Jahresbericht 2010 / Institut für Angewandte Informatik (KIT Scientific Reports ; 7601)

Das Institut für Angewandte Informatik (IAI) ist eine Organisationseinheit des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft. Das Institut betreibt Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet innovativer, anwendungsorientierter Informations-, Automatisierungs- und Systemtechnik

Entwicklung eines roboterbasierten Prüfstands für die Ermittlung der Langzeitbetriebsfestigkeit von beweglichen Karosserieteilen

Die Marktbedingungen in der Automobilindustrie sind durch kürzere Entwicklungszeiträume, eine zunehmende Anzahl an Komfortfunktionen und Fahrzeugderivaten sowie steigende Erwartungen an Qualität, Effizienz und Sicherheit geprägt. Die reale Erprobung ist ein kritischer Pfad im Entwicklungsprozess. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein neues Prüfsystemkonzept für die Komponentenerprobung, welches diesen Anforderungen Rechnung trägt. Das Herzstück ist eine softwarebasierte Systemarchitektur zur Automatisierung von Prototypentests. Schwerpunkte sind die Flexibilität in der Praxisanwendung, die Ausweitung der Messdatenerfassung mit zweckmäßiger Verwaltung zur Bauteilüberwachung und Fehlerrekonstruktion sowie eine aufgabenorientierte Schnittstelle zur Integration von Robotern. Diese übernehmen die mechanische Betätigung von beweglichen Fahrzeugkomponenten. Anhand von zwei konkreten Beispielen, einem Prüfstand zur Absicherung von Fahrzeugtüren sowie einem Prüfstand für Steifigkeitsmessungen wird die Praxistauglichkeit nachgewiesen

Structural Compatible Ontologies for Automation Technology

Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist ein integriertes Entwurfsverfahren für Automatisierungssysteme, bei dem sowohl die verhaltenbeschreibende als auch die gerätetechnische Sicht gleichermaßen Berücksichtigung finden. Dieses Entwurfsverfahren basiert auf der Erkennung, Überprüfung und Einhaltung von Ähnlichkeiten, die zwischen geräte- und verhaltensbeschreibenden Systemmodellen herrschen. So können die während der Geräte- und Anlagenplanung entstehenden Spezifikationen (Stücklisten, Baugruppenhierarchien, Netzwerke) bis in die aus automatisierungstechnischer Sicht notwendige Detailltiefe in den Verhaltensmodellen konsistent nachgezogen werden. Auf der Basis prozesstheoretischer Überlegungen werden kombinierte Petrinetz- und Bondgraphen-Modelle als dynamische Beschreibungsmittel gewählt, um das für Automatisierungssysteme typische hybride Verhalten darstellen zu können. Für die Beschreibung gerätetechnischer Strukturen dient das STEP-Produktmodell nach ISO 10303. Um die Ähnlichkeiten zwischen der verhaltenbeschreibenden und der gerätetechnischen Sicht formal fassen zu können, werden die den Systemmodellen zugrundeliegenden Modellkonzepte in Ontologien überführt und diese dann mit strukturverträglichen Abbildungen, sogenannten Morphismen, aufeinander abgebildet. Sowohl die Ontologien als auch die über diesen Ontologien definierten Morphismen werden mit Mitteln der OMA (Object Management Architecture) in MOF/UML-Modelle und OCL-Spezifikationen übertragen. Diese Spezifikationen sind dann die Implementationsgrundlage einer Reihe von Softwarewerkzeugen, die einen Entwurfsrahmen bilden, mit dem das integrierte Entwurfsverfahren anhand von einfachen Beispielen näher untersucht wird.We present an integrated design methodology for automation systems, where both the behavioural and the device oriented aspects are considered. The design methodology is based on the recognition and compliance of similarities, which can be found between device oriented and behaviour describing system models. Herewith it is possible to align the behavioural models with existing device specifications (part lists, bills of material, assembly hierarchies networks) in a consistent way and with the granularity that is adequate for automation systems design. Based on a formal process theory the combination of Petrinets and Bondgraphs is choosen to represent the hybrid process dynamics which are characteristic for automation systems. The device oriented structures are described with STEP product models according to ISO 10303. The formal specification of the aforesaid similarities between device oriented and behavioural system models is achieved within two steps. First the used description methods are transformed into ontologies. Then the ontologies are mapped on each other based on structure respecting mappings called morphism. Both the ontologies and the morphisms are defined by means of OMA (Object Management Architecture), namely MOF/UML for the ontology specification and OCL for the morphism specification. These specifications are then the basis for the implementation of different software tools which are combined into one development framework. Utilizing this framework the integrated design methodology is examined with simple examples

Beitrag zur Verhaltensanalyse und Synchronisation von steuerungstechnischen Prozessen durch verteilte echtzeitfähige Kommunikationssysteme

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten

Ein neues Konzept zur Diagnose elektrochemischer Sensoren am Beispiel von pH-Glaselektroden

Unternehmen der Prozessindustrie verlangen zunehmend Sensoren mit einer integrierten Diagnosefunktionaliät, die Informationen über den technischen Zustand der eingesetzten Betriebsmittel gibt. Ziel der Arbeit ist es, am Beispiel von pH-Glaselektroden ein neues Konzept zu entwickeln, das es möglich macht, den technischen Zustand von elektrochemischen Sensoren abzubilden. Anhand von Daten aus Laborversuchen sowie aus industriellen Anwendungen wird der Nachweis der Funktionsfähigkeit erbracht

Dresdner Transferbrief

Thema der Ausgabe 2(2004): Automatisierungstechnik Fertigung – wirtschaftlich, zukunftsfähig und flexibel S. 7, 12, 13, 14 Hören, sehen, fühlen: Sensoren können alles S. 8, 9, 10, 11 Lernen mit der Technik – Lernen von der Technik S. 3 Live: Messen, prüfen, reagieren S. 4, 5, 6 Patente gehören auch dazu S. 16:Industrielle Automatisierung – Erfolgreiche Problemlösungen aus Sachsen S. 2 ... E-Learning in der Produktions- und Automatisierungstechnik S. 3 Softwareagenten zur Fehlersuche in Echtzeitsteuerungen S. 4 Verteilte Automatisierungssysteme mit DIO S. 5 Automatisierter Prüfstand für tribologische Untersuchungen S. 6 Wirtschaftliche Automatisierung zur Fertigung kleiner Stückzahlen S. 7 Bildverarbeitung mit Lichtgeschwindigkeit – Automatisierungstechnik auf der Überholspur S. 8 Existenzgründer entwickeln Mess-System für südafrikanische Goldmine S. 9 Modulare Prozessanalysatoren für die UV/VIS-NIR und Raman-Spektroskopie S. 10 VISOEL – Innovative Bildverarbeitung aus Dresden S. 11 Faszination Automatisierungstechnik S. 12 Technologische Ausrüstungen für die Mehranlagen-Keramik-Technologie S. 13 Die hochdynamischen Bestückungssysteme für Kontakte S. 1