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September 26, 2017 Written by
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Digitalization Report Thunertagblatt

Vom Bauernsohn zum Doktor, der Maschinen dazu bringen will, dass sie lernen, selber immer besser zu werden: Benjamin Hadorn ist bei der Digitalisierung der Industrie an vorderster Front mit dabei. (Zeitungsartikel vom 17.08.2017, Marco Zysset, Thunertagblatt)

Seine Firma heisst Cybertech Engineering. Wenn er anfängt, von der «Interaktion zwischen Mensch und Maschine» und von technischen Systemen zu sprechen, welche sich «selbstständig der Kultur ihrer Umgebung anpassen können», dann jagen dem Zuhörer sofort Fantasien durch den Kopf von Robotern, die ausser Kontrolle geraten, oder von einem Bond-Bösewicht, der mit einem fiesen, kalten Lächeln im Gesicht zusieht, wie seine Maschinen im Begriff sind, die Weltherrschaft für ihn an sich zu reissen.

Da will es zunächst so gar nicht ins Bild passen, dass Benjamin Hadorn zweifacher Vater ist, mit seiner Frau und den Kindern in Steffisburg lebt, als Bauernbub in Gurzelen aufgewachsen ist und sagt: «Auf dem Traktor zu sitzen und mit dem Heuwender seine Runden zu drehen, kann geistig enorm befreiend sein.»

Alles für die eigene Software

Mitte letzten Jahres hat Hadorn, der den Titel «Doktor in Computerwissenschaften» trägt, die Cybertech Engineering GmbH gegründet. Seit vergangenem Mai ist sein Bruder ebenfalls im Betrieb angestellt, nach den Sommerferien fangen zwei weitere Angestellte die Arbeit im lichtdurchfluteten Büro am Strättlighügel an. «Es läuft gut, wir wachsen», sagt Hadorn, betont aber gleichzeitig: «Einen grossen Teil unserer Einnahmen erwirtschaften mein Bruder Matthias und ich momentan, indem wir uns für Projekte an andere Firmen ausmieten.»

Mit diesen Erträgen wird die Entwicklung des eigenen Produkts finanziert. «Wir wollen in jeder Hinsicht unabhängig bleiben», sagt der 39-Jährige. Anders als andere digitale Start-ups ist Cybertech Engineering deshalb nicht gross auf der Jagd nach Investoren.

Das eigene Produkt, das Hadorns Firma entwickelt und das bislang bei einem Kunden im Einsatz ist, trägt den Namen «Human OS, das Human Operation System»: Diese Software ermöglicht es einer Maschine, «mit dem Menschen in eine Konversation zu treten, also Wissen aufnehmen und zurückgeben», heisst es auf der Firmenhomepage.

Die Software diene «aber auch als Schnittstelle zu anderen Maschinen und Fertigungsplattformen, beispielsweise fürs Crowd-Manufacturing.» Unter Letzterem versteht man die Idee, dass es theoretisch möglich ist, dass verschiedene Tüftler eine einzelne Maschine im Keller stehen haben. Kunden, die etwas konstruieren wollen, können aus der Ferne auf all jene Maschinen zugreifen, die für die Konstruktion nötig sind. Dafür würde der Maschinenbesitzer finanziell entschädigt.

Revolution vor der Haustür

Damit machen Benjamin Hadorn und sein Team klar, dass Begriffe wie «Industrie 4.0» und «digitale Revolution» (vgl. Kasten «Industrie 4.0») nicht nur im fernen Silicon Valley oder am Google-Sitz in Zürich einfach zurzeit gerade hip sind, sondern dass der nächste Entwicklungsschritt in der industriellen Produktion auch am Strättlighügel mitgestaltet wird. Hadorn, dessen Laufbahn mit einer Lehre zum Maschinenmechaniker bei Studer angefangen hatte (vgl. Kasten «Zur Person»), ist sich dabei durchaus bewusst, dass die Digitalisierung und Automatisierung in den Menschen Ängste weckt, allen voran die um den eigenen Job.

«Ich sehe die Digitalisierung der Industrie als Chance», sagt er jedoch klipp und klar, «und ich wünschte mir, dass das auch andere Menschen vermehrt machen würden, die sich nicht so eng mit dem Thema befassen.» Maschinen können – so Hadorns Vorstellung – in Zukunft den Menschen noch mehr monotone und repetitive Tätigkeiten abnehmen. «Damit kriegen Angestellte die Möglichkeit, sich vermehrt kreativen Tätigkeiten zu widmen, die eher ihren Talenten entsprechen – und ich bin überzeugt, dass alle solche Talente hätten.»

So lege er Wert darauf, dass in allem technischen Fortschritt, den er anstrebe, der Mensch im Mittelpunkt stehen muss. «Er ist es, der der Maschine zeigt, was sie zu tun hat. Und das wird noch lange so bleiben. Maschinen werden aber zukünftig komplexere Tätigkeiten erlernen können und sich zu einem Partner entwickeln.»

Arbeitskraft effizient nutzen

So landet Hadorn von den Ausführungen über seine Firma und die technologische Entwicklung in der Industrie beim Thema Bildung. «Wir müssen uns genau überlegen, welche Arbeit künftig noch Menschen machen sollen und wo Maschinen Aufgaben übernehmen können, sodass Menschen stattdessen andere Arbeiten erledigen können.» Deshalb ist für ihn zentral: «Wir müssen die Menschen dazu motivieren und ausbilden, eigenverantwortlich zu leben und zu handeln. Nur so kann ein Mensch kreativ werden und sich selber weiterentwickeln.» Letztlich gehe es «gerade in der Schweiz mit ihren begrenzten Ressourcen wie Platz und Arbeitskräfte» auch darum, die Arbeitskraft möglichst effizient zu nutzen.

Zur Person

Benjamin Hadorn (39) wuchs in Gurzelen als Bauernsohn auf und machte bei der Studer AG in Steffisburg eine Lehre zum Maschinenmechaniker. Nach drei Jahren als Servicetechniker für eine Studer-Tochter in den USA absolvierte er ein Informatikstudium an der Berner Fachhochschule, darauf folgte ein Masterabschluss an der Universität Freiburg. Im letzten Herbst promovierte Hadorn dort zum «Doktor in Computerwissenschaften». Neben seinen Studien war Benjamin Hadorn bei der Studer AG im Bereich Softwareentwicklung und Innovation tätig. Im Juli 2016 gründete er die Cybertech Engineering GmbH. Sie befasst sich mit der Digitalisierung von Produktionsprozessen und der Entwicklung von intelligenten Systemen. Dafür arbeitet das Start-up, das am Strättlighügel beheimatet ist, sowohl mit Produktionsbetrieben als auch mit Forschungsabteilungen von Universitäten sowie mit Fachhochschulen zusammen. Während sich Benjamin Hadorn auf die Software­entwicklung spezialisiert hat, ist sein zwei Jahre jüngerer Bruder Matthias IT-Architekt. Benjamin Hadorn ist verheiratet, hat zwei Kinder und lebt in Steffisburg. Er sagt, er könne sich «durchaus vorstellen», sich ­später einmal auch im elterlichen Bauernbetrieb zu enga­gieren.

Industrie 4.0

«Wer von ‹Industrie 4.0› spricht, weiss heute eigentlich noch gar nicht, was damit gemeint ist», sagt Benjamin Hadorn (vgl. Haupttext). «Es wird dereinst Aufgabe der Historiker sein, zu benennen, was die sogenannte vierte industrielle Revolution ausgemacht haben wird.» Als erste industrielle Revolution gilt die Erfindung und Verbreitung von Wasser- und Dampfkraft zum Antrieb von Maschinen in der zweiten Hälfte des 18. und Anfang des 19. Jahrhunderts. «Ab dem Moment konnte mehr als nur menschliche oder tierische Kraft eingesetzt werden», sagt Hadorn. Es folgten die Massenproduktion mithilfe von Fliessbändern, wie sie Autohersteller Henry Ford Anfang der 1920er-Jahre erfand, als zweite industrielle Revolution und ab Mitte des letzten Jahrhunderts die dritte indus­trielle Revolution, mit der Computer in die Fabriken Einzug hielten. Im Gegensatz zu den ersten drei Entwicklungsschritten, die jeweils erst rückblickend als erste, zweite oder dritte Revolution bezeichnet wurden, wurde der Begriff Industrie 4.0 ausgerufen, ohne dass klar ist, ob und mit welchen Auswirkungen die Digitalisierung der Industrie abgeschlossen ist. Forscher sprechen gemäss der Onlineenzy­klopädie Wikipedia lieber von einer «zweiten Phase der Digi­talisierung».

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Finally, the book is ready to print :-))

http://www.igi-global.com/book/designing-human-machine-symbiosis-using/167460

Demand for integral and sustainable solutions is on the rise. As new ways of defining reality emerge, this generates the progression of more humanistic and sustainable construction of operating systems.

Designing for Human-Machine Symbiosis Using the URANOS Model: Emerging Research and Opportunities is a pivotal reference source for the latest research on human-centered system modeling and methods to provide a generic system model to describe complex non-linear systems. Featuring extensive coverage across a range of relevant topics, such as pervasive computing systems, smart environments, and smart industrial machines, this book is ideally designed for researchers, engineers, and professionals seeking current research on the integration of human beings and their natural, informational, and socio-cultural environments into system design.

September 29, 2016 Written by
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Techmeeting #15

Presentation of Machine Learning 4.0 and its implications on industries.

CyberTech Engineering is providing a new Machine Learning Paradigm based on Conversation Theory of Gordon Pask. In this context, conversation is understood as an exchange of knowledge between two or more participants, e.g humans but also industrial machines. This means that machines are capable to learn new behaviors from the interaction with human operators; and vice versa, the human can learn from the machines about their technologies and manufacturing concepts. Humans and machine are in a constant exchange. This leads to a new human-machine collaboration, where humans, their cognitive and emotional capabilities are smoothly integrated with technical systems.

With the human operation system HumanOS, CyberTech Engineering provides a first conceptual prototype. This control system is made of several control levels, each one able to exchange associated knowledge with human beings. In contrast to classical systems, HumanOS can learn new behaviors and thus can dynamically adapt to new requirements and situations.

This is a revolution! Machines are not "stupid" artifacts anymore, they are "smart industrial machines" (SIMs), capable to converse and collaborate with human beings in a natural way and gaining their smartness through everyday interactions.

 

Many thanks to Béat Hirsbrunner, Philpipe Lang and Nadine Lacroix Oggier which enabled us to present this topic at the Techmeeting in Fribourg.

July 28, 2016 Written by Benjamin Hadorn

Some Streams of Systemic Thought

In terms of systems thinking, an extensive map of related work and their influences is presented by the International Institute for General Systems Studies (IIGSS, 2001). This map was originated by E. Schwarz in 1996. It includes the influences of researchers in the domains of mathematics, physics, computer science, engineering, cybernetics, systemics, biology, ecology, sociology and philosophy fromancient times to the present.

With the permission of Jeffrey Yi-Lin Forrest (director of IIGSS), we update the map and add recent work in the field of cybernetics, systemics and coordination. Because the latest source files of that map are missing, we completely redraw it. We choose graphml, an open source format for graph design.

Legend of Map

The map encompasses different nodes and edges. The nodes denote topics, such as scientific work or research areas. Major influences between the topics are illustrated by directed edges. The map uses a color-code to show the major scientific realm of nodes and edges:

  • white: general system
  • red: cybernetics
  • black: physical sciences
  • blue: mathematics
  • dark red: computers & informatics
  • green: biology & medicine
  • yellow: symbolic systems
  • orange: social systems
  • light green: ecology
  • gray: philosophy
  • cyan: systems analysis
  • purple: engineering

History

Following list illustrates the origin and updates from the map.

  • Originated in 1996 by Dr. Eric Schwarz, Neuchâtel, Switzerland.
  • Extended in 1998, including items from the "The Story of Philosophy" by Will Durant (1933).
  • Elaborated in 2000-2001 from many sources for the International Institute for General Systems Studies.
  • Extended in 2016 by Benjamin Hadorn, Fribourg, Switzerland.

Your contribution: Feel free to extend and correct the graph. Please send an updated version to us in order to keep a current version online.
Thanks.

July 28, 2016 Written by Benjamin Hadorn
Published in Publications

Towards Human-Centered Cyber-Physical Systems: A Modeling Approach

In this paper we present a new CPS model that considers humans as holistic beings, where mind and body operate as a whole and characteristics like creativity and empathy emerge. These characteristics influence the way humans interact and collaborate with technical systems. Our vision is to integrate humans as holistic beings within CPS in order to move towards a human-machine symbiosis. This paper outlines a model for human-centered cyber-physical systems (HCPSs) that is based on our holistic system model URANOS. The model integrates human skills and values to make them accessible to the technical system, similarly to the way they are accessible to humans in human-to-human interaction. The goal is to reinforce the human being in his feeling of being in control of his life experience in a world of smart technologies. It could also help to reduce human bio-costs like stress, job fears, etc. The proposed model is illustrated by the case study of smart industrial machines, dedicated machines for smart factories, where we test the human integration through conversation.
Cyber physical systems (CPSs) are built of physical components that are integrated into the cyber (virtual) world of computing. Whereas there are many open questions and challenges, such as time modeling, interaction between cyber and physical components, our research focuses on how humans can be holistically integrated. Our vision is to link human intelligence with CPS in order to get a smart partner for daily human activities. This will bring new system characteristics enabling to cope with self-awareness, cognition and creativity as well as the co-evolution of human-machine-symbiosis. In this sense, we state that drawing borders between virtual and physical or between users and technical artifacts is misleading. In contrast to that, we aim to treat the system as a whole. To achieve this, the paper presents a generic coordination model based on third-order cybernetics. In particular, the holistic integration of humans and other living systems into CPSs is presented, which leads toward human-centered CPSs.
Cyber physical systems (CPS) are built of physical components that are integrated into the cyber (virtual) world of computing. Such systems offer many open questions and challenges, such as time modelling, big data mining, system awareness, coordinating activities and managing collaboration within and with external systems. Many of the published work focusses on how virtual and physical systems can be designed, coordinated and managed. We argue that drawing a borderline between virtual and physical is misleading the design of CPS especially for the integration of humans. In this paper, we present a holistic modelling approach to enhance classical CPS towards human-centered CPS. The approach is based on our generic coordination model. The goal is not to create human-like systems, but rather a holistic integration of enactive entities (e.g. humans, animals, plants, cells) into CPS. Closely connected to this integration is also the understanding and modelling of cognitive coordination. We argue that this approach could enable CPS to integrate human intelligence and to become a smart partner for daily human activities.
July 27, 2016 Written by Benjamin Hadorn
Published in Publications

A Holistic Approach to Cognitive Coordination

A new holistic approach defining and dealing with coordination in smart environments is presented. Coordination has been studied for many years, but a holistic approach from a generic theoretical model to a pervasive application has never been proposed. Our approach defines a generic model in order to understand and develop coordination aspects at a high level of abstraction. The model should help to analyse and design context-, activity- and situation-aware applications for smart environments. But, it should also be generic enough to be applicable to other problem domains. In this paper we focus only on the modelling part. Our model is built of an abstraction continuum, starting with the notion of entity, interaction, evolution and rules. The notion of enactive entity is introduced on the most abstract level of the continuum. It encompasses consciousness and intentional behaviour, thus leading to cognitive coordination.
Over 15 years experience and knowledge of industrial machine controls, software architecture and engineering, artificial and pervasive intelligence, we are dedicated to provide the best and economical solutions to our valued customers.

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