Herzlich Willkommen am Institut für Enterprise Systems


Das Institut für Enterprise Systems (InES) an der Universität Mannheim ist eine interdisziplinäre, fakultätsübergreifende Zentraleinrichtung zur aktiven Förderung des Austausches zwischen Wissenschaft und Praxis im Bereich der Enterprise Systems. Das InES - Leitbild fokussiert drei Ziele:

  • Erzielung qualitativ hochwertiger Forschungsergebnisse unter Verfolgung eines interdisziplinären Forschungsansatzes
  • Wissenstransfer in die Praxis mit Fokus auf Hersteller und Anwender im Mittelstand und Großunternehmen
  • Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses

Was wir bieten:

Für Unternehmen: Wissenschaftlich fundierte Lösungen für ihre Fragestellungen. mehr...

Für Wissenschaftler: Eine Kooperationsplattform zur Enterprise Systems Forschung. mehr...

Für Studenten:  Attraktive Karrieremöglichkeiten in Wissenschaft und Praxis. mehr...

News

VanAssist: So könnte das autonome Zustellfahrzeug der Zukunft aussehen

• Versuchsfahrzeug zeigt, wie effizient autonome Fahrzeuge Lauf- und Fahrwege auf Pakettouren einsparen

• Fokus des Projekts ist es, die menschliche Arbeitskraft zu unterstützen

• Test mit VanAssist-Fahrzeug im täglichen Straßenverkehr geplant

 

Der bis zum Jahr 2025 zu erwartende Anstieg der jährlich in Deutschland transportierten Pakete um 40% auf rund 5,7 Milliarden verlangt innovative Lösungen. VanAssist heißt ein Kooperationsprojekt mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft, welches zum Ziel hat ein integriertes System zu entwickeln das personelle Ressourcen schont, der Verkehrsdichte in Ballungsräumen entgegentritt und die Emissionsreduzierung vorantreibt. Im Rahmen des Projekts wurde auch ein autonom fahrendes Zustell-Elektrofahrzeug entwickelt.

In der Entwicklung fokussierten sich die beteiligten Partner darauf, das autonome Fahrzeug und das Kooperationssystem so zu konzipieren, dass es den stetig steigenden Anforderungen auf der letzten Meile der Paketzustellung gerecht werden kann. Vor allem Lauf- und Fahrwege einer Pakettour sollen optimiert werden. Entsprechend ist das Versuchsfahrzeug dank intelligenter Navigationssoftware dazu in der Lage, selbstständig Haltepunkte anzusteuern und in Echtzeit auf Veränderungen im Straßenverkehr zu reagieren.

„Rendezvous-Modus“ arrangiert Treffpunkte für Fahrzeug und Zusteller

Das Institut für Enterprise Systeme (InES) der Universität Mannheim beschäftigte sich innerhalb des Projekts hauptsächlich mit der intelligenten und effizienten Kooperation zwischen Zusteller und autonomem Zustellfahrzeug im Outdoor-Bereich. Dabei waren vor allem zwei Aspekte wichtig: Zum einen die mobile Interaktion und Kommunikation des Zustellers mit dem Fahrzeug während der Paketzustellung und zum anderen die intelligente und automatisierte Navigationsassistenz durch Routenoptimierungsalgorithmen für die optimale Planung einer Zustelltour im sogenannten „Rendezvous-Modus“.

Dieser Zustellmodus sieht vor, dass das Fahrzeug die Strecke vom Depot zum Zustellgebiet autonom zurücklegen kann. Der Zusteller steigt erst an einem vordefinierten Treffpunkt zu. Während der Tour entnimmt der Zusteller die Pakete, die er in der näheren Umgebung zu Fuß zustellen kann; die Haltepunkte hat der Algorithmus für Routenoptimierung festgelegt. Werden mehrere Pakete in einem nicht oder nur auf Umwegen befahrbaren Bereich zugestellt, kann der Zusteller einen Haltepunkt eingeben und das Fahrzeug bewegt sich eigenständig dorthin.

„Für die optimale Berechnung einer Zustellroute stellt der neuartige Rendezvous-Zustellmodus eine große Herausforderung dar. Das sich aus diesem Modus ergebende Optimierungsproblem unterscheidet sich signifikant von den bisher in der wissenschaftlichen Literatur betrachteten Optimierungsproblemen, da zusätzliche Entscheidungen bezüglich der Kooperation von Zusteller und Fahrzeug erforderlich sind. In der Praxis ist beispielsweise zu klären, an welchen Punkten ein Treffen von Fahrzeug und Zusteller erfolgen soll. Im Projekt wurde für dieses neuartige Optimierungsproblem ein heuristischer Lösungsansatz, welcher auf der Kombination von verschiedenen Maschinellen Lernverfahren basiert, entwickelt und evaluiert. Die Evaluation des Lösungsansatzes hat gezeigt, dass eine Zustellung im Rendezvous-Modus die für eine Zustelltour benötigte Zeit signifikant reduzieren kann. In diesem Kontext konnte das InES wertvolle Erfahrungen in Bezug auf die Verwendung von maschinellen Lernverfahren im Kontext von Routenoptimierungsproblemen sammeln, die auch in weiteren Forschungsprojekten gewinnbringend eingesetzt und vertieft werden sollen.“, sagt Dr. Christian Bartelt (Geschäftsführer des InES).

Für die mobile Interaktion und Kommunikation des Zustellers mit dem Fahrzeug entwickelte das InES eine mobile Smartphone-Applikation. Diese ermöglicht es dem Zusteller während einer Tour jederzeit mit dem Zustellfahrzeug zu interagieren und aktuelle Fahrzeuginformationen einzusehen. So weiß ein Zusteller auch dann, wo sich sein Fahrzeug befindet, wenn es wider Erwarten nicht den erstmöglichen Haltepunkt ansteuern kann, sondern an einem alternativen Standort parken muss. Die wesentliche Herausforderung hier war es, ein möglichst effizientes Interaktionsdesign für eine Zustellung im sogenannten „Rendezvous-Modus“ zu erarbeiten.

Doch nicht nur auf Straßen und Bürgersteigen können Laufwege optimiert werden. In großen und unübersichtlichen Gebäuden kann es sinnvoll sein, Zusteller via App-Steuerung schnell zu ihrem Übergabepunkt zu leiten. Daher hat das Unternehmen bridgingIT eine intelligente Indoor-Navigation entwickelt. Diese bringt den Zusteller schnell zu seinem Ziel. Zudem bleibt der Zusteller jederzeit mit dem Fahrzeug in Kontakt. Darüber hinaus kann er Zustellrouten innerhalb eines Areals oder Gebäudes ad hoc anpassen, falls zum Beispiel eine Retoure ansteht. Das Fahrzeug kann dahin gerufen werden, wo es gebraucht wird. So lässt sich der Gesamtprozess noch effizienter gestalten.

Fahrzeug kommuniziert mit anderen Verkehrsteilnehmern durch Display

Das Institut für Fahrzeugtechnik des Niedersächsischen Forschungszentrum für Fahrzeugtechnik (NFF) der TU Braunschweig hat innerhalb des VanAssist-Projekts den modularen, elektrifizierten und zum automatisierten Fahren ertüchtigten Versuchsträger PLUTO (PLatform for future Urban mobility and TranspOrt) aufgebaut. Hierzu wurde das auf einem HFM Motionboard basierende Fahrzeug mit umfangreichen Rechnereinheiten und Messequipment ausgestattet. Das Fahrzeug verfügt außerdem über ein externales Human Machine Interface (HMI), welches über ein Display und LED-Bänder eine Kommunikation mit der Umwelt und anderen Verkehrsteilnehmern erlaubt. So kann es zu seinem eigenen Zustand oder auch möglichen Problemen informieren. Das NFF hat zudem die automatisierte Fahrfunktion entwickelt, um das Demonstrationsszenario einer automatisierten Paketzustellung darzustellen. Bei Vorgabe eines anzufahrenden Haltepunktes ist das Fahrzeug in der Lage, diesen selbstständig anzusteuern. Das System berücksichtigt dabei eine Vielzahl an Informationen der Infrastruktur und des erfassten Umfelds um das gewünschte Ziel sicher zu erreichen

Dynamische Funkzellen sichern Datenübertragung

Die Kommunikationsexperten vom Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (ivESK) der Hochschule Offenburg haben im VanAssist-Projekt für die sichere Vernetzung aller Komponenten innerhalb des Gesamtsystems gesorgt. Einen besonderen Fokus legten sie dabei auf die Nutzung aktueller und standardisierter Technologien. So kommen Mobilfunknetze mit hoher Datenrate und geringen Latenzen zum Einsatz, um besonders zeitkritische Steuerungen und datenhungrige Live-Videoübertragungen zu unterstützen. Für die Zuverlässigkeit des Systems schuf das Institut eine Sicherung, die unter anderem mögliche Ausfälle im Mobilfunknetz überbrücken kann. Dabei setzte das ivESK auf sogenannte Low Power Wide Area Networks (LPWAN), die als dynamische Funkzellen komplett ohne Provider-Abhängigkeiten betrieben werden.

Die reine Nutzung und Integration der Kommunikationstechnologien reichen allerdings nicht aus, um ein solch hoch vernetztes System betreiben zu können. Um eine sichere, zuverlässige und flexible Kommunikation zwischen allen Teilkomponenten im System herstellen zu können, mussten die Technologien geschickt miteinander verknüpft werden. Neben der Umsetzung entsprechender Anwendungs- und Sicherheitsprotokolle sind dafür Dienste auf den jeweiligen Systemelementen erforderlich. Dies betrifft nicht nur die Hauptakteure, also den Zusteller und sein Fahrzeug, sondern ebenso die vielen Komponenten im Backend, die sowohl den Anforderungen des VanAssist-Projekts als auch zukünftigen erweiterten Anwendungen genügen müssen.

VanAssist zeigt zukünftigen Bedarf auf

Für DPD Deutschland hat das Förderprojekt VanAssist vor allem aufgezeigt, welche Entwicklungen vonnöten sind, um autonom fahrende Zustellfahrzeuge in den Arbeitsalltag zu integrieren. „Unsere Tests haben gezeigt, dass wir einen Leitstand benötigen, der immer dann eingreift, wenn auf der Tour etwas Unvorhergesehenes passiert, bei dem das Fahrzeug nicht selbstständig entscheiden kann, was zu tun ist. Das kann ein verdeckter Sensor oder aber eine versperrte Straße sein“, sagt Gerd Seber, Group Manager City Logistics & Sustainability bei DPD Deutschland. „Wir haben erkannt, dass wir unsere Tourenplanung grundlegend neu denken müssen. Denn zukünftig wird nicht nur relevant sein, an welche Adresse wir ein Paket bringen, sondern auch, wo wir zu diesem Paket nahegelegene Haltepunkte identifizieren und im System hinterlegen können“.

Doch auch für Städte wird es in der Umsetzung von autonomen Fahr- und Zustelllösungen neue Herausforderungen geben. „Es bedarf zum einen vereinheitlichter intelligenter Ampeln und Verkehrszeichen. Zum anderen benötigen wir speziell für den Lieferverkehr reservierbare Ladezonen, zu denen wir unsere Fahrzeuge navigieren können“, sagt Seber.

Die Projektpartner im Überblick:

  • BridgingIT GmbH
  • DPD Deutschland GmbH
  • Hochschule Offenburg – Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik
  • IAV GmbH – Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
  • Ibeo Automotive Systems GmbH
  • NFF, Technische Universität Braunschweig – Institut für Fahrzeugtechnik
  • NFF, Technische Universität Clausthal – Institute for Software and Systems Engineering
  • Universität Mannheim – Institut für Enterprise Systems
  • Projekt-Koordinator: ZENTEC Zentrum für Technologie,
    Existenzgründung und Cooperation GmbH

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