5G-Campusnetzwerke in Hafenanlagen
Im Projekt 5G-PortVG wurden 5G-basierte Dienstleistungen und Produkte erprobt, die als nutzerzentrierte maritime Assistenz-Systeme arbeiten. Ein Einsatz von 5G-Infrastruktur hat das Potential in kleinen Wirtschaftshäfen die gesamten Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse rationaler, effektiver und sicherer zu gestalten. In diesem Projekt wurde eine Basis geschaffen, um neue Anwendungen im Hafensektor zu ermöglichen. Es wurden außerdem die Mehrwerte der 5G-Technologie im Vergleich zu bestehenden technischen Systemen aufgezeigt und bewertet. Die Hochschule Stralsund (HOST) unterstützte das Projekt mit Forschungs- und Entwicklungsleistungen und dem Aufbau eines autonom agierenden Logistik- und Transportsystems-Demonstrators.
Entwicklung autonom agierender Logistik- und Transportsysteme
Hierzu sind in drei parallel bearbeiteten Leitprojekten spezifische 5G-Campusnetzwerke und Lösungen entstanden. Die Leitprojekte konzentrierten sich auf die Bereiche:
- Kaikante-See (Leitprojekt LP-1)
- Kaikante-Land (Leitprojekt LP-2)
- Mehrwertdienste (Leitprojekt LP-3).
Diese Projekte bildeten die Grundlage, neue Anwendungen im Hafensektor zu erproben sowie die Mehrwerte der 5G-Technologie insbesondere im Vergleich zu bestehenden technischen Systemen aufzuzeigen und zu evaluieren. Das Projekt zeichnete sich durch eine stufenweise, offene Umsetzung aus: Die stufenweise sowie parallele Umsetzung wurde durch die Phasen Labor, Pilot und Praxis gewährleistet. Forschungsarbeiten, Produkt- und Dienstleistungsideen sowie zukunftsweisende Anwendungen dienen dem Transfer von 5G-basierten Geschäftsmodellen in den Hafensektor, in den maritimen Bereich sowie als bundesweites Modell und Testfeld. Ein zukünftiger Transfer in angrenzende Wirtschaftscluster bzw. Technologiebereiche ist möglich.
Mittelgeber: Bundesministerium für Digitales und Verkehr
Ausschreibung:5G-Innovationswettbewerb – geförderte Umsetzungsprojekte (dritte Runde)
Projektlaufzeit: 01.01.2022 - 31.12.2024
Projektleitung: DEN GmbH
Die Projektbestandteile

5G-Campusnetzwerk

Alle Projektbestandteile werden durch ein 5G-Campusnetzwerk verbunden, das einen sicheren, schnellen und stabilen Datenaustausch gewährleistet.
Was steckt hinter dem Begriff Campusnetz?
5G-Netze können lokal und in sich geschlossen betrieben werden. Sie verwenden in diesen Fällen zugewiesene lizenzbasierte Frequenzen, die von der Bundesnetzagentur vergeben werden. Aufgrund des standortsgebundenen Geltungsbereichs der Frequenzen sind diese Netze auf ein bestimmtes Gelände, den Campus, begrenzt. Die Campusnetze mit ihrer individuellen Frequenz können ganz gezielt auf die Anforderungen des Umfelds angepasst werden, da sie nicht für den Gebrauch durch die Öffentlichkeit vorgesehen sind.
LP1 Kaikante-See

Unmanned Surface Vehicle (USV)
- Dynamische & kontinuierliche Routenberechnung mit Routenanpassung zur Kollisionsvermeidung
- Implementierung und Test neuer, digitaler Regelungsstrukturen, unter Anwendung der Parametric Transfer Function (PTF)
- Remotezugriff über den Schiffsführungssimulator möglich
Autonom fahrende Schiffe, also Schiffe, die sich ohne Besatzung auf der Wasseroberfläche fortbewegen, werden auch als unmanned surface vehicles oder uncrewed surface vessels, kurz USVs, bezeichnet. Ein Modell eines USV dient dem Leitprojekt 1- Kaikante-See als Grundlage zum Implementieren und Testen neuer digitaler Autopiloten und Assistenzsysteme. Auf einem Schiff ohne menschliche Besatzung müssen digitale Systeme mit Hilfe verschiedener Sensorik die Kursregelung übernehmen. Die Kursregelung beinhaltet die Routenberechnung, die Routenanpassung und auch die Geschwindigkeit. Da sich ein Schiff in der Regel nicht allein auf der Wasseroberfläche bewegt, muss das autonome Regelungssystem auf die jeweilige Umgebung reagieren und den Kurs sowie die Geschwindigkeit entsprechend anpassen.

Schiffsnavigation
- Dynamische & kontinuierliche Routenberechnung mit Routenanpassung zur Kollisionsvermeidung
- Implementierung und Test neuer, digitaler Regelungsstrukturen, unter Anwendung der Parametric Transfer Function (PTF)
- Remotezugriff über den Schiffsführungssimulator möglich
Zur Erprobung und Prüfung der Sensorik und Software dient neben dem Model-Wasserfahrzeug auch im Realversuch die Solarfähre „Sünje“. Hierzu wird auch ein praxisorientierter Fernzugriff (Remotezugriff) auf die Steuerung der Schiffsysteme (Realschiff-Fernzugriff) getestet.
Die Routenberechnung muss kontinuierlich und dynamisch erfolgen, damit eine Routenanpassung jederzeit schnell möglich ist und Kollisionen vermieden werden können. Genauso muss selbstverständlich der Remotezugriff in Echtzeit funktionieren. Die Systeme sind also auf die Leistungsstärke der 5G-Netze angewiesen.

Simulation
- Simulation hydrodynamischer Schiffsmodelle
- Implementierung und Test neuer, digitaler Regelungsstrukturen, unter Anwendung der Parametric Transfer Function (PTF)
LP2 Kaikante-Land

Unmanned Ground Vehicle (UGV)
- Mit der Option autonomer Gestaltung
- Landseitiger autonomer Gütertransport
- Flottenmanagement
Unbemannte Fahrzeuge, die sich auf dem Land bewegen, werden als unmanned ground vehicle (UGV) bezeichnet. Das Leitprojekt 2 - Kaikante-Land verwendet Modelle eines UGV zur Erprobung der landseitigen Logistikprozesse in Wirtschaftshäfen. Auch sie müssen ihre Route und Geschwindigkeit entsprechend ihrer Umgebung anpassen und anderen statischen sowie beweglichen Objekten ausweichen können. Die Verlässlichkeit und die Leistungsfähigkeit der 5G-Netze tragen also erheblich zu einem sicheren automatisierten bzw. assistierten Fahren dieser unmanned vehicles auf Land (und auch auf Wasser) bei.

Landstation Sensoren
- Detektion, Klassifizierung und Verortung von Objekten auf der Seeseite
- Stationäre Erweiterung des Erfassungsbereichs der Schiffssensorik in Hafennähe
- Möglichkeit zur redundanten Erfassung von Objekten
Das Leitprojekt 2 - Kaikante-Land überschneidet sich mit dem Leitprojekt 1 - Kaikante-See im Segment der Hafenanlage, das die Anlegestelle der Schiffe darstellt. Dabei wirken die landseitigen Anwendungen auch auf den seeseitigen Teil der Hafenanlage und in die Routenplanung der Schiffe ein. Verschiedene ortsfeste Sensoren in Bereich der Hafenanlage erleichtern das Navigieren. Durch kontinuierliches Monitoring von Passagen mit hoher Verkehrsdichte können Sicherheitsrisiken durch den langen Bremsweg der Schiffe kompensiert und Gefahrensituation vermieden werden. Die Übersicht über den gesamten Hafenbereich wird verbessert.

Umladestation
- Detektion, Klassifizierung und Verortung von Objekten auf der Seeseite
- Stationäre Erweiterung des Erfassungsbereichs der Schiffssensorik in Hafennähe
- Möglichkeit zur redundanten Erfassung von Objekten
Das Leitprojekt 2 bezieht sich zusätzlich auf den Teil des Hafenareals, welches sich landseitig von dem Anlegeort der Schiffe befindet. Als Teil einer autonomen Hafenlogistik geht es hierbei um den modellhaften Prozess der Entladung sowie des Weitertransportes in eine Lagerhalle oder zu einer weiteren Verladestelle.
LP3 Mehrwertdienste

Mehrwertdienste
- Auswertung und Visualisierung von Daten aus den Leistungspaketen 1 & 2 sowie Schiffsdaten
- Entwicklung eines interaktiven Informationssystems für Touristen
- Entwicklung einer interaktiven, immersiven 3D virtuellen Brücke
Oftmals werden im Rahmen von Basisdiensten, also originären Aufgaben von (digitalen) Systemen, Daten erhoben, die für zusätzliche Dienstleistungen, so genannte Mehrwertdienste, verwendet werden können. Digitale Mehrwertdienste nehmen diese vorhandenen Rohdaten und bereiten sie zu nutzbaren Informationen auf.
Für die Anlegestelle der Solarfähre „Sünje“ aus dem Realversuch des Leitprojektes 1 wird im Leitprojekt 3 ein interaktives Informationssystem für Fahrgäste der Fähre und Tourist*innen entwickelt. Dieses Fahrgastinformationssystem nutzt Daten der Fähre in Echtzeit, visualisiert diese zusammen mit weiteren Schiffs- und Tourismusdaten und stellt diese an den Anlegestellen bereit. Einen weiteren Mehrwertdienst stellt die Entwicklung einer virtuellen Schiffsbrücke dar. Hierbei handelt es sich um eine interaktive, immersive Darstellung der Fährenbrücke, also des Arbeitsplatzes des Kapitäns bzw. der Kapitänin, einschließlich Videostream der aktuellen Fahrt als auch 3D-Modelle der Instrumente. Auch im Leitprojekt 3 – Mehrwertdienste stellt die Zuverlässigkeit der Datenübertragung im 5G-Mobilfunknetz eine wichtige Grundvoraussetzung zur Bereitstellung der Informationsangebote dar.
Neuigkeiten zu 5G-PortVG
Großprojekt für 5G in Wirtschaftshäfen
Hochschule arbeitet im Verbund mit Partnern daran, Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse durch 5G-Infrastruktur zu optimieren.
Smartere, effizientere und sicherere Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse in Wirtschaftshäfen in der Region Vorpommern - Das ist ein Potential, das der Einsatz von 5G-Infrastruktur birgt und das zu erreichen, ein Ziel, dem sich das Verbundprojekt 5G-PortVG stellt. Die Hochschule Stralsund (HOST) ist einer der Projektpartner. Sie wird mit zwei Millionen Euro vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr über einen Zeitraum von drei Jahren, bis Ende 2024, gefördert. “Für die Hochschule Stralsund ist das ein wertvolles Projekt, dessen Errungenschaften sich direkt in der Praxis bemerkbar machen können - das entspricht unserem Verständnis von Angewandten Wissenschaften, anwendungsorientierter Forschung und Praxisnähe”, erklärt Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse, Dekan der Fakultät für Maschinenbau der Hochschule Stralsund und Mitglied des Projektteams, “mit dem Maschinenbau sowie der Elektrotechnik und Informatik sind zudem auch gleich zwei Fakultäten der Hochschule in das Projekt eingebunden und können ihre jeweiligen Disziplinen für das gemeinsame Ziel optimal verzahnen.”
Im Projekt wird eine Basis geschaffen, um neue Anwendungen im Hafensektor zu ermöglichen. Es sollen außerdem die Mehrwerte der 5G-Technologien im Vergleich zu bestehenden technischen Systemen aufgezeigt und bewertet werden. Durch drei Leitprojekte sollen neue auf 5G basierte Dienstleistungen und Produkte entstehen, die als nutzerzentrierte maritime Assistenz-Systeme arbeiten. Das sind die Projekte:
- Kaikante-See
- Kaikante-Land und
- Mehrwertdienste
Neben der Hochschule Stralsund sind die Weiße Flotte, NautiTronix, die DEN GmbH, der die Gesamtleitung des Projektes obliegt, die atene KOM GmbH und die Witeno GmbH Projektpartner.
Die Hauptkompetenz der Hochschule liegt für das übergeordnete Projekt ganz klar in Forschungs- und Entwicklungsleistungen. “Für uns kommen in und mit diesem Projekt viele unserer Thematiken zum Tragen: Bilderkennung und Objektklassifizierung, Robotik und Autonome Navigation beispielsweise”, erklärt Prof. Dr. Christian Bunse, Professor für Software-Systeme. Für Forschungsarbeiten werden und sind daher auch Studierende eingebunden. “Sie können so an realen und komplexen Herausforderungen mitarbeiten und sich damit weiterqualifizieren”, begründet Prof. Dr. Bunse. So sollen sich auch Bachelorarbeiten und anvisiert auch eine Promotion mit dem 5G-PortVG-Projekt verknüpfen.
Zudem sollen Produkt- und Dienstleistungsideen entstehen. Ganz konkret sollen das Services wie beispielsweise Internetdienste zu Fährverbindungen und weitergehende Informationen für Touristen sein, die insbesondere Vertreter*innen der Fakultät Elektrotechnik, allen voran Prof. Dr. Christian Bunse, mit der Weißen Flotte und NautiTronix erarbeiten. Die gemeinsame Arbeit der Verbundpartner soll in der Praxis auch zwischen Sellin und Baabe auf Rügen zum Tragen kommen. Als Musterschiff dient die Solarfähre “Sünje” der Weißen Flotte. Auf ihr sollen die Steuerungs- und Regelungstechnik sowie vor allem die Sensorikkomponenten verbaut werden, welche die Verkehrsraumerkennung ermöglichen. “Ziel ist, dass die ”Sünje" - wohlgemerkt zunächst prototypisch und theoretisch - über die See steuern könnte, weil sie Hindernisse und auch Schwimmer oder Surfer erkennen kann - hier kommt auch die angesprochene Thematik Bilderkennung und Objektklassifizierung zum Tragen. In der Praxis werden das dann Informationen sein, derer sich der Kapitän zusätzlich bedienen kann - und damit eine relevante Steigerung der Sicherheit realisiert werden kann", so Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch, Professor für Fahrzeugsystemtechnik, Maritime Systemtechnik und Regelungstechnik sowie Prorektor für Forschung.
An der Hochschule soll ein autonom agierender Logisitk- und Transportsystem-Demonstrator aufgebaut werden. In einer Testregion, dem Löschteich am Institut für Regenerative Energiesysteme (IRES) der Hochschule, soll mit Boot und Robotik im Kleinen als Laborsituation vorempfunden werden, was im Großen in Pilot und Praxis erprobt werden soll. Aktuell liegt ein Fokus im Projekt an der Hochschule darauf, die Testregion vorzubereiten.
Neuestes Forschungsgerät der HOST braucht einen Namen
Boot mit spezieller Sensorik für das vom BMDV geförderte Projekt 5G-PortVG soll getauft werden. Forschung soll Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse in Häfen optimieren.
„HOSTI“ wird es sicher nicht, aber vielleicht „Innovatia“, „Little Scientist“ oder „Poseidon“ wie der Gott des Meeres … Die Hochschule Stralsund ist um ein neues Forschungsgerät reicher: mit einem rund 1,5 Meter langem unbemannten Wasserfahrzeug weitet die HOST die Forschung nun auch auf den maritimen Bereich aus. Ausgestattet mit modernster Sensorik zur Erfassung des Umfeldes über und unter der Wasseroberfläche, soll es zukünftig auch vollständig autonom fahren können.
Wie in der Seefahrt üblich, braucht dieses Boot natürlich einen Namen. HOST-Angehörige sind aufgerufen, sich mit Vorschlägen an der Namenssuche zu beteiligen und so dem vielversprechendem Forschungsprojekt 5G-PortVG, in dem das Gerät zuerst genutzt wird, noch mehr Auftrieb zu geben.
Das neueste Forschungsgerät:
"Das USV (Unmanned Surface Vessel – also ein unbemanntes Wasserfahrzeug) ist Bestandteil unseres autonomen Wasser-Land-Logistiksystems, welches wir auf dem Campus der Hochschule aufbauen“, erklärt Projektmitarbeiter Reik Schick, „die Aufgabe des Bootes wird es sein, selbstständig auf dem Wasser zu navigieren und anschließend zu einer Verladestation zurückzukehren. Dabei möchten wir die an unserer Hochschule entwickelten Navigations- und Regelungssysteme testen und weiter optimieren“. Im 5G-PortVG-Projekt arbeitet die Hochschule im Verbund mit Partnern daran, Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse in Häfen in der Region durch 5G-Infrastruktur zu optimieren. Auf dem USV wird erprobt, was später auch auf realen Schiffen wie zum Beispiel auf der Solarfähre „Sünje“ der Weißen Flotte GmbH zur Anwendung kommen könnte. „Auf dem USV und der ‘Sünje’ soll daher die gleiche Sensorik für die Umfeld-Erfassung und Positionsbestimmung eingesetzt werden“, erklärt Reik Schick, „allerdings besitzen beide Wasserfahrzeuge vollkommen unterschiedliche Antriebsarten und somit ganz andere Manövrierfähigkeiten, dementsprechend wird die Übertragung der Forschungsergebnisse herausfordernd“.
Das USV in Zahlen und Fakten:
Der Rumpf ist zirka 1,6 Meter lang und 70 Zentimeter breit, das System wiegt circa 32 Kilogramm. Sein Wasserstrahlantrieb kann das Boot auf eine Geschwindigkeit von bis zu 5 m/s (18km/h) beschleunigen. „Die auf dem Boot verbaute Sensorik umfasst unter anderem ein Multibeam-Sonar, mit dem es möglich ist, das Umfeld unter der Wasseroberfläche zu betrachten. Dadurch können wir Rückschlüsse auf die Wassertiefe sowie unter Wasser befindliche Hindernisse ziehen“, erklärt Reik Schick. Auch habe es ein Multibeam-LiDAR an Bord, durch dessen Einsatz das Forschungsteam der HOST sämtliche Gegenstände über der Wasseroberfläche in Form von Punktwolken erfassen kann. „Diese Daten werden wir zusammen mit denen des Frontradars nutzen, um andere Wasserfahrzeuge oder Hindernisse zu erkennen und Kollisionen zu verhindern“, ergänzt Olaf Keitsch. Später in der Praxis wird das ein System sein, das die Crew bei der Erkennung von Gefahren unterstützen kann. Die Steuerung des USV kann aktuell manuell per Fernbedienung oder autonom entlang einer vordefinierten Route erfolgen. Zur Unterstützung der Sicht befindet sich außerdem am Bug eine PTZ-Kamera, die um 360° gedreht werden kann. „Und genau wie größere Boote oder Schiffe besitzt das USV auch einen AIS-Transponder (Automatic Identification System) und wird damit auf den digitalen Seekarten eines jeden Bootes in der Nähe angezeigt“, so Olaf Keitsch weiter.
Kostenpunkt für die „Innovatia“, „HOSTI“, „Little Scientist“ oder doch „Poseidon“: 78.000 Euro netto.
Das 5G-PortVG-Projekt:
Im Forschungsvorhaben sollen Konzepte für 5G-basierte Dienstleistungen und Produkte entstehen, die als nutzerzentrierte maritime Assistenz-Systeme arbeiten. Ein Einsatz von 5G-Infrastruktur hat das Potential in (Wirtschafts-)Häfen die gesamten Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse rationaler, effizienter und sicherer zu gestalten. In diesem Projekt wird mithilfe modernster 5G-Mobilfunknetze eine Basis geschaffen, um neue Anwendungen im Hafensektor zu ermöglichen. Die Hochschule Stralsund unterstützt das Projekt mit Forschungs- und Entwicklungsleistungen und dem Aufbau eines autonom agierenden Logistik- und Transportsystem-Demonstrators. „Im Projektteam sind Vertreter*innen der Fakultäten für Maschinenbau sowie der Elektrotechnik und Informatik“, betont der Projektleiter Prof. Dr.-Ing Jens Ladisch. Im Team sind neben Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch, Reik Schick, und Olaf Keitsch auch Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse, Prof. Dr. rer. nat. Christian Bunse, Arnold Lange, Martina Müller, Jan Schmidt und Michael Strauch engagiert. „Durch drei Leitprojekte sollen neue auf 5G basierte Dienstleistungen und Produkte entstehen, die als nutzerzentrierte maritime Assistenz-Systeme arbeiten. Das sind die Projekte Kaikante-See, Kaikante-Land und Mehrwertdienste. Unser Team arbeitet zeitgleich an allen drei Leitprojekten“, erklärt der Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch. Für die „Innovatia“, „Athene“, „Little Scientist“ beziehungsweise „Poseidon“ gab es hauptsächlich bisher nur Trockentests auf dem Campus. In Gewässern außerhalb wurden aber schon erste Versuche durchgeführt, bei denen sämtliche Funktionen untersucht wurden. Vermutlich im Wasserbecken am IRES-Gelände soll die „XY“, deren Namen es zu finden gilt, zu Wasser gehen, um die automatisierte Übergabe von Stückgut zwischen Festland und Wasser auf dem Campus zu testen. Mit Genehmigung der Hansestadt Stralsund wird es auch im Knieperteich seine Runden zu Forschungszwecken drehen. Das gesamte Forschungsvorhaben wird auf Grundlage der “5G Umsetzungsförderung im Rahmen des 5G-Innovationsprogrammes” vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr seit 2022 und bis Ende 2024 gefördert (FKZ: 45FUG107). Die Koordination des Verbundvorhabens hat die DEN GmbH aus Greifswald übernommen.
Die HOST auf der wichtigsten Industriemesse #HM24
Zur Leitidee der diesjährigen Hannover Messe „Energizing a Sustainable Industry“ stellen HOST-Vertreter*innen insbesondere ArtIFARM, 5GPort-VG und DistLab vor
Sie gilt als die weltweit wichtigste Industriemesse, als Plattform für alle Technologien rund um die industrielle Transformation – mit ausgezeichneten Innovationen oder ungewöhnlichen Produkten – Die HANNOVER MESSE mit mehr als 130.000 Besucher*innen. Vom 22. bis 26. April 2024 ist die auch die Hochschule Stralsund auf der Messe vertreten.
Unternehmen aus dem Maschinenbau, der Elektro- und Digitalindustrie sowie der Energiewirtschaft stellen gemeinsam Lösungen für eine gleichermaßen leistungsstarke und nachhaltige Industrie vor.
Der Wunsch der Veranstalter ist, dass die mehr als 4.000 Aussteller, die angekündigt sind, als „vernetztes industrielles Ökosystem“ agieren und zeigen, „wie Klimaneutralität durch Elektrifizierung, Digitalisierung und Automation erreicht werden kann“.
„Die Ausrichtung der Hochschule Stralsund und deren ambitionierte Forschungs- und Transferprojekte passen perfekt in die Thematik“, sagen die Forschungsreferentin Frau Dr. Maren Kopp sowie Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch, Prorektor für Forschung und Entwicklung. „Mit Projekten wie ArtIFARM, 5GPort-VG und DistLab, die wir unter anderem dort vorstellen, betonen wir die Aktualität sowie die sehr zeitgemäßen und zukunftsfähigen Lösungsvorschläge für einige der dringendsten Probleme, deren sich die Gesellschaft in Zukunft stellen muss, ergänzen Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse, Dekan der Fakultät für Maschinenbau und Christian Tokaji, Mitarbeiter im Projekt DistLab.
Diese Projekte wollen passend zur Leitidee der HANNOVERMESSE bereits eine nachhaltige fortschrittliche Industrie vorausdenken – und leiten daraus Produkte für die Landwirtschaft oder die Seeschifffahrt ab. Mit unseren Distanzlaboren wird zudem gezeigt, wie Digitale Zwillinge zu einer ressourcenschonenden und nachhaltigen Forschung und Entwicklung beitragen“.
Die Trends der Industrie im Fokus und damit Hauptthemen der HANNOVERMESSE sind CO2-neutrale Produktion, Energy for Industry, Industrie 4.0 / Manufacturing-X, KI & Maschinelles Lernen sowie Wasserstoff & Brennstoffzellen.
Die Hochschule Stralsund stellt sich auf dem Mecklenburg-Vorpommern Pavillon in Halle 7, Stand D12 dem Messepublikum vor. Die Highlights werden abends über den Instagram-Kanal hochschule_stralsund ausgespielt.
Die Projekte
- DistLab
Ausgehend von den Erfahrungen der ortsungebundenen Anwendung digitaler Tools wie Virtual Machines in Laborveranstaltungen zur Programmierung und Data Science soll mit dem Vorhaben DistLab erprobt werden, Laborveranstaltungen ortsunabhängig und digital durchzuführen. Laborveranstaltungen sind vor allem in ingenieur- und naturwissenschaftlichen Studiengängen ein immanent wichtiger, curricular verankerter Bestandteil. Die Digitalisierung und Virtualisierung von Laborveranstaltungen bieten den Studierenden zahlreiche neue Chancen, beispielsweise Labore auch außerhalb der regulären Lehrzeiten, damit in größerem Umfang und zeitlich flexibel verfügbar zu machen. Alle drei Fakultäten sind beteiligt. - 5GPort-VG
Im Projekt 5G-PortVG sollen 5G-basierte Dienstleistungen und Produkte entstehen, die als nutzerzentrierte maritime Assistenz-Systeme arbeiten. Ein Einsatz von 5G-Infrastruktur hat das Potential in Wirtschaftshäfen die gesamten Logistik-, Transport- und Organisationsprozesse rationaler, effektiver und sicherer gestalten. In diesem Projekt wird eine Basis geschaffen, um neue Anwendungen im Hafensektor zu ermöglichen, es sollen außerdem die Mehrwerte der 5G-Technologie im Vergleich zu bestehenden technischen Systemen aufgezeigt und bewertet werden. Die Hochschule Stralsund unterstützt das Projekt mit Forschungs- und Entwicklungsleistungen und dem Aufbau eines autonom agierenden Logistik- und Transportsystems-Demonstrators. - ArtIFARM
ArtIFARM ist eine Initiative im Rahmen des Förderprogramms "WIR!- Wandel durch Innovation in der Region” des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Im WIR!-Bündnis ArtIFARM arbeiten über 60 interdisziplinäre Kernakteurinnen und Kernakteure an der Digitalisierung der Landwirtschaft in der Region zwischen Rügen und der Müritz. Zu den Partnern zählen Forschungseinrichtungen, Landwirtschaftsbetriebe, Verbände, Vereine, Unternehmen und Start-ups! Im Bündnis ArtIFARM wurden bisher 8 geförderte Verbundprojekte im Innovationsfeld Intelligente Landwirtschaft initiiert. Viele weitere sind in der Konzeptionierung.
HOST präsentiert sich auf der NØRD
Hochschule nutzt Digital-Convention für Außen-Darstellung bei potenziellen Forschungs- und Netzwerkpartnern mit ArtIFARM, ISMK, 5G-PortVG und iKIDO
Mit starker Präsenz ist die Hochschule Stralsund auf der NØRD-Digital-Convention (29. bis 30. Mai) in der Hanse Messe in Rostock vertreten. "Die NØRD ist eine tolle Möglichkeit für die HOST, sich zu vernetzen, Forschungspartner anzusprechen und um als Hochschule für Angewandte Wissenschaften zu zeigen, wie unsere Forschung Anwendung findet", sagt Michael Thurm, der intern die Organisation für den Messeauftritt übernahm. So werden letztlich auch Studieninteressierte adressiert, indem die HOST präsent ist und zeigt, wie fortgeschritten die Forschung in den Bereichen Digitalisierung und KI an der Hochschule bereits sind.
Vor Ort präsentieren sich am gemeinsamen Messestand das An-Institut für sichere mobile Kommunikation (ISMK), das WIR-Bündnis ArtIFARM (Artificial Intelligence in Farming) sowie das Projekt 5G-PortVG und das iKIDO-Projekt.
Als "perfekten Communication-Starter" nutzen sie einen Demonstrator aus dem ArtIFARM-Projekt. Es handelte sich um eine KI, die auf verschiedene Klassen trainiert ist. Auf einem Bildschirm wird das Geschehen vor dem Stand abgebildet und in Personen und Objekte klassifiziert - mit prozentualer Angabe der Wahrscheinlichkeit für die richtige Einstufung. Auch das ISMK steuert einen Demonstrator bei - den Universal Radio Hacker, der von einem vorangegangenen Doktoranden stammt. Damit könnte beliebige Funkkommunikation analysiert und angegriffen werden, zum Beispiel ein Autoschlüssel ausgelesen werden. Das Institut will den Schutz empfindlicher Systeme pushen und zeigt hier, eindrucksvoll, wo Gefahren liegen könnten.
Vertreten sind bei der NØRD unter anderem der Rektor Prof Dr. Ralph Sonntag, Maschinenbau-Dekan und ArtIFARM-Bündnis-Sprecher Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse, ISMK-Leiter und Digitalisierungsbotschafter Prof. Dr. Andreas Noack, Transfer-Beauftragte Eva-Maria Mertens sowie Forschungsreferentin Dr. Maren Kopp.
Basis für autonomes Fahren auf See gelegt
Projekt 5GPortVG stellt Errungenschaften aus einem Jahr Forschung vor. 5G-Campusnetz für die Forschung an der Hochschule geschaffen.
Es ist eines der Großprojekte an der Hochschule Stralsund: 5G-PortVG. Seit Dezember 2021 haben Vertreter*innen der Fakultät für Maschinenbau und der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik darin gemeinsam gearbeitet.
„In drei Leitprojekten haben wir ein Stück Zukunftsgeschichte für die Häfen und die Schifffahrt in der Region Vorpommern geschrieben – in einem Team mit acht Kolleg*innen und namhaften Partnern wie der Weißen Flotte, NautiTronix, der DEN GmbH als Gesamtprojektleitung, der atene KOM GmbH und der Witeno GmbH“, konstatiert Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch. Dem Prorektor für Forschung und Entwicklung an der HOST obliegt an der Hochschule die Projekt-Leitung. Die Potenziale der neuen Mobilfunkstandards sind im Projekt auf den Bereich Schifffahrt und Hafenlogistik übertragen worden, um dort zukunftsfähige, innovative und nachhaltige Lösungen anzubieten.
Assistenzgesteuertes Fahren einer Fähre
Die hohen Datenübertragungsraten und die hohe Verlässlichkeit der 5G-Technologie eröffnen neue Möglichkeiten für Prozessautomatisierung und Assistenzsysteme. Konkret bedeutet das, dass das automatisierte Fahren einer Fähre der Weißen Flotte erprobt wurde. In Zukunft könnte die „Sünje“ assistenzgesteuert unterwegs sein. Dafür gab es bereits sehr erfolgreiche Realversuche. Das Ganze sieht vereinfacht so aus: Sensoren an Bord, kombiniert mit einer landseitigen Sensorik, analysieren die Umgebung und klassifizieren mittels KI Objekte und Personen auf dem Wasser in seeschifffahrtsrelevante Kategorien. Im Seerecht werden Ausweichregeln in Abhängigkeit der Kategorie des jeweiligen Verkehrsteilnehmers unterschiedlich definiert. Hier macht es einen Unterschied, ob sich zwei Motor betriebene Wasserfahrzeuge oder ein Motor betriebenes Schiff und ein Segelboot begegnen. Es gelten für beide Fälle unterschiedliche Ausweichregeln. Der Einsatz intelligenter Assistenzsysteme trägt dazu bei, die Sicherheit zu erhöhen und bei komplizierten Entscheidungsabläufen zu unterstützen.
Der maritime Bereich eignet sich durch das jährlich wachsende Umschlagvolumen der Seehäfen und den damit verbundenen Verkehrsanstieg besonders gut zur Erprobung dieser neuen Möglichkeiten, erklärt Prof. Dr.-Ing. Ladisch. Der Hafensektor dient hierbei ebenfalls als „Testfeld“ für Logistik, - Transport- und Dienstleistungsprozesse, die auch in anderen (Wirtschafts-)Bereichen zum Einsatz kommen könnten.
Das Campusnetz
Alle Projektbestandteile werden durch 5G-Campusnetzwerke verbunden, eins am Selliner See und eins direkt auf dem Campus der HOST. Ein 5G-Campusnetz gewährleistet einen sicheren, schnellen und stabilen Datenaustausch. Diese wurden 2023 errichtet, gingen danach in Betrieb und werden im Bereich Forschung genutzt – das an der Hochschule vor allem zur Überwachung und Steuerung von autonomen Transportfahrzeugen, zum Datenaustausch mit maritimen Systemen sowie dem Übertragen von umfangreichen Sensordaten im Rahmen des 5G-Projekts. Es auch für andere Forschungsanwendungen zu nutzen, ist möglich.
Hintergrund
5G-Netze können lokal und in sich geschlossen betrieben werden. Sie verwenden in diesen Fällen zugewiesene lizenzbasierte Frequenzen, die von der Bundesnetzagentur vergeben werden. Aufgrund des standortsgebundenen Geltungsbereichs der Frequenzen sind diese Netze auf ein bestimmtes Gelände, wie im Fall der HOST: den Campus, begrenzt. Die Campusnetze mit ihrer individuellen Frequenz können ganz gezielt auf die Anforderungen des Umfelds angepasst werden, da sie nicht für den Gebrauch durch die Öffentlichkeit vorgesehen sind.
Die drei Leitprojekte
In parallellaufenden Leitprojekten wurde die Anwendung des 5G-Mobilfunks in den drei zentralen Hafensegmenten – See, Kaikante und Land – mittels Labormodellen und in Pilotversuchen erprobt. Großes Augenmerk lag auf der Entwicklung teilautonomer beziehungsweise autonomer Assistenzsysteme für die Schiffsführung und Hafenlogistik. Weiterhin soll die Erprobung von Mehrwertdiensten zusätzlich Potenziale für den Bereich Dienstleistung aufzeigen.
In den Leitprojekten „Kaikante-See“, „Kaikante-Land“ und „Mehrwertdienste“ wurden mehrere Modelle und Ideen entwickelt beziehungsweise erprobt, wie das Modell Verladestation, bei dem unbemannte Fahrzeuge über automatisiertes Fahren landseitig in den Häfen für den Gütertransport eingesetzt werden.
Anhand eines Modells eines autonom fahrendenden Schiffes wurde zum Beispiel die dynamische Routenanpassung zur Kollisionsvermeidung erprobt. Zum Einsatz kam ebenfalls ein für akkreditierte Ausbildungsstudiengänge für Marineoffiziere und Kapitäne zugelassener Schiffssimulator zur realitätsnahen Simulation von Verkehrssituationen auf See und im Hafenbereich.
Auch wurde Sensorik für den landseitigen Hafenbereich entwickelt, über die Objekte erkannt und klassifiziert werden können.
Als Mehrwertdienst wurde zum Beispiel ein interaktives Informationssystem mit Echtzeitdaten für Tourist*innen aufgelegt sowie eine interaktive virtuelle 3D-Brücke geschaffen.
Das Gesamtprojekt lief stufenweise sowie parallel in Labor, Pilot und Praxis. Ergebnisse, also Forschungsarbeiten und Ideen, werden offen mit Politik und Wirtschaft geteilt, sodass 5G-basierte Geschäftsmodelle in die Praxis übertragen können. Das Team und die Partner sind aktuell auf der Suche nach Projekten, in denen die entwickelten Technologien anwendungsnah erprobt werden können.
Studentische Beteiligung: Über Projekt- sowie Abschlussarbeiten und auch Verträge für Studentische Hilfskräfte konnten mehrere Studierende aktiv in das Projekt eingebunden werden.
Recap: So war die Hannover Messe für die HOST
Mit Forschungsthemen, Studiengängen und Unternehmenskontakten konnte die HOST auf der Industriemesse punkten und Erfolge einfahren.
Die Hannover Messe vom 31. März bis 4. April war für die Hochschule Stralsund sehr facettenreich. Mit in Summe zehn Vertreter*innen aus dem Kollegium war sie auf der Industriemesse sehr gut vertreten.
"Für unsere Hochschule ist die Hannover Messe mehr als eine Messe. Wir treffen dort die Innovator*innen, die Macher*innen der Zukunft - Das passt zu uns", sagt der Rektor der Hochschule Stralsund, Prof. Dr. Ralph Sonntag, “und wir zeigen, dass wir ein exzellenter Partner in Forschung und Studium sind”.
An dem Gemeinschaftsstand Mecklenburg-Vorpommern / Org. CIM Technologie-Zentrum Wismar in Halle 7, Stand D07 präsentierte die HOST ihre Forschungsthemen vom die Hafenwirtschaft revolutionierenden Projekt 5GPortVG, DistLAB, sog. Distanz-Labore in der MINT-Ausbildung über das Landwirtschafts-KI-WIR!-Bündnis ArtIFARM bis zu AutoPasture (Autonomes Weidemanagement) ein Vorhaben im Programm der Anwendungsorientierten Exzellenzforschung des Landes Mecklenburg-Vorpommern.
“Unsere Besucher*innen waren von der Vielfalt und den Themenschwerpunkten begeistert und bescheinigten der Hochschule einen zeitgerechten Forschungsansatz", berichtet Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse, "eines der Themen, dass wir hier zudem diskutiert haben, auch mit Unternehmenspartnern, ist die Entwicklung von Studiengängen” – und das auch schon durchaus zielgerichtet.
[…]
Im Fokus
… stand der Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in den Mittelstand. Neben dem Bühnenprogramm war das Mittelstand-Digital Zentrum auch mit einem eigenen Stand auf der Messe vertreten. Dort fanden zahlreiche Gespräche mit interessierten Unternehmen und Fachbesuchern statt. Weitere Informationen zur Messepräsenz des Zentrums sind hier abrufbar.
* Mehr Impressionen gibt es im Videoformat auf unserem Instagram-Account – Funfact: Als Quasi-Maskottchen schickten die Kolleg*innen einen Plüschpinguin über mehrere Stationen der Messe.
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing.
Jens Ladisch
Fahrzeugsystemtechnik, Maritime Systemtechnik und Regelungstechnik | Prorektor für Forschung und Entwicklung
Tel:
+49 3831 45 6547
Room:
306, Haus 19
Prof. Dr. rer. nat.
Christian Bunse
Prodekan, Professor
Tel:
+49 3831 45 7306
Room:
306c, Haus 4
Prof. Dr.-Ing.
Mark Vehse
CAE und Konstruktion | Dekan
Tel:
+49 3831 45 6735
Room:
320, Haus 19
Projektteam
Olaf Keitsch
Projektmitarbeiter
Tel:
+49 3831 45 6784
Room:
209, Haus 19
Reik Schick
Projektmitarbeiter
Tel:
+49 3831 45 6784
Room:
209, Haus 19
Jan Schmidt
Projektmitarbeiter
Tel:
+49 3831 45 6683
Room:
331 / 315, Haus 4
Arnold Lange
Projektmitarbeiter
Tel:
+49 3831 45 6798
Room:
214, Haus 19
Konstruktion und der Bau eines Simulator-Fahrstandes
Im Rahmen des Projektes entstand die Projektarbeit von Student Jaspar Dettmar, der folgeden Aufgaben bearbeitet hat:
- Konzeptionierung und Konstruktion eines Instrumentenpanel für ein integriertes Navigationssystem eines speziellen Projektschiffes, unter Beachtung der baulichen Gegebenheiten und Randbedingungen sowie der nautischen Anforderungen der Schiffsführung
- Technische Dokumentation zum Einbau und zur Verbindung der Einzelkomponenten