HMD 58(2) - April 2021 - Offene Systeme, Dienste und Lösungen
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- ZeitschriftenartikelMit Computer Vision zur automatisierten Qualitätssicherung in der industriellen Fertigung: Eine Fallstudie zur Klassifizierung von Fehlern in Solarzellen mittels Elektrolumineszenz-Bildern(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Zschech, Patrick; Sager, Christoph; Siebers, Philipp; Pertermann, MaikDie Qualitätssicherung bei der Produktion von Solarzellen ist ein entscheidender Faktor, um langfristige Leistungsgarantien auf Solarpanels gewähren zu können. Die vorliegende Arbeit leistet hierzu einen Beitrag zur automatisierten Fehlererkennung auf Wafern, indem Elektrolumineszenz-Bilder eines realen Herstellungsszenarios mithilfe von verschiedenen Computer-Vision-Modellen klassifiziert werden. Die Herausforderung besteht hierbei nicht nur darin, defekte Wafer von funktionsfähigen zu separieren, sondern gleichzeitig auch zwischen spezifischen Fehlerarten zu unterscheiden, während geringe Inferenzzeiten sicherzustellen sind. Zu diesem Zweck werden neben einfachen statistischen Modellen verschiedene Deep-Learning-Architekturen auf Basis von Convolutional Neural Networks (CNNs) verprobt und miteinander vergleichen. Ziel der Arbeit ist es, verschiedene Klassifizierungsansätze unterschiedlicher Komplexität zu testen und auf ihre praktische Einsatzfähigkeit unter realen Bedingungen zu untersuchen. Die Fallstudie zeigt, dass je nach Situation unterschiedliche Modelle ihre Existenzberechtigung haben und in Kombination sehr gute Ergebnisse erzielen. So lassen sich bereits mit statistischen Modellen und einfachen CNN-Varianten zuverlässige Aussagen mit Genauigkeiten von über 99 % bei Fehlertypen einfacher bis mittlerer Erkennbarkeit realisieren. Werden die Fehlerbilder demgegenüber diffuser und soll die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse durch positionsgenaue Lokalisierung von Fehlerobjekten gewährleistet werden, sind fortgeschrittenere Ansätze auf Basis sogenannter Region-Proposal-Netzwerke erforderlich, die allerdings auch mit einem erhöhten Labeling-Aufwand beim Annotieren der Fehlerobjekte einhergehen. Da die Umsetzung sämtlicher Modelle ausschließlich auf Open Source Tools wie zum Beispiel TensorFlow, Keras und OpenCV basiert, demonstriert die Fallstudie zudem, welche Möglichkeiten durch frei verfügbare Lösungen im Bereich von Computer Vision geboten werden. Quality assurance in the production of solar cells is a decisive factor for long-term performance guarantees on solar panels. This work contributes to this area in developing computer vision models to automatically detect defects on wafers by classifying electroluminescence images from a real manufacturing scenario. The challenge is not only to separate defective wafers from flawless ones but also to distinguish between specific types of defects while ensuring low inference times. For this purpose, simple statistical models, as well as different kinds of deep learning architectures based on convolutional neural networks (CNNs), are tested and compared with each other. Therefore, this work aims to evaluate multiple classification approaches of varying complexity levels while examining their practical applicability under real industrial conditions. The case study shows that all models have their right to exist and achieve excellent results in combination. While statistical models and simple CNNs provide reliable statements with accuracies up to 99% for defect types of simple to medium detectability, more advanced approaches based on region proposal networks are required once the defect images become more diffuse. The more advanced approaches allow a precise object localization of defects; however, they are also associated with increased labeling effort when annotating wafer images. Since the implementation of all models is based exclusively on open source tools such as TensorFlow, Keras, and OpenCV, the case study also demonstrates the possibilities offered by freely accessible solutions in the field of computer vision.
- ZeitschriftenartikelIm Spannungsfeld zwischen Sicherheit und Freiheit(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Lasarov, WassiliUm Infektionsketten in der Corona-Pandemie effektiv nachzuverfolgen und zu unterbrechen, wurde die Corona-Warn-App in Deutschland eingeführt. Diese sogenannte Tracing-App verfolgt Begegnungen zwischen den Anwendern der App und warnt sie, falls sie mit Infizierten in Kontakt getreten sind. In der Öffentlichkeit entbrannte im Zuge der Einführung der Corona-Warn-App eine intensive Diskussion über den Umgang mit persönlichen Daten bei der Verwendung der App (z. B. durch die vermeintliche Erfassung der Standortdaten) sowie über die Wirksamkeit der App (z. B. durch mangelnde Teilnahme, insbesondere von älteren Menschen). Die vorliegende Studie untersucht, welche Einflussfaktoren die Akzeptanz der Corona-Warn-App erhöhen oder mindern können. Es werden hierfür relevante Einflussfaktoren aus der bisherigen Literatur ermittelt und auf den Anwendungsfall der Corona-Warn-App übertragen. Mit diesen Faktoren wurde ein Kategorienschema entwickelt, auf dessen Basis in einer qualitativen Studie 967 Leserkommentare mittels Inhaltsanalyse untersucht wurden. Die Ergebnisse bestätigen, dass besonders drei Kategorien relevant in diesem Zusammenhang sind: Der Nutzen der Corona-Warn-App (37 % der Nennungen), Datenschutz, Privatsphäre, Transparenz und Vertrauen (26 %) sowie der Einfluss der sozialen Umwelt (8 %). Zum Schluss werden Implikationen für zukünftige Forschung kurz vorgestellt. One of the major challenges in slowing the spread of the coronavirus is that covid-19 may be contagious before symptoms are noticeable. For this reason, the German government launched a corona tracing app (“Corona-Warn-App”). Contact tracing for COVID-19 requires identifying people who may have been exposed to COVID-19 and following them up daily for 14 days from the last point of exposure. Therefore, the app warns users if they might have been in close contact with COVID-19-infected individuals. When systematically applied, contact tracing will break the chains of transmission of COVID-19 and is an essential public health tool for controlling the virus. The German corona tracing app has been discussed in public, particularly as many people have strong privacy concerns. Furthermore, many people questioned the effectiveness of the tracing-app (e.g., as many older people are not willing or capable of using the app). The present study sheds light on current research on individual privacy concerns in light of the launch of the corona tracing app. Building on this, the author presents psychological determinants of individual privacy concerns that have been discussed in research so far. The author analyses in a qualitative study 967 reader comments to determine whether the previously identified individual determinants are relevant in the case of the Corona-Warn-App. The results confirm that three categories in particular are relevant in this context: The functional utility of the app (37% of codings), data protection, privacy, transparency and trust (26%) and the influence of the social environment (8%). Finally, implications for further research are derived.
- ZeitschriftenartikelOpen Data gewinnbringend einsetzen – Grundlagen und Hintergründe(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Binzen, MichaelOffenheit und eine neue Fehlerkultur machen bei der Verwendung von Daten im Rahmen der Digitalisierung weitreichende Kooperationen möglich, die in Deutschland noch selten praktiziert werden. Der Artikel erklärt die Grundlagen und Ursprünge, die dazu führen, dass die Offenlegung von Daten einen Wettbewerbsvorteil bringt. Gleichzeitig wird herausgearbeitet, welche Herausforderungen daraus entstehen und welche Voraussetzungen eine Organisation schaffen muss, damit eine solche Öffnung wirklich erfolgreich wird. Openness and a new error culture make far-reaching collaborations possible when using data in the context of digitization, which are still rarely practiced in Germany. The article explains the fundamentals and origins that lead to the disclosure of data providing a competitive advantage. At the same time, it elaborates which challenges arise from this and which prerequisites an organization must create in order for such an opening to be truly successful
- ZeitschriftenartikelOffene Systeme, Dienste und Lösungen(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Knoll, Matthias
- ZeitschriftenartikelBeschleunigung der digitalen Produktentwicklung durch den Einsatz von Open Source Bausteinen(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Thelen, Christoph; Apel, Susanne; Fritz, ChristianOpen Source Software ist aus der heutigen Software-Entwicklung nicht mehr wegzudenken. Sie ergänzt die kommerziellen Produkte oder geht sogar mit innovativen Lösungen voran. Die Eigenschaften von Open Source Software erfordern dabei besondere Sorgfalt bei der Auswahl. Dieser Artikel beschreibt die verschiedenen Einsatzfelder für Open Source Bausteine aus der Sicht eines Software-Dienstleisters und die Motivation, sie nicht nur zu verwenden, sondern auch daran mitzuwirken. Open Source Software is an indispensable part of today’s software development. It complements commercial products or even leads the way with innovative solutions. The characteristics of open source software require special care in the selection process. This article describes the different fields of application for open source components from the perspective of a software service provider and the motivation to not only use them but also to contribute to them.
- ZeitschriftenartikelErratum zu: Dem Mitarbeiter zu Diensten. Weiterbildung und Qualifizierung als Personennahe Dienstleistung(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Vladova, G.; Teichmann, M.; Heuts, A.Ein Erratum zu dieser Publikation wurde veröffentlicht: https://doi.org/10.1365/s40702-020-00626-7
- ZeitschriftenartikelIT-Integration in Zeiten von Digitalisierung – (k)ein alter Hut?(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Huber, Melanie; Rentrop, Christopher; Zimmermann, StephanDurch die zunehmende Vernetzung und den Anstieg von eingesetzter Hard- und Software hat sich die Komplexität der Unternehmensarchitektur von Unternehmen über die Jahre stetig erhöht. Das Aufkommen nutzerfreundlicher Informationstechnologie (IT)-Lösungen befähigt außerdem Fachbereiche, IT innovativ einzusetzen. Dies erhöht die Heterogenität und damit nochmals die Komplexität der Unternehmensarchitektur. Darüber hinaus treibt dieser IT-Einsatz die Digitalisierung in den Unternehmen maßgeblich voran. Dies wirft die Frage auf, ob Unternehmen überhaupt noch eine Relevanz in der Reduktion der Komplexität durch IT-Integration sehen oder ob dies vor dem Hintergrund der Digitalisierung schon ein alter Hut ist. Experteninterviews und eine qualitative Datenanalyse zeigen, dass IT-Integration und Digitalisierung keine disjunkten Phänomene sind, sondern sich gegenseitig beeinflussen. Die Ergebnisse betonen, wie unterschiedlich der Begriff aufgefasst werden kann und dass die einheitliche Nutzung damit essenziell ist. Darüber hinaus zeigen sie, dass Digitalisierung einerseits Treiber der IT-Integration ist, andererseits aber auch die Möglichkeiten zur Umsetzung verändert. Dabei ist die Integrationsentscheidung durch die Vielzahl an Vor- und Nachteile komplex. Fachbereichs-IT ist selten explizites Ziel von IT-Integrationsprojekten. Der Beitrag zeigt den wissenschaftlichen Forschungsbedarf in neuen technologischen Möglichkeiten zur IT-Integration und in der Balance von Flexibilität und IT-Integration in der Unternehmensarchitektur. Er beleuchtet, dass eine gemeinsame Sprache die Basis für IT-Integrationsprojekte ist und dass eine Kultur, in der Fachbereiche aktiv an IT-Integrationsentscheidungen teilhaben, das Ziel eines jeden Unternehmens sein sollte. Insgesamt zeigen die Analysen, dass IT-Integration noch lange kein alter Hut , sondern, im Gegenteil, brandaktuell ist. The complexity of enterprise architectures of companies has increased in the last years, due to the usage of more hard-, and software and their growing interconnectedness. The rising of user-friendly information technology (IT) enables business departments to use IT in an innovative way. This increases the heterogeneity of enterprise architectures and fuels the transformation that digitalization demands of organizations. Here, the question is raised, if organizations see any value in reducing the complexity using IT integration or if this is old news considering digitalization. Expert interviews and a qualitative data analysis show that IT integration and digitalization are no disjoint phenomena but are rather mutually dependent. The results show how different the experts interpret the term and that uniform use is therefore essential. Digitalization is on the one hand driver of IT integration, but on the other hand it also changes its implementation. The integration decision is complex due to various advantages and disadvantages. Business-managed IT is only rarely the target of IT integration projects. This paper contributes to the scientific discussion by showing that new implementation techniques as well as balancing the benefits and drawbacks of an IT integration should be the target of future research. Additionally, a mutual language is the foundation for IT integration projects and a culture, where business units are part of IT integration decisions should be the goal of every company. Overall, the analyses show that IT integration is not old news but, in contrary, a hot topic .
- ZeitschriftenartikelOffenheit in der IT: Herausforderung und Chance zu Veränderungen(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Knoll, MatthiasWer offene Lösungen einsetzen möchte, sieht sich einer Reihe von Fragen und Herausforderungen gegenüber. Nicht nur technische Aspekte, sondern vor allem zwischenmenschliche Faktoren und passende Regelungen sind dabei zu berücksichtigen. Das richtige „Mindset“ spielt eine zentrale Rolle. Mit ihm einher geht eine lebendige Umsetzung des Community-Gedankens. Er ermöglicht, die Idee der Offenheit über Open Source und Open Hardware hinaus auch auf Fragen des Identity Managements, der Entwicklung von Innovationen oder die Nutzung von Open Data auszudehnen. Hierzu bedarf es neben technischem Verständnis vor allem auch Akzeptanzkriterien und einem Bewusstsein für Risiken. Der Beitrag verfolgt daher das Ziel, einen Überblick über die Themen und Fragestellungen zu geben und eine Empfehlung für den Umgang mit Offenheit in der IT zu formulieren. Anyone who wants to deploy open solutions faces a number of questions and challenges. Not only technical aspects, but above all interpersonal factors and appropriate regulations must be taken into account. The right “mindset” plays a vital role. It goes hand in hand with a lively implementation of the community idea. It makes it possible to extend the idea of openness beyond open source and open hardware to questions of identity management, the development of innovations or the use of open data. This requires not only technical insights, but also acceptance criteria and risk awareness. This article therefore aims to provide an overview of key issues and to formulate a recommendation for dealing with openness in IT.
- ZeitschriftenartikelRezension „Open Source Software“(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Knoll, Matthias
- ZeitschriftenartikelIoT Security Best Practices(HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik: Vol. 58, No. 2, 2021) Barenkamp, MarcoDer Artikel gibt einen Überblick über Best-Practice-Standards zur Authentifizierung von IoT (Internet of Things) Zugängen. Es wird aufgezeigt, dass clientseitige Authentifizierung gegenüber einer herkömmlichen Authentifizierung und Blockchain-basierten Ansätzen das höchste Potential für sichere Prozessautomatisierung bei hoher Interaktionsfrequenz bietet. Ein neuartiges Konzept des clientseitigen automatisierten Zugangsmanagements auf Basis von TLS (transport layer security), welches sich im Agriculture Segment seit über einem Jahr bewährt hat, wird vorgestellt. Gegenüber derzeitig eingesetzten Authentifizierungsverfahren bietet es den Vorteil höherer Sicherheit bei gleichzeitig automatisierter Anmeldung jeglicher Endgeräte auf dem IoT-Server. Aufgrund dieser Potentiale eignet sich der dargestellte Authentifizierungsstandard zukünftig als allgemeines branchenübergreifendes Zugangssystem für IoT-Anwendungen. The article gives an overview of best practice standards for IoT (Internet of things) access authentication. It is shown that client-side authentication offers the highest potential for secure process automation at high interaction frequency compared to default authentication and blockchain-based-approaches. A novel concept of client-side automated access management using the TLS (transport layer security) standard, which has proven in the agriculture segment for over a year, is presented. Compared to established authentication methods, it offers the advantage of higher security with simultaneous automated login of multiple end devices on the IoT server. Due to these potentials, the presented new authentication standard is suitable as a general cross-industry access concept for IoT applications.