Methodischer Beitrag zum neuen Einsatz von Techniken der formalen Verifikation bei seriellen Busprotokollen im automobilen Umfeld

Mit Hilfe der Formalen Verifikation kann die Protokollkonformität bei der Verifikation garantiert werden. Eine Herausforderung stellen serielle Protokolle mit ihren großen zu betrachtenden Zeitfenstern dar. Diese Arbeit beschreibt eine Methodik, die die Verifikation von seriellen Protokollen verbessert. Dazu wird eine Aufteilung des Prozesses in mehrere Schichten propagiert, was eine Abstraktion von der Implementierung und eine Erhöhung der Qualität und der Widerverwendbarkeit ermöglicht

Gesellschaftliche und interdisziplinäre Aspekte der Informatik

Methoden und Techniken der Informatik durchdringen mittlerweile nahezu sämtli-che Sphären der westlichen Industriegesellschaften (Wellman/Haythornthwaite 2002). Sowohl betriebliche Abläufe als auch der private Alltag sind in hohem Maße durch die Nutzung von Informations- und Planungssystemen, computerbasierte Netzwerk- und Kommunikationstechnologien bestimmt. Kognitionswissenschaftler bemühen Modelle der theoretischen Informatik (universelle Turingmaschinen) zur Beschreibung kognitiver Prozesse (Johnson-Laird 1983), Genetiker und Immunolo-gen (Tarakanov/Skormin/Sokolova 2003) greifen in ihrer Modelbildung auf infor-mationstheoretische Konzepte zurück (Roederer 2005), Physiker entwickeln eine Wissenschaftssprache, welche die Interaktion der grundlegenden Bausteine der Welt als Berechnungen erfasst (von Baeyer 2005). Umgekehrt wird auch die Informatik von Ergebnissen anderer Disziplinen nachhaltig beeinflusst. Zu nennen wären neue Berechnungsmodelle im Neuro- (Churchland/Sejnowski 1994) oder Quantencom-puting (Nielsen/Chuan 2000). Gemeinsam ist diesen zum Teil disparaten wissen-schaftlichen und gesellschaftlichen Entwicklungen, dass einem verallgemeinerten Informationsbegriff eine große heuristische Kraft zugesprochen wird. Aus wissen-schaftstheoretischer Sicht wird diese Fokussierung auf Information als erklärende Größe teils heftig kritisiert, teils als zukunftsweisend vorangetrieben. Janich etwa spricht informationstheoretischen Modellen der Genetik jegliche eigenständige Er-klärungsfähigkeit ab (Janich 2006) – während andererseits Floridi die Forderung nach einer eigenständigen Informationsphilosophie (Floridi 2003) erhebt. Diese sehr weit gespannte Debatte kann an dieser Stelle nicht nachvollzogen werden. Vielmehr soll hier eine Konzentration auf die Fragestellungen im Zusammenhang mit der Produktion, Distribution und Rezeption von Information erfolgen, welche die Gesellschaft, die sich derzeit als Informations- oder Wissensgesellschaft (Bittlingmayer/Bauer 2006; Kübler 2005; Kuhlen 2004) begreift, systematisch unter normativen Gesichtspunkten diskutiert. Im Zentrum des Interesses steht im Folgen-den nicht der Computer als Berechnungswerkzeug sondern das Computernetzwerk als Medium zur Erarbeitung und Vermittlung von Wissen und Information

Modellierung von Kommunikationssystemen zum Zweck der Systemanalyse und des Systementwurfs

Einen wesentlichen Beitrag zu Innovationen und Weiterentwicklungen in der Automobilindustrie leisten elektronische Komponenten. Der funktionale Wachstum in den Bereichen Sicherheit, Komfort und Fahrerassistenz führt zu einer Erhöhung der Komplexität. Neben der Anzahl der Komponenten steigert sich auch der Bedarf an Kooperation und Datenaustausch. Insbesondere by-wire- und Assistenzsysteme (Hochautomatisiertes Fahren) zeichnen sich durch hohe Anforderungen in den Bereichen Zuverlässigkeit, Datenkonsistenz, Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit aus. Die Zusammenarbeit einzelner Steuergeräte fordert von der Kommunikationsstruktur neben hohen Datenraten auch Determinismus und Echtzeitverhalten. Die Entwicklung dieser komplexen verteilten Systeme profitiert durch modellbasierte Entwurfsprozesse. Der Nachweis von grundlegenden Systemeigenschaften mit dem Schwerpunkt Kommunikation soll bereits in frühen Entwurfsphasen mit Hilfe von ausführbaren Spezifikationen modell- und simulationsbasiert erfolgen. In dieser Arbeit wird ein Modellierungsansatz entworfen, welcher die typischen ereignis- und zeitgesteuerten Protokolle in der Domäne Automotive adressiert. Der Fokus liegt auf den Buszugriffsverfahren. Modelle auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen werden am Beispiel von Controller Area Network (CAN) und FlexRay definiert und realisiert. Neben der reinen Kommunikation werden die angrenzenden Themenfelder Gateway (heterogene Kopplung) und Betriebssystem berücksichtigt. Detaillierte Modelle eignen sich zur Analyse spezifischer Protokolleigenschaften sowie zur Weiterentwicklung von Protokollfunktionen auf Modellebene. Mit abstrakteren Modellen lassen sich Leistungs- und Eigenschaftsanalysen von großen heterogenen Systemen durchführen. Echtzeitkommunikation, vernetzte Systeme und Anwendungsfelder für modellbasierte Entwurfsprozesse finden sich auch außerhalb des Automobilbereiches. Die Anwendung wird am Beispiel der Entwicklung und Optimierung eines komplexen verteilten Systems zur Steuerung einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine demonstriert. Innerhalb des Entwicklungsprozesses werden Entwurf, Realisierung und Leistungsbewertung bezüglich der Architektur des Gesamtsystems, der Verteilung von Funktionen und der Realisierung einzelner Komponenten sowie applikationsspezifische Kommunikationsprotokolle betrachtet.Major innovations and improvements in the automotive industry base on the electronic components. The growing number of functionality in the areas safety, comfort and driver assistance lead to an increase of the complexity. Not only the number of components increase. Especially to realize complex assistance systems the cooperation and data exchange gets more important. In particular, by-wire and assistance systems (highly-automated driving) have high requirements on reliability, data consistency and safety. The cooperation of single control units to realize these complex functions require not only high data rates but also determinism and real-time behavior of the communication architecture. The development of these complex distributed systems benefits from model-based design processes. The verification and validation of system properties with a focus on communication should be possible in early design phases using model and simulation-based approaches based on executable specifications. In this thesis, a modeling approach is developed addressing the typical event-driven and time-triggered protocols in the automotive domain. Models on different abstraction levels are defined and implemented. The Controller Area Network (CAN) and FlexRay are used as examples. Beside the communication protocols some related topics: gateway-functionality (heterogeneous communication) and operating system. The developed detailed models are adequate for the analysis of specific protocol properties as well as the improvement of protocol functions on model level. More abstract models can be used to analyze the performance, real-time behavior and characteristics of large heterogeneous systems. Real-time communication, distributed embedded systems and model-based design processes are not limited to the automotive sector. Therefore the utilization of the modeling approach is demonstrated within the development and optimization of a distributed embedded system: a signal- and dataprocessing unit of a nanopositioning- and nanomeasuringmachine. The example covers most parts of the development process. Selected topics are the design of the system architecture, the distributed allocation of functionality, the realization of single components and the development of application specific communication protocols

Die Logistik-orientierte Objekt-Plattform LOOP: Komponentenorientierte Softwareentwicklung vor dem Hintergrund fluider Organisation

Das Geschäftsfeld der SALT Solutions GmbH ist der Entwurf und die Implementierung von IT-Lösungen für Logistik, Handel und Produktion sowie die Integration dieser Lösungen in die Geschäftsprozesse und Systemlandschaften ihrer Kunden. Stand dabei in der Vergangenheit die Auswahl und Einführung passender Standardsoftware oder die Implementierung optimal zugeschnittener Individualsoftware im Mittelpunkt, beobachten wir insbesondere im Marktumfeld der Kontraktlogistik ein wachsendes Interesse an Lösungen, die sich dynamisch an immer schneller auftretende Anforderungsänderungen anpassen lassen. Dieses Interesse resultiert aus einem zentralen Trend zur „High-End“-Kontraktlogistik, der davon gekennzeichnet ist, dass immer umfassendere und komplexere Dienstleistungen von Logistikunternehmen übernommen werden, die im Sinne eines „Business On Demand“ mit immer kürzeren Reaktionszeiten bis hin zur sofortigen Reaktion auf Kundenbedürfnisse erbracht werden. (...

Entwicklung eines digitalen Datenmodells für die Teilereinigung am Beispiel einer Kompaktreinigungsanlage

Um eine nachhaltige industrielle Wettbewerbsfähigkeit zu erzielen, ist es für Produktionsfirmen unumgänglich, die internen Prozesse fortwährend zu analysieren und zu optimieren. Mit dem Aufkommen der Industrie 4.0 wird das Konzept der maschinen- und herstellerübergreifenden Produktion geprägt. Maschinen können daher nicht nur als „Stand-Alone“-System automatisiert werden, sondern müssen sich in das Gesamtsystem eingliedern lassen, damit eine Kommunikation zwischen den einzelnen Prozessgliedern möglich ist. Um dies bewältigen zu können, ist es notwendig, dass Maschinen verschiedener Hersteller untereinander und mit anderen Kommunikationspartnern in anderen Steuerungsebenen hierarchiefrei interagieren können. Durch eine Standardisierung der Kommunikationsschnittstelle können sich die Anlagen in ein firmenweites Anlagensystem eingliedern und damit die Flexibilität des Produktionsprozesses steigern. In dieser Arbeit wurde ein Konzept eines branchenweiten Standards geschaffen, mit dem die Kommunikation industrieller Bauteilreinigungsanlagen herstellerunabhängig, betriebssystem- und anlagenübergreifend standardisiert wird. Dazu kommt der für die Industrie 4.0 etablierte Standard OPC UA zum Einsatz, der durch semantische Verknüpfung Zusammenhänge auch für Maschinen lesbar beschreiben kann. Dafür wurden die verschiedenen in der industriellen Bauteilreinigung genutzten Reinigungsverfahren und Anlagentypen abstrahiert und in einem gemeinsamen universellen Datenmodell abgebildet

Realisierung einer adaptiven parallelen Hardwarearchitektur für hochperformante OFDMA

Die vorliegende Arbeit beschreibt ein OFDMA basiertes Kommunikationssystem für Zugangsnetzwerke. Wichtigstes Ziel der vorgestellten Implementierung ist die Erzielung einer hohen Kommunikationsbandbreite von mehr als 50 GBit/s. Gleichzeitig wird das präsentierte System jedoch auch umfassend betrachtet und realisiert, so dass echte Kommunikationsdaten in Form von Ethernetpaketen das Netzwerk passieren können