566 research outputs found

    Use of rrocess mining to verify and validate simulation models in production and logistics

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    Verification and validation (V&V) are imperative to ensure the success of a simulation study but are often insufficiently considered in practice due to the effort associated with V&V-activities. This contribution discusses the application of process mining techniques to check the validity of discrete event simulation models in production and logistics. For this purpose, we present a morphological box which highlights the scope of process mining in the context of V&V for simulation models and distinguishes between different V&V items, aspects of validity, and V&Vcriteria. Subsequently, the paper describes how a real system can be related to the behaviour of a simulation model and presents two scenarios for process miningsupported V&V using a reference example

    Gekrümmte Beton-Leichtbauelemente mit bionisch inspirierten Krafteinleitungssystemen durch Einsatz flexibler GFK-Schalungen

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    Die Architektur des 21. Jahrhunderts ist geprägt von der freien Formfindung, wobei Ressourceneinsparung in Kombination mit Funktionsintegration immer stärker in den Fokus effizienter Bauweisen rücken. Klassische Werkstoffe, wie z. B. Stahlbeton, stoßen hinsichtlich organischer Formen und Funktionalisierung schnell an ihre Grenzen. Darüber hinaus sind beim Stahlbeton aufgrund der Korrosionsneigung der Stahlbewehrung hohe Betonüberdeckungen gefordert, was der Umsetzung filigraner Bauweisen mit geringen Dicken entgegensteht (s. etwa [1], [2]). Daher ist die Erforschung von neuartigen Betonstrukturen mit Leichtbaueigenschaften unter Anwendung von textilen Bewehrungen seit einigen Jahren Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Arbeiten, z. B. in den DFG-SFB 528 und 532, im BMBF-Vorhaben C³ und zahlreichen internationalen Projekten, z. B. [1], [3]–[5]). [Aus: Ausgangsfragen und Zielsetzung]The architecture of the 21st century is characterized by free form finding, whereby saving resources in combination with functional integration are increasingly important for efficient construction methods. Classic materials, such as steel reinforced concrete, quickly reach their limits in terms of organic shapes and functionalization. In addition, due to the corrosion tendency of the steel reinforcement, high concrete coverings are required, which prevents the implementation of filigree construction methods with small thicknesses (see e.g. [1], [2]). Therefore, the research of new types of concrete structures with lightweight properties using textile reinforcement has been the subject of intensive scientific work for some years, e.g. DFG–SFB 528 and 532, BMBF project C³ and numerous international projects, e.g. [1], [3]–[5]). [Off: Initial questions and objectives

    Das Computerprogramm als Erfahrungsgegenstand

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    Was ist eigentlich ein Computerprogramm? Technikphilosophische Überlegungen deuten darauf hin, dass unter diesen Begriff sehr unterschiedliche Gegenstände fallen können. Bisherige ontologische Analysen zergliedern aus diesem Grund den Begriff, um beispielsweise zwischen der Semantik eines Programms und greifbaren technischen Artefakten zu unterscheiden. Derartige Analysen bieten eine große Klarheit und Präzision bei der Begriffsverwendung, da die Unterscheidungen der zuvor zergliederten Begriffsanteile in den Vordergrund treten. Gleichzeitig führt dieses Vorgehen jedoch dazu, dass die Zusammenhänge, Verbindungen und wechselseitigen Beeinflussungen der einzelnen Bedeutungen, welche im "Programm"-Begriff gebündelt sind verdeckt werden können. Um diesem Nachteil zu begegnen, wird in dieser Arbeit ein mehrdimensionaler Programmbegriff entwickelt, der eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Bedeutungsebenen des Programmbegriffs vornimmt, gleichzeitig aber deren Zusammenhang herausarbeitet. Dafür werden der Begriffsbestimmung epistemologische Überlegungen vorangestellt, die der Frage nachgehen, wie Computerprogramme überhaupt von Menschen wahrgenommen werden können, wie Programme Gegenstände menschlicher Erfahrung werden. Ausgehend von Immanuel Kants Transzendentalphilosophie und Edmund Husserls Grundlegung der Phänomenologie wird ein Zugang zu dieser Erfahrung von Computerprogrammen entwickelt. Dabei wird herausgearbeitet, dass die Programme auf vier voneinander unterscheidbare Arten als Gegenstand konstituiert werden. Die daraus resultierenden Bedeutungsebenen des vorgestellten Programmbegriffs sind jeweils Programme als räumlich-zeitliche, syntaktische, semantische und eingebettete Gegenstände. Der Zusammenhang zwischen diesen Begriffsdimensionen zeigt sich dabei als Eigenschaft der Wahrnehmung von Programmen: Je nachdem, als was ein Programm konstituiert wird, können die jeweils anderen Begriffbedeutungen von "Programm" appräsentiert, also mitgegeben, sein. Dieser Zusammenhang ist in hohem Maße gesellschaftlich und technisch bedingt. Um diese Bedingtheit zu untersuchen wird dies anschließend als Assoziation im Sinne von Bruno Latours Akteur-Netzwerk-Theorie untersucht. Der hier entwickelte Programmbegriff eignet sich, um die Bedeutung von Computerprogrammen im Rahmen technikphilosophischer und techniksoziologischer Forschung zu analysieren. Die Anwendbarkeit des mehrdimensionalen Programmbegriffs zur Analyse menschlicher Bezüge zur Computertechnologie wird in der vorliegenden Arbeit an drei Fallbeispielen im Umfeld der Softwareentwicklung aufgezeigt. Im Mittelpunkt dieser Überlegungen stehen die wechselseitigen Verhältnisse von Mensch, Technik und Gesellschaft zueinander. Abschließend zeigt ein Ausblick weitere Bereiche, in denen mithilfe des entwickelten Begriffs aussichtsreiche Untersuchungen durchgeführt werden können

    Ein Steuersystem für die telemanipulierte und autonome robotergestützte Chirurgie

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    Die Arbeit entwickelt ein komplettes System für die telemanipulierte und autonome robotergestützte Chirurgie. Beschrieben werden die hierfür notwendigen Komponenten: Softwarearchitektur, Entwicklungsumgebung, Planung mit Validierung und Verifizierung, Einbindung der Sensordaten, Bahnplanung, Steuerung und Regelung der Aktorik. Die Funktionsfähigkeit des Systems wird anhand zweier Operationen gezeigt (Abdominalen Aortenaneurysma (AAA), Laserknochenschneiden mit einem CO2 Laser)

    Bauteilindividuelle und verfahrensspezifische Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung

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    Die Verwendung von additiven Fertigungsverfahren ermöglicht insbesondere das profitable Fertigen von geringen Stückzahlen gegenüber dem Einsatz von konventionellen Fertigungsverfahren. Die Ausprägung der Prozesskette ermöglicht somit das Fertigen von kundenindividuellen Bauteilen in einer geringen Stückzahl bis hinunter zu Losgröße 1. Die hauptsächliche Herausforderung für das Fertigungsunternehmen besteht darin, dass in einem Bauprozess verschiedene kundenindividuelle Bauteile simultan gefertigt werden. Dies führt zu einer aufwändigen kundenspezifischen Zuordnung von Bauteilinformationen zu den dazugehörenden Kunden. Diese Zuordnung erstreckt sich über die gesamte Prozesskette der bauteilindividuellen Additiven Fertigung, vom Eingang der Auftragsdaten, über den Pre-, In- und Postprozess bis hin in die Nutzung und das Lebenszyklusende der Bauteile. Eine durchgängige Methode zur bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung existiert nicht. Zur durchgängigen Identifikation in der bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Additiven Fertigung wird in dieser Dissertation eine Methode zur Kennzeichnung additiv zu fertigender Bauteile und ein Informationsmodell zur Repräsentation relevanter bauteilindividueller Informationen über den gesamten Prozess hinweg entwickelt. Die Methode zur Bauteilkennzeichnung basiert auf einem bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnungsansatz, bestehend aus Kennzeichnungsträger und Identifikator, sowie der Anbringung dieses ausgewählten Ansatzes, basierend auf entwickelten Gestaltungsregeln, an der Bauteilgeometrie. Aufbauend auf diesen Entwicklungen wird dem Anwender die durchgängige virtuelle und physische Identifikation und Nachverfolgung von kundenindividuellen additiv gefertigten Bauteilen bereitgestellt. Ausgehend von der Analyse des relevanten Standes der Technik und bestehender Forschungsarbeiten wurde ein Anforderungsprofil definiert. Aufbauend auf diesen Anforderungen wurde in dieser Dissertation ein Konzept zur bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung entwickelt. Das Konzept gliedert sich in zwei wesentliche Konzeptbausteine. Zum einen wird die Methode zur Bauteilkennzeichnung im Pre-Prozess erarbeitet, welche den Anwender in der erweiterten Prozesskette unterstützt. Zum anderen wird das Informationsmodell zur bauteilindividuellen und verfahrensspezifischen Kennzeichnung und Identifikation für die Additive Fertigung entwickelt. Hierauf aufbauend wird die Software-Applikation additiv-ID mit dem Nachverfolgungs- und Assistenzsystem zur Bauteilkennzeichnung prototypisch implementiert. Diese Implementierung dient zur Validierung und Verifikation der entwickelten Ansätze und Methoden

    Unsterblichkeit 2.0

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    Das in diesem Aufsatz vorgebrachte Argumentationsmuster hat folgende Schritte: 1. Der menschliche Geist ist vom Körper nicht trennbar, sie bilden ein Kontinuum. 2. Unser Bewusstsein und alle darauf aufbauenden geistigen Phänomene sind die Emanation eines materiellen Prozesses, den ein komplexes System verursacht. 3. Komplexe Systeme lassen sich mathematisch nicht modellieren und nicht kausal verstehen. 4. Computer sind Turing-Maschinen. Sie können nur mathematische Modelle berechnen. Es wird niemals Hyper-Turing Maschinen geben, und wenn es sie gäbe, könnten sie auch nur mathematische Modelle berechnen. 5. Es ist nicht möglich, den Körper als Substrat des Geistes durch einen Computer zu ersetzen. Die digitale Unsterblichkeit ist demzufolge ein Ding der Unmöglichkeit

    Zertifizierende verteilte Algorithmen

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    Eine Herausforderung der Softwareentwicklung ist, die Korrektheit einer Software sicherzustellen. Testen bietet es keine mathematische Korrektheit. Formale Verifikation ist jedoch oft zu aufwändig. Laufzeitverifikation steht zwischen den beiden Methoden. Laufzeitverifikation beantwortet die Frage, ob ein Eingabe-Ausgabe-Paar korrekt ist. Ein zertifizierender Algorithmus überzeugt seinen Nutzer durch ein Korrektheitsargument zur Laufzeit. Dafür berechnet ein zertifizierender Algorithmus für eine Eingabe zusätzlich zur Ausgabe noch einen Zeugen – ein Korrektheitsargument. Jeder zertifizierende Algorithmus besitzt ein Zeugenprädikat: Ist dieses erfüllt für eine Eingabe, eine Ausgabe und einen Zeugen, so ist das Eingabe-Ausgabe-Paar korrekt. Ein simpler Algorithmus, der das Zeugenprädikat für den Nutzer entscheidet, ist ein Checker. Die Korrektheit des Checkers ist folglich notwendig für den Ansatz und die formale Instanzverifikation, bei der wir Checker verifizieren und einen maschinen-geprüften Beweis für die Korrektheit eines Eingabe-Ausgabe-Paars zur Laufzeit gewinnen. Zertifizierende sequentielle Algorithmen sind gut untersucht. Verteilte Algorithmen, die auf verteilten Systemen laufen, unterscheiden sich grundlegend von sequentiellen Algorithmen: die Ausgabe ist über das System verteilt oder der Algorithmus läuft fortwährend. Wir untersuchen zertifizierende verteilte Algorithmen. Unsere Forschungsfrage ist: Wie können wir das Konzept zertifizierender sequentieller Algorithmen so auf verteilte Algorithmen übertragen, dass wir einerseits nah am ursprünglichen Konzept bleiben und andererseits die Gegebenheiten verteilter Systeme berücksichtigen? Wir stellen eine Methode der Übertragung vor. Die beiden Ziele abwägend entwickeln wir eine Klasse zertifizierender verteilter Algorithmen, die verteilte Zeugen berechnen und verteilte Checker besitzen. Wir präsentieren Fallstudien, Entwurfsmuster und ein Framework zur formalen Instanzverifikation.A major problem in software engineering is to ensure the correctness of software. Testing offers no mathematical correctness. Formal verification is often too costly. Runtime verification stands between the two methods. Runtime verification answers the question whether an input-output pair is correct. A certifying algorithm convinces its user at runtime by offering a correctness argument. For each input, a certifying algorithm computes an output and additionally a witness. Each certifying algorithm has a witness predicate – a predicate with the property: being satisfied for an input, output and witness implies the input-output pair is correct. A simple algorithm deciding the witness predicate for the user is a checker. Hence, the checker’s correctness is crucial to the approach and motivates formal instance verification where we verify checkers and obtain machine-checked proofs for the correctness of an input-output pair at runtime. Certifying sequential algorithms are well-established. Distributed algorithms, designed to run on distributed systems, behave fundamentally different from sequential algorithms: their output is distributed over the system or they even run continuously. We investigate certifying distributed algorithms. Our research question is: How can we transfer the concept of certifying sequential algorithms to distributed algorithms such that we are in line with the original concept but also adapt to the conditions of distributed systems? In this thesis, we present a method to transfer the concept: Weighing up both sometimes conflicting goals, we develop a class of certifying distributed algorithms that compute distributed witnesses and have distributed checkers. We offer case studies, design patterns and a framework for formal instance verification. Additionally, we investigate other methods to transfer the concept of certifying algorithms to distributed algorithms

    Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystems (EUS) für die Auswahl von Verfahren zur Instandsetzung von Einkammerschleusen für die Schifffahrt unter laufendem Betrieb

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    Marode Infrastruktur und stark ausgelastete Verkehrswege sind große Herausforderungen in unserer Gesellschaft. Beispielhaft ist der Instandhaltungsrückstau von Straßenbrücken zu nennen, der in den Medien immer wieder thematisiert wird. Doch nicht nur im Bereich der Straße ist ein großer Instandhaltungsrückstau vorhanden. Auch im Bereich der Wasserstraße besteht großer Instandsetzungsbedarf, der die Wasserstraßen und Schifffahrts¬verwaltung (WSV) als Betreiber in Zukunft vor große Herausforderungen stellen wird. Auf deutschen Binnenwasserstraßen werden neben Personen eine nicht unerhebliche Menge an Gütern transportiert. Sofern die Wasserstraßen nicht mehr schiffbar sind, müssten die Güter über Straße und Schiene transportiert werden, was zu einer deutlichen Mehrbelastung dieser Verkehrswege führen würde. Die Instandsetzung von Einkammerschleusen ist in diesem Zusammenhang eine große Herausforderung. Für die konventionelle Instandsetzung müssen diese mehrere Jahre trockengelegt werden. Aus diesem Grund werden derzeit Instandsetzungsmaßnahmen entwickelt, die unter laufendem Betrieb durchgeführt werden können. In dieser Arbeit wurde ein zweistufiges Entscheidungsunterstützungssystem (EUS) für die Auswahl von Instandsetzungsverfahren für Einkammerschleusen unter laufendem Betrieb entwickelt. Hierzu wurden im ersten Schritt bekannte Entscheidungsverfahren evaluiert. Auf Basis dieser Evaluation wurde die Tabellenmethode des Choosing by Advantages Decision Making System (CBA) ausgewählt, um die Basis des EUS zu bilden. Aufbauend auf den Erkenntnissen der allgemeinen Entscheidungstheorie sowie den Grundsätzen und Regeln von CBA wurde ein allgemeingültiger Entscheidungsprozess entwickelt, dessen Anwendung entscheidungsproblem¬unabhängig zu fundierten Entscheidungen führt. Um diesen Entscheidungsprozess validieren und verifizieren zu können, wurde ein Tool erarbeitet, das den Entscheidungsprozess zur Auswahl eines Reprofilierungsverfahrens für Schleusenkammerwände abdeckt. Darüber hinaus wurden verschiedene Methoden der empirischen Sozialforschung angewandt, um die Bedürfnisse und Anforderungen der WSV in die Entwicklung mit einfließen lassen zu können
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