Semi-symbolische Modellierung und Simulation von Unsicherheiten in analogen Schaltungen mit Hilfe stückweise affiner Abbildungen

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Komponentenbasierte Überwachung hybrider Systeme durch den Einsatz formaler Methoden

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuen Verfahrens zum nahtlosen Komponentenentwurf und zur Systemüberwachung durch ein einheitliches Modell, das die Anforderungen der Entwicklung von komplexen dynamischen Systemen erfüllt und somit einen Beitrag zum Entwurf verlässlicher Systeme leistet. Hierfür wird die komponentenbasierte Design-Methodologie KobrA eingesetzt, weil diese eine schrittweise Komponentenzerlegung auf verschiedenen Abstraktionsebenen und Sichten durchführt. Sie beinhaltet sowohl „Top-down“-Elemente als auch „Bottom-up“-Ansätze, die für eine effiziente prototypische Systemrealisierung geeignet sind. Mit der Entwicklung eines formalen echtzeitfähigen Überwachungs- und Fehlererkennungsmechanismus wird die KobrA-Methode durch eine formale Modellierungssprache erweitert, welche sowohl für die Softwareentwickler als auch für die Ingenieure verständlich sein soll. Aus diesem Grund sollte diese Sprache eine eindeutige und streng definierte Semantik besitzen. Die einheitliche Beschreibung der Systemkomponenten sowie der Überwachungskomponenten durch denselben formalen Sprachmittel ermöglicht die systematische Einbettung der Überwachung über den gesamten Entwicklungsprozess und dessen Ausführung während des Betriebs. Petri-Netze gehören zur Graphentheorie und zählen seit mehreren Jahren zu den mächtigsten Spezifikationswerkzeugen in verschiedenen Gebieten. Sie erlauben die Beschreibung des Komponentenverhaltens durch ein Netzwerk, bestehend aus Knoten und aus Bedingungen für den Datenfluss zwischen diesen Knoten. Wesentliche Vorteile von Petri-Netzen sind zum einen ihre formale mathematische Formulierung, die auf einem soliden theoretischen Fundament beruht, sowie zum anderen die explizite Abbildung des Prozesszustandes über ein Markierungskonzept. Petri-Netze ermöglichen zusätzlich die Darstellung sequentieller, sich gegenseitig ausschließender sowie paralleler Aktivitäten, die Modellierung und Visualisierung von Systemverhalten sowie die Nebenläufigkeit und die Synchronisation von kooperativen Prozessen. In dieser Arbeit erfolgt die Verhaltensbeschreibung der Überwachungskomponenten durch eine neue Klasse von Petri-Netzen, so genannte „Modifizierte Partikel Petri-Netze“ (engl., Modified Particle Petri Nets „MPPN“). Diese Netzklasse beinhaltet hybride Petri-Netze für die Modellierung des hybriden Systemverhaltens und einen Partikelfilter als probabilistische Erweiterung, um die Überwachung als Tracking-Problem aufzufassen. Petri-Netze bieten eine vollständige und konsistente Beschreibung der Prozesse, die graphische Anschauung sowie Simulation und Animation als Testmöglichkeit bereits während der Entwurfsphase. Die Kombination aus KobrA-Beschreibungsformalismus und Petri-Netzen erlaubt eine anschauliche, modular und hierarchisch strukturierte Modellierung, direkt in einer formalen Sprache. Durch unterstützende Werkzeuge, die im Rahmen dieser Arbeit entwickelt sind, kann die Realisierung der Überwachungskomponente direkt aus der Spezifikation generiert werden. Hierfür wird das Petri-Netzmodell in ein textuelles kompaktes XML-Austauschformat (engl., „Extensible Markup Language“) transformiert, welche sich an dem PNML-Standard (engl., „Petri Net Markup Language“) orientiert. Diese generische Vorlage enthält das Komponentenverhalten und die für den Überwachungsprozess notwendigen Parameter. Der besondere Aspekt für den Einsatz derselben formalen Methode, nämlich die Petri-Netze, sowohl für die Spezifikation als auch für die Realisierung, beruht auf zwei Zielen. Das primäre Ziel ist, ein einheitliches verständliches Ausdrucksmittel für die Entwurfsphase eines Systems zu stellen, mit dem alle Aspekte des ausgewählten Abstraktionsniveaus unmissverständlich dargestellt werden können. Denn Spezifikationsdokumente in natürlichen Sprachen sind anfällig für Missverständnisse, während formale Spezifikationen auf mathematischen Beschreibungen und eindeutiger Semantik und Syntaxen basieren. Das sekundäre Ziel ist eine formale überprüfbare Spezifikation (mittels eines Simulationswerkzeuges) als solide Basis für die Realisierungsphase zu bilden. Denn eine automatisch verifikationsbasierte Systementwicklung stellt eine Möglichkeit zur Erhöhung der Systemverlässlichkeit dar. Die andere Möglichkeit basiert auf der Robustheit des Überwachungsverfahrens während der Betriebsphase

Analysis of human factors and reliability in railways

Zur Integration menschlicher Faktoren in Sicherheitsbetrachtungen im Eisenbahnverkehr werden in dieser Arbeit grundlegende Modelle vorgestellt und eine qualitative Methode zur vergleichenden Bewertung der menschlichen Zuverlässigkeit entwickelt. Bislang standen kaum geeignete Ansätze für die Analyse des menschlichen Einflusses auf Betrieb und Sicherheit des Eisenbahnverkehrs zur Verfügung. In dieser Arbeit wird zunächst festgestellt, dass für die Integration menschlicher Faktoren in den Gestaltungsprozess eine interdisziplinäre Vorgehensweise mit ingenieurtechnischer und psychologischer Expertise unerlässlich ist. Des Weiteren wird gezeigt, dass bestehende Ansätze dem Bedarf nach Angaben über die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler in Verlässlichkeitsbetrachtungen nicht gerecht werden. Zu einer ganzheitlichen Betrachtung menschlicher Fehler wird ein neues, tabellarisches Modell menschlicher Verhaltensmöglichkeiten entwickelt. Außerdem werden die Arbeitssysteme von Triebfahrzeugführern und Fahrdienstleitern sowie erstmals ihre Interaktionen und zugehörige Einflussfaktoren im Eisenbahnsystem modelliert. Für die Bewertung der menschlichen Zuverlässigkeit im Eisenbahnverkehr wird die Komplexität der Mensch-Maschine-Interaktion herangezogen, die für die Herstellung (oder Unterdrückung) einer Sicherheitsfunktion einer so genannten Barriere nötig ist. Über eine Reihe von Kriterien wird eine qualitative Bewertung möglich, die vergleichende Aussagen über Sicherheitsvorkehrungen erlaubt, bei denen der Mensch einen Einfluss auf die Sicherheitsfunktion hat. Die so genannte Mensch-Barrieren-Interaktion repräsentiert zum einen ein neues Analyseverfahren für die menschliche Fehler bei sicherheitskritischen Handlungen und ihre Auswirkungen. Zum anderen wird es aufgrund seiner Handlichkeit eine Hilfe bei der Bewertung von Sicherheitsvorkehrungen in der Eisenbahnpraxis sein.Basic models and tools for the integration of human factors into safety analyses in railways applications are presented in this thesis. In addition, a qualitative method for the comparative assessment of human reliability is developed. The work is motivated by the actual lack of suitable approaches for the analysis of the human impact on railway operation and safety. In the present work, it is declared that an interdisciplinary approach with engineering and psychology expertise is necessary for the integration of human factors in the design and safety processes in railways. Existing approaches do not fully respond to the need for human error data and probabilities in dependability assessments. For a holistic perspective on human error, a new, tabular model of the ways of human performance is presented. In addition, the work systems of train drivers and train controllers are modelled. For the first time, the interactions between personnel and the corresponding influence factors are demonstrated. For the assessment of human reliability in railways, the complexity of human-machine-interaction that is needed for the implementation or suppression of a safety function of a barrier is analysed. A set of detailed criteria enables a qualitative assessment that permits comparative evidence concerning defences where human operators have an influence on the safety function. The approach of so called human-barrier-interaction firstly represents a new method to analyse human error in safety critical tasks and corresponding consequences. Secondly, thanks to its manageability, the method supports the assessment of safety defences in railway engineering practice

Entwurf integrierter analoger Schaltungen mit Hilfe symbolischer Methoden

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Entwurf eines qualitätsorientierten Online-Prozessführungskonzepts für einen Polymerisationsreaktor

In der Forschungsarbeit wurde durch eine systematische Auslegung und Simulation eine strukturierte Vorgehensweise zum Entwurf zweckmäßiger Prozessführungskonzepte für einen Polymerisationsreaktor behandelt. Diese Vorgehensweise wurde an dem Polymerisations-reaktor des MMA-AIBN-EA-Systems überprüft, wobei die qualitätsorientierte Prozess-führung des Polymerisationsreaktors im Vordergrund stand. Zuerst wurde der Oberbegriff von Prozessführungskonzepten für den Polymerisationsreaktor hierarchisch in untergeordnete Forschungsbegriffe wie Prozess-Modellierung bzw. -Simulation, Parameter- bzw. Prozess-optimierung, Online-Überwachung des stochastischen Prozesses und Regelung des Mehrgrößensystems aufgeteilt. Es folgte dann die chronologische Behandlung dieser Teilaufgaben. Es wurde hierbei gezeigt, dass es möglich ist, eine Qualitätserhöhung des produzierten Polymers durch die qualitätsorientierten Prozessführungskonzepte zu erreichen. Darüber hinaus ist es wichtig, dass diese umfassenden Erfahrungen, die nicht nur allein auf den verfügbaren Betriebswerten des Polymerisationsprozesses, sondern auch auf den vielfältig anwendbaren Methoden wie der Prozess-Simulation, der Parameter- bzw. Prozess-optimierung, der Online-Überwachung und der multivariablen Regelung beruhen, an Ingenieure für Verfahrenstechnik weitergegeben werden. Die vorliegende Arbeit bietet keine Allgemeingültigkeit für die Prozessführungskonzepte hinsichtlich aller Polymerisations-prozesse, folglich sind weitere Untersuchungen zur Entwicklung der für die Gesamtheit der Polymerisationsprozesse allgemein gültigen Prozessführungskonzepte erforderlich

Ubiquitous Navigation

Ortsbezogene Dienste (Location-based Services, LBS) sind in den letzten Jahren durch die weite Verfügbarkeit von GPS zu einem Massenphänomen gewachsen. Insbesondere für die Steuerung von mobilen Endgeräten wird mehr und mehr Kontextinformation hinzugenommen, da sowohl die Bedienbarkeit als auch die Informationsdichte auf den kleinen Smartphones im Kontrast zur Informationsfülle des Internets stehen. Daher werden vielfach Dienste nicht mehr allein auf der Nutzereingabe basierend erbracht (reaktiv), sondern bieten dem Nutzer relevante Informationen vollautomatisch und kontextabhängig (proaktiv) an. Durch die proaktive Diensterbringung und ortsbezogene Personalisierung wird die Benutzbarkeit der Dienste verbessert. Leider kann man derzeit solche Dienste nur außerhalb von Gebäuden anbieten, da zum Einen kein einheitliches und günstiges Positionierungssystem verfügbar ist, und zum Anderen die notwendigen Kartendaten nicht vorliegen. Vor allem bei den Kartendaten fehlt es an einfachen Standards und Tools, die es dem Eigentümer eines Gebäudes ermöglichen, qualitativ hochwertige Kartendaten zur Verfügung zu stellen. In der vorliegenden Dissertation werden einige notwendige Schritte zur Ermöglichung ubiquitärer und skalierbarer Indoornavigation vorgestellt. Hierbei werden die Themenfelder Positionierung, Modellierung und Kartographie, sowie Navigation und Wegfindung in einen umfassenden Zusammenhang gestellt, um so eine tragfähige, einfache und skalierbare Navigation zu ermöglichen. Zunächst werden einige Verbesserungen an Terminal-basierten WLAN-Indoorpositionierungssystemen vorgeschlagen und diskutiert, die teils auf der Verwendung neuer Sensorik aktueller Smartphones basieren, und teils auf der Verwendung besonders kompakter Umgebungsmodelle auf mobilen Endgeräten. Insbesondere werden Verfahren vorgeschlagen und evaluiert, mit denen sich aus typischen CAD-Daten mit geringem Bearbeitungsaufwand die notwendigen Zusatzinformationen für eine flächendeckende Indoornavigation modellieren lassen. Darüber hinaus werden Methoden untersucht, die diese semantischen Erweiterungen teil- bzw. vollautomatisch aus Zeichnungen extrahieren können. Ausgehend von dem Ziel, flächendeckende Navigation basierend auf CAD-Daten zu ermöglichen, stößt man auf das Problem, eine Menge an interessanten Punkten so zu ordnen, dass der Reiseweg kurz ist.Dieses Problem ist mit dem NP-vollständigen Travelling-Salesman-Problem verwandt. Allerdings ist die geometrische Situation in Gebäuden derart komplex, dass sich die meisten derzeit bekannten heuristischen Lösungsalgorithmen für das Travelling-Salesman-Problem nicht ohne Weiteres auf die Situation im Inneren von Gebäuden übertragen lassen. Für dieses Problem wird ein heuristischer Algorithmus angegeben, der in linearer Laufzeit kleinere Instanzen des Problems mit akzeptablen Fehlern lösen kann. Diese Verfahren wurden im Rahmen eines Projekts mit dem Flughafen München erarbeitet und umgesetzt. In diesem Projekt sollten die ungelösten Probleme einer bereits existierenden kleinflächigen Demonstrator-Implementierung eines Fluggastinformationssystems gelöst werden. Auf diesen Algorithmen und Verfahren basiert die Navigationskomponente des Fluggastinformationssystems InfoGate, das die flächendeckende Navigation in den Terminals des Flughafen München mit verteilten Anzeigesystemen ermöglicht und seit dem 6. Juni 2011 im Produktivbetrieb ist. So konnten die Verfahren dieser Arbeit in einer real existierenden, komplexen Umgebung evaluiert werden

Entwicklung eines KI-basierten Portfoliomanagementsystems für Wohnungsunternehmen

Im Mittelpunkt der vorliegenden Dissertation steht die Entwicklung eines Rahmenkonzept für ein intelligentes Wohnimmobilien-Portfoliomanagementsystem, welches einen Übergang von einem herkömmlichen Management-Informationsystem zu einer ganzheitlichen Modellierung der Entscheidungsfindungsprozesse in einem Wohnungsunternehmen gewährleistet und die Entscheidungsträger auf mehreren Ebenen somit weitgehend ergänzt. Der Entwicklungsbedarf orientiert sich dabei an den benötigten Grad der Entscheidungsunterstützung, welcher sich aus der hohen Granularität eines Wohnungsportfolios, der Vielfältigkeit von wirkenden Einflussfaktoren sowie einer grundsätzlich hohen Entwicklungsdynamik auf dem Mietmarkt ergibt. Um die steigenden Anforderungen an die Informationsverfügbarkeit zu erfüllen, werden im Rahmen der Systementwicklung ausgewählte Ansätze aus dem Bereich Künstliche Intelligenz untersucht und implementiert. Dabei werden die theoretischen Methoden und Modelle des Immobilienmanagements schrittweise mit den Instrumenten der Wirtschaftsinformatik verknüpft. Die Erarbeitung der Systemkonzeption erfolgt in mehreren aufeinander aufbauenden Schritten. Zunächst wird eine umfassende Analyse der wohnungswirtschaftlichen Portfoliomanagementaufgaben vorgenommen. Diesbezüglich werden die Spezifik der Assetklasse Wohnimmobilien, die zur Verfügung stehenden Diversifikationspotenziale sowie das grundsätzliche Handlungs- und Entscheidungsspektrum, welche der wohnungsunternehmerischen Wertschöpfung zugrundeliegen, diskutiert. Im Ergebnis wird ein spezifischer Erklärungsansatz, welcher das wohnungswirtschaftliche Portfoliomanagement als eine eigenständige Disziplin charakterisiert, formuliert. In dem zweiten Teil der Arbeit erfolgt die Ableitung konkreter Anforderungen an ein effizientes Portfoliomanagementsystem. In diesem Zusammenhang werden einerseits die vorhandenen Systeme aus der methodischen und der technologischen Perspektive ausgewerten. Andererseits werden die Weiterentwicklungspotenziale identifiziert und auf deren Umsetzbarkeit geprüft. Es werden dabei sukzessive die Vorgaben für das iWIPMS abgeleitet und in Bezug auf die Systemfunktionen und die Systemarchitektur konkretisiert. Die Effizienz der Systemfunktionen hängt unmittelbar von der Ausgestaltung der methodischen Basis, auf welcher dieses beruht, ab. Im vorliegendan Fall zählen dazu die im Unternehmen etablierte Managementmethodik sowie die in diesem Zusammenhang angewendeten Entscheidungsmodelle und Analyseinstrumente. So wird in dem dritten Teil ein integrativer Portfoliomanagementansatz erarbeitet, welcher eine umfassende Modifikation des Shareholder-Value-Ansatzes darstellt. Dies soll in erster Linie zur ganzheitlichen Operationalisierung der wohnungswirtschaftlichen Wertschöpfung in dem System sowie zu der Verknüpfung der Asset- und Ressourcenallokation im Rahmen der Portfolioanalyse, -planung, -steuerung und -kontrolle dienen. Ein einheitliches, für die wohnungswirtschaftliche Anwendung konstruiertes Kennzahlensystems, welches sowohl die unmittelbar immobilienbezogenen Parameter als auch die interdisziplinär relevanten Kenngrößen integriert, soll dabei eine logische Grundlage für die Umsetzung der agentenbasierten Modellierung innerhalb des Systems darstellen. Mit der Entwicklung eines agentenbasierten Modells beschäftigt sich der vierte Arbeitsteil. Hierbei liegt der Diskussionsschwerpunkt auf der Implementierung eines Selbststeuerungsmechanismus für ein Wohnimmobilienportfolio, welches sich an die ausgewählten Merkmale der Organisation eines Wohnungsunternehmens orientiert. In diesem Zusammenhang wird eine verteilte Agentenarchitektur entworfen, in der sowohl die symbolischen als auch die neuronalen KI-Ansätze implementiert werden können. Abschließend werden ausgewählte Aspekte der praktischen Umsetzung des Systems erörtert.:Inhaltsverzeichnis Vorwort I Abbildungsverzeichnis VIII Tabellenverzeichnis XI Abkürzungsverzeichnis XII 1. Abschnitt: Portfoliomanagement in einem wohnungswirtschaftlichen Kontext 1 A. Immobilienwirtschaftliche Erklärungsansätze 2 B. Berücksichtigung der wohnungswirtschaftlichen Besonderheiten 5 I. Assetklasse Wohnimmobilie 5 a) Substanzielle Eigenschaften 5 b) Eigenschaften als Kapitalanlage 6 II. Wohnimmobilienportfolio 7 a) Diversifikationspotenziale 8 b) Wechselwirkungen 9 III. Wohnungsunternehmen 11 a) Schwerpunkte der Geschäftstätigkeit 11 b) Wertschöpfungsprozess 12 C. Definitorische Konkretisierung 14 I. Aufgaben des Portfoliomanagements in einem Wohnungsunternehmen 15 a) Intradisziplinäre Funktionsbereiche 15 1. Portfolioanalyse 15 2. Portfolioplanung 17 3. Portfoliosteuerung 18 4. Ergebniskontrolle 19 b) Interdisziplinäre Schnittstellen 20 1. Unternehmensplanung 20 2. Rechnungswesen 21 3. Risikomanagement 22 4. Organisationsmanagement 23 5. Finanzmanagement 23 6. Service-Management 24 II. Portfolioperformance als Ergebnis der Managemententscheidungen 25 a) Entscheidungsprozess 25 b) Entscheidungsstrukturen 27 1. Immobilienbezogene Entscheidungen 28 2. Komplementäre Entscheidungen 29 2. Abschnitt: Entwicklungsvorgaben für ein intelligentes Wohnimmobilien-Portfoliomanagementsystem (iWIPMS) 31 A. Entwicklungspotenziale der Management-Informationssysteme 31 I. Methodische Weiterentwicklung 32 a) Portfoliomanagementansatz 32 1. Qualitativer Ansatz 32 2. Quantitativer Ansatz 34 b) Entscheidungsmodell 37 c) Analyseinstrumente 39 II. Technologische Weiterentwicklung 41 a) Systemübergreifende Datenintegration 41 b) Automatisierung der Entscheidungsfindung 43 B. Transformation zu einem wissensbasierten System 45 I. Funktionsweise eines WBS im Portfoliomanagement 46 II. Künstliche Intelligenz als Systembestandteil 48 a) Systemtheoretische Perspektive 48 1. Kriterien eines intelligenten Systems 50 2. Klassifizierung der KI-Formen 51 i) Symbolbasierte KI 52 ii) Konnektionistische KI 54 iii) Neuro-symbolische KI 59 b) Anwendungsbezogene Perspektive 63 1. Intelligente Agenten 63 2. Agentenbasierte Modellierung 64 C. Formalisierung der Systementwicklungsvorgaben 65 I. Systemaufgaben 66 II. Systemarchitektur 68 3. Abschnitt: Methodisches Rahmenkonstrukt eines iWIPMS 70 A. Leitansatz der wertorientierten Unternehmenssteuerung 70 I. Grundkonzept Shareholder-Value 70 II. Wohnungswirtschaftliche Anpassung 72 B. Modifikation zum integrativen Portfoliomanagement 75 I. Zielsystem 76 a) Interpretation des Spitzenzielwertes 77 b) Zielkonformität im Entscheidungsprozess 81 II. Rechenmodell 85 a) Berechnungsverfahren 85 b) Diskontierungszinssatz 88 c) Cashflow 92 1. Zuordnungsprinzip 92 2. Strukturelle Zusammensetzung 94 (1) Aperiodischer Cashflow 95 (2) Periodischer Cashflow 97 III. Kennzahlensystem 100 a) Steuerungsrelevante Basiskennzahlen 102 1. Immobilienbezogene Steuerungsparameter 103 i) Operativer Betrieb 103 ii) Investitionstätigkeit 109 iii) Desinvestitionstätigkeit 112 2. Ressourcenbezogene Steuerungsparameter 114 i) Finanzierung 114 ii) Organisation 116 iii) Steuerlast 120 b) Prognoselogik 122 c) Prognoserelevante Einflussfaktoren 123 1. Immobiliensubstanz 123 i) Standortqualität 124 ii) Gebäudequalität 124 2. Marktlage 126 i) Angebotsumfang 126 ii) Nachfrageumfang 127 3. Unternehmenspotenziale 129 i) Wettbewerbsposition des Portfolios 130 ii) Unternehmensbonität 131 C. Wertsteuerung im Portfoliomodell 132 I. Standardisierung der Angebotspalette 132 II. Standardisierung der immobilienbezogenen Handlungsstrategien 135 a) Investitionsstrategie 135 b) Instandhaltungsstrategie 136 c) Vermietungsstrategie 138 III. Objektselektion 139 4. Abschnitt: Umsetzung der agentenbasierten Architektur im Inferenzmechanismus des iWIPMS 142 A. Zentrale Modellierungsprämissen 142 I. Umgebungsmodell 143 a) Modellelemente 144 b) Parametrisierung 148 1. Umgebungseigenschaften 148 2. Umgebungszustände 149 c) Modelldynamik 152 II. Agentenstruktur 155 a) Hierarchie 156 b) Koordination 158 c) Portfoliomanagementzyklus 161 1. Bottom-Up-Phase 163 2. Top-Down-Phase 164 3. Abstimmungsphase 164 B. Funktionsprinzip der einzelnen Agenten 165 I. Logikbasierte Komponente 166 II. Neuronale Komponente 169 5. Abschnitt: Implementierung des Systems 174 A. Organisatorische Herausforderungen 174 B. Technologische Herausforderungen 175 I. Lernprozess 176 a) Training der neuronalen Netze 176 b) Lernen im BDI-Kontext 177 II. Datengrundlage 178 Schlussbemerkung VIII Thesen X Quellenverzeichnis XIV Index XLVI Eidesstattliche Erklärung

Parallel Simulations for Virtual Prototyping in the Automobile Industry

Der heutige Wettbewerb in der Industrie zeichnet sich durch immer kürzere Entwicklungszeiten aus. In der Automobilindustrie und insbesondere bei der Entwicklung von Fahrzeugen mit alternativen Antriebsträngen mit vernetzten, komplexen Regelstrukturen, wie zum Beispiel bei Elektro-, Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen, ist es unerläßlich, die Vorteile des Frontloadings bzw. des virtuellen Prototypings, also des computerunterstützten Auslegens und Entwickelns, massiv zu nutzen, um bei Einsparung von Entwicklungskosten und Entwicklungszeit zu belastbaren Ergebnissen zu kommen, was letztendlich einen Wettbewerbsvorteil darstellt. Da das Frontloading komplexer Systeme handhabbar bleiben muß, werden in der vorliegenden Dissertationsschrift auf mögliche Simulationswerkzeuge, die systemtheoretischen Begründung der parallelisierten Simulation sowie auf die Methoden der Rechnerkopplung eingegangen. Anhand einer validierten Hybridantriebstrangsimulation wird die Methode der parallelen, räumlich verteilten, zeitlich synchronen Co-Simulation beschrieben. Dabei wird auf die Besonderheiten der Modellierung von Regelstrecken gegenüber Steuergerätealgorithmen eingegangen. In diesem Zusammenhang wird der Unterschied der kausalen, signalorientierten Modellierung gegenüber der akausalen, physikalischen Modellierung erklärt. Das Modell des simulierten Hybridantriebstranges wird anhand seiner Teilmodelle der Regelstrecke und der Controller erläutert. Daß die vorgestellte Simulationsmethodik eine tragfähige Methode im Entwicklungsprozeß ist, wird durch eine Validierung mit einem gefahrenen Rollenprüfstandsversuch nachgewiesen. Zusammenfassung, Schlußfolgerung und Ausblick runden diese Arbeit ab.The today’s competition in industry is characterized by more and more shorter development cycles. In the automobile industry and especially by developing vehicles with hybrid drive trains with complex and networked control structures such as in Electric Vehicles (EV), Hybrid Electric Vehicles (HEV) and Fuel Cell Electric Vehicles (FCEV) it is inescapable using the advantages of frontloading / virtual prototyping massively, which can be described as computer aided design and development, in order to get serious data by even saving development costs and time. Because frontloading of complex systems has to be easy to handle for the engineer, within this thesis possible simulation tools are described as well the theoretical basis of parallelized simulation and methods for coupling computers. By using a validated simulation of a certain hybrid drive train the method of the parallel, locally distributed and time-synchronous co-simulation is described. By doing so the differences of modelling physical plants and control algorithms are explained. The differences of the causal signal oriented modelling and the a-causal, physical modelling are described as well. The model of the simulated hybrid drive train is explained by its sub-models of the physical plant and the control algorithms. By validation the presented simulation method with a driven test cycle it is proven that this method is worthwhile within the development process. A summary, the conclusions and an outlook for future further work round of this thesis

Untersuchungen zur hydrologischen Topologie von Landschaftsobjekten für die distributive Flussgebietsmodellierung

Entwicklung einer Methodik zur hydrologischen distributiven Flusseinzugsgebietsmodellierung, die die Vorteile des Ansatzes der Hydrological Resonse Units (HRUs) mit topologischer Information für die Modellierung der lateralen und Gerinneabflussmodifikation versieht. Entwicklung des Distributionskonzepts der topologischen HRUS. Entwicklung einer GIS-Anwendung zur Ausweisung der Modelleinheiten und ihrer Topologie. Erstellung eines distributiven Flussgebietsmodells, das dieses Konzept mit dem PRMS-Modell zur Abflussbildung und konzeptionellen Ansätzen zur lateralen Flächen und Gerinnedynamik implementiert. Evaluierung der Methodik durch Anwendung in zwei ausgewählten Einzugsgebieten (Bröl/Nordrhein-Westfalen, Ilm/Thüringen)