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Metrology for the Digitalization of Economy and Society

Innovation and confidence in an efficient quality infrastructure are the basis of a stable and successful economy and society. The main pillar of an efficient quality infrastructure is the ability to obtain valid data based on high-precision measurements – which is the definition of metrology. The economy and society of the 21st century are in the process of a comprehensive digital transformation: the course is being set to firmly establish the basis for success in the digital arena which is the cornerstone for the development of the economy and society in the digital age.

PTB Digitalization Study 2017

Currently this study is available in a pre-release version. The official study will be published in December 2017 / January 2018 as issue 4.2017 of the PTB-Mitteilungen.
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New focal points

Metrological services

  • Digital calibration certificate with maschine interpretable calibration information and digital stamp
  • Digital customer platforms for calibration and conformity conformity assessment
  • Digital quality infrastructure with one shared platform for conformity assessment bodies, market surveillance system, manfactures and costumers of legal metrology

Data analysis

  • Data analysis and measurement uncertainties for high-dimensional quantities
  • Reliability of using maschine learning and big data analyses
  • Dimensionality reduction and disemination of large quantities of data

Communication systems

  • high-frequency measurands of digital communication systems
  • traceability of signal parameters like error vector magnitude and the error rates
  • nonlinear and stochastic high-frequency measurands

Virtual measuring instruments

  • Analyses and feedback of virtual measuring instruments into optical metrology
  • Development of virtual measuring instruments in the area of coordinate metrology for the measuring data analyses
  • Simulation tools for the optical unit, dimensional metrology and CT imaging

Events

  • 13.-14. March 2018 Workshop "Metrology for virtual measuring instruments"

Structure and organisation

The main pillars for PTB, as a supporter of digital transformation in the economy and society, are, in the first place, interdisciplinary cross-sectoral projects:

Metrology cloud – Establishing a trustworthy core platform for a digital quality infrastructure by coupling existing data infrastructures and databases and providing all partners with customized access for digitally upgrading legal metrology.

Digital calibration certificate – Developing a secure and standardized digital information structure for universal use in calibration, accreditation and metrology as well as digitally upgrading the whole calibration hierarchy in the quality infrastructure.

Virtual experiments and mathematics-aided metrology – Developing an interdisciplinary, virtual competence group to metrologically support the paradigm change for the use of simulations and data analysis as essential components of measurement procedures.

Moreover, the metrological research for modern high-frequency networks (5G), the expansion of the quality infrastructure to online surveillance, and the metrological support to digitalized precision production are some of the tasks that will have to be furthered in the long term in the respective departments.

These initiatives are accompanied, coordinated and cross-linked centrally by the working group Opens internal link in current windowPSt1 "Koordination Digitalisierung".

Meilensteine

Anfang 2018

  • Die PTB stellt einen Prototyp des digitalen Kalibrierscheins vor.
  • Die PTB wird ein umfassendes Konzept zum Forschungsdatenmanagement veröffentlichen, welches insbesondere die Bedarfe der Forschungsgemeinschaft nach verlässlichen offen zugänglichen Daten im Sinne der Open Data Strategie bedient.
  • Die PTB wird gemeinsam mit der BNetzA die metrologischen Herausforderungen und Forschungsfragen bei der Breitbandmessung erarbeitet haben und gegebenenfalls eine Forschungskooperation bekanntgeben.
  • Die gemeinsame Professur „Biomedizinische Bildgebung“ (TU Berlin und Einstein-Zentrum) mit dem Schwerpunkt „digitale Gesundheit“ wird die Arbeit in der Integration von quantitativen Bilddaten in biomedizinische Informationen aufnehmen.
  • Die PTB wird gemeinsam mit dem britischen National Physical Laboratory einen internationalen Workshop der Nationalen Metrologieinstitute (NMI) organisieren, in dem die zukünftige Rolle der NMIs im Bereich Data Science erörtert wird.
  • Die PTB wird eine Kooperation mit der Firma Siemens im Bereich „Metrologie für industrial IoT“ mit den Bausteinen „digitaler Kalibrierschein“ und „Referenzarchitekturen für das Cloud-Computing“ starten.
  • Die Nachwuchsgruppe und gemeinsame Juniorprofessur „Sichere und vertrauenswürdige netzangebundene Systeme“ wird am Einstein-Zentrum ihre Arbeit aufnehmen, um gestützt auf die bestehenden weitgefächerten Industriekontakte der PTB die zunehmende Digitalisierung von Messgeräten und Messverfahren im gesetzlichen Messwesen zu unterstützen.

Mitte 2018

  • Eng mit dieser Nachwuchsgruppe verknüpft ist das Vorhaben „Metrology Cloud“ zur Digitalisierung von Konformitätsbewertungs- und Marktaufsichtsprozessen durch den Aufbau einer gemeinsamen Plattform, die Schaffung datenbasierter Dienstleistungen und den Abbau von Innovationshemmnissen. Eine vom Bund geförderte personelle Unterstützung vorausgesetzt, kann die Umsetzung dieses Vorhabens Mitte 2018 starten.
  • Die Vorbereitungen für die Berufung einer gemeinsamen Professur „Unsicherheit und maschinelles Lernen“ (TU Berlin) sollen abgeschlossen sein. Ziel ist es, das Verhalten maschineller Lernverfahren in Bezug auf Datenunsicherheit besser zu beschreiben und damit die Hemmnisse für deren Anwendung zu reduzieren.
  • Die PTB wird Messungen von Systemen für die 5G-Technologien starten (unter anderem Antennensysteme und Wellenleiter). Eine personelle Förderung vorausgesetzt, werden diese Messungen in ein breites Forschungsvorhaben „Metrologie für 5G“ eingebettet.
  • Eine interdisziplinäre und abteilungsübergreifende Kompetenzgruppe zu „Metrologie für virtuelle Messgeräte“ wird eingerichtet, welche (eine vom Bund geförderte personelle Unterstützung vorausgesetzt) die existierenden Arbeiten der PTB in den Bereichen „digitaler Zwilling“, „Mathematik-gestützte Messungen“ und physikalische Simulationen in einem holistischen Ansatz aufgreift und nachhaltig vorantreibt.
  • Die PTB wird einen strategischen Forschungsschwerpunkt im Bereich „Metrologie für heterogene Sensornetzwerke“ einrichten, in welchem abteilungsübergreifend und interdisziplinär die Kompetenzen in der Messtechnik und Datenanalyse mit den Herausforderungen aus Industrie 4.0 und anderen Bereichen kombiniert werden sollen.