktion. Die Module sind mit

eigenentwickelter Optik und Elektronik ausge-

rüstet. Die Optik besteht aus einem einzigen

Spiegel mit einer speziellen Form welcher

durch diamantdrehen hergestellt wurde.

Eine Prototypenserie der Self-mixing Interfe-

rometer zur Messung von Geschwindigkeiten

kleiner mechanischer Bauelemente ist herge-

stellt worden. Zwei Module sind in der Test-

phase bei verschiedenen Industriepartner im

Einsatz. Zur Erfassung der sehr grossen Da-

tenmengen in einem PC via den USB Bus

wurde eine eigene Elektronik entwickelt.

Aufbau eins Optical Coherence Tomography

System mit Datanaufnahme mit einem neuarti-

gen Spektrometer.

Resultate

Autofokus

Das Autofokusmodul erfüllt alle Spezifikationen.

Insbesondere ist die Regelung der Lage des

Mikroskopobjektives mit einer Frequenz von 1

kHz und im sub-Mikrometerbereich möglich.

Das Modul ist an den Kunden ausgeliefert und

wird dort in Reinraumumgebung in den Laser-

Writer eingebaut.

Lasermessgerät

Zur Bestimmung der genauen Lage und der

Intensitätsverteilung von stark fokussierten

Laserstrahlen gibt es auf dem Markt keine

käuflichen Geräte. Unsere Eigenentwicklung füllt

diese Lücke. Durch die Anwendung von spezia-

lisierten mathematischen Algorithmen können

auch Laserprofile vermessen werden die nicht

rotationssymmetrisch respektive nicht gauss-

förmig sind.

Mikrospektrometer

Die Laborresultate die mit der neuen Optik und

Elektronik erreicht wurden sind sehr zufrieden-

stellend. Die Phase der konkreten Anwendun-

gen steht kurz bevor, der Kontakt zu verschie-

denen zum Teil namhaften Interessenten ist

vorhanden. Verschiedene Publikationen sind in

der Berichtsperiode erschienen. Die Idee zur

elektronischen Anregung des MOEMS wurde

patentiert. (siehe 4)

Self-mixing Interferometer

Das optischen Layout des Interferometers ist

patentiert worden. Durch den Verkauf eines

Prototypen an eine grosse Uhrenfirma konnte

eine Teil der Investitionen gedeckt werden.

Optical Coherence Tomographhy

Vorarbeiten, Literaturrecherche, Materialbe-

schaffung und Ausarbeitung BFH Gesuch OCT



Beat Neuenschwander 034 426 42 20

[email protected]


Forschungsfeld(er) Lasertechnologie


Schlüsselbegriffe

Laser – micromachining and – surface engineer-

ing, short- and ultrashort- pulses


Die Arbeiten in der Periode 05/06 konzentrierten

sich auf die Durchführung und Akquisition von

Projekten und Dienstleistungsaufträgen, der

Erarbeitung neuen Wissens auf dem Gebiet der

Mikromaterialbearbeitung mit kurzen und ultra-

kurzen Pulsen, der Gründung des schweizer

Lasernetzes SLN mit schweizerischer Hoch-

schulen.

Im ersten Teil der Periode wurden zwei laufende

KTI-Projekte abgeschlossen, ein neues einge-

reicht und das BFH-Projekt LOK gestartet. Die

Zusammenarbeit mit unseren Industriepartnern

lief wie gewohnt weiter. Neu wurden wir das

Applikationslabor der Time-Bandwidth Products

AG (einem führenden Hersteller von Ultrakur-

pulslaser). Dadurch ergaben eine zunehmende

Anzahl von Industriekontakten die bereits zu

einem neuen Projekt und einem Dienstleistungs-

auftrag führten.

Das Know-How in den Bereichen Mikro–bohren,

–schneiden und –strukturieren von Metallen und

transparenten Materialien wurde erweitert.

Zusätzlich haben wir an Methoden gearbeitet,

transparente Materialen ganz einfach zu Be-

schichten. Patentabklärungen sind momentan

im Gang.

Die Arbeit beim Aufbau des Schweizer Laser-

netzes SLN ( www.swisslaser.net ) wurden

weitergeführt. Das Netz ist mittlerweilen als

Verein gegründet und von der KTI als F&E-

Konsortium für 2007 anerkannt. Die Zusam-

menarbeit zwischen den Partnern wurde mit

kleineren gemeinsamen Projekten intensiviert.

Resultate

Die KTI-Projekte Biochip EOC-Kit und PINGU

wurden abgeschlossen.

Ein neues KTI-Projekt im Umfang von 333'450.-

wurde ausgearbeitet und eingereicht. Wegen

Veränderungen beim Industriepartner ist die

korrigierte Version noch nicht wieder eingereicht,

das erste Echo der KTI ist aber positiv.

Die Produktion von Laserbeschrifteten Füh-

rungsschienen für die Schneeberger AG wurde

weiter verbessert und läuft weiter. Die Schnee-

berger AG hat das entsprechende Produkt

mittlerweilen am Markt eingeführt. Es ist mit

steigender Nachfrage zu rechnen.

Das Lasernetzwerk hat sich als Verein gebildet

und wir haben die ad interim Geschäftsführung

übernommen. Aus den Kontakten haben sich

bereits zwei kleine gemeinsame Projekte (Uni

Bern, PSI) ergeben, die zu zwei Publikationen

und einem neuen KTI-Projekt führen sollten.

Die neuen Lasersysteme wurden mit diversen

Arbeiten zu den Themen Mikro–bohren, –

schneiden und –strukturieren von Metallen und

transparenten Materialien in Betrieb genommen.

Neben Metallen lassen sich auch transparente

Materialien mit ultrakurzen Pulsen im sichtbaren

Wellenlängenbereich sehr präzise, transversal im

µm und longitudinal im sub-µm Bereich, struktu-

rieren. Im UV-Bereich kann mit ps-Pulsen reines

AlO-Pulver ohne Zusatzwerkstoffe gesintert

werden. Sehr interessant sind die Arbeiten zum

Strukturieren von flexiblen Solarzellen, die erst in

der nächsten Berichtsperiode zu einem ersten

Abschluss kommen (er wird erfolgreich sein).

Das BFH-Projekt LOK ist gestartet. Aufgrund

des gesundheitlichen länger dauernden Ausfalls

eines Kollegen konnte nicht nach dem Projekt-

plan vorgegangen werden. Bei verwandten

Arbeiten haben wir eine Möglichkeit gefunden,

wie auf transparenten Materialien in ganz einfa-

cher Weise verschiedene Beschichtungen

(dielektrisch, Leiter und Halbleiter) aufgebracht

werden können. Zusätzlich wurden mit Laser-

pulsen direkt Oberflächeneigenschaften (Farbe,

Härte usw.) von ausgesuchten Metallen verän-

dert. Beide Arbeiten sind auf grosses Interesse

gestossen (Uhrenindustrie, Eloxierer). Möglich-

keiten zur Patentierung der entsprechenden

Verfahren sind in Gang.



Peter Walther

[email protected]


Forschungsfeld(er) Oberflächenveredelung & -

analytik


Schlüsselbegriffe

Nanotechnik, Mikrosystemtechnik, Nanotools,

Oberflächenfunktionalität, Nanomaterialien


Das Projekt hatte zum Ziel, die Aktivitäten der

Fachhochschulen der Schweiz im bereich der

Nanotechnologien zu koordinieren und ein

Nachdiplomstudium im Bereich Nano und

Mikrotechnik aufzubauen, das zu einem späte-

ren Zeitpunkt in einen Masterstudiengang „Mas-

ter of Advances Studies (MAS) in Nano-and

MicroTechnology‚ überführt werden soll. Dazu

wurden Kurseinheiten, die jeweils eine Woche

dauern, organisiert und entsprechende Kursun-

terlagen, sog. Booklet erstellt. Zurzeit stehen ca.

30 Wochenkurse auf dem Programm.

Resultate

Nach erfolgreichem Abschluss des Projektes

stand ein Lehrgang zur Verfügung, der aus 5

Modulen bestand, die wiederum, je nach Modul,

aus 5 bis 7 Wochenkursen, sog. WBK zusam-

mengesetzt sind. Zu den besuchten Wochen-

kursen werden jeweils entsprechende sog.

booklets abgegeben.

Dieser Lehrgang wird seit März 2005 angeboten

und auch durchgeführt. Noch im Laufe der

ersten Studienmonate konnte dieser Lehrgang

zu einem „Master of Advanced Studies in Nano-

and MicroTechnology‚ (MAS) mit offizieller

Anerkennung umgewandelt werden.

Dank seiner Modularität kann ein Student das

Studium jederzeit beginnen. Es sind dazu 20

aus einem Angebot von 30 Wochenkursen zu

absolvieren. Bei Erfolg erhält der Student 60

ECTS. Für die für den Abschluss notwendige

Masterarbeit erhalten die Studierenden bei

Erfolg 20 ETCS Punkte.

Um die Informationen zu diesem Lehrgang allen

interessierten zugänglich zu machen, wurde eine

Internetseite kreiert und aufgeschaltet

http://www.nanofh.ch/nmt-master. Diese wird

laufend aktualisiert, so dass der Interessierte auf

die neuesten Informationen zugreifen kann. Dort

findet man auch die Beschreibungen der Modu-

le, der Wochenkurse und die Studienbedingun-

gen, sowie ein Anmeldeformular. Weiter sind die

aktuellen Stellenangebote der Fachhochschulen

der Schweiz in einer Rubrik aufgeführt, die mit

genanntem Master in Verbindung stehen.

Mit diesem Projekt konnte sich die BFH im

Bereich der Nanotechnik innerhalb der Fach-

hochschullandschaft gut etablieren.



Roger Weber 034 426 68 45

[email protected]



gien und Automation


Schlüsselbegriffe

Embedded Systems, Echtzeit-Betriebssysteme,

Embedded Linux, Echtzeit Kernel


In der Industrie und im privaten Bereich werden

immer häufiger Embedded Systems eingesetzt.

Embedded Systems bestehen aus Hardware

und Software und werden in ein sie umfassen-

des Produkt integriert (eingebettet), welches sie

steuern. Einsatzgebiete sind die Industrieauto-

mation, Telekommunikation, Medizinaltechnik,

Sicherheitstechnik, Consumer Electronics usw.

Die Anforderungen an diese Systeme steigen

laufend, was sich sowohl auf die verwendete

Hardware aber insbesondere auch auf die

Software auswirkt. Obwohl diese Systeme sehr

kostensensitiv sind, werden vermehrt Embed-

ded Operating Systems (Betriebssysteme)

eingesetzt. An diese Operating Systems werden

sehr hohe Anforderungen bezüglich Echtzeitver-

halten, Kommunikationsmöglichkeiten (Internet-

Anbindung), Stabilität (Ausfallsicherheit) usw.

gestellt.

Während diesem Projekt wurden die Kompeten-

zen der BFH-TI auf dem Gebiet "Embedded

Operating Systems" und insbesondere in den

Bereichen "Embedded Linux" sowie "Echtzeit

Kernel" ausgebaut.

Resultate

Neue Mikroprozessor-Plattform für die

BFH-TI

An der BFH-TI wurde und wird eine neue Mikro-

prozessor-Plattform entwickelt (carme.bfh.ch),

für welche ich die Projektleitung übernommen

habe. Diese Plattform wird fachbereichsüber-

greifend für den Unterricht aber auch für Indust-

rie-Schulungen und Projekte eingesetzt. Auf ihr

kommen unterschiedliche Echtzeit-

Betriebssysteme wie Linux, uC/OS-II oder

Windows CE zum Einsatz. Im Berichtsjahr

haben wir einen Hardware-Prototypen entwi-

ckelt, software-seitig gibt es noch viel zu tun.

Die Arbeit wird weitergeführt. Der erste Einsatz

des neuen Kits ist für das Sommersemester

2007 geplant.

Unterrichtsmodul "Embedded Linux"

Im FB EKT wurde im Jahre 2006 erstmals das

Wahlmodul "Embedded Linux" durchgeführt.

Das Modul habe ich zusammen mit Franz Meyer

unterrichtet. Aufgrund des grossen Interesses

bei den Studierenden wurde das Modul doppelt

durchgeführt. Ergebnisse aus der aF&E sind

direkt in das Modul eingeflossen.

Unterrichtsmodul "Echtzeit-

Betriebssysteme"

Das Vertiefungsmodul "Echtzeit-

Betriebssysteme" habe ich aktualisiert. An der

Embedded World in Nürnberg 2006 wurden

direkte Kontakte zur Herstellerfirma des verwen-

deten Betriebssystems (uC/OS-II) geknüpft, was

uns einen Zugang zu den neuesten Versionen

des Source-Codes und einen ausgezeichneten

Support durch den Hersteller einbrachte.

Weitere Resultate

Diverse Kontakte mit der Industrie aufgebaut

(insbesondere Inetronic und Digital-Logic)

Teilnahme an der Embedded World in Nürnberg

2006 als Aussteller zusammen mit anderen FH

der Schweiz (Prof. Felser / Meyer / Weber)

Offerte Projekt BikeSafe erstellt, das Projekt

konnten wir leider nicht realisieren



Dr. Erich Wyler 079 820 97 01

[email protected]




Erich Wyler hat auch in folgenden Projekten

mitgearbeitet:

Wasserabfluss Thunersee:

-> siehe Bericht von Daniel Bättig

Interventionsmanagement Winterdienst IMWD:


Biodiversitätsmonitoring:


Return on Security Invesment ROSI:

-> siehe Bericht von Alexander Leu

Schlüsselbegriffe

Frequenzanalyse, Extremwerttheorie, Simple-

Scaling-Modelle, IDF-Diagramme


EROSEE (www.erosee.ch)

Das Projekt EROSEE hat zum Ziel, die Wir-

kungsmechanismen von Erosionsprozessen im

Bielersee besser zu verstehen und Praxisemp-

fehlungen zum Schutz von Seeufern zuhanden

von Behörden und Ingenieuren zu erarbeiten.

Das i-REX hat die Themen Wellen- und Wind-

analyse bearbeitet.

In der Wellenanalyse kamen etablierte Methoden

und Techniken zum Einsatz (Fourieranalyse). Bei

der Windanalyse, wo die maximalen T-Minuten-

Windintensitäten im Vordergrund standen,

konnte auf der Basis von MAX- und POT-

stabilen Verteilungen (Extremwertverteilungen)

ein neues Modell (Simple-Scaling-Modell) entwi-

ckelt werden. Mit diesem Modell ist es möglich,

die bis anhin nur auf unbefriedigende Art und

Weise berechneten IDF-Diagramme (Intensity-

Duration-Frequency) auf eine mathematisch

statistische Grundlage zu stellen. Erstmalig

können die IDF-Diagramme mit einer geschlos-

senen, von nur drei Parametern abhängenden

Formel berechnet werden.

Resultate

Verschiedene technische Beiträge zu den Zwi-

schen- und Schlussberichten.

Poster an einer Fachtagung:

B. Müller, S. Sayah, E. Wyler, P. Schmocker

[2005]:

Soft shore protection in swiss lakes: physical

modeling and in-situ measurements

Vortrag an einer Fachtagung:

Wyler, E. 2006, 18. Mai. Frequenzanalyse bei

Winduntersuchungen mit Simple-Scaling-

Modellen. Fachtagung Erosionsprozesse und

Schutzmassnahmen an Seeufern, Sutz-

Lattrigen.

Publikation:

Wyler, E, 2006. Frequenzanalyse bei Windunter-

suchungen mit Simple-Scaling- Modellen,

Communication, Bd 27, p 67-76, LCH, EPFL

Die Entwicklung des neuen Simple-Scaling-

Modells ist aus mathematisch statistischer Sicht

das bemerkenswerteste Resultat.

Das Simple-Scaling-Modell auf der Grundlage

von MAX- und POT-stabilen Verteilungen stellt

eine wissenschaftliche Leistung dar. Mit diesem

Modell wurden die IDF-Diagramme (Intensity-

Duration-Frequency), die in der Windanalyse

eine wichtige Rolle spielen, auf eine mathema-

tisch statistische Grundlage gestellt werden.

Erstmalig können die IDF-Diagramme mit einer

geschlossenen, von nur drei Parametern abhän-

genden Formel berechnet werden.

Die Resultate konnten bislang noch nicht in der

Lehre umgesetzt werden. Die verwendeten

Grundlagen und Methoden liegen ausserhalb

des Unterrichtsstoffs. Im Jahre 2002 hat Erich

Wyler an der AHB ehe-mals HSB zwei Diplom-

arbeiten begleitet, wo die Erstentwicklungen des

Simple-Scaling-Modells zum Einsatz kamen.

Diese Diplomarbeiten wurden mit einem SIA-

Preis ausgezeichnet.

Das Projekt EROSEE ist für die Region Biel und

den Kanton Bern bedeutend. Da das Projekt in

Zusammenarbeit mit der ETH Lausanne erfolgte,

hat es auch eine nationale Ausstrahlung. Alle

Mitwir-kenden geniessen in der Projektgruppe

einen ausgezeichneten Ruf.

Die Sachbearbeitung im letzten Jahr des Pro-

jekts 05/06 erfolgte unentgeltlich.




Technologie am Menschen

Heute gehört die Handhabung elektronischer

Geräte zum gesellschaftlichen Alltag. Moderne

Technologien und deren sinnvolle Anwendung

sollen den Menschen unterstützen und sein

tägliches Leben erleichtern. Um dieses Ziel zu

erreichen, betreiben wir Forschung in "Biomedi-

cal Engineering" und "Human Interface Techno-

logies".

Die Master Vertiefung "Human Interface Techno-

logies" umfasst zukunftsweisende Technologien

wie Computer Perception und Virtual Reality,

Sensorik, Biometrie und Authentifizierung sowie

Hardware Algorithmik in Mikroelektronik.

Die Resultate unserer Forschung in Computer

Wahrnehmung und virtueller Realität werden

bereits in zahlreichen Anwendungen der Medi-

zin, der Biometrie und des Konsumgüterbe-

reichs eingesetzt. In der Biometrie liegt der

Schwerpunkt bei der Entwicklung von Authenti-

fizierungs-Algorithmen basierend auf Fingerab-

druck und Iris, wobei insbesondere der Metho-

dik der „encapsulated biometry‚ eine besondere

Bedeutung zukommt. Aus dem wachsenden

Bedarf nach hohen Rechenleistungen und

Energieeffizienz in tragbaren Anwendungen

ergibt sich der Fokus der Hardware-Algorithmik

wie auch der Kombination von Hardware-

Software-Algorithmen als System-on-Chip-

Lösungen der Mikroelektronik.



Technologie appliquée à

l’être humain

Aujourd’hui, la manipulation d'outils électroni-

ques fait partie du quotidien de notre société.

Ces technologies modernes ainsi que leur

application ont pour but d’aider l'être humain et

de lui faciliter son quotidien. Nos recherches

dans les domaines du "Biomedical Engineering"

et "Human Interface Technologies" visent à

atteindre cet objectif.

Le Master en Technologie appliquée à l'être

humain regroupe des technologies telles que la

computer perception et la réalité virtuelle, la

technologie des senseurs et des actuateurs, la

biométrie et l'authentification ainsi que l'algo-

rithmique (hardware) en microélectronique.

Les résultats de nos recherches en perception

d'ordinateur et réalité virtuelle ont déjà trouvé

application dans des secteurs tels que la méde-

cine, la biométrie et l'industrie des biens de

consommation. Le développement

d’algorithmes d'authentification par les emprein-

tes digitales et l’iris revêt un caractère prioritaire

en biométrie, sachant que l’accent est mis en

particulier sur la méthode de la biométrie in-

tégrée "encapsulated biometry". En raison du

besoin croissant en termes de puissance de

calculs et d’efficacité énergétique dans des

applications portables, les efforts dans le do-

maine de l'algorithmique matériel et la combinai-

son d'algorithmes matériels-logiciels se con-

centrent sur les solutions System on Chip pour

la microélectronique.





Beatrice Amrhein 031 848 32 76

[email protected]

Forschungsschwerpunkt(e) TAM

Forschungsfeld(er) Computer Perception and

Virtual Reality


Schlüsselbegriffe

Virtual Reality, Augmented Reality, Osteosynthe-

sis


The HOVISSE (Haptic Osteosynthesis Virtual

Intra-operative Surgery Support Environment)

project is a medical Virtual Reality research

undertaking currently conducted in collaboration

with the University Hospitals of Zurich and Basel

and the Computer Science Department of the

University of Basel.

HOVISSE aims at developing a framework of

software applications to provide a seamless

digital support environment for Osteosynthesis

in trauma care. It will offer assistance starting

with the pre-operative planning phase and

continuing to the intra-operative surgery phase.

Through use of Virtual- and Augmented-Reality

technologies as well as Computer Haptics, the

project tries to improve the Osteosynthesis

workflow through a coherent stereoscopic 3D

immersive data environment. This Hasler Foun-

dation financed research projects started in

January 2006 and has a planned duration of

three years.

Resultate

For work package C, we achieved the following

results:

Definition of the intra-operative workflow

scenario for a Proximal Femur Nail (PFN)

surgical intervention which has been vali-

dated by the medical team members

Design of the simulation software archi-

tecture, especially the of a common data

basis and a network protocol between the

3D simulation and the workflow engine

Concept of the workflow description and

definition of the corresponding workflow

language

Development of a feasibility prototype of

the workflow engine and operation room

visualization



Werner Bäni 034 426 68 39

[email protected]



Virtual Reality, Biometrie und Authentifizierung


Schlüsselbegriffe

Signal Processing, Audiovisual Quality Assess-

ment, Signature Verification, Musical Signals


AVMon für Symbian – Monitoring der audio-

visuellen Qualität

AVMon war ein von KTI unterstütztes Projekt mit

dem Industriepartner SwissQual AG, der Syste-

me zur Überwachung der Quality-of-Service in

fixen und mobilen Netzwerken entwickelt. Das

Hauptziel dieses Projekts war ein direkt auf

Mobiltelefonen laufendes Bewertungssystem für

die audiovisuelle Qualität.

Musamp3: Musik- und Sprachanalyse auf

der Basis von MP3

In diesem Projekt, weitergeführt in meinem

Sabbatical (Wintersemester 06/07), wurde ein

modulares MP3-Experimentiersystem auf Mat-

lab-Basis aufgebaut. Dieses soll in Semester-

und Diplomarbeiten Anwendung finden.

SIGNVERIF und DWB-Cardio

Diese (im Forschungsplan noch nicht enthalte-

nen) Aktivitäten waren Vorarbeiten zu zwei BFH-

Projekten 2007, die inzwischen bewilligt wurden.

Im ersten (Zusammenarbeit mit der Spinoff-

Firma AXSionics der BFH), soll Unterschriften-

prüfung auf einem kreditkartengrossen Gerät

implementiert werden, im zweiten (Zusammen-

arbeit mit dem physiologischen Institut der

Universität Bern) müssen elektrische Signale aus

Herzzellkulturen so aufbereitet und platzsparend

gespeichert werden, dass sie für spätere Aus-

wertungen verfügbar sind.

Resultate

AVMon für Symbian – Monitoring der audio-

visuellen Qualität

Die auf einem früheren KTI-Projekt und früheren

Entwicklungsarbeiten bei SwissQual basieren-

den Algorithmen für Video- und Audio-Qualität

wurden an die spezielle Situation bei Mobilte-

lephonen angepasst (Laufzeit, Speicherbedarf)

und miteinander kombiniert. Die Einstellung der

Parameter des kombinierten Qualitätsmasses

beruhen auf subjektiven Tests, die mit Angehö-

rigen der BFH-TI in Burgdorf durchgeführt

wurden. Die Algorithmen wurden auf das Mobi-

le-Betriebssystem Symbian portiert. Bei Projek-

tende bestand eine funktionstüchtige PC-

Version des Systems.

Musamp3: Musik- und Sprachanalyse auf

der Basis von MP3

Das Literaturstudium gestattete mir, im darauf-

folgenden Sabbatical die Programmierarbeiten

an die Hand zu nehmen.

SIGNVERIF und DWB-Cardio

SIGNVERIF: Der in einer Diplomarbeit entwickel-

te Algorithmus zur Unterschriftenprüfung konnte

ohne grössere Abstriche an Zuverlässigkeit an

die Ressourcen des Zielprozessors angepasst

und mittels eines Entwicklungsboards auf die-

sem implementiert werden. Abklärungen bezüg-

lich der benötigten miniaturisierten Hardware

untermauerten die Machbarkeit des Projekts.

DWB-Cardio: Es wurden Algorithmen zur Ex-

traktion der gewünschen Signalinformationen

und zu deren effizienter Speicherung entwickelt

und getestet.

In beiden Fällen dürften diese Vorarbeitungen

zur positiven Beurteilung der Projekte durch die

Forschungskommission beigetragen haben.



Dr. Jürgen Burger 032 321 63 84

[email protected]


Forschungsfeld(er) Medizintechnik


Schlüsselbegriffe

Sensoren, Aktuatoren, Medizintechnik, Operati-

onsinstrumente, Implantate


Until recently handling of orthopaedic implants

was done with the help of often rather simple

instruments focused in their design on guidance

and fixation. Providing no kinematic or haptic

feedback during the intervention the success is

clearly depending on the experience of the

surgeon and complications have continuously

been reported in the orthopaedic literature. At

the same time surgical approaches have be-

come less or even minimally invasive constantly

reducing the exposure to the surgical object. So

far surgical navigation technology does not

provide any information or control on stresses

and stress resultants in tissue and orthopaedic

devices. Stresses in the tissue of the locomotor

apparatus are part of the daily life, e.g., during

walking, exercises, at the work place, when

sitting, lifting, etc. Therefore the goal of the

project was to develop smart, load sensing

instruments for spine surgery which can be used

for in-vivo measurements at patients to deter-

mine on a local scale the stiffness of the spine

for corrections of scoliotic deformities, interven-

tions at the disc, spinal stabilizations and spinal

disc replacements.

Resultate

Spinal distractor

A new version of the spinal distractor has been

designed allowing well defined measurements

for lumbar discectomies and posterior lumbar

interbody fusion (PLIF) surgeries which are

planned for the coming years. The new distrac-

tor will allow a parallel distraction of the spinal

segments allowing a better defined and stable

force introduction point. The sensors will be

positioned close to the hinge of the distractor in

order to improve the precision of the force

measurements. Force- and displacement sen-

sors will be monolithically integrated into a

sensor block which will be exchangeable and

semi-disposable. Data will be transmitted wire-

less using a Nordic nRF24L01 module which

has been chosen because of its simplicity, size,

transmission frequency, hardware OSI link layer,

and multireceiver option.

In vivo spinal Surgeries performed

At Christian-Doppler Klinik, Salzburg, Austria, a

clinical study is going to be performed on two

groups of patients with high and low spinal

stability. In order to obtain more information

about the vertebrae’s motion during the mea-

surement we developed a distractor equipped

with navigation’s markershields. New tests were

performed with a complete computer navigation

system using a passive tracking camera. The

objective was to visualize the complete 3D

motion of the vertebrae and quantify the angle

and the rotation during the distraction from the

spinous processes.

Fractometer

The analysis of the basic construction has

shown potential for improvement in the calibra-

tion, reduction of mechanical play and fixation

for the optical sensors as well as the user friend-

liness and fixation of the sensor to the fixateur

externe. The search for variants for development

of an improved prototype resulted in the follow-

ing solution: A new mechanism for calibration

uses a linear guiding system and a micrometer

screw for reliable adjustment of the optical

components. This way, most of the mechanical

play is eliminated. This new method also effec-

tively improves user friendliness.



Roger Cattin 032 321 63 19

[email protected]



Virtual Reality


Schlüsselbegriffe


Im Rahmen dieses Projekts wird eine Mikroka-

mera entwickelt, welche in eine Smartcard

eingebaute werden kann und für Iris- und Ge-

sichtserkennung sowie für die Datenübertragung

von einem Bildschirm in die Karte verwendet

werden kann. In Zusammenarbeit mit dem

Institut für Mikrotechnologie der Universität

Neuenburg) wird an der Entwicklung einer

extrem kleinen Kamera mit Mikrolinsenarrays

gearbeitet.

Weiter arbeiten wir an der Entwicklung von

neuen Algorithmen für die Merkmals-Erkennung

in der Iris. Ein Software-Framework ist erarbeitet

worden, das zuverlässig Iris-Codes für die

Authentifizierung erzeugen kann. Dieses Paket

so optimiert, dass es in Mikrocomputern einge-

setzt werden kann und dort nur sehr wenig

Resourcen (Rechenzeit und Memory) benötigt.

In einem weiteren Projekt wurden die Grundla-

gen für eine neuartige Kamera entwickelt, wel-

che Daten mit einer grossen Bandbreite von

einem Bildschirm lesen kann. Für die verwende-

te Technologie ist ein Patent erteilt worden.

Resultate

Nachdem sich gezeigt hatte, dass der erste

Ansatz für eine Iris-Mikrokamera zu licht-

schwach war suchten wir die Zusammenarbeit

mit dem Institut für Mikrotechnologie der Univer-

sität Neuenburg. Dieses forscht unter anderem

über die Verwendung von Mikrolinsenarrays für

Kameras. Die Verbindung dieser Grundlagenfor-

schung mit unserer praktischen Anwendung ist

ein ideales Beispiel der Zusammenarbeit von

Universität und FH. Der Design der Kamera ist

abgeschlossen und erste Testergebnisse sind in

Kürze zu erwarten.

Die in einem BFH Forschungsprojekt erarbeite-

ten Grundlagen einer Software für die Erken-

nung der Iris konnten jetzt im Projekt Poly-Iris in

eine praktische Anwendung überführt werden.

Es konnte praktisch gezeigt werden, dass die

Software so angepasst werden kann, dass sie in

einem Mikrocomputer, wie er in eine Smartcard

eingesetzt werden kann, lauffähig ist und in

vernünftiger Rechenzeit die Ergebnisse liefert.

Im Rahmen dieses Forschungsplans konnte das

Projekt einer Kamera für die breitbandige Über-

tragung von Daten von einem Bildschirm in eine

Smartcard weiterverfolgt werden. In der Zwi-

schenzeit ist es gelungen, Masken mit den

notwendige extrem kleinen Strukturen herzustel-

len und eine Experimentalkamera aufzubauen.

Der Funktionsnachweis konnte erbracht werden.

Zurzeit laufen Untersuchungen für die optimale

Bildvorverarbeitung.



Jürgen Eckerle 032 16 312

[email protected]



Virtual Reality


Schlüsselbegriffe

Virtual Reality, Planning, Osteosynthesis, Opti-

mization





project which is conducted by Urs Künzler in

collaboration with the University Hospitals of

Zurich and Basel and the Computer Science

Department of the University of Basel.

The HOVISSE project is divided into 4 work

packages: WP-A, WP-B, WP-C and WP-D. I am

involved in WP-C: The main goal of WP-C is to

model, to simulate and to visualize the man-

machine interactive workflow of a Proximal

Femur Nail (PFN) surgical intervention. Besides

this main goal, the workflow also needs to be

optimized with respect to selected optimality

criterions.

As a result, an interactive simulation framework

is to be developed which can be used for preo-

perative training and interactively supported

optimization. Additionally, the simulated

workflow is visualized as a realistic life size 3D

stereoscopic visualization in the VR CAVE

laboratory.

Resultate

Since the HOVISSE project takes 3 years, there

are only preliminary results available at the

moment. The following sub-goals have been

reached:

(R1) Originally, I planned to work in the COSTA

project submitted at SNSF by Urs Künzler in

May 2005. However, the submission was finally

rejected. As a result, I joined to the HOVISSE

project. My preliminary studies and work ap-

peared in HOVISSE/ORISOS Research Projects,

Scientific Papers Survey, April 2006, p. 5-8.

(R2) The intra-operative workflow scenario for a

Proximal Femur Nail (PFN) surgical intervention

is completely documented and validated in a

meeting visited by the medical team members

and by us. This workflow documentation yield a

workflow diagram including all the persons

involved and all the actions done during the

surgery. It provides the basis for the actual

simulation and the optimization of this PFN

scenario (see HOVISSE, Progress Report 1,

January 2007).

(R3) I developed a path planning algorithm

needed for the simulation module to compute a

plausible and realistic path for the simultaneous-

ly acting agents in the 3D virtual world.

(R4) I outlined a novel two-level problem solving

process for optimizing the workflow (as de-

scribed below in more detail).



Stephan Fischli 031 848 32 74

[email protected]



Virtual Reality


Schlüsselbegriffe

(Virtual Reality, Augmented Reality, Osteo-

synthesis






















three years.

Resultate

For work package C, we achieved the following

results:

Definition of the intra-operative workflow

scenario for a Proximal Femur Nail (PFN) sur-

gical intervention which has been validated by

the medical team members

Design of the simulation software architec-

ture, especially of a common data basis and a

network protocol between the 3D simulation

and the workflow engine

Concept of the workflow description and

definition of a corresponding workflow lan-

guage

Development of a feasibility prototype of the

workflow engine and operation room visualiza-

tion



Claude Fuhrer 032 321 63 36

[email protected]



Virtual Reality


Schlüsselbegriffe


sis






















three years.

Resultate

The progress achieved so far for work package

A has concentrated on the elaboration of a

comprehensive set of medical user requirements

needed for the pre-operative osteosynthesis

planning. Additionally we focused on the specifi-

cation and engineering of a generic software

architecture as a firm basis for the development

of the work package specific applications. Much

research was done to find algorithms for efficient

bone data segmentation, fragmentation as well

as for procedures for mesh operations and

collision detection between arbitrary shaped

mesh geometries.

As concrete result, one has developed a test

wrapper for feeding the RAPID collision detec-

tion library with the medical geometrical data.

On one side, this would allow us to measure if

the performance of this data translation meets

the requirements of the projects and, on the

other side, it would be used to implement and

test the collision handling processing.

As HOVISSE is three year research project, the

work in the individual work packages is still work

in progress and therefore only preliminary results

are available yet.



Dr. Josef Goette 032 321 67 31

[email protected]


Forschungsfeld(er) Mikrotechnologien


Schlüsselbegriffe

Analog-Digital Wandler, Sigma-Delta Modulator


Analog-Digital (AD) Wandler sind die notwendi-

gen Schnittstellen zwischen analoger und digita-

ler Welt: analoge Signale wie sie zum Beispiel

von Sensoren für Temperatur, Licht und derglei-

chen herrühren, müssen in eine digitale Darstel-

lung gewandelt werden, um von digitalen Sys-

temen (Mikroprozessor, anwendungsspezifische

digitale Hardware) weiterverarbeitet werden zu

können. Klassische Sigma-Delta AD Wandler

führen die Wandlung in einem zweistufingen

Prozess durch: Ein Sigma-Delta Modulator stellt

das analoge Signal als hochfrequente Bitse-

quenz dar (die eigentliche Wandlung), und ein

nachgeschaltetes digitales Filter übersetzt diese

Bitsequenz (viele aber ungenaue Datenwerte) in

eine niederfrequente Sequenz von Abtastwerten

höherer Auflösung. In der Praxis werden solche

Sigma Delta AD Wandler als integrierte Schal-

tungen realisiert, sei es als eigenständige AD

Wandler, sei es als Teil einer grösseren anwen-

dungsspezifischen Integration. Integrierte Schal-

tungen sind mit hohen Initialkosten verbunden

und rechnen sich nur für grosse Stückzahlen

(100'000 und mehr); gemischt analog/digitale

integrierte Schaltungen wie sie für Sigma-Delta

AD Wandler benötigt werden sind noch teurer.

Das Ziel unseres Projekts ist es, einer Idee zur

Sigma-Delta AD Wandler Realisierung zum

Durchbruch zu verhelfen, bei welcher der analo-

ge Sigma-Delta Modulator ohneaktive analoge

Komponenten, mit lediglich einem Widerstand

und einer Kapazität,realisiert werden kann;

damit eine Integration der analogen Schaltungs-

teile überflüssigwird; und damit nur noch das

digitale Filter des Sigma-Delta AD Wandlers

„integriert‚ werden muss. Dabei kann „integriert‚

bedeuten, dass dieses Filter tatsächlich zusam-

men mit der erwähnten anwendungsspezifi-

schen Hardware integriert ist; „integriert‚ kann

auch bedeuten, dass das Filter als Teil der

Software des erwähnten Mikroprozessors

realisiert ist. Unabhängig von der konkreten

Realisierung ist wichtig, dass mit unserer Idee

der Anwendungsbereich der Sigma-Delta AD

Wandler-Technologie auf Einsätze mit kleinsten

Stückzahlen erweitert wird: Wir haben einen

sehr günstigen AD Wandler mit Hilfe eines

Widerstandes, einer Kapazität, einem binären

Eingangs- und einem binären Ausgangsport der

digitalen Hardware realisiert.

Resultate

Es konnte eine neuartige MinimalArchitektur für

den SigmaDelta Modulator zum Einsatz in

SigmaDelta AD Wandlern erarbeitet werden.

Diese MinimalArchitektur ist die Basis für die

Realisierung von AD Wandlern mit nur einem

Widerstand und einer Kapazität als einzige

analoge Elemente. Weil keine aktiven analogen

Elemente nötig sind, lassen sich AD Wandler in

FPGA's oder in der Software von handelsübli-

chen Mikroprozessoren realisieren. Anwendung

findet die neuartige Technologie überall dort, wo

SensorDaten gewandelt werden müssen und

strenge Anforderungen an das Preis/Leis tungs-

verhältnis auch bei kleinen Stückzahlen (1 bis

100'000) gefordert sind.

Die beschriebene Technologie hat eine struktur-

bedingte beschränkte Auflösung bei moderaten

Abtastfrequenzen. Eine in der Berichtsperiode

neu ersonnene zusätzliche Idee kann diese

Einschränkung stark abschwächen: Wir haben

zeigen können, dass die Injektion von Pseudo-

Rauschen in den WandelProzess die theoreti-

sche Limite der ursprünglichen Architektur

aufheben kann, ohne die ursprüngliche Idee des

„digitalonly‚ Wandlers zu verraten.

Durch die erworbene Kompetenz ist es uns im

letzten Teil des Berichtsjahres möglich gewor-

den, für den Industriepartner HMT einen Consul-

tingAuftrag durchzuführen. Dieser Auftrag wird

im Jahr 2007 in ein KTI Projekt münden.



Dr. Marcel Jacomet 032 321 67 31

[email protected]


Forschungsfeld(er) Mikrotechnologien


Schlüsselbegriffe

Analog-Digital Wandler, Sigma-Delta Modulator


Analog-Digital (AD) Wandler sind die notwendi-

gen Schnittstellen zwischen analoger und digita-

ler Welt: analoge Signale wie sie zum Beispiel

von Sensoren für Temperatur, Licht und derglei-

chen herrühren, müssen in eine digitale Darstel-

lung gewandelt werden, um von digitalen Sys-

temen (Mikroprozessor, anwendungsspezifische

digitale Hardware) weiterverarbeitet werden zu

können. Klassische Sigma-Delta AD Wandler

führen die Wandlung in einem zweistufingen

Prozess durch: Ein Sigma-Delta Modulator stellt

das analoge Signal als hochfrequente Bitse-

quenz dar (die eigentliche Wandlung), und ein

nachgeschaltetes digitales Filter übersetzt diese

Bitsequenz (viele aber ungenaue Datenwerte) in

eine niederfrequente Sequenz von Abtastwerten

höherer Auflösung. In der Praxis werden solche

Sigma Delta AD Wandler als integrierte Schal-

tungen realisiert, sei es als eigenständige AD

Wandler, sei es als Teil einer grösseren anwen-

dungsspezifischen Integration. Integrierte Schal-

tungen sind mit hohen Initialkosten verbunden

und rechnen sich nur für grosse Stückzahlen

(100'000 und mehr); gemischt analog/digitale

integrierte Schaltungen wie sie für Sigma-Delta

AD Wandler benötigt werden sind noch teurer.

Das Ziel unseres Projekts ist es, einer Idee zur

Sigma-Delta AD Wandler Realisierung zum

Durchbruch zu verhelfen, bei welcher der analo-

ge Sigma-Delta Modulator ohneaktive analoge

Komponenten, mit lediglich einem Widerstand

und einer Kapazität,realisiert werden kann;

damit eine Integration der analogen Schaltungs-

teile überflüssigwird; und damit nur noch das

digitale Filter des Sigma-Delta AD Wandlers

„integriert‚ werden muss. Dabei kann „integriert‚

bedeuten, dass dieses Filter tatsächlich zusam-

men mit der erwähnten anwendungsspezifi-

schen Hardware integriert ist; „integriert‚ kann

auch bedeuten, dass das Filter als Teil der

Software des erwähnten Mikroprozessors

realisiert ist. Unabhängig von der konkreten

Realisierung ist wichtig, dass mit unserer Idee

der Anwendungsbereich der Sigma-Delta AD

Wandler-Technologie auf Einsätze mit kleinsten

Stückzahlen erweitert wird: Wir haben einen

sehr günstigen AD Wandler mit Hilfe eines

Widerstandes, einer Kapazität, einem binären

Eingangs- und einem binären Ausgangsport der

digitalen Hardware realisiert.

Resultate

Es konnte eine neuartige MinimalArchitektur für

den SigmaDelta Modulator zum Einsatz in

SigmaDelta AD Wandlern erarbeitet werden.

Diese MinimalArchitektur ist die Basis für die

Realisierung von AD Wandlern mit nur einem

Widerstand und einer Kapazität als einzige

analoge Elemente. Weil keine aktiven analogen

Elemente nötig sind, lassen sich AD Wandler in

FPGA's oder in der Software von handelsübli-

chen Mikroprozessoren realisieren. Anwendung

findet die neuartige Technologie überall dort, wo

SensorDaten gewandelt werden müssen und

strenge Anforderungen an das Preis/Leis tungs-

verhältnis auch bei kleinen Stückzahlen (1 bis

100'000) gefordert sind.

Die beschriebene Technologie hat eine struktur-

bedingte beschränkte Auflösung bei moderaten

Abtastfrequenzen. Eine in der Berichtsperiode

neu ersonnene zusätzliche Idee kann diese

Einschränkung stark abschwächen: Wir haben

zeigen können, dass die Injektion von Pseudo-

Rauschen in den WandelProzess die theoreti-

sche Limite der ursprünglichen Architektur

aufheben kann, ohne die ursprüngliche Idee des

„digitalonly‚ Wandlers zu verraten.

Durch die erworbene Kompetenz ist es uns im

letzten Teil des Berichtsjahres möglich gewor-

den, für den Industriepartner HMT einen Consul-

tingAuftrag durchzuführen. Dieser Auftrag wird

im Jahr 2007 in ein KTI Projekt münden.



Urs Josi 031 332 85 77

[email protected]



Virtual Reality 390h

Schlüsselbegriffe


sis






















three years.

Resultate

Im auf drei Jahre ausgelegten Forschungspro-

jekt HOVISSE beschäftigte ich mich im Rahmen

meiner Forschungstätigkeit eingehend mit der

konzeptionellen Weiter- und Aufarbeitung der

Dichteverteilungsdaten aus CT-Bildern, die

massgebend sind für eine therotische Berech-

nung der Steifigkeit eines Knochens.

In der Literatur sind verschiedene Ansätze

publiziert nach welchen Graustufen von CT-

Daten in mechanische Eigenschaften umge-

rechnet werden. Formal gleichen sich die Ansäz-

te, während die quantitative Umsetzung zu

relevanten Abweichungen zwischen den ver-

schiedenen Publikationen führen.

Es kann nun durch meine Arbeiten aufgezeigt

werden welche Ansätze zu praxisrelevanter

Umsetzung führen, sodass die im Gesamtkon-

text von HOVISSE geforderten Aufbereitungs-

und Bearbeitungszeiten (mit hinreichender

Genauigkeit) für auszuführende mechanische

Simulationen sinvoll durchgeführt werden kön-

nen. Dieser gefundene Ansatz ist fü eine präo-

perative Planung der Operation innerhalb nützli-

cher Frist unabdingbar.



Urs Künzler 032 321 63 43

[email protected]


Forschungsfeld(er) Umsetzung der Bologna-

Reform


Schlüsselbegriffe

(min 3 / max 5) Virtual Reality, Augmented

Reality, Osteosynthesis















Through use of Virtual- and Augmented- Reality







three years.

Resultate

The progress achieved so far for work package

A has concentrated on the elaboration of a

comprehensive set of medical user requirements

needed for the pre-operative osteosynthesis

planning. Additionally we focused on the specifi-

cation and engineering of a generic software

architecture as a firm basis for the development

of the work package specific applications. Much

research was done to find algorithms for efficient

bone data segmentation, fragmentation as well

as for procedures for mesh operations and

collision detection between arbitrary shaped

mesh geometries.

The FEA^modeling of the biomechanical proper-

ties of work package B1 has successfully

started through the evaluation of a concept for

the topology independent assignment of materi-

al properties within the simulation model. Consi-

derable research went into the elaboration of an

appropriate procedure to extract voxel based

Houndsfield values from medical CT scans in

order to be integrated into the bone surface

model.

Additionally, for work package C, the intra-

operative workflow scenario for a Proximal

Femur Nail (PFN) surgical intervention is com-

pletely defined and validated by the medical

team members. This workflow specification will

provide the basis for the actual simulation and

optimization runs of this PFN scenario. Techni-

cally we now have a stable software architecture

and a validated feasibility prototype for the

workflow engine and operation room visualiza-

tion and partly also for the animation compo-

nent. As HOVISSE is three year research

project, the work in the individual work pack-

ages is still work in progress and therefore only

preliminary results are available yet.



Yves Mussard 032 321 63 83

[email protected]



gien und Automation, Medizintechnik


Schlüsselbegriffe

Micro-Factory, Micro-robot, Robot for Eaer

surgery


Projet "Micro Factory"

Ce projet consiste à concevoir et développer

des systèmes de production de très petites

tailles. participation et demande de participation

à des conférences. Un mini robot a été déve-

loppé à la HESBTI qui doit servir de base pour la

Micro Factory.

Le projet se poursuivra avec des études et des

développement pour les systèmes de transfert

et les systèmes d'alimentation (Zuführsysteme)

Projet "Mechatronic Assistance For Hear

Surgery"

C'est un projet CTI sur lequel nous travaillons

avec l'université de Berne, l'Hôpital de l'Ile et

l'entreprise

Cochlear acoustics.

Il s'agit de développer un mini-robot pour aider

le chirurgien lors d'opération dans l'oreille

moyenne.

Resultate

Projet "Microfactory"

préparation en commun avec le CSEM :

- d'une conférence lors de l' IPAS (Interna-

tional Precision Assembly Seminar) à

BadhofgasteinAustria les 19-22 February

2006 (cf. annexe 1)

- demande de participation à la IWMF (In-

ternational Workshop on MicroFactories) à

Besançon (oct 2006) (cf. annexe 3)

le robot développé à la BFH-TI a été industria-

lisé. Nous avons ensuite effectué la caractéri-

sation du robot.

Projet "Mechatronic Assistance For Hear

Surgery"

un projet CTI d'une durée de 2 ans a été

conclu avec l'université de Berne, l'Hôpital de

l'Ile et l'entreprise Cochlear acoustics à Lau-

sanne ( cf. annexe 3)

un premier prototype a été développé puis

fabriqué. Ce prototype est actuellement en

phase de programmation et de test.



Heinrich Schwarzenbach

[email protected]


Forschungsfeld(er)


Schlüsselbegriffe

Implantatsimulation mit FEM, alternierender

Spinnprozess


Traumatologie, FEM-Simulation eines

Implantates

Modellentwicklung der Verbindung Knochen

und Implantat, damit das Heilungsverfahren bei

Einsatz eines Fixateurs extern mittels rechneri-

scher FEM-Simulation quantifiziert werden kann.

KTI-Projekt 6609.3 Alternative Ansätze für

Infusionsset (AAIS)

Ein neuartiges Spinnverfahren zur Kanülenher-

stellung wurde entwickelt und gebaut. Mit dem

neuartigen Verfahren ist die Herstellung eines

Kapillars möglich, der abschnittsweise aus zwei

unterschiedlichen Materialien besteht, hartes

Material für die Spitze und weiches Material für

die Kanüle.

Resultate

Traumatologie, FEM-Simulation eines

Implantates

Die Aufteilung des Kraftflusses auf den Fixateur

und auf den genesenden Knochen wurde

qualitativ errechnet. Es zeigt sich, dass der

Knochen sehr viel schneller den Hauptteil der

Kräfte aufnimmt als vermutet und der Fixateur

bereits nach wenigen Tagen nur die Aufgabe der

Positionierung hat.

KTI-Projekt 6609.3 Alternative Ansätze für

Infusionsset (AAIS)

Es ist gelungen die Anlage und den Prozess für

ein völlig neuartiges Spinnverfahren zu entwi-

ckeln, zu bauen und damit funktionsfähige

Kanülen aus abschnittsweise verschiedenen

Materialien zu produzieren. Die geforderte

Knicksteifigkeit wurde erreicht. Die Nadelspitzen

konnten so geschliffen werden, dass die Penet-

rierfähigkeit möglich ist. Die Dehnungsreserven

des Endproduktes sind jedoch noch unter den

geforderten Werten, der Einsatz ist somit ohne

weitere Untersuchungen nicht möglich.



Andreas Stahel 032 321 62 58

[email protected]


Forschungsfeld(er) Medizintechnik


Schlüsselbegriffe


Simulationen und Multiphysics FEM Simu-

lationen in der Medizintechnik

Im Bereich verschiedener medizintechnischer

Anwendungen werden mechanische Simulatio-

nen und Multiphysics FEM Simulationen für

Produktentwicklungen z.B. im Bereich Orthopä-

die und Ophthalmologie durchgeführt.

Die prinzipalen Anwendungebereiche sind

Ophtalmologie und Orthopädie.

Resultate

Orthopädie

Für die klinische Studie an der Christian-

Doppler-Klinik Salzburg wurden in-vivo Messu-

gen an der Wirbelsäule mit einem Distraktor

durchgeführt, um Aussagen über die Steifigkeit

sowie über das biomechanische Verhalten der

Wirbelsäule zu erhalten. Dabei wurde ein dorsa-

ler Distraktor der Firma Synthes so modifiziert

werden, dass der Distraktor zwischen zwei

Processi Spinosi eingeführt werden kann. Auf

diese Weise wurde die direkte Distraktion zweier

Wirbelkörper möglich. Mittels mechanischen

Simulationen musste dabei mit hoher Sicherheit

sichergestellt werden, dass der Distraktor

während der Operation aufgrund der modifizier-

ten Spitze nicht bricht. Massnahmen zur Erhö-

hung der Sicherheit des Operationsinstruments

werden vorgeschlagen. Einfache FEM Berech-

nungen zur Festigkeit der Distraktoren wurden

ausgeführt.

Ophthalmologie

Im Rahmen des Industrieprojekts zur Entwick-

lung eines neuartigen Operationssystems zur

Behandlung von Altersweitsichtigkeit ist die

Stabilität des entwickelten Mikrokeratoms

mittels Simulationsrechnungen zu verifizieren. In

Zusammenarbeit mit dem MEMCenter der

Universität Bern werden metabolischen Stoff-

wechselvorgänge in der Cornea nach Schneiden

eines kleinen Tunnels und Implantation eines

optischen Inlays simuliert. Insbesondere werden

der Sauerstofftransport im Stroma der Cornea

simuliert, womit Aussagen über die mögliche

Trübung der Cornea gemacht werden.



Martin Züger 031 332 85 77

[email protected]


Forschungsfeld(er) CPVR


Schlüsselbegriffe


sis













with the preoperative planning phase and con-

tinuing to the intra-operative surgery phase.








three years.

Resultate

Im Rahmen des auf 3 Jahre angelegten HOVIS-

SE Projektes wird die nichtlineare strukturme-

chanische Simulation gebrochener Knochen in

Verbindung mit Implantaten entwickelt. Im

Rahmen meiner Forschungstätigkeit während

der Berichtsperiode habe ich mich eingehend

mit den Möglichkeiten der Werkstoff-

Modellierung von Kochen in 3D FEM Simulatio-

nen auseinander gesetzt.

Dabei habe ich ein Konzept entwickelt, welches

es erlaubt, Werkstoffdaten aus dem CT-

Datensatz FE-Netz unabhängig dynamisch in ein

FE-Modell zu integrieren. Dieser Ansatz ist in

der Literatur nicht vorhanden. Die Werkstoffda-

ten (Steifigkeitseigenschaften, welche aus den

Graustufen des CT-Datensatzes berechnet

werden müssen) werdenüber ein von mir defi-

niertes Datenformat mit einem 3D-Modell ver-

knüpft. Bei den herkömmlichen, in der Literatur

aufgeführten Verfahren werden die Werkstoffda-

ten über Programmschnittstellen direkt den

bereits vorher generierten Finiten Elementen

zugewiesen. Das heisst, dass Diskretierung der

Werkstoffeigenschaften mit der Diskretierung

des Netzes gekoppelt ist. Eine Neuvernetzung

des Modelles erfordert die komplette Neudefini-

tion der Werkstoffdaten.

Der neu gefundene Ansatz ermöglicht die Ein-

bindung eines voxelartig aufgebauten Werk-

stoffdatensatzes, welcher dynamisch, bei der

Generierung der Jobdateien, dem FE-Modell

mitgegeben wird. Dadurch wird es möglich, die

Werkstoffdaten FE-Netz unabhängig zu generie-

ren. Zudem besteht nun die Möglichkeit, die in

der Realität unscharfe Trennung zwischen

Kortikalis und Spongiosa ebenso unscharf

abzubilden, sofern die CT-Daten fein genug

gesampelt sind und das FE-Netz die nötige

Feinheit aufweist.


bfh-ti forschungsauftrag 2005/2006 berichte der … fileberner fachhochschule technik und informatik...

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