07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik

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Start date: 2024Subject: search.filters.subject.004

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    Energy efficiency in ROS communication : a comparison across programming languages and workloads
    (2025) Albonico, Michel; Cannizza, Manuela Bechara; Wortmann, Andreas
    Introduction: The Robot Operating System (ROS) is a widely used framework for robotic software development, providing robust client libraries for both C++ and Python. These languages, with their differing levels of abstraction, exhibit distinct resource usage patterns, including power and energy consumption–an increasingly critical quality metric in robotics.
    Methods: In this study, we evaluate the energy efficiency of ROS two nodes implemented in C++ and Python, focusing on the primary ROS communication paradigms: topics, services, and actions. Through a series of empirical experiments, with programming language, message interval, and number of clients as independent variables, we analyze the impact on energy efficiency across implementations of the three paradigms.
    Results: Our data analysis demonstrates that Python consistently demands more computational resources, leading to higher power consumption compared to C++. Furthermore, we find that message frequency is a highly influential factor, while the number of clients has a more variable and less significant effect on resource usage, despite revealing unexpected architectural behaviors of underlying programming and communication layers.
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    Augmented reality to visualize a finite element analysis for assessing clamping concepts
    (2024) Maier, Walther; Möhring, Hans-Christian; Feng, Qi; Wunderle, Richard
    This paper presents the development of an innovative augmented reality application for evaluating clamping concepts through visualizing the finite element analysis. The focus is on transforming the traditional simulation results into immersive, holographic displays, enabling users to experience and assess finite element analysis in three dimensions. The application development process involves data processing by MATLAB, visualization in the software Unity, and displaying holograms through Microsoft’s Hololens2. The most significant advancement introduces a new algorithm for rendering different finite elements in Unity. The application targets not only university engineering students but also vocational students with limited background in finite element analysis and machining, aiming to make the learning process more interactive and engaging. It was tested in a real machining environment, demonstrating its technical feasibility and potential in engineering education.
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    Ein Vorgehensmodell zum systematischen Planen und Aufsetzen von Data Science Projekten
    (Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2024) Dukino, Claudia; Hölzle, Katharina (Prof. Dr. rer. oec. habil., MBA)
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    Process-integrated computerized numerical control : an analysis on process-machine coupling and feed scheduling
    (2024) Elser, Anja; Lechler, Armin; Verl, Alexander
    Computerized numerical controls (CNCs) have been invented for the automation of industrial processes. They are used, when the process to be automated is required to be exact and fast with repeatable quality. Originally, the use of CNCs was primarily focused on milling and drilling processes. Today, CNCs are utilized in a wide range of industrial processes due to the growing importance of automation. However, the integration of process information or adaptation to the needs of these processes to achieve advanced manufacturing with CNCs is difficult: Industrial CNCs are rather closed real-time machining systems. Today, process integration is possible, when the interaction between the process and the machine is decoupled in view of the bandwidth of machine dynamics and process dynamics. There are interfaces that allow for process-motivated control loops that are realized on top of the machine control loop (e.g. chatter control). Then, machine-integrated real-time control is not the focus. Besides, it is often possible to change desired values inside the control loop (position, velocity, acceleration) on an axes basis. In this case, adaptation to the process can be realized in each computation cycle. However, process dynamics and machine axes dynamics are generally treated separately. The same holds for extra actuators (e.g., in the spindle) for position control. This paper has two goals. First, it wants to create an understanding for different levels of process-machine coupling. Second, the problem of direct coupling of process dynamics and machine dynamics is focused. Machining systems design propositions as well as some examples for the coupling of process and machine dynamics in the CNC are given.
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    Training robust and generalizable quantum models
    (2024) Berberich, Julian; Fink, Daniel; Pranjić, Daniel; Tutschku, Christian; Holm, Christian
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    Künstliche Intelligenz in betrieblichen Prozessen : Ein Vorgehensmodell zur partizipativen Gestaltung von KI-Anwendungen
    (2024) Ruess, Patrick; Staffa, Anna; Kreutz, Anna; Busch, Christine; Saba Gayoso, Christian Oswaldo; Pollmann, Kathrin
    Schon heute gilt Künstliche Intelligenz (KI) als betrieblicher Wertschöpfungsfaktor, von dem sich Unternehmen neue Impulse für bestehende Prozesse und Geschäftsmodelle versprechen. Während der derzeitige Diskurs vor allem technische Möglichkeiten und Anwendungsfälle in den Blick nimmt, umfasst die erfolgreiche betriebliche Integration allerdings auch wesentliche soziale und organisatorische Aspekte. Im vorliegenden Artikel werden daher inner- und überbetriebliche Anforderungen identifiziert, die eine Mitarbeiter\*innen-gerechte und partizipative Gestaltung von KI-Anwendungen im betrieblichen Umfeld ermöglichen. Die empirische Grundlage hierfür bildet eine Interviewstudie, in der der KI-Einsatz in unterschiedlichen Branchen und Unternehmensbereichen untersucht wurde. Darauf aufbauend wird ein Vorgehensmodell eingeführt, dass gemäß den identifizierten Kriterien eine partizipative Teilhabe bei der Gestaltung von betrieblichen KI-Anwendungen erlaubt. Das Modell bezieht sich auf die Qualifizierung und Akzeptanzbildung in der Belegschaft, aber auch auf die organisatorische Umsetzung und Verstetigung. Die Herangehensweise verknüpft infrastrukturelle, interaktive als auch konzeptionelle Bausteine miteinander und zielt darauf ab, die Beteiligung der Mitarbeiter*innen in allen Phasen der KI-Entwicklung zu fördern und in der betrieblichen Umsetzung zu berücksichtigen. Die Ergebnisse dieser Forschung bieten praktische Anknüpfungspunkte für Unternehmen, die sich mit Fragen der KI-Implementierung befassen. Gleichzeitig ergänzen sie den aktuellen wissenschaftlichen Diskurs um die Perspektive, die eine konsequente betriebliche Gestaltung und Teilhabe vorsieht. Die zu diesem Zweck identifizierten Anforderungen komplementieren die empirische Grundlage in der Forschung.