Jahresbericht - Heinz Nixdorf Institut

Jahresbericht - Heinz Nixdorf Institut
HNI Jahresbericht
HEINZ NIXDORF INSTITUT
Universität Paderborn
HNI Jahresbericht 2001
2001
Fürstenallee 11
33102 Paderborn
Tel: +49 5251 60 62 11
Fax: +49 5251 60 62 12
wwwhni.upb.de
HEINZ NIXDORF INSTITUT
Universität Paderborn
HNI Jahresbericht
2001
HEINZ NIXDORF INSTITUT
Universität Paderborn
HEINZ NIXDORF INSTITUT
Interdisziplinäres Forschungszentrum für Informatik und Technik
Fürstenallee 11, 33102 Paderborn
Tel.: (0 52 51) 60-62 11
Fax: (0 52 51) 60-62 12
wwwhni.uni-paderborn.de
Mitglieder des Vorstandes
Gruppe der Professoren:
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier, FB 5
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, FB 10
Prof. Dr. rer. nat. Georg Hartmann, FB 14
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik, FB 17
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel, FB 10
Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Monien, FB 17
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der Heide, FB 17
Prof. Dr. rer. nat. Franz-Josef Rammig, FB 17
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert, FB 14 (Vorsitzender)
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Sohler, FB 6
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich, FB 14
Prof. Dr. phil. hist. Manfred Wettler, FB 2
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek, FB 10
Gruppe der wissenschaftlichen Mitarbeiter:
Christof Krick, FB 17
Christopher Odenbach, HNI-RB
Gruppe der nichtwissenschaftlichen Mitarbeiter:
Impressum:
Impressum:
Herausgeber:
Heinz Nixdorf Institut (HNI)
Universität Paderborn
Sabine Illigen, FB 10
Gruppe der Studierenden:
Christian Wunderlich
Mitglieder des Kuratoriums
Von der Stiftung Westfalen benannt:
Wilhelm Ferlings, Stadtdirektor a. D. der Stadt Paderborn
Dr. Horst Nasko, stv. Vorsitzender des Vorstandes der SNI AG i.R.
Prof. Dr. Hartwig Steusloff, geschäftsf. Institutsleiter des Fraunhofer
Institut Informations- und Datenverarbeitung in Karlsruhe
Redaktion & Koordination:
Dipl.-Wirt.-Ing. Volker Binger
Dipl.-Ing. Sebastian Wedman
E-Mail: [email protected]
Kontakt:
Kerstin Hille
Ursula Lüttig
Fürstenallee 11
33102 Paderborn
Tel.: 0 5 51/ 60 62 11/ 13
Fax: 0 52 51/ 60 62 12
wwwhni.upb.de
Von der Universität benannt:
Prof. Dr. Dieter Haupt,
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Prof. Dr. Holm Tetens,
Freie Universität Berlin
Prof. Dr. rer. pol. habil. Dr. hc. Wolfgang Weber,
Rektor der Universität Paderborn
Herstellung:
A.DREIplus GmbH
Integrierte Kommunikationsprozesse
Thesings Allee 21
33332 Gütersloh
www.a3plus.de
Berichtszeitraum:
01.01. bis 31.12.2001
Gemeinsam benannt:
Prof. Dr. Otto K. Ferstl, Otto Friedrich Universität Bamberg
Prof. Dr. Gunther Reinhart, Technische Universität München
Prof. Dr. Klaus Waldschmidt, Universität Frankfurt
ISSN 1619-3679
Der Jahresbericht 2001 erscheint
weitestgehend auf der Grundlage
der neuen amtlichen Rechtschreibung.
4
Heinz Nixdorf Institut Jahresbericht 2001
Inhalt
Inhalt
Allgemeine Darstellung
Seite 6
Das Leitbild des Instituts
Seite 8
Das Heinz Nixdorf Institut
– Entwicklungslinien
Seite 10
Das Institut in Zahlen
Seite 12
HNI Fachgruppen in Zahlen
Weitere Aktivitäten
Seite 86
Publikationen
Messen, Tagungen, Seminare,
Patente, Preise, Auszeichnungen,
weitere Funktionen, aktuelle Forschungsprojekte,
aktuelle Industriekooperationen, wissenschaftliche
Kooperationen und Spin-Offs
Seite 107
Impressum
Inhalt
5
HNI Fachgruppen
Seite 16
Wirtschaftsinformatik, insbesondere CIM
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier
Seite 22
Rechnerintegrierte Produktion
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier
Seite 30
Informatik und Gesellschaft
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik
Seite 34
Theoretische Informatik: Algorithmen, Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der Heide
Seite 40
Parallele Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Franz Josef Rammig
Seite 46
Schaltungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert
Seite 52
Mechatronik und Dynamik
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek
Seite 58
Elektrotechnik
Prof. Dr. rer. nat. Georg Hartmann
Seite 62
Mechatronik Laboratorium Paderborn
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel
Seite 66
Paralleles Rechnen
Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Monien
Seite 70
Angewandte Physik/Integrierte Optik
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Sohler
Seite 74
Datentechnik
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich
Seite 78
Kognitive Psychologie
Prof. Dr. phil. hist. Manfred Wettler
Seite 82
HNI Rechnerbetrieb
Dipl.-Ing. Christopher Odenbach
assoziierte
Fachgruppen
6
Heinz Nixdorf Institut Jahresbericht 2001
Heinz Nixdorf
Das Leitbild des Instituts
7
Das Leitbild des Instituts
Wir erleben den Wandel von den nationalen Industriegesellschaften zur globalen
Informationsgesellschaft. Informationsund Kommunikationstechnik durchdringt
alle Lebensbereiche; die Grenzen von
gestern verlieren ihre Bedeutung. Wir
stellen aber auch fest, dass immer weniger
Menschen Arbeit in den klassischen Bereichen der Industrie finden, weshalb viele
den Wandel als Bedrohung empfinden und
das Erreichte erhalten möchten. Die Entwicklung zur globalen Informationsgesellschaft eröffnet aber große Chancen und
Gestaltungsmöglichkeiten: Es ergeben sich
neue Leistungsbereiche und Arbeitsplätze.
Das Ziel unserer Forschung sind bedeutende Impulse für neue Erzeugnisse und
Dienstleistungen für die globalen Märkte
von morgen. Was wir tun, soll dazu beitragen, neue Arbeitsplätze zu schaffen
und den Wohlstand zu erhalten.
Die Probleme, die wir zu lösen haben,
sind komplex. Viele Einflüsse aus Naturwissenschaft, Technik, Ökonomie, Ökologie und
dem gesellschaftlichen Umfeld sind zu
berücksichtigen. Wir arbeiten interdisziplinär zusammen, weil wir sehen, dass sich
nur so Lösungen für komplexe Probleme
erreichen lassen. In diesem Sinne wollen
wir uns in der Forschung und Ausbildung
eine international anerkannte Spitzenstellung erarbeiten.
Wir engagieren uns intensiv in der
Lehre und der Ausbildung unserer Studierenden, Doktoranden und Doktorandinnen
mit dem Ziel, ihnen die erforderlichen Voraussetzungen für die Gestaltung der
Zukunft zu vermitteln. Damit folgen wir
der Vision von Heinz Nixdorf, dem Initiator
unseres Instituts.
Heinz Nixdorf Institut Jahresbericht 2001
Quelle: Olaf Schmidt
8
Das Heinz Nixdorf Institut
– Entwicklungslinien
Die dynamische Entwicklung von Technologien wie die Informations- und Kommunikationstechnologie, neue Werkstoffe,
Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik
eröffnet neue attraktive Perspektiven für
den Wirtschaftsstandort Deutschland. Mehr
denn je kommt es darauf an, wissenschaftliche und wirtschaftliche Potenziale in
erfolgreiche Produkt- und Dienstleistungsinnovationen umzusetzen. Hierzu ist die
enge Verzahnung von Forschung und Industrie unabdingbare Voraussetzung.
Heinz Nixdorf hatte diese Entwicklung
frühzeitig erkannt. Sein Bestreben war
es, eine engere Verknüpfung zwischen
der Industrie und Universität zu schaffen,
um die Herausforderungen von morgen in
Kooperationen anzugehen und geeignete
Lösungen zu finden. Durch die Vertragsunterzeichnung am 23. Juli 1987 wurde der
Grundstein für eine der größten, unabhängigen Forschungsstätten für Informatik in der Bundesrepublik gelegt: Das
Heinz Nixdorf Institut – Interdisziplinäres
Forschungszentrum für Informatik und
Technik. Ein besonderes Merkmal des Heinz
Nixdorf Institut ist das enge Zusammenwirken von Informatik, Natur-, Ingenieur- und
Wirtschaftswissenschaften, wobei auch
Aspekte der Sozial- und Kulturwissenschaften einfliessen. In diesem weiten Feld werden durch die Konzentration auf vier Kernarbeitsfelder besondere Akzente gesetzt.
»Informatisierung« der Technik:
Moderne technische Systeme wie die
Erzeugnisse des Maschinen- und Automobilbaus werden schon heute entscheidend
durch die Informationstechnik geprägt. Die
rasante Entwicklung der Informationstechnik eröffnet große Innovationspotenziale
bis hin zu Systemen mit inhärenter Teilintelligenz. Diese Innovationspotenziale zu
erschließen, ist ein Hauptanliegen des
Heinz Nixdorf Instituts. Dementsprechend
ist als eine herausragende Kompetenz der
Entwurf mechatronischer Systeme entstanden.
9
Rechnernetze – die Höchstleistungsrechner der Zukunft:
Strategien für die Produktion
von morgen:
Die zu erwartende Leistungssteigerung
von Mikroprozessoren wird den Bedarf
neuer Applikationsfelder oft nicht decken
können. Neue Rechnerarchitekturen sind
gefordert. Ein Ansatz zur Vervielfältigung
der Rechenleistung besteht darin, viele Prozessoren gleichzeitig und gemeinsam
(parallel) an einer Problemlösung arbeiten
zu lassen. Die Herausforderung besteht in
der Erforschung von Architekturen, Kommunikationsstrategien zur Lastenverteilung
und Datenverteilung sowie neuer paralleler
Algorithmen. Eine zentrale Aktivität ist der
Sonderforschungsbereich 376 »Massive
Parallelität: Algorithmen, Entwurfsmethoden, Anwendungen«.
Im »Global Village« herrscht ein harter
Wettbewerb. Die Wettbewerbsarenen verändern sich ständig. In dieser Dynamik
reicht es nicht mehr aus, die offensichtlichen Probleme von heute zu lösen; denn
damit werden nicht zwangsläufig die Herausforderungen von morgen bewältigt.
Gefragt sind Vorausschau und strategisches
Agieren. Ein zentrales Anliegen ist dabei die
Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur zukunftsorientierten Unternehmensgestaltung. Dies betrifft die Produktinnovations- und die Auftragsabwikklungsprozesse, aber auch ganze Wertschöpfungsketten, neue Organisationsformen im Produktions- und Logistikmanagement und internetbasierte Kommunikations- und Kooperationsplattformen für
kleine und mittelständische Unternehmen.
In der Lehre engagiert sich das Heinz
Nixdorf Institut in den Fachbereichen
Elektrotechnik, Informatik und Informationstechnik, Maschinentechnik und
Wirtschaftswissenschaften – überall dort,
wo es darum geht, die Perspektiven der
Informations- und Kommunikationstechnik
zu vermitteln und zu zeigen, wie diese
Realität werden können. Ein herausragendes Element ist ferner die Förderung des
wissenschaftlichen Nachwuchses durch
Promotionen und Habilitationen. Dies
erfolgt im Rahmen der weit über einhundert Assistentenstellen und eines Graduiertenkollegs.
Das Heinz Nixdorf Institut gibt durch
Forschung und Lehre der Industrie wichtige
Impulse. Viele innovative Erzeugnisse beruhen auf Methoden und Lösungsprinzipien,
die am Heinz Nixdorf Institut erforscht
worden sind. Hunderte von Absolventen
und Absolventinnen sind in die Wirtschaft
gegangen. Es initiiert aber auch neue
Unternehmen. So sind aus dem Heinz Nixdorf Institut bisher 14 Unternehmen mit
insgesamt 576 hochqualifizierten Arbeitsplätzen entstanden.
Multimedia – Interaktive Systeme
und kooperative Medien:
Die Möglichkeiten der Informations- und
Kommunikationstechnik scheinen nur
durch unsere Vorstellungskraft begrenzt
zu sein. So entsteht mit dem Schlagwort
Cyberspace ein neuer imaginärer Raum,
in dem Menschen kommunizieren, gemeinsam arbeiten und etwas erleben werden.
Neue multimediale Interaktionstechniken
und Dienste für kooperatives Lernen und
Arbeiten sind erforderlich, um diesen neuen
Raum besser als bisher zu nutzen.
Technologien wie Software-Agenten,
Virtual Reality und Augmented Reality
sowie kooperative Medien bilden hierfür
entsprechende Grundlagen. Im Rahmen
der zwei Forschungsschwerpunkte Fortgeschrittene Interaktive Systeme/ Virtuelle
Umgebungen (FIS/ VU) und Kooperationsunterstützende Arbeits- und Konferenztechnologien (KONTAKT) erschließt das
Heinz Nixdorf Institut die Möglichkeiten
dieser Technologien für die Praxis.
Quelle: Olaf Schmidt
Entwicklungslinien
10
Heinz Nixdorf Institut Jahresbericht 2001
Das Institut in Zahlen
Akademisches Profil des interdisziplinären Instituts
Dipl.-Informatiker/in
49
Dipl.-Ingenieur/in Maschinenbau
36
21
19
Dipl.-Ingenieur/in Elektrotechnik
Dipl.-Wirtschaftsingenieur/in Fertigungstechnik
1
Dr.-phil.
1
10
Dr.-Ing.
Dr. rer nat.
2
Dipl.-Psychologe/in
2
Dipl.-Kaufmann/frau
3
Dipl.-Wirtschaftsinformatiker/in
4
Dipl.-Physiker/in
4
Dipl.-Wirtschaftsingenieur/in Elektrotechnik
8
Dipl.-Mathematiker/in
Tätigkeitsbereiche promovierter Mitarbeiter
(seit Gründung des Institutes 1987)
30
Management
6
72
industrielle Forschung
und Entwicklung
30
Selbständig
Ausbildung und Lehre
Das Institut in Zahlen
11
Arbeitsplätze der Spin-Offs im Jahr 2001
dSPACE:
ca. 350 Mitarbeiter
Anzahl der
Arbeitsplätze
40
Dr. Ketterer
INL Fraunhofer
*
NetSkill AG
Prox. GmbH
FASTEC
GmbH
UNITY AG
*
ScMI AG
myview
GmbH & Co. KG
*
UNITY
Solutions AG
*
SDG
Consulting AG
dSPACE
GmbH
iXtronics
GmbH
Tschöpke
GmbH
0
Multimedia
& more
20
*Unternehmensgruppe UNITY AG
Spin-Offs aus dem Heinz Nixdorf Institut
Anzahl der
Spin-Offs
(kummuliert)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
Berichtszeitraum 1.01. - 31.12.2001
12
Heinz Nixdorf Institut Jahresbericht 2001
HNI Fachgruppen in Zahlen
Drittmittel der HNI Fachgruppen
in Mio. EURO
10
8
6
4
2
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2000
2001
Anzahl der Beschäftigten der HNI Fachgruppen
Zahl der
Beschäftigten
120
100
80
60
40
20
0
1995
Professoren
1996
wiss. Mitarbeiter
1997
1998
nichtwiss. Mitarbeiter
1999
Auszubildende
HNI Fachgruppen in Zahlen
13
Beschäftigungsstruktur der HNI Fachgruppen
5
Auszubildende
13
Graduierte
37
147
studentische Hilfskräfte
162
nichtwissenschaftliche Mitarbeiter
wissenschaftliche Mitarbeiter
Wissenschaftliche Arbeiten/Publikationen der HNI Fachgruppen
HNI Fachgruppen
Wirtschaftsinformatik,
insbesondere CIM
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier
Rechnerintegrierte Produktion
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier
Informatik und Gesellschaft
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik
Publikationen
218
99
26
Diplomarbeiten
Theoretische Informatik: Algorithmen, Komplexitätstheorie,
Paralleles Rechnen
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der
Heide
Parallele Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Franz Josef Rammig
Promotionen
Schaltungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert
Mechatronik und Dynamik
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek
Berichtszeitraum 1.01. - 31.12.2001
14
Heinz Nixdorf Institut Jahresbericht 2001
Portrait der Fachgruppen
15
Portrait
der
Portrait
der Fachgruppen
Fachgruppen
HNI Fachgruppen
Wirtschaftsinformatik, insbesondere CIM
In Deutschland auch morgen wirtschaftlich produzieren
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier
Rechnerintegrierte Produktion
Erfolgspotentiale der Zukunft erkennen und erschließen
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier
Informatik und Gesellschaft
Theoretische Informatik: Algorithmen,
Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
Parallele Systeme
Schaltungstechnik
Mechatronik und Dynamik
Elektrotechnik
Mechatronik Laboratorium Paderborn
Paralleles Rechnen
Angewandte Physik/Integrierte Optik
Datentechnik
Kognitive Psychologie
HNI Rechnerbetrieb
Wissen im Kontext
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik
Hohe Rechenleistung = Innovative Computersysteme + Effiziente Algorithmen
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der Heide
Entwurf verteilter eingebetteter Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Franz Josef Rammig
Mikroelektronik als Schlüsseltechnologie und Herausforderung
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert
Mit Kreativität zur Innovation
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek
Grundlagen der Elektrotechnik
Prof. Dr. rer. nat. Georg Hartmann
Mechatronik in zukunftsweisenden Anwendungen
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel
Neue Dimensionen durch effiziente Nutzung paralleler und verteilter Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Monien
Integrierte Optik in Lithiumniobat
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Sohler
Vom Algorithmus zum Chip
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich
Denken und Sprache
Prof. Dr. phil. hist. Manfred Wettler
Die guten Geister im Hintergrund
Dipl.-Ing. Christopher Odenbach
assoziierte
Fachgruppen
16
Fachgruppe
Wirtschaftsinformatik
Wirtschaftsinformatik
insbesondere CIM
Kunde A
Fertigungsstufe II
Kunde B
Bestand Lieferant I
Fertigungsstufe I
Bestand
Fertigungsstufe I
Bestand
Fertigungsstufe I
Kunde C
Bestand Lieferant II
Kapazität
Bestand Lieferant III
Kunde D
Bestand Lieferant IV
Kunde E
In Deutschland auch morgen wirtschaftlich produzieren
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier
Unternehmen werden auch morgen in Deutschland produzieren, wenn der Produktions-, Beschaffungs- und Vertriebsprozess höchsten Anforderungen an Effektivität und Effizienz
gerecht wird. Die Steigerung der Produktqualität ist mit dieser
Entwicklung genauso verbunden wie immer kürzere Lieferund Durchlaufzeiten. Hier gilt es, innovative Verfahren zu entwickeln, die Unternehmen an den heute möglichen Stand
heranführen.
Wirtschaftsinformatik, insbesondere CIM
Sicherung der Wettbewerbsposition auch morgen
Unser Ziel: Die Wettbewerbsposition eines
Unternehmens stärken und langfristig
sichern. Daher befasst sich die Fachgruppe
mit allen technisch-betriebswirtschaftlichen Problemstellungen, die bei der
Gestaltung des customer-producer-supplier-Networks und der Durchführung von
inner- und überbetrieblichen Produktionsund Logistikprozessen auftreten und
mittels innovativer Informationstechnik
einer Lösung zugeführt werden können.
Unser Denken ist prozessorientiert –
orientiert am Leistungserstellungsprozess.
Die Analyse von Schwachstellen, die Erprobung von Lösungsansätzen, die Optimierung von Einzelprozessen, Abläufen und
Netzwerken lässt sich mit unseren Werkzeugen durchgängig von der Konzeption
eines Leistungserstellungs-Netzwerks bis
zur Implementierung eines Logistiksteuerungssystems oder einer E-CommerceLösung bewerkstelligen. Nicht umsonst
wurden unsere Arbeiten mit dem Deutschen Wissenschaftspreis Logistik ausgezeichnet.
Wir entwickeln Lösungen, die entscheidende Wettbewerbsvorteile bringen: effizientere Arbeitsprozesse, reduzierte Kosten
und zugleich einen höheren Kundennutzen.
Dabei sind wir Solution-Provider und Technologielieferant zugleich. Zu unseren Partnern gehören insbesondere die Industrie
sowie Dienstleistungs- und Logistikunternehmen.
Vor diesem Hintergrund arbeiten wir auf
den Forschungsschwerpunkten
• Supplier and Customer-Services - Werkzeuge zur Effizienzsteigerung im Kunden-/Lieferanten-Verhältnis
• Inner- und überbetriebliche Produktionsund Informations-Netzwerke - Nutzung
des Produktionsfaktors Information zur
Optimierung von Struktur und Ablauf
von Leistungserstellungsprozessen
• Produktions- und Supply chain-Management - Werkzeuge zur zielgerichteten
Planung und Steuerung des Leistungserstellungsprozesses
17
• E-Commerce, E-Commerce und E-Markets – Werkzeuge zur Einbindung eines
Unternehmens in den Güter- und in den
Beschaffungsmarkt
Unsere Lehrveranstaltungen verfolgen das
Ziel, dem Studierenden die Zusammenhänge aufzuzeigen, die zwischen Güter- und
Beschaffungsmarkt, zwischen Aufbau- und
Ablauforganisation, zwischen Produkt- und
Produktionsformen sowie Prinzipien des
Systemdenkens und einer Umsetzung in
eine innovative Lösung der Informationstechnik bestehen.
Dangelmaier, W.; Warnecke, H.-J.: Fertigungslenkung. Planung und Steuerung des Ablaufs
der diskreten Fertigung. Berlin: Springer 1997.
Helmke, St.; Dangelmaier, W.:
Marktspiegel Customer Relationship
Management. Anbieter von CRM-Software
im Vergleich, Wiesbaden: Gabler 2001
Dangelmaier, W.: Fertigungsplanung. Planung
von Aufbau und Ablauf der Fertigung – Grundlagen, Algorithmen und Beispiele. 2. Auflage. Berlin:
Springer 2001.
Helmke, St.; Dangelmaier, W.:
Effektives Customer Relationship
Management. Instrumente –
Einführungskonzepte – Organisation.
Wiesbaden: Gabler 2001.
Fischer, W.; Dangelmaier, W.: Produkt- und
Anlagenoptimierung. Berlin: Springer 2000
18
Fachgruppe
Internet-based Supplier and
Customer-Services
Die Probleme sind allseits bekannt: Zielgruppen werden zunehmend heterogener,
die Kunden-Loyalität nimmt ab, Markentreue verliert stetig an Bedeutung. Deshalb
suchen viele Unternehmen nach neuen
Marketing- und Vertriebskonzepten. Kundenservice ist der wichtige Wettbewerbsfaktor. Dabei sind es längst nicht mehr nur
die typischen Branchen, die beispielsweise
CallCenter etablieren. Auch Industrie- und
Logistikunternehmen oder Behörden
begreifen den Kunden inzwischen als das
wichtigste Gut und setzen auf innovative
CustomerServices-Lösungen. Zentraler
Bestandteil ist das kundenorientierte Informationsmanagement: Alle Kundendaten
müssen zur Verfügung stehen, um Anfragen schnell beantworten, Kunden bedarfsgerecht bedienen zu können. Kundenprofile
bilden die Basis des Customer Relationship
Management und werden in zukunftsweisenden One-to-One-Marketing-Konzepten
verwertet.
Nur wer seine Geschäftsprozesse flexibel gestaltet, kann schnell auf die sich
dynamisch verändernden Märkte und verschärfte Wettbewerbssituationen reagieren.
Und besitzt damit einen entscheidenden
Wettbewerbsvorsprung. Auf jeden Fall müssen hier die Lieferanten mit eingebunden
werden. Sie sind die wichtigsten Kompe-
Kontakt:
Customer Relationship Management
Dipl.-Kfm. Stefan Helmke
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 69
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
www.crm-systeme.de
Konfiguratoren
Dipl.-Ing. Hagen Lessing
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 69 12
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
www.supply-chain-management.de
Prognose Frachtaufkommen
tenz- und Know how-Lieferanten, Produkte
und Prozesse können nur mit ihnen gemeinsam definiert werden. Make or buy ist
eine wichtige strategische Frage für die
Gestaltung einer Supply chain; hier leisten
unsere Werkzeuge wertvolle Unterstützung.
Darüber hinaus arbeiten wir an Instrumenten, mit denen über die flexible Gestaltung
der Geschäftsabläufe neue und veränderte
Unternehmensstrategien effizient umzusetzen sind. Mit einem Ziel: schneller und
näher am Markt zu sein und letztlich die
Kundenbindung zu erhöhen, dabei aber mit
dem Lieferanten als Einheit und unter einer
Zielsetzung zu agieren. Hier vertrauen beispielsweise z. B. die größten Logistikdienstleister auf unsere Prognosewerkzeuge.
Mehr denn je möchten Kunden Produkte selbst definieren. Automobile sind hier
nur das populärste Beispiel. Produktkonfiguratoren sind daher unverzichtbare
Bestandteile einer erfolgreichen KundenLieferanten-Beziehung. Produktkonfiguratoren müssen aber auch in die Produktions- und Vertriebsprozesse eingebunden
sein. Der webbasierte Erstkontakt wird in
der Zukunft die Regel sein. Auch hier leistet
unsere Prozesskompetenz wertvolle Hilfestellung.
Wirtschaftsinformatik, insbesondere CIM
19
Design inner- und überbetrieblicher
Produktions- und Informations-Netzwerke
Optimale Ergebnisse in Produktion und
Logistik lassen sich nur dann erreichen,
wenn Aufbau- und Ablaufstrukturen eines
Unternehmens den Anforderungen sich
dynamisch verändernder Märkte gerecht
werden. Der Schlüssel zum erfolgreichen
Betrieb komplexer Produktionsnetzwerke ist
ein ganzheitliches dynamisches Design dieser Strukturen, das vielfältige langfristige
Entwicklungen der Absatz- und Beschaffungsmärkte, technologische Innovationen,
alternative Produktionsanlagen und mögliche strategische Kooperationen berücksichtigt. Hier arbeiten wir an der Erweiterung
unserer inzwischen etablierten Modellierungsmethode MFERT zu einem Werkzeug,
mit dem sich Netzwerke und die in sie eingebundenen Fabriken komplett beschreiben
lassen.
Planungssicherheit sowie Mobilität auf
höchstem Niveau erreichen wir durch die
systematische Integration von Prozess- und
Programmplanung in einer übergeordneten,
strategischen Dimensionierungsmethodik.
Wir optimieren vernetzte Produktions- und
Logistiksysteme unter Berücksichtigung
aller strategischen Optionen: Sowohl Kunden- und Lieferantenbeziehungen als auch
die Integration innovativer Organisations-
konzepte finden Beachtung bei der qualitativen und quantitativen Auslegung zukunftssicherer Produktionsnetzwerke. Die
ODikoN-Werkzeuge erlauben, Produktionsund Logistiksysteme nach marktorientierten Gesichtspunkten ganzheitlich und vor
allem dynamisch zu dimensionieren.
Die strategische Neuausrichtung der
Geschäftsprozesse darf jedoch nicht isoliert
auf der organisatorischen Ebene erfolgen.
Gleichzeitig muss die Optimierung der eingesetzten Informations- und Kommunikationstechnik beginnen, sorgfältig auf die
Anforderungen durch die Geschäftsabläufe
abgestimmt. Wichtig ist uns dabei, dass
alte und neue Techniken kombiniert werden, um maximale Investitionssicherheit zu
gewährleisten. Die Kommunikation zwischen Unternehmen unterstützen wir
durch EAI-Systeme (Enterprise Application
Integration), das Projekt M.PROMIS wird
demnächst Unternehmen mit unterschiedlichen PPS-Systemen in die Lage versetzen,
unabhängig vom Produktionsort mit einer
einheitlichen Oberfläche am Markt zu operieren.
Produktion und Logistik
Dipl.-Wirt. Ing. Michael Rüther
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 25
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
www.e-commerce-systeme.de
Produktionsnetzwerk
EAI-Systeme
Dipl.-Inform. Ulrich Pape
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 54
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
www.eai-systeme.de
20
Fachgruppe
Produktions- und Supply chain-Management
Unser Leistungsangebot umfasst die
Gestaltung des Auftragsabwicklungsprozesses, die Auswahl und Einführung von PPS,
Tourenplanungs- und Supply Chain
Management Systemen für die informationstechnische Unterstützung dieser Prozesse genauso wie die anwendungsspezifische Entwicklung solcher Systeme.
Für die informationstechnische Gestaltung der Auftragsabwicklung in Leistungserstellungsnetzwerken haben wir die Informationsplattform OOPUS entwickelt. Mit
Hilfe dieses Systems können Leistungsprozesse schrittweise beschrieben und Planungs- und Steuerungsprozesse, daten-,
kommunikations- und ablaufmäßig zu
einem Informationssystem integriert werden. Auf dieser Basis haben wir für ausgewählte Anwendungsbereiche äußerst
erfolgreich Branchenlösungen realisiert.
Einer unserer Schwerpunkte ist die Automobilzulieferindustrie, für die wir ein komplettes Produktions-Management-System
(OOPUS-DPS) mit Schnittstellen an ein
übergeordnetes PPS-System realisiert
haben. Mit OOPUS-DPS lassen sich –
bedingt durch das zugrundegelegte Simultanplanungskonzept – gegenüber konventionellen PPS-Systemen bis zu 50 % der
Bestände einsparen. Oberfläche und IT-
Design halten allen Anforderungen an
moderne Organisationslösungen stand.
Derzeit erweitern wir OOPUS-DPS zusammen mit einem Firmen-Konsortium, unterstützt durch das BMBF, zu einem wissensbasierten Online-Tool für das Supply chain
Management.
Nicht jeder Ablauf ist effizient - dies
gilt insbesondere dann, wenn sich ein Prozess der unmittelbaren Beobachtung entzieht. Zusätzlich verändern sich Umwelt
und Anforderungen kontinuierlich und
ohne große Ankündigung. Daher entwikkeln wir Werkzeuge zum systematischen
Entwurf von Benchmarking- und Controlling-systemen für den Produktionsbereich.
Wir sehen unsere Ansätze als die gegebene betriebswirtschaftliche Vorbereitung
im Vorfeld der Einführung neuer Technologien, wie etwa Data Warehouses oder
Management Informations Systems (MIS).
Dies steht in klarer Abgrenzung zu den oft
betriebenen technologieorientierten Bestrebungen, neue Technologien einsetzen zu
wollen. Dem Druck nach erhöhter Marktund Prozessorientierung von Informationssystemen kann somit eine leistungsfähige
Methodik entgegengesetzt werden.
Kontakt:
PPS / ERP / SCM
Dipl.-Inform. Mohamed Ould Hamady
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 30
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.hni.uni-paderborn.de/cim
Telearbeit
Dipl.-Wirt. Ing. Dirk Förster
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 30
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.hni.uni-paderborn.de/cim
Benchmarking
Dipl.-Wirt. Ing. Daniel Kaschula
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 65
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.pps-systeme.de
Produktions-Management-System OOPUS-DPS
Wirtschaftsinformatik, insbesondere CIM
21
E-Commerce, E-Procurement und E-Markets
Konsequentes Management von Kundenund Lieferantenbeziehungen wird in Zukunft immer wichtiger. Lösungen, die für
Differenzierung im Wettbewerb sorgen,
müssen allerdings über die bloße Bestellabwicklung im Rahmen von eCommerce hinausgehen.
Im einfachsten Fall realisieren E-Commerce-Lösungen Shopping-Malls für die
gemeinsame Anbindung von Unternehmen
an Kunden. Das Outsourcing von Teilprozessen kann aber weit darüber hinausgehen.
Im Extremfall konzentrieren sich die Unternehmen ausschließlich auf ihre Kernkompetenzen. Alle weiteren Funktionen sowie
die notwendige Koordination realisiert die
Dienstleistungsplattform. So können z. B.
Anbahnungs-, Vermarktungs-, Beschaffungs-, Finanz- und Logistikprozesse für
Kooperationen und Unternehmen über solche Plattformen vollkommen neu organisiert werden. Neben den Front-end-Lösungen sind auch Prozesse und Systeme im
Backend zu gestalten.
Mittels eines systematischen Vorgehens
dokumentieren wir die existierenden Netzwerkstrukturen, Prozesse und Systeme.
Diese werden dann auf Potenziale bzgl.
einer möglichen Virtualisierung untersucht,
Prozess „Sperrmüll”
um so neue Netzwerke herzuleiten und
ganzheitlich Dienste, Prozesse und Systeme
(Logistik für E-Commerce) zu entwickeln.
Forschungs- und Industrieprojekte, bei
denen wir bisher aktiv waren bzw. sind,
sind z. B. eine Vermarktungs-, Beschaffungs- und Kooperationsplattform für die
IuK-Branche, eine E-Commerce-Lösung für
einen Entsorgungs-Dienstleister, die Integration von Logistik- und Finanzdienstleistungsunternehmen in eine regionale
Shopping-Mall für Einzelhandelsunternehmen (E-City-Logistik), eine Kooperationsplattform für mittelständische Unternehmen (KOMNET), ein Werkzeug für den
kooperativen Entwurf von Produkten und
Prozessen (KMUnet) oder die Koordination
von Telearbeit mit Hilfe des WorkflowManagements (COBIP). In diesen Projekten
unterstützen wir die gesamte Beziehungskette zwischen Lieferanten, Produzenten
und Kunden vom gezielten technischen
Marketing und der Geschäftsanbahnung
bis zum Post-Sales-Support.
Kontakt:
E-Commerce, Shop-Systeme
Dipl.-Kfm. Matthias Uebel
Telefon: +49 (0) 52 51/60 64 60
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.crm-systeme.de
Virtuelle Communities, E-Markets
Dipl.-Wirt. Inform. Jörn Szegunis
Telefon: +49 (0) 52 51/60 64 25
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.e-commerce-systeme.de
Fachgruppe
22
Rechnerintegrierte
Rechnerintegrierte Produktion
Produktion
Erfolgspotentiale der Zukunft erkennen und erschließen
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier
Produktinnovationen sind der entscheidende Hebel für
Zukunftssicherung und Beschäftigung. Der Maschinenbau
und verwandte Branche wie der Fahrzeugbau, nehmen heute
eine Schlüsselstellung ein. Diese Branchen weisen aber auch
erhebliche Erfolgspotentiale der Zukunft auf. Diese gilt es,
frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig zu erschließen.
Rechnerintegrierte Produktion
Auf dem Weg zu den Produkten
und Märkten von morgen
Information ist zum vierten großen Produktionsfaktor geworden - so wichtig wie
Rohstoffe, Arbeit und Kapital. Der massive
Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnik in der Industrie führt nicht
nur zu Produktivitätssteigerungen – es entstehen auch neue Produkte und neue
Märkte.
Unser generelles Ziel ist der Erhalt und
die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit
von Industrieunternehmen im Informationszeitalter. Im Zentrum unserer Aktivitäten steht die Nutzung der faszinierenden
Möglichkeiten der Informations- und Kommunikationstechnologie. Wir erarbeiten
Methoden und Verfahren zur zukunftsorientierten Unternehmensführung. Dabei
beginnen wir mit der Antizipation heute
wahrnehmbarer Entwicklungen aus den
Einflußbereichen Märkte, Technologien und
Gesellschaft, entwerfen Unternehmens-,
Produkt- und Technologiestrategien und
23
helfen den Unternehmen, diese umzusetzen. In diesem Kontext konzentrieren wir
uns auf zwei Schwerpunkte:
Strategische Planung
und
Informationssysteme
Mit unseren Lehrveranstaltungen verfolgen wir das Ziel, den Studierenden
ein umfassendes Bild moderner Industrieunternehmen zu vermitteln, die Erfolgspotentiale der Zukunft darzustellen und
Wege aufzuzeigen, diese zu erschließen.
Ein Handbuch zur SzenarioErstellung, Carl Hanser Verlag
1996.
Ein Handbuch zur Gestaltung
der Produktionsprozesse von
morgen, Carl Hanser Verlag
1999.
Ein Handbuch für die Gestaltung
des Unternehmenserfolg, Carl
Hanser Verlag 2001.
Zielsetzung und Arbeitsschwerpunkte für Forschung
und Kooperation mit der Wirtschaft
Quelle: Siemens AG
Wettbewerbsfähigkeit von
Industrieunternehmen
im Informationszeitalter
Fachgruppe
24
Augmented Reality
AR-PDA Ein mobiler digitaler Assistent für VR-/AR-Inhalte
Augmented Reality
Das Verbundprojekt AR-PDA
Augmented Reality (AR), erweiterte Realität,
ist eine neue Form der Mensch-MaschineInteraktion. Hierbei werden dem Anwender
computergenerierten Informationen in sein
reales Sichtfeld eingeblendet.
Die Einblendung der Informationen
geschieht kontextabhängig, d.h. passend
und abgeleitet vom betrachteten Objekt. So
kann AR unter anderem das herkömmliche
Montagehandbuch ersetzen, indem z.B. in
das Sichtfeld eines Monteurs Montagehinweise eingeblendete werden.
In dem Projekt AR-PDA wird ein Hard- und
Softwaresystem für einen mobilen persönlichen digitalen Assistenten (AR-PDA) entwickelt, der in dem Bereich von Mobiltelefonen, Notebooks und Organizer einzuordnen
ist. Dieser nutzt die AR-Technologie, um den
Anwender bei seinen alltäglichen Aufgaben
zu unterstützen. Der Benutzer visiert mit
dem AR-PDA reale Objekte an. Die integrierte Kamera nimmt die Bilder auf und der ARPDA sendet den Videostrom per Mobilfunk
(z.B. UMTS) an den AR-Server. Der Server
erkennt die Objekte durch Bildanalyse und
ermittelt die entsprechenden kontextsensitiven Informationen, die als Multimedia-Elemente, wie z.B. Sound, Video, Text, Bilder
oder virtuelle Objekte dem Videostream
zugefügt und zum AR-PDA zurück gesandt
werden.
Als Anwendungsszenario wurde der
Bereich der Hausgeräte gewählt. Hier erhält
der Verbraucher über den AR-PDA auf einfache Weise Produktinformationen, Hilfestellungen bei dem Kauf, der Inbetriebnahme, der Nutzung, sowie bei der Reparatur
und Wartung von Hausgeräten. Auch ist es
über das Gerät möglich, mit dem Kundendienst direkt in Kontakt zu treten, um einen
Experten zu Rate zu ziehen. Des weiteren ist
geplant, den AR-PDA im Rahmen von
„Mobile Business”-Anwendungen einzusetzen.
Das Forschungsprojekt ist eines von 15
Projekten, die aus 170 Ideenskizzen bei
einem Ideenwettbewerb für „Virtuelle und
Erweiterte Realität” durch das Ministerium
für Bildung und Forschung [BMBF] zur Förderung ausgewählt wurden.
Funktionsprinzip des AR-PDA: 1. AR-PDA erzeugt
Videoaufnahme des Produktes; 2. Videostream wird
zum AR-Server gesendet; 3. AR-Server sendet den
angereicherten Videostream zurück.
Konsortium
Miele Lunatic Interactive Productions
Siemens Business Service (C-Lab)
Technische Universität Ilmenau
UNITY AG
Universität Paderborn
Kontakt:
Dipl. Inform. Jürgen Fründ
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 62 26
Fax: + 49 (0) 52 51/60 62 68
E-Mail: [email protected]
Dipl. Inform. Carsten Matysczok
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 62 26
Fax: + 49 (0) 52 51/60 62 68
E-Mail: [email protected]
Internet: wwwhni.upb.de/rip
www.ar-pda.de
AR-Szene: In das Sichtfeld des Anwenders werden über ein Head
Mounted Display Montagehinweise eingeblendet.
Rechnerintegrierte Produktion
25
Virtual Reality
Virtual Nightdriver
Innovative Scheinwerfersysteme
Der Virtual Nightdriver
Primäre Zielsetzung innovativer Scheinwerfersysteme ist es, die Verkehrssicherheit –
insbesondere bei Nacht – zu erhöhen. Dazu
müssen je nach Fahr- und Umweltsituation
optimale Lichtverteilungen für die Fahrbahnausleuchtung bereitgestellt werden.
Der Wunsch nach situationsabhängiger
Anpassung der Lichtverteilung führt zu
technisch hochintegrierten Baugruppen die
vielfältigen Anforderungen gerecht werden
und exakt definierte Leuchtcharakteristika
aufweisen müssen.
Zur Unterstützung der Entwicklung neuer
Scheinwerfersysteme wird die Virtual Reality Anwendung Virtual Nightdriver entwikkelt, mit der die Charakteristika früher
Scheinwerferprototypen analysiert und evaluiert werden können. Der Virtual Nightdriver visualisiert die Lichtverteilung der
Scheinwerfer in Echtzeit in eine virtuelle
Landschaft. Der Anwender des Virtual
Nightdriver fährt über eine virtuelle Versuchsstrecke, welche eine reale Teststrecke
von 10 km Länge nachbildet. Während der
Fahrt wird die Lichtverteilung verschiedener
Scheinwerfersysteme in der angeleuchteten
virtuellen Landschaft untersucht. Das
System ermöglicht u.a. die Simulation
unterschiedlicher Lichtverhältnisse und
Wetterbedingungen sowie Verkehrssituationen. Durch die reproduzierbaren Testbedingungen des Virtual Nightdriver können
• direkte Vergleiche verschiedener Scheinwerfersysteme angestellt,
• psychologische Untersuchungen zur Verkehrssicherheit durchgeführt und
• die Anzahl realer Nachtfahrten erheblich
reduziert werden.
CAD-Modell und Baugruppe eines modernen Scheinwerfersystems.
Lichtsimulation
Zur Erreichung der geforderten lichttechnischen Qualität wird u.a. mit Hilfe von Raytracingverfahren die Lichtverteilung der
Scheinwerfersysteme analysiert und optimiert. Die Lichtverteilung ermöglicht die
Bewertung der Leuchteigenschaften eines
Scheinwerfersystems.
Ermittlung der Lichtverteilung durch Raytracing.
Lichtverteilung eines Scheinwerfersystems.
Falschfarbendarstellung im Virtual Nightdriver.
Kurvenfahrt im Virtual Nightdriver.
Das L-Lab
Das L-Lab ist eine Kooperation der Hella KG
Hueck & Co. und der Universität Paderborn.
Es bietet angewandte Forschung im Bereich
Beleuchtung und Verkehr.
Forschungsschwerpunkte sind:
• Auslegung lichttechnischer Systeme ausgehend von den Anforderungen des Menschen,
• Integration von lichttechnischen Systemen in Fahrzeuge sowie
• Werkzeuge und Methoden zur Entwikklung und Optimierung von Beleuchtungstechnologien.
Projektbeteiligte:
Prof. Dr.-Ing. J. Gausemeier,
Heinz Nixdorf Institut
Prof. Dr.-Ing. R. Koch,
Universität Paderborn
Dr.-Ing. T. Weber,
Hella KG Hueck & Co., Lippstadt
Projektpartner:
Dr. Thomas Weber
Hella KG, Hueck & Co., Lippstadt
Kontakt:
Dipl. Inform. Jan Berssenbrügge
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 62 33
Fax: + 49 (0) 52 51/60 62 68
E-Mail: [email protected]
wwwhni.upb.de/rip/
Fachgruppe
26
Mechatronik
Intelligente Mechatronische Lösungselemente (IMLE)
Gegenstand und Zielsetzung
Innovativer Servicezubringer für die City-Logistik:
(RP-Modell: DiK - Prof. Anderl).
Der moderne Maschinenbau beruht auf
dem Zusammenwirken von Mechanik,
Elektronik, Regelungstechnik und Software
(Mechatronik). Um die Produktentwikklungszeit wesentlich zu verkürzen, ist es
notwendig, die Komplexität der mechatronischen Produkte zu bewältigen und
gleichzeitig die Zusammenarbeit der Ingenieure in den einzelnen Domänen zu fördern. Ziel des Projektes war daher die Integration von Gestaltungs- und Berechnungsverfahren für die Entwicklung komplexer mechatronischer Erzeugnisse auf der
Grundlage von intelligenten mechatronischen Lösungselementen.
Konzeption
Mechatronik auf Rädern: Das X-Mobile entstand
im Verbund unter Federführung des MLaP
(Prof. Lückel).
Mechatronische Lösungselemente sind
bewährte Lösungen zur Erfüllung einer
Funktion eines Industrieerzeugnisses. Dabei
handelt es sich um Baugruppen, die neben
der mechanischen Grundstruktur Sensorik,
Aktorik und Online-Informationsverarbeitung aufweisen. Folgerichtig weisen sie
mehrere Aspekte wie Gestalt, physikalischtopologische Strukturen und Regelung auf.
Deren rechnerinterne Abbildung erfolgt
durch Aspektmodelle. Mechatronische
Lösungselemente werden als "intelligent"
charakterisiert, weil sie das automatische
Nachführen eines Aspektmodells ermöglichen, falls ein anderes Aspektzmodell vom
Entwicklungsingenieur geändert wurde. Die
Konzeption konnte am Beispiel der Entwicklung eines neuartigen Servicefahrzeugs
erprobt werden. Dabei hat sich gezeigt,
dass dieses neue Konstrukt die Komplexität
mechatronischer Systeme adäquat abbildet
und die Zusammenarbeit der involvierten
Fachdisziplinen in Verbindung mit einem
Produktdatenmanagementsystem wesentlich besser koordiniert.
Die Erarbeitung und Verifikation der
Konzeption erfolgte im Projektverbund in
Form eines verteilten Entwurfs der Baugruppen eines innovativen Fahrzeugs für
die City-Logistik. Dieses Fahrzeug ("Servicezubringer") mit neuartigem Containerkonzept wurde als virtueller Prototyp entwikkelt und zeichnet sich u.a. durch eine optimale Verteilung der Antriebskräfte, extreme
Lenkwinkel und Radmodule mit aktiver
Krafteinleitung aus. Darüber hinaus wurde
ein realer Demonstrator ("X-Mobile") entwickelt, der das Funktionskonzept des Fahrzeugs repräsentiert. Erste Projektergebnisse
wurden mit sehr positiver Resonanz auf der
Hannover-Messe Industrie 2001 vorgestellt.
Projektpartner
Die Arbeiten im Projektverbund wurden
von Prof. Gausemeier (HNI), Prof. Lückel
(MLaP) und Prof. Anderl (DiK) durchgeführt
und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Kontakt:
Dipl.-Wirt.-Ing. R. Czubayko
E-Mail: [email protected]
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 62 37
Fax: + 49 (0) 52 51/60 62 68
wwwhni.upb.de/rip
Integration der Aspektmodelle verschiedener CAxAnwendungen aus der Mechatronik mittels intelligenter mechatronischer Lösungselemente (IMLE): Das
Sicherstellen der Datenkonsistenz sowie die Koordinierung des domänenübergreifenden Arbeitens erfolgt
durch Auswertung des Beziehungswissens, das zwischen den Aspektmodellen innerhalb der IMLE sowie
über anwendungsspezifische Modellierungstiefen hinweg definiert wird.
Rechnerintegrierte Produktion
27
Industrieautomation
Verteilte Steuerungskonzepte
Dezentrale Steuerung von flexiblen Fertigungssystemen
Gegenstand und Zielsetzung
Im Vordergrund der Forschung im Bereich
Indusrieautomation steht die Entwicklung
und Erforschung von verteilten Steuerungskonzepten für flexible Fertigungssysteme.
Das Ziel des Projektes ist der Aufbau
eines dezentral gesteuerten flexiblen Fertigungssystems mit Standardkomponenten.
Als Fallstudie dienen eine flexible Montagezelle und eine flexible Fertigungszelle im
Labor Rechnerintegrierte Produktion.
Konzeption
Die Steuerungsarchitektur der Montagezelle basiert auf einem Netzwerk von gleichberechtigten Speicherprogrammierbaren
Steuerungen (SPS). Diese Steuerungen werden heutzutage in Industrieanlagen ausschließlich zentral eingesetzt. In der Montagezelle sind dagegen mehrere dezentral
angeordnete SPS-en vom Typ SIMATIC S7300 installiert und für die jeweilige Aufgabe programmiert. Dadurch wird eine hohe
Flexibilität und Wiederverwendbarkeit der
einzelnen Steuerungskomponenten bei sich
dynamisch verändernden Fertigungssystemen erreicht.
Die Steuerung der flexiblen Fertigungszelle basiert auf der LON-Technologie (LON:
Local Operating Network). LON ist ein
dezentrales, intelligentes Netz, bei dem die
einzelnen Komponenten miteinander verbunden sind. Das leistungsfähige Netzwerk
entsteht durch die Verbindung einzelner
LON-Knoten, die über Netzwerkvariablen
miteinander kommunizieren. Die verschiedenen LON-Knoten sind verschiedenen Prozessen zugeordnet. Die Managerknoten und
die Shuttleknoten generieren aus den
Arbeitsplänen die Abarbeitungsreihenfolge.
Die Stationsknoten und die Weichenknoten
generieren die einzelnen Fahraufträge und
steuern den Umlauf.
In den nächsten Projektabschnitten
wird eine weitere Technologie für eine
dezentral gesteuerte flexible Fertigungszelle
auf Basis von Industrie- PC‘s erforscht. Die
verschiedenen Zellen der Fertigungsanlage
mit den unterschiedlichen dezentralen
Steuerungstechnologien werden dann über
ein dezentral verteiltes Fertigungsleitsystem
zu einem flexiblen Fertigungssystem
zusammengeführt.
Projektpartner
Das Projekt wird durch die Firmen Siemens
AG, Festo AG & Co. und FASTEC GmbH
gefördert.
Hinweis: Die FASTEC GmbH ist ein Spinoff aus dem Heinz Nixdorf Institut (Prof.
Gausemeier).
Netz von Intelligenten Modulen zur dezentralen Steuerung der flexiblen Fertigungszelle, Aufbau eines Knotens
am Beispiel einer Weiche.
Die flexible Montagezelle, bestehend aus einem
selbstoptimierenden Pufferlager, einem Rundtakttisch für Montageaufgaben, Industrierobotern und
einem modular aufgebauten Materialflußsystem
Kontakt:
Dipl.-Wirt-.Ing. Christian Zeidler
E-Mail: [email protected]
Telefon: + 49 (0) 52 51/60 40 12
Fax: + 49 (0) 52 51/60 34 96
wwwhni.upb.de/rip
Fachgruppe
28
E-Business
Die Zukunft der Möbelwirtschaft – E-Business
Die Studie gliedert sich in drei Abschnitte,
deren Reihenfolge auch die angewandte
Arbeitsmethodik wiedergibt.
Die Möbelwirtschaft im Überblick:
Wo stehen wir heute?
Eine umfassende Darstellung der Perspektiven
der Möbelwirtschaft im Informationszeitalter.
Eine Studie mit 80 Seiten und ca. 50 Abbildungen; erhältlich bei der UNITY AG (www.unity.de)
zum Preis von 290 Euro.
Die heutige Positionierung der Möbelwirtschaft basiert auf einem Referenzmodell,
das Dimensionen wie Käufergruppen,
Möbelarten, Stilrichtungen, Vertriebswege,
Fertigungsart etc. enthält. In Ergänzung zur
Entwicklung des Referenzmodells wurde
eine Befragung von Herstellern durchgeführt, die u.a. den Stand und die Pläne der
Unternehmen auf dem Gebiet E-Business
verdeutlicht. Ferner vermittelt die Befragung ein prägnantes Bild der heutigen
Defizite und des entsprechenden Handlungsbedarfs aus heutiger Sicht. Wer die
Probleme von heute löst, hat aber nicht
zwangsläufig die Herausforderungen von
morgen bewältigt. Daher antizipieren wir
heute wahrnehmbare Entwicklungen, um
Vorstellungen über die Chancen und Bedrohungen von morgen zu entwickeln.
Technologie-Roadmap: Durch die Kombination
verschiedener Technologien entstehen innovative
Lösungen.
Kontakt:
Dipl.-Wirt.-Ing. Andreas Kühn
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 62 62
Fax: + 49 (0) 52 51(60 62 68
E-Mail: [email protected]
wwwhni.upb.de/rip
Die Möbelwirtschaft im Jahr 2010:
Wie sieht die Welt in der Zukunft
aus?
Der Wettbewerb von morgen wird nur
gewonnen, wenn die Unternehmen visionäre Kraft zeigen und die Zukunft gestalten. Der visionäre Blick nach vorn ist
unumgänglich, um in engeren und turbulenten Märkten bestehen zu können. "Wer
sich nicht mit der Zukunft befasst, wird
auch keine haben" (Buckminster Fuller).
Die Technik, sich systematisch mit der
Zukunft zu befassen, ist die am Heinz Nixdorf Institut entwickelte Szenario-Technik.
Auf der Grundlage der ermittelten Szenarien wird aufgezeigt, was die Unternehmen
heute einleiten müssen, um sich im Wettbewerb von morgen zu behaupten.
Gestaltung des E-Business:
Was ist zu tun?
Hier werden Konzeptionen entworfen, um
die offensichtlichen Chancen der Informations- und Kommunikationstechnik zu nutzen. Dazu wird eine Technologie-Roadmap
entwickelt, in der Technologien nach ihrer
Einsatz- und Massenmarktreife eingeordnet
werden. Daran anschließend werden
Anwendungsszenarien beschrieben, die sich
aus den Kombinationen der Technologien
ergeben.
Rechnerintegrierte Produktion
29
Gießerei 2010
Strategie für die deutsche Gießerei-Industrie
Ausgangssituation und Ziel
Strategie für die Gießerei-Industrie
Die heimische Gießerei-Industrie ist unter
Druck: Sie befindet sich in einem Standortund einem Substitutionswettbewerb. Die
sehr hohe Wettbewerbsintensität führt
häufig zur Reduktion der Kaufentscheidung
ausschließlich auf den Preis. Alternative
Fertigungsverfahren zur Herstellung von
Bauteilen aus metallischen Werkstoffen
haben sich in der Vergangenheit gut entwickelt, so dass ihnen immer häufiger der
Vorzug gegeben wird. Grundsätzliches Ziel
des Vorhabens war, die Erfolgspotenziale
der Gießerei-Industrie darzustellen sowie
Wege aufzuzeigen, diese Erfolgspotenziale
zu erschließen.
Die Strategie weist den Weg von der heutigen Situation zu einem Leitbild, das eine
erreichbare und wünschenswerte Zukunft
beschreibt. Auf dem Weg in eine erfolgreiche Zukunft wird es auf Kooperationsfähigkeit, Technologiekompetenz und das
Image der Branche ankommen (Strategische Erfolgspositionen). Als wesentliche
Konsequenzen ergeben sich:
• Die Kooperationsphobie überwinden.
• Mehr vorwettbewerbliche Zusammenarbeit in Forschung und Entwicklung.
• Weitere Leistungen anbieten (Vorwärtsintegration).
• Heutigen und potenziellen Kunden aktiv
die Vorteile des Fertigungsverfahrens
Gießen vermitteln.
• Engagement in Aus- und Weiterbildung
der Konstrukteure und Konstrukteurinnen.
Vorgehen
Die Ermittlung der Erfolgspotenziale erfolgte auf der Basis einer fundierten Analyse
der Ausgangssituation sowie einer Vorausschau mit Markt- und Umfeldszenarien. Die
Szenarien liefern Aussagen über mögliche
Entwicklungen in Bereichen wie Produktund Prozesstechnologie, alternative Fertigungstechnologien, Ökonomie und Ökologie, ausländische Mitbewerber und Zulieferer. Da die Branche sehr heterogen ist, wurden vier Gruppen von ähnlichen Unternehmen gebildet. Für diese Unternehmensklassen konnten dann gezielt strategische
Handlungsoptionen ausgesprochen werden.
Projektpartner:
Verein Deutscher Gießereifachleute (VDG)
Institut für Gießereitechnik GmbH (IfG)
UNITY AG, Paderborn
Prinzipielles Vorgehen bei der szenariobasierten Strategieentwicklung:
Die Strategie resultiert aus der Analyse der heutigen Situation sowie den Erkenntnissen aus den Szenarien.
Eine Studie mit 100 Seiten und 50 Abbildungen; erhältlich beim VDG, Verein
Deutscher Gießereifachleute, Düsseldorf,
www.vdg.de
Die Studie wurde gefördert durch das
Ministerium für Arbeit und Soziales,
Qualifikation und Technologie des Landes
Nordrhein-Westfalen.
Kontakt:
Dipl.-Wirt.-Ing. Daniel Bätzel
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 62 60
Fax: + 49 (0) 52 51/60 62 68
E-Mail: [email protected]
wwwhni.upb.de/rip
30
Fachgruppe
Informatik
und
Informatik und Gesellschaft
Gesellschaft
Lernstatt Paderborn
Paderborner Bildungsnetz (PBBN)
Aufbau einer flächendeckenden und nachhaltigen
Infrastruktur für Schulen
Wissen im Kontext
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik
Erst die Einbeziehung des Einsatzkontextes bei der Konzeption von technischen Produkten führt zu Lösungen, die über
den unmittelbaren Entwicklungskontext hinaus übertragbar
und unter alltagspraktischen Bedingungen nutzbar sind. Eine
derartige Kontextualisierung von Technik erfordert gleichermaßen analytische wie konstruktive Kompetenzen.
Informatik und Gesellschaft
Gegenstand der Arbeiten der Fachgruppe
Informatik und Gesellschaft sind die Wechselwirkungen zwischen Informationstechnik
und ihrem Einsatzumfeld mit dem Ziel, die
informatikrelevanten Konsequenzen sichtbar zu machen. Einen wesentlichen
Schwerpunkt bildeten dabei im Laufe des
vergangenen Jahres die Aktivitäten zur
kooperativen und verteilten Wissensorganisation. Aufbauend insbesondere auf Vorarbeiten zum Aufbau lernförderlicher Infrastrukturen und zum Einsatz kooperationsunterstützender Plattformen wurden die
Konzepte zur Entwicklung und Erprobung
alltagstauglicher Lösungen für die mediengestützte Lehre weiterentwickelt und neue
Projekte eingeworben.
Auf konzeptioneller Ebene wurde im
Rahmen des Projekts ISIS ein Installationshandbuch für lernförderliche Infrastrukturen erstellt, das es gestattet, alltagstaugliche Infrastrukturen für die durchgängige
Nutzung multimedialer Dokumente in der
Hochschullehre aufzubauen, und somit die
Übertragbarkeit der Ergebnisse des DISCOProjekts sicherstellt. Die Erfahrungen im
Aufbau multimedialer Lernumgebungen,
verknüpft mit Arbeiten aus dem Bereich
Software-Ergonomie, bilden die Grundlage
für das im Projekt qed zu entwickelnde
Qualitätshandbuch zur Entwicklung digitaler Medien. Dieses Handbuch wird wichtige
und grundlegende Entscheidungshilfen für
die Konzeption und Durchführung von Projekten im Bereich der Einbindung digitaler
Medien in die Hochschullehre bieten. Wichtige von der Arbeitsgruppe bearbeitete
Konzepte fanden außerdem Eingang in das
Handbuch „Grundbegriffe des Hochschulmanagements.”
Der Aufbau lernförderlicher Infrastrukturen wurde auf technischer Seite fortgesetzt durch eine Umrüstung des Interaktiven Hörsaals von vernetzten PCs auf eine
Konzeption mit Thin Clients, die insbesondere eine vereinfachte Wartung versprechen. Hier wird erprobt, in wie weit eine
derartige technische Lösung den Alltagserfordernissen der Hochschullehre genügt.
Die im Vorjahr begonnenen Projekte
31
sTeam und Magellan, die beide auf der
im HNI-Projekt sTeam entwickelten sTeamArchitektur basieren, konnten um das Projekt ClickClique ergänzt werden. Dort werden Werkzeuge für die Unterstützung synchroner Kooperation entwickelt und evaluiert. Schwerpunkt der Entwicklungen von
open
sTeam, das auch auf der CeBIT 2001
vertreten war, bildeten im vergangenen
Jahr die Unterstützung von XML-Technologien sowie weiteren offenen Standards und
eine Verbesserung der Skalierbarkeit durch
erhöhte Performanz.
Die bereits vor mehreren Jahren initiierten Kooperationen im regionalen Umfeld
wurden im Laufe des vergangenen Jahres
ebenfalls intensiviert. Das Projekt Lernstatt
Paderborn verfolgt das Ziel, eine flächendeckende und nachhaltige Infrastruktur für
den Einsatz digitaler Medien in allen Paderborner Schulen aufzubauen. Die wissenschaftliche Begleitung dieses Projekts
erfolgt durch die Fachgruppe Informatik
und Gesellschaft. In Zusammenarbeit mit
der Weidmüller-Stiftung und der Bezirksregierung Detmold wurde das Arbeits- und
Präsentationsforum bid-owl als regionale
Kooperationsplattform konzipiert und etabliert. Ferner war die Fachgruppe an der „9.
Fachtagung Informatik und Schule” der
Gesellschaft für Informatik beteiligt.
Über diese konkreten Projektaktivitäten
hinaus wurden die Arbeiten im Grundlagenbereich zur weiteren theoretischen Fundierung des Fachgebiets fortgeführt. Neben
Beiträgen zu wissenschaftlich-methodischen Fragestellungen wurde auch die Herausgabe eines Buches zur Geschichte der
Informatik vorbereitet.
open
Tagungsband zur Fachtagung
Informatik und Schule
32
Fachgruppe
Explorationen
Hochgradig interaktive Lernanwendungen
Exploration Pipe (geführte Bewegung)
Exploration Swingx (eindimensionale FederMasse-Dämpfer-Systeme)
Kontakt:
Olaf Nowaczyk
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 13
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 14
E-Mail: [email protected]
www.iug.uni-paderborn.de/explo
Mitte dieses Jahres wurde das vom Universitätsverbund MultiMedia NRW (UVM)
geförderte Projekt „Explorationen“ erfolgreich abgeschlossen. Zielsetzung des Projektes war die Entwicklung einer neuen Art
von Lernanwendungen, in denen in einer
explorierenden Weise technische Systeme
konstruiert, modelliert und simuliert werden können, sowie die Etablierung dieser
Lernanwendungen in der Ingenieurausbildung.
Explorationen erlauben die Erstellung
von eigenen Konstruktionen auf dem Bildschirm, deren mathematische Beschreibung
und Berechnung von dem Programm
durchgeführt wird. Diese Fähigkeit ist neu
in Lernanwendungen und wurde erstmalig
umgesetzt. Je nach zu behandelnder Problemstellung visualisiert die Lernanwendung die Berechnungsergebnisse in Form
von Graphen oder Animationen und zeigt
analytische Berechnungswege auf. Den Lernenden präsentiert sich ein sinnlich wahrnehmbares Handlungsfeld, das neben der
freien Konstruktion zusätzliche, fachlich
bedingte Rückmeldungen gibt. Es findet
jedoch keine Festlegung einer bestimmten
Vorgehensweise oder eines vorgezeichneten
Lernweges statt, wodurch die Nutzung in
verschiedenen Einsatzkontexten gewährleistet bleibt.
In Kooperation mit dem Laboratorium
für Technische Mechanik der Universität
Paderborn wurde eine Explorationen-Reihe
zu Themen aus den Gebieten Statik, Festigkeitslehre und Dynamik entwickelt. Ein Beispiel aus der Dynamik ist in der Abbildung
mit der Exploration Pipe dargestellt. In Pipe
wird die geführte Bewegung von Massen in
reibungsbehafteten Röhrensystemen
behandelt.
In der Exploration Swingx können
Studierende Feder-Masse-Dämpfer-Systeme selbst konstruieren und die Zusammenhänge sowohl als Bewegungsabläufe durch
Simulation und direkte Animation in der
Konstruktionsskizze als auch auf der Ebene
der analytischen Beschreibung des Systems
erforschen. Die Abbildung zeigt die von der
Exploration erstellte Herleitung der aus
dem Konstruktionsplan gewonnenen Bewegungsgleichung.
Mehrebenenrepräsentanz
in Lernbausteinen
Die hier gezeigte gekoppelte Präsentation
verschiedener Darstellungsweisen eines
Sachverhaltes im Wahrnehmungsfeld des
Benutzers wird von uns als Mehrebenenrepräsentanz bezeichnet. Die Mehrebenenrepräsentanz, in Kombination mit der Möglichkeit, Veränderungen an der Anordnung
der Bauelemente und ihrer Verknüpfung
zueinander vorzunehmen, soll helfen, die
im System herrschenden Zusammenhänge
zu verdeutlichen. Aufgabe der Exploration
ist es, sowohl die numerischen und die
analytischen Modelle der Konstruktionen
automatisiert aufzustellen als auch die verschiedenen Formen der Visualisierung
zueinander synchron zu halten.
Weitere Explorationen stehen den Studierenden sowohl webbasiert in einer Online-Lernumgebung als auch installationsfrei
als CD-ROM zur Verfügung.
Informatik und Gesellschaft
33
StarOffice 4 Kids
Universeller Schüler- und Lehrerarbeitsplatz im Netz
Reinhard Keil-Slawik erläutert der
Bundesministerin für Bildung und
Forschung Frau Edelgard Bulmahn
das Projekt StarOffice 4 Kids
Das in Kooperation mit der Firma Sun
Microsystems durchgeführte Projekt zielt
darauf, Lehrern und Schülern einen universellen Arbeitsplatz im Netz zur Verfügung
zu stellen. Statt lokal in jeder Schule Einzellösungen zu pflegen, bietet es eine Server-zentrierte Lösung, bei der Verwaltung,
Applikationen und Inhalte als Dienstleistung angeboten werden. Es handelt sich
um eine Software-Infrastruktur, um sowohl
Dokumente als auch Anwendungen webbasiert zu nutzen. Eine objektorientierte
Zugriffsrechte-Verwaltung ermöglicht es,
Unterrichtsmaterialien schnell, bedarfsgerecht und sicher zu verteilen. Die Schüler
behalten die Kontrolle über ihre Dokumente
und Applikationen genau so wie sie bisher
über die Hefte in ihrer Schultasche verfügen. Der Zugriff auf Inhalte und Applikationen erfolgt über einen Browser. Zudem bietet StarOffice 4 Kids Lehrern die Möglichkeit, Anwendungen an ihre Unterrichtsinhalte anzupassen und sie an die Schüler zu
verteilen; sie entwickeln dadurch ihre individuelle Lernumgebung. Software passt
sich dem Unterrichtsmaterial an, nicht
umgekehrt.
Durch die Nutzung der XUL-Technologie innerhalb des Mozilla-Browsers besteht
die Möglichkeit, das Erscheinungsbild des
Browsers den jeweiligen Bedürfnissen
anzupassen. Als zusätzlichen Vorteil erhält
man somit eine Plattformunabhängigkeit
des Systems, da sich StarOffice 4 Kids auf
allen Plattformen einsetzen lässt, die den
Mozilla-Browser unterstützen (Windows,
Linux, Solaris). Damit ist es möglich, unabhängig von bestehenden Office-Anwendungen auf der Basis von Open-SourceProdukten individuell altersstufengerechte
Softwarelösungen unmittelbar im Klassenraum zur Verfügung zu stellen.
Diese Aussichten weckten bei der Präsentation des ersten Prototypen, der im
Rahmen des Projektes entstanden ist, ein
enormes Besucherinteresse am Partnerstand von Sun Microsystems auf der CeBIT
2001. Auch die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Frau Edelgard Bulmahn informierte sich am 23. März am
Messestand über die Einsatzmöglichkeiten
in der Schule. In einem 15-minütigen
Gespräch stellte Herr Prof. Keil-Slawik das
Projekt und die damit verbundenen Ideen
vor.
Das Interesse an diesem Ansatz führte
neben Artikeln in der PUZ und der regionalen Presse auch zur Präsentation des
weiterentwickelten Prototypen auf der 3.
WDR-ComputerNacht. StarOffice 4 Kids soll
im Rahmen des Projektes „Lernstatt Paderborn” im nächsten Jahr an Paderborner
Grundschulen zum Einsatz kommen.
StarOffice 4 Kids als Titelthema der PUZ
Der Desktop von Staroffice 4 Kids
Kontakt:
Joachim Baumert
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 13
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 14
E-Mail: [email protected]
www.iug.uni-paderborn.de/staroffice4kids
34
Fachgruppe
Theoretische
Theoretische Informatik:
Informatik
Algorithmen, Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
Hohe Rechenleistung = Innovative
Computersysteme + Effiziente Algorithmen
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der Heide
Hohe Rechenleistung kann nur durch eine Kombination von
leistungsfähigen Computersystemen und Algorithmen, die
das gegebene Problem so effizient wie möglich lösen, erreicht werden. Daher hat sich die Entwicklung von effizienten
Algorithmen als klassischer Zweig der Informatik etabliert.
Unsere Forschung konzentriert sich auf Fragestellungen, in
denen aktuelle technische Möglichkeiten wie z.B. Hochleistungsrechnernetzwerke oder drahtlose, mobile Kommunikationsnetze neue Herausforderungen für den Entwurf effizienter Algorithmen darstellen.
Theoretische Informatik:
Algorithmen, Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
Forschungsschwerpunkte
Moderne Rechnersysteme liefern in vielerlei
Hinsicht erweiterte Anwendungsmöglichkeiten:
Parallele Rechnernetze erlauben die
Behandlung äußerst komplexer algorithmischer Probleme; das Internet bietet die
Möglichkeit zum weltweiten Informationsaustausch und hat sogar das Potential, als
gigantischer Parallelrechner genutzt zu
werden; drahtlose Kommunikationssysteme
erlauben sehr flexible Kommunikation auch
zwischen mobilen Stationen; HardwareUnterstützung für Graphikanwendungen
ermöglicht Echtzeit-Navigation in sehr
komplexen virtuellen Szenen. Das Potential
solcher Systeme auszuschöpfen stellt die
Informatik vor immer neue Herausforderungen. Unsere Arbeiten konzentrieren sich
auf die hierbei auftretenden algorithmischen Fragestellungen.
Parallele Rechnernetzwerke können
potentiell unbegrenzte Rechenleistung zu
Verfügung stellen, ihre effiziente Nutzung
stellt jedoch ein extrem komplexes Problem
dar. Wir stellen dem Nutzer eine einfach
handhabbare Programmierumgebung zur
Verfügung, die ihm die Entwicklung effizienter Implementierungen ermöglicht. Zur
Verwirklichung solch einer Umgebung
benötigt man effiziente Implementationen
von Basisroutinen, wie z.B. für Kommunikation und Synchronisation. Mit unserer Forschung über Brückenmodelle, die zur Entwicklung und theoretischen Analyse eines
BSP-ähnlichen Programmierrahmens, unserer PUB-Bibliothek, geführt hat, stellen wir
eine theoretisch fundierte und effektiv
handhabbare Programmierumgebung zur
Verfügung. Des Weiteren tragen wir
beweisbar effiziente Strategien zur Datenverwaltung in Netzwerken bei, die wir in
der DIVA-Bibliothek implementiert und
evaluiert haben, und die wir in die Entwikklung eines verteilten Multimediaservers
integrieren.
Um in einem virtuellen dreidimensionalen Raum zu navigieren und um einen
fotorealistischen Eindruck zu erzeugen,
werden u.a. enorme Ansprüche an die
zugrundeliegenden Datenstrukturen
gestellt, mit denen solche Szenen verwaltet, und mit denen Bilder gerendert werden. Die Hauptanforderung besteht dabei
darin, die Realzeitanforderungen einzuhalten, um einen realistischen Eindruck der
Szene zu garantieren. Unsere Arbeit über
die Entwicklung solch neuartiger Datenstrukturen fließt in unser prototypisches
Walkthrough-System PaRSIWal und unseren randomisierten z-Buffer ein.
Dynamische Netzwerke, d.h. Netzwerke
in denen Knoten ihre (geometrische) Position mit der Zeit verändern können, spielen
in vielen Bereichen eine wichtige Rolle. Sie
können z.B. als Datenstruktur für bewegliche Objekte in der Computergrafik oder als
Modelle für drahtlose, mobile Kommunikationsnetzwerke benutzt werden. Wir modellieren systematisch verschiedenste Arten
von dynamischen Netzwerken, entwickeln
zugehörige Algorithmen und wenden sie
auf die oben erwähnten Computergrafikund Kommunikationsprobleme an. Diese
algorithmischen Arbeiten haben uns immer
wieder gezeigt, dass die Nutzung von Randomisierungstechniken große Effizienzvorteile liefert. Daher setzen wir uns systematisch mit dem Potential von randomisierten
Algorithmen auseinander und entwickeln
bzw. nutzen wahrscheinlichkeitstheoretische Methoden für ihre Analyse.
Unsere Forschung ist eng mit der Lehre
verbunden. Unsere Lehrveranstaltungen
vermitteln Methoden und Konzepte für die
Entwicklung und Analyse effizienter Algorithmen. Wir veranstalten Projektgruppen
und unterstützen Diplomarbeiten, die unsere theoretischen Einsichten anwenden, um
effiziente Algorithmen und Bibliotheken zu
entwickeln.
35
36
Fachgruppe
Kommunikation in Netzwerken
Bulk Synchronous Parallel
Computing
Schematische Darstellung eines BSP-Programms.
Um den Bedarf an Rechenleistung in Forschungs- und Ingenieurbereichen zu
befriedigen, werden Parallelrechner eingesetzt. Leider ist deren Programmierung viel
schwieriger als in sequentiellen Computersystemen, für die das Von-NeumannModell als Brückenmodell zu Verfügung
steht.
Einen Hauptgrund für diese Schwierigkeiten bildet die Vielfalt verschiedener
Hardwaresysteme, worunter die Portabilität
im Vergleich zum sequentiellen Fall leidet.
So benötigen wir ein abstraktes Brückenmodell, das alle wichtigen leistungsrelevanten Merkmale beschreibt, zugleich jedoch
von der Hardware abstrahiert.
Ausgehend vom Bulk-SynchronousParallel-Modell (BSP-Modell) implementieren und evaluieren wir die PUB-Bibliothek
(Paderborn University BSP), die es ermöglicht, portable effiziente parallele Programme für eine Vielzahl von Parallelrechnern
zu schreiben.
Nach der Portierung von PUB auf
Linux-PC-Cluster wurde jetzt die ProzeßMigration realisiert, d.h. wenn ein Einzelrechner durch andere Aufgaben stark belastet ist, können Prozesse des PUB-Programms auf weniger belastete Rechner
umziehen.
Höhere parallele Algorithmen enthalten
oft rekursive Aufrufe und Aufrufe von
Unteralgorithmen, für die es bereits gut
analysierte BSP-Algorithmen gibt. Die
genaue Konfigurierung, für welche Teilrechnergrößen welche Unterprogramme
bzw. rekursiven Aufrufe genutzt werden,
damit die resultierende Gesamtlaufzeit
minimal wird, wird untersucht.
Kontakt:
Dr. rer. nat. Christian Schindelhauer
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 52
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/schindel.html
Dr. rer. nat. Rolf Wanka
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 34
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/wanka.html
Simulation von ad hoc Netzwerken.
Mobile ad hoc Netzwerke
Die Anbindung mobiler Endgeräte (PDA,
Laptop, Handy) an festverdrahtete Netzwerke, wie das Internet, findet zur Zeit
zentralisiert statt (z.B. GPRS, UMTS). Typisch
ist, dass dabei mit zunehmender Teilnehmerdichte sich die Netzwerkqualität verschlechtert.
Auf einem anderes Konzept basieren
mobile ad hoc Netzwerken (MANET). Diese
drahtlosen dezentralen Netzwerke arbeiten
ohne Infrastruktur. Die zunehmende Teilnehmerdichte wird hierbei verwendet, um
das Netz enger zu vermaschen. Damit wird
die Erreichbarkeit gewährleistet und der
Datendurchsatz sogar erhöht.
Unsere Forschung beschäftigt sich mit
der Analyse und Implementation geeigneter Algorithmen für Netzwerkmanagement
und Routing von MANETs. Die prototypische Umsetzung erfolgt dabei in Kooperation mit dem Fachgebiet Schaltungstechnik. Auf Basis der Miniroboter Khepera wird
das MANET in einer realen Umgebung
untersucht und Messungen bezüglich der
Ressourceneffizienz der Strategien durchgeführt.
Theoretische Informatik:
Algorithmen, Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
37
Datenverwaltung in Netzwerken
Datenverteilung in
Speichernetzwerken
Moderne Speichersysteme haben immer
größer werdende Datenmengen flexibel zu
verwalten. Um den neuen Kapazitäts- und
Geschwindigkeitsanforderungen gerecht zu
werden, betrachtet man ganze Netzwerke
von Festplatten. Wir haben Algorithmen
entwickelt, die die Daten und Anfragen
gleichmäßig verteilen und dabei sowohl
Festplatten unterschiedlicher Kapazität als
auch die adaptive Veränderung des
Systems unterstützen.
Die Verwendung von Randomisierung
wirft jedoch neue Probleme bei der praktischen Umsetzung auf. Wir arbeiten daher
an der Abbildung von zufälligen Blöcken
auf physischen Festplattenspeicher und
einer prototypischen Umsetzung unserer
Techniken, um dann eine möglichst genaue
praktische Evaluierung durchzuführen.
Dabei sollen auf algorithmischer Seite die
Verteilungen im heterogenen Fall als auch
das Verhalten bei Änderung des Systems
untersucht werden, als auch der Einfluss
der Hardwarestruktur auf die Leistungsfähigkeit eines Datenservers betrachtet werden. Diese ist von entscheidender Bedeutung, wenn man die Verteilung von Daten
über große Entfernungen betrachtet.
Datenverwaltung im Internet
In einem alternativen Szenario gehen wir
davon aus, daß die Nutzung der
Ressourcen Bandbreite und Speicherkapazität nicht umsonst ist sondern der Nutzer
eine Gebühr in Abhängigkeit der Größe der
verschickten bzw. gespeicherten Daten zu
entrichten hat. Dieses ist in kostenbasierten
Netzwerken wie z.B. dem Internet der Fall.
In diesem Szenario kommt es nicht in
erster Linie darauf an, die zu Verfügung
stehenden Ressourcen voll auszunutzen um
eine maximale Performance zu erlangen,
sondern es muss berücksichtig werden wie
groß die Kosten sind die dadurch entstehen.
Wir haben Datenplatzierungsverfahren
entwickelt, die bei bekanntem Zugriffsmuster versuchen die entstehenden Kosten für
den Nutzer optimieren. Es konnte gezeigt
werden, dass die Verfahren eine Platzierung
berechnen, deren Qualität bis auf einen
konstanten Faktor an die Qualität einer
optimalen Platzierung herankommt.
TP9400 Festplattensystem mit 1 Terabyte
Speicherkapazität basierend auf RAID-Technologie.
Kontakt:
Kay Salzwedel
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 58
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/salzwedel.html
Harald Räcke
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 57
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/raecke.html
38
Fachgruppe
Algorithmik großer, dynamischer,
geometrischer Netzwerke
Begünstigt durch immer weiter fallende
Hardwarepreise und die rasante Weiterentwicklung der Kapazitäten von Speichermedien entstehen in der Datenverwaltung
immer größere Mengen von Daten, deren
Verwaltung und Auswertung die Informatik
vor immer neue Probleme stellt. So wird
z.B. von Cisco die NetFlow Software eingesetzt, um Statistiken über den Datenfluß,
der durch einen Server weitergegeben wird,
zu erstellen. Ein Dateneintrag beinhaltet
Informationen über die IP-Adresse der
Quelle und des Ziels des Flusses, die Anzahl
gesendeter Pakete und die Anzahl gesendeter Bytes. Dabei entstehen an einem WorldNet gateway router pro Tag Datenmengen
in der Größe von 10 GigaByte.
Auch in der Telekommunikationsindustrie fallen riesige Datenmengen an: So
werden z.B. von AT&T Statistiken über die
Telefonverbindungen geführt, die u.a. die
Anschlußnummer des Anrufers, die gewählte Telefonnummer, Zeit, Datum und Länge
des Anrufs, sowie Daten über den gewählten Abrechnungstarif enthalten. Insgesamt
werden von AT&T täglich zwischen 200 und
300 Millionen Telefonanrufe bearbeitet und
dabei entstehen über 7 GigaByte an Daten.
Datenmengen von diesen Ausmaßen lassen
sich selbst mit Linearzeitalgorithmen nicht
mehr bearbeiten und daher wird nach
Kontakt:
Dipl.-Inform. Christian Sohler
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 27
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/csohler.html
Problemstellung: Aufrechterhaltung von Datenstrukturen (hier Delaunay Triangulierung) bei Bewegung
neuen Möglichkeiten gesucht mit derart
großen Datenmengen umzugehen.
Eine dieser neuen Techniken ist das
sogenannte „Property Testing”. Beim Property Testing geht es darum, zu entscheiden, ob ein (riesiges) Objekt eine globale
Eigenschaft hat oder weit weg von jedem
Objekt ist, was diese Eigenschaft hat. Dabei
soll mit Hilfe lokaler Stichproben auf die
globale Eigenschaft geschlossen werden.
Wir haben grundlegende Fragestellungen in
diesem Bereich untersucht, sowie neue
Modelle für das Testen geometrischer
Eigenschaften entwickelt.
Wir beschäftigen uns zudem mit
Datenstrukturen zur Verwaltung großer
dynamischer Datensätze. Dabei nehmen wir
an, dass die Bewegung außerhalb des
Rechners stattfindet, z.B. durch sich bewegende Mobiltelefone, und dass die Datenstruktur nur durch Anfragen nach der
aktuellen Position von Objekten aktualisiert
werden kann. Wir konzentrieren uns wieder
auf sehr große Datenmengen, d.h. wir nehmen an, dass man Anfragen an die Datenstruktur nicht beantworten kann, indem
man die Position aller Objekte anfragt. Wir
haben ein Modell entwickelt, in dem man
die Qualität von Algorithmen in diesem
Szenario analysieren kann.
Theoretische Informatik:
Algorithmen, Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
39
Algorithmen für die Computergrafik
Datenstrukturen für die Walkthrough-Animation
Die Echtzeitnavigation in großen, hochdetaillierten Szenen stellt eine außerordentliche Herausforderung für Virtual-RealitySysteme dar. Sie erst ermöglicht es dem
Betrachter, ein intuitiveres Verständnis der
dargestellten Szene zu erlangen. Prinzipiell
stellen sich in diesem Zusammenhang zwei
zentrale Probleme: Die Verwaltung der
enormen Datenmengen solcher virtuellen
Welten und ihre effiziente Darstellung.
Der Schwerpunkt unserer Forschung
liegt auf der Entwicklung von Virtual-Reality-Systemen für Szenen, die zu groß sind,
um sie von einem einzelnen Rechner zu
verarbeiten. Unser verteiltes Renderingsystem PaRSIWal verwaltet solche Szenen auf
einem Workstationcluster und ermöglicht
es, zu einer Betrachterposition alle Objekte
innerhalb eines vorgegebenen Radius in
quasi outputsensitiver Zeit zu bestimmen.
Der aktuelle Fokus in unserem Projekt
ist auf die effiziente Darstellung der Szenen
gerichtet: Der Renderingprozess kann
beschleunigt werden, indem die Anzahl der
zu visualisierenden Objekte (Polygone)
reduziert wird.
Einen Ansatz stellen Occlusion-Culling
Verfahren dar, welche Polygone, die von
anderen Polygonen (Occludern) verdeckt
werden, frühzeitig aus der Rendering-Pipeline entfernen. Im Rahmen zweier Diplomarbeiten wurden neue Methoden von uns
erarbeitet, die zum einen künstlich größere
Occluder (Fusions Occluder) erzeugen und
damit effektiveres Culling ermöglichen.
Zum anderen wurde statt einer hierarchischen eine netzwerkartige Datenstruktur –
der 3D-Sektorengraph – zur Szenenverwaltung und Verdeckungsberechnung eingesetzt; dies ermöglicht zukünftig eine verteilte Berechnung der Verdeckungseigenschaften.
Zur Beschleunigung des Renderingprozesses eignen sich zudem approximative
Darstellungsverfahren, zu denen unser
Randomized z-Buffer Algorithmus gehört.
Mit diesem ist es erstmals möglich, Szenen
der Größenordnung 1014 Polygone in Echtzeit darzustellen.
In Zusammenarbeit mit der Universität
Tübingen werden diese Algorithmen mit
dem Ziel weiter entwickelt, interaktive
Realzeit-Visualisierung von sehr großen,
auf einem Datenserver gespeicherten, virtuellen Welten zu ermöglichen.
Visualisierung der Datenstruktur
Zur Approximation der Szene werden
Polygone zufällig ausgewählt
Eine genügend hohe Anzahl von Polygonen gibt eine gute Approximation des
3D-Modells
Bildentstehungsprozeß durch randomisierten
Sampling
Kontakt:
Dipl.-Inform. Jens Krokowski
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 91
Fax: +49 (0) 52 51/60 64 82
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/kroko.html
40
Fachgruppe
Parallele
Systeme
Parallele Systeme
Spezifikation
SW-Synthese
Modellierung
Betriebssysteme
HW-Synthese
Verifikation
Analyse
Rapid Prototyping
Informatiksysteme im Kontext betrachtet
Entwurf verteilter eingebetteter Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Franz Josef Rammig
Informatik ist überall, vom Reisewecker bis zu komplexen
Fabrikationsanlagen ist heute die Technik informatisiert.
Etwa 20 Milliarden Mikroprozessoren weltweit und die darauf
laufende Software steuern als „Eingebettete Systeme“, was
immer uns als technische Systeme umgibt. Die Arbeitsgruppe
„Entwurf Verteilter Systeme“ stellt sich der zentralen wissenschaftlichen Herausforderung, den Entwurfsprozess eingebetteter Realzeitsysteme über alle Phasen und Aspekte durchgängig zu gestalten. Daher werden die Bereiche Spezifikation/Modellierung, Verifikation/Analyse, SW-Synthese/
Betriebssysteme und HW-Synthese/Rapid-Prototyping, jeweils
auf verschiedenen Abstraktionsebenen bearbeitet.
Parallele Systeme
Entwurfsmethoden für verteilte
eingebettete Realzeitsysteme
Unser Ziel ist eine Methodik für den durchgängigen Entwurf verteilter eingebetteter
Realzeitsysteme. Die Methodik basiert auf
einem Entwurfsablauf aus den Phasen Spezifikation, Modellierung, Analyse und Partitionierung sowie Synthese.
Ausführbare Spezifikationen gewinnen
zunehmend an Bedeutung im gesamten
Ingenieurbereich. Mit der Methode der
„Abstract State Machines (ASM)” liegt ein
besonders leistungsfähiger Ansatz hierfür
vor. Dieser Ansatz wurde in unserer
Arbeitsgruppe in Form der ASM-Workbench
als leistungsfähige Werkzeugumgebung
implementiert. Bei der Modellierung verfolgen wir gleichermaßen synchrone Ansätze
(wie StateCharts) wie auch insbesondere
solche, die auf erweiterten Pr/T-Netzen
beruhen. Deren verteilte Ausführungssemantik zeichnet sich für verteilte, eingebettete Systeme als besonders adäquate
Methodik aus. Ein besonders herausfordernder Aspekt sind Realzeitsysteme mit
dynamischer Netzstruktur. Hier arbeiten wir
an neuartigen, ebenfalls auf Pr/T-Netzen
beruhenden Modellierungstechniken. Aber
auch in der Analyse- und Synthesephase
erfordern derartige Systeme innovative
Techniken.
Basierend auf der Theorie der Spannergraphen entwickeln wir lokationsbasierte
Routingstrategien für derartige Netze und
implementieren diese Strategien auf der
Basis unserer RTOS-Bibliothek DREAMS,
unterstützt durch unseren Konfigurator
TEReCS. DREAMS ist eine feingranular konfigurierbare Komponentenbibliothek für die
Generierung verteilter Realzeitbetriebssysteme (RTOS) und Kommunikationssysteme
(RCOS). Der Konfigurator TEReCS erlaubt es,
applikationsspezifische Ausprägungen derartiger Systeme automatisch zu generieren.
41
Als interessante Anwendung unserer
Techniken untersuchen wir die Unterstützung einer virtuellen Kamera für Sportveranstaltungen. Die erforderlichen Bildverarbeitungsalgorithmen unterstützen wir
durch eine von uns vorgenommene RTAILINUX-Anpassung auf unserem SCI-Cluster.
Dieses Cluster ist zusätzlich mit FPGA-Karten ausgestattet, was wir zu völlig neuartigen HW/SW-Partitionierungsansätzen mit
der Möglichkeit dynamischer Rekonfigurierung ausnutzen. Eine erhebliche Problematik sowohl bei der Konfigurierung von
Betriebssystemen wie bei der Einbindung
von spezieller Hardware stellt die automatisierte Generierung von Gerätetreibern dar.
Für dieses, bisher wenig bearbeitete Problem erarbeiten wir eine leistungsfähige
Lösung.
42
Fachgruppe
Spezifikation und Modellierung
Themenschwerpunkte in diesem Arbeitsgebiet sind: Ausführbare Spezifikationen und
Verhaltensmodellierung komplexer Systeme, Metamodellierung und Integration von
formalen Beschreibungstechniken, Planung
von Fertigungssystemen unter Realzeitbedingungen. Ein wesentliches Ergebnis im
Forschungsbereich "Ausführbare Spezifika-
Modellierung flexibler Fertigungssysteme.
Kontakt:
M. Sc. Dania El-Kebbe Salaheddine
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 94
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
www.uni-paderborn.de/cs/elkebbe.html
Ing. Martin Kardos
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 94
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
www.uni-paderborn.de/cs/a-rammig/www/
members/kardos/kardos.html
tionen" ist die Definition einer transformationsbasierten Technik zur formalen Validierung von Abstract State Machine (ASM)Modellen mittels Model Checking. Die praktische Anwendbarkeit wurde exemplarisch
anhand einer Fallstudie im Rahmen des
DFG-geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojekts ISILEIT untersucht.
Im Auftrag der ITU-T, dem Telekommunikationsstandardisierungsgremium der
International Telecommunication Union
(ITU), wurde eine ASM-basierte formale
Semantik für SDL-2000 entwickelt. SDL ist
ein weit verbreiteter industrieller Standard
zur Spezifikation und Beschreibung von
komplexen verteilten Systemen mit Realzeitbedingungen. Im November 2000
wurde diese formale Semantik von SDL von
der ITU-T als international verbindlicher
Standard (ITU-T Recommendation Z.100)
verabschiedet. Die Arbeiten hieran laufen
kontinuierlich weiter.
Die Nutzung von Techniken aus dem
Bereich der Realzeitsysteme in der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) ist
noch rar. Dies ist durch fehlende Kompetenzen der Produktionsingenieure im
Bereich der Realzeitsysteme und fehlende
kommerzielle Produkte bedingt. Da Fertigungssysteme Realzeitbedingungen unterliegen, ist eine Übertragung der Realzeitmethoden in die PPS erarbeitet worden.
Dabei wurden Schedulingtechniken zur
dynamischen Planung und Steuerung aperiodischer Prozesse in der Präsenz von periodischen Prozessen in einem verteilten Fertigungssystem entwickelt. Die unter Realzeitbedingungen entwickelten Schedulingtechniken wurden mit Rüst- und Transportkosten erweitert.
Parallele Systeme
43
Entwurf von Betriebs- und Kommunikationssystemen für eingebettete Realzeitsysteme
Projekt TEReCS
In technischen Systemen werden Mikroprozessoren eingesetzt, um diese unter Realzeitbedingungen zu steuern oder zu kontrollieren. Die Prozessoren werden mittels
Kommunikationsnetzwerken miteinander
verbunden. Eine besondere Herausforderung besteht darin, auch die Kommunikation zwischen den einzelnen Systemprozessen unter Realzeitbedingungen durchführen zu können. Hierzu müssen die vorgegebenen zyklischen Perioden, Zeitschranken
und Antwortzeiten vom Kommunikationssystem eingehalten werden.
Ziel unserer Arbeiten ist es, das Betriebsystem und insbesondere das Kommunikationssystem den Anforderungen der
Anwendung optimal anzupassen. Unser
Ansatz kennzeichnet sich dadurch aus, das
Betriebssystem und Kommunikationssystem
aus einem selbstentwickelten Baukasten
kleiner objektorientierter Klassen (DREAMS)
zusammenzusetzen. Dabei werden nur die
Elemente integriert, die wirklich benötigt
werden. Aus unterschiedlichen Alternativen
werden die optimalen Lösungen ausgewählt.
Des Weiteren werden die Realzeitbedingungen des fertig konfigurierten Systems
vor seiner Laufzeit überprüft. Es werden
Auslastungen bestimmt, Betriebsmittelbelegungspläne erstellt und die Verzögerungsund Latenzzeiten der Kommunikation
berechnet.
Im DFG-Projekt TEReCS werden hierfür
Verfahren und Werkzeuge entwickelt.
Durch den Einsatz unseren Methoden wird
die Zeit, die zur Erstellung eines fertigen
Kommunikationssystems benötigt wird,
erheblich reduziert. Die Wiederverwendung
von Kommunikationscode aus einer Bibliothek (DREAMS) und die Offline-Überprüfung vor dem endgültigen Targeting sind
wichtige Beiträge zur Verbesserung der
Time-to-Market Eigenschaft bei der Produktentwicklung für verteilte eingebettete
Systeme.
Verteilte Rechner in einem technischen
System.
Projekt EVENTS
Das Ziel des Projekts EVENTS (Computer
Vision Enables Non-Constrained Transmission of Scenarios) ist die Entwicklung innovativer Bildverarbeitungstechnologien und
Echtzeitmethoden. Dadurch soll es möglich
werden, dass der Zuschauer interaktiv seinen Blickwinkel bei einer TV-Übertragung
wählen kann. Die Berechnung des neuen
Blickwinkels erfolgt dabei durch Interpolation mehrerer Bilder, die von fest justierten
Kameras aufgenommen werden.
Dieses Vorgehen erfordert die Berechnung großer Datenmengen in kürzester
Zeit. Um dies gewährleisten zu können,
werden Hochleistungsrechner mit spezieller
Software eingesetzt.
Im HNI steht dafür ein Linux SCI-Cluster (Scalable Coherent Interface) zur Verfügung. Um den Einsatz von Zeitbedingungen, durch die eine reibungslose und
"ruckelfreie" Visualisierung erst möglich
wird, zur Verfügung zu stellen, wird ein
Echtzeitbetriebssystem auf dem Cluster
installiert werden. Im Laufe des Projekts soll
ein paralleler Hochleistungsprototyp entwickelt werden.
Ein Kernpunkt der Arbeiten ist die Koppelung von Message Passing mit dem Echtzeitbetriebssystem Linux/RTAI (Real Time
Application Interface). Dazu sollen im Rahmen des Projekts Komponenten entwickelt
werden, die ein paralleles, echtzeitfähiges
System unterstützen.
Kontakt:
Dipl. Inform. Carsten Böke
Tel.: +49 (0) 52 51/60 65 15
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
www.uni-paderborn.de/cs/boeke.html
Dipl. Inform. Sabina Rips
Tel.: +49 (0) 52 51/60 65 16
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
44
Fachgruppe
Eingebettete Realzeitsysteme mit
dynamischer Netzstruktur
Es werden rekonfigurierbare Systeme
untersucht, in denen die Objekte dynamisch in Kontakt treten können. Hierbei ist
das zu lösende Problem die effiziente Verwaltung von rekonfigurierbaren Kommunikationsstrukturen. Hier liegen Probleme
hoher algorithmischer Komplexität vor, die
unter harten Realzeitrestriktionen gelöst
werden müssen. Es werden spezielle Problemklassen behandelt, bei denen die
jeweils aktuelle geographische Position von
Spanner-Graph mit mobilen Knoten.
Kontakt:
Dr. rer. nat. Tamás Lukovszki
Tel.: +49 (0) 52 51/60 65 17
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
wwwhni.uni-paderborn.de/~tamas/
Netzwerkknoten bekannt und von Bedeutung ist. Dies ist zum Beispiel der Fall bei
vielen Problemen der Telekommunikation.
Für die Modellierung derartiger Systeme wird unsere Modellierungsgrundlage
der erweiterten Prädikat/Transitions-Netze
so weiterentwickelt, dass auch dynamisch
rekonfigurierbare Systeme erfasst werden
können. Dies wird durch spezielle strukturverändernde Operationen in den Transitionen ermöglicht. Diesen Operationen liegen
Mechanismen aus kompositionalen Petrinetzmodellen zugrunde. Dadurch ist
gewährleistet, dass in sicherheitskritischen
Anwendungen auch über dynamische
Umkonfigurierungen hinweg bestimmte
Eigenschaften des Systems garantiert werden können.
Für eine – im Anwendungsbereich eingebetteter Realzeit Systeme unerlässliche –
Laufzeitanalyse derartiger Systeme sind
Verfahren zu entwickeln, mit denen die sich
dynamisch entwickelnden Realzeitrestriktionen zur Laufzeit erfasst und ihre Einhaltung sichergestellt werden können. Wir
verfolgen einen konstruktiven Ansatz, der
im Rahmen der jeweils zur Verfügung stehenden Ressourcen eine Allokation
ermittelt, mit der alle berechneten Worst
Case Response Times unter den jeweiligen
Zeitschranken liegen. Das dabei eingesetzte
Verfahren ist ein dreistufiger Ansatz. Neben
den üblichen Analysen auf Instruction- und
Source-Code Ebene werden auch Informationen über das verwendete formale Modell
erweiterter Prädikat/Transitions-Netze ausgenutzt.
Die Implementierung eines in Form
eines Pr/T-Netz vorliegenden dynamisch
rekonfigurierbaren Systems erfolgt auf der
Basis des Realzeitbetriebssystems DREAMS.
Eine Aufgabe des Realzeit Betriebssystems
für dynamisch rekonfigurierbare Systeme
besteht in der Bereitstellung effizienter
Kommunikationsstrukturen.
Aufbauend auf dem Konzept der Spanner-Graphen werden Algorithmen entwikkelt, die es erlauben, in rekonfigurierbaren
Netzen unter verschiedenen Restriktionen
gezielt kurze Kommunikationswege aufzubauen, um ein effizientes Routing der auszutauschenden Daten zwischen den Objekten zu ermöglichen. Hierbei wird angenommen, dass die miteinander kommunizierenden Objekte eine eindeutige Identifikation
(IP-Adresse) besitzen und ihre geographische Position kennen. Diese Objekte haben
einen beschränkten lokalen Speicher und
können nicht alle Informationen über die
Orte aller Objekte speichern.
Unser Ziel ist es, ein Kommunikationsnetzwerk aufzubauen, in dem jedes Objekt
für den Aufbau des Netzes und für das
Routing der Daten nur Informationen über
geographisch nah liegende Objekte benötigt. In diesen Netzwerken sollen lokationsbasierte Routingstrategien und Strategien
für die Gewährleistung der Lokalisierung
der Objekte entworfen werden. Die Algorithmen werden in der Laufzeitbibliothek
DREAMS integriert.
Parallele Systeme
45
High-Level Hardware Design
Der Einsatz von rekonfigurierbarer Logik in
Rechnersystemen ist weltweit ein hochaktuelles Forschungsthema. Anhand von Field
Programmable Gate Array (FPGA)-Karten
wird die Verwendung dieser flexiblen Logiken als Koprozessor oder als variabler Peripheriebaustein untersucht.
Anwendungsbereiche als Koprozessoren
finden sich in den Gebieten der verteilten
Arithmetik oder bei der Suche nach
Mustern in Text-Datenströmen zur schnellen Indizierung und Analyse von Dokumentenkollektionen durch Matrizen und
Methoden der linearen Algebra. Dabei ist
nicht nur das lokale Verhalten von Interesse, sondern auch das Zusammenspiel in
einem Rechnerverbund.
Für diese Untersuchungen steht ein mit
FPGA-Karten ausgestatteter SCI-Linux-Cluster (Scalable Coherent Interface) zur Verfügung, auf dem Untersuchungen zur
Parallelität auf Gatter- als auch auf Cluster-Ebene durchgeführt werden. Alleine
auf einem Knoten können Daten mit
Durchsatzraten von bis zu 100 MByte/s verarbeitet werden. Im Knotenverbund können
Verarbeitungspipelines mit Durchsatzraten
bis zu 30 MByte/s etabliert werden. Mit
dieser Performanz sind die Voraussetzungen für eine effiziente Indizierung und
Analyse von Millionen von Dokumenten
geschaffen.
Die Algorithmen für die Analyse müssen hierbei auf dem Cluster verteilt werden.
Besonders wichtig ist die Partitionierung
von Algorithmen zwischen mehreren
FPGAs, da die Algorithmen meistens zu
groß für ein einzelnes FPGA sind. Ein weiteres Problem ist die dabei auftretende lange
Konfigurationszeit der flexiblen Hardware
im Vergleich zu Software. Diese führt zu
einer aufwändigeren Planung der Clusterweiten Verarbeitungsstufen. Daneben sind
der Entwurf von Algorithmen in Hardware
mit dem heutigen Entwurfswerkzeugen
schwierig und kompliziert und die Übersetzungszeiten viel zu hoch, als dass man
schnelle Modifikationen der Algorithmen
durchführen kann. Aus diesem Grund wird
an speziellen komponentenorientierten
Syntheseverfahren gearbeitet, die einen
problemorientierten einfachen Entwurf und
schnelle Übersetzung der Algorithmen
ermöglichen.
SCI-Linux-Cluster ausgestattet mit FPGA-Karten.
Im Zusammenhang mit flexiblen Peripheriebausteinen ist die automatische
Generierung von Treibern von besonderem
Belang. Neben einem Treiber für den direkten Zugriff auf den FPGA und die Bereitstellung von Konfigurationsdiensten wird
an der automatischen Generierung von
Treibern aus einzelnen Systembeschreibungen gearbeitet.
Dazu werden bekannte Spezifikationsverfahren auf die besonderen Bedürfnisse
der Treiberentwicklung angepasst. Damit
einhergehend werden Analysemethoden
entwickelt und Syntheseverfahren abgeleitet. Kernpunkt ist die Berücksichtigung
spezifischer Eigenarten des Zusammenspiels von Hardware und Software. Durch
diese Kombination von modernen Entwurfsverfahren mit bewährten Techniken
des Übersetzerbaus wird dabei nicht nur
der Entwicklungszyklus verkürzt, sondern
auch die Effektivität eines Treibers verbessert, ohne die Zuverlässigkeit zu gefährden.
Kontakt:
Dipl.-Ing. Thomas Lehmann
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 92
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
www.uni-paderborn.de/cs/torkin.html
Dipl. Inform. Christophe Bobda
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 93
Fax: +49 (0) 52 51/60 65 02
E-Mail: [email protected]
www.uni-paderborn.de/cs/bobda.html
46
Fachgruppe
Schaltungstechnik
Schaltungstechnik
Mikroelektronik als Schlüsseltechnologie und Herausforderung
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert
Mit der zunehmenden Anwendung der Integrationstechnik in
nahezu allen Lebensbereichen hat sich die Mikroelektronik zur
Schlüsseltechnologie der modernen Informationsgesellschaft
entwickelt. Der systematische Entwurf und bedarfsgerechte
Einsatz innovativer mikroelektronischer Systeme ist das zentrale Forschungsziel des Fachgebietes Schaltungstechnik.
Schaltungstechnik
Schlüsseltechnologie
Mikroelektronik
Der ungebrochene revolutionäre Fortschritt
der Mikroelektronik ist die treibende Kraft
für die Entwicklung neuer technischer Produkte mit deutlich erweiterter Funktionalität und gesteigerter Leistungsfähigkeit bei
gleichzeitig niedrigeren Kosten. Auch über
das Jahr 2010 hinaus wird die Weiterentwicklung der Mikroelektronik nicht durch
physikalisch-technologische Grenzen eingeengt sein, so dass die Herausforderungen
in der Beherrschung der Entwurfskomplexität – Stand der Technik sind mehr als
100 Millionen Bauelemente (Transistoren)
auf einer Fläche von wenigen Quadratzentimetern – und in der wirtschaftlichen
Nutzung dieser technologischen Möglichkeiten liegen.
Vor diesem Hintergrund entwickelt die
Fachgruppe Schaltungstechnik mikroelektronische Komponenten und Systeme
in digitaler sowie analoger Schaltungstechnik. Besondere Berücksichtigung finden
massiv-parallele Realisierungsvarianten
sowie die Bewertung der Ressourceneffizienz entsprechender Implementierungen.
Ressourceneffizienz bedeutet hier, mit den
physikalischen Größen Raum, Zeit und
Energie sorgfältig umzugehen.
Unsere Forschungs- und Technologietransferaktivitäten konzentrieren sich auf
die Schwerpunkte Kognitronik und Mediatronik. Hand in Hand mit der Forschung
geht die theoretische und praktische Ausbildung der Studenten in der Handhabung
und Beherrschung der Schlüsseltechnologie
Mikroelektronik in konkreten Anwendungen
der Informations- und Automatisierungstechnik.
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Kognitronik
Kognitronik befasst sich mit der Entwikklung mikroelektronischer Schaltungen zur
ressourceneffizienten Realisierung kognitiver Systeme. Ziel unserer Forschungsaktivitäten ist es, technische Produkte mit kognitiven Fähigkeiten auszustatten, so dass
diese neben einer erhöhten Funktionalität
insbesondere sicherer und benutzerfreundlicher werden.
Vorbilder für kognitronische Systeme
haben sich in der Natur im Verlauf der biologischen Evolution in großer Anzahl entwickelt. Es liegt daher nahe, biologische
Informationsverarbeitungsprinzipien auf
technische Systeme zu übertragen. Schwerpunkt unserer Arbeiten ist die Analyse der
theoretischen Leistungsfähigkeit und die
integrationsgerechte Umsetzung derartiger
Prinzipien.
Mediatronik
Mediatronik ist ein neues interdisziplinäres
Forschungsfeld im Heinz Nixdorf Institut,
das sich mit der situativen Integration
technischer Produkte und Dienste in offene
Systeme befasst. Diese Systeme zeichnen
sich zukünftig in noch stärkerem Maße
durch eine dezentrale Organisation von
dynamisch vernetzten, kognitiven Komponenten aus.
Unser Ziel ist die Entwicklung und
Bereitstellung von Methoden und Techniken, die es technischen Produkten ermöglichen, effizient zu kommunizieren und zu
kooperieren. Hier verfolgen wir neue
Ansätze, die verfügbare Rechenleistung
und die Netzwerk-Ressourcen flexibel zu
nutzen, um den Anforderungen an Dienstgüte und Zuverlässigkeit zukünftiger Kommunikationssysteme optimal gerecht zu
werden.
Mikroelektronik als technologische Basis für
Mediatronik und Kognitronik
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Fachgruppe
Kognitronik
Wahrnehmen und Handeln
Herausforderung
Die Umsetzung natürlicher, kognitiver
Wirkprinzipien in technische Systeme stimuliert innovative Produkte mit neuen
Eigenschaften und erheblich gesteigerter
Benutzerfreundlichkeit. Diese Produkte sind
in der Lage, sich eigenständig an neue
Umweltbedingungen und Anforderungen
optimal anzupassen.
Ein Schwerpunkt unserer Arbeiten ist
die Entwicklung kognitronischer Teilsysteme für den Einsatz in mobilen Geräten. Den
besonderen Anforderungen dieser Geräte,
die mit beschränkten Energieressourcen
auskommen müssen, werden wir mit ressourceneffizienten mikroelektronischen
Schaltungen gerecht. Kooperationspartner
sind Bosch (Reutlingen), Hella (Lippstadt)
sowie das K-Team (Lausanne).
Ultraschallsensorik
Konferenzband des Symposiums über
autonome Miniroboter AMiRE2001 im
Heinz Nixdorf Institut.
Ultraschallsensoren ermöglichen autonomen Robotern die Exploration ihrer unmittelbaren Umgebung. In Anlehnung an
das Orientierungssystem von Fledermäusen
untersuchen wir, inwieweit sich eine
Anordnung aus drei piezokeramischen
Ultraschallwandlern (ein Sender und zwei
Empfänger) eignet, ein zweidimensionales
Abbild der Umwelt zu gewinnen.
Im Gegensatz zum bisher gebräuchlichen Pulsechoverfahren wird hier ein zeitkontinuierliches Senden und Empfangen
von modulierten Pseudozufallssequenzen
betrachtet. Auf diese Weise lässt sich die
geringe Bandbreite eines piezokeramischen
Wandlers kompensieren, ferner wird durch
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. M. Bandyk
Dipl.-Ing. M. Franzmeier
Dipl.-Ing. M. Grünewald
Dipl.-Math. C. Holtz
Dipl.-Ing. B. Iske
Dipl.-Ing. J. Klahold
Dipl.-Inform. M. Schmidt
B.S. Y.A. Djawad
M.S. T. Chinapirom
Kontakt:
Dipl.-Ing. U. Witkowski
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 63 52
Fax: +49 (0) 52 51/60 63 51
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Fußballspiel mit autonomen Minirobotern.
eine geeignete Sequenzwahl und Anwendung von Korrelationsmessverfahren der
ungestörte Einsatz mehrerer Roboter in
einer gemeinsamen Umgebung möglich.
Symposium über autonome
Miniroboter
Miniroboter waren das zentrale Thema des
5. Internationalen Heinz Nixdorf Symposiums, das in der Zeit vom 22. bis zum 24.
Oktober 2001 im Heinz Nixdorf Institut der
Universität Paderborn stattfand. Mehr als
150 internationale Teilnehmer haben die
Veranstaltung zu einem großen Diskussionsforum gemacht, auf dem über aktuelle
Forschungen sowie zukünftige Entwikklungsrichtungen von Minirobotern diskutiert wurde.
Neben dem Besuch von Vorträgen
namhafter internationaler Wissenschaftler
hatten die Teilnehmer die Möglichkeit, in
Experimenten ihre Roboter vorzuführen
und an einem Fußballturnier für autonome
Miniroboter teilzunehmen. Die Konferenz
wird im Jahr 2003 in Australien unter der
Schirmherrschaft des IEEE stattfinden.
(http://wwwhni.upb.de/sct/symposium).
Schaltungstechnik
49
Cheap Vision
Effiziente Objekterkennung für autonome Roboter
Herausforderung
Einer der wichtigsten Sinne ist das Sehen,
da es sehr reichhaltige Informationen über
die Umwelt liefert. In der Robotik bieten
sich für Navigationsaufgaben Sehsysteme
an, die in der Lage sind, Bildsequenzen auszuwerten, und so z.B. Objekte identifizieren
oder Umgebungsveränderungen erkennen.
Konventionelle Bildverarbeitungssysteme sind sehr rechenintensiv, da hohe
Datenmengen anfallen, aus denen die
benötigten Informationen extrahiert werden müssen. Viele Ansätze verwenden
zudem mehrere Kameras, um beispielsweise
räumliches Sehen zu ermöglichen. Diese
Anforderungen können autonome Roboter
meistens nicht erfüllen, da die vorhandene
Rechenleistung und die mitgeführte Energie begrenzt sind. Am Fachgebiet Schaltungstechnik entwickeln wir daher Systeme
für ressourceneffizientes Sehen.
Optischer Fluss
Basierend auf der Roboterplattform Khepera haben wir einen Prototypen entwikkelt, der durch aktives und problemangepasstes Sehen Erhöhungen (aufrechtstehende Hindernisse) sowie Vertiefungen
(Löcher, Abgründe, Tischenden) erkennen
kann, wodurch eine Hindernisvermeidung
ermöglicht wird. Hierfür berechnet der
Algorithmus den optischen Fluss im Bild,
der durch die Bewegung des Roboters auf
einem lokal flachen Grund entsteht. Die
Objekterkennung erfolgt durch Detektion
von Veränderungen im statischen Flussfeld
des Grundes.
Es werden nur eine Kamera und ein
relativ einfacher Algorithmus eingesetzt.
Dieser wertet acht Bildpunkte auf einer
horizontalen Bildlinie aus. Mit diesem einfachen Ansatz ist es möglich, Objekte mit
unterschiedlichen Formen zu erkennen.
Zusätzlich kann das System die Entfernungen zu Objekten schätzen und die Korrektheit des berechneten Flusses überprüfen.
Die Rechenleistung einfacher eingebetteter Prozessoren reicht aus, um Bildraten
von 10 Bildern pro Sekunde zu erreichen.
Infrarotsensorik
Neben dem Sehen mit Hilfe von Kameras
untersuchen wir die Effizienz von Infrarotsensorik zur Objekterkennung und Navigation in unbekannten Umgebungen.
Aussagen über das Erkennungsvermögen beliebiger Anzahlen, Anordnungen und
Charakteristiken von Sensorarrays erhalten
wir durch die Simulation von Systemen mit
aktiver Infrarotsensorik.
Die Simulation basiert auf dem aus der
Computergrafik bekannten Raytracing-Verfahren. Als Erweiterung zum herkömmlichen Raytracing wird neben der Helligkeit
auch der zeitliche Aspekt der Signale berücksichtigt. Die betrachtete Szene wird
nicht auf eine Ebene vor dem Empfänger,
sondern auf eine Kugel um den Empfänger
herum projiziert. Auf diese Weise können
die Impulsantworten verschiedener Sensorkomponenten bestimmt werden.
Simuliertes Umweltszenario aus dem Blickwinkel eines Roboters.
Der Miniroboter Khepera mit einem Kameramodul
für Cheap Vision.
Kontakt:
Dipl.-Ing. U. Witkowski
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 63 52
Fax: +49 (0) 52 51/60 63 51
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Fachgruppe
Mediatronik
Kommunizieren und Kooperieren
Herausforderung
Eine wesentliche Grundlage für die rasante
Weiterentwicklung unserer Informationsgesellschaft ist die Bereitstellung leistungsfähiger und zuverlässiger Kommunikationssysteme. Eine wichtige Eigenschaft zukünftiger Netze wird die selbständige Anpassung
der Netzressourcen an unterschiedliche
Betriebsbedingungen sein.
Ziel unserer Forschungsaktivitäten ist
die Entwicklung und Analyse kognitiver
Netzwerkkomponenten, die ihre Rechenund Kommunikationsleistung selbstoptimierend auf die wechselnden Anforderungen in dynamisch vernetzten Systemen
abstimmen. Kooperationspartner sind
Phoenix Contact (Blomberg), Infineon
(München) sowie das PC2 (Paderborn).
Agenten in verteilten Systemen
der Gebäudeautomation
Alle Funktionen der Animationssäule am
Fachgebiet Schaltungstechnik können über
das Internet gesteuert werden.
Software-Agenten setzen sich im Internet
und in Intranets als neuartiges, eigenständiges Programmparadigma immer mehr
durch. Dort suchen sie autonom nach Informationen zu einem bestimmten Thema,
bieten auf Online-Auktionen oder erfüllen
anspruchsvolle Anwendungen in der Produktionsplanung und -steuerung.
In modernen Gebäudeautomationssystemen werden inzwischen nicht nur Geräte der technischen Gebäudeeinrichtung
sondern vermehrt auch Geräte aus allen
Bereichen des täglichen Lebens miteinan-
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. U. v. d. Ahe
Dipl.-Ing. A. Brinkmann
Dr. phil. A. Grote
Dipl.-Inform. R. Hunstock
Dipl.-Ing. H. Kalte
Dipl.-Ing. D. Langen
Dipl.-Ing. J.-C. Niemann
Dipl.-Ing. E. Vonnahme
Kontakt:
Dipl.-Ing. M. Porrmann
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 63 52
Fax: +49 (0) 52 51/60 63 51
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Objektklassen von Agenten-Systemen und Agenten.
der vernetzt. Komponenten der Unterhaltungselektronik oder Haushaltsgeräte,
Komponenten von Sicherheitssystemen bis
hin zu mobilen Kommunikationsgeräten
bilden Netzwerke von einigen tausend Teilnehmern innerhalb eines Gebäudes. In den
Räumen der Fachgruppe Schaltungstechnik
sind für Untersuchungen weite Teile der
technischen Einrichtung zu einem modernen Gebäudeautomationssystem vernetzt.
Die Konfiguration und Steuerung der Netzwerkkomponenten erfolgt bequem über
das Internet (http://wwwsct2.upb.de).
Der Einsatz von Agenten im Bereich der
Gebäudeautomation zur Einsparung von
Energie oder zur Komfortsteigerung ist eine
sinnvolle Ergänzung bestehender Anwendungen. Ein Ziel ist es, die in vorhandenen
Systemen bereitstehende Rechen- und
Kommunikationsleistung optimal zu nutzen.
Erste Untersuchungen zur Realisierbarkeit und zum Nutzen dieser Technologie
wurden in der Fachgruppe Schaltungstechnik durch eine Erweiterung des bestehenden Software-Simulators für Netzwerke der
Gebäudeautomation DiLoS in Angriff
genommen. In diesem Rahmen sind ein
Basis-Agentensystem und eine Vaterklasse
implementiert worden, die für weitere
Untersuchungen dieser Technologie zur
Verfügung stehen und im Falle eines Beispiel-Szenarios bereits konkrete Ergebnisse
geliefert haben.
Schaltungstechnik
51
Rapid Prototyping
Prototypische Implementierung komplexer Schaltungsentwürfe
Rapid Prototyping
Der Zeitraum zwischen Idee und Vermarktung eines neuen Produktes wird insbesondere bei der Entwicklung mikroelektronischer Systeme zum erfolgsentscheidenden
Faktor. Prototypische Implementierungen
helfen, Ideen schnell und effektiv in neue
Produkte umzusetzen. Das am Fachgebiet
Schaltungstechnik entwickelte Rapid-Prototyping-System RAPTOR2000 verfügt über
alle wichtigen Komponenten, um Schaltungs- und Systementwürfe mit einer
Komplexität von bis zu 60 Millionen Transistorfunktionen zu realisieren. Die Einbettung neuer Entwicklungen in eine reale
Systemumgebung ermöglicht neben einer
erheblichen Beschleunigung und Vereinfachung des Testablaufs auch eine Erhöhung
der Funktionssicherheit durch eine wesentlich höhere Testabdeckung, als es mit
Simulationswerkzeugen alleine möglich
wäre.
Anwendungsbeispiel:
Ethernet-Switch
Der Einsatz von Ethernet in der Automatisierungstechnik verspricht geringere Kosten
und eine höhere Leistungsfähigkeit als verbreitete Feldbussysteme sowie eine Vereinheitlichung betrieblicher Kommunikationssysteme. In Kooperation mit der Phoenix
Contact GmbH entwickeln wir einen Ethernet Switch, der wesentliche Anforderungen
der Automatisierungstechnik wie deterministischen Buszugriff, einfache Topologie,
definiertes Verhalten im Fehlerfall und
geringe Kosten erfüllt. Der Switch verarbeitet das Ethernet-Protokoll in Hardware, alle höheren Protokolle können auf
einem integrierten Prozessor verarbeitet
werden.
Zusammen mit der Infineon AG (München) haben wir einen 32-Bit RISC-Prozessorkern für eingebettete Systeme entwikkelt. Der komplette Mikroprozessorkern
liegt als synthetisierbares VHDL-Modell vor,
so dass Erweiterungen des Instruktionssatzes einfach möglich sind. Die technologieunabhängige Beschreibung ermöglicht es
zudem, den Prozessorkern auf verschiedene
Zieltechnologien wie beispielsweise FPGAs
oder Standardzellen abzubilden. Der Prozessor wurde in einer 0,13 µm CMOS-Technologie bei Infineon gefertigt und am
Fachgebiet Schaltungstechnik erfolgreich
getestet. Mit einer Chipfläche von 0,25
mm2 beträgt die Leistungsaufnahme des
Bausteins bei einer Taktfrequenz von 160
MHz nur 20 mW.
Das RAPTOR2000-System wird am
Fachgebiet Schaltungstechnik für die prototypische Implementierung eines Systemon-Chip-Entwurfes eingesetzt, der den
beschriebenen Ethernet-Switch und den SCore Prozessor auf einem Baustein integriert. Für den prototypischen Aufbau wird
der Ethernet-Switch auf einem FPGAModul implementiert, während der S-Core
als diskreter Baustein auf einem zweiten
Modul zum Einsatz kommt.
Rapid Prototyping System RAPTOR2000.
Modul zur Integration des am Fachgebiet Schaltungstechnik entwickelten Prozessorkerns S-Core
in das RAPTOR2000-System.
Kontakt:
Dipl.-Ing. M. Porrmann
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 63 52
Fax: +49 (0) 52 51/60 63 51
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52
Fachgruppe
Mechatronik
und
Mechatronik und Dynamik
Dynamik
Mit Kreativität zur Innovation
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek
Neue Entwicklungen entstehen heute immer öfter an den
Grenzen zwischen den Disziplinen, dort, wo verschiedene
Denkweisen sich begegnen und einander befruchten. In diesem Spannungsfeld lebt die Mechatronik, eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts.
Mechatronik und Dynamik
Das Kunstwort Mechatronik wurde um
1975 vom japanischen „Ministry of International Trade and Industry (MITI)” geprägt,
um die Steuerung von Maschinen mit Hilfe
von Mikroprozessoren prägnant zu bezeichnen. Die Mechatronik verdankt ihre Entwicklung vor allem der zunehmenden
Bedeutung der Informationsverarbeitung
beim Bau neuer Maschinen. Haupttriebfeder war und ist die stürmische Entwicklung
der Mikroelektronik während der letzten
Jahrzehnte.
Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, Roboter, elektronisches Motormanagement, ABS, Airbag, CD-Player, Walkman, Video-Kameras usw. sind typische
Beispiele mechatronischer Systeme. Die
Wissenschaft Mechatronik entwickelte sich
aus dem Versuch, das Gemeinsame hinter
diesen vielen revolutionären Neuentwikklungen zu verstehen.
Systeme können durch die an ihren
Ein- und Ausgängen auftretenden Materie-, Energie- und Informationsströme
und durch die Art, wie diese miteinander
zusammenhängen, beschrieben werden. In
mechatronischen Systemen ist der Informationsfluss besonders wichtig. Früher
mussten Informationsflüsse mechanisch
realisiert werden (Gestänge, Hebelmechanismen, etc.), heute kann dies sehr einfach
über standardisierte IT-Bausteine geschehen. Mikroprozessoren sind zu Maschinenelementen geworden, wie z. B. Schrauben,
Kupplungen, o. ä. Die Kopplung technischer
Systeme ist auf der Ebene der Informationsverarbeitung besonders leicht zu realisieren. Vorteil - aber auch Gefahr - der
immateriellen Kopplung ist die enorme Flexibilität, die dadurch entsteht. Situationsabhängiges Handeln wird dadurch ermöglicht. Maschinen werden „intelligent”.
Wie bei jeder anderen Ingenieurwissenschaft bestehen wesentliche Aufgaben in
der Analyse und in der Synthese. Die Herausforderung bei der Analyse ist die enge
Kopplung mechanischer, elektronischer und
informationsverarbeitender Bauteile in
funktioneller Hinsicht. Die jeweiligen
domänenspezifischen Beschreibungsformen
müssen zusammengeführt werden. Bei der
Synthese mechatronischer Systeme kommt
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die Notwendigkeit, gleichzeitig funktionale
und gestalterische Gesichtspunkte zu
berücksichtigen hinzu.
Die „Kunst, Maschinen zu bauen” (Mechanik) und dabei die durch die Mikroelektronik gegebenen Möglichkeiten konsequent
zu nutzen, ist eine der Schlüsseltechnologien am Beginn des 21. Jahrhunderts.
Während in den letzten Jahren das Ziel
bei der Entwicklung mechatronischer
Systeme meist darin bestand, Funktionen
aus der Mechanik in die Elektronik und
Software zu verlagern, stellt sich nun
zunehmend die Aufgabe, Systeme in informationsverarbeitende Netzwerke einzubinden, um dadurch zusätzliche Funktionen
bereitzustellen. Die automatische Konfiguration in offenen Systemen ermöglicht
kooperatives, situationsabhängiges Handeln
technischer Systeme und bildet eine
wesentliche Grundlage zur Entwicklung
selbstoptimierender Systeme.
Wir konzentrieren unsere grundlegenden
Forschungsarbeiten auf die Kompetenzfelder:
• Schwingungen und Dynamik,
• Kontaktmechanik und Reibung,
• Piezoelektrische Werkstoffe und
Entwicklungsmethodik
mechatronischer Systeme
und arbeiten in Anwendungsprojekten aus
den Bereichen:
• Aktorik,
• Ultraschalltechnik,
• Automobil- und Bahntechnik
eng mit der Industrie zusammen.
Im vergangenen Jahr wurde dabei insbesondere der Bereich der Lichttechnik stark
ausgebaut. Dies geschah im Rahmen des
L-LAB, einem in Private Public Partnership
getragenen Kompetenzzentrum für Lichttechnik und Mechatronik der Hella KG
Hueck & Co. und der Universität Paderborn.
Dort sind zwischenzeitlich 10 wissenschaftliche Mitarbeiter in Projekten tätig, und es
wurde eine Forschungsdozentur des Stifterverbands für die Deutsche Wissenschaft
eingeworben, die sich mit Aktiven Lichttechnischen Systemen befassen wird.
Chance oder Risiko. Erfolgreiche
Technologieentwicklung mit Innovationsmanagement.
Berlin (u.a.), Springer 2001.
54
Fachgruppe
Ultraschallschwingungsantriebe
Wanderwellenmotor
Kontaktmodell mit
dreidimensionaler Kinematik
Segmentierte Piezokeramik auf der Unterseite des
Stators eines Wanderwellenmotors.
Dreidimensionale Kontaktellipse mit Projektion
der Ellipse in die geneigte Kontaktfläche.
Eine wesentliche Grundlage für die Kontaktmodellierung bei Wanderwellenmotoren ist die Reibungskinematik der Oberflächenpunkte. Bisherige Kontaktmodelle für
Wanderwellenmotoren beinhalten eine
zweidimensionale Modellkinematik. Begründet wird diese meist mit über den
schmalen Kontaktbereich annähernd konstanten Verhältnissen (z. B. Normalspannungen und Tangentialgeschwindigkeiten).
Dabei wird stillschweigend die zusätzliche
Annahme gemacht, dass die Trajektorien
der Statoroberflächenpunkte keine Radialkomponente besitzen. Dreidimensionale
Messungen der Trajektorien an verschiedenen Statoren haben jedoch gezeigt, dass
diese Annahme nicht zutreffend ist und
damit, je nach Kontaktkinematik der Wanderwellenmotoren, mehr oder weniger
große Abweichungen zwischen den berechneten und den tatsächlich auftretenden
Drehmomenten entstehen. Die radiale
Geschwindigkeitskomponente geht nämlich
in die Relativgeschwindigkeit zwischen Stator und Kontaktschicht ein, woraus eine
radiale Komponente der Reibungskräfte
entsteht. Dies zeigt, dass ein dreidimensionales Modell aufgebaut werden muss, das
die radiale Bewegungskomponente der Statoroberfläche beinhaltet.
Experimentelle Untersuchungen
In speziellen Versuchen wurden mit laseroptischen Messverfahren die axiale, die
radiale und die tangentiale Schwingungskomponente an Statoren von Motoren der
Firmen ASMO und Shinsei (USR60) sowie
an einem Eigenbau bestimmt. Als Ergebnis
Rotor mit geneigter Kontaktfläche zur Vermeidung radialer Reibungskraftkompontnen.
Kontakt:
Dipl.-Ing. Heiner Storck
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 61 85
Fax: +49 (0) 52 51/60 62 78
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Dreidimensionale Vermessung der Trajektorien von
Statoroberflächenpunkten
wurden erhebliche radiale Schwingungskomponenten bei allen 3 vermessenen Statoren festgestellt. Sie betrugen beim
ASMO-Stator und dem Eigenbau im Mittel
24 % der axialen Komponente und beim
Shinsei-Stator sogar 47 % der axialen
Komponente.
Optimierung des Kontaktverhaltens
Die Entwicklung und Implementierung des
dreidimensionalen Kontaktmodells mit tangentialer Kontaktschicht ist noch nicht
vollständig abgeschlossen, aber schon jetzt
können Aussagen zur Verbesserung des
Kontaktverhaltens bei Wanderwellenmotoren abgeleitet werden. Denn unabhängig
von den letztlich ausgebildeten Haft- und
Gleitzonen im Kontaktbereich sowie den
damit verbundenen Verlusten sowie Verschleißerscheinungen, wirkt sich die festgestellte radiale Bewegungskomponente
immer momentverringend sowie verlustund verschleißsteigernd aus. Ein erstes
wichtiges Ziel bei der Weiterentwicklung
von WWM könnte die Vermeidung bzw.
Verringerung der entsprechenden Bewegungskomponente durch Modifikation des
Schwingungsverhalten des Stators sein. Es
kann aber auch eine Änderung hinsichtlich
der Lage der Kontaktfläche erfolgen: Bei
entsprechend geneigter Kontaktfläche ist
die Projektion der dreidimensionalen Bewegungsellipse in die Kontaktfläche eine
Gerade. Als Resultat stellen sich Reibungskräfte ohne radiale Komponente ein, die
vollständig zur Erzeugung des Motormomentes beitragen.
Mechatronik und Dynamik
55
Reibung bei Ultraschallschwingungen
In vielen Bereichen der Ultraschalltechnik
spielen Reibungseffekte eine wesentliche
Rolle. Beispiele sind Ultraschallschwingungsantriebe (Wanderwellenmotor, Paderborner Ruderer Motor) und ultraschallunterstützte Bearbeitungsprozesse (Drahtziehen, Bohren, Schneiden, Zerspanen). Die
makroskopisch beobachtbare Reibungsreduktion resultiert indes nicht aus veränderten ultraschallbedingten Reibungsmechanismen, sondern kann, wie im Rahmen
eines vor kurzem abgeschlossenen Forschungsvorhabens gezeigt wurde, bereits
durch das Coulomb’sche Reibungsgesetz
bei Berücksichtigung der mikroskopischen
Kinematik erklärt werden
Modellbildung
Es wurden zwei grundlegend unterschiedliche Fälle untersucht, bei denen ein Probekörper unter Wirkung einer Normalkraft
auf einem Gegenkörper translatorisch mit
einer makroskopisch konstanten Geschwindigkeit bewegt wird, und dieser Bewegung
eine harmonische hochfrequente
Geschwindigkeitskomponente überlagert
wird. In einem Fall (Longitudinaleffekt)
haben beide Geschwindigkeitskomponenten die gleiche Richtung. Im anderen Fall
(Translationseffekt) sind sie orthogonal
zueinander.
Auf Basis dieser beiden kinematischen Verhältnisse und dem Coulomb’schen Reibgesetz wurden die Reibungskräfte berechnet
und in Richtung der makroskopischen
Bewegung über eine Periode der harmonischen Schwingung gemittelt. Die gemittelten Kräfte sind vom Verhältnis der konstanten Geschwindigkeitskomponente und
der harmonischen Geschwindigkeitsamplitude abhängig. Bei Verhältnissen kleiner 1
sind die Kräfte in beiden Fällen geringer als
ohne überlagerte Schwingung.
Experimentelle Untersuchungen
Es wurde ein piezoelektrischer λ/2-Schwinger aufgebaut, der in seiner ersten Längseigenschwingung resonant angeregt wird, so
dass es zu einer gegenphasigen Bewegung
der Endpunkte kommt. Durch einen bestimmten Radius an den Enden wurden
definierte Kontaktstellen realisiert. Bei
Experimenten mit und ohne Ultraschallanregung wurde dann jeweils die Kraft
bestimmt, die zur Bewegung des Ultraschallschwingers notwendig war, wobei
Messgeräte niedriger Bandbreite eingesetzt
wurden. Die Messungen bestätigen die
getroffenen Modellierungsannahmen.
Vergleich zwischen Rechnung und Messung
Piezolelektrischer Ultaschallschwinger
Versuchsanordnung zur Überprüfung des modellierten Reibungsreduktionsprozesses
Kontakt:
Dipl.-Ing. Heiner Storck
E-Mail: [email protected]
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56
Fachgruppe
Anwendung probabilistischer Methoden
beim mechatronischen Systementwurf
Herausforderungen
Bei der Entwicklung mechatronischer
Systeme bieten eine systematische Vorgehensweise und ein integrativer Ansatz
deutliche Vorteile. Leistungsfähige Produkte, die sich aufgrund eines attraktiven
Preis-Leistungs-Verhältnisses im Wettbewerb behaupten, werden heute in der
Regel in interdisziplinären Teams entwickelt. Kernaufgabe dieser Teams ist es, trotz
unbekannter Einflussgrößen und eines
hohen Maßes an Unsicherheit bereits in
den frühen Stadien des Systementwurfs
zuverlässige quantitative Aussagen zu den
wichtigsten Leistungsmerkmalen des späteren Produktes zu machen. Auf diese Wiese
lassen sich alternative Entwürfe vergleichen, ihre Chancen und Risiken bewerten
und die begrenzten Entwicklungsressourcen
gezielt einsetzen.
Lösungsansatz
Die wohl prominenteste Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Kontakt:
Dipl.-Ing. Wiro Wickord
E-Mail: [email protected]
Tel.: +49 (0) 52 51/60 64 87
Fax: + 49 (0) 52 51/60 62 78
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Die Betriebswirtschaftslehre bemüht sich
seit Jahren um möglichst exakte Kostenoder Rentabilitätsvorschauen. Solange
diese Prognosen weit in die Zukunft reichen, neue Produkte oder Märkte betreffen,
müssen sie sich neben bekannten Parametern auf vage Annahmen und unscharfe
Informationen stützen. Zur Einbindung dieser Informationen nutzt man seit einigen
Jahren wahrscheinlichkeitstheoretische
Ansätze. Ziel dieses in Zusammenarbeit mit
der DaimlerChrysler Forschung in Frankfurt
durchgeführten Forschungsvorhabens ist
es, die Übertragbarkeit dieser Ansätze auf
den mechatronischen Entwurfsprozess zu
prüfen und den Nutzen anhand einer Beispielentwicklung exemplarisch zu belegen.
Pilotprojekt
Die Planung einer neuen Fahrzeugreihe
beginnt Jahre vor ihrer Markteinführung.
Im Rahmen dieses Pilotprojekts soll geprüft
werden, welchen Nutzen ein drehzahlvariabler Nebenaggregatantrieb in Fahrzeugen
der Kompaktklasse bietet und welche Einflussgrößen in Bezug auf die Genauigkeit
dieser Aussagen besonders kritisch sind.
Dazu wird das Gesamtsystem AntriebNebenaggregat mit den Methoden des
Front-Load-Design modelliert und das
Betriebsverhalten der Nebenaggregate, die
drehzahlstarr über einen Keil- bzw. Poly-YRiemen oder über ein Getriebe mit stufenlos verstellbarer Übersetzung angetrieben
werden, in einer Entwicklungsumgebung
unter MATLAB/Simulink simuliert. Dadurch
können Aussagen über die erzielbare Energieeinsparung und andere Zielgrößen
getroffen werden.
Die MATLAB/Simulink Berechnungsumgebung (Quelle: DaimlerChrysler Forschung, Frankfurt).
Mechatronik und Dynamik
57
Condition Monitoring in mobilen Systemen
Online Überwachung dynamisch beanspruchten Strukturen mittels
eines Lebensdauerbeobachters
Im Rahmen dieses Forschungsschwerpunktes wird ein sogenannter Lebensdauerbeobachter entwickelt. Dessen Aufgabe besteht
darin, eine Prognose für die Restlebensdauer der überwachten Bauteile abzugeben.
Dies wird erreicht, indem einzelne Komponenten oder gesamte Baugruppen mit Sensoren und informationsverarbeitenden Prozessoren ausgestattet und die dynamische
Beanspruchung z.B. in Form von Spannungen, Kräften oder Beschleunigungen erfasst
werden. Im weiteren Verlauf werden die
ermittelten Werte in einem Diagnosemodell
bzw. einem entsprechenden Schädigungsmodell verarbeitet.
Im Sinne der Entwicklungsmethodik für
mechatronische Systeme wird für den
Lebensdauerbeobachter eine Funktionsanalyse vorgenommen, bei der die Gesamtfunktion „Restlebensdauer vorhersagen” in
Teilfunktionen: „Beanspruchung ermitteln”,
„Schädigung akkumulieren” und „Verblei-
bende Lebensdauer errechnen” zerlegt wird.
Ziel ist dabei die Ableitung einer modularen
Struktur.
Die Teilfunktionen können auf verschiedene Weise realisiert werden: So kann z.B.
die Ermittlung der Beanspruchungen durch
direkte Messung mittels DMS (Dehnungsmessstreifen) erfolgen. Es ist aber auch
möglich, die Beanspruchungen indirekt zu
bestimmen, indem Beschleunigungen oder
andere Parameter gemessen werden und
ein Modell zur Berechnung der damit verbundenen Beanspruchung benutzt wird.
Als Anwendungsbeispiel für die Lebensdauerüberwachung dient das Einzelachsfahrwerk des NBP-Shuttles (Projekt Neue
Bahntechnik Paderborn).
Direkte Messung der Beanspruchung an der Achse.
Indirekte Ermittlung der Beanspruchung am Beispiel des Spurführungsmodul.
Typischer Aufbau des Lebensdauerbeobachters
Kontakt:
Dipl.-Ing. Sebastian Wedman
E-Mail: [email protected]
Tel. +49 (0) 52 51/60 64 97
Fax: +49 (0) 52 51/60 62 78
www.hni.uni-paderborn.de/mud
58
Fachgruppe
Elektrotechnik
Elektrotechnik
Grundlagen der Elektrotechnik
Prof. Dr. rer. nat. Georg Hartmann
Maschinelles Sehen ist ein wichtiges Beispiel für das Eindringen künstlicher kognitiver Leistungen in technische Systeme.
Die Zielsetzung unserer Forschungsaktivitäten ist darauf ausgerichtet, Leistungsmerkmale biologischer visueller Systeme
nutzbar zu machen und in unterschiedlichen Anwendungen
zum Einsatz zu bringen wie z.B. bei der visuell gesteuerten
autonomen Demontage von Altautos.
Elektrotechnik
Neuronale Architekturen und
wissensbasierte Systeme für
maschinelles Sehen.
Derzeit wachsen unsere Erkenntnisse über
die Funktionsweise von Gehirnen schneller
als je zuvor. Dies bedeutet auch, dass bislang dem Menschen vorbehaltene kognitive
Fähigkeiten zunehmend auf Informationsverarbeitungssysteme abgebildet und in
industriellen Prozessen eingesetzt werden.
Maschinelles Sehen ist ein wichtiges
Beispiel für dieses Eindringen künstlicher
kognitiver Leistungen in technische Systeme. Der Fortschritt auf diesem Gebiet wird
getragen vom zunehmenden Verstehen der
visuellen Informationsverarbeitung, von der
Modellierbarkeit neuronaler Architekturen,
von effizienten Methoden der künstlichen
Intelligenz und nicht zuletzt von der rasant
gewachsenen Leistungsfähigkeit der Rechner.
Die Zielsetzung unserer Forschungsaktivitäten ist darauf ausgerichtet, möglichst
viele Leistungsmerkmale biologischer
visueller Systeme technisch nutzbar zu
machen. Dabei ist es uns inzwischen gelungen, Objekte ohne die oft üblichen Trainingssequenzen schnell zu lernen, sie aus
unterschiedlichen Distanzen, Orientierungen und Perspektiven robust und zuverlässig wiederzuerkennen und dabei die unvermeidlichen Beleuchtungseinflüsse, Blickpunktfehler und Gestaltvariationen der
Objekte weitgehend zu tolerieren. Dieses
ganzheitliche Erkennen „auf einen Blick“
beruht auf einer neuronalen Architektur
und auf neuronalen Repräsentationen, die
denen im visuellen Kortex ähnlich sind.
Die Fähigkeit, beim Sehen sequentiell
auf interessierende Teilobjekte zu schauen
und dabei Details komplexer Objekte zu
erkennen, oder die Fähigkeit, aus der
Anordnung der Teilobjekte auf das Vorhandensein verdeckter Objektteile zu schließen,
konnten wir durch eine Kombination der
59
erwähnten neuronalen Architektur mit
einem auf KI-Methoden beruhenden wissensbasierten System erreichen.
Eine Anwendung unserer Verfahren ist
die sensorisch gesteuerte autonome
Demontage von Altautos. Mit dem aufgebauten Demonstrator (siehe Bild links)
konnte das automatische Abschrauben von
Autorädern gezeigt werden. Dabei wurden
mit dem in unserer Fachgruppe aufgebauten aktiven Stereokopf die zu demontierenden Räder erkannt und in ihrer räumlichen
Lage vermessen, sodass die Radschrauben
vom Roboter exakt angefahren werden
können. Die Leistungsfähigkeit des Demonstrators DEMON kann in einer Sonderausstellung: „Computer - Gehirn” vom
25.10.2001 bis 01.03.2002 im HNF (Heinz
Nixdorf MuseumsForum) von den Besuchern selbst getestet werden.
Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe sind:
• biologische Grundlagen des Sehens
• Grundlagen optischer Mustererkennung
• Stereosehen
• aktive Erkennungssysteme
• wissensbasierte Informationsverarbeitung
• visuell gesteuerte Roboter
• telesensorische Systeme
Aktiver Stereokamerakopf
DEMON-Präsentation im HNF
Kontakt:
Dr.-Ing. Siegbert Drüe
Tel.: +49 (0) 52 51/60 22 15
E-Mail: [email protected]
60
Fachgruppe
Visuell gesteuerte Roboter
Miniaturstereokamerasystem mit aktiver Vergenzkontrolle
Kontakt:
Dipl.-Ing. Roland Brockers
Dipl.-Ing. Ralf Stemmer
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 22 17
E-Mail: {brockers, stemmer}@get.upb.de
Im Projekt „Visuell gesteuerte Roboter”
wurde unter anderem ein Roboter entwikkelt, der in verschiedenen Stationen einer
Altautodemontagestraße eingesetzt werden
kann. Gezeigt wurde die Einsatzfähigkeit
am Beispiel der automatischen Demontage
von Autorädern und des Absaugens von
Flüssigkeiten wie Motoröl, Kraftstoff oder
Bremsflüssigkeit oder sonstigen gesundheitsgefährdenden Flüssigkeiten.
Dabei ist zu beachten, dass sich der
Demontagefall grundlegend vom Montagefall unterscheidet. Während bei der Montage mit festdefinierten Positionen und Montageteilen gearbeitet werden kann, ist die
Form und Position von Objekten beim
Demontagefall zunächst einmal unbekannt.
Eine Demontageeinheit muss also das
Objekt analysieren und auf veränderte
Gegebenheiten reagieren.
Die eingesetzte visuelle Sensorik
besteht aus einem aktiven, stationär im
Arbeitsraum installierten Stereokamerasystem und einem Miniaturkamerasystem mit
aktiver Vergenzwinkelkontrolle, das am
Endeffektor des Roboters befestigt ist. Die
durch ein stereoskopisches Verfahren
ermittelten dreidimensionalen Weltkoordinaten beziehen sich jedoch nicht auf das
Roboterkoordinatensystem und müssen
daher durch eine affine Transformation in
dieses überführt werden. Die Parameter der
Transformation (Eulerwinkel und Translationsvektor) werden zuvor durch eine aufwendige Kalibrierung ermittelt.
Das entwickelte Robotiksystem weist
jedoch eine starre Kopplung zwischen den
beiden Koordinatensystemen des Sehsystems und Roboters auf. Selbst kleine
Änderungen am mechanischen Aufbau des
Gesamtsystems oder an den Abbildungseigenschaften der Kameras führen zu einer
falschen Berechnung des Roboterzielpunkts
und können somit Kollisionen zwischen
Objekt und Manipulator bewirken.
Motiviert durch das menschliche Vorbild wurde daher der Greifvorgang basierend auf einer Koordination von Bewegung
und visueller Wahrnehmung realisiert.
Durch visuelle Kontrolle der Roboterbewegung wird der Greifer sukzessive an das
Objekt herangeführt. Mögliche Veränderungen am Aufbau oder alterungsbedingte
Veränderungen an der Kameraoptik werden
dadurch kompensiert.
Das innerhalb des BMBF-Projektes
„DEMON” aufgebaute und in der Folge
erweiterte Robotiksystem ermöglicht, mit
den im Fachgebiet entwickelten Erkennungsstrategien robuste Ergebnisse zu
erzielen. Durch Vermessung der zu manipulierenden Objekte mit zwei visuellen Systemen, die gemeinsam oder einzeln eingesetzt werden können, werden Greifpositionen und kollisionsfreie Trajektorien
ermittelt. Durch die Integration einer
Hand-Auge-Koordination in das Gesamtsystem sind die Stereo- und Roboterkoordinatensysteme voneinander entkoppelt.
Dadurch kann der Arbeitsraum des Manipulators auch mittels eines beweglichen
Kamerasystems, welches etwa auf einem
mobilen Roboter installiert ist, analysiert
werden, ohne das die Beziehung zwischen
den Koordinatensystemen aufwendig kalibriert werden muss.
Elektrotechnik
61
Biologisch motivierte Bildverarbeitung
Das menschliche Sehsystem ist offensichtlich in der Lage, relevante Informationen
auf äußerst effiziente Weise aus natürlichen Szenen zu gewinnen, um hiermit
eine robuste Objekterkennung durchzuführen. Biologisch motivierte Methoden spielen daher zunehmend eine bedeutende
Rolle in der industriellen Bildverarbeitung.
Das ehrgeizige Ziel ist, zumindest Teile der
biologischen Mechanismen zu modellieren
und für technische Bilderkennungsaufgaben nutzbar zu machen. Darüber hinaus
können solche Modellierungen und deren
Simulation auch dazu beitragen, biologische Abläufe besser zu verstehen.
Die massiv parallele Verarbeitung der
visuellen Informationen findet in biologischen Sehsystemen innerhalb sog. Neuronaler Netze statt. Diese Verknüpfungsstrukturen zwischen den einzelnen Neuronenschichten können in den frühen Verarbeitungsschichten meist durch lineare arithmetische Operationen beschrieben und
somit auch als zweidimensionale Digitalfilter bzgl. der Ortskoordinaten der Bilddaten
interpretiert werden. Von großer Bedeutung ist hierbei das Ausgangssignal sogenannter Simpler Zellen in der Großhirnrinde, die durch Linien und Kanten einer
bestimmten Orientierung im Bild erregt
werden. Diese lineare örtliche Filtercharakteristik, als sog. Gaborfilterbank implemen-
tiert, spielt in der digitalen Bildverarbeitung
mittlerweile eine eminente Rolle. Die Einsatzgebiete reichen von der klassischen
Objekterkennung, Texturanalyse, Fingerabdruckklassifikation, Gesichtererkennung bis
hin zu Stereoverfahren und der Bewegungsschätzung.
Ziel ist eine systemtheoretische Modellierung der Verarbeitung visueller Signale
höher entwickelter Lebewesen, um die
positiven Eigenschaften des biologischen
Vorbildes hinsichtlich der Extraktion von
orientierten Konturmerkmalen für technische Systeme nutzbar zu machen. Aktuelle
Arbeiten befassen sich u.a. mit Mechanismen, die es dem Sehsystem erlauben, sich
selbständig an Veränderungen der wahrgenommenen Szene zu adaptieren. So ist die
Anpassung der inneren Parameter des
Modells bei einer variierenden Beleuchtungssituation von entscheidender Wichtigkeit für eine nachgeschaltete Extraktion
von Merkmalen bzw. Objekterkennung
anhand dieser Merkmale. Dem wahrgenommenen Bildsignal ist z.B. ein Rauschprozeß überlagert, der durch die Bildaufnahme selbst entsteht. Mit zunehmender
Dunkelheit wird daher immer das Verhältnis von Nutz- zu Rauschleistung schlechter.
Im biologischen Vorbild hingegen konnte
beobachtet werden, daß bei abnehmender
Helligkeit die Größe der rezeptiven Felder in
der Retina zunimmt. Dies bewirkt zwar i.a.
ebenfalls eine Abnahme der Ortsauflösung,
aber auch eine gezielte stärkere Mittelung
des Rauschprozesses. Es klingt somit plausibel, daß hierdurch einer Verschlechterung
des Signal-zu-Rausch Verhältnisses entgegengewirkt wird.
Die Entwicklung eines adaptiven
Modells am Vorbild biologischer Sehsysteme verspricht eine effiziente und robuste
Extraktion von orientierten Konturmerkmalen. Diese intelligente Vorverarbeitung
eröffnet somit technischen Applikationen
eine sichere Bilderkennungsstrategie - auch
bei sich verschlechternden Beleuchtungsbedingungen.
Extraktion von Konturmerkmalen in einer
verdunkelten und verrauschten Szene:
ohne und mit adaptiven Mechanismen
Kontakt:
Dipl.-Ing. Jörg Thiem
Tel.: +49 (0) 52 51/60 22 16
E-Mail: [email protected]
62
Fachgruppe
Mechatronik
Mechatronik Laboratorium Paderborn
Laboratorium Paderborn
Mechatronik in zukunftsweisenden Anwendungen
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel
Im Sinne der Mechatronik wird am MLaP Forschung an der
Verbindungsstelle zwischen Maschinenbau, Elektrotechnik
und Informatik betrieben. Dazu gehören beim Entwurf neuer
aktiver Systemgruppen mit Hilfe einer funktionalen Betrachtungsweise die systematische Einbindung, die Konzeption
sowie die Bearbeitung verteilter Prozesse unter Echtzeitbedingungen.
Mechatronik Laboratorium Paderborn
Modellbildung, Analyse und Synthese mechatronischer Systeme mit dem am MLaP entwickelten
Softwarepaket CAMeL-View
Realisierung
Modellierung
Die Forschungsaktivitäten des MlaP in
Stichpunkten:
Softwareorientierter Forschungsbereich:
• Objektorientierte Modellierung mechtronischer Systeme unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen physikalischen
Wirkprinzipien, hier vor allem der Mechanik, der Hydraulik und der Elektrotechnik.
• Entwicklung neuer Konzepte für Hardware-in-the Loop-Systeme sowie verteilte Simulationen durch die Implementierung einer hardwareunabhängigen Simulatorplattform.
• Weiterentwicklung von rechnergestützten
Entwurfsverfahren zur Realisierung von
Steuerungen und Regelungen in linearen
und nichtlinearen Mehrgrößensystemen.
Anwendungsorientierter Forschungsbereich:
• Entwicklung mechatronischer Systeme
der Fahrzeugtechnik, hier insbesondere
bei aktiver Federung und hybrid angetriebenen Fahrzeugsystemen.
• Konzeption neuer Antriebs- und Federungssysteme für Schienenfahrzeuge
(„Neue Bahntechnik Paderborn”).
• Steuerung und Regelung von Robotern
mit offener („tempo”) und geschlossener
(„TriPlanar”) Kinematik unter besonderer
Berücksichtigung hoher Modelltiefe im
Hinblick auf elastische Systemanteile und
große Bahngenauigkeit.
• Untersuchungen an Systemen der Feinwerktechnik wie Druckersystemen, Geldauszahlautomaten und Präzisionspositioniermaschinen im Mikro- und Nanometerbereich.
Ziel der Lehre in der Fachgruppe Automatisierungstechnik bzw. des MLaP ist die Vermittlung dieser neuen integrativen Arbeitsrichtung Mechatronik, insbesondere mit im
Forschungsbereich weiterentwickelten herkömmlichen Methoden zur Steuerung und
Regelung mechatronischer Systeme.
Analyse
Entwurf und Realisierung mechatronischer
Systeme stehen typischerweise am Beginn
eines Produktionsprozesses. Sie stellen
damit die entscheidenden frühen Phasen
zur Erzeugung neuer Produkte dar. Mechatronische Systeme sind durch besonders
hohe Anforderungen an das dynamische
Verhalten gekennzeichnet, die durch die
Integration mechanischer Strukturen mit
Sensorsystemen, aktiven Eingriffen und
umfangreicher, meist digitaler Informationsverarbeitung erfüllt werden.
Im Mittelpunkt des Entwurfs mechatronischer Systeme muss zuerst einmal eine
im obigen Sinn „funktionsorientierte” Bearbeitung stehen, ganz im Gegensatz zur
herkömmlichen Maschinenbautradition, bei
der bisher fast ausschließlich eine „gestaltorientierte” Bearbeitung angewendet wird,
die sich weitgehend auf einen evolutionären „Trial-and-Error”-Entwicklungskreislauf
stützt.
63
Synthese
Der mechatronische Entwicklungskreislauf
64
Fachgruppe
X-mobile
Fahrzeugtechnik/Lehre
In Kooperation mit verschiedenen Instituten der Universität Paderborn wurde das
autonom fahrende X-mobile entwickelt. Die
Motivationen für den Bau des Fahrzeugs
sind vielfältiger Natur: Eine wichtige Rolle
spielt der Fluss von Forschungsergebnissen
in die Ausbildung von Studenten, denn
anhand des realen Demonstrators sollen
Studenten in Teamarbeit erlerntes Wissen
umsetzen und selbstorganisierend Aufgaben untereinander verteilen.
Ein weiterer Grund für die Entwicklung
des Fahrzeugs ist die Überprüfung von
neuen Forschungsansätzen für den Entwurf
mechatronischer Systeme. Mit Hilfe des
Versuchsfahrzeugs kann z. B. die vom MLaP
geprägte Methodik zur Entwicklung
mechatronischer Systeme, bei der die ganzheitliche, fachübergreifende Betrachtung
aller Systemkomponenten eine zentrale
Aufbau eines Radmoduls
Kontakt:
Dipl.-Ing. Thorsten Koch
Tel.: +49 (0) 52 51/60 55 72
E-Mail: [email protected]
Dipl.-Math. Frank Scharfeld
Tel.: +49 (0) 52 51/60 55 70
E-Mail: [email protected]
MSc. Mauro Zanella
Tel.: +49 (0) 52 51/60 56 14
Fax: +49 (0) 52 51/60 55 79
E-Mail: [email protected]
www.xmobile.upb.de
Das X-mobile
Rolle spielt, anschaulich dargestellt und
weiter vorangetrieben werden. Außerdem
kann das X-mobile wegen seiner hinreichenden Komplexität auch als Erprobungsfeld für Echtzeithard- und -software dienen. Die Motivation für die Entwicklung
eines autonomen Fahrzeugs resultiert aus
einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Forschungsvorhaben. Bei diesem Projekt werden am Beispiel
eines innerstädtischen Verteilerfahrzeugs
die Wechselwirkungen zwischen konstruktiver und mechatronischer Ausprägung
beim Entwurfsvorgang untersucht. Als
erster Schritt für eine Realisierung des Servicezubringers außerhalb des Rechners
dient der funktionale Prototyp X-mobile.
Bei der Entwicklung des X-mobile spielte die Modularität als StrukturierungsHilfsmittel eine besondere Rolle: Nur durch
die Aufteilung in gekapselte Baugruppen das gilt sowohl für die Mechanik als auch
für die Elektronik und die Informationsverarbeitung – wurde eine effiziente Entwicklung möglich.
In den ersten Phasen der Entwicklung
wurden Konzepte und Funktionen einschließlich der anzuwendenden Wirkungsprinzipien zur Lösung der geforderten Aufgabe ausgewählt und mit Hilfe von rechnergestützten Verfahren analysiert. Grundlage dazu bildet eine universelle Modellrepräsentation, die speziell für den Entwurf
mechatronischer Systeme am MLaP entwickelt wurde.
Mechatronik Laboratorium Paderborn
65
Modulares Bahnsystem
Neue Bahntechnik Paderborn
Heutige Verkehrssysteme müssen das ständig wachsende Verkehrsaufkommen bewältigen. Dabei steigen ständig die Anforderungen an Sicherheit, Komfort und
Geschwindigkeit. Dies kann nach Meinung
der Mitarbeiter des Projektes NBP nur
durch ein neues Verkehrskonzept, hier
Bahnkonzept, und nicht nur durch einzelne
Veränderungen am konventionellen Prinzip
erreicht werden. Dabei ist der Grundbaustein ein vollautomatisches Zugsystem mit
kleinen frei konfigurierbaren, modular aufgebauten und hoch flexiblen Einheiten,
sogenannten Shuttles, auf einer zum Teil
intelligenten Strecke, die vom Fahrzeug
über Funk nach dessen Vorgaben eingestellt
wird. Die Shuttles bewegen sich selbsttätig
und zielrein entsprechend den Kundenwünschen, geleitet von einem Logistikkonzept, das größtenteils mit Hilfe der Agententechnik umgesetzt wird. Entscheidend
ist nicht die Fahrgeschwindigkeit, sondern
die Reisezeit von Ausgangspunkt zum Zielort – ohne Verzögerungen wie Umsteigen,
Verspätungen und Wechsel des Verkehrsmittels. Dies ist mit dem Bahnsystem NBP
konsequent und in einer eigens entwickelten Migrationsstrategie im heutigen Bahnverkehr umsetzbar. Die Hauptfunktionen
Tragen, Führen und Antreiben werden nicht
mehr über die kaum fünfmarkstückgroßen
Berührungsflächen zwischen den Rädern
und der Schiene realisiert. Daher verringert
sich trotz hoher Reisegeschwindigkeit, aber
mit ca. 160 km/h nur mittlere Fahrgeschwindigkeit, auch die Reibung und damit
auch die Abnutzung der Komponenten.
Vorteile der bisherigen Rad-Schiene-Technik sind ein weitverbreitetes Schienensystem (europaweite Norm), keine neuen
Landflächen sind zu verbauen, und die
Anbindung in die Stadtzentren ist vorhanden.
Hier setzten die Überlegungen der
Paderborner Wissenschaftler an. So sieht
die NBP für Rad-Schiene-Systeme herkömmlicher Art einen Linearantrieb vor, der
nicht mehr über die Räder, sondern über
ein Wandermagnetfeld wie beim TRANSRAPID erfolgen soll. Zusätzlich werden aktive
Schwingungsdämpfung und Kurvenneigung des Wagenkastens zur Verbesserung
des Fahrkomforts und aktives Lenken in
Kurven eingesetzt sowie die aktive Schwin-
gungsdämpfung der Drehgestelle und Radsätze zur Verminderung des Rad- und
Schienenverschleißes und damit auch der
Wartungskosten. Das System sieht passive
Weichen vor, auf denen das Fahrzeug selbst
die Richtung wählen kann. Eine schaltende
Weiche, die eine Zwischenstellung für neuartige Shuttles vorsieht, gewährleistet die
Migration in den herkömmlichen Zugverkehr.
Das von der NBP entwickelte modulare
Bahnsystem umfasst drei Module:
• Antriebs- und Bremsmodul: Aufgrund
eines Linearantriebs kann verschleißfrei
angefahren und gebremst werden. Realisieren lässt sich die neue Antriebstechnik auf
vorhandenen Gleisen, so dass ein gemischter Betrieb möglich wäre.
• Spurführungsmodul: Mit einer aktiven
Radsatzlagerung kann wesentlich spurstabiler und verschleißfrei gefahren werden.
• Feder-Neige-Lenkmodul: Ein aktives
Federungssystem realisiert eine sehr komfortable Wagenkastenfederung mit bisher
unerreichtem Fahrkomfort. Diese beeinflusst sowohl die Vertikal- als auch die
Horizontaldynamik. Außerdem wird die
Lenkung realisiert und mit Hilfe der Lenkaktorik die Längsdynamik komfortabel eingestellt. Bei einem so konzipierten ZugSystem können kleinere Einheiten, sogenannte Shuttles, flexibel zusammengestellt
werden. Der Transport von schwingungsund stoßempfindlichen Gütern ist aufgrund
des aktiven Fahrwerks sicher zu gewährleisten.
Konstruktion des Versuchfahrzeuges
Feder-Neige-Modul (Prüfstand)
Feder-Neige-Modul (Funktionsprinzip)
Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel
Tel.: +49 (0) 52 51/60 55 60
E-Mail: [email protected]
Dr.-Ing. Karl-Peter Jäker
Tel.: +49 (0) 52 51/60 55 74
Fax: +49 (0) 52 51/60 55 79
E-Mail: [email protected]
www-nbp.upb.de
66
Fachgruppe
Paralleles
Rechnen
Paralleles Rechnen
3D-Visualisierung des HNI-Gebäudes (Olaf Schmidt)
Neue Dimensionen durch effiziente Nutzung paralleler und
verteilter Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Monien
Paralleles und verteiltes Rechnen ist die Schlüsseltechnologie
für die Lösung großer, rechenintensiver Problemstellungen
in Wissenschaft und Technik. Es gilt, die Leistungsfähigkeit
dieser Technologie weiter zu verbessern, das volle Leistungspotential für Anwendungen zu erschließen und neue Dimensionen der Realisierung zu eröffnen.
Paralleles Rechnen
Die Bereitstellung großer Rechenleistung ist
eine entscheidende Voraussetzung für die
Realisierung komplexer Systeme und
Anwendungen in Wissenschaft und Technik.
Höchstleistungsrechner werden dabei heute
vorwiegend als Parallelrechner realisiert. Bei
diesen Systemen wird eine komplexe Aufgabe nicht von einem Computer allein übernommen, sondern von vielen gleichzeitig
bearbeitet. Sie teilen sich die Arbeit, vergleichbar mit einer Fertigungsstraße oder
einer großen Firma mit ihren verschiedenen
Geschäftsbereichen. Die parallele Rechenleistung kann sowohl durch einen einzigen
Rechner, der aus mehreren Prozessoren
besteht, als auch durch mehrere Rechner,
die auf verschiedene Standorte verteilt sind
und miteinander kommunizieren, erbracht
werden.
Die Bereitstellung leistungsfähiger
paralleler und verteilter Rechnerarchitekturen, die Entwicklung effizienter Verfahren
zur Realisierung von Anwendungen auf diesen Systemen sowie die prototypische Realisierung dieser Anwendungen sind die
wesentlichen Arbeitsgebiete des Fachgebietes „Paralleles Rechnen”.
Ein wichtiger Anwendungsbereich ist
zum Beispiel die Computersimulation durch
Parallelrechner. Teure und zeitintensive Versuchsreihen oder gefährliche Experimente
können hier mehr und mehr durch Computersimulationen ersetzt werden. In Verbindung mit der Computersimulation sowie für
eine Vielzahl weiterer Anwendungen ist die
Visualisierung 3-dimensionaler Objekte in
„Echtzeit” von hoher Relevanz. Die dazu
notwendige Rechenleistung kann nur mit
skalierbaren Parallelrechnern erbracht werden. Diese hohe Rechenleistung wird auch
bei der Lösung von Entscheidungsproblemen sowie bei vielfältigen Planungsproblemen, wie z. B. bei der Verkehrssteuerung,
benötigt, wodurch wertvolle Ressourcen
geschont bzw. Systeme effizienter genutzt
werden können. Die entwickelten Methoden
erproben wir u.a. im Bereich der parallelen
Schachprogrammierung. Das Paderborner
Schachprogramm P.ConNerS hat im Juli
2000 als erstes Schachprogramm ein Groß-
67
meisterturnier gewonnen. Anwendungen
des parallelen und verteilten Rechnens finden sich auch im Bereich vernetzter Multimediasysteme, wo Speicher- und Rechenleistungen „on demand” zur Verfügung
gestellt werden.
Vor diesem Hintergrund bearbeiten wir die
Forschungsschwerpunkte:
• Theoretische Grundlagen des Parallelen
Rechnens
• Architektur und Betrieb paralleler und
verteilter Rechensysteme
• Einsatz des Parallelen Rechnens zur
Lösung komplexer Probleme in Wissenschaft und Technik
Die Arbeitsgruppe ist an zahlreichen national und international geförderten Projekten
beteiligt, in denen die Forschungsergebnisse
zur Lösung praktischer Probleme der Industriepartner angewandt werden. Durch die
enge Kooperation mit den Industriepartnern
ergeben sich umgekehrt immer wieder neu
Impulse und Fragestellungen für unsere
eigenen Forschungsaktivitäten.
Mit unseren Lehrveranstaltungen verfolgen wir das Ziel, den Studierenden fundiertes, forschungsnahes Wissen über das Parallele Rechnen, umfassende Fertigkeiten im
praktischen Einsatz sowie Erfahrungen in
realen Projekten zu vermitteln.
Führende Konferenz auf dem Gebiet des Parallelen Rechnens in Europa.
68
Fachgruppe
Computergrafik
Parallele Photorealistische Bildgenerierung als Dienstleistung
in e-Commerce Szenarien
Das BMBF-Projekt HiQoS
Architektur des HiQoS Rendering-Systems
Ziel des BMBF-geförderten Projektes HiQoS
(High Performance Multimedia Dienste mit
Quality of Service Garantien) ist die Realisierung von Plattformen zur Entwicklung
hochperformanter netzbasierter Multimedia-Dienste, die prototypische Entwicklung
dieser Dienste, sowie deren Evaluierung in
konkreten industriellen Anwendungen. Die
Dienste zeichnen sich vor allem dadurch
aus, dass sie hochqualitative kontinuierliche Medien integrieren, eine parallele
Berechnung photorealistischer Animationen erlauben und auf standardisierten
Internet-Technologien aufbauen. Zur Realisierung dieser Dienstleistungen werden in
HiQoS insbesondere zwei technische Ansätze verfolgt:
1. das Rendering von photorealistischen
Animationen auf Parallelrechnern,
2. die Einhaltung von „Quality of Service
(QoS)“-Garantien in einem Netzwerk von
Media-Servern.
Rendering
Photorealistische Visualisierung von 3D-Modellen
existierender oder virtueller Szenerien kann die
Kosten einer Filmproduktion erheblich reduzieren.
Oben: Cputer-Rekonstruktion der historischen
Innenansicht des Wetzlarer Doms.
Effiziente daten-parallele Algorithmen zur
globalen Beleuchtungssimulation werden
im Rahmen des HiQoS-Projektes von der
Universität Paderborn entwickelt. Im
Photorealistische Visualisierung hilft Architekten und Bauherren bei der Planung von Gebäuden.
Das HiQoS-Konsortium
Kontakt:
Dipl.-Inform. T. Plachetka
Tel.: +49 (0) 52 51/60-67 30
Fax: +49 (0) 52 51/60-66 97
E-Mail: [email protected]
www.upb.de/cs/plachetk
Vordergrund stehen daten-paralleles RayTracing und daten-paralleles Radiosity.
Diese Algorithmen werden in einem verteilten System integriert und als InternetDienste angeboten.
Hoch performante Rechner in mehreren
Rechenzentren können als Komponenten in
das HiQoS Rendering-System eingefügt
und gleichzeitig verwendet werden.
Ein Benutzer des Systems meldet sich
beim Service-Broker (Web-Interface) an
und sendet einen Rendering-Auftrag. Die
Spezifikation eines Rendering-Auftrags
besteht aus einem 3D-Modell (Geometrie,Materialien und Lichtquellen) sowie
Kameras und Parametern, durch welche die
Berechnung und der Zugriff auf Ergebnisse
gesteuert wird. Um die Kompatibilität mit
existierenden 3D-Modellierern zu erreichen,
werden Formate wie erweitertes VRML 2.0
und 3DS unterstützt.
Die Aufträge werden vom SchedulingSystem auf die verfügbaren Ressourcen
verteilt. Eine gute Ressourcen-Ausnutzung
wird dabei berücksichtigt. Die Architektur
des Systems garantiert eine gleichmäßige
Lastverteilung für Berechnungen einzelner
Bilder oder Animationen.
Nach der Berechnung eines Auftrags
bekommt der Benutzer eine Bestätigung
per E-Mail. Auf die Ergebnisse des Auftrags
kann entweder durch E-Mail oder mittels
Web-Interfaces zugegriffen werden.
Das HiQoS Rendering-System wird in zwei
Anwendungsszenarien getestet:
1. für Architektur-Visualisierung von der
Firma IEZ AG in Kombination mit der Software Speedikon W
2. für die Film- und Multimediaproduktion
von der Firma UPSTART! mit 3D Studio
Max.
Paralleles Rechnen
69
Angewandte Spieltheorie
Motivation
Über die letzten 50 Jahre hinweg haben
Forscher der Informatik nach einem nützlichen und produktiven Verständnis des von
Neumann Rechners gesucht und es auch
gefunden. Man hat ein gutes Verständnis
dafür entwickelt, welche Probleme sich auf
einem von Neumann Rechner lösen lassen,
und für viele der lösbaren Probleme kennt
man effiziente Lösungsverfahren. In unserer
heutigen, hochvernetzten Welt gibt es nun
allerdings viele Situationen (z.B. beim Netzwerkfluß im Internet und in ähnlichen Massen-Kommunikationsnetzwerken), in denen
es zu teuer oder gar unmöglich erscheint,
eine zentrale Authorität (wie der von Neumann Rechner eine darstellt) alle vorhandenen Probleme optimal lösen zu lassen.
Betrachten wir z.B. das Internet zu einem
festgehaltenen Zeitpunkt. Dann haben wir
darin eine Vielzahl von Datenpaketen, die
von ihren Startpunkten zu ihren Zielen geschickt werden müssen. Alle diese Pakete so
zu verschicken, daß ihre durchschnittliche
Verweilzeit minimiert wird, ist wohl kaum
möglich, da das entstandene Optimierungsproblem so groß ist, daß man nicht mit vernüntigem Zeitaufwand alle Informationen
sammeln und verarbeiten kann. Man kennt
ja nicht einmal den Aufbau des Internets bis
ins letzte Detail. Man organisiert deshalb
das Routing der verschiedenen Datenpakete
so, daß sich die beteiligten Individuen (Netzwerknutzer, oder zu versendende Datenpakete selber) in egoistischer Manier einen
eigenen, möglichst guten Routingweg
suchen.
In jüngster Zeit rücken Informatik und
klassische Spieltheorie in dem gerade skizzierten Bereich näher zusammen. Die fundamentale Frage der Spieltheorie ist, was
rationales Verhalten in einer gegebenen
Situation den Individuen vorschreiben
würde. Wie sollten sie sich im vorgegebenen
'Spiel' verhalten? Die Spieltheoretiker
gehen dabei meistens davon aus, daß jedes
Individuum eine eigene Zielfunktion besitzt,
die es optimiert. Als vorherrschender Begriff
der Spieltheorie wird oft das sogenannte
Nash-Equilibrium genannt: Es beschreibt
stabile Zustände in dynamischen Systemen,
in denen sich kein Spieler mehr verbessern
kann.
Eine typische Fragestellung für uns ist nun,
wie schlecht ein Nash-Equilibrium unter
gewissen Voraussetzungen gegenüber einer
global optimalen Lösung werden kann,
beziehungsweise, unter welchen Bedingungen ein Nash-Equilibrium einen optimalen Zustand des Systems darstellt. Ferner
ist herauszufinden, wie man algorithmisch
Nash-Equilibria effizient finden kann.
Ein anderer Zweig der Spieltheorie, der
eine Schnittstelle zur Informatik aufweist,
ist der der sogenannten extensiven Spiele.
Hier befinden sich diverse Akteure in einer
zeitlich dynamischen Umgebung, in der
bestimmte Ereignisse den Spielern erlauben,
Aktionen anzustoßen. Es ist sicherlich kein
Zufall, daß viele Gesellschaftsspiele ebenfalls genau diese Struktur aufweisen, bei der
mehrere Spieler nacheinander, reihum
Aktionen wie z.B. beim Schach-, beim
Dame- oder beim Siedlerspiel ausführen.
Denn Zeit und Ereignisse, die einem zeitlichen Ablauf folgen, sind essentielle Eigenschaften unserer Welt.
1
1
1
0
1
1
0
Extensive Spiele lassen sich als Spielbaum darstellen. Bei sog. Zweipersonen-Nullsummenspielen kann man jedem Knoten im Spielbaum einen
eindeutigen Wert zuordnen.
1
(0,0.5,0.5)
(0.5,0.5,0)
(0.3,0.3,0.3)
(0.3,0.3,0.3)
(0.5,0.5,0) (0,0.5,0.5) (1,0,0)
Bei Mehrpersonenspielen ist das nicht mehr möglich.
Das DFG-Projekt „Selektive
Suchverfahren”
In diesem Projekt, das im Rahmen des DFGSchwerpunktprogramms „Effiziente Algorithmen für diskrete Probleme und ihre
Anwendungen” gefördert wird, entwickeln
wir Algorithmen, die es Maschinen erlauben, extensive Spiele hinreichend gut zu
spielen. Für die sogenannten ZweipersonenNullsummenspiele haben wir verschiedene,
auch parallele Verfahren entwickelt, die in
der Praxis im Schachprogramm P.ConNerS
sehr erfolgreich eingesetzt werden. P.ConNerS war das erste Schachprogramm der
Welt, das ein offizielles Großmeisterschachturnier gewinnen konnte.
Führung im Wandel – Das Paderborner Schachprogramm P.ConNerS gewann in Lippstadt als
erstes Schachprogramm weltweit ein Großmeisterturnier.
Das EU Projekt FLAGS
In diesem Projekt liegt die Herausforderung
darin, die Eigenheiten von großen mobilen
Netzwerken zu verstehen, die darin enthaltenen Bottlenecks zu kontrollieren und effiziente, robuste Protokolle und Lastverteilungsverfahren zu entwickeln. C.H. Papadimitriou geht davon aus, daß die wichtigsten
mathematischen Werkzeuge, die das Verständnis des Internets prägen werden, aus
einer Mischung algorithmischer Ideen und
der Spieltheorie entstehen werden.
Kontakt:
Dr. rer. nat. Ulf Lorenz
Tel.: +49 (0) 52 51/60 67 33
E-Mail: [email protected]
www.uni-paderborn.de/cs/ag-monien/
70
Fachgruppe
Angewandte
Physik
/
Angewandte Physik/Integrierte Optik
Integrierte Optik
Integrierte Optik in Lithiumniobat
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Sohler
Das Arbeitsgebiet der Fachgruppe „Angewandte Physik“
(Prof. Dr. W. Sohler) ist die Integrierte Optik. Als Substratmaterial wird Lithiumniobat verwendet, das sich durch seine
hervorragenden elektro-, akusto- und nichtlinear optischen
Eigenschaften auszeichnet. Diese werden ausgenutzt, um eine
Vielzahl optisch und/oder elektrisch steuerbarer, miniaturisierter Wellenleiterbauelemente und optischer Schaltkreise für
Anwendungen in optischer Nachrichtenübertragung und
Messtechnik zu entwickeln.
Angewandte Physik / Integrierte Optik
Ziel der integrierten Optik ist es – in loser
Analogie zur integrierten Elektronik – miniaturisierte Wellenleiterbauelemente und
komplexere optische Schaltkreise auf einem
gemeinsamen Substrat zu entwickeln.
Dieses Ziel verfolgt die Fachgruppe mit
Lithiumniobat als Substratmaterial, das sich
durch seine hervorragenden elektro-, akusto- und nichtlinear optischen Eigenschaften auszeichnet. Darüber hinaus kann es
mit laseraktiven Ionen dotiert werden, um
integriert optische Verstärker und Laser zu
entwickeln.
Schwerpunkte der aktuellen Forschung
sind:
Technologie
Verlustarme integriert optische Wellenleiter,
die durch Eindiffusion von aufgedampften
und photolithographisch strukturierten
Titanstreifen von wenigen Mikrometern
Breite hergestellt werden, bilden die Basis
für die Entwicklung aller Bauelemente und
Schaltkreise. Dazu werden neben Photolithographie und Diffusion weitere Herstellungsverfahren der Mikroelektronik (z.B.
Aufdampfen, Sputtern,...) eingesetzt. Darüber hinaus entwickelt die Fachgruppe
erfolgreich Lithiumniobat-spezifische Technologien (z.B. periodische Polung ferroelektrischer Mikrodomänen, holographisches
Schreiben photorefraktiver Gitter, ...). Die
technologischen Arbeiten werden durch
eine anspruchsvolle Charakterisierung
begleitet (z.B. optische, elektronenoptische
und Raster-Kraft-Mikroskopie, Spektroskopie, …).
Optisch nichtlineare Bauelemente
Periodisch gepolte Ti:LiNbO 3 (Ti:PPLN) Wellenleiter (s. Abb. 1) sind die Grundstruktur
effizienter optischer Frequenzkonverter im
nahen (NIR) und mittleren (MIR) Infrarotbereich. Im NIR werden z.Z. nichtlinear
optische Differenzfrequenzkonverter für die
Wellenlängenumsetzung in künftigen optischen Verteilnetzen mit dichtem Wellenlängenmultiplex (DWDM) erprobt (2 laufende EU-Projekte). Im MIR ermöglichen
optisch parametrische Oszillatoren (OPO)
höchstauflösende selektive Analyse von
Spurengasen und sind deshalb für die
Umweltanalytik von Bedeutung.
71
Erbium-dotierte Laser
Die Kombination laseraktiver Erbium-Dotierung mit den elektrooptischen, nichtlinear
optischen und photorefraktiven Eigenschaften des Substrates hat die Entwikklung von miniaturisierten Lasern mit
besonders attraktiven Eigenschaften
ermöglicht. Aktiv modengekoppelte Wellenleiterlaser liefern eine sehr stabile Pulsfolge, wie sie als optische "clock" in hochratigen, optischen Datennetzen benötigt
wird. Laser mit eingeschriebenen Gittern
liefern aufgrund der wellenlängenselektiven Rückkopplung eine spektral sehr
schmalbandige Emission, wie sie in optischen DWDM-Netzen und für interferometrische Messverfahren benötigt wird.
Abb. 1 Mikrophotographie der selektiv angeätzten Oberfläche eines periodisch gepolten
Ti:LiNbO3-Wellenleiters.
Integrierte Akusto- und Elektrooptik
Die effiziente Wechselwirkung von Oberflächenschallwellen mit geführten optischen
Wellen in kombiniert optischen und akustischen Ti:LiNbO 3-Wellenleiterstrukturen ist
die Basis für wellenlängenselektive,
abstimmbare Polarisationskonverter. Durch
Kombination solcher Konverter mit Polarisationsweichen konnte eine ganze Familie
von Bauelementen für die optische Nachrichtentechnik, wie abstimmbare Filter,
Schalter und Multiplexer entwickelt werden. Damit lassen sich optische Vermittlungsstellen aufbauen. Ein optisches Übertragungssystem mit solchen Vermittlungsknoten wurde in der Arbeitsgruppe entwickelt und auf mehreren Ausstellungen
mit großem Erfolg demonstriert (s. Abb. 2).
Darüber hinaus eröffnet die akustooptische Modenkonversion aufgrund der von
ihr hervorgerufenen Frequenzversetzung
interessante Anwendungsmöglichkeiten in
der optischen Messtechnik, wie das Projektbeispiel des akustooptischen Heterodyninterferometers zeigt.
Ferner werden in der Arbeitsgruppe
elektrooptische Lichtmodulatoren vornehmlich zur monolithischen Integration
im Resonator Erbium-dotierter modengekoppelter und gütegeschalteter Laser entwickelt. Daneben werden elektrooptische
Baulemente zur Kompensation der Polarisationsmodendispersion hergestellt, wie im
folgenden Projektbeispiel genauer erläutert
wird.
Abb. 2 Optisches Übertragungssytem mit integriert akustooptischen Schaltkreisen in den Vermittlungsstellen. (Beitrag u.a zur Ausstellung
„Stein der Weisen” im Deutschen Bundestag in
Bonn im September 2000 anlässlich des Jahres
der Physik).
72
Fachgruppe
Projektbeispiel: Integrierte
PMD-Kompensatoren
Abb. 1 PMD-Kompensator mit Glasfaseranschlüssen, eingebaut in ein Gehäuse mit Temperaturstabilisierung.
Abb. 2 Spektrale Charakteristik der elektrooptischen Polarisationskonversion des PMD-Kompensators.
Kontakt:
Dr. Hubertus Suche
Tel.: + 49 (0) 52 51/60 27 13
Fax: + 49 (0) 52 51/60 34 22
E-Mail: [email protected]
www.physik.upb.de/int-opt.htm
Hintergrund
Das Bauelement
Unter Polarisationsmodendispersion (PMD)
versteht man das unterschiedliche Ausbreitungsverhalten von Licht mit orthogonalen
Polarisationszuständen in optischen Übertragungsstrecken mit Lichtleitfasern. In den
letzten Jahren hat sich PMD als zentrales
Problem insbesondere für die hochratige
Datenübertragung (mit Kapazitäten > 10
Gbit/s) herausgestellt. PMD bewirkt eine
Signaldegradation, die zu Fehlern bei der
Signalerkennung führt bzw. die maximal
zulässige Länge der Übertragungsstrecke
limitiert.
Der integriert optische PMD-Kompensator ist ein Bauelement, das die PMD einer
viele Kilometer langen Übertragungsstrecke
kompensieren kann. Damit wird am Ausgang des Bauelements die ursprüngliche
Signalform wieder hergestellt und ermöglicht somit eine fehlerfreie Detektion der
übertragenen Information.
Das Bauelement besteht aus einem doppelbrechenden optischen Wellenleiter in Lithiumniobat, auf dem mehr als 100 einzeln
ansteuerbare Elektroden aufgebracht werden. Durch Anlegen einer Spannung kann
jeweils eine elektrooptische Polarisationskonversion induziert werden (s. Abb. 1).
Somit ist es möglich, die Polarisationscharakteristik der Übertragungsstrecke in
inverser Weise nachzubilden und dadurch
die PMD der Strecke zu kompensieren. Das
Design und die komplexe Ansteuerelektronik wurden von der Arbeitsgruppe "Optische Nachrichtentechnik und Höchstfrequenztechnik" (Prof. Noé) im Fachbereich
Elektrotechnik entwickelt.
Anwendungen
Die Anwendung von PMD-Kompensatoren
in hochratigen optischen Übertragungsstrecken wurde in der Arbeitsgruppe von
Prof. Noé sowie bei Siemens in München
untersucht. Dabei konnte erfolgreich eine
entscheidende Verbesserung der Übertragungsqualität in einem 10 Gbit/s und
einem 40 Gbit/s System demonstriert werden.
Verbesserte PMD-Kompensatoren werden z.Zt. für das ATLAS-Projekt (ATLAS = All
optical Terabit per second LAmbda Shifted
transmission) entwickelt (s. Abb. 2). Dieses
ist ein Gemeinschaftsprojekt mit 11 europäischen Partnern im Rahmen des EU-Programms IST (Information Society Technologies). Erste Systemexperimente werden in
Kürze in Italien durchgeführt.
Angewandte Physik / Integrierte Optik
73
Projektbeispiel: Integriert akustooptisches
Heterodyn-Interferometer
Hintergrund
Ergebnisse
Das berührungslose Erfassen auch kleinster
Bewegungen ist eine Domäne der optischen Messtechnik. Dabei hat sich das
Heterodyn-Verfahren bewährt. Kommerzielle Heterodyn-Inferometer sind mit konventioneller (3-dimensionaler) Optik aufgebaut. Ziel des Forschungsprojektes ist die
Realisierung eines kompakten, monolithisch
integrierten Interferometers.
Bisher wurden optische Schaltkreise hergestellt, die bis auf den integrierten Laser
bereits alle Bauelemente enthalten. Das
Funktionsprinzip wurde an einem vibrierenden Spiegel als Messobjekt verifiziert.
Abb. 2 zeigt das elektrische Spektrum des
am Ausgang mit einer Photodiode detektierten Heterodynsignals. Neben der Hauptlinie bei der Zwischenfrequenz, d.h. der Frequenz der akustischen Welle, sind Seitenbänder zu erkennen, aus deren Stärke die
Schwingungsamplitude des Messobjekts
bestimmt werden kann. Das große Verhältnis des Pegels bei der Zwischenfrequenz
zum Rauschuntergrund ermöglicht die
Messung auch kleinster Schwingungsamplituden bis in den Subnanometerbereich.
Die Arbeiten wurden im Rahmen der
Forschergruppe „Integrierte Optik in Lithiumniobat: neue Bauelemente, Schaltkreise
und Anwendungen“ von der Deutschen
Forschungsgemeinschaft gefördert.
Der integriert optische Schaltkreis
In Abb. 1 ist schematisch die Struktur des
Interferometers, wie es in der letzten Entwicklungsstufe aussehen soll, dargestellt.
In einem integriertem Laser, der von aussen
optisch gepumpt wird, wird die schmalbandige, kohärente Strahlung erzeugt. Ein Teil
des Lichtes wird im akustooptischen Polarisationskonverter um die Frequenz der akustischen Oberflächenwelle (ca. 170 MHz)
frequenzversetzt. Die orthogonal zueinander polarisierten Anteile werden im Polarisationsteiler räumlich getrennt und dem
Mess- bzw. Referenzarm zugeführt. Die in
den beiden Armen am bewegten Messobjekt bzw. am Referenzspiegel reflektierten
Wellen erfahren nach Durchlaufen des
Phasenschiebers und elektrooptischen
Modenkonverters eine Polarisationsdrehung, so dass sie im Polarisationsteiler wieder zusammengeführt werden. Nach abermaliger elektrooptischer Polarisationskonversion sind die beiden Wellen interferenzfähig und man kann hinter einem weiteren
Polarisationsteiler an beiden Ausgängen
mit Photodioden die Heterodyn-Signale
detektieren, die dann mit einer nachgeschalteten Elektronik ausgewertet werden.
Abb.1 Integriert optisches Heterodyninterferometer.
Abb. 2 Elektrisches Spektrum des Messsignals
des Heterodyninterferometers.
Abb. 3 Integriert akustooptisches Heterodyninterferometer mit Glasfaseranschlüssen.
Kontakt:
Selim Reza
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74
Fachgruppe
Datentechnik
Datentechnik
Vom Algorithmus zum Chip
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich
Im Zuge immer höherer Integrationsdichten werden in
Zukunft nicht nur einer, sondern mehrere Prozessoren auf
einem einzigen Chip Platz finden. Um die enorme Schaltungskomplexität in der Entwicklungsphase bewältigen zu können,
werden im Fachgebiet Datentechnik neue Entwurfsverfahren
für massiv-parallele Prozessorsysteme entwickelt, die einen
durchgängigen Entwurfsfluss vom Algorithmus bis zum Chip
ermöglichen.
Datentechnik
75
Höhere Geschwindigkeit durch
massive Parallelität
Wir alle erfahren, dass neue technische
Produkte immer schneller durch deren
Nachfolgemodelle oder sogar durch völlig
neuartige Produkte vom Markt verdrängt
werden. Insbesondere auf dem Computermarkt ist dies offensichtlich. Möglich ist
dieser kaskadierende Effekt dadurch, dass
Computer selbst dazu eingesetzt werden,
um neue, schnellere Mikroprozessoren und
damit neue Computergenerationen zu entwickeln. Der Entwicklungszeitraum verkürzt
sich somit ständig.
Weiterhin boomt der Einsatz von
Mikroprozessoren in technischen Produkten, in denen man bis vor Kurzem noch gar
keine „Computer” erwartet hat: Mobile
Kommunikation (Handy, PDA) – Medizintechnik – Unterhaltungstechnik – Automobiltechnik.
Gegenüber herkömmlichen Computern
(PC, Arbeitsplatzrechner, etc.) sind diese so
genannten eingebetteten Systeme" in
hohem Maße auf eine bestimmte Klasse
von Anwendungen spezialisiert und hinsichtlich Rechenleistung, Kosten, Schnittstellen, Energieverbrauch, etc. optimiert.
In der Datentechnik (DATE, http://wwwdate.upb.de) versuchen wir, den Entwikklungszyklus von elektronischen Produkten
von Morgen zu verkürzen, indem wir CADWerkzeuge entwickeln, um neue Systeme
schneller entwerfen zu können.
In diesem Jahresbericht stellen wir
unsere Aktivitäten im Bereich des Entwurfs
dediziert massiv paralleler Systeme, eines
unserer Forschungsprojekte, dar.
Prototyping-System für komplexe Prozessorarchitekturen
76
Fachgruppe
Programm rein ...
Ausnutzung versteckter Parallelität durch
Programmtransformationen
Eine Reihe von parallelen Algorithmen, wie
es sie vor allem in den Bereichen Bildverarbeitung, Computergraphik, Kryptographie,
lineare Algebra und Signalverarbeitung
gibt, wird durch immer höhere Integrationsdichten in naher Zukunft in kleinst
massiv parallelen Systemen umgesetzt werden können. Von eminenter Bedeutung
sind diese Algorithmen beispielsweise in
Standards, wie UMTS im Mobilfunkbereich
oder etwa MPEG4 in der Bildverarbeitung.
Die Umsetzung dieser Verfahren in mobile
und andere eingebettete Systeme verlangt
einerseits höchste Rechenleistungen, ist
andererseits aber in punkto Kosten, Größe
und Energieverbrauch beschränkt.
Analysten sehen jedoch voraus, dass in
Ermangelung geeigneter Entwurfswerkzeuge die Produktivitätsschere zunehmend
auseinander klaffen wird.
Entwurfsablauf
Entwurfswerkzeug PARO
Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich
Fachgebiet Datentechnik (DATE)
Tel.: +49 (0) 52 51/60 30 02
Fax: +49 (0) 52 51/60 42 21
E-Mail: [email protected]
www-date.upb.de
Dipl.-Inform. Marcus Bednara
Tel.: +49 (0) 52 51/60 39 21
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Dipl.-Ing. Frank Hannig
Tel.: +49 (0) 52 51/60 39 23
E-Mail: [email protected]
Der Weg vom Algorithmus zur
Schaltungsstruktur
Für die Entwicklung hochgradig paralleler
Systeme verfolgen wir im Rahmen des
Sonderforschungsbereichs 376 "Massive
Parallelität", Teilprojekt B5, eine Methodik,
welche den automatischen Entwurf eines
solchen Systems aus einer gegebenen
Algorithmusbeschreibung heraus ermöglicht.
Im Rahmen dieses Projekts entsteht
derzeit das Entwurfswerkzeug PARO (Piecewise Linear Algorithm and Architecture
Research and Optimization). In der Abbildung links oben ist der Entwurfsablauf des
Entwicklungssystems PARO schematisch
dargestellt.
In einer ersten Phase, dem Frontend,
extrahiert das PARO Entwurfswerkzeug die
inhärente Parallelität der zu implementierenden Algorithmen (gegeben in Form
eines C- oder Java-Programms) und überführt diese in einen parallelen Algorithmus.
In den nächsten Verfeinerungsstufen
wird der Algorithmus lokalisiert und homogenisiert. Diese Transformationen dienen
dazu, das spätere Prozessorfeld erstens
möglichst homogen und somit skalierbar
zu machen. Zweitens erreicht man dadurch,
dass nur Kommunikation zwischen benachbarten Prozessoren stattfindet (Lokalität).
Durch diese kurzen Kommunikationswege
kann der resultierende Chip schneller arbeiten, aber gleichzeitig werden Kosten und
Energieverbrauch reduziert.
In zahlreichen Anwendungen liegen die
betrachteten Algorithmen als n-dimensionale Schleifenprogramme vor. In der Praxis
können allerdings nur ein- bzw. zweidimensionale Prozessorfelder hergestellt werden. Hier werden Abbildungen benötigt, die
festlegen, welche Berechnung zu welchem
Zeitpunkt auf welchem Prozessor stattfindet. Bei der immensen Anzahl von Abbildungsmöglichkeiten, ist die Herausforderung, effiziente Explorations-Algorithmen
zu entwickeln, die wiederum bezüglich
Ausführungszeit, Kosten, Energieverbrauch,
etc. optimale Abbildungen finden.
Ebenfalls kann es aus Kosten oder technologischen Gründen sein, dass die verfügbaren Hardware-Ressourcen beschränkt
sind. Hier kommen effiziente Partitionierungsverfahren zum Einsatz.
Während des gesamten Entwurfsflusses
werden intensiv mathematische Bibliotheken aus den Bereichen der ganzzahligen
linearen Algebra und der linearen Optimierung verwendet. Die Korrektheit der einzelnen Verfeinerungsstufen ist in jedem
Schritt gewährleistet und kann jeder Zeit
im System PARO simuliert und visualisiert
werden.
Datentechnik
77
… Chip raus
Die Synthese der Schaltungsstruktur
Im Backend wird aus dem transformierten
Algorithmus eine strukturelle Schaltungsbeschreibung in einer Hardwarebeschreibungssprache (VHDL) generiert.
Zunächst muss festgelegt werden, welche Schaltungsressourcen zur Berechnung
des Algorithmus erforderlich sind (Allokation), zu welchem Zeitpunkt eine Berechnungsoperation beginnt (Scheduling) und
welche Operation auf welcher Ressource
berechnet wird (Bindung). Je nach den
Anforderungen wird dabei eine latenzoptimale (also möglichst schnelle) oder ressourcenoptimale (also flächenminimale)
Lösung bevorzugt, die in einer Entwurfsraum-Exploration ermittelt wird.
Platzierung und Verdrahtung
Um ein effizientes Schaltungslayout zu
erreichen, muss sich die regelmäßige Struktur des Algorithmus auch in der resultierenden Schaltung widerspiegeln. Dazu werden bereits während der Struktursynthese
geeignete Geometrieinformationen erzeugt,
die den Erhalt der regelmäßigen Schaltungsstruktur in den nachfolgenden technologiespezifischen Schritten gewährleisten.
Hierarchische Struktursynthese
Die eigentliche Struktursynthese lässt sich
in zwei unabhängige Prozesse gliedern: Bei
der Arraysynthese wird für jedes Prozessorelement eine Komponente erzeugt und die
regelmäßige Verbindungsstruktur zwischen
diesen Komponenten synthetisiert. Ziel der
Prozessorsynthese ist die Generierung der
internen Struktur der Prozessoren. Für jede
Operation, die auf einem Prozessor berechnet werden soll, wird die dafür vorgesehene
Ressource als eine Komponente erzeugt.
Werden mehrere Operationen zeitversetzt
auf derselben Ressource berechnet, spricht
man von Resource Sharing. Dies erfordert
zusätzliche Schaltungsstrukturen zur Selektion der Datenquellen und zum temporären
Speichern von Ergebnissen. Zur Realisierung des vorberechneten Schedules wird
ein Controller erzeugt, der den prozessorinternen Ablauf steuert. Schließlich wird die
Verbindungsstruktur zwischen den Hardwareressourcen synthetisiert.
Um die funktionale Korrektheit des
erzeugten VHDL-Codes überprüfen zu können, wird eine VHDL-Testbench erzeugt, die
das VHDL-Modell bei der anschließenden
Simulation mit geeigneten Stimulidaten
versorgt.
Hierarchischer Entwurf regelmäßiger
Prozessorfelder.
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Schaltungsstruktur eines lokalen Controllers.
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78
Fachgruppe
Kognitive Psychologie
Grafik: R. Zinkhöfer
Kognitive Psychologie
Text aus: Friedrich von Schiller, Was
und zu welchem Ende studiert man
Universalgeschichte? Antrittsvorlesung an der Universität Jena, 1789.
Denken und Sprache
Prof. Dr. phil. hist. Manfred Wettler
Wissen wird erst dann nützlich, wenn es bedarfsgerecht und
flexibel abgerufen werden kann. Voraussetzungen für die Entwicklung von Programmen, die dies leisten, sind Kenntnisse
über die menschlichen Informationsverarbeitung und über
das Verstehen natürlicher Sprachen. Dies sind die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe Kognitive Psychologie.
Kognitive Psychologie
Hybride Modelle für die Beschreibung und die Simulation von kognitiven und sprachlichen Prozessen
Mithilfe von lernenden assoziativen Netzen
können verschiedene kognitive und sprachliche Leistungen simuliert werden, deren
Zustandekommen bislang (wenig erfolgreich) durch symbolische, regelgeleitete
Prozesse zu erklären versucht wurde. Beispiele für solche Leistungen sind die
Disambiguierung mehrdeutiger Wörter aufgrund ihres Kontextes, die Produktion von
freien Assoziationen auf vorgegebene Wörter und Sätze, Entscheidungen unter unsicheren Radbedingungen und das Lernen
komplexer Sachverhalte und Zusammenhänge.
Andererseits bleibt der Bereich möglicher Anwendungen dieser Modelle eingeschränkt, weil damit der seriellen Struktur
der Sprache und des Denkens nicht Rechnung getragen werden kann. Um dieses
Problem zu lösen, entwickeln wir hybride
Modelle, in denen das Verstehen von Sprache und der Ablauf von Denkprozessen
durch das Zusammenwirken simultan
arbeitender Module erklärt werden kann.
Diese Modelle werden für die Lösung computerlinguistischer Probleme, für die Voraussage der kommunikativen Wirkung von
Werbetexten und für die Entwicklung tutorieller Systeme angewendet.
Forschung und Praxis
Obwohl die Ergebnisse unserer Arbeiten in
verschiedenen Praxisbereichen erfolgreich
angewandt werden, sind solche Anwendungen nicht das primäre Ziel unserer Forschungen. Als Universitätsinstitut haben
wir die Aufgabe, Grundlagenwissen zu
erarbeiten. Die zukünftige Kompetitivität
der einheimischen Industrie wird entscheidend davon abhängen, daß an den Hochschulen weiterhin Grundlagenforschung
betrieben wird und Wissenschaftler mit den
auch für die Anwendungsforschung notwendigen theoretischen und methodischen
Kenntnissen ausgebildet werden.
Die Arbeitsgruppe Kognitive Psychologie hatte im Berichtszeitraum die folgenden Forschungsschwerpunkte:
79
Simulation assoziativer Prozesse
Durch statistische Auswertungen großer
maschinenlesbaren Textsammlungen kann
die kommunikativen Wirkung von Texten
vorausgesagt werden.
Automatische Syntaxnalyse natürlicher Sprache
Ziel ist es, daß bei beliebigen, auch verschachtelten Sätzen die einzelnen Satzglieder identifiziert und deren Rollen im Satz
bestimmt werden können.
Häufigkeitsschätzungen
Intuitive Schätzungen der Häufigkeiten von
Ereignisklassen bestimmen politische, ökonomische und private Entscheidungen.
Welche systematischen Fehler unterlaufen
uns dabei und wie können diese verhindert
werden?
Tutorielle Systeme
Effektive CAI-Programme verwenden
Kenntnisse über Problemrepräsentationen
und Lernmechanismen beim Benutzer.
Psychologie kann in Paderborn nur als
Nebenfach studiert werden. Unsere Lehrveranstaltungen ermöglichen den Studierenden der Geistes-, der Natur- und der
Ingenieurwissenschaften einen systematischen Einstieg in die Kognitive Psychologie
und verwandter Arbeitsgebiete (Cognitive
Science, Computational Linguistics, Artificial Intelligence). Unsere Lehrveranstaltungen
werden von wissenschaftlich interessierten
Studierenden aller Fachbereiche besucht.
80
Fachgruppe
Sprache
Hybride Systeme für die Simulation sprachlicher Prozesse
Ziel unserer sprachpsychologischen und
computerlinguistischen Arbeiten ist ein
System, durch welches natürlichsprachliche
Fragen über den Inhalt beliebiger gespeicherter Texte beantwortet werden können.
Dazu müssen, unter anderem, zwei Probleme gelöst werden:
1. Die Bestimmung der syntaktischen
Struktur von einfachen und zusammengesetzten deutschen Sätzen.
In der Regel wird dieses Problem so angegangen, daß über eine kleine, linguistisch
interessante Teilmenge der möglichen Satzkonstruktionen gearbeitet wird. Demgegenüber verfolgen wir einen "robusten" Ansatz:
Das Programm soll beliebige Texte analysieren, auch wenn dabei auf eine vollständige
linguistische Analyse verzichtet werden
muß. Mit den in dem Berichtszeitraum entwickelten Programmen ist es möglich, in
beliebigen Hauptsätzen das Hauptverb zu
identifizieren und mehrfach eingebettete
Satzkonstruktionen aufzuschlüsseln.
Kontakt:
Prof. Dr. Manfred Wettler
Tel.: +49 (0) 52 51/60 29 00
Fax: +49 (0) 52 51/60 35 28
E-Mail: [email protected]
www-psycho.upb.de/zinki/psychologie.html
2. Die automatische Bestimmung der
Ähnlichkeit und der Zusammengehörigkeit von Begriffen.
Dazu verwenden wir autoassoziative Netze.
Diese werden mit Hilfe von großen maschinenlesbaren Textsammlungen trainiert. Sie
können, unter anderem, dazu verwendet
werden, mehrdeutigen Wörtern aufgrund
ihres Kontextes die jeweils richtige Bedeutung zuzuordnen, die Referenten von Pronomen zu bestimmen und den kommunikativen Effekt von Texten vorherzusagen.
Die von uns entwickelten Netze werden im
Bereich des Marketing, für die Lösung von
Information Retrieval Problemen und in
der linguistischen Datenverarbeitung angewandt. In dem Berichtszeitraum haben
wir neue und effiziente Algorithmen entwickelt, implementiert und empirisch überprüft, mit denen assoziative Begriffsnetze
gelernt werden können. Zudem haben wir
unsere Sammlung maschinenlesbarer Texte
bedeutend erweitert und verfügen über
den unseres Wissens größten Korpus
deutschsprachiger Texte.
Assoziative Struktur des Begriffes „Kaffee” (unten
links), einer Positionierung (Mitte) und eines treatments (oben rechts). Für das Erlernen der assoziativen
Verbindungen wurden maschinenlesbare Texte von
insgesamt 300 Millionen Wörtern verwendet
Kognitive Psychologie
81
Denken und Entscheiden
Häufigkeitsschätzungen
Welche Todesursache ist häufiger: Magenkrebs oder Verkehrsunfall? Die meisten
Leute tippen irrtümlicherweise auf Verkehrsunfall – warum? Weil sie häufiger mit
Informationen über Verkehrsunfälle konfrontiert sind als mit solchen über Magenkrebs. Die Verarbeitung von Häufigkeiten ist
die Grundlage für viele Urteils- und Entscheidungsprozesse und spielt auch beim
Lernen von Kategorien und Kausalbezügen
eine entscheidende Rolle. In dem laufenden
DFG-Projekt wird ein zentraler Aspekt der
Verarbeitung von Häufigkeiten genauer
untersucht: Wie können Häufigkeitsschätzungen systematisch beeinflußt werden? Es
gibt zwar zahlreiche Befunde dafür, daß
eine solche Beinflussung möglich ist, bislang waren die Untersuchungen jedoch
eher unsystematisch und die Erklärungen
für die gefundenen Effekte haben oft einen
post-hoc Charakter.
Unsere theoretische Grundlage ist ein
selbst entwickeltes hybrides Modell, bestehend aus einem neuronalen Netzwerk und
einem Produktionssystem, das auf der Theorie des assoziativen Lernens basiert. Dieses
Modell liefert Vorhersagen darüber, wann
Häufigkeitsschätzungen verzerrt und wann
sie realitätsgerecht sind. Drei Einflußgrößen, die Häufigkeitsschätzungen verfälschen können, werden derzeit genauer
untersucht: Die Auswirkung von Vorwissen,
die Rolle von Aufmerksamkeitsprozessen
bei der Enkodierung von Information und
der Einfluß von Zusatzinformation. In dem
Berichtszeitraum haben wir eine Reihe von
Experimenten durchgeführt, in denen dieser Vorhersagen mit Erfolg überprüft wurden. Das übergeordnete Ziel ist es, ein integratives präzises Prozeß-Modell dafür zu
erstellen, wie Häufigkeitsschätzungen
zustande kommen. Ein solches Modell kann
die Grundlage für die Prävention von
Urteilsfehlern bilden, die in wirtschaftlichen, politischen aber auch in Alltagsentscheidungen eine wichtiger Rolle spielen.
Wahrscheinlichkeiten im Alltag
Was wissen wir mit absoluter Sicherheit?
Bei genauem Nachdenken bleibt nicht viel.
Wird es am Wochenende regnen? Werde
ich morgen gesund sein? Werde ich im
nächsten Zeugnis in Mathematik eine 2
bekommen? Werde ich nach dem Abitur
studieren und wenn ja, welches Fach?
Werde ich den Inhalt dieses Buches leicht
verstehen? Obwohl wir uns Letzteres natürlich sehr wünschen, ist diese Frage wie
auch alle anderen nicht mit Sicherheit
beantwortbar. Es gibt aber eine zweitbeste
Möglichkeit: Wir können versuchen, Wahrscheinlichkeiten für diese und viele andere
Ereignisse zu schätzen. Wie das funktioniert
und was man dabei beachten muss, werden
wir im folgenden behandeln. Dort werden
wir auch sehen, dass man manche Fragen
erst präzisieren muss, um eine vernünftige
Antwort darauf bekommen zu können.
Sedlmeier, Peter: Improving statistical reasoning:
theoretical models and practical implications.
London: Lawrence Erlbaum, 1999.
Sedlmeier, Peter; Köhlers, Detlef: Wahrscheinlichkeiten im Alltag. Westermann, 2001.
Kontakt:
Prof. Dr. Peter Sedlmeier
Tel.: +49 (0) 3 71/531 64 31
Fax: +49 (0) 3 71/531 64 10
E-Mail: [email protected]
82
Heinz Nixdorf Institut
HNI Rechnerbetrieb
HNI Rechnerbetrieb
Die guten Geister im Hintergrund
Dipl.-Ing. Christopher Odenbach
So unterschiedlich die verschiedenen Arbeitsgruppen auch
sind – eines ist ihnen allen gemeinsam: Alle Mitarbeiter stellen hohe Anforderungen an ihren Rechnerarbeitsplatz und die
Netzwerkinfrastruktur. Diesen Anforderungen versucht der
HNI Rechnerbetrieb gerecht zu werden und den Mitarbeitern
Computerarbeitsplätze zu bieten, die sie als unverzichtbares
Werkzeug für ihre Forschung und Lehre benötigen.
HNI Rechnerbetrieb
Aufgaben des Rechnerbetriebs
Zu den unmittelbaren Aufgaben des Rechnerbetriebs gehören die zentrale Benutzerverwaltung, die Wartung und Pflege von
Mail- und Webserver, die Datensicherung,
die Bereitstellung von Druckdiensten, die
Installation von Standardsoftwareumgebungen für Windows und UNIX sowie die
Sorge für die Sicherheit des Netzwerkes
und der eingesetzten Programme.
Die Benutzerdatenbank des HNI
umfasst inclusive aller Mitarbeiter und Studenten etwa 650 Personen. Durch die zentrale Verwaltung innerhalb einer Domäne
ist es allen Benutzern möglich, sich an
jedem Rechner einer beliebigen der betreuten Arbeitsgruppen anzumelden und immer
die gleiche Umgebung vorzufinden.
Die Datensicherung, die täglich alle
Arbeitsgruppendaten sichert, beläuft sich
mittlerweile auf eine Summe von über 300
GB. Hier muss jedoch in naher Zukunft
noch kräftig investiert werden, da bereits
einige neue Server mit wesentlich mehr
Kapazität beschafft wurden, die dann
ebenfalls zu sichern sind.
100 MBit – aber für jeden
Das Gebäude in der Fürstenallee 11 verfügt
schon seit Bezug über eine strukturierte
Verkabelung: Von einem zentralen Verteilerraum führen sternförmig einzelne Leitungen zu den Arbeitsplätzen, im Gegensatz zur früher üblichen Ringstruktur.
Durch die Verwendung von Hubs als Netzwerkkonzentratoren mussten sich jedoch
bisher alle Rechner eines Subnetzes die
verfügbare Bandbreite teilen, was bei den
heutigen Anforderungen an das Netzwerk
einen gewaltigen Engpass darstellt.
Die bisherige Serverlandschaft des HNI – einzeln aufgestellte Rechner mit hohem Stellplatzbedarf
83
Mittlerweile wurden die Hubs durch
Hochleistungsswitches abgelöst. Diese
Geräte ermöglichen die gleichzeitige Schaltung von verschiedenen Verbindungen bei
voller Bandbreite. Uplinks sowie Serveranschlüsse über GigaBit-Glasfaser-Leitungen
sorgen jetzt für ungekannte Netzwerkperformance, die für flüssiges Arbeiten am
Rechner mit hohen Datenmengen, wie sie
z.B. bei Präsentationen oft entstehen,
unbedingt erforderlich ist.
Die Basis des Netzwerks - Twisted Pair Kabel
E-Mail Virenscanner
Ein Großteil des Netzwerkverkehrs nach
außerhalb läuft weiterhin über E-Mail ab:
Täglich bearbeitet der HNI Mailserver im
Schnitt 4000 E-Mails, wovon viele große
Attachments enthalten. Die Gefahr einer
Vireninfektion ist in den letzten Jahren
explosionsartig gestiegen: Die Medien
überschlugen sich mit Berichten über Mailviren wie CodeRed, Nimda oder BadTrans,
die innerhalb weniger Stunden hundertausende von Rechnern infizierten. Beunruhigend ist die Tatsache, dass auch Monate
nach dem Ausbruch noch immer regelmäßig verseuchte E-Mails eintreffen.
Mit der Inbetriebnahme eines neuen
Mailservers auf einer leistungsstärkeren
Hardware war die Installation eines E-MailVirenscanners möglich. Damit sind wir nun
endlich in der Lage, sämtliche ein- und
ausgehenden E-Mails einschließlich beliebiger Attachments auf bekannte Viren zu
untersuchen und gegebenenfalls zurückzuweisen.
Der neue HNI Mailserver
Der neue Fileserver der AG Rückert zeigt
deutlich die Vorteile beim Übergang zu Rechnern im 19 Zoll Gehäuse
84
Heinz Nixdorf Institut
Weitere Aktivitäten
85
Weitere
Aktivitäten
Weitere Aktivitäten
• Publikationen
• Messen, Tagungen, Seminare
• Patente, Preise, Auszeichnungen
• weitere Funktionen
• aktuelle Forschungsprojekte
• aktuelle Industriekooperationen
• wissenschaftliche Kooperationen
• Spin-Offs
86
Fachgruppen
Fachgruppe Wirtschaftsinformatik, insb. CIM
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier
Publikationen
Busch, A.; Langemann, T.: Unternehmensübergreifende
Planung als Schnittstelle zwischen CRM und SCM. In:
Effektives Customer Relationship Management, Hrsg.:
Helmke, S.; Dangelmaier, W., Gabler, Wiesbaden,
S. 403 - 418, 2001
Spin-Offs
Dr. Ketterer
Dr. Ketterer befasst sich mit der Entwicklung,
Erstellung und Einführung von Branchenlösungen
insbesondere in Zusammenarbeit mit führenden
EDV- und Software-Herstellern. Dabei wird auch
auf eine detaillierte SAP-Erfahrung zurückgegriffen.
Busch, A.; Rüther, M.: SCM zwischen intra- und interorganisationaler Optimierung. In: Die Supply Chain im
Zeitalter von E-Business und Global Sourcing, Hrsg.:
Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M., HNI-Verlagsschriftenreihe, Paderborn, S. 257 - 270, 2001
Cole, T.; Dangelmaier, W.; Eckseler, H.; Haupt, St.; Kapstein, U.; Kruse, H. K.: e-Business im 21. Jahrhundert:
Bestandsaufnahme und Trends. w.e.b. days 2001, Duisburg. Darmstadt: trades corner 2001.
Dangelmaier, W.: Aufbau effizienter Entwicklungsund Beschaffungskooperationen. In: VDI-Seminar
Optimierung von Produkt- und Anlagenprojekten.
Methoden und Erfahrungen zur Planung und Optimierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen.
VDI-Bil-dungswerk: Düsseldorf 9. März 2001.
Fraunhofer-Anwendungszentrum für Logistikorientierte Betriebswirtschaft
Das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Logistikorientierte Betriebswirtschaft befasst sich mit allen
technisch-betriebswirtschaftlichen Fragen, die bei
der Gestaltung und Durchführung von inner- und
überbetrieblichen Produktions- und Logistikprozessen auftreten und mittels innovativer Informationstechnik einer Lösung zugeführt werden können.
NetSkill AG
Die NetSkill AG betreibt und vermarktet competence site, das Coaching Network für Manager.
Praxistipps, Studien, Artikel und Leitfäden von
hochqualifizierten Experten aus den Bereichen
Management, Business-Systeme und Recht werden anwendungsgerecht aufbereitet und auf einer
Plattform bereitgestellt.
Pro.X GmbH
Die Pro.X GmbH bietet kompetente Beratung und
Anwendungsunterstützung auf dem Gebiet der
Prozessoptimierung in Industrie und Handel. Dabei
wird ausgehend vom Leistungserstellungsprozess
eine optimale Ablauforganisation entwickelt, die
Basis eines umfassenden Reorganisationskonzepts
ist, die ihrerseits bis zur Ablösung eines PPSSystems reichen kann.
Dangelmaier, W.: Aufbau effizienter Entwicklungsund Beschaffungskooperationen. In: Produkt- und
Anlagenprojekte effizienter steuern mit Projektmanagement. Seminar zum 18. Internationalen
Deutschen Projektmanagement Forum. 11.05.2001.
Ludwigsburg.
Dangelmaier, W.: CRM-Markt, -Instrumente und
-Lösungen. Schritte zum richtigen System. In: Management Circle (Hrsg.): IT im CRM. Erfolgreiche Integration von CRM-Technologien. Frankfurt am Main
15./16. Jan. 2001. Eschborn: Management Circle 2001.
Dangelmaier, W.: Kosten sparen durch Abstimmung
von Logistik und Produktentwicklung. VDI nachrichten/Konferenzen: Die Zukunft der Logistik-Integration,
globale Netzwerke und e-Business. 23./24. Januar
2001, Stuttgart. Vortrag 9. Düsseldorf: VDI-Bildungswerk 2001.
Dangelmaier, W.: Mengen- und Reihenfolgeplanung,
Kapazitätssrestriktionen und Kunden-LieferantenPrinzip. wisu - Das Wirtschaftsstudium 30 (2001) 4,
S. 560-580.
Dangelmaier, W.: Optimierung der organisatorischen
Prozessausrichtung. In: VDI-Seminar Optimierung von
Produkt- und Anlagenprojekten. Methoden und Erfahrungen zur Planung und Optimierung von Entwikklungs- und Produktionsprozessen. VDI-Bildungswerk:
Düsseldorf 9. März 2001.
Dangelmaier, W.: Optimierung der organisatorischen
Prozessausrichtung. In: Produkt- und Anlagenprojekte effizienter steuern mit Projektmanagement.
Seminar zum 18. Internationalen Deutschen Projektmanagement Forum. 11.05.2001. Ludwigsburg.
Dangelmaier, W.: Produktionslogistik im Umfeld
neuer Technologien. IIR-Workshop „Produktivitätssteigerung und Wettbewerbsstärke durch erfolgreiche
Produktionslogistik”. Köln 13./ 14. März 2001.
Sulzbach/Ts.: IIR Deutschland GmbH 2001.
Dangelmaier, W.: Produktionslogistik im Umfeld neuer
Technologien. CARTEC Technologie- und Entwicklungs-Centrum Lippstadt GmbH. Zuliefermesse 30.
März 2001. Tagungsprogramm. Lippstadt: Cartec 2001.
Dangelmaier, W.: Produktivitätssteigerung und Wettbewerbsstärke durch erfolgreiche Produktionslogistik.
In: Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M. (Hrsg.): Die
Supply Chain im Zeitalter von E-Business und Globald
Sourcing. ALB-HNI-Verlagsschriftenreihe Band 6.
S. 9-27. Paderborn: Fraunhofer-Anwendungszentrum
für Logistikorientierte Betriebswirtschaft 2001.
Dangelmaier, W.: Zukünftige Geschäftsprozesse mit
Auswirkungen auf die IT-Szenarien. In: VDI-Seminar
Optimierung von Produkt- und Anlagenprojekten.
Methoden und Erfahrungen zur Planung und Optimierung von Entwicklungs- und Produktionsprozessen.
VDI-Bildungswerk: Düsseldorf 9. März 2001.
Dangelmaier, W.; Baecke-Heger, F.: Automatisch zur
besten Lösung. Interview in Markt und Mittelstand.
4. April 2001. S. 124-125.
Dangelmaier, W.; Bohner, M. (Hrsg.): Marktstudie:
Softwaresysteme für Enterprise Application Integration. ALB-HNI-Verlagsschriftenreihe, Band 7. Paderborn: Fraunhofer-Anwendungszentrum für Logistikorientierte Betriebswirtschaft 2001.
Dangelmaier, W.; Busch, A.: Negotiation-based
Rescheduling in Production Networks. In: Proceedings
of the 17 th International Conference on CAD/CAM,
Robotics and Factories of the Future, Hrsg.: Bright, G.;
Janssens, W., Durban, South Africa, Vol. 1,
S. 22 - 33, 2001
Dangelmaier, W.; Busch, A.: Supply Chain Management - Conception of a Collaborative Planing Approach in Case of Short-Term Requirements Alteration.
In: Technology Management in the Knowledge Era;
Hrsg.: Kocaoglu, D. F.; Anderson, T. R., PICMET, Portland, USA, S. 736 - 740, 2001
Dangelmaier, W.; Fahrentholz, M.; Franke, H.; Mueck,
B.: A demand-driven logistics concept for the fully
automated rail system NBP, WCRR 2001, Köln.
Dangelmaier, W.; Helmke, S.: CRM: Markt, Instrumente,
Lösungen. In: Dallmer, H. (Hrsg.): Handbuch Direct
Marketing, 8. Auflage, 2001.
Dangelmaier, W.; Helmke, St.: Gestaltung eines Informationsmodells für ein prozessorientiertes Kundenbindungsmanagement. Konferenzbeitrag zu MoBis.
In: Schmidt, H. (Hrsg.): Moderne betriebliche Informationssysteme. Siegen: GI-Verlag 2000.
Dangelmaier, W.; Helmke, St.: Überwindung von
Widerständen zur erfolgreichen Einführung von CRMSystemen, Euroforum-Konferenzband Customer Relationship Management. Düsseldorf 2000.
Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M. (Hrsg.):
Die Supply Chain im Zeitalter von E-Business und
Global Sourcing. ALB-HNI-Verlagsschriftenreihe,
Band 6. Paderborn: Fraunhofer-Anwendungszentrum
für Logistikorientierte Betriebswirtschaft 2001.
Weitere Aktivitäten
87
Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M.: Der Spediteur
als Logistikdienstleister und treibende Kraft in der
Supply Chain. In: Proceedings of VPP2001. Chemnitz,
2001.
Krüger, J.: Ganzheitliche Beherrschung von Abläufen
in und zwischen soziotechnischen Systemen. HNI-Verlagsschriftenreihe, Band 85. Hrsg. von W. Dangelmaier.
Paderborn: Heinz Nixdorf Institut, 2001.
Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M.: Lernfähige
Agenten für das Gestalten und Betreiben von Produktionsnetzwerken. 7. Fachtagung Logistikplanung im
e-Zeitalter. Magdeburg, 2001.
Uebel, M.; Dangelmaier, W.; Helmke, S.: Praxisberichte
Customer Relationship Management, Gabler-Verlag,
2001
Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M.: Multi-AgentenSysteme für Produktionsnetzwerke in der Serienfertigung. Industriemanagement 10/01.
Dangelmaier, W.; Pape, U.; Rüther, M.: Supply Chain
Management am Beispiel werksübergreifender Frachtkostenoptimierung. Das Wirtschaftsstudium 10/01.
Helmke, S.; Dangelmaier, W.: CRM-Audit - Grundstein
für eine erfolgreiche Einführung von CRM, in: Helmke,
S., Dangelmaier, W: Effektives Customer Relationship
Management, Gabler-Verlag 2001.
Helmke, S.; Dangelmaier, W.: CRM-Systems as a Technology Enabler for a Customer-Oriented Knowledgemanagement. In: Proceedings of PICMET International
Conference 2001, Portland 2001.
Helmke, S.; Dangelmaier, W.: Data Warehouses und
Data Mining im Vertrieb. In: Pepels, W.: VertriebOnline, Gabler-Verlag, 2001.
Helmke, S.; Dangelmaier, W.: The Use of Information
Technology for the Development of Organizational
Knowledge. In: Proceedings of PICMET International
Conference 2001, Portland 2001.
Helmke, St.; Dangelmaier, W. (Hrsg.): Effektives
Customer Relationship Management. Instrumente Ein-führungskonzepte - Organisation. Wiesbaden:
Gabler 2001.
Helmke, S.; Dangelmaier, W., Uebel, M.: Effektives
Customer Relationship Management, 2. Auflage,
Gabler-Verlag.
Helmke, St.; Dangelmaier, W.: Marktspiegel Customer
Relationship Management. Anbieter von CRM-Software im Vergleich. Wiesbaden: Gabler 2001.
Helmke, S.; Dangelmaier, W., Uebel, M.: A Knowledge
Based Method for an Integrated, Dynamic Process
Management, in: Proceedings of the 17th International Conference on CAD/ CAM, Robotics & Factories of
the Future, Durban 2001.
Helmke, St.; Dangelmaier, W.: CRM-Audit - Grundstein
für eine erfolgreiche Einführung von CRM. In: Helmke,
St.; Dangelmaier, W. (Hrsg.): Effektives Customer Relationship Management. S. 279-290. Wiesbaden: Gabler
2001.
Helmke, S.; Uebel, M.; Dangelmaier, W.: Kundenbindungsinstrumente. In: Koelmel, B.: Kundenmanagement im Mittelstand, 2001
Holthöfer, N.; Szilágyi, S.: Marktstudie: Softwaresysteme zur Produktkonfiguration. ALB-HNI-Verlagsschriftenreihe, Band 5. Hrsg. von W. Dangelmaier. Paderborn: Fraunhofer-Anwendungszentrum für Logistikorientierte Betriebswirtschaft 2001.
Uebel, M.; Helmke, S.; Dangelmaier, W.: Verkaufsmöglichkeiten im Internet. In: Pepels, W.: Handbuch Marketing-Online, Luchterhand-Verlag, 2001.
Messen/Tagungen/Seminare
3. Paderborner Frühjahrstagung Logistikorientierte
Betriebswirtschaft
„Die Supply Chain im Zeitalter von E-Business und
Global Sourcing”.
Preise/Auszeichnungen
Förderpreis für die Kooperation Wirtschaft/Wissenschaft des TechnologieForum Paderborn e. V. 2001
Weitere Funktionen
Leitung des Fraunhofer-Anwendungszentrums für
Logistikorientierte Betriebswirtschaft (ALB)
Mitglied im Beirat der Cartec Lippstadt
Mitglied im Beirat der CentConsult PRO.X GmbH
Mitglied im Beirat des Paderborn Center for Parallel
Computing (PC2)
Aktuelle Forschungsprojekte
BMBF: CoagenS - Lernfähige Produktionsnetzwerke
der Serienfertigung
CoagenS soll mittels eines Multi-Agenten-Systems die
Produktionsplanung und -lenkung in Produktionsnetzwerken mit gegenüber den heute eingesetzten PPSund SCM-Systemen signifikant verbesserten Ergebnissen unterstützen. CoagenS vereinigt Industrieunternehmen als Anwender, Softwarehäuser als Produktentwickler und das HNI als universitären Partner.
PoDLE – Produktorientierte Dienstleistungsentwikklung: Klassifikation und systematische Unterstützung
In diesem Projekt sollen systematisch produktnahe
Dienstleistungen abgeleitet und generiert werden, um
so einerseits das Geschäftsvolumen auszuweiten
und/oder besser auf den Kunden eingehen zu können
und andererseits tendenziell immer größere Beschäftigungslücken mit Dienstleistungen auffüllen zu können.
88
Fachgruppen
BMWI:
EDISON - Intelligente Energieverteilungsnetze durch
Anwendung innovativer dezentraler Erzeuger-, Speicher-, Informations- und Kommunikationssysteme
Unsere Aufgabe in diesem von den Stadtwerken Karlsruhe geführten Verbundprojekt ist der Entwurf neuartiger Geschäftsmodelle für innovative intelligente
Energieverteilungsnetze.
DFG:
· Sonderforschungsbereich 376 „Massive Parallelität,
Algorithmen, Entwurfsmethoden, Anwendungen”,
· Teilprojekt C2: „Echtzeitnahe, hierarchische Planung
und Steuerung vernetzter Produktionssysteme”
· DFG-Schwerpunktprogramm „Integration von Techniken der Softwarespezifikation für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen” Projekt: „Formale und
methodische Integration von graphischer Spezifikation und Echtzeitverifikation im Entwurf komplexer
Produktionsautomatisierungssysteme”.
· DFG-Schwerpunktprogramm „Modellierung der Produktion”: Projekt „Simulation von Produktionsabläufen und deren situationsabhängige Detaillierung vor
dem Hintergrund der Nutzung einer virtuellen
Umgebung”.
Projekt: „Rechnerunterstützte Konstruktion von
Systemen zur Lenkung der Fertigung”
Graduiertenkolleg „Parallele Rechnernetzwerke in der
Produktionstechnik”
NRW-Graduate-School „Graduate School of Dynamic
Intelligent Systems“
Interdisziplinäres Kooperationsprojekt:
Neue Bahntechnik Paderborn NBP
Hier entwirft die Fachgruppe u. a. ein agentenbasiertes, völlig verteiltes Betriebskonzept für einen zielreinen Bedarfsverkehr.
EEE.con:
Effektivität und Effizienz in E-Commerce-Netzwerken
Ziel dieses Projektes ist eine durchgängige Modellierungsplattform zur Planung und Gestaltung ökonomischer Sachverhalte im Zusammenhang mit E-Commerce.
Deutsche Post AG:
· Prognose der Transportbedarfe im Bereich Fernverkehr der Deutschen Post AG; Entwicklung und Implementierung eines Excel-Tools zur Verkehrsmengenprognose
· Wartung und Weiterentwicklung des Excel-Tools zur
Verkehrsmengenprognose für die Stationäre Bearbeitung
· VMP-Pflichtenheft sowie Wartung des Tools und
Nutzersupport
Pavone AG:
Geschäftsprozessgestaltung im Rahmen von ClientServer Umgebung; Pflichtenheft SCM-System; Entwicklung eines Konzepts für eine weiterentwickelte
Expert-Engine
Sulo Emballagen GmbH & Co KG:
Internet-Präsenz
IBM Deutschland GmbH:
Groupware Competence Center – Professional
Service
Deutsche Bank:
Groupware Competence Center Bank: Analyse, Design,
Lösungserstellung und Personalentwicklung für
Groupware-Anwendungen im Bankenbereich
Continental Teves AG & Co oHG:
Ausbau der Produktionsplanung und –steuerung mit
OOPUS-DPS für alle europäischen Werke
Aktuelle Industriekooperationen
Bombardier Transportation (Signal) Germany GmbH
Ziel der Kooperation ist der Entwurf neuer Betriebskonzepte und die Entwicklung unterstützender Werkzeuge
Siemens AG
Ziel der Kooperation ist ein System zur Auftragsabwicklung im Dienstleistungsbereich.
Cent Consult AG
Ziel der Kooperation ist die gemeinsame Durchdringung der Produktionswirtschaft im Hinblick auf intelligente Auskunftssysteme.
PRO.X IntellSpace
Gegenstand der Zusammenarbeit ist die Entwicklung
eines Spezifikationswerkzeuges, mit dem Produktionsund Produktionslenkungssysteme auch in mittelständischen Unternehmen wirtschaftlich auf hohem
Niveau entwickelt werden können.
Wissenschaftliche Kooperationen
Helwan University Cairo, Egypt
Prof. Dr.-Ing. M. Osman
Weitere Aktivitäten
89
Fachgruppe Rechnerintegrierte Produktion
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier
Publikationen
Binger, V.; Koffler, C.: Transportkonzepte der Zukunft Wie sich die Bahn im KEP-Markt positionieren will?
T&M Technologie & Management, Ausgabe 9-10
(2001)
Fründ, J.; Geiger, C.; Grafe, M.; Kleinjohann, B.: AR-PDA
- Ein mobiles Produktinformationssystem für den
Massenmarkt. ZwF Jahrgang. 96 (2001) 5
Gausemeier, J.; Bätzel, D.; Möhringer, S.: Methodenkompetenz verbessert Produkt- und Prozessentwikklung - Stärkung der Innovationskraft durch Kooperatives Produktengineering. VDI-Z 143 (2001), Nr. 1/2
Gausemeier, J.; Bätzel, D.; Möhringer, S.: Bildung von
situationsspezifischen Methoden-Workflows. Industrie
Management 17 (2001) 2
Gausemeier, J.: Produktinnovationen in Zusammenarbeit mit Universitäten. ZwF Jahrgang. 96 (2001) 4
Gausemeier, J.; Kespohl, H.-D.; Möhringer, S.: Entwikklungsumgebungen Mechatronik - Integration von
Methoden und Werkzeugen in den frühen Phasen der
Entwicklung mechatronischer Systeme. Industrie
Management 17 (2001) 3
Gausemeier, J.; Ebbesmeyer, P.; Kallmeyer, F.: Produktinnovation - Strategische Planung und Entwicklung
der Produkte von morgen. Carl Hanser Verlag, 2001
Gausemeier, J.; Flath, M.; Möhringer, S.: Conceptual
Design of Mechatronic Systems Supported by SemiFormal Specification. Proceedings of 2001 IEEE/SME
International Conference on Advanced Intelligent
Mechatronics (AIM ‘01). Como, Italy, 8 - 12. July 2001
Gausemeier, J.; Flath, M.; Möhringer, S.: Modelling and
Evaluation of Principle Solutions of Mechatronic
Systems, Exemplified by Tyre Pressure Control in Automotive Systems. Proceedings of the 13th International
Conference on Engineering Design. ICED 01, Glasgow,
Schriftenreihe 28 WDK, 2001
Gausemeier, J.; Krumm, H.; Grafe, M.: Designing Flexible Systems with Virtual Reality. Proceedings of Design
Engineering Technical Conference & Computers and
Information in Engineering Conference ASME
2001/DETC 2001. Pittsburgh, Pennsylvania, September
9-12, 2001
Gausemeier, J.; Binger, V.: Strategic Product Planning The Development of Products and Markets of Tomorrow as an Entrepreneurial Challenge. Proceedings of
Design Engineering Technical Conference & Computers and Information in Engineering Conference ASME
2001/DETC 2001. Pittsburgh, Pennsylvania, September
9-12, 2001
Gausemeier, J.; Brüseke, U.; Wortmann, R.: Ein Besuch
im Computer - Ein interaktives, multimediales
Museums-exponat zur Erläuterung der Funktionsweise
des Computers und des Internets. Tagungsband der
GI/OCG-Jahrestagung Informatik 2001. Wien, 25. - 28.
September 2001
Gausemeier, J.; Ebbesmeyer, P.; Grafe, M.: Planung von
flexiblen Fertigungssystemen mit Virtual Reality. In:
Weinert, K. (Hrsg.): Spanende Fertigung. 3. Ausgabe,
Vulkan-Verlag Essen, 2001
Gausemeier, J.; Möhringer, St.: Integration der Funktions- und Prinziplösungsmodellierung mechatronischer Systeme. Symposium Design for X. Neukirchen,
11./12. Oktober 2001
Gausemeier, J.; Berssenbrügge, J.; Binger, V.; Koffler, C:
Future Potentials of Rail-based Cargo Transportation
for the Courier, Express and Parcel Market. Proceedings of World Congress on Railway Research WCRR
2001. Cologne, November 25 - 29, 2001
Preise/Auszeichnungen
„Gründerwettbewerb Multimedia 2000“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie. Auszeichnung für die Unternehmensgründungsidee „ARSystems - Mobile AR-Anwendungen für den Massenmarkt“. Preisträger: Dipl.-Ing. Michael Grafe
2. Platz im Rahmen des Wettbewerbs „Computergraphik in der Praxis 2000“ der Gesellschaft für Informatik. Preisträger: cand.-Wirt.-Ing. Arnt Vienenkötter
Messen/Tagungen/Seminare
„2nd International Symposium on Mixed Reality
ISMR2001“.
Präsentation des Forschungsprojektes „AR-PDA Ein digitaler Assistent für VR/AR-Inhalte“; 14.-15.
März 2001,Yokohama, Japan
5. Sitzung Arbeitsgemeinschaft Produktentwicklung
Mechatronik - Eine Initiative der Verbundprojekte
„EUMECH Entwicklungsumgebungen Mechatronik“
und „MechaSTEP - STEP-Datenmodelle zur Simulation
mechatronischer Systeme“; 6. April 2001, VDMA
Frankfurt
Hannover Messe Industrie 2001, Gemeinschaftstand
des Berliner Kreis - Wissenschaftliches Forum für Produktentwicklung e.V.
Der Berliner Kreis hat auf dieser Messe herausragende
Ergebnisse aus aktuellen Forschungsprojekten aus dem
Bereich Produktentwicklung vorgestellt. Beteiligte des
Fachbereichs 10 - Maschinentechnik der Universität
Paderborn: Prof. Gausemeier und Prof. Lückel.
Virtuelle Produktentwicklung in der Automobilindustrie Messe.
Präsentation eines Softwaretools zur Planung komplexer Fertigungssysteme auf Basis der Technologie Augmented Reality; 28.- 30. Mai 2001, Stuttgart
Computer.Gehirn Ausstellung.
Entwicklung und Ausstellung eines Augmented Reality-Exponats zur anschaulichen Erläuterung der Komponenten eines Computers; 25. September 2001 - 28.
April 2002; Heinz Nixdorf MuseumsForum, Paderborn
90
Spin-Offs
UNITY AG
Die UNITY AG wurde 1995 als Aktiengesellschaft
für Unternehmensführung und Informationstechnologie gegründet. Sie entwickelt für die Industrie
Strategien und Prozesse für die Produkte zur
Eroberung der Märkte von morgen. Die UNITY AG
ist Spezialist für zukunftsorientierte Themen wie
Produktinnovation, virtuelle Produktentstehung
und digitale Fabrik.
Quelle: http://www.unity.de
Fachgruppen
Gemeinsame Jahrestagung der GI/OCG, INFORMATIK
2001 (Workshop 22).
Synergien zwischen virtueller Realität und Computerspielen: Anforderungen, Design, Technologien. Präsentation „Ein Besuch im Computer - Ein interaktives,
multimediales Museums-exponat zur Erläuterung der
Funktionsweise des Computers und des Internets“;
Wien, 26.-28. September 2001
Neue Bahntechnik Paderborn.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuartigen
Bahnsystems, das moderne Fahrwerkstechnologie mit
den Vorteilen des Transrapid und der Nutzung der
bestehenden Bahntrassen vereint. Schwerpunkt der
Aktivitäten: Entwicklung und Visualisierung von Fahrzeug- und Bahnhofskonzepten; Förderinstitutionen:
Land NRW / Universität Paderborn
RailTec 2001 Messe.
Messestand des Verbundprojekt „Neue Bahntechnik
Paderborn“. Präsentation der neuesten Forschungsergebnisse; 19.-21. November 2001, Dortmund
Strategische Produkt- und Prozeßplanung (SPP).
SPP spezifiziert die Produkte und Prozesse für die
Märkte von morgen. Ziel ist, kleine und mittlere
Unternehmen in die Lage zu versetzen, strategische
Planung effizient zu betreiben und diesen Bereich in
den Führungsprozeß zu integrieren. Förderinstitution:
BMBF
Weitere Funktionen
Vorstandsmitglied und Geschäftsführer im Berliner
Kreis - Wissenschaftliches Forum für Produktentwicklung e.V.
myview technologies GmbH & Co. KG
Die myview technologies GmbH & Co. KG, seit
1999 ein Spin-off der UNITY AG, ist der Spezialist
für effektives Produktinformationsmanagement im
eBusiness. Die myview Produktfamilie bietet CrossMedia-Publishing für komplexe Produkte, OnlineInformationssysteme für das Projektengineering
und ist eine ausgereifte Entwicklungsplattform für
Informationsmanagement im Internet.
Quelle: http://www.myview.de
UNITY solutions AG
Die UNITY solutions AG ist ein 2001 gegründetes
Tochterunternehmen der UNITY AG. Das Beratungsangebot umfaßt die Prozeßorganisation und
alle IKT-Systeme, die heute und in Zukunft in
modernen Unternehmen eingesetzt werden. Die
UNITY solutions AG begleitet ihre Kunden auf dem
erfolgreichen Weg zur globalen Informationsgesellschaft.
Quelle: http://www.unity-solutions.de
SDG consulting AG
Die SDG consulting AG wurde 2001 als Joint Venture von der UNITY AG und der SDG Holding, Italien, gegründet. Sie konzipiert und realisiert leistungsfähige Managementinformationssysteme
und Business Intelligence-Lösungen auf Basis multidimensionaler Datenbanken. Die Kunden profitieren von sicheren Entscheidungen anhand optimal
aufbereiteter Informationen.
Quelle: http://www.sdg-ag.de
Initiator und Aufsichtsratvorsitzender des Unternehmens UNITY AG - Aktiengesellschaft für Unternehmensführung und Informationstechnologie
Mitglied des Aufsichtsrats Sterling SIHI GmbH
Aktuelle Forschungsprojekte
AR-PDA - Ein digitaler Assistent für VR/AR-Inhalte.
Der AR-PDA ist ein Hard- und Softwaresystem für
mobile Endgeräte wie z.B. Handy oder PDA, das die
Technologie Augmented Reality nutzt, um Konsumenten beim Kauf und der Nutzung von Hausgeräten zu
unterstützen. Förderinstitution: BMBF
Intelligente Mechatronische Lösungselemente (IMLE).
Integration kooperativer CAE-Werkzeuge zum effizienten Entwurf komplexer mechatronischer Systeme
auf Basis intelligenter mechatronischer Lösungselemente (DFG-SPP „Integration von Gestaltung und
Berechnung“). Förderinstitution: DFG
Integrative Specification of Distributed Control
Systems for the Flexible Automated Manufacturing
(ISILEIT).
Integrative Spezifikation von verteilten Leitsystemen
der flexibel automatisierten Fertigung (DFG-SPP „Integration von Techniken der Softwarespezifikation für
ingenieurwissenschaftlichen Anwendungen“). Förderinstitution: DFG
Integrative Entwicklung räumlicher elektronischer
Baugruppen (INERELA ).
Ziel ist die Bereitstellung von Entwicklungsumgebungen für räumliche elektronische Baugruppen in ausgewählten Produktklassen (Verbindungstechnik,
Mikrosensorik, elektrooptische Systeme). Förderinstitution: BMBF
Koordination und Beantragung des SFB 1799:
„Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus“:
Ziel des SFBs ist, die Grundlagen und Potentiale der
Selbstoptimierung zu erforschen, sie anhand eines
Demonstrators zu verifizieren und deren Entwicklung
durch eine umfassende Entwicklungsmethodik zu
unterstützen.
VDI-Richtlinie 2206.
Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme,
unveröffentlichter Entwurf, VDI Richtlinienausschuß
A127, Paderborn, 2002. (Obmann: Prof. Gausemeier)
Ziel ist, das domänenübergreifende Entwickeln
mechatronischer Systeme methodisch zu unterstützen. Der Ausschuß zählt 40 namhafte Experten der
Mechatronik. Der Gründruck soll im Mai 2002 vorliegen.
Virtual Nightdriver.
Ziel ist, die Lichtverteilungen neuer Scheinwerferprototypen in Echtzeit zu visualisieren und im Rahmen
einer Nachtfahrt auf einer virtuellen Teststrecke im
Simulator zu evaluieren. Förderinstitution: Lichtlabor
(LLAB), Hella Leuchten-Systeme GmbH (HLS)
Aktuelle Industriekooperationen
Die Zukunft der Möbelwirtschaft eBusiness.
Ziel ist, die Perspektiven von eBusiness und künftigen
Applikationen der Informations- und Kommunikationstechnik darzustellen. Auftraggeber: UNITY AG,
Telekom AG
Ein Besuch im Computer.
Ziel ist die Konzeption und Realisierung eines multimedialen VR-AR-Exponats zur Erläuterung der Funktionsweise des Computers und des Internet. Auftraggeber: Heinz Nixdorf MuseumsForum
Gießerei 2010-Strategie für die deutsche GießereiIndustrie.
Ziel ist, die Erfolgspotentiale der Gießerei-Industrie
darzustellen sowie dessen Wege aufzuzeigen und zu
erschließen. Auftraggeber: VDG, IfG; Förderinstitution:
Ministerium für Arbeit und Soziales, Qualifikation und
Technologie des Landes NRW
myview project.
Ziel ist, Systemarchitekturen und Datenmodelle zu
entwickeln, um den Aufbau von Produktkatalogen
und Ingenieursmarktplätzen basierend auf der Technologie Virtual Reality zu ermöglichen. Auftraggeber:
myview technologies GmbH & Co.KG
New Product Change Management.
Ziel ist die Erarbeitung eines Konzeptes zur Einführung von Änderungsmanagement in der Produktentwicklung und die anschließende Umsetzung. Auftraggeber: UNITY AG, Automobilhersteller
Weitere Aktivitäten
Simulation in der Fertigungsplanung.
Ziel ist, den Einsatz von Methoden und Werkzeugen
für die rechnerunterstützte Simulation von flexiblen
Fertigungs- und Montagesystemen zu entwickeln.
Strategie Wissenstransfer - Mittel- und langfristige
Entwicklung des Wissenstransfers zum strategischen
Erfolgsfaktor.
Ziel ist, die mittelfristigen Geschäftsmöglichkeiten mit
Wissen im Bereich der Industrieautomatisierung zu
ermitteln und eine entsprechende Geschäftsstrategie
zu entwickeln. Auftraggeber: Unternehmen der Industrieautomatisierung
91
Unterstützung bei der Integration von Produkt- und
Prozeßbeschreibung in dem Projekt 3D-Master.
Ziel ist die Erarbeitung eines Konzeptes zur Einführung
und Nutzung einer durchgängigen Anwendung des
3D-Masters in dem Produktentstehungsprozeß. Auftraggeber: UNITY AG, Automobilhersteller
Zukünftige Transportkonzepte im KEP-Markt (Kurier-,
Express- und Paket).
Erarbeitung eines F&E-Programms für den Schienengüterverkehr auf der Grundlage von Markt-, Umfeldund Technologie-Szenarien. Ziel ist die Erstellung einer
Zukunftskonzeption für den schienengebundenen
Gütertransport. Auftaggeber: Deutsche Bahn AG
Szenario-OnLine.
Ziel ist ein internetbasiertes Softwareprodukt für das
Szenario-Management. Auftraggeber: UNITY AG, ScMI
AG
Telco Carrier Scenarios 2006.
Ziel ist eine Zukunftskonzeption für das Enterpriseund Carriergeschäft eines Telekommunikationsausrüsters. Auftraggeber: UNITY AG, Telekommunikationsunternehmen
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik
Bopp, T., Hampel, T.: Magellan, the Paderborn Approach to Distributed Knowledge Organization. In: Montgomerie, C., Viteli, J. (eds.): Proceedings of ED-MEDIA
2001, Charlottesville (Va.): Association for the Advancement of Computing in Education 2001, S. 649–655.
Brennecke, A., Greiving, J., Hußmann, M., Wegener, M.:
The SALSA Animation System - Simply Generating
Java Applets to Learn with Basic Animations. In:
Montgomerie, C., Viteli, J. (eds.): Proceedings of EDMEDIA 2001, Charlottesville (Va.): Association for the
Advancement of Computing in Education 2001, S.
191–192.
Brennecke, A., Selke, H.: The HyperSkript Authoring
Environment: An Integrated Approach for Producing,
Maintaining, and Using Multimedia Lecture Material.
In: Montgomerie, C., Viteli, J. (eds.): Proceedings of EDMEDIA 2001, Charlottesville (Va.): Association for the
Advancement of Computing in Education 2001, S.
185–190.
Fischer, C., Keil-Slawik, R., Richter, A.: Verhaltensprofile
im Internet. In: Keil-Slawik, R. (Hrsg.): Digitale Medien
und gesellschaftliche Entwicklung – Arbeit, Recht und
Gemeinschaft der Informationsgesellschaft. Münster:
Waxmann 2001, S. 65-80.
Hampel, T.,: Keil-Slawik, R.: sTeam - Designing an Integrative Infrastructure for Web-Based Computer Supported Cooperative Learning. In: Proceedings of the
10th International World Wide Web Conference, May
1-5, 2001, Hong Kong, S. 76-85.
Scenario Management International AG
Die ScMI AG ist eine 1998 gegründete Aktiengesellschaft für Zukunftsgestaltung und strategische
Unternehmensführung. Die ScMI AG unterstützt
Unternehmen und Organisationen bei der Ausrichtung auf Markt- und Umfeldveränderungen, der
Entwicklung visionärer Strategien sowie der Gestaltung und Umsetzung strategischer Führungsprozesse.
Quelle: http://www.scmi.de
FASTEC GmbH
Der Produktfokus der 1995 gegründeten FASTEC
GmbH liegt auf modularen Steuerungssystemen für
die Fördertechnik mit dem Schwerpunktbereich Montageautomation. Basis der Automatisierungslösungen
ist der innovative Ansatz der Dezentralen Intelligenten Automation.
Quelle: http://www.fastec.de
Fachgruppe Informatik und Gesellschaft
Publikationen
Spin-Offs
Hampel, T., Keil-Slawik, R.: Learning in Virtual Communities – The Paderborn Approach to Cooperative Learning. In: Ruokamo, H., Nykänen, O., Pohjolainen, S.,
Hietala, P. (eds.): Proceedings of the Tenth International PEG Conference Intelligent Computer and Communication Technology – Learning in Online Communities, June, 23-26, 2001,Tampere, 177-183.
Hampel, T., Keil-Slawik, R., Nowaczyk, O., Selke, H.: »Ein
Schulmeister muss singen können« – Die drei Säulen
der Paderborner DISCO. Wirtschaftsinformatik 43 (1),
69–76 (2001).
Hampel, T., Keil-Slawik, R.: opensTeam
Ein Open Source-Projekt zur kooperativen Strukturierung von Informationen im Team. DFN Mitteilungen
55, 4-6 (Feb. 2001).
Hampel, T.: TRES FACIUNT COLLEGIUM - Paderborn’s
Collaboration Centred Approach for New Forms of
Learning. In: Price, J., Willis, D., Davis, N., Willis, J.
(eds.): Proceedings of SITE 2001, March 5-10, 2001,
Orlando, Florida, 52-57.
Keil-Slawik, R. (Hrsg.): Digitale Medien und gesellschaftliche Entwicklung – Arbeit, Recht und Gemeinschaft der Informationsgesellschaft. Münster:
Waxmann 2001.
Keil-Slawik, R., Hampel, T.: Virtuelle Gemeinschaften:
Freizeitspaß oder globaler Marktfaktor? In: Keil-Slawik,
R. (Hrsg.): Digitale Medien und gesellschaftliche Entwicklung – Arbeit, Recht und Gemeinschaft der Informationsgesellschaft. Münster: Waxmann 2001, S. 245279.
92
Fachgruppen
Keil-Slawik, R., Magenheim, J. (Hrsg.): Informatikunterricht und Medienbildung. GI-Edition Lecture Notes in
Informatics - Volume P-8. Bonner Köllen Verlag 2001.
Keil-Slawik, R.: Neues Lernen und neue Medien?
Anmerkungen zu einem kulturell unbewältigten Verhältnis. QUEM-Report, Heft 67: „Arbeiten und Lernen.
Lernkultur Kompetenzentwicklung und Innovative
Arbeitsgestaltung.” Berlin 2001, S. 109-118.
Keil-Slawik, R., Selke, H.: Autorenumgebungen. In:
Hanft, A. (Hrsg.): Grundbegriffe des Hochschulmanagements Neuwied; Kriftel: Luchterhand, 2001,
S. 12-15.
Keil-Slawik, R., Selke, H.: Internetgestützte Wissensorganisation. In: Hanft, A. (Hrsg.): Grundbegriffe des
Hochschulmanagements Neuwied; Kriftel: Luchterhand, 2001, S. 208-211.
Keil-Slawik, R., Selke, H.: Multimediale Infrastrukturen.
In: Hanft, A. (Hrsg.): Grundbegriffe des Hochschulmanagements Neuwied; Kriftel: Luchterhand, 2001, S.
295–300.
Keil-Slawik, R.: Mythenkiller – Oder: Kann das Konzept
der Alltagstauglichkeit innovative Lösungen bieten?
FIfF-Kommunikation 18(1), 49-55 (März 2001).
Messen/Tagungen/Seminare
CeBIT 2001
Stand des BMBF - Bundesministerium für Bildung und
Forschung - opensTeam
Stand Sun microsystems - StarOffice 4 Kids
WDR Computer Nacht im HNF
Stand sTeam - structuring information in a Team
Stand StarOffice 4 Kids
Infos 2001
9. Fachtagung Informatik und Schule – Kooperationsveranstaltung der Gesellschaft für Informatik e.V., der
Universität Paderborn (FB 17 - Arbeitsgruppen Didaktik der Informatik, Informatik und Gesellschaft) und
des Heinz Nixdorf MuseumsForum (HNF)
KickOff-Workshop „Wirksamkeitsforschung - Neue
Medien in der Präsenzlehre"
In Zusammenarbeit mit dem „Universitätsverbund
Multimedia - NRW" wurde der Workshop geplant und
moderiert, um die Projekte der Ausschreibung „Wirksamkeitsforschung” über den aktuellen Stand der Evaluationsforschung bezüglich digitaler Medien zu informieren.
Weitere Funktionen
Mitherausgeber der Zeitschrift Ethik und
Sozialwissenschaften
Vorstandsvorsitzender des Forum InformatikerInnen
für Frieden und gesellschaftliche Verantwortung (FIfF
e.V.)
Mitglied im Kuratorium des Programms „Lernkultur
Kompetenzentwicklung” des BMBF
Vorsitzender des Fachbeirates Lernen im Netz
und mit Multimedia (LiNe) des BMBF
Mitglied im Kompetenznetzwerk Universitätsverbund
Multimedia (UVM) NRW
Mitglied der Expertengruppe Virtuelle Hochschule
Baden-Würtemberg
Mitglied im Fachbeirat Informatik der Virtuellen
Hochschule Bayern
Mitglied im Beirat des Technologie-Zentrum
Informatik (TZI), Universität Bremen
Mitglied im Beirat des IWF Wissen und Medien
gGmbH, Göttingen
Sprecher des Innovationsforums Multimedia,
Universität Paderborn
Betreuer der Initiative Paderborner Schulen
ans Internet
Mitglied des Arbeitskreises Schule und Computer,
Paderborn
Aktuelle Forschungspojekte
ClickClique
Aufbauend auf die Infrastruktur von opensTeam wird
ein virtueller Lernraum aufgebaut, der die kooperative
Ausbildung von Designern unterstützt.
DISCO - Nachhaltige Entwicklung lernförderlicher
Infrastrukturen
Die Paderborner DISCO (Digitale Infrastruktur für
computerunterstütztes kooperatives Lernen) ist eine
fortgeschrittene Einrichtung, die Lehren und Lernen
mit Multimedia an einer Präsenzuniversität unterstützt.
Explorationen - Interaktive Lernmaterialien
Explorationen verkörpern ein neues Konzept für die
Entwicklung modularer Lernmaterialien zur Nutzung
in unterschiedlichen didaktischen Zusammenhängen.
ISIS - InStallationshandbuch für lernförderliche InfraStrukturen
Ziel des Projekts ist die Erstellung eines Handbuches,
das es gestattet, alltagstaugliche Infrastrukturen für
die durchgängige Nutzung multimedialer Dokumente
in der Hochschullehre aufzubauen.
Kontextuelle Informatik - Hypermediale Module für
die interdisziplinäre Ausbildung
Im Rahmen dieses Projektes werden Module für Veranstaltungen aus dem Bereich Informatik und Gesellschaft sowie für Einführungen in die Informatik für
andere Disziplinen (z. B. Medienwissenschaften, Lehramt) entwickelt.
Magellan
Kooperationsunterstützende Navigationsmechanismen
in Wissensräumen aus dem DFG Schwerpunktprogramm: netzbasierte Wissenkommunikation in Gruppen.
Mediatronik
Mediatronik ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld,
das sich mit der situationsbezogenen Integration
technischer Produkte in offene Systeme befasst.
Weitere Aktivitäten
NutzWare
Das NutzWare-Team an der Universität Paderborn
beschäftigt sich mit Paradigmen zur Bereitstellung
von Benutzungsoberflächen über das Web.
StarOffice 4 Kids
Das Projekt befasst sich mit der Konzeption und prototypischen Realisierung einer Server-zentrierten und
Web-basierten Software-Infrastruktur für einen universellen Schüler- und Lehrerarbeitsplatz im Netz.
preOSCA
Vorstudie zur Weiterentwicklung von lernförderlichen
Infrastrukturen für Präsenzuniversitäten nach dem
Open-Source-Ansatz.
qed - Qualitätshandbuch zur Entwicklung Digitaler
Medien
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, ein Handbuch zu
erstellen, das wichtige und grundlegende Entscheidungshilfen für die Konzeption und Durchführung von
Projekten aus dem Bereich „Neue Medien in der Hochschullehre” bietet.
93
opensTeam ermöglicht es Gruppen von Studierenden
und Lehrenden, individuelle und kooperative Lernräume aufzubauen und zu strukturieren.
Aktuelle Industriekooperationen
SUN Microsystems/Star Office Software Entwicklung
GmbH/MobilCom e-business GmbH: StarOffice 4 Kids
Entwicklung eines universellen Schüler- und Lehrerarbeitsplatzes im Netz, bei dem Verwaltung, Anwendung
und Inhalte als Dienstleistung angeboten werden.
sd&m München:
Graphische Benutzungsschnittstellen stellen hohe
Ansprüche an die Gestaltung und die Aus- und
Weiterbildung der Entwickler. Praxistaugliche Gestaltungsansätze werden in firmeninternen Schulungen
vermittelt.
Weidmüller-Stiftung:
In einer Kooperation mit der Bezirksregierung Detmold
wird ein innovatives Arbeits- und Präsentationsforum
für Bildungsprojekte entwickelt.
opensTeam - Strukturieren von Informationen in
einem Team
Fachgruppe Theoretische Informatik: Algorithmen,
Komplexitätstheorie, Paralleles Rechnen
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der Heide
Publikationen
Brattka, V.; Ziegler, M.: Turing-Computability of (Non)
Linear Optimization, in Proceedings of the 13th Canadian Conference on Computational Geometry
(CCCG'01), Seiten 181-184, 2001.
Brattka, V., Ziegler, M.: A Computable Spectral Theorem, in Computability and Complexity in Analysis,
volume 2064, Springer LNCS series (2001), Seiten 378388, 2001.
Czumaj, A.; Sohler, C.: Property Testing with Geometric
Queries, in Proceedings of the 9th Annual European
Symposium on Algorithms (ESA'01), Seiten 266-277,
2001.
Czumaj, A.; Sohler, C.: Testing Hypergraph Coloring, in
Proceedings of the 28th International Colloqium on
Automata, Languages and Programming (ICALP'01),
Seiten 493-505, 2001.
Czumaj, A.; Sohler, C.: Soft Kinetic Data Structures, in
Proceedings of the 12th ACM-SIAM Symposium on
Discrete Algorithms (SODA'01), Seiten 865-872, 2001.
Fiala, J.; Fishkin, A. V.; Fomin, F. V.: Online and Offline
Distance Constrained Labeling of Disk Graphs, in Proceedings of the 9th Annual European Symposium on
Algorithms (ESA 2001), F. Meyer auf der Heide, ed.,
Springer Verlag, Lecture Notes in Computer Science,
vol. 2161, Seiten 464-476, 2001.
Fomin, F. V.; Kratsch D., Novelli, J.-C.: Approximating
minimum cocolourings, in Proceedings of the 13-th
International Symposium on Fundamentals of Computation Theory (FCT 2001), Springer-Verlag Lecture
Notes in Computer Science, vol. 2138, Seiten 118-125,
2001.
Fomin, F. V.; Lingas, A.: Approximation algorithms for
time-depending orienteering, in Proceedings of the
13-th International Symposium on Fundamentals of
Computation Theory (FCT 2001) and the 1st International Workshop on Efficient Algorithms (WEA 2001),
Springer-Verlag Lecture Notes in Computer Science,
vol. 2138, Seiten 508-515, 2001.
Fomin, F. V. ; Matamala, M.; Prisner, E.; Rapaport, I.:
Bilateral orientations and domination, Proceedings of
the Brazilian Symposium on Graphs, Algorithms and
Combinatorics (GRACO 2001), Electronic Notes in Discrete Mathematics, J. Szwarcfiter and S. Song, eds.,
vol. 7, Elsevier Science Publishers, 2001.
Jakoby, A.; Schindelhauer, C.: Efficient Addition on
Field Programmable Gate Arrays, Erscheint in Proceedings of the 21st Conference on Foundations of Software Technology and Theoretical Computer Science
(FSTTCS'2001), 2001.
Juurlink, B.; Kolman, P.; Meyer auf der Heide, F.; Rieping, I.: Optimal Broadcast on Parallel Locality Models,
Akzeptiert für Journal of Discrete Algorithms.
Klein, J.; Fischer, M.: Occlusion Culling for Virtual Environments based on the 3D-Sectorgraph,
Informatiktage 2001 (Bad Schussenried).
Krick, C.; Räcke, H.; Westermann, M.: Approximation
Algorithms for Data Management in Networks, in
Proc. of the 13th ACM SPAA (Crete), Seiten 237-246,
2001.
94
Fachgruppen
Meyer auf der Heide, F.; Wanka, R.: Parallel Bridging
Models and Their Impact on Algorithm Design, in Part
II of Proc. Int. Conf. on Computational Science (ICCS),
Seite 628-637, 2001.
Piccolboni, A.; Schindelhauer, C.: Discrete Prediction
Games with arbitrary Feedback and Loss, in 14th
Annual Conference on Computational Learning Theory
(COLT'2001). Seiten 208-223, 2001.
Preis, R.; Salzwedel, K.; Hartmann, G.; Wolff, C.: Efficient Parallel Simulation of Pulse-Coded Neural Networks (PCNN), in Proceedings of the 2001 International Conference on Parallel and Distributed Processing
Techniques and Applications (PDPTA'2001), Seiten
463-469, 2001.
Reza Emamy-K.; M., Ziegler, M.: New Bounds for
Hypercube Slicing Numbers, in Proceedings of the First
International Conference on Discrete Models - Combinatorics, Computation and Geometry DM-CCG 2001,
published as Special Issue of DMTCS, Seiten 155-164,
2001.
Weitere Funktionen
PC-Member für SPAA 2001 (13th ACM Symposium on
Parallel Algorithms and Architectures)
FMadH, PC-Chair für ESA 2001
(9th European Symposium on Algorithms)
Sprecher des DFG-Sonderforschungsbereichs 376
„Massive Parallelität: Algorithmen - Entwurfsmethoden - Anwendungen”
Sprecher des DFG-Graduiertenkollegs „Parallele Rechnernetzwerke in der Produktionstechnik''
Sprecher der Fachgruppe 0.1.3 „Parallele und Verteilte
Algorithmen“ der Gesellschaft für Informatik (GI)
DFG Fachgutachter für Informatik
Mitglied des Fachbeirats des Max-Planck-Instituts für
Informatik, Saarbrücken.
Schindelhauer, C.; Weber, B.: Tree Approximation for
the Weighted Cost-Distance Problem, akzeptiert für
International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC'2001).
Prodekan des Fachbereichs 17
Wand, M.; Fischer, M.; Peter, I.; Meyer auf der Heide,
F.; Straßer, W.: The Randomized z-Buffer Algorithm:
Interactive Rendering of Highly Complex Scenes, Computer Graphics Conference Proceedings (SIGGRAPH'2001).
DFG-Sonderforschungsbereich 376 „Massive Parallelität: Algorithmen Entwurfsmethoden Anwendungen”
· Teilprojekt A1 „Eine realitätsnahe Theorie effizienter
paralleler Algorithmen“
· Teilprojekt A2 „Universelle Basisdienste“
· Teilprojekt C6 „Mobile ad hoc Netzwerke“
Messen/Tagungen/Seminare
ALCOM-FT Spring School on Dynamic Algorithms,
May 10-11, 2001. Veranstalter: Rolf Wanka
Preise/Auszeichnungen
Preis für die beste Diplomarbeit im Fach Informatik:
Der Fachbereich 17/Informatik vergibt jährlich einen
Preis für die beste Diplomarbeit im Fach Informatik. Im
Jahr 2001 ist Michael Wand für seine Diplomarbeit
„Approximative Darstellung dreidimensionaler Szenen
mit randomisiertem z-Buffer'' ausgezeichnet worden.
Aktuelle Forschungsprojekte
DFG-Graduiertenkolleg „Parallele Rechnernetzwerke in
der Produktionstechnik”
DFG-Graduiertenkolleg „Wissenschaftliches
Rechnen“
EU-Projekt „Algorithms and Complexity, Future
Technologies (ALCOM-FT)“
DAAD-Förderung einer Partnerschaft mit der
Carleton University, Ottawa, Canada
DFG-Schwerpunktprogramm „Algorithmik großer und
komplexer Netzwerke” mit Projekt: „Algorithmik großer dynamischer geometrischer Graphen”.
NRW Graduate School of Dynamic Intelligent Systems
Fachgruppe Parallele Systeme
Prof. Dr. rer. nat. Franz Josef Rammig
Publikationen
Bobda, Ch.; Steenbock, N.: Singular Value Decomposition on Distributed Reconfigurable Systems. In 12th
IEEE International Workshop on Rapid System Prototyping, Monterey, California, USA, June 2001
El-Kebbe, D.A.: A UML Model for the MaSHReC Architecture. In Proc. of the Int. Congress on Information
Science Innovations in Intelligent Automated Manufacturing, Dubai, United Arab Emirates, March 2001
El-Kebbe, D.A.: A Real Time Holon-Based Architecture
for the Production Planning System: Further Results.
In Proc. of the Workshop on Agent Based Simulation
II., Passau, Germany, April 2001
El-Kebbe, D.A.: Findings from Adapting Real-Time Aperiodic Tasks to Production Planning Systems. In Proc.
of the 8th IEEE Conference on Emerging Technologies
and Factory Automation, Antibes, France, October
2001
Weitere Aktivitäten
El-Kebbe, D.A.: Scheduling of Manufacturing Systems
under Hard Real-Time Constraints. In Proc. of the 2001
IEEE Systems, Man and Cybernetics Conference, Tucson,
Arizona, USA, October 2001
El-Kebbe, D.A.: Aperiodic Scheduling of Real-Time
Manufacturing Systems. In Proc. of the IEEE Workshop
on Real-Time Embedded Systems, London, UK, December
2001
Glässer, U.; Eschbach, R.; Gotzhein, R.; M. von Löwis;
Prinz, A.: SDL Formal Semantics: Compiling and Running
SDL Specifications on ASM Models. In Formal Methods
and Tools in Computer Science (Proc. of EUROCAST
2001), Las Palmas de Gran Canaria, Canary Islands,
Spain, February 2001
Glässer, U.; Gurevich, Y.; Veanes, M.: Universal Plug and
Play Machine Models. Microsoft Research Technical
Report, MSR-TR-2001-59, June 2001
Glässer, U.; Gurevich, Y.; Veanes, M.: High-level Executable Specification of the Universal Plug and Play Architecture. To appear in Proc. of 35th Hawaii International
Conference on System Sciences (HICSS-35), Software
Technology Track, Domain-Specific Languages for Software Engineering, Hawaii, January 2002
Glässer, U.; Eschbach, R.; Gotzhein, R.; M. von Löwis;
Prinz, A.: SDL Formal Definition: Compiling and Running
SDL Specifications as ASM Models. In Journal of Universal Computer Science, Special Issue on Abstract State
Machines - Theory and Applications. Springer-Verlag,
October 2001 (to appear)
Glässer, U.; Börger, E. (editors): Journal of Universal
Computer Science, Special Issue on Abstract State
Machines - Theory and Applications. Springer-Verlag,
October 2001 (to appear)
Kleinjohann, B. (editor): Distributed and Parallel Embedded Systems. Proceedings of the International IFIP WG
10.3/WG10.4/WG 10.5 and GI Workshop on Distributed
and Parallel Embedded Systems (DIPES '00), Kluwer Academic Publishers, Paderborn, 2001
Kleinjohann, B.; Rust, C.: Modelling Intelligent Embedded Real-Time Systems using High-Level Petri Nets. In
Proceedings of the Forum on Design Languages (FDL'01),
Lyon, France, September 2001
Lehmann, T.; Zanella, M.C.; Robrecht, M.; de Freitas Francisco, A.; Horst, A.; R. Gielow, R.: RABBIT - A Modular
Rapid-Prototyping Platform for Distributed Mechatronic
Systems. SBCCI 2001, Pirenópolis, Brazil, 2001
Lehmann, T.; Schreckenberg, A.: Case Study of Integration of Reconfigurable Logic as a Coprocessor into a
SCI-Cluster under RT-Linux. FPL 2001, Belfast, Ireland,
2001
Lehmann, T.; Hardt, W.; Visarius,M.: Towards a Design
Methodology Capturing Interface Synthesis.
ITG/GI/GMM Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen, Meißen, 2001
Lukovszki, T.; Maheshwari, A.; Zeh, N.: I/O-Efficient Batched Range Counting and Its Applications to Proximity
Problems. Proceedings of the 21st Annual Conference
on Foundations of Software Technology and Theoretical
95
Computer Science (FSTTCS'2001), LNCS Springer Verlag,
2001
Müller, W.; Flake, S.: Spezifikation von Echtzeiteigenschaften mit OCL für eine MFERT-basierte Fallstudie.
Workshop Ablaufmodellierungen in Ingenieurwissenschaftlichen Anwendungen, Berlin, Oktober 2001
Müller, W.; Flake, S.: An OCL Extension for Real-Time
Constraints. In T. Clark and J. Warmer (eds.) 'Advances in
Object Modelling with the OCL'. Springer Verlag, December 2001
Müller, W.; Bauer, M.; Eikerling, H.J.; Pawlak, A.; Siekierska, K.; Soderberg, D.; Warzee,X.: Advanced Infrastructure
for PAN-European Collaborative Engineering. The eBusiness and e-Work Conference and Exhibition, Venice,
Italy, October 2001
Müller, W.; Flake, S.; Geiger, Ch.; Pälke, V.; Rosenbach,
W.; Ruf, J.: Customer-Oriented Systems Design through
Virtual Prototypes. In Proceedings of IEEE KMN 2001,
Boston, USA, June 2001
Müller, W.; Ruf, J.; Hofmann, D.; Gerlach, J.; Kropf, Th.;
Rosenstiehl, W.: The Simulation semantics of SystemC.
In Proceedings of Design, Automation, and Test in Europe (DATE 2001), Munich, Germany, March 2001
Müller, W.; Dangberg, A.: Generation of Interactive Visual Interfaces for Resource Management. ISI 2001, Dubai,
March 2001
Müller, W.; Flake, S.; Pape, U.; Ruf, J.: Real-Time Model
Checking for the Analysis of flexible Manufacturing
Systems. ISI 2001, Dubai, March 2001
Müller, W.; Lehrenfeld, G.; Tellmann, R.: Security Concepts for Agent-Based Systems. SCASE 01, Enschede,
Netherlands, March 2001
Müller, W.; Meyer, A.; Zabel, H.: A Language for the
Rapid Prototyping of Mobile Evolving Agents. Proceedings of the Hawai International Conference On System
Sciences, Maui, USA, January 2001
Rammig, F.J.; Hardt, W.; Böke, C.; Ditze, C.; Stroop, J.;
Rettberg, A.; Del Castillo, G.; Kleinjohann, B.; Teich, J.: IPBased System Design with the PARADISE Design Environment. Accepted for Journal for Systems Architecture- The Euromicro Journal, Elsevier, 2001
Rammig, F.J.: HW/SW Co-Design for Automotive
Systems. In Proc. 4th IEEE ISORC, Magdeburg, 2001
Rammig, F.J.; Rettberg, A.: Collaborative Design of
Embedded Hardware/Software Components With the
Distributed PARADISE Environment. DFG SPP
KONDISK/SPEZI/ES/RP Workshop - Modelltransformation
und Werkzeugkopplung, TU Braunschweig, 2001
Rammig, F.J.: Entwurf Eingebetteter Realzeitsysteme.
Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften,
7.11.2001, erscheint im Westdeutschen Verlag
Rammig, F.J.: Modelling and Synthesis Aspects of the
PARADISE Design Environment. Accepted for IEEE
WORDS’02, 2002
Rettberg, A.; Kleinjohann, B.: A Fast Asynchronous Reconfigurable Architecture for Multimedia Applications.
96
Fachgruppen
Proceedings of the 14th Symposium on Integrated
Circuits and System Design (SBCCI 2001), Pirenópolis,
GO (Brazil), September 2001
Weitere Funktionen
Mitglied in IFIP TC 10
Rettberg, A.; Thronicke, W.: Collaborative Design for
Embedded Hardware/Software Components with the
Distributed PARADISE Environment. Proceedings of
the 5th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics (SCI 2001), Orlando, FL (USA),
July 2001
Mitglied in den IFIP Arbeitsgruppen 10.5 und Fb 3
Mitglied im GI/RSS/ITG Leitungsgremium
Aktuelle Forschungsprojekte
Rettberg, A.; Thronicke, W.: The Distributed PARADISE
Environment for Collaborative Design of Embedded
Hardware Components. Proceedings of the 8th European Concurrent Engineering Conference (ECEC 2001),
Valencia, Spain, April 2001
Rust, C.; Tacken, J.; Böke, C.: Pr/T-Net based Seamless
Design of Embedded Real-Time Systems. In Proceedings of International Conference on Application and
Theory of Petri Nets (ICATPN ‘01), Springer Verlag,
Newcastle upon Tyne, U.K., June 2001
Zhao, Y.; Wang, Y.; Zhang, W.; Ai, B.: Define the Semantics of SDL with ASM. International Conferences on
Info-Tech & Info-net (ICII2001), Beijing, China, 2001
SFB 376 Tp. B1 - Design Methods for Massively Parallel Real-Time Systems (DFG)
TEReCS - Design of Customizable Real-Time Communication Systems (DFG).
ISILEIT - Integrated Specification of Distributed Control Systems in Flexible Automated Manufacturing
(DFG).
EVENTS - New Computer Vision Techniques and RealTime Approaches for Innovative Image Interpolation
for Multi-View Presentations of TV Transmissions in
Wide Scenarios (EU).
Vernetzte Mobile Systeme (Stiftung Westfalen)
Tagungen/Messen/Seminare
Chair of DIPES 2002 at the IFIP World Computer
Aktuelle Industriekooperationen
Conference 2002, Montreal, Canada (B. Kleinjohann)
ASM-ZT (Siemens)
Co-Chair and PC member of the ASM 2001 Workshop,
EUROCAST 01, Gran Canaria, Spain, Feb. 2001
(U. Glässer)
Gastwissenschaftler Prof. Dr. PCP Bhatt, Indian Institute of Information Technology, Bangalore, India (Mai Sep. 2001).
Co-Chair and PC member of the 10th SDL Forum,
Copenhagen, Denmark, June 2001 (U. Glässer)
Fachgruppe Schaltungstechnik
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert
Publikationen
Awerbuch, B.; Berenbrink, P.; Brinkmann, A.; Scheideler, C.: „Simple Routing Stategies for Adversarial
Systems”, 42nd Annual Symposium on Foundations of
Computer Science (FOCS), Las Vegas, Nevada, 14.-17.
Okt., 2001, pp. 158-167.
Berenbrink, P., Brinkmann, A., Scheideler, C.: „SimLab A Simulation Environment for Storage Area Networks”,
9th Euromicro Workshop on Parallel and Distributed
Processing 2001, Mantova, Italien, 07.-09. Feb. 2001,
pp. 227-234.
Grünewald, M., Sitte, J.: „A Resource-Efficient Approach to Obstacle Avoidance via Optical Flow”, Autonomous Minirobots for Research and Edutainment
(AMiRE 2001), Paderborn, Germany, 22.-24. Okt., 2001,
pp. 205-214.
Grünewald, M., Sitte, J.: „Cheap Vision: Obstacle Avoidance via Optical Flow”, Autonomous Minirobots for
Research and Edutainment (AMiRE 2001), Paderborn,
Germany, 22.-24. Okt., 2001, pp. 331-332.
Hunstock, R., Rückert, U., Hanna, T.: „Implementation
and Analysis of Mobile Agents in a Simulation Environment for Fieldbus Systems”, 2001 Int. Conference
on Intelligent Agent Technology (IAT-01), Maebashi,
Japan, 23.-26. Okt., 2001, pp. 484-489.
Iske, B., Rückert, U.: „A Methodology for the Behaviour
Design of Autonomous Systems”, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 29.
Okt. - 03. Nov., 2001, Maui, Hawaii, USA, pp. 539-544.
Iske, B., Rückert, U.: „Cooperative Cube Clustering
using Local Communication”, Autonomous Minirobots
for Research and Edutainment (AMiRE 2001), Paderborn, Germany, 22.-24. Okt., 2001, pp. 333-334.
Iske, B., Rückert, U.: „Performance Analysis of a Colony
of Locally Communicating Robots”, Autonomous Minirobots for Research and Edutainmetn (AMiRE 2001),
Paderborn, Germany, 22.-24. Okt., 2001, pp. 253-260.
Klahold, J. Rautenberg, J., Rückert, U.: „Demonstration
of an Ultrasonic Sensor for Mobile Minirobots Using
Pseudo-Random Codes”, Autonomous Minirobots for
Research and Edutainment (AMiRE 2001), Paderborn,
Germany, 22-24. Okt., 2001, pp. 335-336.
Weitere Aktivitäten
Klahold, J., Rautenberg, J., Rückert, U.: „Ultrasonic
Sensor for Mobile Mini-Robots Using Pseudo-Random
Codes”, Autonomous Minirobots for Research and
Edutainment (AMiRE 2001), Paderborn, Germany,
22-24. Okt., 2001, pp. 225-232.
Löffler, A., Klahold, J., Rückert, U.: „The Mini-Robot
Khepera as a Foraging Animate: Synthesis and Analysis of Behaviour”, Autonomous Minirobots for Research and Edutainment (AMiRE 2001), Paderborn, Germany, 22-24. Okt., 2001, pp. 93-130.
Niemann, J.-C., Witkowski, U., Porrmann, M., Rückert,
U.: „Extension Module for Application-Spedific Hardware on the Minirobot Khepera”, Autonomous Minirobots for Research and Edutainment (AMiRE 2001),
Paderborn, Germany, 22.-24. Okt., 2001, pp. 279-288.
Porrmann, M., Kalte, H., Witkowski, U., Niemann, J.-C.,
Rückert, U.: „A Dynamically Reconfigurable Hardware
Accelerator for Self-Organizing Feature Maps”, Proceedings of the 5th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics, SCI 2001 Orlando,
Florida USA, 22.-25. Juli, 2001, pp. 242-247.
Porrmann, M., Rückert, U., Landmann, J., Marks, K.-M.:
„XipChip - A Multiprocessor CPU for Multifunction
Peripherals”, Proceeding of the 5th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics,
SCI 2001 Orlando, Florida USA, 22.-25. Juli 2001, pp.
512-517.
Porrmann, M., Rüping, S., Rückert, U.: „The Impact of
Communication on Hardware Accelerators for Neural
Networks”, Proceedings of the 5th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics, SCI
2001 Orlando, Florida USA, 22.-25. Juli 2001,
pp. 248-253.
Rückert, U.: „ULSI Architectures for Artificial Neural
Networks”, 9th Euromicro Workshop on Parallel and
Distributed Processing 2001, 07.-09. Feb. 2001, Mantova, Italien, pp.436-442.
Rückert U., Sitte J., Witkowski U. (Hrsg.), „Autonomus
Minirobots for Research and Edutainment,” Proceedings of the 5th International Heinz Nixdorf Symposium, Paderborn, Germany, 22.-24 Okt. 2001
Schmidt, M., Rückert, U.: „Content-Based Information
Retrieval using an embedded Neural Associative
Memory”, 9th Euromicro Workshop on Parallel and
Distributed Processing 2001, Mantova, Italien, 07.-09.
Feb. 2001, pp. 443-450.
Witkowski, U., Heittmann, A., Rückert, U.: „Hardware
Implementation of Self-Organizing Maps and Associative Memory on the Minirobot Khepera”, Autonomous Minirobots for Research and Edutainment
(AMiRE 2001), Paderborn, Germany,
22-24. Okt., 2001, pp. 269-278.
Messen/Tagungen/Seminare
AMiRE 2001
Miniroboter waren das zentrale Thema des 5. Internationalen Heinz Nixdorf Symposiums mit dem Titel
„Autonomous Minirobots for Research and Edutainment - AMiRE 2001. Vertreten waren mehr als 150
internationale Teilnehmer.
97
Preise/Auszeichnungen
Preis für die beste Diplomarbeit
Der Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik vergibt jährlich einen Preis für die beste Diplomarbeit. Im Jahr 2001 ist Ingo Hehemann für seine am
Fachgebiet Schaltungstechnik erstellte Diplomarbeit
„PLL-basierte Daten- und Taktrückgewinnungsschaltungen in CMOS-Technologie” ausgezeichnet worden.
Weitere Funktionen
Mitglied im Beirat des C-LAB
Mitglied im Beirat des L-LAB
Mitglied im Beirat des PC2 (Paderborn Center for
Parallel Computing)
Mitglied im Beirat des PaSCo (Paderborn Institute
for Scientific Computation)
Prodekan des Fachbereichs Elektrotechnik und
Informationstechnik
Aktuelle Forschungsprojekte
Realzeitfähiger Datenserver:
Scheduling, Routing, Chip-Design
Ziel des im Rahmen des Sonderforschungsbereichs
376 von der DFG geförderten Projektes ist der Entwurf
und die Realisierung eines realzeitfähigen parallelen
Servers. In Kooperation mit den Professoren B. Monien
und F. Meyer auf der Heide wird der Server als eingebettetes System, bestehend aus einem Netzwerk von
aktiven Routingknoten, aufgebaut.
Ressourceneffizienter Funktionsapproximator für
autonome Systeme
In Kooperation mit Prof. J. Sitte, Queensland University of Technology, Australien, wird in analoger Schaltungstechnik ein mikroelektronischer Baustein zur ressourceneffizienten Implementierung eines Funktionsapproximators für autonome Systeme realisiert.
Routingknoten für Mobile Ad-hoc-Netzwerke
(Manets)
Ziel dieses Projektes ist der Entwurf eines ressourceneffizienten Einchipsystems, das durch Nutzung der in
Kooperation mit der AG Meyer auf der Heide erarbeiteten adaptiven Kommunikationsverfahren den
Betrieb von Manets ermöglicht. Das Projekt ist Teil des
Sonderforschungsbereiches 376 der DFG.
Aktuelle Industriekooperationen
Anwendungen eingebetteter paralleler
Prozessorarchitekturen im Netzwerkbereich
In diesem Projekt werden Architekturen eingebetteter
paralleler Prozessorarchitekturen für den Einsatz im
Netzwerkbereich evaluiert. Aufbauend auf diesen
Arbeiten wird in Kooperation mit der Infineon AG
(München) ein eingebetteter Prozessorkern konzipiert.
High-Speed-Kommunikationsnetzwerke in
der Automatisierungstechnik
In Kooperation mit der Phoenix Contact GmbH wird
98
Fachgruppen
der Einsatz von Ethernet-Technologie in der Automatisierungstechnik evaluiert. Es wird ein Switch entwikkelt, der für die speziellen Anforderungen der Feldebene, wie z. B. Flexibilität und Determinismus, optimiert
ist.
Neuronale Datenanalyse für die IC-Fertigung
In Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH werden Methoden zur explorativen Datenanalyse mit neu-
ronalen Netzen erprobt. Am Beispiel von Fertigungsdaten aus der Halbleiterproduktion werden die entwikkelten Werkzeuge verifiziert.
IMM-TV - Interaktive multimediale TV-Systeme
Ziel des Projektes ist es, in Zusammenarbeit mit der
AXCENT Media AG und dem PC2 Paderborn, Technologien und Systeme für die Bereitstellung interaktiver
Breitband-Multimedia-Dienste zu entwickeln.
Fachgruppe Mechatronik und Dynamik
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek
Publikationen
Börnchen, T.: Zur Entwicklung dynamischer Komponenten für variables Kraftfahrzeug-Scheinwerferlicht.
HNI-Verlagsschriftenreihe, Bd. 93, ISBN 3-935433-026, Paderborn, 2001.
Hemsel, T.: State of the art and development trends of
ultrasonic linear motors. 2000 IEEE
Ultrasonics Symposium, Ultrasonics, Ferroelectics, and
Frequency Control Society,
2001, Bd.1, ISSN 1051-0117, S. 663-666.
Hemsel, T.: Untersuchung und Weiterentwicklung
linearer piezoelektrischer Schwingungsantriebe. HNIVerlagsschriftenreihe, Bd. 101, ISBN 3-935433-10-7,
Paderborn, 2001.
Wedman, S.; Wallaschek, J.: Condition Monitoring
in mechatronischen Systemen. VDI Berichte: Schwingungen in Anlagen und Maschinen. Band 1606,
S.243-258. Düsseldorf, VDI-Verlag, 2001.
Wedman, S.; Wallaschek, J.: The application of a lifetime observer in vehicle technology. Proceedings of the
4th Int. Conference on Damage, Assessment of Structures (DAMAS 2001), Key Engineering Materials. Band
204-205, S. 153-162. Uetikon-Zürich, Trans Tech
Publications, 2001.
Wördenweber, B.; Wickord, W.: Chance oder Risiko?
Erfolgreiche Technologieentwicklung mit Innovationsmanagement. Berlin, Heidelberg, Springer Verlag, ISBN
3-540-42026-6, 2001.
Messen/Tagungen/Seminare
Hemsel, T.; Wallaschek, J.: Piezoelektrische lineare
Schwingungsantriebe. VDI-Z/Konstruktion, I/2001,
Special Antriebstechnik, 2001, S. 70-71.
Henke, A.: Modellierung, Simulation und Optimierung
piezoelektrischer Stellsysteme. HNI-Verlagsschriftenreihe, Bd. 96, ISBN 3-935433-05-0, Paderborn, 2001.
Littmann, W.; Storck, H.; Wallaschek, J.: Reduction of
friction using piezoelectrically excited ultrasonic vibrations. SPIE 8th Annual Int. Symposium on Smart
Structures and Materials, März 2001, Newport Beach.
Bellingham, Washington, SPIE – The International
Society for Optical Engineering, 2001.
Littmann, W.; Storck, H.; Wallaschek, J.: Sliding friction
in the presence of ultrasonic oscillations: superposition of longitudinal oscillations, Archive of Applied
Mechanics, 2001, Bd. 71, S. 549-554.
Storck, H.; Littmann, W.; Wallaschek, J.; Mracek, M.:
The effect of friction reduction in presence of ultrasonic vibrations and its relevance to travelling wave
ultrasonic motors, Ultrasonics, Ultrasonics International, Delft 2001, im Druck.
Storck, H.; Sumali, H.; Pu, Y.: Experimental Modal Analysis of Automotive Exhaust Structures. SAE Paper, SAE
2001 World Congress, Detroit, MI, March 5-8, 2001.
Band 2001-01-0662.Warrendale, Pa., 2001.
Storck, H.; Wallaschek, J.: The effect of tangential elasticity of the contact layer between stator and rotor
in travelling wave ultrasonic motors, Journal of Nonlinear Mechanics, 2001, im Druck.
Mitarbeit und Betreuung des Standes „Neue Bahntechnik Paderborn” auf der rail#tec in Dortmund
(19-21. Nov. 2001)
Computer.Gehirn – Ausstellung. Entwicklung und
Ausstellung eines Exponats „Kugel-Platte” zur Erläuterung der sensorischen und aktorischen Leistung von
Robotern; 25. Sept. 2001 bis 1. März 2002;
Heinz Nixdorf MuseumsForum, Paderborn
Weitere Funktionen
Prorektor für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs
Vorsitzender des Fachbeirat Schwingungstechnik beim
VDI
Sprecher des Kompetenz-Netzwerkes „LED in NRW”
Aktuelle Forschungsprojekte
INERELA – Integrative Entwicklung räumlicher
elektronischer Baugruppen
L-LAB – Forschungszentrum Lichttechnik und
Mechatronik
NBP – Neue Bahntechnik Paderborn
Optikkonzepte für aktive lichttechnische Systeme
Weitere Aktivitäten
Adaptive piezoelektrische Resonanzwandler mit
nichtlinearen mechanischen Randbedingungen
99
Selbsteinstellen des Präzisionsantriebs mit UltraschallWanderwellenmotoren
Aktive lichttechnische Systeme
Aktuelle Industriekooperationen
Aktive Querfederung für Schienenfahrzeuge
Entwicklung eines piezoelektrischen Linearantriebs
Kollektive Ausleuchtung des Verkehrsraumes durch
mehrere Fahrzeuge
L-LAB, Forschungszentrum für Lichttechnik und
Mechatronik (PublicPrivatePartnership zwischen der
Universität Paderborn und der Hella KG Hueck & Co.)
Hesse & Knipps: Piezoaktoren in Bondmaschinen
Fachgruppe Elektrotechnik
Prof. Dr. rer. nat. Georg Hartmann
Publikationen
Büker, U.; Drüe, S.; Hartmann, G.; Kalkreuter, R.;
Stemmer, R.; Trapp, R.: Vision-based control of an
autonomous disassembly station. In: Robotics and
Autonomous Systems 35 (Elsevier) 2001, S. 170 - 189
Weitere Funktionen
Mitglied im Fachausschuss 5.1 der ITG
Gutachter bei der Friedrich-Ebert-Stiftung
Gutachter bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft
(SFB 360, SFB 514, SFB 603)
Preise/Auszeichnungen
Preis des Dekan FB 14 für beste Dissertation 2001:
Dr.-Ing. Nicolai Götze
Spin-Offs
Fachgruppe Mechatronik Laboratorium
Paderborn
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel
Publikationen
Becker, M.: Eine flexible, kompakte, hydraulische
Antriebseinheit für die aktive Federung. VDI Mechatronik Tagung 2001; Frankenthal bei Mannheim
Biber, H.; Ettingshausen, C.: Ein Werkzeug für den vereinfachten Entwurf mechatronischer Systeme. 5. Magdeburger Maschinenbautage, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg; Magdeburg
Deppe, M.; Oberschelp, O.; Münch, E.: Echtzeit-Parameter-Optimierung und -Überwachung in mechatronischen Systemen. 5. Magdeburger Maschinenbautage, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg;
Magdeburg
Deppe, M.; Robrecht, M.; Zanella, M.; Hardt, W.: Rapid
Prototyping of Real-Time Control Laws for Complex
Mechatronic Systems. Submitted to: 12 th IEEE International Workshop on Rapid System Prototyping;
Monterey, CA
Ettingshausen, C.; Hestermeyer, T.; Lückel, J.; Schlautmann, P.: Entwurfs- und Modelierungsstruktur der
Mechatronik am Beispiel der Neuen Bahntechnik
Paderborn. ASIM 2001, 15. Symposium Simulationstechnik, Universität Paderborn; Paderborn
Hestermeyer, T.; Becker, M.; Neuendorf, N.: Nichtlineare ABC-Regelungen mit Operator-Controller-Struktur,
abgestimmt auf Führung und Störung der Straße.
Haus der Technik, Driveability; Essen
Koch, T.; Meier-Noe, U.; Scharfeld, F.; Zanella, M.: Xmobile - Entwurf eines mechatronischen Systems vom
Modell bis zum realen Prototypen. ASIM 2001, 15.
Symposium Simulationstechnik, Universität Paderborn;
Paderborn
Koch, T.; Zanella, M.; Scharfeld, F.; Schmitz, J.:
X-mobile - Ein flexibles Fahrzeug für Forschung und
Lehre. Konstruktion - Zeitschrift für Produktentwikklung Organzeitschrift der VDI-Gesellschaft VDI-EKV,
Vol. 4/2001, Springer VDI Verlag. (S.102-104)
dSPACE GmbH
Ausrichtung und Hauttätigkeitsfeld: dSPACE ist
der weltweit führende Anbieter von Lösungen für
die Entwicklung und den Test schneller mechatronischer Regelungssysteme. dSPACE-Systeme
ermöglichen es den Herstellern von Reglern und
Steuergeräten, ihre Entwicklungszeiten und kosten drastisch zu reduzieren und die Produktqualität spürbar zu erhöhen. Möglich ist dies
durch einen optimalen Mix aus Standardlösungen und kundenspezifischem Engineering für
Reglerprototyping, automatische SeriencodeGenerierung und virtuelle Systemtests.
Koch, T.; Zanella, M.; Schmitz, J.: X-mobile - erste physikalische Realisierung eines innovativen Stadtzubringerfahrzeugs. VDI Mechatronik, Tagung 2001, Innovative Produktentwicklungen; Frankenthal
Lückel, J.; Hestermeyer, T.; Liu-Henke, X.: Generalization of the Cascade Principle in View of a Structured
Form of Mechatronic Systems. 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2001), Villa Olmo; Como, Italy
Lückel, J.; Moritz, W.; Kuhlbusch, W.; Toepper, S.;
Scharfeld, F.; Maißer, P.; Freudenberg, H.; Kallenbach,
E.; Zentner, J.; Saffert, E.: Iterative model-based Design
of the Parallel Robot, TRIPLANAR. 2001 IEEE/ASME
International Conference on Advanced Intelligent
Mechatronics (AIM 2001), Villa Olmo; Como, Italy
iXtronics GmbH
Ausrichtung und Hauttätigkeitsfeld: iXtronics
wurde 1999 von vier Mitarbeitern des Mechatronik Laboratorium Paderborn (MLaP) und dessen
Leiter, Professor Dr.-Ing. Joachim Lückel, gegründet. Die Palette der angebotenen Dienstleistungen
und Produkte reicht von der rechnergestützten
Entwicklung mechatronischer Systeme bis hin
zum Vertrieb von Software Werkzeugen zum
Design solcher Systeme. Weiterhin bietet iXtronics
Dienstleistungen auf den Gebieten der objektorientierten Programmierung und der Beratung an.
100
Fachgruppe
Oberschelp, O.; Homburg, C.; Deppe, M.; Gambuzza, A.;
Seuss, J.: Verarbeitungsorientierte Darstellung verteilter
hybrider Systeme der Mechatronik. 5. Magdeburger
Maschinenbautage, Otto-von-Guericke-Universität
Magdeburg; Magdeburg
Toepper, S.; Lückel, J.; Moritz, Kuhlbusch, W.; Scharfeld,
F.: Modellgestützter Entwurf des Parallelroboters TRIPLANAR. Model-based Design of the Parallel Robot TRIPLANAR. VDI Mechatronik, Tagung 2001, Innovative
Produktentwicklungen ; Frankenthal
Zanella, M.; Koch, T.; Scharfeld, F.: Development and
Structuring of Mechatronic Systems, Exemplified by
the Modular Vehicle X-mobile. 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (2001), Villa Olmo; Como, Italy
Zanella, M.; Scharfeld, F.; Koch, T.: X-mobile: A Mobile
Vehicle of Research and Education. RAAD 2001, 10th
International Workshop on Robotics in Alpe-AdriaDanube Region; Vienna - Austria
Zanella, M.; Robrecht, M.; Lehmann, T.; Gielow, R.; de
Freitas Francisco, A.; Horst, A.: RABBIT: A Modular
Rapid Prototyping Platform for Distributed Mechatronic System. SBCCI 2001 - XIV Symposium on Integrated Circuits and Systems Design; Brasília - Brasilien
Kreuzungsmanagement im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 376 „Massive Parallelität - Algorithmen, Entwurfsmethoden, Anwendungen”.
Das Kreuzungsmanagement dient als Anwendungsbeispiel, an dem neue Synthesemethoden zur Integration
von autonomen mechatronischen Systemen (z. B. Einzelfahrzeuge) zu vernetzten mechatronischen Systemen (z. B. Fahrzeugkolonnen) erarbeitet werden.
IPANEMA (Integration Platform for Networked Mechatronic Applications)
Für die Hardware-in-the-Loop-Simulation mechatronischer Systeme spielt die verteilte Echtzeit-Simulation
eine entscheidende Rolle. Vor diesem Hintergrund
wurde am MLaP die verteilte Simulationsplattform IPANEMA entwickelt.
TriPlanar
Eine Arbeitsplattform für sechsdimensionale Positionier-, Mess- und Fertigungsaufgaben.
X-mobile
Mit Hilfe des Versuchsfahrzeugs X-mobile kann die
vom MLaP geprägte Methodik zum Entwurf mechatronischer Systeme anschaulich dargestellt und weiter
vorangetrieben werden.
Aktuelle Industriekooperationen
Aktuelle Forschungsprojekte
Neue Bahntechnik Paderborn
Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung eines
innovativen Bahnsystems, das moderne Fahrwerkstechnologie mit den Vorteilen des Transrapid und der Nutzung der bestehenden Bahntrassen vereint.
TESLA
Eine Testplattform für das Rapid Prototyping feinwerktechnischer Systeme. Eine Kooperation der Wincor Nixdorf GmbH & Co. KG und des MLaP. Als ein Rapid-Prototyping-System ermöglicht TESLA dem Anwender,
neue Produkte in deren frühen Entwicklungsphasen zu
testen. Die Analyseergebnisse geben detaillierte Hinweise auf das dynamische Verhalten des Testobjektes.
Fachgruppe Paralleles Rechnen
Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Monien
Publikationen
Albracht, F.; Plachetka, T.; Schmidt, O.: The HiQoS Rendering System; (to appear in) Proc. of the 28th Annual
Conf. on Current Trends in Theory and Practice of
Informatics (SOFSEM 2001), Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Piestany, Slovakia, 2001
Bezrukov, S.L.; Elsässer, R.: Edge Isoperimetric Problems
for Cartesian Powers of Regular Graphs; 27th International Workshop on Graph-Theoretic Concepts in
Computer Science (WG 2001), 2001
Elsässer, R.; Kralovic, R.; Monien, B.: Scalable Sparse
Topologies with Small Spectrum; 18th Annual Symposium on Theoretical Aspects of Computer Science,
Proceedings (STACS 2001), 2001, S. 218-229
Elsässer, R.; Lücking, T.; Monien, B.: New Spectral
Bounds on k-Partitioning of Graphs; Proc. of the Thirteenth ACM Symposium on Parallel Algorithms and
Architectures (SPAA 2001), 2001, S. 255-262
Fahle, T.; Götz, S.; Grothklags, S.; Kliewer, G.; Monien,
B.; Sellmann, M.: Flugplanung mit Informatik Methoden; Forschungsforum Paderborn, 4/2001
Fahle, T.; Schamberger, S.; Sellmann, M.: Breaking
Symmetries; Proceedings Principles and Practice of
Constraint Programming; 7th International Conference, CP 2001, Paphos, Cyprus 2001
Fahle, T.; Sellmann, M.: Constraint Programming Based
Lagrangian Relaxation for a Multimedia Application;
Proceedings CP-AI-OR'01, Ashford/UK, April 2001
Fahle,T.; Sellmann, M.: Coupling Variable Fixing Algorithms for the Automatic Recording Problem; Proceedings of ESA 2001. 9th Annual European Symposium,
Aarhus, Denmark, August 28-31, 2001, Springer LNCS
2161, (c) Springer Verlag, p. 134-145
van den Herik, H.J.; Monien, B.: Proceedings Advances
in Computer Games 9; ACC’99, Paderborn, (Eds. B.
Monien, H.J. van den Herik)
Kliewer, G.; Koberstein, A.: Network Design Problem:
Modeling and Solving in an Airline Alliance; Conference of the European Chapter on Combinatorial Optimization (ECCO XIV) Bonn, June 2001
Monien, B., Preis, R.: Upper Bounds on the Bisection
Width of 3- and 4-regular Graphs; 26th International
Weitere Aktivitäten
Symposium on Mathematical Foundations of Computer Science (MFCS), LNCS 2136, 2001, S. 524-536
Röttger, M.; Schroeder, U.-P.: Efficient Embeddings of
Grids into Grids; Discrete Applied Mathematics, Vol.
108, 2001, S. 143-173
Sensen, N.: Lower Bounds and Exact Algorithms for
the Graph Partitioning Problem Using; Multicommodity Flows Algorithms - ESA 2001, F. Meyer auf der
Heide (ed.), Springer, LNCS 2161, Aug 2001, 391-403
Messen/Tagungen/Seminare
10. Internationales Paderborner Computerschachturnier; 20. Februar – 25. Februar 2001
Weitere Funktionen
Mitglied der Nordrhein-Westfälischen Akademie der
Wissenschaften
Vorstandsvorsitzender des PC2
Assoziiertes Mitglied des HNI-Vorstands
Mitglied des Vorstands der „Graduate School on Dynamic Intelligent Systems”
Mitglied des Vorstands des Graduiertenkollegs „Automatische Konfigurierung in offenen Systemen”
101
Pixelpark AG, AXCENT Media AG, APE Ptacek Engineering GmbH, IEZ AG. Forschungsgebiet: Rendering,
Multimedia-Technologie, Quality-of-Service, Paralleles
Rechnen.
PARPAP – Partizipative Personaleinsatzplanung für
den ambulanten Pflegedienst
BMBF-Verbundprojekt. Verbundpartner: VSS Gesellschaft für Beratung, Projektmanagement und Informationstechnologien mbH, Universität Karlsruhe, GAB
– Gesellschaft für Ausbildungsforschung und Berufsentwicklung GbR, ASB – Arbeiter-Samariter-Bund,
Landesverband Bremen e.V., AKS – Ambulante Kranken- und Seniorenbetreuung, Bremer Pflegedienst.
Forschungsgebiet: Kombinatorische Optimierung,
Crew Scheduling, Vehicle Routing.
UP-TV – Ubiquitous Personalised Interactive Multimedia TV Systems and Services
EU-Projekt (IST Programm). Partner: Bertelsmann
Media Systems GmbH (D), Infonova EDV, Informationstechnologie und Systementwicklung Gesellschaft
mbH (A), Pixelpark AG (D), PPS Presse-Programm-Service GmbH (D), Grundig AG (D), Hellenic Broadcasting
Coproration (GR), Technical University of Crete (GR),
Axcent Media AG (D), NV TV Limburg (B), Intracom S.A.
Hellenic Telecommunications and Electronics Industry
(GR). UP-TV is an integrated research and development project developing basic technologies for TV
Anytime systems and services. The research questions
targeted in this project focus on the identification of
media content that has to be recorded, the placement
of those media assets onto single and networked
media services as well as the organisation of an efficient and comfortable access to these assets.
Aktuelle Forschungsprojekte
NRW-Forschungsverbund „Modellbildung und Simulation in der Produktionslinie chemischer Produkte”,
Projekt: „Modellierung und Simulation des Prozesses
der Feststoffpartikelherstellung – speziell von Pulverlacken – durch Zerstäuben von Polymerschmelzen in
einem Ultraschall-Stehwellenfeld.” Partner: FB Chemie
Universität Paderborn (H.-J. Warnecke, H.-C. Broecker,
A. Goldschmidt), Universität Stuttgart, Universität
Halle Wittenberg, DuPont Herberts Automotive
Systems, UCB Chemie GmbH. Forschungsgebiet:
numerische Simulation, parallele Algorithmen
DFG-Sonderforschungsbereich „Massive Parallelität:
Algorithmen, Entwurfsmethoden, Anwendungen”
Teilprojekt A2: Universelle Basisdienste
Teilprojekt A3: Balancierung dynamischer Netzwerke:
Grundlagen und Anwendungen
DFG-Schwerpunktprogramm „Effiziente Algorithmen
für diskrete Probleme und ihre Anwendunden”
Projekt: „Sequentielle und verteilte Algorithmen zur
selektiven Auswertung von Min/Max-Bäumen”.
DFG-Schwerpunktprogramm „Algorithmik großer und
komplexer Netzwerke”
Projekt: „Integration von Netzwerkentwurf und Flottenzuweisung in der Flugplanung”
Forschungsgebiet: Kombinatorische Optimierung,
Metaheuristiken, Flugplanoptimierung.
HiQoS – High Performance Multimediadienste mit
Quality of Service Garantien
BMBF-Verbundprojekt. Verbundpartner: Siemens AG,
ALCOM-FT – Algorithms and Complexity – Future
Technology
EU-Projekt (IST Programm). Partner: Aarhus Universitet
(D), Max-Planck-Institut für Informatik (D), Institut
National de Recherche en Informatique et en Automatique INRIA (F), Computer Technology Institute
(GR), Universita di Roma (I), Universiteit Utrecht (NL),
Universität Köln (D), Universitat Politecnica Catalunya,
Barcelona (E), University of Warwick (UK). The main
emphasis of the project is on a novel combination of
application oriented research in three important areas
- massive data sets, massive and complex communications and complex problems in production and plannung, with innovative methodological work on experimental algorithmics and generic algorithmic methods.
Aktuelle Industriekooperationen
Einsatz von Operations Research Verfahren in der
Flugplanung
Auftraggeber: Lufthansa Systems GmbH
Konzeption eines Optimierungsalgorithmus für das
Local Decision Support System in Frankfurt
Auftraggeber: Lufthansa Systems GmbH,
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Spin-Offs
m3ITS – Multimedia & more
Ausrichtung und Haupttätigkeitsfeld: IT-Services –
ist in den Bereichen Beratung, Softwareentwikklung, Netzwerke und Server, Multimedia (digital
Audio & Video Inhaltserstellung, Streaming),
Datenbanken und Web Design tätig.
Tschöke Optimierungssysteme GmbH
Gegenstand des Unternehmens ist die Entwicklung und der Vertrieb von Software zur Produktionsplanung mit Hilfe mathematischer Optimierungsverfahren, sowie Unternehmensberatung. Zu
den Kunden zählen die führenden Hersteller von
Holzwerkstoffen.
102
Fachgruppen
Fachgruppe Angewandte Physik/Integrierte Optik
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Sohler
Publikationen
Cantelar, E.; Di Paolo, R.E.; Cussó, F.; Nevado, R.; Lifante, G.; Sohler, W.; Suche; H.: „Spectroscopy of Er3+ in
Zn-diffused LiNbO3 waveguides“, J. Alloys and Compounds, vol. 323-324, 348-350 (2001)
Das, B.K.; Suche, H.; Sohler, W.: „Single-frequency
Ti:Er:LiNbO3 distributed Bragg reflector waveguide
laser with thermally fixed photorefractive cavity“,
Appl. Phys. B 73, Special Issue on Integrated Optics,
439-442 (2001)
Das, B.K.; Suche, H. and Sohler, W.: „Single-frequency
Ti:Er:LiNbO3 distributed Bragg reflector waveguide
laser with two integrated photorefractive gratings“,
Proc. 10th European Conference on Integrated Optics
(ECIO '01), Paderborn, 87-90, April 2001
Dierolf, V.; Kutsenko, V; Ostendorf, A.; von der Osten,
W.; Sohler, W.; Suche, H.: „Site-selective spectroscopy
of Er3+:Ti:LiNbO3 waveguides“, Appl. Phys. B 72, 803810 (2001)
Koonen, A.M.J.; Smit, M.K.; Herrmann, H. and Sohler,
W.: „Wavelength Selective Devices“, Chap. 7 in: Venghaus, H.; Grote, N. (Eds.): „Devices for Optical Communication Systems“, Heidelberg, Berlin, Springer Verlag,
262-312, 2001
Peverini, O.A.; Herrmann, H. and Orta, R.: „Film-loaded
strip- and slot-type SAW waveguides for integrated
acousto-optical polarization converters in LiNbO3“,
Proc. 10th European Conference on Integrated Optics
(ECIO '01), Paderborn, 31-34, April 2001
Schreiber, G.; Suche, H.; Lee, Y.L.; Grundkötter, W.;
Quiring, V.; Ricken, R.; Sohler, W.: „Efficient cascaded
frequency conversion in periodically poled Ti:LiNbO3
waveguides using pulsed and cw pumping“, Appl.
Phys. B 73, Special Issue on Integrated Optics, 501504 (2001)
Sohler, W. (ed.): Proc. 10th European Conference on
Integrated Optics (ECIO '01), Paderborn/Germany, April
2001
Sohler, W. (guest editor): Appl. Phys. B, Special Issue
on Integrated Optics (2001)
Suche, H.; Schreiber, G.; Lee, Y.L.; Quiring, V.; Ricken,
R.; Sohler, W.; Paoletti, A.; Carbone, F.; Caccioli, D. and
Schiffini, A.: „Efficient Ti:PPLN multi-wavelength converter for high bitrate WDM transmission systems“,
Proc. European Conference on Optical Communication
(ECOC '01), Amsterdam, October 2001, vol. 6, p. 42
Messen/Tagungen/Seminare
10th European Conference on Integrated Optics 2001
(ECIO '01), Paderborn, April 2001, und begleitende
Industrieausstellung
Weitere Funktionen
Conference Chair ECIO '01; Mitglied des Programmebzw. Advisory- oder Steering-Committee NLGW 2001,
CPT 2001, CPT 2002
Aktuelle Forschungsprojekte
Rust, U. and Herrmann, H.: „Modelling of integrated
acoustooptical devices“, Proc. 10th European Conference on Integrated Optics (ECIO '01), Paderborn,
39-42, April 2001
Schreiber, G.; Hofmann, D.; Grundkötter, W.; Lee, Y.L.;
Suche, H.; Quiring, V.; Ricken, R. and Sohler W.: „Nonlinear integrated optical frequency converters with
periodically poled Ti:LiNbO3 waveguides“, Proc. SPIE,
vol. 4277, 144 (2001) Photonics West 2001 (invited)
Schreiber, G.; Suche, H.; Lee, Y.L.; Grundkötter, W.; Quiring, V.; Ricken, R. and Sohler, W.: „Efficient cascaded
difference frequency conversion at 2 GHz and 10 GHz
repetition rate in a periodically poled Ti:LiNbO3 waveguide“, Proc. 10th European Conference on Integrated
Optics (ECIO '01), Paderborn, 209-212, April 2001
ROSA (Ultrafast All-Optical Signal Processing in Engineered Quadratic Nonlinear Waveguides) – Förderer
EU
ATLAS (All-optical Terabit per second LAmbda Shifted
Transmission) – Förderer EU
Forschergruppe „Integrierte Optik in Lithiumniobat:
Neue Bauelemente, Schaltkreise und Anwendungen“ –
Förderer DFG
Aktuelle Industriekooperationen
Low Bend Loss Waveguides and Low Drive Voltage
Switches – Förderer Lynx Photonic Networks, Tel
Aviv/Israel
Weitere Aktivitäten
103
Fachgruppe Datentechnik
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich
Publikationen
Anlauff, M.; Fischer, D.; Kutter, P.; Teich, J.; Weper, R.:
Hierarchical Microprocessor Design Using XASM. In
Proc. EUROCAST 2001, Las Palmas de Gran Canaria,
Spain, pp. 271-274, February 19-23, 2001.
Bednara, M.; Beyer, O.; Teich, J.; Wanka, R.: Hardware
Supported Sorting: Design and Tradeoff Analysis. In
System Design Automation, R. Merker and W.
Schwarz, editors, Kluwer Academic Publishers, pp. 97107, 2001.
Bednara, M.; Hannig, F.; Teich, J.: Boundary Control: A
new Distributed Control Architecture for Space-Time
Tranformed (VLSI) Processor Arrays. Proc. 35th IEEE
Asilomar Conf. on Signals, Systems and Computers,
Pacific Grove,California, USA, November, 2001.
Bednara, M.; Hannig, F.; Teich, J.: Generation of Distributed Loop Control. In E. Deprettere, J. Teich, and S.
Vassiliadis, editors, SAMOS - Systems, Architectures,
Modeling, and Simulation, Lecture Notes in Computer
Science (LNCS), Vol. 2268, pp. 152-169, Springer, to
appear, January 2002.
Bednara, M.; Teich, J.: Synthesis of FPGA Implementations from Loop Algorithms. In Proc. of the First International Conference on Engineering of Reconfigurable
Systems and Algorithms (ERSA´01), pp. 1-7, Las Vegas,
Nevada, U.S.A., June 25-28, 2001.
Bhamba, N. K.; Bhattacharyya, S. S.; Teich, J.; Zitzler, E.:
Hybrid Global/Local Search Strategies for Dynamic
Voltage Scaling in Embedded Multiprocessors. Proc.
9th Int. Workshop on Hardware/Software Co-Design,
Copenhagen, Denmark, pp. 243-248, April 25-27,
2001.
Deprettere, E.; Teich, J.; Vassiliadis, S.; editors: SAMOS Systems, Architectures, Modeling, and Simulation, Lecture Notes in Computer Science (LNCS), Vol. 2268,
Springer, to appear, January 2002.
Fekete, S. P.; Köhler, E.; Teich, J.: Extending Partial Suborders. Electronic Notes in Discrete Mathematics, Hajo
Broersma, Ulrich Faigle, Johann Hurink and Stefan
Pickl, editors, Elsevier Science Publishers, Vol. 8, 2001.
Fischer, D.; Teich, J.; Weper, R.: Hardware/Software-CoSimulation using Abstract State Machines. Presented
at Dagstuhl Seminar No. 02101 - Theory and Application of Abstract Machines, Schloss Dagstuhl, Germany,
March, 2002.
Fischer, D.; Teich, J.; Weper, R.: Hierarchical Modeling
and Simulation of Embedded Processors Using ASMs.
International Workshop on Software and Compilers
for Embedded Systems, (SCOPES 2001), St.Goar, Germany, March 20-22, 2001.
Hannig, F.; Teich, J.: Design Space Exploration for Massively Parallel Processor Arrays. In Proc. of the Sixth
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In Schriftenreihe Informationsverarbeitung und Technische Informatik.
Fischer, D.; Kastens, U.; Teich, J.; Thies, M.; Weper, R.:
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104
Fachgruppen /Weitere Aktivitäten
Teich, J.; Fekete, S.; Schepers, J.: Optimization of Dynamic Hardware Reconfigurations. The J. of Supercomputing, Kluwer Academic Publishers, Vol. 19, No. 1, pp.
57-75, May 2001.
Teich, J. and Köster, M.: (Self-) Reconfigurable Finite
State Machines. In Proc. Design, Automation and Test
in Europe (DATE`02), Paris, France, March 2002.
Teich, J.; Thiele, L.: Exact Partitioning of Affine Dependence Algorithms. In E. Deprettere, J. Teich, and S. Vassiliadis, editors, SAMOS - Systems, Architectures, Modeling, and Simulation, Lecture Notes in Computer Science (LNCS), Vol. 2268, pp. 133-151, Springer, to appear,
January 2002.
Ziegenbein, D.; Richter, K.; Ernst, R.; Thiele, L.; Teich, J.:
SPI - A System Model for Heterogeneously Specified
Embedded Systems. J. IEEE Transactions on Very Large
Scale Integration (VLSI) Systems, to appear 2002.
Aktuelle Forschungsprojekte
Entwurfsverfahren für eingebettete Systeme:
Projekt SPI (DFG Schwerpunktprogramm Eingebettete
Systeme)
Entwurf anwendungsspezifischer Prozessoren:
Projekt BUILDABONG
Evolutionäre Algorithmen:
Projekt EVOLIVO
Dedizierte massiv parallele Systeme:
Projekt PARO (SFB 376)
Aktuelle Industriekooperationen
DaimlerChrysler: FPGA-Technologie in der
Automobilelektronik
Messen/Tagungen/Seminare
SAMOS – Systems, Architectures, Modeling and Simulation Workshop, Island of Samos, Greece, July 13-16,
2001.
Fachgruppe Kognitive Psychologie
Prof. Dr. phil. hist. Manfred Wettler
Publikationen
Wettler, M.: Free word associations and the frequency
of co-occurrence in language use. In: Sedlmeier, P. &
Betsch, T. (Eds.). Frequency Processing and Cognition.
Oxford, UK: Oxford University Press (in press).
Messen
Computer.Gehirn - Ausstellung. Entwicklung und Ausstellung eines Exponats zum Thema „Assoziative Textanalyse“; 25. September 2001 bis 1. März 2002; Heinz
Nixdorf MuseumsForum, Paderborn
Lageplan
105
So finden Sie
das Heinz Nixdorf Institut:
So finden Sie das Heinz Nixdorf Institut:
Anreise mit dem Auto
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Anreise mit der Bahn
Vom Paderborner Hauptbahnhof
nehmen Sie den Bus der Linie 11
Richtung Thuner Siedlung bis zur
Haltestelle MuseumsForum (Fahrzeit
ca. 10 Minuten).
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WINCOR
Vom Flughafen Paderborn/Lippstadt
nehmen Sie die Buslinie 400/460 in
Richtung Paderborn HBF. Vom Hauptbahnhof fahren Sie mit der Linie 11 in
Richtung Thuner Siedlung bis zur Haltestelle MuseumsForum (Gesamtfahrzeit
ca. 50 Minuten).
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Verlassen Sie die Autobahn A33 an der
Ausfahrt Paderborn-Elsen. Biegen Sie
auf die Bundesstraße B1 und folgen der
Beschilderung nach Bad Lippspringe/
Detmold. Nach ca. 1,5 km fahren Sie an
der Ausfahrt Paderborn/Schloss-Neuhaus
von der Bundesstraße B1 ab. An der
Ampelkreuzung (Heinz-Nixdorf-Ring,
Dubelohstraße) fahren Sie geradeaus auf
den Heinz-Nixdorf-Ring und biegen an
der nächsten Ampelkreuzung (Heinz-Nixdorf-Ring, Fürstenallee) links in die Fürstenallee. Das Heinz Nixdorf Institut liegt
auf der rechten Seite nach ca. 300 m.
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Universität
Paderborn
Heinz Nixdorf Institut
Universität Paderborn
Fürstenallee 11
33102 Paderborn
wwwhni.uni-paderborn.de
HNI Jahresbericht
HEINZ NIXDORF INSTITUT
Universität Paderborn
HNI Jahresbericht 2001
2001
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33102 Paderborn
Tel: +49 5251 60 62 11
Fax: +49 5251 60 62 12
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Universität Paderborn
HEINZ NIXDORF INSTITUT
Interdisziplinäres Forschungszentrum für Informatik und Technik
Fürstenallee 11, 33102 Paderborn
Tel.: (0 52 51) 60-62 11
Fax: (0 52 51) 60-62 12
wwwhni.uni-paderborn.de
Mitglieder des Vorstandes
Gruppe der Professoren:
Prof. Dr.-Ing. habil. Wilhelm Dangelmaier, FB 5
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier, FB 10
Prof. Dr. rer. nat. Georg Hartmann, FB 14
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Keil-Slawik, FB 17
Prof. Dr.-Ing. Joachim Lückel, FB 10
Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Monien, FB 17
Prof. Dr. math. Friedhelm Meyer auf der Heide, FB 17
Prof. Dr. rer. nat. Franz-Josef Rammig, FB 17
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert, FB 14 (Vorsitzender)
Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Sohler, FB 6
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich, FB 14
Prof. Dr. phil. hist. Manfred Wettler, FB 2
Prof. Dr.-Ing. Jörg Wallaschek, FB 10
Gruppe der wissenschaftlichen Mitarbeiter:
Christof Krick, FB 17
Christopher Odenbach, HNI-RB
Gruppe der nichtwissenschaftlichen Mitarbeiter:
Impressum:
Impressum:
Herausgeber:
Heinz Nixdorf Institut (HNI)
Universität Paderborn
Sabine Illigen, FB 10
Gruppe der Studierenden:
Christian Wunderlich
Mitglieder des Kuratoriums
Von der Stiftung Westfalen benannt:
Wilhelm Ferlings, Stadtdirektor a. D. der Stadt Paderborn
Dr. Horst Nasko, stv. Vorsitzender des Vorstandes der SNI AG i.R.
Prof. Dr. Hartwig Steusloff, geschäftsf. Institutsleiter des Fraunhofer
Institut Informations- und Datenverarbeitung in Karlsruhe
Redaktion & Koordination:
Dipl.-Wirt.-Ing. Volker Binger
Dipl.-Ing. Sebastian Wedman
E-Mail: [email protected]
Kontakt:
Kerstin Hille
Ursula Lüttig
Fürstenallee 11
33102 Paderborn
Tel.: 0 5 51/ 60 62 11/ 13
Fax: 0 52 51/ 60 62 12
wwwhni.upb.de
Von der Universität benannt:
Prof. Dr. Dieter Haupt,
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Prof. Dr. Holm Tetens,
Freie Universität Berlin
Prof. Dr. rer. pol. habil. Dr. hc. Wolfgang Weber,
Rektor der Universität Paderborn
Herstellung:
A.DREIplus GmbH
Integrierte Kommunikationsprozesse
Thesings Allee 21
33332 Gütersloh
www.a3plus.de
Berichtszeitraum:
01.01. bis 31.12.2001
Gemeinsam benannt:
Prof. Dr. Otto K. Ferstl, Otto Friedrich Universität Bamberg
Prof. Dr. Gunther Reinhart, Technische Universität München
Prof. Dr. Klaus Waldschmidt, Universität Frankfurt
ISSN 1619-3679
Der Jahresbericht 2001 erscheint
weitestgehend auf der Grundlage
der neuen amtlichen Rechtschreibung.
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