740 research outputs found

    Wertbasierte Portfolio-Optimierung bei Software-Produktlinien: Value-based Portfolio-Optimization of Software Product Lines: Modell, Vorgehen, Umsetzung

    Get PDF
    Das Software Product Line Engineering (SPLE) ist ein ganzheitlicher Ansatz zur Entwicklung und Vermarktung von Software-Produktlinien auf Basis von Software-Systemfamilien. Eine in frühen Phasen des SPLE durchzuführende Aktivität ist das Scoping, bei dem die zu realisierenden Produkte mit den zwischen ihnen bestehenden Wiederverwendungspotentialen identifiziert werden. Bei der Durchführung des Scopings steht der Produkt-Manager vor dem Problem einen Ausgleich zwischen den Bedürfnissen der Kunden und dem Aufwand der Entwicklung zu finden. Durch die bestehenden Wiederverwendungspotentiale bei Software-Systemfamilien wird die Entscheidung zusätzlich erschwert. Aufgrund der bestehenden Komplexität der Entscheidung, wird in Literatur und Praxis eine Unterstützung in Form einer statistisch-mathematischen Optimierung gefordert. Dieser Forderung nimmt sich die vorliegende Arbeit an. In ihr werden mit der Konstruktion eines Modells gewinnbeeinflussender Faktoren, einer Methode zur wertbasierten Portfolio-Optimierung und eines Prototyps zur Unterstützung der wertbasierten Portfolio-Optimierung und der anschließenden Evaluation dieser Artefakte zwei Fragen adressiert. Erstens wird geprüft, ob die Optimierung von Produkt-Portfolios bei Software-Produktlinien mit statistisch-mathematischen Verfahren unterstützt werden kann. Zweitens wird geprüft, ob die statistisch-mathematische Optimierung von Produkt-Portfolios eine akzeptierte Unterstützung von Software-Anbietern sein kann. Die Arbeit ordnet sich mit ihren Fragen in die Forschung zum Produkt-Management bei Software-Produktlinien ein und trägt die vorgenannten Artefakte bei.:Abbildungsverzeichnis ix Tabellenverzeichnis xi Abkürzungsverzeichnis xii Symbolverzeichnis xiv 1 Einleitung 1 1.1 Stand der Forschung 3 1.2 Forschungsbedarf 5 1.3 Forschungskonzept 7 1.4 Verwendete Methoden und Notationen 9 1.4.1 Method Engineering 10 1.4.2 Software & Systems Process Engineering Meta-Model 12 1.4.3 Merkmaldiagramme 14 1.5 Aufbau der Arbeit 16 I Modell 17 2 Software-Ökonomie 18 2.1 Unternehmen und ihre Produkte 20 2.1.1 Eigenschaften von Software-Produkten 23 2.1.2 Vom Software-System zum Geschäftsmodell 24 2.1.3 Kosten 28 2.1.4 Erlös 31 2.2 Kunden 35 2.2.1 Nutzen und Wertvorstellung 35 2.2.2 Zahlungsbereitschaft 35 2.2.3 Kundenmodell 37 2.3 Konkurrenz und Markt 38 2.3.1 Konkurrenzmodell 38 2.3.2 Ökonomische Besonderheiten von Software-Produkten 39 2.3.3 Struktur von Software-Märkten 40 2.4 Preis 41 2.4.1 Preisbeeinflussende Faktoren 42 2.4.2 Verfahren der Preisbildung 42 2.4.3 Preismodell 44 2.5 Produkt- und Preisdifferenzierung 44 2.5.1 Typen der Preisdifferenzierung 46 2.5.2 Preisdifferenzierung mit Selbstselektion 47 2.5.3 Gewinnoptimalität 48 2.6 Zusammenfassung 49 3 Software-Produktlinien 50 3.1 Prozesse des Software Product Line Engineerings 53 3.1.1 Domain Engineering 54 3.1.2 Anwendungsentwicklung 56 3.1.3 Management 57 3.1.4 Scoping 58 3.2 Methoden des Software Product Line Engineerings 60 3.3 Szenarios des Einsatzes von Software-Systemfamilien 62 3.4 Angereicherte Software-Produktlinien 64 3.5 Kostenmodell bei Software-Systemfamilien 65 3.6 Modell gewinnbeeinflussender Faktoren 68 3.6.1 Interne Einflüsse 68 3.6.2 Externe Einflüsse 70 3.7 Zusammenfassung 71 I I Vorgehen 72 4 Methode zur wertbasierten Portfolio-Optimierung 73 4.1 Die Methode im Überblick 74 4.2 Kundenanalyse 76 4.2.1 Techniken 77 4.2.2 Einsatz 83 4.2.3 Zusammenfassung 88 4.3 Kostenanalyse 89 4.3.1 Techniken 91 4.3.2 Einsatz 94 4.3.3 Zusammenfassung 97 4.4 Konkurrenzanalyse 98 4.5 Optimierung und weitere Schritte 100 4.6 Zusammenfassung 101 5 Merkmalbasierte Generierung adaptiver Conjoint-Studien 102 5.1 Meta-Modelle 103 5.1.1 Merkmalmodelle 103 5.1.2 ACA-PE-Konfigurationen 105 5.2 Abbildung von Merkmalmodellen auf ACA-PE 106 5.2.1 Erste Überlegungen 106 5.2.2 Stufen 107 5.3 Illustrierendes Beispiel 111 5.4 Zusammenfassung 113 6 Wertbasierte Portfolio-Optimierung 114 6.1 Technische Vorbemerkungen 115 6.2 Verwandte Arbeiten 117 6.2.1 Analytische Arbeiten 117 6.2.2 Praktische Arbeiten 118 6.2.3 Besondere Ansätze 121 6.2.4 Schlussfolgerung 122 6.3 Entwurfsproblem bei Software-Produkt-Portfolios 123 6.3.1 Notationsmittel 123 6.3.2 Mathematisches Programm 125 6.4 Lösungsprozedur 126 6.4.1 Finden des optimalen Software-Produkt-Portfolios 127 6.4.2 Identifikation wichtiger Systeme 129 6.5 Illustrierendes Beispiel 129 6.6 Erweiterung 132 6.7 Zusammenfassung 133 I I I Umsetzung 134 7 Software-Prototyp zur wertbasierten Portfolio-Optimierung 135 7.1 Anforderungen 136 7.1.1 Funktional 136 7.1.2 Nicht-funktional 140 7.2 Technologiestudie 140 7.3 Entwurf 143 7.4 Implementierung 146 7.4.1 Spezifikationseditor 146 7.4.2 ACA-PE-Editor 151 7.4.3 Anwendungskern 152 7.5 Test 157 7.6 Zusammenfassung 157 8 Evaluation 158 8.1 Demonstration 158 8.2 Ergebnisgüte und Skalierbarkeit 162 8.2.1 Theoretisches Testdaten-Modell 163 8.2.2 Testtreiber und Testdatengenerator 166 8.2.3 Auswertung 167 8.3 Akzeptanz 174 8.3.1 Untersuchungsdesign 174 8.3.2 Auswertung 175 8.4 Zusammenfassung 176 9 Zusammenfassung und Ausblick 177 IV Anhang 181 Glossar 182 Literaturverzeichnis 184 A Befragungen 206 A.1 Befragung zur praktischen Relevanz der Portfolio-Optimierung 206 A.2 Experteninterview zur Akzeptanz 208 B Herleitungen 214 B.1 Struktur von Software-Märkten 214 B.2 Gewinnoptimalität der Preisdifferenzierung mit Selbstselektion 219 B.3 Preis-Subproblem für den Simplex-Algorithmus 227 B.4 Beispiel analytisch bestimmter Testdaten 228 C Modelle und Ausgaben des Prototyps 229 Wissenschaftlicher und persönlicher Werdegang 232 Selbstständigkeitserklärung 23

    Proceedings. 26. Workshop Computational Intelligence, Dortmund, 24. - 25. November 2016

    Get PDF
    Dieser Tagungsband enthält die Beiträge des 26. Workshops Computational Intelligence. 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 und Benchmark-Problemen

    Methodik zur Integration von Vorwissen in die Modellbildung

    Get PDF
    Das Buch zeigt, wie Vorwissen über Eigenschaften dynamischer Systeme und über Funktionen in die mathematische Modellbildung integriert werden kann. Hierzu wird im ersten Teil der Arbeit das verbale Vorwissen mathematisch formuliert. Der zweite Teil beschreibt vier Zugängen, um die entstehenden restringierten Probleme zu lösen. Zahlreiche Beispiele, Tabellen und Zusammenstellungen vervollständigen das Buch

    Methodik zur Integration von Vorwissen in die Modellbildung

    Get PDF
    This book describes how prior knowledge about dynamical systems and functions can be integrated in mathematical modelling. The first part comprises the transformation of the known properties into a mathematical model and the second part explains four approaches for solving the resulting constrained optimization problems. Numerous examples, tables and compilations complete the book

    Methoden des Soft Computing zur Regelung und Diagnose von Magnetlagern

    Get PDF
    Es besteht weltweit eine ausgeprägte Tendenz, durch Einsatz der aktiv geregelten Magnetlagerung die mechanische Reibung und Verschleiß zu vermeiden sowie die einstellbare Systemsteifigkeit und -dämpfung zu ermöglichen. Solche Systeme werden bis anhin über fixed-control-design oder lineare Strategie geregelt, verwenden also Frequenzfilter mit kleinem Wirkungsgrad, begrenzter Cutoff-Frequenz und Zuverlässigkeit im konventionellen Regelkonzept. Der industrielle Einsatz der aktiven Magnetlager in Verbindung mit dem technologischen Prozess insbesondere unter Belast-, Störfall und Einfluss vom starken Rauschen stellt heute hohe Aufforderung an die Stabilität der Positionierung, Funktionszuverlässigkeit und Laufruhe. Diese führen gegenüber konventionelles Regelkonzept zu einer wesentlichen Erneuerung des Regelkonzeptes. So werden die stabile Magnetlagerung bzw. Steuerbarkeit der dynamischen Eigenschaft bis hin zur technischen Grenze ermöglicht. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Regelkonzept mithilfe Soft Computing erarbeitet und am Testanlage FLP 500 am Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik der Hochschule Zittau / Görlitz umgesetzt. Dazu bietet sich vor allem die Integration von Soft Computing in der Regelung-, Filterung- und Online-Identifikationstechnik in das System an. Es werden das Führungsverhalten, Störverhalten, der Umdrehungsversuch bzw. Identifikationsversuch angestellt. Der Identifikationsversuch präsentiert die Ergebnisse aus Online-Identifikation mit ausreichender Schnelligkeit und Robustheit gegen Prozessrauschen. Die weiteren Versuchsergebnisse zeigen, dass die Stabilität der Positionierung mit einem variierenden Arbeitspunkt bzw. die Laufruhe, besonderes unter Bedingung vom starken Prozessrauschen, unter Einfluss von der elektronischen bzw. mechanischen Eigenschwingung, vom Messrauschen und von der Messstörung in Sensorik, deutlich optimiert sind. Durch die Adaptionsmöglichkeit ist die Magnetlagerung zudem wesentlich weniger anfällig für die Variation der Arbeitspunkte. Der Vorteil der Zustandsbeobachtung wird durch Anwendung des Kalman-Filters ausgenutzt. Auf diese Weise ist die nahezu vollständige Eliminierung der Störung und Signalverfälschung in Messsignale möglich. Im realen Versuchsstand durchgeführte Untersuchungen belegen die praktische Anwendbarkeit des Konzeptes.In recent years, there has been a global trend to use actively controlled magnetic bearings to avoid mechanical friction and wear, as well as to adjust system stiffness and damping ratio. Until recently such systems have been controlled using a fixed control strategy or a linear control strategy, such as frequency filters with low-efficiency, limited cut-off frequency, and limited reliability. The industrial application of active magnetic bearings in connection with the technological process in particular under load, failure, and influence of strong noise, requires a high level of stability in position control, functional reliability, and operational smoothness. These limitations require a major improvement in the considered control strategies to achieve stable position control and dynamic control of the system up to the engineering limits. In this thesis, a new control strategy using soft computing is developed and implemented on a test facility FLP 500 at the Institute of Process Engineering, Process Automation, and Measurement Engineering, at the FH Zittau / Gorlitz. Thus, this thesis will examine the integration of soft computing for position control, signal filtering, and online system identification. The results are compared with other conventional control strategies. Experiments for timing behavior of the controller, the disturbance behavior, rotation, and online system identification are performed. The experiments present the results of online system identification with sufficient rapidity and robustness against process noise. Further the results show that the stability of the position control at different operating points is significantly improved. Operational smoothness, especially with a significant amount of process noise, in the presence of electric and mechanical oscillations, of the measurement noise, and of external disturbance in sensors, is significantly improved. The advantage of state observation is verified using a Kalman filter, which eliminates signal disturbances and measurement corruption. The experiments show that the proposed new control strategy can be applied to the test bench system

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

    Get PDF
    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

    Systemidentifikation und Reglersynthese für örtlich verteilte Prozesse durch adaptive Takagi-Sugeno Fuzzy Systeme am Beispiel des Raumklimaverhaltens

    Get PDF
    Eine wichtige Aufgabe der „präventiven Konservierung“ ist die Stabilisierung des Raumklimas, insbesondere der relativen Luftfeuchte. Die betreffenden Raumklimagrößen unterliegen dabei einer signifikanten örtlichen Verteilung, die im Rahmen der Raumklimaregelung berücksichtigt werden muss. Durch Nutzung von Sensornetzwerken und Verwendung mobiler Aktuatoren kann das Raumklima als örtlich verteilter Prozess betrachtet werden. Bei den resultierenden Modellgleichungen handelt es sich um nichtlineare partielle Differentialgleichungssysteme, welche im Allgemeinen numerisch iterativ gelöst werden müssen, was mit erheblichem Rechen- und Zeitaufwand verbunden ist. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein zweistufiger Ansatz zur Modellreduktion für örtlich verteilte nichtlineare Prozesse vorgestellt. Zunächst wird mit Hilfe von Finiten-Differenzen Methoden eine örtliche Diskretisierung durchgeführt. Anschließend wird die Theorie der Takagi-Sugeno Fuzzy Systeme auf die nichtlinearen Gleichungssysteme übertragen. Das Verfahren wird zunächst theoretisch eingeführt und im Anschluss auf das Raumklimaverhalten übertragen.One of the most important and challenging goals of preventive conservation is the protecting of cultural assets from unfavorable climate conditions during storage and exhibition. The longevity of these assets is best ensured by keeping the relative humidity within a suitable range. Modern approaches for modelling and controlling view indoor air conditions as lumped parameter systems, an assumption which has led to unsatisfying results for preventive conservation purposes. A long run of indoor climate measurements thus carried out for the current research, yielded the insight that some important physical values, especially relative humidity, are significantly influenced by spatial distribution. This insight led to the focus in this thesis on modelling and control of nonlinear distributed parameter systems. Since the calculation of spatial distributed systems is imperative for the preservation of cultural assets, it is advantageous to be able to accomplish these calculations quickly. A common approach to such calculations has been to first formulate a general flow problem and then solve it with Computation Fluid Dynamics (CFD). However, because a flow problem is described by a set of nonlinear partial differential equations, only numerical solutions can usually be found, e.g. in CFD. This is desirable in the sense that these numerical solutions are very detailed, but they are not widely used for controller synthesis because the process of arriving at them is very time consuming and complicated.For this reason, a reduced approach capable of simplifying controller design without neglecting the spatial distribution is developed in this thesis. First of all, a spatial discretization is performed via finite-difference methods. The set of partial differential equations is thus reduced to a set of ordinary differential equations. Subsequently, the derived nonlinear equations are approximated by a Takagi-Sugeno Fuzzy approach. In contrast to lumped parameter systems, there is a need for model reduction in distributed parameter systems, where the number of subsystems would otherwise increase exponentially. As shown in the following, this model reduction is accomplished through introducing the Hadamard-Product. Methods for controller design are then given, as well as system identification approaches. For the examined case of controlling indoor air conditions, system identification methods proved mandatory, since there is no way of deriving model parameters in real world applications. After these theoretical approaches are elucidated, they are applied to the indoor air conditions and compared to the afore-mentioned currently used methods. It is thus demonstrated that spatial distributed systems are far more beneficial for preventive conservation and can be simplified while improving accuracy for the purpose of controlling indoor climate conditions and related applications.Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellbildung und Regelung nichtlinearer örtlich verteilter Prozesse. Als beispielhafte Anwendung wird die Regelung des Raumklimas im Rahmen der Präventiven Konservierung betrachtet. Die Präventive Konservierung umfasst dabei vorbeugende Maßnahmen zum Schutz von Kulturgütern. Eine wichtige Aufgabe ist hierbei die Stabilisierung des Raumklimas, insbesondere der relativen Luftfeuchtigkeit, in einem stationär akzeptablen Bereich. Zudem sind die kurzfristigen Schwankungen der Klimagrößen auf ein Minimum zu reduzieren. Die Betrachtung des Raumklimaverhaltens als konzentriert-parametrisches System reicht dabei zur Erfüllung der Anforderungen der Präventiven Konservierung nicht aus. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit ein Ansatz zur örtlich verteilten Betrachtung der Klimagrößen entwickelt, der sowohl die Modellbildung als auch die Regelung umfasst. Das Verhalten des Raumklimas bildet dabei ein strömungstechnisches Problem der Fluiddynamik. Dieses lässt sich durch ein System nichtlinearer partieller Differentialgleichungen beschreiben. Die Lösung solcher Strömungsprobleme erfolgt üblicherweise über numerische Methoden, wie den bekannten CFD-Simulationen. Nachteilig wirkt sich dabei der hohe rechentechnische Aufwand aus, was CFD-Simulationen zur Synthese von Reglern ungeeignet macht. Durch örtliche Diskretisierung mit Hilfe von Finite-Differenzen Methoden werden die partiellen Differentialgleichungen durch ördinäre Differentialgleichungen approximiert. Anschließend wird das hierdurch entstandene nichtlineare dynamische Gleichungssystem durch Methoden der Takagi-Sugeno Fuzzy Theorie beschrieben. Hierbei tritt für den Fall örtlich verteilter Systeme die Notwendigkeit der Modellreduktion auf, welche durch die Einführung des sogenannten Hadamard-Produktes gelöst wird. In dieser Arbeit werden sowohl Methoden zur Reglersynthese als auch Methoden zur datengetriebenen Modellbildung behandelt. Die datengetriebene Modellbildung ist dabei für eine Anwendung des Ansatzes im Rahmen einer Raumklimaregelung notwendig, da ein analytischer Ansatz für diesen Fall nicht praktikabel umsetzbar ist. Die entwickelten Ansätze werden zunächst theoretisch hergeleitet und an einem eindimensionalen Fallbeispiel verifiziert. Anschließend werden sie auf das Raumklimaverhalten übertragen. Es werden Ergebnisse zur datengetriebenen Modellbildung sowie zur Regelung des Raumklimas anhand von Untersuchungen eines kulturell genutzten Raumes gezeigt und mit gängigen Methoden zur Regelung des Raumklimas verglichen. Die Ergebnisse zeigen dabei, dass die örtlich verteilte Betrachtung deutliche Vorteile bringt

    Identifikation von Verkehrslasten unter Einsatz von Methoden des Soft Computing

    Get PDF
    Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines durchgängigen Ansatzes zur Identifikation von statischen Verkehrslasten auf der Basis gemessener Querschnittsdehnungen von Brückenüberbauten. Vor dem Hintergrund stetig steigender Beanspruchungen der bestehenden Brückenbauwerke sollte die zu entwickelnde Methodik in Monitoringsysteme der kontinuierlichen Zustandsüberwachung integrierbar sein. Dieser Anforderung entsprechend sollten die Verkehrslasten indirekt im Rahmen einer modellbasierten Lastidentifikation ermittelt werden. Zur Sicherstellung einer ausreichenden Robustheit gegenüber teilweise verrauschten und ungenauen Messgrößen sowie zum Erhalt der globalen Lösungen wurden Methoden des Soft Computing eingesetzt. Als stochastische Suchverfahren wurden Evolutionäre Algorithmen verwendet. Künstliche Neuronale Netze wurden hybrid in das Vorgehen eingebunden und unterstützten einen effizienten Optimierungsprozess. Die Gültigkeit für mechanisch lineare und nichtlineare Systeme wurde durch den gekapselten Einsatz des Vorwärtslösers gewährleistet. Zur Auswertung von kontinuierlich erfassten Messgrößen wurden geeignete Verfahren untersucht. Durch die gezielte Beschränkung auf die Tragwerksreaktionen, welche in besonderem Maße auf die einwirkenden Lasten schließen lassen, wurde die Anzahl der erforderlichen Messelemente minimiert. Sowohl Anforderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit als auch Anforderungen bezüglich der Effizienz der Messdatenanalyse wurden hierdurch erfüllt. Die eigenen Entwicklungen wurden im 'Identification-in-Motion' (IIM)-Algorithmus zusammengefasst. Der Algorithmus berücksichtigt die Analyse von Tragwerksreaktionen, die kontinuierlich an entsprechend instrumentierten Brücken erfasst werden. Für jeweils einzelne Fahrzeuge werden mit seiner Hilfe der Auftretenszeitpunkt, das Gesamtgewicht, die Geschwindigkeit, die Achslasten und -abstände ermittelt. Der IIM-Algorithmus wurde prototypisch implementiert und zur Auswertung von Messdaten, die im Rahmen der Dauerüberwachung des Überbaus einer Betonbrücke gewonnen wurden, eingesetzt. Das Potential der eigenen Entwicklungen konnte hierdurch demonstriert werden
    corecore