WPF IoT Fragekatalog
deine muddi
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Welche Herausforderungen stehen noch im Wege einer breiteren Akzeptanz in der Wirtschaft?
- Energieverbrauch
- Robustheit
- Bereitstellung und Verwaltung
Nennen Sie Ansätze um den Energiebedarf von WSN-Knoten zu reduzieren! Warum ist dies wichtig anzustreben?
Probleme:
- Ständiger Austausch der Batterie notwendig Reduziert die Wirtschaftlichkeit
- Energiebedarf: Übertragung >> Main-Board Elektronik > Sensoren
Ansätze zur Verringerung des Energiebedarfs:
- Schlafmodus bis ein Aufwecksignal eingeht
- Spezielles Kommunikationsprotokoll zwischen den Knoten mit minimalem Overhead
- Datenkompression: Minimalistisches Betriebssystem und Anwendungscode
Ansätze zur Energieerzeugung:
- Außen: Solarzellen, Mikro-Windturbinen
- Innen: Maschinenvibrationen in elektrische Energie umwandeln
Was sind wesentliche Anforderungen an ein Middleware System um WSN in Geschäftsprozesse zu integrieren?
- Unterstützung mehrerer/verschiedener Hardware-Plattformen
- Plug-In Architektur mit Minimalem Aufwand für das Hinzufügen eines neuen Gerätes
- Service-Beschreibung
- Die Funktionalität muss für die Anwender zugänglich gemacht und verständlich verfasst sein
- Schnittstellen, technische Anforderungen und Versionierungsinformationen müssen für die Maschine lesbar sein
- Service-Aufruf
- Nutzung von gemeinsamen, standardisierten Web-Service-Technologien
- Direkte und zwischengespeicherte, asynchrone Serviceaufrufe
- Service-Mapping
- Automatische Zuordnung der Dienste zu Geräten abhängig von den technischen Anforderungen der Services und der bereitgestellten Anwendungen
Beschreiben Sie die wichtigsten Lebenszyklus-Phasen von Anlagen (Industrie, Infrastruktur).
- (Einkauf)
- Einrichtung
- Installation
- Wartung
- Reparatur
- Move/Swap
- Entfernen
- Austausch oder Anderweitig verwenden
- (Verschrotten)
- Generalüberholt
Was sind wesentliche Kennzahlen mit Blick auf den Betrieb von Anlagen, wie z.B. Maschinen in der Fertigung, Fahrzeugflotten, Gebäude?
- Vibration
- Temperatur
- Akustische Töne
- Dichtigkeit
- Druck
Was ist eine Badewannenkurve?
- Einführungsphase
- Verwendungsphase
- Auslaufperiode
Welche Strategien der Wartung/Instandhaltung von Anlagen kennen Sie?
- Preventive Maintenance
- Zeitbasiert (täglich, monatlich, jährlich, ...)
- Performancebasiert (nach Stunden, Laufzeit, ...)
- Zustandsbasiert (Temperaturbasiert, Druckabhängig, Vibrationsbasiert)
Was sind Kostentreiber der Instandhaltung allgemein, und wie lassen sich diese reduzieren?
- Kostensenkung durch genaue Planung und predictive Maintenance
Wie kann IOT bei Preventive Maintenance helfen?
IoT hilft durch Sensoren den Zustand der Maschine live zu analysieren und Ausfälle können erkannt und vermieden werden.
Was versteht man unter „Predictive Maintenance“? In welchen Fällen erscheint der Einsatz sinnvoll?
- Vorausschauende Wartung
- Kostensenkung
- Durch Sensoren den Zustand der Maschine live analysieren und Ausfälle erkennen und vermeiden.
- Es muss sich lohnen die PM einzuführen (Bei einer Kaffeemaschine ist es unnötig)
- Bei Maschinen, welche hohe Ausfallkosten haben! (z.B. Windräder)
Nennen Sie Beispiele für konventionelle zentrale Stromerzeugung.
- Atomkraft
- Gas
- Kohle
- Öl (z.B. Notstromaggregate)
- Müll
Was verändert sich grundlegend im Energiesystem durch die Zunahme von erneuerbaren Energien?
- Die Energiegewinnung kann bei Bedarf nicht einfach erhöht werden, da die meisten erneuerbaren Energien von externen nicht beeinflussbaren Umweltfaktoren abhängig sind
- z.B. Wind, Sonne, usw.
- Wurde die Energie erstmal erzeugt, muss sie auch wieder verbraucht werden
- --> Es werden intelligente Netze benötigt, bei denen die Netzbetreiber wissen wer wann wie viel Strom benötigt bzw. produziert und auch Anreize schafft, um das Gleichgewicht zu halten
- Beispiel vorhersehen der produzierten Energie: Überwachung der Wolkenaktivitäten
- Beispiel Anreize: günstigere Preise, wenn in der Nacht wenig Verbraucht aber viel Strom produziert wird
Was wird als virtuelles Kraftwerk (virtual power plant) bezeichnet?
- Effiziente Bündelung von mehreren kleinen Produktionsstädten zu einem virtuellen Kraftwerk
- Auf dem DSM treten diese als ein großes Kraftwerk auf
Welche Vorteile bieten intelligente Stromzähler für verschiedene Marktteilnehmer/Rollen?
- Genauere Abrechnung
- Ermöglicht Pre-Payment und flexible Tarife (ggü. Festen Tarifen heutzutage)
- Vorhersage über Stromverbrauch
- Ausfall und Sabotageerkennung
- Analyse der Netzqualität
Für Kunden:
- Kostenüberwachung und Vorhersage
- Erkennung von Energieintensive Geräte
Was ist Demand Side Management?
- Hilft der Optimierung von Energieerzeugung, -verteilung und -handel
- Hilft volatile (erneuerbare) Energiequellen zu integrieren
- Muss nicht zwangsläufig zu einem geringeren Energieverbrauch führen
Nennen Sie Ziele und DSM-Maßnahmen aus der heutigen Praxis.
- Ziel: Anpassung des Stromverbrauchs an die Verfügbare Kapazität und/oder der optimalen Nutzung der Netzwerkkapazität
- Dynamische Intrada-Tarife und Preissignale, um Motivation und einen Anreiz zur Lastverschiebung zu schaffen
- Abschaltung von Netzbetreiber, um netzwerkkritische Zustände zu vermeiden
- Kundenverhalten durch Bildung und nicht-monetäre Anreize anpassen
Erläutern Sie die Funktionsweise der Doppelauktion im Stromhandel. Wie funktioniert die Preisbildung und das „Matching“ der Gebote? Warum kann das Verfahren als fair bezeichnet werden?
- Alle Anbieter und Nachfrager geben ein Angebot für die gleiche Energiemenge ab
- Sortiert nach Höhe des Angebotes
- Anhand der Angebote wird ein Clearing-Preis ermittelt:
- Der M höchste Preis (der Anbieter und Nachfrager)
- M ist die Anzahl an Verkäufer
- Anschließend werden Anbieter und Nachfrager kombiniert, um ein Geschäft zu tätigen
- Es werden zuerst die Nachfrager mit dem höchsten Angebot und die Verkäufer mit dem niedrigsten Angebot zusammengeführt
- Dadurch entsteht eine Win-Win-Situation des Anbieters und des Nachfragers
- Anbieter bekommt mehr als verlangt
- Nachfrager zahlt weniger als angeboten
- Durch dieses verfahren wird die Anzahl an Einigungen maximiert
Preisbildung am Strommarkt: Wie funktioniert die in der Vorlesung besprochene Methode bzw. Algorithmus? Warum kann das Verfahren als fair bezeichnet werden?
Was bedeutet RFID ausgeschrieben?
Radio Frequency Identification
Welche Verfahren gibt es zur präventiven Anlagenwartung?
Definieren/beschreiben Sie Geschäftsprozesse.
- Ein GP ist eine Ansammlung von Aktivitäten, die aufzeigen, wie die Arbeit gemacht werden soll
- Besitzen klar definierten In- und Output
- Führt i. d. R. zu einem Mehrwert
- Kleine Abläufe und Prozesse können ein GP darstellen
--> Fokus auf die Frage, WIE etwas in einem Unternehmen gemacht wird
Welche grundlegenden Arten von Geschäftsprozessen kennen Sie?
- Management-Prozesse:
- Enthält Strategie- und Prozessmanagement
- Kernprozesse:
- Tragen zur Wertschöpfung des Unternehmens bei
- Enthält die Bereiche Einkauf, Produktion, Verkauf, Marketing, Kundenbetreuung
- Unternehmensunterstützende Prozesse:
- Unterstützen Kernprozesse, keine echte Wertschöpfung
- Enthält Personalmanagement, Rechnungswesen, Gebäudemanagement, oft IT
Definieren Sie den Begriff „Smart Item“.
- Ein Gegenstand in der realen Welt (im Grunde alles)
- Fähigkeit, Daten über sich und seine Umwelt/Umgebung zu speichern
- z.B. Temperatur, Position usw.
- Fähigkeit, Informationen zu verarbeiten ((Pre-) Processing)
- Arithmetische und logische Operationen
- Statistische Berechnungen, Daten Filterungen und Daten Aggregationen
- Fähigkeit zur Kommunikation über eine Kommunikationsschnittstelle
- Zu anderen Items
- Zu (IT-) Systemen
- Fähigkeit zum Ausführen von Aktionen
- Prüfen und regulieren von Umgebungsparametern
- Über Aktoren, mikroelektromechanische Systeme usw.
Was verstehen Sie unter dem Begriff „Internet of Things“?
Der Begriff Internet der Dinge beschreibt, dass der (Personal) Computer zunehmend von „intelligenten Gegenständen“ ergänzt wird.
Welche anderen Industrie-/IT-Trends beeinflussen die Entwicklung der IoT aktuell?
- Smart House
- Smart Vending
- Smart Logistics
- Smart Vehicle
- Smart Equipment
- Smart Cities
Wie kann die Kommunikation in bzw. mit IOT-Systemen charakterisiert werden?
- Item-to-Item
- Verkabelt oder Kabellos
- Verschiedene Netzwerk-Topologien (z.B. Ring, Stern, usw.) möglich
- Typischer nachrichtenbasierter Austausch (unicast, multicast, broatcast, usw.)
- Ohne die Nutzung einer Infrastruktur nach dem Peer-to-Peer-Paradigma
- Kommunikation mit anderen IT-Systemen
- Unidirektionale Benachrichtigung z.B. Fehlermeldung
- Bidirektionale Kommunikation auf Basis von Request und Response
- Typischerweise wird eine Protokollüberbrückung zwischen IP und dem proprietären Protokoll des Items benötigt
Welche Muster sind dabei erkennbar?
- Kommunikation über Middleware:
- Kommunikation mit Softwaresystemen/Applikationen (z.B. ERP) oder Datenbanken
- Beim Bestellvorgang wird eine Bestellung mit erwarteten Produktnamen und Identifier an den Lieferanten geschickt.
- ERP des Lieferanten startet den Lieferprozess und durchsucht das Inventar im Warehouse Management. (Wenn Ware auf Lager wird geliefert, sonst muss nachproduziert werden)
- RFID Tags werden auf der Ware angebracht.
- Bei jedem neuen Lieferschritt werden über eine Middleware das ERP des Lieferanten und des Bestellers informiert
Welche Ortungstechnologien kennen Sie?
- Outdoor -> GPS
- Indoor -> Ultraschallwellen, Bluetooth (Beacon), RFID (Logistik)
- Lagebestimmung -> Gyroskop
Nennen Sie fünf Auto-ID Technologien.
- Linearer Barcode
- 2D-Barcode
- RFID
- Chipkarten
- Magnetstreifen
Erläutern Sie die Funktionsweise von linearen Barcodes.
- Grafisches codieren und speichern von Informationen
- Aufgrund der Lichtreflektion kann der Scanner 0 & 1 erkennen (Schwarze und weiße Streifen)
- Der Barcode erhält Informationen über Hersteller und den Typ des Produktes (13 Ziffern)
Erläutern Sie die Funktionsweise von passiven RFID Systemen.
- Die Tags haben keine Batterie- bzw. Stromversorgung
- Durch ein elektromagnetisches Feld werden Energie und Informationen vom RFID-Reader zu dem Tag übertragen
- Dies geschieht über die jeweiligen Antennen
- Dadurch wird der Chip des Tags mit Energie versorgt
- Der RFID-Reader kann Nachrichten und Befehle an einzelne (ausgewählte) Tags senden
- Der Tag führt ein statisches Programm, welches auf dem Chip gespeichert ist, aus und antwortet dem Reader mittels Funksignalen
Welche technischen Parameter sind bei der Auswahl von RF Tags von Bedeutung?
Technische Parameter:
- Energieversorgung (active / passiv)
- Memory type (read-only / writable)
- Radiotransmission Frequency (Low / High / Ultra High)
- Close Coupling (1cm)
- Remote Coupling (1m+)
- Long Range (>10m)
Wie funktioniert Bulk-Reading in RFID Systemen?
Bulk-Reading:
- Mehrere Tags gleichzeitig lesen -> Problem mit Kollision
- Lösungen der Kollisionen:
- ALOHA-Prinzip: Tag antwortet nach einem zufällig ausgewählten Zeitintervall
- Tree-Walking-Prinzip: Wenn eine Kollision entdeckt wurde, werden nur Tags mit „0“ abgefragt. Dann mit „0“/“1“, ...
Was sind wesentliche Vorteile von RFID gegenüber Barcode-Technologie?
- Eindeutige Identifikation jedes physischen Objekts
- Einfachere unbeaufsichtigte Identifikation möglich
- Fast in jeder Orientierung möglich
- Keine Sichtverbindung nötig (Problem verschmutzter Barcode)
- Bulk-Reading
- Lesen von vielen Tags auf einmal möglich
- Benötigt jedoch Verfahren zur Kollisionsvermeidung
- Funktioniert auch in widrigen Umgebungen
- Schreiben und Lesen möglich
- Dynamische Informationen
- Wiederverwendung
- Höhere Speicherkapazität
Welche technische und betriebswirtschaftliche Aspekte sprechen gegen den Einsatz von RFID?
- Höherer Preis pro Tag
- Aber immer noch kleiner als 5 Cent/Stück
- Hohe Kosten für Infrastruktur
- z.B. Reader
- Sinkt aber rapide
- Technologieeinschränkungen
- z.B. Metalle oder Flüssigkeiten
- Heterogene Technologien
- Viele konkurrierende Standards
- Rechtliche, private und gesundheitliche Schutzbedenken
Was sind EPCs?
EPC: Electronic Product Code
Erläutern Sie Aufbau und Bedeutung der Felder im Falle von SGTIN.
- Aufbau:
o Header: Ausprägung/Version des Codes
o EPC Manager: Eindeutige Identifikation des Unternehmens / Herstellers des Produkts
o Product-/Object-Class: Eindeutige Identifikation des Produkttyps auch bekannt als „Stock Keeping Unit“ (SKU)
o Serial Number: Eindeutige Identifikation des vorhandenen Objekts der Produktklasse
Wie können IOT-Technologien im Order Fulfillment Prozess (Ende-zu-Ende) eingesetzt werden?
- Beim Hersteller:
- Produkte werden getaggt
- Produkte werden zu einer HU (Handling Unit) zusammengestellt
- Alle Tags in der HU werden gelesen und dann über eine Middleware im ERP-System registriert
- Beim Versenden der HU werden die ID’s nochmal gescannt und über die Middleware im ERP als versendet gekennzeichnet
- Daraufhin wird eine automatische Versand-Benachrichtigung an den Käufer gesendet
- Beim Einkäufer:
- Bei der Anlieferung wird die HU gescannt
- Überprüfung der HU anhand der Daten aus dem ERP/Versand-Benachrichtigung
- Lieferung vollständig --> Annehmen
Welche Vorteile können die im Prozess beteiligten Akteure jeweils haben?
- Vorteile:
- Automatisierung der Versandbestätigung beim Scan der HU
- Einfachere Wareneingangskontrolle (Vollständigkeit)
- Überwachung/Statusinformationen über die Auslieferung
- Analyse und Prozessoptimierungen können ermöglicht werden
Was versteht man unter dem Begriff „Automatisierungs-Pyramide“ im Kontext diskreter Fertigung
- Integration der ERP-Systeme mit Automatisierungs-Systemen um die Fertigung-Prozesse in Echtzeit zu überwachen und steuern
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Flashcards
Was sind Kostentreiber der Instandhaltung allgemein, und wie lassen sich diese reduzieren?
- Kostensenkung durch genaue Planung und predictive Maintenance
Wie kann IOT bei Preventive Maintenance helfen?
IoT hilft durch Sensoren den Zustand der Maschine live zu analysieren und Ausfälle können erkannt und vermieden werden.
Was versteht man unter „Predictive Maintenance“? In welchen Fällen erscheint der Einsatz sinnvoll?
- Vorausschauende Wartung
- Kostensenkung
- Durch Sensoren den Zustand der Maschine live analysieren und Ausfälle erkennen und vermeiden.
- Es muss sich lohnen die PM einzuführen (Bei einer Kaffeemaschine ist es unnötig)
- Bei Maschinen, welche hohe Ausfallkosten haben! (z.B. Windräder)
Nennen Sie Beispiele für konventionelle zentrale Stromerzeugung.
- Atomkraft
- Gas
- Kohle
- Öl (z.B. Notstromaggregate)
- Müll
Was verändert sich grundlegend im Energiesystem durch die Zunahme von erneuerbaren Energien?
- Die Energiegewinnung kann bei Bedarf nicht einfach erhöht werden, da die meisten erneuerbaren Energien von externen nicht beeinflussbaren Umweltfaktoren abhängig sind
- z.B. Wind, Sonne, usw.
- Wurde die Energie erstmal erzeugt, muss sie auch wieder verbraucht werden
- --> Es werden intelligente Netze benötigt, bei denen die Netzbetreiber wissen wer wann wie viel Strom benötigt bzw. produziert und auch Anreize schafft, um das Gleichgewicht zu halten
- Beispiel vorhersehen der produzierten Energie: Überwachung der Wolkenaktivitäten
- Beispiel Anreize: günstigere Preise, wenn in der Nacht wenig Verbraucht aber viel Strom produziert wird
Was wird als virtuelles Kraftwerk (virtual power plant) bezeichnet?
- Effiziente Bündelung von mehreren kleinen Produktionsstädten zu einem virtuellen Kraftwerk
- Auf dem DSM treten diese als ein großes Kraftwerk auf
Welche Vorteile bieten intelligente Stromzähler für verschiedene Marktteilnehmer/Rollen?
- Genauere Abrechnung
- Ermöglicht Pre-Payment und flexible Tarife (ggü. Festen Tarifen heutzutage)
- Vorhersage über Stromverbrauch
- Ausfall und Sabotageerkennung
- Analyse der Netzqualität
Für Kunden:
- Kostenüberwachung und Vorhersage
- Erkennung von Energieintensive Geräte
Was ist Demand Side Management?
- Hilft der Optimierung von Energieerzeugung, -verteilung und -handel
- Hilft volatile (erneuerbare) Energiequellen zu integrieren
- Muss nicht zwangsläufig zu einem geringeren Energieverbrauch führen
Nennen Sie Ziele und DSM-Maßnahmen aus der heutigen Praxis.
- Ziel: Anpassung des Stromverbrauchs an die Verfügbare Kapazität und/oder der optimalen Nutzung der Netzwerkkapazität
- Dynamische Intrada-Tarife und Preissignale, um Motivation und einen Anreiz zur Lastverschiebung zu schaffen
- Abschaltung von Netzbetreiber, um netzwerkkritische Zustände zu vermeiden
- Kundenverhalten durch Bildung und nicht-monetäre Anreize anpassen
Erläutern Sie die Funktionsweise der Doppelauktion im Stromhandel. Wie funktioniert die Preisbildung und das „Matching“ der Gebote? Warum kann das Verfahren als fair bezeichnet werden?
- Alle Anbieter und Nachfrager geben ein Angebot für die gleiche Energiemenge ab
- Sortiert nach Höhe des Angebotes
- Anhand der Angebote wird ein Clearing-Preis ermittelt:
- Der M höchste Preis (der Anbieter und Nachfrager)
- M ist die Anzahl an Verkäufer
- Anschließend werden Anbieter und Nachfrager kombiniert, um ein Geschäft zu tätigen
- Es werden zuerst die Nachfrager mit dem höchsten Angebot und die Verkäufer mit dem niedrigsten Angebot zusammengeführt
- Dadurch entsteht eine Win-Win-Situation des Anbieters und des Nachfragers
- Anbieter bekommt mehr als verlangt
- Nachfrager zahlt weniger als angeboten
- Durch dieses verfahren wird die Anzahl an Einigungen maximiert
Preisbildung am Strommarkt: Wie funktioniert die in der Vorlesung besprochene Methode bzw. Algorithmus? Warum kann das Verfahren als fair bezeichnet werden?
Was bedeutet RFID ausgeschrieben?
Radio Frequency Identification
Welche Verfahren gibt es zur präventiven Anlagenwartung?
