Testabdeckungsmaße für den Integrationstest von E/E-Systemen im Fahrzeug

Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit Testabdeckungsmaßen für den Integrationstest von E/E-Systemen. E/E-Systeme bestehen aus E/E-Komponenten (z.B. Steuergeräte, Sensoren und Aktoren) und sind fester Bestandteil bzw. Zukunftstrend in der Automobilindustrie. Beispielsweise befinden sich in einer modernen Mercedes-Benz S-Klasse je nach Ausstattung ca. 100 Steuergeräte. Komponenten der E/E-Systeme werden i.d.R. von Zulieferern isoliert entwickelt, getestet und als Black-Box an den Fahrzeughersteller (OEM) übergeben. Letzterer integriert die Komponenten zu Sub-/Systemen und testet deren Zusammenwirken. Oft wird zur Bewertung der Testgüte lediglich die Anforderungsabdeckung gemessen. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von ergänzenden Testabdeckungsmaßen für den black-box-orientierten Integrationstest. Weiterhin sollte ein Konzept zur Nutzung der entwickelten Maße in einer erweiterten Teststrategie entworfen werden. Da es sich bei den E/E-Komponenten um Black-Boxes handelt, sind auch die beim Softwareintegrationstest einsetzbaren Testabdeckungsmaße wie Anweisungs-, Zweig- und Pfadüberdeckung nicht direkt einsetzbar. In der Literatur konnten keine veröffentlichten Testabdeckungsmaße zu diesem Thema ermittelt werden. Daher wurden aus dem Softwaretest bekannte Testabdeckungsmaße auf den Integrationstest von E/E-Systemen übertragen. Diese basieren auf Architektur- und Schnittstellenbeschreibungen, Zustandsautomaten und Kommunikationsmatrizen. Zur Evaluierung wurde der Einsatz der Testabdeckungsmaße anhand von Fallbeispielen demonstriert und durch Expertenbefragungen bewertet

Untersuchungen zur Bewertung der Gleichmäßigkeit von Kfz-Signallichtfunktionen

Über die Beleuchtungseinrichtungen am Fahrzeug werden unter anderem Geschwindigkeits- und Richtungsänderungen von vorausfahrenden und entgegenkommenden Fahrzeugen signalisiert. Neben diesem Sicherheitsaspekt dienen die Scheinwerfer und Leuchten eines Fahrzeugs dem Designer als wichtiges Gestaltungselement und Differenzierungsmerkmal. Bislang lag vor allem das Design bei Tag im Fokus. Mittlerweile soll auch bei Dämmerung oder Nacht über eine definierte Lichtsignatur, also die sichtbare leuchtende Fläche der Signalfunktion, eine eindeutige Identifikation der Marke erzielt werden. Dazu ist es nötig, dass die leuchtende Fläche aus nahezu allen Beobachtungsrichtungen gleichmäßig erscheint. Das heißt, dass eine Beurteilung der Gleichmäßigkeit der leuchtenden Fläche aus nur einer Hauptrichtung nicht ausreicht. Innerhalb der gesetzlichen Regelungen für Signalleuchten sind bezüglich der Gleichmäßigkeit keine Anforderungen formuliert. Geeignete Methoden zur Messung und Bewertung der Gleichmäßigkeit müssen erst entwickelt werden, denn die vorhandenen werden den neuen Möglichkeiten in der Konstruktions- und Fertigungstechnik nicht gerecht. Vor allem Signalleuchten mit mehreren leuchtenden Flächen, einer Vielzahl von LED-Kammern oder tiefen Designblenden, stellen eine große Herausforderung für die Messtechnik und die Bewertungskriterien dar. Im Mittelpunkt der Untersuchungen steht ein automatisiertes Mess- und Bewertungsverfahren zur Beurteilung der Gleichmäßigkeit von Signalleuchten. Dafür erfolgt eine präzise Definition der Gleichmäßigkeit und eine Gewichtung der Einflussfaktoren. Die Ergebnisse einer psychophysikalischen Untersuchung zur Akzeptanz von Leuchtdichteunterschieden innerhalb einer leuchtenden Fläche und zwischen benachbarten leuchtenden Flächen sowie deren Anwendung innerhalb des Bewertungsverfahrens werden vorgestellt. Eine automatische Beurteilung der Gleichmäßigkeit bedingt, dass der Auswertesoftware die genaue Lage im 3D-Raum sowie Form und Größe der leuchtenden Fläche einer Signallichtfunktion bekannt sein muss, um autark bestimmen zu können, ob diese vollständig zu sehen ist und homogen erscheint. Dazu werden mithilfe eines Goniometers, ortsaufgelöster Leuchtdichtemesstechnik und Methoden der perspektivischen Projektion mehrere Leuchtdichteverteilungen aufgenommen und unter Zuhilfenahme der zugehörigen Geometriedaten ausgewertet. Dadurch ist es möglich, Leuchtdichteverteilungen aus beliebigen Betrachtungsrichtungen mit der idealen leuchtenden Fläche zu vergleichen und über ausgewählte statistische Kriterien zu bewerten. Des Weiteren wird ein Ansatz zur einfachen Darstellung der Messergebnisse präsentiert, welcher in seiner Form einer Lichtstärkeverteilung ähnelt und sich durch diese Einfachheit gut in einem Benchmarksystem einsetzen lässt.Dieser Publikation liegt die Arbeit mit dem Titel „Untersuchungen zur Bewertung der Gleichmäßigkeit von Kfz-Signallichtfunktionen“ zu Grunde, die der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Ilmenau im Jahr 2012 als Dissertation vorgelegen hat

Ganzheitliche Untersuchung der drahtlosen Vernetzung des Fahrzeugs mit der Produktionsinfrastruktur für eine zukunftsfähige Inbetriebnahme

The industry is currently going worldwide through a major change. To overcome the steadily growing cost pressure and increasing global competition, the aim is to optimize all stages of the value chain. Therefore, modern information and communication tech-nologies are being used for this purpose. As in the automotive industry vehicles become more and more intelligent, the task is to connect the product more closely with production. External commissioning test de-vices are currently connected to the vehicular on-board diagnostics interface via a ca-ble in order to configure, adjust and test control unites in the vehicle. However, the usage of those commissioning test devices is currently limited and labour-intensive. The present dissertation makes a scientific contribution to a novel approach that ena-bles wireless communication with the vehicle, using innovative networking technolo-gies in connection with optimized IT approaches. First, a suitable networking technol-ogy is selected and analyzed. With help of this contribution, several approaches for an innovative commissioning system are then developed and transferred to the process landscape of automotive assembly. Thus, it can be shown that the wireless connection of the vehicle with the production infrastructure is an important component for the effi-cient optimization of value creation in production.Die Industrie befindet sich zurzeit weltweit in einem epochalen Umbruch. Der stetig wachsende Kostendruck fordert die Unternehmen zunehmend, sämtliche Stufen der Wertschöpfungskette zu optimieren. Zu diesem Zweck werden moderne Informations- und Kommunikationstechniken eingesetzt. Im Automobilbau stellt sich dabei korrespondierend zu immer intelligenter werdenden Fahrzeugen die Aufgabe, das Produkt immer enger mit der Produktion zu vernetzen. Derzeit werden externe Inbetriebnahme-Testgeräte über ein Kabel mit der Diagnose-schnittstelle im Fahrzeug verbunden, um Steuergeräte im Fahrzeug zu konfigurieren, einzustellen und zu prüfen. Allerdings sind diese Inbetriebnahme-Testgeräte heutzu-tage in ihrer Nutzung stark eingeschränkt und arbeitsaufwendig. Die vorliegende Arbeit leistet einen wissenschaftlichen Beitrag zu einem neuartigen Ansatz, der unter Anwendung von innovativen Vernetzungstechnologien in Verbin-dung mit optimierten IT-Ansätzen eine kabellose Kommunikation mit dem Fahrzeug ermöglicht. Zunächst wird dazu eine geeignete Vernetzungstechnologie ausgewählt und analysiert. Mithilfe dieser werden anschließend mehrere Ansätze für ein innovati-ves Inbetriebnahmesystem entwickelt und diese in die Prozesslandschaft der Fahr-zeugmontage überführt. Somit kann gezeigt werden, dass die kabellose Vernetzung des Fahrzeugs mit der Produktionsinfrastruktur einen wichtigen Baustein zur effizienz-steigernden Optimierung der Wertschöpfung in der Produktion darstellt

Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen: Modellierung und Simulation: 2. Kolloquium zum SFB/TR 96 - 24./25.10.2012 in Chemnitz

Im Mittelpunkt der 2. Tagung des Sonderforschungsbereichs Transregio 96 „Thermo-energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen standen erste Ergebnisse zur Modellierung und Simulation von Komponenten und Baugruppen von Werkzeugmaschinen im Mittelpunkt. An den drei Standorten Aachen, Chemnitz und Dresden werden unterschiedliche Lösungsansätze für die steuerungsintegrierte Korrektur thermischer bedingter Strukturverformungen in spanenden Werkzeugmaschinen verfolgt. Von diesen wird eine unterschiedliche Wirksamkeit bzw. Eignung für verschiedene Einsatzfälle erwartet. Bevor diese in der Praxis umgesetzt werden können, müssen Fragen zur Beschreibung der Wärmequellen und zur Wärmeübertragung beantwortet werden. Außerdem bedarf die Umsetzung der Konzepte in den CNC-Steuerungen effizienter Verfahren zur Modellierung und Simulation der thermisch bedingten Strukturverformung. Für die Entwicklung und Bewertung der Korrekturverfahren sowie zur Berechnung der notwendigen Achs-Korrekturen ist die Systemsimulation u. a. an einem prozessaktuelle Werkzeugmaschinenabbild erforderlich. Für die Bewertung ihrer Praxisrelevanz werden die Einzellösungen nach und nach in ein betriebswirtschaftlich orientiertes Gesamtmodell integriert.:Programm Mittwoch, 24.10.2012 13:00 Uhr Bedeutung und Konzepte von Modellierung und Simulation für den SFB/TR-96 K. Großmann, Sprecher des SFB/TR-96 13:30 Uhr Fachkonzeptionelle Modelle als Basis der Integration und Bewertung (C05) R. Braun, M. Burwitz, W. Esswein; TU Dresden, Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insb. Systementwicklung Session 1: Grundmodelle zur Beschreibung der Wärmequellen 14:00 Uhr Grundlagenuntersuchungen der Temperaturverteilung beim kontinuierlichen Schnitt mittels Thermografie (A02) M. Brockmann, F. Klocke, D. Veselovac; RWTH Aachen, Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren 14:30 Uhr Modellierung der Verlustquellen in Antriebsmotoren (C04) R. Werner, St. Winkler; TU Chemnitz, Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe 15:00 Uhr Simulation der Erwärmung von Spindellagern auf der Basis eines lokalen Reibmodells (B03, B04) St. Bäumler, C. Brecher, D. Haber, J. Rossaint; RWTH Aachen, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen K. Großmann, B. Kauschinger, St. Rehn; TU Dresden, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik Session 2: Wärmeübertragung 16:00 Uhr Wärmeübertragung in Aluminium-Leichtbaustrukturen (B04, C06) K. Großmann, B. Kauschinger, St. Schroeder, Ch. Städel; TU Dresden, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik 16:30 Uhr Wärmeübertragung an Fugenkontakten am Beispiel spanender Werkzeuge (B02, A01) R. Kneer, S. Vieler; RWTH Aachen, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung U. Semmler; Fraunhofer IWU Chemnitz M. Bräunig; TU Chemnitz, Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse 17:00 Uhr Identifikation relevanter Parameter und Strukturbereiche für den Wärmeübergang zwischen Maschine und Umgebung (B01, B05) St. Ihlenfeldt, C. Zwingenberger; Fraunhofer IWU Chemnitz R. Herzog, I. Riedel; TU Chemnitz, Professur Numerische Mathematik 17:30 Uhr Analyse und Modellierung der fluidischen Kühlung von Motorspindeln (A04) J. Weber, Jul. Weber; TU Dresden, Institut für Fluidtechnik Donnerstag, 25.10.2012 Session 3: Beiträge zur Effizienzsteigerung von Modellierung und Simulation 9:00 Uhr Optimale Versuchsplanung für die experimentelle Ermittlung von Kennwerten der Wärmeübertragung an Fugenkontakten (B02, B05) T. Etling, R. Herzog; TU Chemnitz, Professur Numerische Mathematik R. Kneer, S. Vieler; RWTH Aachen, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung 9:30 Uhr Moderne Techniken zur schnellen und hochauflösenden Simulation (A07) A. Naumann, J. Wensch; TU Dresden, Institut für wissenschaftliches Rechnen 10:00 Uhr Parametererhaltende Modellordnungsreduktion für die Simulation thermo-elastischer Probleme an Werkzeugmaschinen (A06) P. Benner, N. Lang, J. Saak; TU Chemnitz, Professur Mathematik in Industrie und Technik Session 4: Voraussetzungen zur Systemsimulation des prozessaktuellen Werkzeugmaschinenabbildes für Berechnung und Korrektur 11:00 Uhr Effiziente Simulation thermo-elastischer Verformungen an Werkzeugmaschinen mit ordnungsreduzierten Modellen bei Berücksichtigung großer Relativbewegungen (A05) A. Galant, K. Großmann, A. Mühl; TU Dresden, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik 11:45 Uhr Thermische Analyse bewegter Baugruppen mittels FEM am Beispiel der Führungswagen (A05) M. Beitelschmidt, M. Partzsch; TU Dresden, Institut für Festkörpermechanik 12: 15 Uhr Voraussetzungen und Grenzen einer eigenschaftsmodellbasierten Korrektur (B06) St. Bäumler, C. Brecher, M. Wennemer; RWTH Aachen, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen 12:45 Uhr Modularisierung der Datenflüsse und Algorithmen für die steuerungsintegrierte Korrektur thermisch bedingter Verlagerungen in Werkzeugmaschinen (B07) K. Großmann, A. Mühl, Ch. Städel; TU Dresden, Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechni

Untersuchungen zur Bewertung stufenloser Fahrantriebe für Mähdrescher

Bedingt durch die Veränderung der ökologischen und ökonomischen Rahmenbedingungen in der europäischen Landwirtschaft stehen seit einigen Jahren auch die Effizienz und die Leistungsfähigkeit von Antriebskonzepten in der landtechnischen Diskussion. Hierbei wird besonderes Augenmerk auf den Fahrantrieb gelegt, da dieser bei Ackerschleppern den Hauptantrieb darstellt und auch bei selbstfahrenden Erntemaschinen einen großen Anteil der Verbrennungsmotorleistung beansprucht. Aufgrund seiner Besonderheiten wie beispielsweise Stufenlosigkeit und Reversierbarkeit stellt der Mähdrescherfahrantrieb insbesondere durch den stufenlosen Wandler hohe Ansprüche an die Antriebstechnik. Er wird daher im Rahmen der vorliegenden Arbeit einer detaillierten Betrachtung unterzogen. Ziel ist es, unterschiedliche, stufenlose Wandler für Mähdrescherfahrantriebe zu untersuchen, einander gegenüberzustellen und Grundlagen für deren Bewertung zu erarbeiten. Nach Auswertung der theoretischen Grundlagen stufenloser Wandler werden ein hydrostatischer und ein elektrischer Wandler zur näheren Betrachtung ausgewählt. Der hydrostatische Wandler besteht im Wesentlichen aus Verstellpumpe, elektronischer Reglereinheit und Verstellmotor, während der elektrische Wandler aus Generator und Elektromotor aufgebaut ist, welche jeweils über die Leistungselektronik eines Umrichters geregelt werden. Nach Auslegung und parallelem Einbau beider Wandler in den gleichen Versuchsmähdrescher werden mit dem Mähdrescher Untersuchungen zum Vergleich der Wandler durchgeführt. Um eine möglichst breite Basis für die Bewertung der Wandler zu schaffen, werden die unterschiedlichen, im Einsatzprofil eines Mähdreschers auftretenden Betriebsbedingungen durch vier verschiedene Betriebsbereiche abgedeckt. Im Einzelnen sind dies: ? Standlauf (Betrieb des Wandlers bei Fahrgeschwindigkeit 0 zur Ermittlung der Betriebsbereitschaftsleistung) ? Feldarbeit (Teillastbetrieb des Wandlers beim Ernteeinsatz) ? Straßenfahrt (Teillastbetrieb des Wandlers bei Umsetzfahrten) ? Volllast (Betrieb des Wandlers bei hohen Zugkräften) Die Versuche zur Ermittlung der Betriebsbereitschaftsleistung PBB zeigen, dass diese in hohem Maße von der Eingangsdrehzahl nWE der Wandler abhängig ist. Während sich für den elektrischen Wandler eine lineare Abhängigkeit von nWE ergibt, weist die Betriebsbereitschaftsleistung beim hydrostatischen Wandler sowohl eine lineare Abhängigkeit von der Wandlereingangsdrehzahl als auch eine nicht lineare Abhängigkeit von der kinematischen Viskosität des Hydrauliköles ν auf. Über den gesamten Verstellbereich der Eingangsdrehzahl ist die Betriebsbereitschaftsleistung für den elektrischen Wandler größer als für den hydrostatischen Wandler. Allerdings lässt sich die Betriebsbereitschaftsleistung durch eine Verringerung der Spannung UZK des Gleichstromzwischenkreises absenken. Grundsätzlich ergeben die Untersuchungen zur Ermittlung der Betriebsbereitschaftsleistung, dass diese bei Nenndrehzahl im Bereich von 5 bis 10 % der Nennleistung PN des Verbrennungsmotors beträgt. Maßnahmen zur Reduzierung der Betriebsbereitschaftsleistung sind somit zur Verbesserung der Wirkungsgrade der Wandler besonders wichtig. Die Untersuchungen während der Feldarbeit zeigen relativ niedrige Wirkungsgrade. Dies wird durch zwei Umstände bedingt. Einerseits stellt der durch die Betriebsbereitschaftsleistung hervorgerufene Grundverbrauch speziell im Bereich sehr niedriger Fahrleistungen einen signifikanten Anteil an der aufgenommenen Eingangsleistung des jeweiligen Wandlers PWE dar, andererseits werden die Wandler durch deren hohe installierte Leistung für die Straßenfahrt im Feld nur wenig belastet und arbeiten somit kontinuierlich im unteren Teillastbereich. Die Reduzierung der Betriebsbereitschaftsleistung durch Verringerung der Zwischenkreisspannung UZK wird auch während der Feldversuche durch die Erhöhung des Wirkungsgrades η des elektrischen Wandlers nachgewiesen. Bei beiden Wandlern lassen die Feldversuche einen Anstieg des Wirkungsgrades bei konstanter Leistung mit steigendem Drehmoment erkennen. Während des Feldeinsatzes, bei dem sich der Mähdrescher meist im Hauptarbeitsbereich zwischen 4 und 8 km/h bewegt, ist das Leistungs-Verlustverhalten beider Wandler in weiten Teilen nahezu identisch.Due to changes in the general ecologic and economic conditions for European agriculture, the discussions on agricultural engineering have taken the efficiency and the performance of drive concepts into account, recently. At this, focus is laid on the wheel drive since this is the main drive for tractors and even in self-propelled harvesting machines it requires a large amount of the power of the combustion engine. Because of its specific characteristics like reversibility and continuously variable adjustment, the wheel drive of the combine harvester and its continuously variable torque converter have special requirements on drive technology. Therefore, the torque converter is investigated in this thesis which is aimed at analysing different, continuously variable torque converters for wheel drives of combine harvesters to detect basics for their evaluation. After examining the theoretical foundations of continuously variable torque converters a hydrostatic and an electric torque converter are chosen for further testing. The hydrostatic torque converter mainly consists of a variable displacement pump, an electronic control unit and a variable displacement motor, while the electric torque converter is assembled from a generator and an electric motor which are controlled via the power electronics of inverters. After design and parallel setup of the torque converters, both of them are mounted to the same combine harvester. Afterwards comparative tests are carried out with this combine. To get a wide basis for the evaluation of the torque converters, the different operating conditions which occur within the operation of a combine harvester were covered by the use of four separate operating ranges. These are: ? Standby (operation of the torque converter at 0 speed to determine the standby power) ? Field work (operation of the torque converter at partial load during harvest) ? On-road drive (operation of the torque converter at partial load during transfer) ? Full load (operation of the torque converter at heavy drawbar pull

Entwicklung eines integrierten Ansatzes zur Optimierung von dünnwandigen Blechbauteilen im Karosserierohbau mithilfe von Toleranzsimulationen

Die Elektromobilität ist die wohl größte Herausforderung für die sich ständig weiterentwickelnde Automobilindustrie. Zur Bewältigung diese Wandels ist es zwingend notwendig, neben dem bestehenden Verbrenner-Produktportfolio ein zusätzliches Elektro-Produktportfolio zu installieren, um so den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden. Dies führt allerdings zu einer Erhöhung der Derivatanzahlen im jeweiligen Unternehmen. Damit einher geht ein zusätzlicher Entwicklungsaufwand. Im Kontext des Karosserierohbaus bedeutet das, dass neben zusätzlichen neuen Anforderungen an den Rohbau (E-Drive, Batterieanbindung etc.), in gleichbleibender Entwicklungszeit mehr Fahrzeuge in die Serienreife überführt werden müssen. Vor dem Hintergrund einer drastischeren Verkürzung der Entwicklungszeit müssen die bestehenden Produktentwicklungsmethoden kritisch hinterfragt und optimiert werden. Eine Vernetzung der einzelnen Produktentwicklungsdisziplinen kann hier helfen. Dem Toleranzmanagement als bereichsübergreifende Disziplin kommt hier eine Schlüsselrolle zu. Diese Arbeit beschreibt die Methodik eines integrierten Ansatzes zur Optimierung von dünnwandigen Blechbauteilen im Karosserierohbau mithilfe von Toleranzsimulationen. Basierend auf der Analyse der Produkt- und Produktionsentwicklung im Kontext des Toleranzmanagements und der Optimierung wird Handlungsbedarf abgeleitet. Es werden informationstechnische, methodische, prozessuale und systemtechnische Defizite im heutigen Produktentstehungsprozess in Bezug auf das Toleranzmanagement ausgewiesen. Das im Syntheseteil der Arbeit vorgestellte Konzept, behebt schrittweise die ausgewiesenen Defizite. Im Vordergrund der Betrachtungen steht dabei vor allem die Beschreibung der informationstechnischen und methodischen Optimierungsmöglichkeiten. Abschließend wird das vorgestellte Konzept im Rahmen einer Software umgesetzt und basierend auf Produktentwicklungsdaten aus dem Karosserierohbau validiert.From the very beginning the automotive industry has been in a constant state of flux. Nowadays one of the mega trends is pointing towards electro mobility. To tackle this issue and to be more competitive, the automotive industry is forced to install a portfolio of electric vehicles beside the existing combustion engine vehicles. In industrial perspective, this leads to an increasing number of derivatives. The complexity hyped in development, boundary conditions and requirements (e.g. E-Drive, battery alignment etc.). The number of vehicles get into the series production at the same time increased. If consideration is taken for shortening the development time, current methods of product development has to be re-examined. One possible solution is a deeper interlinkage of the product development disciplines. Disciplines like dimensional management have a key role in that. By means of this research, a concept developed for the optimization of vehicle structure using tolerance analysis. Deficits are derived based on an analysis of product- and process development as well as optimization in context of dimensional management. In today’s context, identified deficits in data, methods, process as well as software. This causes problems in the dimensional management discipline. The synthesis part in this research is to solve stepwise the above mentioned deficits. Special attention made on deficits in the area of information provision and development methods. The research completed with concept implementation in software phase, as well as method validation using realistic (body-in-white) development data

Effiziente externe Beobachtung von CPU-Aktivitäten auf SoCs

Die umfassende Beobachtbarkeit von System‐on‐Chips (SoCs) ist eine wichtige Voraussetzung für das effiziente Testen und Debuggen eingebetteter Systeme. Ausgehend von einer Analyse verschiedener Anwendungsfälle ergibt sich ein Katalog von Anforderungen an die Beobachtbarkeit von SoCs. Ein wichtiges Kriterium ist hier die Vollständigkeit der Beobachtung und umfasst die Aktivitäten der CPU (ausgeführte Instruktionen, gelesene und geschriebene Daten, Verhalten des Caches, Ausführungszeiten), des Bussystems und von Umgebungsbedingungen. Weitere Kriterien sind die Echtzeitfähigkeit und die Kontinuität der Beobachtung sowie die gleichzeitige Durchführung verschiedener Beobachtungsaufgaben. Dabei soll es zu einer möglichst geringen Beeinflussung des SoCs kommen. Weitere wichtige Aspekt sind die Kosten der Lösung, die Universalität, die Skalierbarkeit sowie die Latenz der Verfügbarkeit der Beobachtungsergebnisse. Für viele Anwendungen, besonders in sicherheitskritischen Bereichen, muss zudem nachgewiesen werden, dass das Beobachtungsverfahren kein Fehlverhalten des SoCs bewirkt bzw. ein solches maskiert. Eine besondere Herausforderung stellen Multiprozessor‐SoCs (MPSoCs) dar, da hier die Kommunikation zwischen den einzelnen CPUs im Inneren des SoC stattfindet und entsprechend schwierig für einen externen Bobachter sichtbar zu machen ist. Der Stand der Technik zur Beobachtung von SoCs wird im Wesentlichen durch zwei Verfahren dargestellt. Bei der Software‐Instrumentierung wird zum funktionalen Programmcode zusätzlicher Code hinzugefügt, welcher zur Beobachtung des Programms dient. Diese Methode ist einfach und universell anwendbar, erfüllt aber die genannten Kriterien nur sehr eingeschränkt. Nachteilig ist hier der Ressourcenverbrauch im Falle des Verbleibs der Instrumentierung im fertigen Produkt. Wird die Instrumentierung nur temporär dem Code hinzugefügt, muss sichergestellt werden, dass das Beobachtungsergebnis auch für den finalen Code anwendbar ist – was besonders bei ressourcen‐abhängigen Integrationstests nur schwierig erfüllbar ist. Eine alternative Lösung stellt eine spezielle Hardware‐Unterstützung in SoCs („embedded Trace“) dar. Hier werden im SoC Zustandsinformationen (z.B. Taskwechsel, ausgeführte Instruktionen, Datentransfers) gesammelt und mittels Trace‐Nachrichten an den Beobachter übermittelt. Dabei stellt die Bandbreite, die zur Ausgabe der Trace‐Nachrichten vom SoC verfügbar ist, ein entscheidendes Nadelöhr dar ‐ im SoC sind viel mehr den Beobachter interessierende Informationen verfügbar als nach außen transferiert werden können. Damit haben beide dem gegenwärtige Stand der Technik entsprechende Beobachtungsverfahren eine Reihe von Einschränkungen, die sich besonders bei der Vollständigkeit der Beobachtung, der Flexibilität, der Kontinuität und der Unterstützung von MPSoCs zeigen. In dieser Arbeit wird nun ein neuer Ansatz vorgestellt, welcher gegenüber dem Stand der Technik in einigen Bereichen deutliche Verbesserungen bietet. Dabei werden die Trace‐Daten nicht vom zu beobachtenden SoC direkt, sondern aus einer parallel mitlaufenden Emulation gewonnen. Die Bandbreite der für die Synchronisation der Emulation erforderlichen Daten ist in vielen Fällen deutlich geringer als bei der Ausgabe von umfassenden Trace‐Nachrichten mittels „embedded Trace“‐Lösungen. Gleichzeitig ist eine vollständige, äußerst detaillierte Beobachtung der Vorgänge innerhalb des SoC möglich. Das neue Beobachtungsverfahren wurde mittels verschiedener FPGA-basierter Implementierungen evaluiert, hier konnte auch die Anwendbarkeit für MPSoCs gezeigt werden

Freiform-Optiken im Nahfeld von LEDs

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurfsprozess kompakter und effizienter optischer Systeme für die Allgemeinbeleuchtung. Im Vordergrund stehen dabei automatisierte Verfahren zum Design von Freiform-Optiken für Licht emittierende Dioden (LEDs). Als zentrales Ergebnis erweist sich die Methode der Optimierung mit Freiform-Deformation (OFFD), die schnelle und flexible Entwürfe für unterschiedliche Anwendungen erlaubt

LED Farbmischung mit chaotischen Lichtleitern

Diese Arbeit zeigt eine systematische Methodik zur effizienten und homogenen Mischung des Strahlungsflusses verschiedenfarbiger Licht emittierender Dioden, kurz LEDs, in Orts- und Winkelraum. Im Mittelpunkt steht hierbei die Anwendung der Geometrien chaotischer Billardsysteme auf den Querschnitt eines Lichtleiters. Als chaotische Lichtleiter ermöglichen sie nach den Prinzipien des deterministischen Chaos eine vollständige Farbmischung

Energieeffizienz in Prozessketten: Analyse und Optimierung von Energieflüssen bei der Herstellung eines PKW-Getriebebauteils aus 16MnCr5

Die mediale Präsenz des Klimawandels führt zu einem wachsenden Bewusstsein für den stetig steigenden Energie- und Ressourcenverbrauch unserer Gesellschaft. Getrieben durch immer strengere politische Forderungen zur nachhaltigen Produktion, steht die Industrie vor der Herausforderung gesetzliche Ziele innerhalb der kommenden beiden Dekaden umzusetzen. Der angestrebte Wandel zur Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung kann durch Investitionen in innovative Fertigungsprozesse vorangetrieben werden. Aus Analysen von Fertigungsschritten und Fertigungsverfahren können effiziente Ansätze und Lösungen hervorgehen, die in geeigneter Kombination die Senkung des Energieverbrauchs ermöglichen. Aufgrund der verbesserten Wirtschaftlichkeit ist zudem langfristig gesehen eine vollständige Amortisation der Investitionskosten zu erwarten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher exemplarisch mit der Analyse und Bewertung der Prozesskette zur Herstellung einer Schaltmuffe eines manuellen PKW Getriebes. Die verkettete Herstellung wird auf den Energiefluss zur Erzeugung des Bauteils hin untersucht und ein Ansatz zur Fragestellung generiert, wie die eingesetzte Energie effizienter genutzt werden kann, um diese bei der Herstellung einzusparen. Der Ansatz beinhaltet eine Anpassung der Prozesskette durch Kombination von Fertigungsverfahren und zeigt gleichzeitig Potentiale zur Erhöhung der Werkzeugstandzeiten und Senkung von Produktionswerkzeugkosten auf