LBSim: A simulation system for dynamic load-balancing algorithms for distributed systems.

In a distributed system consisting of autonomous computational units, the total computational power of all the units needs to be utilized efficiently by applying suitable load-balancing policies. For accomplishing the task, a large number of load balancing algorithms have been proposed in the literature. To facilitate the performance study of each of these load-balancing strategies, simulation has been widely used. However comparison of the load balancing algorithms becomes difficult if a different simulator is used for each case. There have been few studies on generalized simulation of load-balancing algorithms in distributed systems. Most of the simulation systems address the experiments for some particular load-balancing algorithms, whereas this thesis aims to study the simulation for a broad range of algorithms. After the characterization of the distributed systems and the extraction of the common components of load-balancing algorithms, a simulation system, called LBSim, has been built. LBSim is a generalized event-driven simulator for studying load-balancing algorithms with coarse-grained applications running on distributed networks of autonomous processing nodes. In order to verify that the simulation model can represent actual systems reasonably well, we have validated LBSim both qualitatively and quantitatively. As a toolkit of simulation, LBSim programming libraries can be reused to implement load-balancing algorithms for the purpose of performance measurement and analysis from different perspectives. As a framework of algorithm simulation can be extended with a moderate effort by following object-oriented methodology, to meet any new requirements that may arise in the future.Dept. of Computer Science. Paper copy at Leddy Library: Theses & Major Papers - Basement, West Bldg. / Call Number: Thesis2004 .D8. Source: Masters Abstracts International, Volume: 43-05, page: 1747. Adviser: A. K. Aggarwal. Thesis (M.Sc.)--University of Windsor (Canada), 2004

Tagungsband zum Doctoral Consortium der WI 2009

Bereits seit Anfang der 1990er Jahre wird jungen Wissenschaftlern im Vorfeld der Tagung Wirtschaftsinformatik ein Doctoral Consortium als unterstützendes Forum angeboten. Diese Einrichtung wurde auch zur größten internationalen Konferenz der Wirtschaftsinformatik, der WI 2009 in Wien fortgeführt. Dieser Band fasst die zum Vortrag ausgewählten Beiträge zusammen. Table of Contents: Tina Balke, On the Enforcement of Institutions for Reducing Uncertainty in Utility Computing Computational Economies …1; Christian Czarnecki, Gestaltung von Customer Relationship Management über die Grenzen von Telekommunikationsunternehmen hinweg …11; Christoph Danne, Assessing the cost of assortment complexity in consumer goods supply chains by reconfiguration of inventory and production planning parameters in response to assortment changes … 24; José M. González V., Gestaltung nachhaltiger IT-Landschaften in der Energiewirtschaft mit Hilfe von Referenzmodellen … 35; Christoph Habla, Eine Grobterminierungskomponente zur funktionalen Erweiterung von Manufacturing Execution Systems … 45; Frank Hogrebe, Integriertes Produkt- und Prozessmodell für die öffentliche Verwaltung … 55; Sebastian Hudert, A protocol-generic infrastructure for electronic SLA negotiations in the Internet of Services … 65; Bernd Jahn, Der Manager als Prosumer seines Unterstützungssystems - Ein Ansatz zum Entwurf Konfigurierbarer Managementunterstützungssysteme … 75; Florian Johannsen, Konzeption und Evaluation eines Ansatzes zur Methodenintegration im Qualitätsmanagement … 85; Karin Kronawitter, IT-Outsourcing in banking industry - stage of maturity model as strategic approach … 95; Barbara Krumay, Der Einuss von Online Kundenservice-Angeboten auf Kundenloyalität … 105; Tyge Kummer, Kulturelle Einflussfaktoren der Akzeptanz ambienter Systeme zur Vermeidung von Medikationsfehlern in Krankenhäusern … 115; Stefan König, Elektronische Verhandlungen im Internet-of-Services unter Berücksichtigung von Reputationsinformationen … 125; Tim Püschel, Intelligentes Ressourcenmanagement für Clouds - Konzept und Implementierung eines Entscheidungsmodells … 135; Olaf Reinhold, Auswirkungen auf die Gestaltung von CRM-Anwendungssystemen durch Kooperation von Unternehmen entlang von Wertschöpfungsketten und in Unternehmensnetzwerken … 144; Markus Ruch, Kundenindividuelle Steuerung von Transaktionsrisiken im E-Commerce … 155; Frank Schlosser, Die Bedeutung von operativem Business/IT-Alignment für nachhaltigen Unternehmenserfolg - Ein theoretisches Rahmenwerk und Richtlinien für die Praxis … 168; Christian Schultewolter, Konzeptuelle Modellierung für modellgetriebene Decision Support Systeme … 178; Gudrun Schütz, Preisstrategien von Internethändlern und deren technische Umsetzung … 188; Sarah Voltz, Prognose und Förderung des Verordnungsverhaltens von Ärzten in Netzwerkstrukturen … 198; -- Since the early 1990es, young researchers participate in the doctoral consortium series, co-located with the Wirtschaftsinformatik conference. This volume contains the selected papers of 20 PhD candidates of the 2009 doctoral consortium in Vienna.Wirtschaftsinformatik,Wirtschaftsinformatikstudium

Systemorientierung in der modellbasierten modularen E/E-Architekturentwicklung

In modernen Kraftfahrzeugen wird heute für fast jede neue Funktionalität verteilte Software eingesetzt. Sie kommt auf E/E-Komponenten zur Ausführung und ist damit Teil von verteilten Elektrik/Elektronik (E/E)-Systemen, die eine Kunden- oder eine technische Funktionalität erbringen. Durch die Zunahme der verteilten Software-basierten Fahrzeugfunktionen ist heute die Kontrolle der Komplexität im Fahrzeug eine Kernherausforderung [54, 126]. Gleichzeitig müssen Fahrzeughersteller mit immer schnelleren Innovationszyklen umgehen [24, 54]. Es werden Plattform- und Modulstrategie-Ansätze mit dem Ziel eingesetzt, möglichst gemeinsame Komponenten über viele Fahrzeuge hinweg zu verwenden [168], der Komplexität zu begegnen und Entwicklungs-Zeit und -Kosten zu reduzieren [46]. In diesem Spannungsfeld ist insbesondere die E/E-Architektur des Fahrzeugs betroffen. Sie verbindet alle E/E-Komponenten der E/E-Systeme und ermöglicht deren Interaktion. E/E-Architekturen werden modelliert mit dem Ziel E/E-Architekturen zu entwerfen, zu bewerten, zu dokumentieren und abzusichern. Die E/E-Architekturmodellierung wird eingesetzt um eine möglichst optimale Lösung zu finden [69, 159], wobei sich die Entwurfskriterien oft diametral gegenüberstehen [171]. Bei der Auslegung der E/E-Architektur ist die Absicherung der Interaktion der E/E-Komponenten, die über Software und Hardware erfolgt, ausschlaggebend. Die E/E-Komponenten sind einerseits in E/E-Systemen und andererseits in E/E-Modulen der Modulstrategien organisiert. E/E-Module werden durch die Modulstrategien in der mechanischen Fahrzeugentwicklung als Teil eines vereinfachten, schnelleren Produktionsprozess definiert und weiterentwickelt. Die Evolution (Weiterentwicklung) der E/E-Module wird in den Modulstrategien ausschließlich Hardware-orientiert, d.h. ohne Betrachtung der Software und Auswirkung auf diese durchgeführt. Für die E/E-Architektur wird die Interaktion der Software heute lediglich nach Best Engineering Practice bewertet und wird somit ohne durchgängigen Prozess, Werkzeugunterstützung und Methodik durchgeführt. Damit sind sobald die Software mit einbezogen wird die \og Ziele, die mit der E/E-Architekturmodellierung verfolgt werden, heute nicht umsetzbar. Diese Arbeit hat das Ziel, die Herausforderungen für die zukünftige E/E-Architekturauslegung in diesem Spannungsfeld zu identifizieren und ein Lösungskonzept anzubieten. Dafür wird ein neuer systemischer Ansatz verfolgt. Es wird für die E/E-Architekturmodellierung untersucht, wie E/E-Systeme und E/E-Module einbezogen und die Evolution von E/E-Systemen einschließlich der E/E-Module durchgeführt werden kann. Als Lösungskonzept wird mit dieser Arbeit das E/E-System Produktlinien Engineering vorgestellt. Das Konzept wird im industriellen Umfeld ausgearbeitet und löst den heutigen modulorientierten Ansatz ab. Dabei wird der heutige Ansatz um Funktionen und E/E-Systeme erweitert und die Abhängigkeiten zwischen den Funktionen, E/E-Modulen und E/E-Systemen erfasst. Dadurch wird eine effiziente und modellübergreifende Wiederverwendung von E/E-Systemen ermöglicht. Zudem wird auf Methoden der Software-Entwicklung zurückgegriffen um die Evolution von E/E-Systemen zu realisieren: Zweigeteilt wird hierbei über eine neue Modellierungsebene eine Bewertung einer Evolution im E/E-Architekturmodell vorgenommen und mit einem neuen Modell für die Funktionen eine Umsetzung der Evolution im E/E-Architekturmodell ermöglicht. Für das E/E-System Produktlinien Engineering werden Anwendungsfälle erarbeitet und prototypisch im Werkzeug für die E/E-Architekturmodellierung PREEvision implementiert. Mit einer praktischen Fallstudie werden die Anwendungsfälle evaluiert. Mit den Konzepten dieser Arbeit werden erstmals die Ziele für die E/E-Architekturmodellierung nicht nur für die Hardware erreicht sondern eine vollständige Betrachtung eines E/E-Systems einschließlich der funktionalen Anteile (Software) realisiert. Ein weiterer Beitrag dieser Arbeit ist eine Steigerung der Modellierungseffizienz für fast alle Anwendungsfälle. Insgesamt wird das E/E-System Produktlinien Engineering in einem industriellen Kontext im Geschäftsbereich Mercedes-Benz Cars der Daimler AG erarbeitet und evaluiert. Es werden konkrete Fragestellungen und Probleme aus der Praxis der E/E-Architekturentwicklung für Kraftfahrzeuge behandelt und E/E-Systeme und Szenarien aus der E/E-Architektur-Domäne Chassis/Fahrerassistenz herangezogen. Produktiv eingesetzt werden einige Konzepte des E/E-System Produktlinien Engineerings im E/E-Plattform-Entwicklungsprojekt STAR3, das die nächste Generation der Mercedes-Benz S-Klasse und nachfolgender Kraftfahrzeuge bei Mercedes-Benz Cars umfasst

Interactive simulation and visualisation for the computerised biochemistry

Die moderne Biochemie ist eine Wissenschaft, die sich im Wandel befindet. Während die bisherige Forschung sehr stark experimentell geprägt ist, existiert eine theoretische Biologie, analog zur theoretischen Chemie, nur in Ansätzen. Trotzdem wandelt sich auch diese Wissenschaft hin zu einer stärkeren Einbindung theoretischer Ansätze. Der Grund hierfür liegt in der Betrachtung von zunehmend komplexeren Systemen. So beschäftigt man sich in der Systembiologie, einem Teilbereich der Biochemie, unter anderem mit der Aufklärung komplexer Reaktionsnetzwerke. Während Ausschnitte dieser Netzwerke weiterhin experimentell aufgeklärt und verstanden werden, lässt sich das zusammenhängende Bild zunehmend nur noch durch eine theoretisch geprägte Modellbildung fassen. Darüber hinaus zeigen neuere Forschungsergebnisse die Bedeutung der Tatsache, dass Moleküle, Zellen und Zellhaufen, also wichtige Forschungsubjekte der Biochmie, dreidimensionale Gebilde sind – eine Tatsache, die bei der Modellbildung berücksichtigt werden muss. Eine Antwort auf die genannten Herausforderungen ist der konzertierte Einsatz von Simulation und Visualisierung als Mittel des Erkenntnisgewinns. Damit ist die Informatik gefordert entsprechende dedizierte Werkzeuge zu entwickeln, die Simulation, Visualisierung und Interaktion im Kontext des von der Anwendungsdisziplin gesetzten räumlich-zeitlichen Problemkreises miteinander verbinden. In dieser Arbeit wird ein integriertes Konzept zu Simulation, Interaktivität und Visualisierung vorgelegt, das auf einer Anforderungsanalyse in Bezug auf Anforderungen an die Simulation und Anforderungen an die Interaktivität und Visualisierung basiert. Zur Lösung der aufgeworfenen Probleme wird ein „Baukastensystem“ auf Basis von Multi-Agenten-Systemen vorgeschlagen. Die Auswahl des geeigneten Simulationsverfahrens, z. B. die Auswahl eines stochastischen Verfahrens gegenüber einem deterministischen Verfahrens, wird so zur Auswahl eines Bausteins, wobei gezeigt wird, wie z. B. mit Hilfe von Regeln die Auswahl auch automatisiert werden kann. Ebenso wird gezeigt, wie man „Baussteine“ auch im räumlichen Sinne verstehen kann, als Dinge, die in einem dreidimensionalen Kontext einen bestimmten Raum einnehmen und die, in ihrer Gesamtheit betrachtet, den Beobachtungsraum der Simulation ausfüllen. Diese Bausteine finden sich entsprechend ebenfalls im Kontext der Interaktion wieder. Ein wichtiger Aspekt in diesem Baukastenkonzept ist die Frage der Kommunikationsstruktur und des Kommunikationsprotokolls, für den ein Vorschlag erarbeitet wird. Das entwickelte Gesamtkonzept besteht aus zwei Teilen: Einem Konzept für Ein- und Ausgabegeräte mit einer gemeinsamen Metapher, die die Geräte logisch in den Anwendungskontext einbettet und einem Simulations- und Visualisierungskonzept auf der Basis der Kopplung heterogener intelligenter Agenten in eine gemeinsame Simulationsumgebung. Hierfür wurde ein spezieller Dialekt einer Agentenkommunikationssprache entwickelt, der dabei insbesondere den Aspekt der dreidimensionalen Visualierung einer solchen Simulation berücksichtigt.Modern biochemistry is a science is changing rapidly. While traditional research in this field is characterised by experimental studies, there is a growing interest in the inclusion computerised, model and simulation based methodologies. Although the objects of research are three dimensional entities, like molecules, cells etc. and a number of phenomena within these entities are identified as three dimensional, many models used nowadays abstract from this three-dimensionality. This is, at least to a significant part, due to the lack of dedicated visualisation and simulation tools. This thesis presents an integrated concept for the interactive simulation and visualisation in the biochemistry domain of molecular modelling, systems biology and multi-cellular structures which is based on a thorough requirements analysis. The concept consists of a modular system based on multi-agent methodologies. It is shown how this system can be used to couple heterogeneous simulation models and how three-dimensional structures can be represented in a modular way. These modular building blocks are revisited in the context of the inteactive visulisation of simulation studies. The concept is based on a newly developed agent communication language dialect. The implementation of the concept is twofold: a new I/O device, the virtual glove box, allowes for an intuitive approach to the simulation infrastructure, while several integrated software systems built on the communication structure provide a suited simulation and visualisation infrastructure wich caters for the needs of simulating three-dimensional phenomena

Ein generisches und hoch skalierbares Framework zur Automatisierung und Ausführung wissenschaftlicher Datenverarbeitungs- und Simulationsworkflows

Scientists and engineers designing and implementing complex system solutions use computational workflows for simulations, analysis, and evaluations. Along with growing system complexity, the complexity of these workflows also increases. However, without integration tools, scientists and engineers are more concerned with implementing additional interfaces to integrate software tools and model sets, which hinders their original research or engineering aims. Therefore, efficient automation and parallel computation of complex workflows are increasingly important in order to perform computational science in many scientific fields like energy and environmental informatics. When coupling heterogeneous models and other executables, a wide variety of software infrastructure requirements must be considered to ensure the compatibility of workflow components. The consistent utilization of advanced computing capabilities and the implementation of sustainable software development concepts that guarantee maximum efficiency and reusability are further issues that scientists within research organizations must regularly meet. This thesis addresses these challenges by presenting a new generic, modular, and highly scalable process operation framework for efficient coupling and automated execution of computational scientific workflows. Based on a microservice architecture utilizing container virtualization and orchestration, the framework supports the flexible and efficient parallelization of computational tasks on distributed cluster nodes. Using distributed message-oriented middleware and different I/O adapters provides a scalable and high-performance communication infrastructure for data exchange between executables, allowing the computation of workflows without requiring the adjustment of executables or the implementation of interfaces or adapters. The convenient user interface based on Apache NiFi technology ensures the simplified specification, processing, controlling, and evaluation of computational scientific workflows. Due to the framework’s high scalability and extended flexibility, use cases benefitting from parallel execution are parallelized, thereby significantly saving runtime and improving operational efficiency, especially during complex tasks like iterative grid optimization

Ein komponentenbasiertes Meta-Modell kontextabhängiger Adaptionsgraphen für mobile und ubiquitäre Anwendungen

Gegenwärtige Infrastrukturen für verteilte Dienste und Anwendungen, insbesondere das Internet, entwickeln sich zunehmend zu mobilen verteilten Systemen. Durch die Integration drahtloser Netze, mobiler bzw. dedizierter Endgeräte und nicht zuletzt durch die Mobilität der Benutzer steigt die Heterogenität und Dynamik der Systeme hinsichtlich der eingesetzten Endgeräte, Kommunikationstechnologien sowie Benutzeranforderungen und Anwendungssituationen. Diese Eigenschaften sind mobilen Systemen inhärent und bleiben trotz der fortschreitenden Entwicklung der Technologien bestehen. Daraus resultieren spezifische Anforderungen an Anwendungen und Dienste, denen insbesondere die Softwareentwicklung Rechnung tragen muss. In der vorliegenden Arbeit wird die Adaptivität von Softwaresystemen als wesentlicher Lösungsansatz für mobile verteilte Infrastrukturen thematisiert. Dazu werden wesentliche Mechanismen zur Adaption sowie der Überschneidungsbereich von Adaptionsmechanismen, "Context-Awareness" und Softwareentwicklung untersucht. Ziel ist es, Erkenntnisse über Basismechanismen und Grundprinzipien der Adaption zu gewinnen und diese zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen auszunutzen. Aus der Analyse des State-of-the-Art werden als erstes wichtiges Ergebnis der Arbeit wesentliche Basismechanismen zur Adaption identifiziert, umfassend klassifiziert und hinsichtlich eines Einsatzes in mobilen verteilten Infrastrukturen bewertet. Auf dieser Grundlage wird ein Meta-Modell zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen erarbeitet. Dieses erlaubt die Beschreibung adaptiver Anwendungen durch die Komposition von Basismechanismen zur Struktur- und Parameteradaption. Die Steuerung der Adaption durch Kontext und Meta-Informationen kann explizit beschrieben werden. Das Meta-Modell kann Entwickler beim Entwurf adaptiver Anwendungen unterstützen, stellt aber auch einen Ausgangspunkt für deren Analyse und Validierung sowie zur Kodegenerierung dar. Durch die explizite Beschreibung der verwendeten Adaptionsmechanismen und deren Abhängigkeiten von Kontext können Anwendungsmodelle außerdem zur Dokumentation verwendet werden. Im Rahmen der Validierung konnte die Integrierbarkeit der Basismechanismen und die flexible Anwendbarkeit des Modells zur systematischen Entwicklung adaptiver Anwendungen nachgewiesen werden

Proceedings. 22. Workshop Computational Intelligence, Dortmund, 6. - 7. Dezember 2012

Dieser Tagungsband enthält die Beiträge des 22. Workshops "Computational Intelligence" des Fachausschusses 5.14 der VDI/VDE-Gesellschaft für Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) der vom 6. - 7. Dezember 2012 in Dortmund stattgefunden hat. Die Schwerpunkte sind Methoden, Anwendungen und Tools für - Fuzzy-Systeme, - Künstliche Neuronale Netze, - Evolutionäre Algorithmen und - Data-Mining-Verfahren sowie der Methodenvergleich anhand von industriellen Anwendungen und Benchmark-Problemen