Institutsbericht 2002 - iva.ing.tu-bs.de · schaft in Wolfsburg und Braunschweig durch drei Experten für Test und Systementwicklung, um die wissenschaftlich begründe-ten Beschreibungsmittel,

Institutsbericht 2002

für den Zeitraum 1999 – 2002

I N S T I T U T S B E R I C H T 2 0 0 2

2

Adresse Neue Adresse ab 1. Juni 2002!

Institut für Regelungs- und Institut für Verkehrssicherheit

Automatisierungstechnik und Automatisierungstechnik

Langer Kamp 8 Langer Kamp 8

38106 Braunschweig 38106 Braunschweig

Postfach Postfach

38023 Braunschweig 38023 Braunschweig

Telefon: 0531 - 391 – 3317 Telefon: 0531 - 391 - 3317

Telefax: 0531 - 391 – 5197 Telefax: 0531 - 391 - 5197

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1 INSTITUTSENTWICKLUNG.....................................................................................................................................................7

1.1 Institutskonzeption und -leitung ....................................................................................................................................................................7

1.2 Personelle Besetzung .......................................................................................................................................................................................8

1.3 Praktikantenamt (bis 08/01, jetzt im Fachbereich Maschinenbau)...........................................................................................................8

2 LEHRE ........................................................................................................................................................................................9

2.1 Lehrveranstaltungen .......................................................................................................................................................................................9

2.2 Kurzbeschreibung der Lehrveranstaltungen...............................................................................................................................................9

2.3 Labore..............................................................................................................................................................................................................10

2.4 Seminare..........................................................................................................................................................................................................10

2.5 Tagesexkursionen...........................................................................................................................................................................................11

3 FORSCHUNG ..........................................................................................................................................................................12

4 ENTWURFS- UND PROZESSAUTOMATISIERUNG ............................................................................................................13

4.1 Einführung ......................................................................................................................................................................................................13

4.2 DFG Schwerpunktprogramm „Integration von Techniken der Softwarespezifikation für ingenieurwissenschaftliche

Anwendungen“ (Softwarespezifikation)......................................................................................................................................................14

4.2.1 Das KNOSSOS-Projekt im Schwerpunktprogramm "Softwarespezifikation" .......................................................................................14

4.2.2 Metamodellierung der Integration von Spezifikationstechniken.............................................................................................................14

4.2.3 Referenzfallstudie "Bahnübergang" und Verkehrsleittechnik.................................................................................................................14

4.2.4 Demonstrator............................................................................................................................................................................................15

4.3 Step-X ..............................................................................................................................................................................................................16

5 PERIPHERIESYSTEME: SENSOR-, AKTOR- UND KOMMUNIKATIONSSYSTEME...........................................................18

5.1 Einführung ......................................................................................................................................................................................................18

5.2 SATNAB - Satellitennavigationsgestütztes Navigations-Bodenexperiment...........................................................................................18

5.3 S-CAN..............................................................................................................................................................................................................19

6 VERKEHRSAUTOMATISIERUNG ..........................................................................................................................................20

6.1 Einführung ......................................................................................................................................................................................................20

6.2 KONDISK-MASKoBa: Modellierung, Analyse und Simulation komplexer Systeme des spurgebundenen Verkehrs mit hybriden

höheren Petrinetzen.......................................................................................................................................................................................21

6.3 GADis – Anwendung genetischer Algorithmen für die Disposition........................................................................................................21

6.4 ZDIS (Zukunftsweisende Disposition) - Phase Entwicklung einer wissensbasierten Dispositionsunterstützung auf der Basis von

Fuzzy-Petrinetzen...........................................................................................................................................................................................22

6.5 Bahn 2050: "Betrieb virtueller Zugverbände" und "verteilte Simulation"..........................................................................................22

6.6 Machbarkeitsstudie Individualisierter Schienengüterverkehr - IVSGV ...............................................................................................23

7 TECHNISCHE AUSSTATTUNG .............................................................................................................................................24

7.1 Rechentechnik.................................................................................................................................................................................................24

7.1.1 Hardware ..................................................................................................................................................................................................24


4

7.1.2 Software....................................................................................................................................................................................................24

7.1.3 Petrinetz-Werkzeuge ................................................................................................................................................................................24

7.2 Experimentalbereich......................................................................................................................................................................................24

7.3 Werkstatt.........................................................................................................................................................................................................25

8 LITERATUR..............................................................................................................................................................................26

8.1 Veröffentlichungen ’99 , ’00 , ’01.................................................................................................................................................................26

8.2 Dissertationen .................................................................................................................................................................................................28

8.3 Studentische Arbeiten im Berichtszeitraum...............................................................................................................................................29

9 SONSTIGE AKTIVITÄTEN/WEITERBILDUNG......................................................................................................................31

9.1 Fachtagungen..................................................................................................................................................................................................31

9.2 Mitwirkungen in Gremien.............................................................................................................................................................................35

9.3 Preise................................................................................................................................................................................................................35

9.4 Kooperationen ................................................................................................................................................................................................35

10 LAGEPLAN...............................................................................................................................................................................36


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Bilanz: 1989 bis 2001

Nach jetzt gut einem Dutzend Jahren seit Gründung des Instituts für Regelungs- und Automatisierungstechnik unter meiner Leitung ist – neben der Evaluation aus neutraler Sicht der wissenschaftli-chen Kommission Niedersachsen im Jahr 2001- die Frage nach einer Bilanz aus persönlicher Sicht zu stellen. Die Bilanz muss unter Berücksichtigung der bei meinem Amtsan-tritt formulierten Ziele

• Nutzbarmachung der modernen Verfahren, Metho-den und Geräte der Regelungs- und Automatisierungs-technik,

• verstärkte Integration der Informatik in die Ausbildung und angewandte Forschung im Maschinenbau,

• Verwirklichung einer qualifizierteren modernen Inge-nieurausbildung sowie einer attraktiven, zukunftsge-richteten Forschung für den Maschinenbau,

• Weiterführung bzw. Ausbau der bisherigen Aktivitäten im Bereich der hydraulischen bzw. elektromechani-schen Sensorik und Aktorik,

• fachübergreifende Berücksichtigung der klassischen wie neuartigen produkt-, verfahrens- und anlageno-rientrierten Anwendungsgebiete, insbesondere in Verkehrs- und Transportunternehmen

bewertet und nach den institutionellen Aufgaben Lehre, For-schung und Weiterbildung sowie nach der persönlichen Entwick-lung der Institutsmitglieder gezogen werden. Die wissenschaftliche Kommission des Landes Niedersachsen kommt in ihrem Bericht von 2001 zu folgender Bewertung: „Prof. Schnieder hat sich mit seinen hoch anerkannten Arbeiten zu den Themengebieten Signaltechnik für Eisenbahnen, Sicher-heitstechnik und Autonomes Fahren ebenso wie mit der Organi-sation großer Tagungen einen internationalen Namen gemacht. Bei seinen Arbeiten liegt der Schwerpunkt mehr auf der Theorie und Modellbildung und weniger auf der Prozessrechentechnik. Er koordiniert das DFG-Schwerpunktprogramm „Analyse und Synthese kontinuierlich-diskreter technischer Systeme (KONDISK)“.“ In der Lehre haben wir den klassischen Kanon der regelungstech-nischen Grundbildung mit Spezialvorlesungen weitergeführt und ergänzt. Die Ausbildung zu industriellen Ingenieurfertigkeiten wurde durch ein insbesondere von der Industrie geschätztes kompaktes Projektpraktikum mit mess- und regelungstechni-schen Inhalten in Form selbst gemanagter Projektgruppen und durch eine praktische Einführung in regelungstechnische CAE-Werkzeuge im Rahmen betreuter Kleingruppen erweitert. Für die Lehre und Forschung der Automatisierungstechnik konzi-pierten wir ein Programm mit den drei Blöcken

• Komponenten und Systeme, • Modellkonzepte, Notationen und Werkzeuge, • Methoden und Entwurf,

das nach der begrifflichen Orthogonalität von Beschreibungsmit-tel-Methode-Werkzeuge (BMW-Prinzip) als Braunschweiger Schule für die wissenschaftliche Behandlung der Automatisie-rungstechnik richtungsweisend geworden ist. Den Bezug zu unseren Anwendungen stellen Lehrveranstaltungen zur Verkehrs-automatisierung und hydraulischen Aktorik her. Vorübergehend haben wir eine Vorlesung zur Messtechnik übernommen. Vor einiger Zeit wurde die Vorlesung Technische Zuverlässigkeit und seit Kurzem die englischsprachige Vorlesung Systemics in unser Lehrdeputat aufgenommen.

Unsere Forschung haben wir gemäß der ursprünglichen Konzep-tion mit den vier verschränkten Schwerpunkten Entwurfs-, Prozess- und Verkehrsautomatisierung sowie Peripheriesysteme konzipiert. Grundlage waren Arbeiten zur Entwurfsautomatisie-rung, die einerseits auf eine einheitliche und Sichten integrierende Modellierung mathematischer Beschreibung von Automatisie-rungssystemen durch Petrinetze abzielen und andererseits damit den ganzheitlichen Entwurf von Automatisierungssystemen konzeptionell nach der Methode BASYSNET und rechentech-nisch automatisiert mit verifizierten Algorithmen in einem Werk-zeug-Verbund bis zur Realisierung ermöglichen. In überregionaler Spiegelung erwuchs daraus das von mir koordinierte und jetzt auslaufende DFG-Schwerpunktprogramm „KONDISK“ sowie die Mitwirkung bei der Koordination des DFG-Schwerpunktprogramms „Integration von Techniken der Soft-warespezifikation für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen“ (SPEZI). Im klassischen Bereich Prozessautomatisierung bearbeiteten wir eine Vielzahl anwendungsbezogener Projekte konzeptgemäß in allen Bereichen des Maschinenbaus, so z. B. zur Katalysatorbe-schichtung, für Zuckerfabriken, zur Logistikplanung in der auto-matisierten Produktion, zur Umschlagtechnik des kombinierten Verkehrs sowie in der Stahlherstellung, und dadurch die Einsatz-fähigkeit unserer Methodenbausteine erprobt. Diese Projekte waren für uns ernste Anwendungsfälle zur Bewährung unserer Entwicklungsmethode BASYSNET. Ein Ergebnis dieser in insge-samt vier Dissertationen aufgearbeiteten Thematik war 1999 die prämierte Gründung der „EXTESSY AG“ als kleine Aktiengesell-schaft in Wolfsburg und Braunschweig durch drei Experten für Test und Systementwicklung, um die wissenschaftlich begründe-ten Beschreibungsmittel, Methoden und Werkzeuge industriell zu vermarkten. Unsere Arbeiten zu Peripheriesystemen, d. h. zur Verbindung zwischen technischem Prozess und Steuerung, brachten in zahl-reichen Anwendungen und Projekten (z. B. Sonderforschungsbe-reich Flugmesstechnik, Eisenbahngüterzüge u. a.) wissenschaftli-che Ergebnisse zur Modellierung, Parametrisierung und Optimie-rung von Feldbussen (drei Dissertationen) sowie für die sicher-heitsrelevante fahrzeugautonome Ortung im Schienenverkehr (vier Dissertationen) und neuerdings im Straßenverkehr wissen-schaftliche Grundlagen zur Nutzung und Qualifikation von Satelli-tenpositionierungssystemen. Auch hier motivierten die wissen-schaftlichen Erfolge jeweils zwei wissenschaftliche Mitarbeiter 1995 zur Gründung der Spektra Informationssysteme GmbH in Magdeburg und 2001 zur Gründung der Vehico GbR in Braun-schweig. Den Forschungsbereich Verkehrsautomatisierung haben wir wissenschaftlich hinsichtlich des Gesamtverkehrs mit zwei Dis-sertationen, der Leittechnik für den Eisen- und Magnetbahnver-kehr bezüglich der Regelung (zwei Dissertationen), der Dispositi-on (drei Dissertationen), zur Simulation (zwei Dissertationen) und Spezifikation und Verifikation neuer Leittechnikkonzepte (Euro-päisch, satellitenbasiert, funkbasiert, virtuelle Zugverbände) sowie für den Individualverkehr bezüglich automatischer Fahrzeugsteu-erung sehr intensiv in einer Fülle von Arbeiten und Projekten bearbeitet. Für das neue europäische Zugbeeinflussungssystem ETCS erstellten wir von 1996 bis 2000 die erste vollständig formale und simulationsfähige Spezifikation. Unsere Arbeiten werden national und international geschätzt und ausgezeichnet, was eingeladene Beiträge, u. a. zur UNESCO-Encyclopedia of Life Support Systems, und die Verleihung des Forschungspreises der Deutschen Bahn im Jahre 1999 belegen. So waren wir auch für eine Reihe von ausländischen Gastwissenschaftlern dank DFG, DAAD und Humbold-Stipendien eine attraktive Adresse. Erwähnt werden muss in diesem Zusammenhang auch die von uns mit initiierte Gründung des Zentrums für Verkehr Braunschweig


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(ZVB), einem Zusammenschluss von mittlerweile 25 Professoren der Technischen Universität, die auf dem Gebiet arbeiten. Neben unseren Forschungsarbeiten etablierten wir uns national und international mit den von uns ausgerichteten bzw. wissen-schaftlich geleiteten Tagungen und Special Sessions und den von uns ins Leben gerufenen Tagungsreihen: Die wissenschaftliche Forschung in der Automatisierungstechnik in de Tagungsreihe „EKA: Entwurf komplexer Automatisierungssysteme, Braun-schweig, seit 1991 mit nunmehr sieben Veranstaltungen, den DFG Kolloquien und Workshops der Schwerpunktprogramme KONDISK und SPEZI, davon fünf in Braunschweig, und im Ver-kehrsbereich mit drei FORMS-Workshops (Formale Techniken in der Europäischen Eisenbahnleittechnik), Braunschweig, 1998, 1999, 2000 sowie dem IFAC-Symposium „Control in Transporta-tion Systems“, Braunschweig, 2000 und der mehrmaligen Beteili-gung am „Gesamtverkehrsforum“ in Braunschweig. Die wissenschaftliche Qualifikation ehemaliger Mitglieder des IfRA hat bis jetzt zu 25 abgeschlossenen Promotionen geführt. Ein Großteil der mittlerweile 35 ehemaligen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ist derzeit für Hersteller, Betreiber und Forschungsin-stitutionen im Bereich der Verkehrstechnik in verantwortlicher Stellung tätig (Bosch, Volkswagen, ABB, Siemens, IAV, Deutsche Bahn, DLR, FhG), zwei haben sich dem Patentwesen zugewandt, sechs entschlossen sich zur Selbständigkeit als Firmengründer. Die Ergänzung verkehrlicher Forschung hat mit der Gründung des DLR-Institutes für Verkehrsführung und Fahrzeugsteuerung im Jahre 2001 und mit der Übernahme der Leitung durch Professor Dr. Lemmer, einem meiner ersten Mitarbeiter, eine weitere Stärkung des Standortes Braunschweig erfahren. Wenn man als Ziel wissenschaftlicher Grundlagenarbeit die Anwendung und Etablierung der Forschungsergebnisse in der Praxis ansieht, belegt durch Nutzung von Forschungsergebnissen, Einstellung qualifizierten Personals und Behauptung von Firmen-gründungen am Markt, trifft das in unserem Fall für die For-schungsschwerpunkte Entwurfsautomatisierung und die Prozess-automatisierung zu. Wenn dann diese Themenbereiche daher nicht mehr ganz so intensiv wissenschaftlich weiter bearbeitet werden müssen, können neue Perspektiven und Potenziale freigesetzt werden. Dies kommt der generellen Strukturentwick-lung der hiesigen Forschungsregion hinsichtlich des Verkehrs entgegen, in der wir uns zukünftig unter der neuen Bezeichnung „Institut für Verkehrssicherheit und Automatisierungstechnik“ thematisch neu ausrichten und engagieren wollen.


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1 Institutsentwicklung

1.1 Institutskonzeption und -leitung

Das 1989 gegründete Institut für Regelungs- und Automatisie-

rungstechnik geht aus dem ehemaligen Institut für Feinwerk- und

Regelungstechnik hervor und setzt die lange Tradition der Rege-

lungstechnik im Maschinenbau der TU Braunschweig fort.

Bei der Berufung der nun in die dritte Generation gehenden

Institutsleiter und Professoren sowie ihrer Arbeitsschwerpunkte

in den letzten fünf Jahrzehnten wird insbesondere der Wandel der

Gerätetechnik zur Realisierung regelungs- und automatisie-

rungstechnischer Funktionen deutlich.

Gemäß der Konzeption für den Ausbau der Informatik im Fachbe-

reich Maschinenbau verfolgt das Institut für Regelungs- und

Automatisierungstechnik das Ziel, die modernen Verfahren,

Methoden und Geräte der Regelungs- und Automatisie-

rungstechnik für die allgemeinen Belange des Maschinenbaus

nutzbar zu machen.

Prof. Dr.-Ing. A. Kuhlenkamp,

1946 - 1971, Aufbau der Arbeitsgebiete Feinwerktechnik und

Regelungstechnik, Leiter des 1965 gegründeten Instituts für

Feinwerk- und Regelungstechnik

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Phys. H. Schier,

1971 - 1989, Leiter des Instituts für Feinwerk- und Regelungs-

technik, Arbeitsgebiete Technische Optik und Fertigungs-

technologie der Feinwerktechnik

Prof. Dr.-Ing. A. Richter,

1966 - 1989, Arbeitsgebiete Elektromechanik, angewandte

Elektronik und Systemtechnik, Regelungstechnik

Prof. Dr.-Ing. E. Schnieder,

seit 1989, Leiter des Instituts für Regelungs- und Automatisie-

rungstechnik, Arbeitsgebiete Automatisierungstechnik und Rege-

lungstechnik.

2002 Neuausrichtung Verkehrssicherheit und Automatisierungs-

technik.

Development of the Institute

Institute concept and management

The Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik (institute

for control and automation) formed in 1989 has emerged from

the former Institut für Feinwerk- und Regelungstechnik (institute

for precision engineering and control technology) and is continu-

ing the long tradition of control technology in mechanical engi-

neering of TU Brunswick.

The appointment of the institute head and professors, now in the

third generation, as well as the focal points of their work during

the past five decades shows a transition from device technology

to realization of control and automation functions.

According to the concept for extension of information science in

the faculty of mechanical engineering, the new institute for

control and automation technology has the goal of preparing

modern procedures, methods and devices of control and au-

tomation technology for use in the general interests of mecha-

nical engineering.

Prof. Dr.-Ing. A. Kuhlenkamp,

1946 - 1971, development of the sectors of precision engineering

and control, head of the institute for precision engineering and

control technology formed in 1965.

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Phys. H. Schier,

1971 - 1989, head of the institute for precision engineering and

control technology, fields of activity technical optics and produc-

tion of precision engineering.

Prof. Dr.-Ing. A. Richter,

1966 - 1989, fields of activity electromechanics, applied elec-

tronics and system technology, control.

Prof. Dr.-Ing. E. Schnieder,

since 1989, head of the institute for control and automation,

fields of activity automation and control.

2002 new orientation traffic safety and automation engineering.


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1.2 Personelle Besetzung

Stand: 30. April 2002 Vorstand Prof. Dr.-Ing. Eckehard Schnieder

Emeritus Prof. em. Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Hans Schier

Lehrbeauftragte Prof. Dr.-Ing. Karsten Ehlers

Prof. Dr.-Ing. Heinrich Müller FH Koblenz

Prof. Dr.-Ing. Axel Munack FAL

Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer DLR

Wissenschaftliche Mitarbeiter Dipl.-Ing. Andrea Arenz (bis 9/99)

Dipl.-Ing. Gert Bikker (bis 9/01)

Dipl.-Ing. Uwe Becker

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Imma Braun

Dr.-Ing. Mourad Chouikha (bis 8/01)

Dipl.-Ing. Lorenz Däubler

Dipl.-Inf. Gebhard Decknatel (bis 6/01)

Dipl.-Ing. Stefan Einer

Dipl.-Ing. Burkhardt Erdmann (bis 4/00)

Dipl.-Ing. Lothar Ganzelmeier

Dipl.-Ing. Jörg Helbig

Dipl.-Ing. Marc Horstmann

Dipl.-Inform. Frank Hänsel

Dipl.-Ing. Ilona Illgen (bis 12/00)

Dipl.-Inform. Lars Jansen (bis 9/01)

Dipl.-Ing. Stefan König

Dipl.-Ing. Michael Meyer zu Hörste (bis 6/01)

Dipl.-Phys. Arno G. Schielke

Dipl.-Ing. Harald Schrom (bis 2/02)

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Martin Schröder (bis 3/00)

Dipl.-Ing. Martin Schulz (bis 2/01)

Dr. rer. nat. Akbar Shah

Dipl.-Ing. Roman Slovák

Dipl.-Ing. Ines Weber (bis 5/00)

Dipl.-Ing. Stefan Wegele

Gastwissenschaftler Dipl.-Ing. Bohdana Filová (bis 6 /01)

University of Zilina, Zilina, Slowakei

Dr.-Ing. Aleksandar Rodić (seit 5/01)

Mihai Pupin Institute, Belgrad, Jugoslawien

Dr.-Ing. Penglin Zhu (bis 11/00)

Abteilung für Elektrotechnik am Projektierungs- und

Planungsinstitut für Kohlebergwerke, Shanxi, VR China

Geschäftszimmer Christine Eidam (bis 8/00)

Kerstin Fohner (bis 7/00)

Silvia Glowania

Ingrid Przywara

Regine Stegemann

Dieta Stülten

Auszubildende Stefanie Pitschmann

Bibliothek Marita Koch

Therese Kieserling (bis 6/00)

Technische Betreuung Andreas Siepmann

Auszubildende Dennis Ebel

Ingo Steinhäuser (bis 7/01)

Fabian Marienhagen

Ingo Witowski

Werkstatt Dieter Prinke (Leitung)

(Gemeinsam mit dem Institut für Mikrotechnik) Hans-Jürgen Morawietz (Leitung) (bis 12/99)

Ralf Karsten

Michael Wiegandt

1.3 Praktikantenamt (bis 08/01, jetzt im Fachbereich Maschinenbau)

Leitung Prof. Dr.-Ing. Eckehard Schnieder

Wissenschaftlicher Mitarbeiter Dipl.-Ing. Stefan König

Geschäftszimmer Rita Röper


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2 Lehre

Entsprechend der breiten Anwendung und Informationsorientierung der Regelungs- und Automatisierungstechnik ist eine fachübergreifende Behandlung für den Maschinenbau notwendig. Dies bringt eine verstärkte Integration systemtechnischer bzw. theoretischer Grundlagen in der Ausbildung mit sich. Übergreifendes Leitkonzept ist das von uns entwickelte BMW-Prinzip: Beschreibungsmittel und -konzepte werden als eigenständiger Wissenschaftsaspekt behandelt. Für den systematischen Entwurf von Steuerungs-, Regelungs- und Automatisierungssystemen werden Methoden fachübergreifend berücksichtigt. Der Werkzeugaspekt wird sowohl beim rechnergestützten Entwurf praxisnah sowie für technische Entwicklungen der Automatisierungstechnik allgemein und realisierungsspezifisch vermittelt.

2.1 Lehrveranstaltungen

Vorlesungsangebot im Wintersemester

E. Schnieder Regelungstechnik 1 U. Becker/J. Helbig/L. Däubler Übung zur Regelungstechnik 1, Rechnerpraktikum RT 1 Fachlabor Regelungstechnik Fachlabor Allgemeiner Maschinenbau3

K. Müller 1 Regelungstechnik 3 S. Wegele Übung Regelungstechnik 3 E. Schnieder Automatisierungstechnik 1 G. Decknatel/G. Bikker/U. Becker Übung zur Automatisierungstechnik 1 E. Schnieder Regelungstechnik 4 J. Helbig/M. Meyer zu Hörste Übung zur Regelungstechnik 4 E. Schnieder Technische Zuverlässigkeit G. Bikker/R. Slovák Übung zur Technischen Zuverlässigkeit K. Lemmer Automatisierungstechnik 4 H. Müller/U. Becker Aktorik 2 A. Munack Regelungstechnik für Biotechnologen Vorlesungsangebot im Sommersemester

E. Schnieder Regelungstechnik 2 U. Becker/J. Helbig/L. Däubler Übung zur Regelungstechnik 2 Rechnerpraktikum RT 2 Labor Mess- und Regelungstechnik E. Schnieder Automatisierungstechnik 2 M. Chouikha/L. Jansen Übung zur Automatisierungstechnik 2 Rechnerpraktikum AT 2 E. Schnieder Automatisierungstechnik 3 E. Schnieder 2 Messsysteme für nichtelektrische Größen (bis SS’00) D. Pförtner 2/U. Becker Übung zu Messsysteme für nichtelektrische Größen (bis SS’00) H. Müller/U. Becker Aktorik 3 A. Munack Regelungstechnik 5

1 in Zusammenarbeit mit dem Institut für Regelungstechnik, FB Elektrotechnik 2 in Zusammenarbeit mit dem Institut für Produktionsmesstechnik 3 in Zusammenarbeit mit den Instituten des Allgemeinen Maschinenbaus

2.2 Kurzbeschreibung der Lehrveranstal-

tungen

Regelungstechnik 1 2V 1Ü Modellbildung und Beschreibung dynamischer Systeme: DGL'n, Blockschaltbilder, Frequenzgänge, Ortskurven, Bodediagramme. Laplacetransformation, Übertragungsfunktion. Stabilitätskriterien und Untersuchungen an dynamischen Systemen. Re-gelkreisstrukturen, Regelsysteme. Funktionsbausteine, Regler. Regelungstechnik 2 2V 1Ü Entwurf komplexer Regelkreise: Ersatzregelungsstrecken, Rück-führung, Kaskadenregelung, Störgrößenaufschaltung. Mehrgrö-ßensysteme: Entkopplung. Nichtlineare Regelsysteme: Zwei- und Dreipunktregler, Zustandsdarstellung, zeitoptimale Regelungen, Fuzzy-Control. Ausblick auf digitale Regelsysteme. Regelungstechnik 3 2V 1Ü Zustandsregelung, Beobachter, moderne Regelungs verfahren, Kalman Filter und LQR, Normen für Signale und Systeme, kopri-me Faktorisierung, Modellabgleich, Minimierung und Berechnung der H2- und H

∞-Norm.

Regelungstechnik 4 2V 1Ü (Regelung und Automatisierung in der Verkehrstechnik) Fahrdynamik, Traktionsarten, Antriebstechnik, Spurführung, Aktor- und Sensorsysteme, Hilfsbetriebe, Tragsysteme, Fahr-zeugsteuerung und -sicherung, Ortung, Fahrzeugausrüstung, Sicherungseinrichtungen, Leittechnik, Umschlagtechnik, Dispo-sition, Wartung und Instandhaltung, Verkehrssimulationssysteme, Fahrgast- und Kundeninformation, Wirtschaftlichkeit. Regelungstechnik 5 2V 1Ü (Parameterschätzung und adaptive Regelung) Parameterschätzung für lineare statische Systeme. Parameter-schätzung für nichtlineare dynamische Systeme. Identifizierbarkeit von Parametern. Adaptive Regler nach dem OLFO-Verfahren. Grundbegriffe stochastischer Prozesse. Regler für stochastisch gestörte Systeme. Parameterschätzung für lineare dynamische Systeme mittels Least-Squares-Schätzung. Adaptive Regler Ge-neralized Predictive Controls.


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Automatisierungstechnik 1 2V 1Ü Ziele, Gegenstand und Methoden, grundlegende Begriffe und Aufgaben der Automatisierungstechnik, Technische Prozesse; Strukturen der Prozesskopplung; Information in technischen Prozessen; Rechensysteme zur Prozesssteuerung; Information in Prozessrechnern; Anforderungen an Steuerprozesse, Echt-zeitbetrieb, Prozessprogrammiersprachen; Organisationsformen, Hierarchie- und Kommunikationsstrukturen, Verhaltensmodelle, dynamisches Systemverhalten. Automatisierungstechnik 2 2V 1Ü Beschreibungsmittel für Automatisierungssysteme: Petrinetze (CE-, PTr-, PrTr-Netze, zeitbewertete, stochastische und Fuzzy-Netze), konventionelle Beschreibungsmittel (Boolesche Algebra, Automatenmodelle, Entscheidungstabellen, Funktionsplan, Kon-taktplan, Anweisungsliste, grafische Programmiersprachen, Netzpläne). Methodischer Entwurf von Auto-matisierungssystemen (Entwurf, Validation und Verifikation, Simulation und Analyse). Werkzeuge für rechnergestützten Entwurf (CASE-Tools). Automatisierungstechnik 4 2V 1Ü (Entwurf von Automatisierungssystemen) Entwurfsprozess, Phasenmodell, Entwurfsmethoden (objek-orientierte, funktionsorientierte,... Ansätze), Lasten-/Pflichten-heft, Qualitätssicherung, Validation und Verifikation, Konfigu-rationsmanagement, gewerbliche Schutzrechte, Projektmana-gement, Produkthaftung, Fallbeispiele. Technische Zuverlässigkeit 2V 1Ü Grundlegende Aspekte der Zuverlässigkeit, Grundlagen der Statistik, Anwendung der Statistik in der technischen Zuverlässig-keit, Ausfallverhalten einzelner Komponenten, Auswirkung auf Systeme mit mehreren Komponenten, Systeme ohne Redundanz, Systeme mit Reserve und sowohl reparable als auch irreparable Systeme. Aktorik 2 2V 1Ü (Servohydraulik I) Grundelemente der Hydromechanik. Bauelemente der Ener-gieumwandlung (Pumpen und Motoren). Elemente der Ener-giesteuerung (Schaltventile und Stetigventile). Elektromecha-nische Umformer (Magnete, Tauchspulen, Tourquemotoren). Aktorik 3 2V 1Ü (Servohydraulik II) Mechanisch-hydraulische Folgeverstärker. Digital hydraulische Stellantriebe und Schrittmotoren. Dynamik hydraulischer Syste-me. Linearisierungsmethoden. Stabilitätsbetrachtungen z.B. mittels Bypass-Strömung. Elektrohydraulische Regelkreise (Lage-, Geschwindigkeits- und Druckregelkreise).

2.3 Labore

Labor Mess- und Regelungstechnik

Das neue Labor Mess- und Regelungstechnik wird als Projekt „Hydraulische Achse“ durchgeführt. Das Projekt gliedert sich in 5 Teilprojekte von der Modellbildung über Kennlinienaufnahme, Reglerauslegung und Simulation, Regleraufbau und Test sowie letztendlich der experimentellen Überprüfung des ganzen. Dabei lernen die Studenten unmittelbar Abläufe der Projektarbeit kennen, zudem werden Fähigkeiten wie Organisation, Teamar-beit und Präsentation geübt. Fachlabor Regelungstechnik

Versuch 1: Mechanisch-hydraulischer Folgeverstärker

Versuch 2: Unstetige Regelung am Beispiel der Temperaturregelung mit einem Zweipunktregler Versuch 3: Lenkungssimulator mit Kaskadenstruktur Versuch 4: Simulation und Reglerentwurf Versuch 5: Regelung eines TDI-Motors am Beispiel des Leerlaufreglers (in Zusammenarbeit mit IAV GmbH Gifhorn) Automatisierungstechnik 3

(Gemeinschaftspraktikum Automatisierungstechnik)

Versuch 3: Rechnergestützter Entwurf eines Automatisierungssystems Versuch 4: Realisierung einer Automatisierungsaufgabe mit einer speicher-programmierbaren Steuerung (SPS) Rechnerpraktikum Regelungs- und Automatisierungs-

technik

Das Praktikum dient zur Vertiefung der Vorlesungen Rege-lungstechnik 1 und 2 sowie Automatisierungstechnik 2. Es wird im Rechenzentrum der TU Braunschweig mit Hilfe der Pro-gramme Matlab/Simulink sowie von Petrinetz- und CASE-Werkzeugen durchgeführt.

2.4 Seminare

bis Wintersemester 2001

– Die wahren Kosten des Verkehrs: Was muss berücksichtigt

werden?

– Der "intelligente" Güterwagen

– Aktive Federung und Wagenkastensteuerung bei Zügen

– Verkehrswegedatenbanken

– Der Informationsfluss im Güterverkehr

– Hybride Petrinetze

– Fuzzy Sliding Mode Regelung

– Szenariotechnik

– Automatische Bahnen

– Sichere Rechner - Stand der Entwicklung und Tendenzen

– Vergleich unterschiedlicher Mikrocontroller (8/16/32 Bit)

– Simulatoren in der Freizeit- und Vergnügungsindustrie

– Petrinetze und Objektorientierung

– Rotierende optische Speichermedien

– Neuronale Netze

– Objektorientierte Programmierung in der Automatisie-

rungstechnik

– Automatisierung in der Zementindustrie

– Relationale und objektorientierte Datenbanken

– Visuelle und grafische Programmiersprachen

– Technische Zuverlässigkeit - theoretische/mathematische

Grundlagen und Methoden

– PPS-Produktionsplanungs- und -steuerungssysteme

– Tools für Regelungssysteme

– Chaostheorie

– Texterkennung und Sprachanalyse

– Internet: Daten- und Netzwerksicherheit

– Drive by wire

– Neuronale Netze

– Echtzeitfähige verteilte Informationssysteme

– Entwicklungstrends bei SPS

– Intelligente Sensoren zur Containeridentifizierung

– Regelung in der Medizintechnik


11

– Digitale Karte - raumbezogene Informationssysteme

– Mobilkommunikation für die Eisenbahn

– SAP

– JAVA

– VRML

– Arbeitsgebiete der künstlichen Intelligenz

– Messtechnische Erfassung von Verkehrsteilnehmern in

Verkehrsmitteln

– Unified Modelling Language

– Automated Highway

– Bremssysteme und Bremsansteuerung im Schienenverkehr

– Enlarge the mobility of spinal cord injured persons using the

technique of Functional Stimulation

– Quantitative Feedbacktheorie

– Untersuchung des Motorensimulationsprogrammes GESIM,

angewendet auf einen Motor mit elektrischem Ventiltrieb

– Adaptive Systeme in der Verkehrstechnik (Fahrerassistenz-

systeme)

– OCL – Object constraint language

2.5 Tagesexkursionen

2000 Mit Hörern der Vorlesungen Regelungstechnik und Automatisie-rungstechnik Fahrt nach Bitterfeld zu Bayer. 2000 Mit Hörern der Vorlesungen Regelungstechnik und Automatisie-rungstechnik; Besichtigung des Röhrenstahlwerkes der Salzgitter AG, Peine. 2001 Mit Hörern der Vorlesung Automatisierungstechnik Fahrt nach Aachen und Antwerpen, Belgien zu Bayer und BASF. 2002 Mit Hörern der Vorlesungen Regelungstechnik und Automatisie-rungstechnik; Besichtigung der Brauerei Feldschlösschen, Braun-schweig.


12

3 Forschung

Maßgebend für unsere Forschung ist die gegenseitige Überlap-pung grundlagenorientierter Arbeiten des Forschungsschwer-punktes Entwurfsautomatisierung mit den anwendungsorien-tierten Arbeiten unserer drei Forschungsschwerpunkte Prozess-automatisierung, Peripheriesysteme (Sensorik, Aktorik, Kommu-nikation) sowie Verkehrsautomatisierung. Diese gegenseitige Durchdringung einzelner Arbeiten aus unter-schiedlichsten Ansätzen und Sichten und die z. T. projektartige Bearbeitung konsolidierte insbesondere die begriffliche und darstellerische Beschreibung komplexer System, Präzise Begriffs-bildung - auch in GMA-Gremien eingebracht in Verbindung mit leistungsfähigen Beschreibungen durch Petrinetze, die wir um kontinuierliche Ausprägung angereichert haben, führten wieder zu überzeugenden und konsensfähigen Lösungen bislang ungeklär-ter oder sehr aufwendig gelöster Sachverhalte. Unser Ziel ist dabei die Automatisierung der Entwicklungskette von der Idee zum Produkt mit hohem Anspruch an Qualität und Verlässlich-keit, d. h. Zuverlässigkeit und Sicherheit. Auf dieser Basis haben wir im Bereich Prozessautomatisierung im Stahlwerk - Anlagen-bau sowie bei Eisenbahnleitsystemen umfangreiche For-schungsarbeiten durchgeführt. Die umfangreichen Arbeiten zu Ortung und Kommunikation haben zu interessanten nationalen und internationalen Projekten im Eisenbahnbereich mit mehreren Partnern geführt. In der anwendungsorientierten Forschung lassen uns die bislang aufgebauten Kontakte, auch zu den Partnern innerhalb des Fach-bereiches Maschinenbau wie zu anderen Fachbereichen, insbe-sondere im Zentrum für Verkehr der TU Braunschweig sowie zu unseren bisherigen und neuen industriellen Partnern, zuversicht-lich in die Zukunft blicken. Darüber hinaus wollen wir weiter den Vorlauf der automatisierungstechnischen Grundlagenforschung pflegen, der sich dank unseres beharrlichen Engagements in unseren Fachtagungen und in den Schwerpunktprogrammen KONDISK und Softwarespezifikation der Deutschen Forschungs-gemeinschaft etabliert hat. Für die jeweiligen Forschungsschwerpunkte werden die einzelnen Projekte des Berichtszeitraums zusammengefasst.

Research

Decisive for our research is reciprocal overlapping of basic work

in the primary research field of design automation with applica-

tion-oriented work of our three primary research fields process

automation, peripheral systems (sensor technology, actuator

technology, communications) as well as traffic automation.

This reciprocal penetration of individual projects from different

approaches and views and partially project-like processing has

especially consolidated the conceptual and representative de-

scription of complex systems, precise terms - also in GMA bodies

- and in connection with powerful descriptions by means of Petri

nets, which we have enriched by continuous elements, have in

turn lead to convincing and consensus-enabling solutions of

circumstances currently unsolved or with very expensive solu-

tions. In this respect, our goal is the automation of the chain of

development from the idea to the product with a demand for

quality and dependability, i.e. reliability and safety. On this basis,

we have performed comprehensive research in the sector of

process automation in plant construction for steel mills as well as

for train control systems.

Comprehensive work for location and communications have lead

to interesting domestic and international projects in the sector of

railways with several partners.

In application-oriented research, the contacts built up until now,

also to partners within the faculty of mechanical engineering as

well as to other faculties, especially in the center for traffic of the

TU Brunswick, as well as to our current and new industrial part-

ners, give us a positive outlook to the future. Beyond this, we

want to continue to set the standards for basic research in auto-

mation technology, which thanks to our consistent commitment

in our conferences and in the priority programs KONDISK and

Softwarespecification of the German Research Council have been

established.

The individual projects of the reporting period will be summa-

rized for the individual focal points of research.


13

4 Entwurfs- und Prozessautomatisierung

4.1 Einführung

Für den wirtschaftlichen Erfolg bei Herstellern und Betreibern ist

die Entwicklung von der Idee zum Produkt bei bzw. mit neuen

Geräten und komplexer Anlagen von entscheidender Bedeutung.

So wurden mit dem Schlagwort BMW-Prinzip die orthogonalen

Entwicklungskomponenten Beschreibungsmittel, Methode und

Werkzeug begrifflich identifiziert. Die bevorzugte Beschreibung

mit Petrinetzen haben wir wissenschaftlich abgesichert und die

Semantik des primär diskreten Verhaltens durch Fuzzykonzepte

und kontinuierliche Integration fundiert erweitert. Mit diesen

theoretischen Ansätzen konnten schwierige industrielle Aufgaben

erstmals nachvollziehbar geklärt bzw. gelöst werden.

Bei den Begriffskonzepten haben wir das Ressourcenmodell und

andere einfache methodische Konzepte entwickelt, aus dem sich

Konturen einer Systematik und Terminologie für Automatisie-

rungssysteme abzeichnen.

Im Institut wird für den Entwurf komplexer Automatisierungs-

systeme die Braunschweiger Analyse- und Systementwurfs-

methode BASYNET ausgebaut, erprobt und eingesetzt. Es han-

delt sich um eine methodisch strukturierte Vorgehensweise,

welche die Methode der strukturierten Analyse, allgemeine

System- und Begriffskonzepte und objektorientierte Ansätze,

insbesondere mit durchgängigen Beschreibungen mit Petrinetzen

vereinigt und sich von der Anforderungsspezifikation bis zur

automatischen Codegenerierung mit Betriebssystemeinbindung

erstreckt.

Diese Entwurfsmethodik ist offen für verschiedene rechner-

gestützte Werkzeuge (Tools), von denen am Institut sehr viele

kommerzielle und experimentelle verfügbar sind. Weiter wird an

einer integrierten Toolumgebung (COSYNET) mit einer automa-

tisierten Aufstellung, Synthese und Umsetzung von Spezifikatio-

nen von Automatisierungsfunktionen in Programme und Automa-

tisierungssysteme (SPS) sowie an der kooperativen kommunikati-

onsgekoppelten Simulation von automatisierten Prozessen für

Analyse, Test und Inbetriebnahme vor der Anlageninstallation

intensiv gearbeitet (vgl. 8.1.3).

Bei der Prozessautomatisierung ist die Kenntnis und resultierende

Modellbildung des zielgerichtet zu beeinflussenden Systems, d. h.

des Geräts, der Maschine, der Anlage usw. als Regel- oder Steuer-

strecken notwendige Voraussetzung. Dafür hält die klassische

Regelungstechnik ein ausgereiftes Instrumentarium bereit, das

allerdings bei komplizierten Anwendungen, z. B. der Lebensmit-

telindustrie oder bei allgemeinen Aufgaben einer Lasten- und

Pflichtenhefterstellung nur teilweise genutzt werden kann.

Zur Automatisierung schwieriger Strecken werden zunehmend

Fuzzy-, Neuro- und Genetische Verfahren, d. h. das sog. Soft-

computing, verwendet bzw. integriert. Anwendungsfälle für diese

modernen Techniken waren bei uns die Lösung rege-

lungstechnischer Aufgaben in einer Zuckerfabrik.

Für das erfolgreiche Requirements Engineering und eine effiziente

Betriebsüberwachung müssen umfangreiche Systemkonzepte

erarbeitet und implementiert werden. Viele unterschiedliche

Sichten abdeckende und vor allem integrierende Informations-

modelle sind dafür methodisch zu erstellen, wofür einerseits eine

Terminologie, d. h. systematische Begriffsstrukturen und anderer-

seits effiziente Beschreibungstechniken notwendig sind, da reali-

sierungsseitig mit Datenbanken und Internet äußerst mächtige

Realisierungsmittel beherrscht werden müssen.

Auf der Basis methodischer Vorgehensweisen und begrifflicher

wie beschreibungstechnischer Konzepte haben wir für in der

hochmodernen Zuckerfabrik Güstrow sowie der Salzgitter AG

aufgeschlossene Partner zwecks Einsatz und Anwendung unserer

Ansätze gefunden.

Abgeschlossene Forschungsvorhaben:

(Siehe Institutsberichte 1989/90, 1991/92, ´95, ‘97, ‘00)

– Anwendung von Petrinetzen in der Logistik

– Testsystem für speicherprogrammierbare Steuerungen

– Strukturierung von Leitsystemen

– Einsatz von Petrinetzen für die Diagnose

– Modellbasierter Entwurf von datenbankgestützter Software

– Online-Simulation von Petrinetz-Prozessmodellen mit

Design/CPN

– Grundlagen der Entwurfsautomatisierung

– KONDISK-MOVESYN: Modellbildung zur Verifikation und

Synthese diskreter Automatisierungssysteme unter Berück-

sichtigung kontinuierlicher Teilsysteme

– Automatische Synthese von Steuerungssoftware

– Szenariobasierte Spezifikations- und Entwurfsmodelle

– Methodische benutzerorientierte Evaluation von Werkzeu-

gen zum Systementwurf

– Test

– Produktdatentechnologie in der Automatisierungstechnik

– Analysing of control system structures by use of petri nets

– Prozessmodellierung und -regelung einer verfahrens-

technischen Anlage

– Fuzzy Logic / Fuzzy Control

– Parallele Simulation

– Parameteroptimierung einer Drehmaschinenregelung

mittels Expertenwissen

– Qualitative Modellbildung/Regelung eines Dieselmotors

– Optimierung und Regelung einer Katalysatorproduktion

– Schienenbus

– Modellierung einer Bandbehandlungsanlage (ELO)

– Spezifikation von Stahlveredelungsanlagen

– Betriebsleit- und Informationssystem für eine Zuckerfabrik

– CargoLöwe

Introduction

Development from an idea to a product for respectively with

new devices and complex systems is of decisive importance for

economic success with manufacturers and operators. For in-

stance, the key word BMW principle conceptually identifies the

orthogonal development components means for description,

method and tool. The preferred description using Petri nets has

been scientifically secured by us and the semantics of primarily

discrete behaviour is fundamentally extended by fuzzy concepts

and continuous integration. Using these theoretical approaches,

difficult industrial tasks could for the first time be comprehen-

sively explained respectively solved.

Besides the definition concepts, we have developed the resource

model and other simple methodical concepts, from which the

contours of a system and terminology for automation systems are

emerging.

At the institute, for the design of complex automation systems,

the Brunswick analysis and system design method BASYNET is

extended, tested and implemented. This is a methodically struc-

tured procedure uniting the method of structured analysis, gen-

eral system and definition concepts and object-oriented ap-

proaches, especially using consistent descriptions using Petri nets,

and which extends from requirement specification up to auto-

matic code generation including integration of the operating

system.

This design methodology is open for different tools under com-

puter support, of which very many commercial and experimental

versions are available at the institute. Furthermore, an integrated


14

tool environment (COSYNET) with automated setup, synthesis

and implementation of specifications of automation functions into

programs and automation systems (stored-program control) as

well as cooperative communications-coupled simulation of

automated processes for analysis, testing and commissioning

before installation of systems is being intensely worked on.

For process automation, knowledge and resulting model creation

of the system to be deliberately effected, i.e. the device, the

machine, the system etc. as regulating or control system is a

necessary condition. For this purpose, the classical control tech-

nology has a proven range of instruments available, which for

complex applications, for instance in the foods industry or for

general tasks of creation of specifications may only partially be

used.

For automation of difficult plant, increasingly fuzzy, neuro and

genetic procedures, i.e. so-called soft computing, are used re-

spectively integrated. Applications for this modern technology

were for us the solution of control technological tasks in a sugar

refinery.

For successful requirements engineering and efficient monitoring

of operations, comprehensive system concepts must be devel-

oped and implemented. For this purpose, information models

covering many different views and especially integrating must be

methodically prepared for this, for which on the one hand a

terminology, i.e. systematic definition structures and on the other

hand efficient description techniques are required, because on

the realization side very powerful realization means like databases

and the internet must be controlled.

On the basis of methodic procedures and conceptual as well as

descriptive concepts, we have found open-minded partners in the

very modern sugar refinery Güstrow as well as Salzgitter AG for

implementation and application of our approaches.

Completed research projects:

(see institute reports 1989/90, 1991/92, '95, '97, ‘00)

4.2 DFG Schwerpunktprogramm „Integra-

tion von Techniken der Softwarespezi-

fikation für ingenieurwissenschaftliche

Anwendungen“ (Softwarespezifikation)

In diesem Schwerpunktprogramm mit dem Kurztitel "Soft-

warespezifikation" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)

geht es um grundlegende Forschung im Bereich der systemati-

schen, phasenorientierten Softwareentwicklung. Das Ziel ist die

theoretisch fundierte Integration unterschiedlicher Spezifikations-

techniken und systematischer Vorgehensweisen für die Ent-

wicklung von sicheren Softwaresystemen für inge-

nieurwissenschaftliche Anwendungen.

Zu diesem Zweck werden bundesweit elf Einzelprojekte ge-

fördert. Daneben werden zwei Referenzfallstudien innerhalb des

Schwerpunktprogramms betreut. Die Einzelprojekte werden von

Ingenieuren und Informatikern gemeinsam bearbeitet. Darüber

hinaus wurden Themenbereiche festgelegt, an denen sich bilate-

rale Kooperationen von Einzelprojekten orientieren.

Das Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik ist dabei

sowohl an einem Einzelprojekt, kurz KNOSSOS (Kombinierte

Netz Objekt Spezifikationstechnik für Software von Sicherheits-

systemen) beteiligt sowie für die Betreuung der Referenzfallstudie

"Bahnübergang" aus dem Bereich der Verkehrsleittechnik ver-

antwortlich.

4.2.1 Das KNOSSOS-Projekt im Schwer-

punktprogramm "Softwarespezifi-

kation"

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. S. Einer

Partner: Institut für Software, Abteilung Infor-

mationssysteme der TU Braunschweig

Das Projekt sieht vor, Petri-Netze und die objektorientierte

Technik TROLL sowie ggf. weitere ingenieurwissenschaftliche

Beschreibungsmittel zu integrieren. Mit Blick auf die Zielrichtung

des Schwerpunktprogramms reicht es nicht aus, die Integration

dieser Beschreibungsmittel losgelöst von ihrem Einsatzzweck,

also auf rein syntaktischer Basis, zu integrieren. Vielmehr lassen

sich drei Achsen feststellen, entlang derer integriert werden

muss, um zu einer akzeptablen und einsetzbaren Softwarespezifi-

kationstechnik zu gelangen. Neben den eigentlichen Beschrei-

bungsmitteln müssen Methoden für ihre Anwendung und in

späteren Phasen Werkzeuge für einen praktikablen Einsatz der

Spezifikationstechnik integriert werden.

Erste Ansätze sehen vor, die genannten Techniken in einer Weise

zu integrieren, die die Modellierung der einzelnen Systemaspekte

Struktur, Daten und Verhalten mit unterschiedlicher Gewichtung

auf den Einsatz der einzelnen Techniken verteilt. So eignet sich

TROLL insbesondere zur Struktur- und Datenmodellierung des

Systems, während Petrinetze in optimaler Weise zur Verhaltens-

modellierung herangezogen werden können. Ein konsistenter

Einsatz beider Techniken bildet somit das gesamte Spektrum der

Systemaspekte ab.

Mit Einsatz der integrierten Spezifikationstechnik soll die Mög-

lichkeit geschaffen werden, bereits in frühen Phasen der Soft-

wareentwicklung eine eindeutige Spezifikation zu erreichen, die

ausführbar, d.h. automatisch analysierbar und simulationsfähig ist,

um eine automatische Verifikation und Validation sowie die

Ableitung von Testfällen zu ermöglichen.

4.2.2 Metamodellierung der Integration

von Spezifikationstechniken

Wissenschaftler: Dipl.-Inform. L. Jansen

Im Bereich Metamodelle der Integration von Spezifikationstech-

niken wird untersucht, wie verschiedene formale Beschreibungs-

techniken über die Charakterisierung ihrer Verwendungsweisen

in einer bestimmten Anwendungsdomäne miteinander in Bezug

gesetzt werden können. Ausgehend von der grundlegenden

Unterscheidung formaler und materialer Systembeschreibungen

werden für verschiedene Systemklassen geeignete Metamodelle

auf unterschiedlichen Abstraktionsstufen erarbeitet. Darauf

aufbauend wird ein allgemeines Schema für die Angabe von

Pragmatiken formaler Beschreibungstechniken für die Beschrei-

bung ingenieurwissenschaftlicher Systeme aufgestellt. Die Inbe-

zugsetzung heterogener Teilbeschreibungen erfolgt schließlich

unter Ausnutzung dieser Pragmatiken, indem verschiedene

Bereiche formalsprachlicher Konstrukte auf einen gemeinsamen

Bereich materialsprachlicher Konstrukte abgebildet werden.

4.2.3 Referenzfallstudie "Bahnübergang"

und Verkehrsleittechnik

Wissenschaftler: Dipl.-Inform. L. Jansen

Dipl.-Ing. R. Slovák

Anhand der Referenzfallstudien im Schwerpunktprogramm

"Softwarespezifikation" sollen typische ingenieurwissenschaftliche


15

Problemstellungen der Softwarespezifikation exemplarisch

bearbeitet werden. Dabei sollen die in den Einzelprojekten

entwickelten bzw. integrierten Spezifikationstechniken ange-

wendet und auf ihre Praktikabilität untersucht werden. Die

Bearbeitung der Referenzfallstudien soll insbesondere einen Ver-

gleich der theoretischen Ergebnisse in ihrer Anwendung ermögli-

chen.

Für die Referenzfallstudie "Bahnübergang" wird eine Fallstu-

dienbeschreibung vorgelegt, die auf der Spezifikation eines realen

Eisenbahnleitsystems, des sogenannten FunkFahrBetriebs (FFB),

basiert und einen diesbezüglichen Ausschnitt umfasst. Ziel bei der

Gestaltung dieser Fallstudie ist die Stellung einer Spezifi-

kationsaufgabe von realistischer Komplexität bei überschaubaren

Umfang und begrenztem Bearbeitungsaufwand. Die Fallstudie

enthält Aspekte, die allgemein für Fragen der Software-

spezifikation relevant sind und offenbart außerdem für das An-

wendungsgebiet Eisenbahnleittechnik typische ingenieurwis-

senschaftliche Probleme.

Weiterhin ist im Projekt KNOSSOS die Betreuung einer Fallstudie

zur funkbasierten Bahnübergangssteuerung angesiedelt, die als

Referenzfallstudie Verkehrsleittechnik von insgesamt sechs

Projekten im Schwerpunktprogramm bearbeitet wird. Die Fall-

studie umfasst für komplexe ingenieurwissenschaftliche Anwen-

dungen typische Problemaspekte (verteiltes Steuerungssystem

mit Echtzeit- und Sicherheitsanforderungen), deren umfassende

Beschreibung den Einsatz verschiedener, einander ergänzender

Spezifikationstechniken erfordert. Damit dient die Fallstudie

einerseits als Problemlieferant für neuartige Lösungsansätze,

andererseits auch als Benchmark für deren Durchführbarkeit und

Praktikabilität.

4.2.4 Demonstrator

Wissenschaftler: Dipl.-Inform. Frank Hänsel

Dipl.-Ing. H. Schrom


Im Rahmen der Betreuung der Referenzfall wird am Institut für

Regelungs- und Automatisierungstechnik ein physikalisches

Modell zur Problemstellung der funkbasierten Bahnübergangs-

steuerung in Form einer Demonstrationsanlage realisiert. Die

Anlage dient der praktischen Vorführung, Erprobung und Validie-

rung von Steuerungsimplementierungen aus den einzelnen Projek-

ten des Scherpunktprogramms. Im Endausbau wird eine Internet-

anbindung mit Fernsteuerung und Visualisierung von Experimen-

ten den weltweiten Zugriff von Nutzern auf den Demonstrator

ermöglichen.

Der Demonstrator stellt dazu neben dem Gleis- und rollenden

Material in Maßstab 1:22,5 (LGB-Format) modular aufgebaute

Bahnübergänge bereit, die jeweils aus den Komponenten

Schrankbaum, Lichtzeichenanlage, Fahrzeugsensor (Achszähler)

und Systemanbindung bestehen. Die Kommunikation der Bahn-

übergangsmodule wird mit Hilfe eines Low-Cost Feldbussystems

realisiert, so dass sich völlige Freiheit in Bezug auf die Platzierung

und Skalierung von Modulen des Bahnübergangs sowie weiterer

Bedien- und Steuerelemente ergibt.

Der Demonstrator soll ebenso für weitere Projekte wie SatZB

und Bahn 2050 genutzt werden. Am Institut wurde der Satelliten-

PC mit

StateFlow-Modell

Internet

Komm

uC C167

Komm

uC C167

Komm

uC C167

DECT-Modul

Zug-PC

unter QNX

Zug 1

MMM MOO O

WeicheBahnübergang

serielle Schnittstelle

DECT Funkverbindung

Ethernet

Zug 2 Zug 3

Motor/Sensoren

uC C167

Motor/Sensoren

uC C167

Motor/Sensoren

uC C167

Motor/Sensoren

uC C167

Motor/Sensoren

uC C167

Zug-PC

unter QNX

Zug-PC

unter QNX

Komm

uC C167

Komm

uC C167


16

gestützte Zugleitbetrieb (SatZB) mit Petrinetzen modelliert und

mit Hilfe einer automatischen Codegenerierung ein ablauffähiges

System geschaffen. Der SatZB ist ein kostengünstiges Sicherungs-

system für schwach genutzte Nebenstrecken der Bahn, wobei die

Züge ihre Position mit Hilfe von Satellitenortung (GPS) im Zu-

sammenwirken mit einer digitalen Karte bestimmen per Mobil-

funk (GSM) die Fahrerlaubnis bei einer Streckenzentrale anfragen.

Flexibler Bahnverkehre der Zukunft ist das Ziel von Bahn 2050.

Bei diesem Konzept wird auf streckenseitige Sicherungseinrich-

tungen weitgehend verzichtet und die Kommunikation per Funk

zwischen den Zügen und Streckenelementen abgewickelt.

Als Hardwaregrundlage des Demonstrators wird der FunkFahr-

Betrieb (FFB) genutzt. Die daraus resultierende Architektur der

realisierten Anlage besteht aus drei Zügen, einer Zentrale, einer

Weiche sowie der Bahnübergangsanbindung. Diese Komponenten

sind per Funk (DECT) miteinander verbunden und besitzen lokale

Intelligenz. Jeder Zug enthält für diesen Zweck zwei Mikrocont-

roller für Motorsteuerung und Kommunikation sowie einen PC

zur Aufnahme der dezentralen Logik des Zugleitsystems. Die

Steuerung der Anlage soll sowohl lokal als auch aus der Ferne per

Internetanbindung möglich sein.

4.3 Step-X

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. G. Bikker

Dipl.-Ing. M. Horstmann

Dipl.-Ing. M. Schulz

Partner: Institut für Software, Abteilung Pro-

grammiersprachen, Institut für Elektri-

sche Messtechnik und Grundlagen der

Elektrotechnik der TU Braunschweig

Volkswagen AG Wolfsburg

Überblick Ziel des Projektes Step-X ist das Aufzeigen eines durchgängigen

Entwicklungsprozesses für den Entwurf von Steuerungen in

Automobilen. Dazu werden geeignete Beschreibungsmittel,

Methoden und Werkzeuge untersucht und beispielhaft angewen-

det. Neben dem Entwicklungsprozess als solchem sind auch die

Einbindung von Testen und Diagnose sowie die Buskommunikati-

on wichtige Bestandteile von Step-X. Für die Ermöglichung dieser

Einbindung sowie der Durchgängigkeit des Entwicklungsprozes-

ses wird das Thema Toolkopplung behandelt.

Step-X ist eine Kooperation zwischen dem Zentrum für Verkehr

der TU-Braunschweig und der Volkswagen AG. Aus dem Zent-

rum für Verkehr sind neben dem Institut für Regelungs- und

Automatisierungstechnik auch das Institut für Software (ips) und

das Institut für Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik

(emg) beteiligt. Im Folgenden werden die einzelnen Arbeitsberei-

che des Projektes dargestellt.

Digitales Lastenheft Unter dem Begriff Lastenheft werden die Dokumente der Spezi-

fikation und des Entwurfs auf System- und Komponentenebenen

zusammengefasst. Dazu zählen textuelle Beschreibungen der

Anforderungen sowie modellbasierte, graphische Darstellungen

der Struktur, des Verhaltens und der Kommunikation der zu

entwickelnden Systemteile auf verschiedenen Detaillierungsebe-

nen.

Das digitale Lastenheft dokumentiert die Phasen der Entwicklung

von der Anforderungserfassung auf (Sub-)Systemebene über die

Architektur und Partitionierung bis zum Grobentwurf des Verhal-

tens einzelner Komponenten.

In Zukunft sollen diese Entwicklungsphasen durch eine durchgän-

gige Werkzeugkette unterstützt werden, d.h. alle Dokumente

sollen digital erstellt, bearbeitet und ausgetauscht werden.

Aufgaben im Bereich Digitales Lastenheft sind die Definition der

zu erstellenden Dokumente, die Anpassung objekt-orientierter

Entwicklungsmethoden an das Anwendungsgebiet, die Auswahl

geeigneter Werkzeuge und die Anwendung der erzielten Ergeb-

nisse auf die Entwicklung eines Subsystems im Fahrzeug aus dem

Komfortbereich.

Diagnose Die Komplexität der elektronischen Systeme im Kraftfahrzeug

nimmt mit jeder Fahrzeuggeneration größere Ausmaße an. In

demselben Maße sinkt dagegen die Diagnostizierbarkeit. Mit

herkömmlichen Mitteln kann der Entwicklungsingenieur nicht

mehr sicherstellen, dass die Fehler in den Systemen des Fahr-

zeugs sicher detektiert und lokalisiert werden. Die herkömmliche

Vorgehensweise bei der Diagnose ist wissensbasiert. Das bedeu-

tet, dass auch nur für bekannte Fehler Diagnosemaßnahmen

getroffen werden können. Fehler, an die der Entwicklungsingeni-

eur nicht gedacht hat, können also nicht gefunden werden.

Diese Unzulänglichkeiten können mit der modellbasierten Diag-

nose vermieden werden, die sich mit der Lokalisierung von

Fehlerursachen beschäftigt. Dazu wird eine Beschreibung bzw.

ein Modell des zu diagnostizierenden Systems verwendet, um

dessen Verhalten vorherzusagen. Treten nun Diskrepanzen

zwischen dem vorhergesagten und dem tatsächlich beobachteten

Systemverhalten auf, so kann dies durch das fehlerhafte bzw.

abnormale Verhalten einzelner Komponenten des technischen

Systems erklärt werden. Eine Diagnose besteht dann aus denjeni-

gen Systemkomponenten, die, wenn als abnormal angenommen,

das aktuelle Systemverhalten erklären.

In diesem Teilprojekt wird untersucht, ob die momentan verfüg-

baren Softwarewerkzeuge für die modellbasierte Diagnose

eingesetzt werden können, um elektronische Systeme im Fahr-

zeug effektiv diagnostizieren zu können. Weiter wird untersucht,

ob das Diagnosemodell, das auf einem PC-basierten Diagnose-

rechnern läuft, auch in Teilmodelle geteilt werden kann, die in

den einzelnen Steuergeräten ablaufen.

Testen Unter der Fragestellung des Tests werden im Projekt STEP-X

Verfahren und Tools zur unmittelbaren Integration des Testens in

die modellbasierte Systementwicklung demonstriert.

Trotz wachsender Fortschritte hinsichtlich einer durch struktu-

rierende Methoden, grafische Werkzeuge und formale Verfahren

erreichten Fehlerreduktion bei der Entwicklung von Software

bleibt der Test eines der wesentlichen Verfahren der Qualitätssi-

cherung.

Im Projekt werden deshalb marktgängigen Entwicklungsumge-

bungen und Testwerkzeuge mit Hinblick auf das konkrete An-

wendungsgebiet bei der VW AG untersucht und kombiniert:

• Anpassungen der Entwicklungsmethodik

• Konfiguration einer leistungsfähigen, modularen Soft-

ware- und Hardwareinfrastruktur

• Anpassung des Entwicklungsvorgehens an die gestei-

gerte Leistungsfähigkeit des Testens


17

Das Testen ist somit eine organisationsübergreifende Fragestel-lung der Produktdefinitionsphase, des Management der Entwick-lung und der Qualitätssicherung.. Bussysteme

Für die Entwicklung von X-By-Wire-Anwendungen wie Steer- und Brake-By-Wire, müssen besondere Anforderungen an die für die Kommunikation verwendeten Busse gestellt werden. Solche Anwendungen verlangen die Garantie, dass Informationen bei hoher Datenrate immer rechtzeitig und sicher eintreffen, d.h. um solche Funktionen zu realisieren, muss ein schneller, zeitgesteuer-ter Bus mit redundant ausgelegten Kommunikationskanälen verwendet werden. Für den Automobilbereich wird das Proto-koll TTP/C im Rahmen des Projektes auf seine Tauglichkeit für die Verwendung in sicherheitskritischen Anwendungen unter-sucht werden, während gleichzeitig dessen nahtlose Integration in den übergeordneten Entwicklungsprozess angestrebt wird. Wesentliche Auswahlkriterien der verschiedenen Busse sind

• das Verhalten des Gesamtsystems • bei Teilnehmerausfall • bei Übertragungsfehlern • bei Leitungsfehlern • die Datenrate • das Buszugriffsverfahren • die Flexibilität des Kommunikationsrahmens für Er-

weiterungen • die Verfügbarkeit

Toolkopplung

Für die Systementwicklung steht eine Vielzahl von computerge-stützten Werkzeugen zur Verfügung. Wenn eine Vielzahl von Systemvarianten über einen längeren Zeitraum gewartet, aktuali-siert und in der Funktionalität erweiterbar sein soll, ist die Durch-gängigkeit der Werkzeugumgebung über mehrere Entwicklungs-phasen hinweg ein wesentliches Kriterium. Dabei sollen Werk-zeuge den Entwicklungsprozess von der Spezifikation über den Entwurf und die Realisierung bis zum Betrieb und Wartung unter-stützen. Es soll eine überschaubare Toolbox definiert werden, die eine durchgängige Werkzeugunterstützung bei der Entwicklung hybri-der Systeme bestehend aus Komponenten mit Hard- und Soft-ware in mechatronischer Ausprägung ermöglicht. Eine derartige Toolbox muss die folgenden Anforderungen erfüllen: • Es soll eine überschaubare Anzahl sein, die das Spekt-

rum der Anforderungen an die Unterstützung ver-schiedenartiger Systemkomponenten und unterschied-licher Entwicklungsphasen möglichst breit abdeckt.

• Die Werkzeuge sollen über Schnittstellen miteinander koppelbar sein.

• Sie sollen die ausgewählten Methoden unterstützen, müssen aber gleichzeitig genügend Flexibilität für zu-künftige Weiterentwicklungen lassen.

• Die Simulationsumgebung soll die Kombination unter-schiedlicher zeit- und ereignisdiskreter sowie kontinu-ierlicher Beschreibungsmittel zur Behandlung von me-chatronischen Systemen ermöglichen.

• Ein hohes Maß an Wiederverwendbarkeit bereits bestehender und zukünftig zu erstellender Modelle und Komponenten soll gewährleistet sein.

• Den Entwicklern soll ermöglicht werden, gleichzeitig im Team (Co-Simulation) und räumlich verteilt (z.B. VW, Zulieferer, Universität) unter Nutzung derzeitiger leistungsfähiger Kommunikations- und Informations-Infrastruktur an einem Problem zu arbeiten. Neben den an der Hochschule involvierten Mitarbeitern muss auch bei VW oder bei Zulieferern die Arbeit mit den Werkzeugumgebungen in Zukunft möglich sein.

• Vorhandene gewachsene Werkzeugumgebungen sollen beachtet und für die in diesem Projekt durchge-führte Vorgehensweise eine Migration aufgezeigt werden.


18

5 Peripheriesysteme: Sensor-, Aktor- und

Kommunikationssysteme

5.1 Einführung

Bindeglieder zwischen technischem Prozess und dem rechen-technisch realisierten Automatisierungsfunktionen sind Sensoren, Aktoren und (Feld-)Kommunikationssysteme. Dabei haben die Sensoren die Aufgabe, die zu messende physikalische Größe und ihre Änderung zu erfassen. Die Aktoren dienen dazu, die von der Informationsverarbeitung erzeugten Stellsignale in entsprechende Prozessstellleistungen umzusetzen. Die Information zwischen diesen Einrichtungen wird mittels Feldbussen verteilt. Im Bereich der Sensorik bringt die geeignete Kombination von unterschiedlichen Einzelsensoren und ihre informationelle Ver-knüpfung neue Informationsqualität. Diese sogenannte Sensorfu-sion oder Multisensorik wird bei uns hinsichtlich der rechentech-nischen Konzeption und funktionalen Strukturierung im von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten "Sonderfor-schungsbereich Flugmesstechnik" untersucht. Ähnliche Aufgaben werden für die Ortung und Zustandserkennung im Bahnbetrieb bearbeitet, die vorwiegend mobil und unabhängig von einer streckenseitigen Infrastruktur arbeitet. Interessant ist dabei das Zusammenspiel von rauminstallierter Sensorik in Navigationssa-telliten, fahrzeugseitiger Sensorik sowie einer kartographischen offline-Referenz. Diese Arbeiten beinhalten Fragen zur Machbar-keit, Sicherheitsnachweisführung und Standardisierung sowie Genauigkeit und Qualitätssicherung zukünftiger Systeme.

Abgeschlossene Forschungsvorhaben: (Siehe Institutsberichte 1989/90, 1991/92, ´95, ’97 , ’00) – Fluidische Umformer – Durchflusssensoren – Hydraulische Stellsysteme – Ultraschallsensorik für Melkroboter – Bahnführung eines Melkroboters – Untersuchungen von Gleichlaufschwankungen an Kas-

settenlaufwerken – Radiale Keratotomie – Dämpfungsmöglichkeiten von Flüssigkeitsschwingungen – Thermostatventil mit PI-Regelverhalten ohne elektrische

Hilfsenergie – Optimierung des Lenkverhaltens von Flurförderzeugen mit

elektrischen Lenkunterstützungen – Aktive Beeinflussung eines Spritzbalkens – DEUFRAKO-M: Leistungsspezifikation für eine europäische

Wegmesseinheit für Züge – Ortung im spurgebundenen Verkehr auf Basis von Satel-

litennavigation – Leitlinie "Sichere Wegmessung" – Prüfstand zur Lenkungssimulation mit hydraulischem An-

triebsaggregat – Modulationsverfahren für Schnellschaltventile – Elektrorheologische Flüssigkeiten – SFB 420 „Flugmesstechnik“, Teilprojekt C3: Konfiguration

und Dynamik von Multisensorsystemen – Ortung im spurgebundenen Verkehr auf der Basis von

Satelliten-Navigation – Praktische Demonstration der satellitengestützten Ortung

im spurgebundenen Verkehr – Qualitäts- und Sicherheitsmanagement für sicherheits-

relevante (Karten-)Daten im spurgebundenen Verkehr (SAFEMAP)

– Deutsch-Französische Kooperation (DEUFRAKO-P): Strategien der Nutzung von Satellitennavigation und Kom-munikation im spurgebundenen Verkehr

– Voruntersuchung für ein satelliten-navigationsgestütztes Bodenexperiment (SATNAB)

– Feldbusse in der Automatisierungstechnik – Modellierung und Simulation von Zugbussystemen für den

Güterverkehr (ZUGBUS)

Introduction Connecting elements between the technological process and the computational automation functions are sensors, actuators and (field) communications systems. In this respect, the sensors have the task to record the physical property to be measured and its change. The actuators serve to implement the control signals created by information processing into corresponding process control power. The flow of information between these installa-tions is distributed using field buses. In the sector of sensor technology, the suitable combination of different individual sensors and their informational linkage create a new quality of information. This so-called sensor fusion or multi sensor technology is examined by us with respect to computa-tional concept and functional structuring in the "collaborative research centre aeronautics measuring technology" funded by the German Research Council. Similar tasks are being processed for location and status detection in train operation, which works mainly mobile and independent of a line infrastructure. Interesting in this connection is the cooperation of sensor technology in-stalled in space in navigation satellites, vehicle sensor technology as well as a map-related offline reference. This work includes issues on feasibility, proof of safety and standardization as well as precision and quality assurance of future systems. Completed research projects: (see institute reports 1989/90, 1991/92, '95, ’97, '00)

5.2 SATNAB – Satellitennavigations-

gestütztes Navigations-

Bodenexperiment

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. U. Becker Dipl.-Ing. G. Bikker Dipl.-Ing. L. Däubler Dipl.-Ing. B. Filová Dipl.-Ing. I. Illgen Dipl.-Ing. H. Schrom Das Vorhaben wurde mit Mitteln des Deutschen Zentrums für Luft-

und Raumfahrt e. V. unter den Förderkennzeichen 50NC9805 und

50NA9917 gefördert. Kooperationspartner des Instituts für Rege-

lungs- und Automatisierungstechnik in diesem Vorhaben sind die

Astrium GmbH (ehemals Dornier Satellitensysteme GmbH) und das

Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen. Im Rahmen der Studie ist ein Messverfahren entwickelt worden, das die genaue Positionsbestimmung eines mobilen Nutzers mit Hilfe eines einzelnen Navigations-Satelliten ermöglicht. Dieser Ansatz wird u.a. deshalb verfolgt, um in einer frühen Ausbaustufe des zukünftigen europäischen Satellitennavigationssystems GALILEO, in der vorerst einmal nur einige Satelliten verfügbar sein werden, Aussagen über die Navigationsqualität bei bewegten Landfahrzeugen vornehmen zu können. Mit einem einzelnen Satellitensignal kann die Schrägentfernung zu einem mobilen Nutzer gemessen werden, wenn dieser eine mit der Satellitenuhr synchronisierte sehr genaue Uhr (Atomuhr) besitzt. Bewegt sich der Nutzer entlang einer genau definierten Trajektorie, beispielsweise entlang einer exakt vermessenen Schiene, dann kann im Falle geeigneter geometrischer Verhältnis-se seine Position ermittelt werden. Für eine genaue Ortung muss die Blickrichtung zum Navigationssatelliten in etwa der Schienen-


19

ausrichtung entsprechen (< +/- 30° Azimutwinkel, < 30° Eleva-tion). Im Rahmen eines Schienenexperiments sollten auf Basis dieses Konzeptes die Leistungsfähigkeit eines einzelnen Navigationssa-telliten bezüglich mobiler Anwendungen unter realistischen Umweltbedingungen und genau definierten Bewegungen des Empfängers überprüft werden. Es wurden zwei Szenarien defi-niert und durchgeführt:

1. Im ersten Szenario wurde die Genauigkeit der Schräg-entfernungsschätzung durch Messung von Satelliten-signallaufzeiten mittels einer Atomuhr unter dynami-schen Bedingungen untersucht. Dazu wurde die Posi-tion eines Kraftfahrzeuges während der Fahrt zwi-schen genau vermessenen Referenzpunkten durch La-ser- und Ultraschallsensorik mit einer Unsicherheit von ca. 3 cm bestimmt. Aus der Fahrzeug- und Satelli-tenposition wurde dann die wahre Schrägentfernung ermittelt und mit der geschätzten verglichen.

2. Das Ziel beim Szenario 2 war die Ermittlung einer sta-tistischen Verteilung der Entfernung zwischen genau vermessenen Referenzpunkten auf der Trajektorie und der Kugeloberfläche. Diese Verteilung ist ein Maß für die Genauigkeit der Positionsbestimmung.

Das erste Verfahren kann in erweiterter Form auch für spätere operationelle Anwendungen im spurgebundenen Verkehr genutzt werden - bereits mit zwei verfügbaren Satellitensignalen ist eine hochgenaue Positionsbestimmung entlang einer bekannten Tra-jektorie möglich. Im Empfangsgerät ist dann keine Atomuhr erforderlich. Trotzdem könnte eine Ortungslösung für kleine Zeitabschnitte durch eine wenig präzisere Uhr gestützt werden. Im praktischen Betrieb wird die Ortung vorzugsweise auf der Basis einer räumlichen Abfrage von einem digitalen Streckenatlas (map matching) erfolgen. Verschiedene Untersuchungen dieser konventionellen Satelliten-navigation haben gezeigt [z.B. RailOrt], dass die operationellen Anforderungen des Betriebes in Hinsicht auf Genauigkeiten insbesondere längs des Gleises hinreichend erfüllt werden kön-nen. Nachweislich widerspricht aber einer Einführung gerade im sicherheitsrelevanten Bereich die reduzierte Verfügbarkeit der Satelliten-Navigation basierten Ortung. Diese wird durch die Erweiterung auf komplementäre Sensorsysteme (z.B. Gyro- und Odometrie) erhöht. Diese Multisensorsysteme repräsentieren jedoch technisch komplexe Einrichtungen, die einen nicht unbe-trächtlichen Installationsaufwand auf den Schienenfahrzeug her-vorrufen. Das vorab skizzierte Verfahren in Hinblick auf die Reduzierung der notwendigen sichtbaren Anzahl von Satelliten in Richtung der Trajektorie kann eine wirtschaftliche Alternative repräsentieren, der gerade in der Einführung eines zukünftigen europäischen Satellitennavigationssystems eine gute Chance zuzurechnen ist. Das im Rahmen der SATNAB-Studie erarbeitete Verfahren soll in Zukunft für die Überprüfung der Systemeigen-schaften einzelner Navigationssatelliten (GALILEO) herangezogen werden.

5.3 S-CAN

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. H. Schrom Die Automatisierungstechnik dringt immer weiter in alltägliche Bereiche des Lebens wie Gebäude und Fahrzeuge vor. Die bisherigen Praxis der Direktverdrahtung von elektrischen Einhei-ten wird immer mehr durch serielle Feldbussysteme zur Informa-tionsübertragung ersetzt, da sich bei diesen diverse Vorteile in Bezug auf Flexibilität, Montage und Erweiterbarkeit ergeben. In der Feldbustechnik werden vermehrt Standard-Netzwerke wie Ethernet eingesetzt, um eine leistungsfähige und homogene

Umgebung zu schaffen. Gleichzeitig steigt dadurch aber der Bedarf an technisch einfach gehaltenen low-cost Systemen, da einfache Geräte wie z.B. Lichtschalter und Relais nicht kosten-günstig mit relativ teuren hi-speed Systemen wie Ethernet ge-koppelt werden können. Um Feldbussystemen weitere Anwendungsfelder zu erschließen, wurde ein System namens „Small-CAN“ unter Berücksichtigung besonderer Randbedingungen entwickelt, welches für verteilte Anwendungen mit einer großen Anzahl von Komponenten eine kostengünstige Vernetzung in einer einfachen Struktur ermög-licht. Trotz einer Vielzahl von gleichzeitig zu erfüllenden, sich teilweise widersprechenden Anforderungen war es möglich ein System zu entwerfen und prototypisch aufzubauen. Integrierte Energieversorgung über Leitungslängen bis zu 1000 m bei geringem Leiterquerschnitt und minimalem Hardwareaufwand trotz integrierter Vorverarbeitung von Sensordaten und lokaler Intelligenz zur Steuerung von Aktoren gehen einher mit minima-lem Energiebedarf des Gesamtsystems und minimalen Kosten, was auch durch die Bereitstellung eines einheitlichen Buskopplers für alles Arten von Anwendungen bei ausschließlicher Nutzung von Standardbauteilen unterstützt wird. Das patentierte System ermöglicht die Kopplung von bis zu 1000 Busknoten in einem Segment in freier Topologie, so dass im Gegensatz zu anderen Systemen eine vollständige Dezentralisie-rung möglich ist, ohne dabei eine aufwändige Hierarchie innerhalb der Busebene oder Mehrfachnutzung von Busknoten mit Stern-verdrahtung zu den Sensoren und Aktoren notwendig ist. Trotz einer geringen Brutto-Datenraten erreicht das System Netto-Telegrammraten, die es den meisten anderen Systemen (die teilweise mit wesentlich höheren Brutto-Datenraten arbei-ten) in vielen Anwendungsbereichen überlegen macht, beispiels-weise in der Gebäudeautomatisierung.


20

6 Verkehrsautomatisierung

6.1 Einführung

An heutige Verkehrssysteme werden hohe Anforderungen be-züglich der Leistungsfähigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit gestellt. Eine weitere Steigerung dieser Werte kann nicht allein durch die Verbesserung von einzelnen Komponenten, wie zum Beispiel der Traktionssysteme oder den Ausbau der Ver-kehrsadern erreicht werden. Aus diesem Grunde stehen im Zentrum der Aktivitäten des Institutes Fragestellungen, die den ganzheitlichen Einsatz von einem oder mehreren Ver-kehrsystemen und den Abbau von Übergangswiderständen zwischen Verkehrssystemen betreffen. Ein weiterer zentraler Aspekt ist der optimale Einsatz aller beteiligten Ressourcen. Insgesamt sind Optimierungen des Verkehrsflusses und Ver-meidung von Belastungen von Funktionen der Automatisierung zu erwarten. Ansätze bieten daher leistungsfähige Leitsysteme, die als offene Architekturen neben den herkömmlichen Funktionen auch Platz für Optimierungsfunktionen bieten. Dies schließt alle technischen Komponenten und Systeme, angefangen von An-triebs- und Bremsaggregaten, geeigneten Sensorsystemen bis zu der lokalen und globalen Verkehrsbeeinflussung, ein. Das Institut beschäftigt sich in Zusammenarbeit mit Industrie und Bahnbetreibern mit der Entwicklung von Leitsystemarchitekturen und -modulen im modernen, regionalen und grenz-überschreitenden Bahnverkehr. Der Anwendungsbezug sind hierbei moderne Leitsysteme wie zum Beispiel ERTMS/ETCS, FFB und SatZB. Daneben wird an automatisierten Verfahren zum Nachweis einer sicheren Funktionalität von Konzepten sowie ihrer pro-grammtechnischen Implementierung für automatisierte Bahn-leitsysteme gearbeitet; solche Nachweise sind bislang noch sehr arbeitsintensiv, da Bahnleitsysteme besonders hohen Sicherheits-anforderungen entsprechen müssen. Ein weiteres Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der Dispo-sition. Die zeitgerechte Zuordnung von Fahrzeugen und Fahrwe-gen wird in Fahrplänen vorab festgelegt. Bei unvorhersehbaren Störungen oder kurzfristigen Änderungen muss die Disposition Fahrpläne ändern und aktualisieren. Diese grundlegende Aufgabe des Ressourcenmanagements im Bahnverkehr wird für europäi-sche Hochgeschwindigkeitszüge (TGV, ICE) sowie für die Mag-netschnellbahn TRANSRAPID konzeptionell und algorithmisch bearbeitet. Im Rahmen der Betrachtung eines Konzeptes für den Gesamt-verkehr werden neben der globalen Modellierung des Verkehrs auch die Möglichkeiten für die (siehe auch 5.4) Optimierung des Containerumschlags zwischen Straßen- und Schienentransport betrachtet. Als Anwendungsbeispiel für die Automatisierung dieses Umschlags wird ein maßstäbliches Modell verwendet. Abgeschlossene Forschungsvorhaben: (Siehe Institutsberichte 1989/90, 1991/92, ‘95, ‘97, ‘00) – Europäisches Betriebsleitsystem – Machbarkeitsstudie DIBMOF: – Zugbeeinflussungssysteme (ZBS) – Regelung der Metro Mailand – Untersuchungen zur Durchführbarkeit eines Sicher-

heitsnachweises für die Magnetschnellbahn TRANSRAPID – Dokumentation von Software für sicherheitsrelevante

Funktionen – Sichere Informationsbearbeitung durch PC

– Beschreibungstechniken für sicherheitskritische Echt-zeitsysteme

– DIBMOF: Komponenten- und Systemspezifikation der Funkzugbeeinflussung und Übertragung

– Funktionsnachweis sicherheitsrelevanter Echtzeitsysteme in Bahnsteuerungssystemen

– DIBMOF: Mobilfunk für Bahnen, Realisierung und Inte-gration

– Ansätze für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Be-triebsleitsystemen im Bahnbereich

– Führung von Sicherheitsnachweisen – Europäisches Zugbeeinflussungssystem ETCS – KONDISK-VEBASI: Hochpräzise Verhaltensmodellierung

von Bahnsystemen für Sicherheitsbetrachtungen unter Ver-wendung eines kontinuierlich-diskreten Beschreibungs-mittels

– Intelligent Freight Train (INTELFRET) – SatZB: Satelliten Zug-Beeinflussung – Betriebliche Leistung von Eisenbahnsystemen unter Stö-

rungsbedingungen bzw. -einflüssen – Wissensbasierte Entscheidungsunterstützung mit Fuzzy-

Petrinetzen – Analyse und Modellierung einer Zentrale für das Flottenma-

nagement mit Hilfe von Petrinetzen – Notbremseinrichtung für Crash-Fahrzeuge und -Barrieren

Introduction High requirements are made of today's traffic systems with respect to performance, availability and safety. Further im-provement of these values may not be achieved alone by im-provement of individual components, like for instance traction systems or expansion of arterial traffic routes. For this reason, the focal point of activities of the institute is on issues concerning the comprehensive employment of one or more traffic systems and reduction of transfer resistances between traffic systems. A further central aspect is the optimum use of all resources partici-pating. As a whole, optimization of the flow of traffic and avoidance of loads on functions of automation are to be expected. Approaches therefore offer powerful control systems, which as open archi-tectures besides the traditional functions also offer room for optimizing functions. This includes all technical components and systems, from drive and brake units, suitable sensor systems up to local and global traffic control. The institute in cooperation with industry and train company administrations works on development of control systems archi-tectures and modules in modern, regional and border-crossing railroad traffic. The application-reference is formed by modern control systems, like for instance ERTMS/ETCS, FFB and SatZB. Besides this, work is performed on automated procedures for proof of safe functionality of concepts as well as their imple-mentation in programming for automated train guidance systems; such proof currently still requires a lot of work, because train guidance systems must conform to especially high safety re-quirements. A further research project concerns itself with scheduling. Tem-poral allocation of vehicles and routes is established in schedules. In case of unpredictable faults or changes on short notice, sched-uling must change and update the schedules. This basic task of resource management in train traffic is processed by concept and algorithm for European high-speed trains (TGV, ICE) as well as for the magnetic levitation train TRANSRAPID. Within the scope of examination of a concept for overall traffic, besides global modelling of traffic, the opportunities for optimiza-tion of container transfer between road and rail transport (see


21

5.4) are regarded. As an example application for automation of

this transfer, a scale-size model of a container terminal is used.

Completed research projects:

(see institute reports 1989/90, 1991/92, '95, '97, '00)

6.2 KONDISK-MASKoBa: Modellierung,

Analyse und Simulation komplexer Sys-

teme des spurgebundenen Verkehrs

mit hybriden höheren Petrinetzen.

Wissenschaftler: Dipl.-Inf. G. Decknatel


Finanzierung: DFG

Das Ziel des Projektes MASKoBa war die kritische Untersuchung

und experimentelle Erprobung der in den vorangegangenen

Projekten VEBASI und MOVESIN gewonnenen Erkenntnisse über

den Einsatz hybrider Petrinetze in der gemischt kontinuierlich-

diskreten Modellierung. In der Nachfolge des Projekts VEBASI

wurden dabei weiterhin höhere hybride Netze betrachtet und als

Anwendungsgebiet wurden Bahnsysteme untersucht.

Das Vorhaben MASKoBa wurde in vier Schwerpunkte gegliedert:

• Entwicklung theoretischer Grundlagen

• Erstellung eines Simulationswerkzeuges

• Modellierung von Leit- und Prozesskomponenten

• Anwendung des Instrumentariums auf moderne Prob-

leme der Bahntechnik

Im Bereich der theoretischen Grundlagen wurde eine formale

hybriden höheren Petrinetze entwickelt und die Möglichkeiten

der Erreichbarkeitsanalyse untersucht. Im Hinblick auf die Werk-

zeugentwicklung stand die Erweiterung des existierenden Werk-

zeugs Design/ CPN im Sinne der Modellierung der hybriden

Netze sowie eine Untersuchung alternativer Simulationsverfahren

im Vordergrund. Inhalt des Schwerpunkts Modellierung war die

modulare Beschreibung und Untersuchung von Leitsystem- und

Prozesskomponenten.

Im abgebildeten Teilnetz stellt eine kontinuierliche Transition den

Zusammenhang zwischen Beschleunigung und Geschwindigkeit

dar. Auf dem folgenden Bild ist ein Modell der Topologie

eines zweigleisigen Bahnhofs dargestellt. Die beiden Teilnetze

wurden mit dem Werkzeug Design/CPN erstellt, unter Verwen-

dung zusätzlicher Funktionen zur Erzeugung kontinuierlicher

Transitionen.

Im Zentrum des Vorhabens stand auch die weitere praktische

Anwendung der entwickelten Theorie und des Simulationswerk-

zeuges zur Modellierung spezieller Probleme der Bahntechnik.

Den Anwendungsbezug fand die Untersuchung der neuartigen

Betriebskonzepte der Bahntechnik, die auf dem Fahren im abso-

luten Bremswegabstand basieren. Im Vordergrund standen die

Durchsatzanalysen einer freien Teststrecke, sowie einer Strecke

mit einem Stationshalt. Die erreichten Ergebnisse bestätigen

quantitativ die erheblichen Leistungspotentiale des neuen Ab-

standhaltverfahrens und zeigten dadurch die Nützlichkeit des

entwickelten Modellierungsansatzes.

Das nächste Bild zeigt den charakteristischen Verlauf der Simula-

tion für Blocksicherung und für Fahren mit absolutem Bremsweg-

abstand einer freien Strecke und den Vergleich des zu erreichen-

den theoretischen Durchsatzes für die beiden untersuchten

Streckensicherungsverfahren.

Im Weiteren wurde die praktische Anwendbarkeit zur Fahrplan-

konstruktion und -optimierung getestet. Von besonderem Inte-

resse ist die Fahrzeitermittlung, die durch die kontinuierlich-

diskrete Simulation gewonnen, und bei einem diskreten sowie

statischen Verfahren weiter verwendet werden kann.

Durch die Generierung von Erreichbarkeitsgraphen wurde eine

geeignete Basis für die Analyse geschaffen, die zur Verifikation der

Sicherheitseigenschaften der entwickelten Modelle herangezogen

werden kann.

SWest

DSECTION

S2

DSECTION

SEast

DSECTION

T1

dS2

TRACKDATA

dSWest

TRACKDATA

dSEast

TRACKDATA

dT1

TRANSDATA

SwW S1

DSECTION

dS1

TRACKDATA

SwE

S4 DSECTIONT2

dS4

TRACKDATA

dT2

TRANSDATA

S3DSECTION

dS3

TRACKDATA

dSwW

SWITCHDATA

dSwE

SWITCHDATA

tt

tkdtkdtnd

tnd

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tkd

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tkd tkd

tkd

tkdtkd

swd

swd

tt

tkd

tkd

swd

swd

(* [(#TID(rate)=#TID(goal)),

(#TID(delta)=#TID(goal))] *)

(* accel parameters *)

(* rate = acc; *)

(* goal = vel; *)

acceleration

VELOCITY

ACCELERATION

velocity

accel

a

v

HS 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 100 200 300 400 500 600

Position [m]

Time [s]

tp_bl v = 90 km/h, 01.03.01

Bt1-headt1-head

t1-tailBt2-head

t2-headt2-tail

Bt3-headt3-head

t3-tail

Maximaler Durchsatz freier Strecke

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 50 100 150 200 250 300

v [km/h]

Durchsatz [Züge/h]

Blocksicherung

Fahren im absolutenBremswegabstand


22

6.3 GADis – Anwendung genetischer Algo-

rithmen für die Disposition

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. M. Meyer zu Hörste Dipl.-Ing. R. Slovak Dipl.-Ing. S. Wegele Auftraggeber: Deutsche Bahn AG Zur Unterstützung des Dispatchers eines komplexen Eisenbahn-betriebes wurde im Rahmen einer Machbarkeitstudie Konzept eines Entscheidungsunterstützungssystems entwickelt, das auf der Basis der erkannten Betriebskonflikte Vorschläge für situationsan-gepasste Prozesseingriffe erarbeitet. Dem verwendeten Verfah-ren liegt die Anwendung einer Optimierung auf der Basis geneti-scher Algorithmen zu Grunde. Dieses stochastische Optimie-rungsverfahren verspricht eine mögliche Anwendung zur Lösung von Betriebskonflikten in umfangreichen Eisenbahnnetzen durch Realisierung in einem Unterstützungssystem. Ein solches System konnte bisher mit konventionellen Methoden wegen der Kom-plexität der Problemstellung nicht entwickelt werden. Im Rahmen der Machbarkeitstudie wurde die Rolle eines solches Entscheidungsunterstützungssystems in der Schienenverkehrsdis-position untersucht, die als Grundlage für Ableitung der funktiona-len Anforderungen des zu entwickelnden Systems diente. Insbe-sondere wurden die zu lösenden Konfliktarten und die in Frage kommenden Dispositionsmaßnahmen behandelt. Als entschei-dende Anforderung zeigte sich eine rechtzeitige Berechnung eines suboptimalen Vorschlages von Dispositionsmaßnahmen in Form eines neuen Betriebsfahrplans. Ausschlaggebend für die rechtzeitige Berechnung sind die Dauer einer Simulation und die Anzahl der notwendigen Simulationen (Suchschritte). Als Refe-renzgröße für das Optimierungsverfahren wurde die Gesamtver-spätung der Züge und der verpassten Anschlüsse herangezogen. Um das Verhältnis zwischen Nutzen, Kosten und Kundenzufrie-denheit der Auswirkungen durch vorgeschlagene Betriebseingriffe adäquat einzubeziehen, wurde ein geeignetes Gewichtungskon-zept entworfen. Im Weiteren wurden die Eigenschaften und Besonderheiten der genetischen Algorithmen sowie Anpassung dieses Optimierungs-verfahren an die genannte Problemstellung untersucht. Dies betrifft insbesondere die Anforderungen an den Betriebssimulator und den Entwurf von geeigneten anwendungsspezifischen Muta-tions- und Cross-over-Operatoren. Um die hohen Anforderun-gen an die kurze Simulationsdauer und –auswertung erfüllen zu können, wurde ein geeignetes Abstraktionskonzept der Fahrplan-daten und der Betriebssimulation entwickelt. Zur Ausarbeitung der Machbarkeitsstudie und zu der Validation der Ergebnisse wurde ein Beispiel eines Eisenbahnnetzes mit etwa 30 Betriebsstellen mit realen Fahrplandaten von der Deut-schen Bahn AG zur Verfügung gestellt. Die Auswertungen haben gezeigt, dass bei geeigneter Parallelisierung des Rechenaufwands sich die hohen Anforderungen an die Rechtzeitigkeit der Berech-nung erfüllen lassen und dass die Anwendung von genetischen Algorithmen eine zukunftsweisende Lösung für komplexe Prob-leme der Disposition darstellt.

6.4 ZDIS (Zukunftsweisende Disposition) -

Phase Entwicklung einer wissens-

basierten Dispositionsunterstützung

auf der Basis von Fuzzy-Petrinetzen

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. L. Däubler Ziel des Gesamtvorhabens ist die Integration eines am Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik entwickelten wissensba-sierten Dispositionsunterstützungssystems (WISDOM) in das

Simulationssystem für Leit- und Sicherungstechnik TCSIM, das vom Forschungs- und Technologiezentrum (FTZ) der Deutschen Bahn in München betrieben wird. Mit dem WISDOM Editor können Wissensbasen in Form von Fuzzy-Petrinetzen erzeugt, grafisch editiert und durch Simulation validiert werden. Die Wissensbasen werden als Datei abgespei-chert und können von der WISDOM Inferenzmaschine eingelesen werden. Die Inferenzmaschine ermittelt auf Grundlage der Wis-sensbasis zu vordefinierten betrieblichen Konflikten unter vorde-finierten Randbedingungen vordefinierte Maßnahmen. Dazu erhält sie von der Konflikterkennung die aktuell anstehenden Konflikte in Form eines definierten Konfliktvektors. Die empfoh-lenen Maßnahmen werden in Form eines Maßnahmenvektors ausgegeben. Die Übermittlung von Konflikt- und Maßnahmenvek-tor zwischen der Konflikterkennung und der Inferenzmaschine soll in Zukunft über TCP/IP Netzwerk im on-line-Betrieb abge-wickelt werden. Für die Testphase ist die Kommunikation im off-line-Betrieb über Dateischnittstelle geplant. In der ersten Projektphase wurden am Institut folgende Arbeits-pakete bearbeitet

1. Konzepterstellung für die datentechnische Repräsen-

tation und Auswertung der Wissensbasis in Form von

Fuzzy-Petrinetzen und für die Kopplung von Editor

und Inferenzmaschine und deren Anbindung an die

Gesamtsimulationsumgebung

2. Implementierung eines Editors, der dazu dient, die

dem WISDOM Konzept zugrundeliegenden Wissens-

basen benutzerfreundlich zu erstellen und zu simulie-

ren.

3. Implementierung einer Inferenzmaschine, die disposi-

tive Maßnahmen in betrieblichen Konfliktsituationen

liefert.

4. Erprobung des WISDOM-Editors und der WISDOM-

Inferenzmaschine anhand einer beispielhaften Wis-

sensbasis

In einer zukünftigen Projektphase ist die Anbindung der Infe-

renzmaschine an TCSIM über die Konflikterkennung geplant.

6.5 Bahn 2050: "Betrieb virtueller Zug-

verbände" und "verteilte Simulation"

Wissenschaftler: Dipl.-Ing. G. Bikker

Dipl.-Ing. S. König

Auftraggeber: ZVB, Institut für Grundlagen der

Elektrotechnik und Elektrische Mess-

technik

Partner: Institut für Grundlagen der Elektro-

technik und Elektrische Messtechnik,

Siemens AG

Im Rahmen des Projektes Bahn 2050 wird als Kooperationspart-

ner des Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der

Elektrotechnik innerhalb des Zentrum für Verkehr der TU Braun-

schweig ein innovatives Konzept zur Verbesserung der Effizienz

und Flexibilität von schienengebundenem Güterverkehr entwi-

ckelt und bewertet. Die Grundidee besteht darin, dass Züge

passive Strecken ebenso flexibel nutzen wie heute PKW und

LKW die Straße. Verwirklicht werden soll dies durch den Einsatz

kompakter, weitgehend autarker und intelligenter Modulzüge, die

sich auf dem Weg zu ihrem Bestimmungsort dynamisch zu virtuel-

len Zugverbänden zusammenfinden und geregelt in minimalen

Abständen fahren. Die Simulation des Betriebs virtueller Zugver-

bände stellt in diesem Zusammenhang ein wichtiges Element des

Systementwurfs und seiner Validation dar. Angesichts der Kom-

plexität und Heterogenität des Systems erweist sich die Verwen-

dung einzelner handelsüblicher CASE-Tools zur monolitischen

Simulation als unzureichend, weshalb es nahe liegt, unterschiedli-


23

che Teilbereiche des Systems auf jeweils geeignete Tools zu

verteilen und mit Hilfe von Schnittstellen eine verteilte Simulation

zu realisieren.

Ziel der Forschung der Arbeitsgruppe am IfRA ist die Realisierung

einer Objektorientierung auf Toolebene, um neben Performance-

steigerung eine Wiederverwendbarkeit bestehender Simulati-

onsmodule über Plattform-, Werkzeug- und Hardwaregrenzen

hinweg zu ermöglichen und durch Kooperation leistungsfähiger

und spezialisierter CASE-Tools komplexe Automatisierungssys-

teme u.a. in der Verkehrstechnik effizient modellieren und simu-

lieren zu können.

In dem Projekt sollen Konzepte für virtuelle Zugverbände sowie

Möglichkeiten zur Validation mit Hilfe verteilter Simulationen

durch Kopplung handelsüblicher CASE-Tools angewendet wer-

den. Im Einzelnen werden folgende Aspekte bearbeitet:

• Grundlegendes Betriebskonzept virtueller Zugverbän-

de

• Struktur des Simulationsmodells und Schnittstellenar-

chitekturen zur Kopplung,

• Auswahl eines Konzepts zur Kommunikation der Si-

mulatoren,

• Konzepte zur Synchronisation und Koordination ver-

teilter Simulationen,

• Offline-Simulation, Codegenerierung, Hardware-in-

the-loop-Betrieb.

Basierend auf CORBA wurden bisher Schnittstellen entwickelt,

die u.a. eine Kopplung der Tools Matlab/Simulink, Artifex bzw.

Visual State ermöglichen. Auf diese Weise ist es möglich, Simula-

tionen zu verwirklichen, in denen kontinuierliche und diskrete

Teilbereiche wie Zugdynamik und Betriebsleittechnik auf unter-

schiedliche Tools verteilt sind. Angesichts des modularen Kon-

zepts konnte darüber hinaus bei der Erstellung eines Simulations-

modells innerhalb des Projekts Bahn 2050 auf bestehende Simula-

tionsmodule zurückgegriffen werden, welche im Rahmen voran-

gehender Untersuchungen am IfRA entwickelt wurden.

6.6 Machbarkeitsstudie Individualisierter

Schienengüterverkehr - IVSGV

Wissenschaftler: Dipl.-Wirtsch.-Ing. I. Braun

Dipl.-Ing. S. König

Auftraggeber: BMBF

Partner: Fachgebiet Schienenfahrwege und Bahnbe-

trieb, Institut für Land- und Seeverkehr,

Technische Universität Berlin

Fachgebiet Schienenfahrzeuge, Institut für

Straßen- und Schienenverkehr, Technische

Universität Berlin

IFV Bahntechnik

Institut für Maschinenelemente und Kon-

struktionstechnik, Universität Hannover

Institut für Verkehrswesen und Verkehrs-

bau, Universität GH Essen

Institut für Verkehrswesen, Eisenbahnbau

und -betrieb, Universität Hannover

Lehrstuhl für BWL, insbesondere Logistik,

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-

Nürnberg

Wirtschafts- und Infrastrukturpolitik, Tech-

nische Universität Berlin

In den letzten Jahrzehnten hat eine zunehmende Verlagerung des

Güterverkehrs von der Schiene auf die Straße stattgefunden.

Diese Entwicklung trägt zu den täglich spürbaren Problemen auf

den Straßen bei. Insbesondere im Bereich des Einzelwagenla-

dungsverkehrs hat die Bahn große Defizite im Vergleich zum

LKW, der die Kundenbedürfnisse schneller, flexibler und kosten-

günstiger befriedigen kann.

Ziel aktueller Forschungsarbeiten ist es, die Straßen zu entlasten

und wieder vermehrt Güterverkehr auf die Schiene zu verlagern.

Im Rahmen der Machbarkeitsstudie zum Individualisierten Schie-

nengüterverkehr werden neue Konzepte betrachtet, die die

Systemvorteile der Bahn mit einer verbesserten Flexibilität,

höherer Pünktlichkeit und Zuverlässigkeit verknüpfen sollen, um

den Einzelwagenladungsverkehr wieder konkurrenzfähig zu

machen. Ziel ist es, Güterwagen mit einem eigenen Antrieb zu

versehen und den Transportablauf und das Rangieren durch diese

selbständig fahrenden Einheiten zu verbessern.

Dabei werden in einem Konsortium aus mehreren Hochschulin-

stituten unterschiedlicher Bereiche die betriebswirtschaftlichen,

gesetzlichen, betrieblichen und technischen Anforderungen an

einen Individualisierten Schienengüterverkehr untersucht.

Das Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik der TU

Braunschweig führt in diesem Forschungsprojekt ein Target

Costing für die Transportdienstleistung des Individualisierten

Schienengüterverkehrs durch und untersucht in einem weiteren

Arbeitspaket die Aspekte der Angebotsgestaltung für diese

Dienstleistungen.


24

7 Technische Ausstattung

7.1 Rechentechnik

Das Institut verfügt über ein eigenes lokales Rechnernetz (LAN),

das auf der Basis von TCP/IP 82 Rechner miteinander verbindet.

Das vormals hauptsächlich mit DOS-Rechnern ausgestattete

System wurde 1992 mit UNIX-Workstations stark erweitert und

ist seit 1991 an das Rechnernetz der TU Braunschweig an-

geschlossen. 1998 wurde der Anschluss auf 100 Mbit/s erweitert.

7.1.1 Hardware

Den Kern des institutsinternen Rechnernetzes bilden 16 Work-

stations von HP (HP9000-7.., HP9000-425e) und SUN

(SPARCSTATION1+2, Ultrasparc) sowie 4 X-Terminals. Diese

dienen als Server zur Speicherung von allgemeinen sowie benut-

zerspezifischen Daten und Verteilung von Druckaufgaben sowie

zum anderen zur Nutzung von Software-Paketen (vgl. 8.1.2

Software)

Die Hauptanwendungsgebiete der Rechner sind die unter-

schiedlichen Forschungsarbeiten sowie die dazugehörige Do-

kumentationserstellung (Texte, Grafiken, Tabellen usw.). Die

Workstations dienen nicht nur als Server, sondern werden auch

zur Prozessvisualisierung und -simulation (Petrinetze) sowie zur

Softwareentwicklung benutzt. Auf PC's fallen die Anwendungs-

gebiete Software- und Systementwicklung (Petrinetze, Metho-

den), CAD und Transputerentwicklung, -simulation sowie die

Textverarbeitung. Die kleineren Rechner (486er) werden über-

wiegend zur Messdatenerfassung genutzt. Für Vorlesungen und

Vorführungen befinden sich tragbare Pentiumrechner sowie ein

Beamer im Institut.

Zur Dokumentationserstellung stehen mehrere postscriptfähige

Laserdrucker, für farbige Ausdrucke drei Deskjets , ein Farb-

laserdrucker und für Listings ein Schnelldrucker zur Verfügung.

Zudem dient zur Dokumentenaufnahme ein DIN A4 Farb-Scan-

ner.

7.1.2 Software

Am Institut wird mit den Betriebssystemen UNIX/SUN-OS

(SPARCstations), HP/UX (HP9000er), Windows NT, 2000 und

XP (IBM-Kompatible) sowie Linux gearbeitet. Dabei wird Linux

als X-Window Server auf Pentium PC´s für den Zugriff von PC´s

auf die Workstations eingesetzt.

Es steht diverse Software zur Verfügung: Programmiersprachen

(Assembler, Basic, Fortran, Pascal, C und C++, Softbench),

Textverarbeitungsprogramme (MS-Word, StarWriter, TEX)

CAD/Grafik-Software (ProEngineer, Autocad, Corel-Draw u.a.),

Grafikoberflächen (Windows, SL-GMS) sowie Software zu den

Bereichen Datenbank, Desktop-Publishing, Simulation (Mat-

lab/Simulink, Adams), Mikroprozessor-Tools, CASE (Excelera-

tor/RTS, Teamwork), Petrinetze, Regelungstechnik, Orcad und

Eagle für Schaltplan- und Platinenentwicklung.

Weiterhin sind viele Public Domain Programme, die auch auf den

Workstations des Rechenzentrums installiert sind, auf den HP-

9000/700 Maschinen und Linux-Systemen des Instituts verfügbar.

7.1.3 Petrinetz-Werkzeuge

Die Tabelle zeigt am Institut vorhandene Petrinetzwerkzeuge.

Editor Netztyp Code-Gen.

Artifex graf. CPN, zeit. C, C++

COSYNET/Signet graf. Pr/T Step 5

CPNA/INA text CPN

Design/CPN graf. CPN, zeit. ML

HybridNet graf. Hybride

Netze

(ja)

HyperNet graf. KI (ja)

INCOME graf. Zeit,

stochastisch

Netlab graf. Pr/T

PACE graf. Pr/T C

PAN text C/E, P/T

PANECA graf. C/E, P/T, zeit,

stochstisch

C

PEP graf. diverse ja

Petrinetz-Kern graf. diverse

Renew graf. CPN Java

SystemsSpecs graf. Pr/T C

TimeNet graf. Zeit,

stochastisch

Visual Object Net graf. Hybride

Netze

nein

Visual SIMNET graf. stochastisch

7.2 Experimentalbereich

1992 bezog das Institut aus Platzgründen einen Experimentalbe-

reich im Süden von Braunschweig. Durch die Konzentration der

Luft- und Raumfahrttechnischen Institute zum Forschungsflugha-

fen Braunschweig erhielt das IfRA im Herbst 2001 die Möglich-

keit der Nachnutzung einer Versuchshalle am Langen Kamp.

Durch die unmittelbare Nähe des Experimentalbereichs ist die

intensive Nutzung aller Prüfstände noch besser gegeben. Die

experimentellen Untersuchungsmöglichkeiten sind weiter verbes-

sert worden auch in Hinsicht auf die Neuausrichtung des Instituts.

Die Ausstattung mit mehreren Prüfständen hat die Attraktivität

und Forschungsmöglichkeiten sowie die Durchführung von

Praktika weiter verbessert.

Hydrauliklabor

Seit Sommer 1995 betreibt das Institut einen mobilen, rech-

nergesteuerten Hydraulikprüfstand mit den Druckbereichen 315

bar und 50 l/min sowie 550 bar und 5l/min erhalten.

Des weiteren stehen vier stationäre Hochdruckprüfstände zur

Verfügung. Der maximale Druck bei zwei Prüfständen beträgt

350 bar und bei den beiden anderen 210 bar. Für die Untersu-

chungen der verschiedenen Hydraulikelemente und Systeme ste-

hen moderne Aufnehmer (Druck, Durchfluss, Temperatur) und

Geräte zur Verfügung, deren Messergebnisse mit dem PC weiter

verarbeitet werden können.

Universalprüfstand

Seit Beginn des Jahres 1995 ist der Experimentalbereich um einen

Universalprüfstand erweitert. Der Prüfstand besteht aus einem ni-

veauregulierten Aufspannfeld von 4 m x 2 m mit zwei schnelllau-

fenden Drehstrom-Asynchronantrieben mit feldorientierter

Regelung.

Fahrzeuge

Durch die großzügige Spende der Volkswagen AG (VW Caravel-

le) sind die Möglichkeiten für zukünftige Untersuchungen in der

Fahrzeugautomatisierung und –sicherheit entscheidend verbes-

sert worden.


25

7.3 Werkstatt

Die bisherige Werkstatt wurde gemeinsam vom Institut für

Regelungs- und Automatisierungstechnik und dem Institut für

Mikrotechnik genutzt. Durch Zusammenschluss dieser Werkstatt

mit den Werkstätten des Instituts für Landmaschinen und Fluid-

technik sowie dem Institut für Produktionsmesstechnik entstand

eine Gemeinschaftswerkstatt, die den differenzierten und stei-

genden Anforderungen gerecht wird. Die Arbeiten sind breit

gefächert und erstrecken sich vom Mikro- bis zum Makrobereich.

Dazu gehören Aufbauten für die Fahrzeuge und verschiedenste

Prüfstände für hydraulische Anwendungen, wobei auch eigene

Ventile gefertigt werden, Modelle von Regelsystemen usw..

Für die umfangreichen Arbeiten stehen Maschinen zum Bohren,

Fräsen, Drehen, Honen und Schleifen zur Verfügung. Zur Ober-

flächenbehandlung werden eine Universal-Schleifmaschine (innen

und außen) und eine neue Flachschleifmaschine genutzt. Für den

immer mehr an Bedeutung gewinnenden Bereich CAD/CAM

steht eine CNC-Fräsmaschine zur Verfügung. Mit Hilfe eines

PC´s mit der Software "AutoPack CNC APS" ist die schnelle und

flexible NC-Programmierung nach "AutoCad"-Entwürfen ge-

währleistet.


26

8 Literatur

8.1 Veröffentlichungen ’99 , ’00 , ’01

Bikker, G. ; Schnieder, E.: Ortung im spurgebundenen Verkehr auf Basis von Satellitennavigation – Möglichkeiten im Flottenmana-gement, der Kundeninformation des Güterverkehr, der Stre-ckenwartung, oder als Komponente von Betriebsleitsystemen. Colloque Franco-Allemand SIAM, Toulouse, 1999 Bikker, G.; Chouikha, M.; Schnieder, E.: A Universal Design Framework for Complex Automation Systems. ECC '99, Abs-tract, S. 1-5, 1999 Chouikha, M.; Decknatel, G.; Erdmann, B.; Meyer zu Hörste, M.: Fachtagung Entwicklung und Betrieb komplexer Automatisie-rungsysteme EKA '99, Tagungsbericht. at – Automatisierungs-technik, Oldenbourg-Verlag, 47, 1999, Heft 10, S. 509-511 Chouikha,M.; Decknatel, G.; Erdmann, B.; Meyer zu Hörste, M.: Entwicklung und Betrieb komplexer Automatisierungssysteme EKA'99, Tagungsbericht .Automatisierungstechnische Praxis, Oldenbourg-Verlag, 41, 1999, 10, S. 58 Decknatel, G.; Schnieder, E.: An Extension of Coloured Petri Nets for the Simulation of Mixed Continuous-Discrete Systems. 11 th European Simulation Symposium ESS'99, Erlangen, 26.-28.10.1999. Ehlers, K.: Matrixarchitektur elektronischer Funktionalitäten im Automobil. atp – Automatisierungstechnische Praxis, Olden-bourg-Verlag 41, 1999, Heft 9, S. 48-55 Einer, S.; Schnieder, E.: Formale Techniken für die Eisenbahnsiche-rungstechnik – Anforderungskatalog. Signal + Draht, Tetzlaff Verlag, Hamburg, 91, 1999, Heft 10, S. 38-42 Helbig, J.; Schnieder, E.: Bildauswertung für die automatisierte Containerpositionierung. Tagungsband DFMRS Jahrestagung, Automatische Prozeßführung, Prozeßüberwachung und Montage, Bremen, S. 15-22, 1999 Kuhla, E.; Schroeder, M.; Schnieder, E.: Innovative Slot Manage-ment Systems for Guided Traffic. WCRR '99 World Congress on Railway Research, 19.-23.10.1999, Tokyo, Japan, 1999 Meyer zu Hörste, M.: Modelling and Simulation of Train Control Systems using Petri Nets. Larsen, P. G.; Storbank J. P. (Hrsg.): FMERail, 3. Workshop, St. Pötlen, Österreich, 1999, www.ifad.dk/Projects/FMERail/proceedings3.htm Meyer zu Hörste, M.: Petrinetze für die durchgängige Entwicklung von Systemen der Eisenbahnsicherung. FORMS '99 Formale Techniken für Eisenbahnsicherungssysteme, Braunschweig, 01.-02.12.1999 Schroeder, M.; Schnieder, E.; Röver, S.: Safety Relevant Information in Traffic Control Systems: Concepts for a Quality and Safety Management. ITS '99 – 6th Intelligent Transport Systems World Congres, 8.-12.11, Toronto, Canada, 1999 Schnieder,E.: Holistic System-Understanding, – concepts and notation Means for technical application. Eurocast, Wien, 1999 2000 Becker, U.; Erdmann, B.; Schnieder, E.: Holistic Requirement Acquisition and Representation for Steel Plant Automation. Manufacturing IT, 28.2-1.3.2000, Bologna, Italien, 2000

Becker, U.; Erdmann, B.; Köhler, W.: Unifikujace srodki opisu dla modeli informacyjnych. Oszczedna automatyzacja i systemy komunikacyjne w wytwarzaniu, S. 166-174, Wroclaw, 2000 Bikker, G.; König, S.; Schnieder, E.: Validation des Betriebs virtuel-ler Zugverbände durch verteilte Simulation mit gekoppelten Engineering Werkzeugen. Gesamtverkehrsforum 2000, Braun-schweig, 6.-7. April 2000. VDI Berichte 1545, S. 143-153, VDI Verlag, Düsseldorf, 2000 Bikker, G.; Däubler, L.; Meyer zu Hörste, M.; Schnieder, E.: Specifi-cation of Train Control Systems with STEP. Schnieder, E.; Becker, U. (Hrsg.), 9th IFAC Symposium on Control in Transpor-tation Systems 2000, 13.-15. Juni, Volume 1, S. 238-243, Braun-schweig, 2000

Bikker, G.; Braun, I.; Chouikha, M.; König, S.; Schnieder, E.: A Virtual Framework for Co-operative Development of Complex Automa-tion Systems, International ICSC Congress on Intelligent Systems and Applications - ISA'2000, Wollongong/Australia, 11.-15. De-zember 2000

Bikker, G.; König, S.; Meyer zu Hörste, M.; Schnieder, E.: Verteilte Simulation des Eisenbahnbetriebes auf Basis wiederverwendbarer Modellbibliotheken. Zel 2000 – 7.internationales Symposium Eisenbahn an der Schwelle zum Dritten Jahrtausend, S. 37-48, Zilina, 2000 Bikker, G.: Integration von Sensorverfahren für eine fahrzeugau-tarke Ortung im spurgebundenen Verkehr. In: Sensoren und Meßsysteme 2000, VDI Berichte 1530, VDI Verlag, Düsseldorf, S. 911-920, 2000 Bock, U.; Bikker, G.: Design and development of a future freight train concept – "virtually coupled train formations". Schnieder, E.; Becker, U. (Hrsg.), 9th IFAC Symposium on Control in Transpor-tation Systems 2000, 13.-15. Juni, Volume 2, S. 410-415, Braun-schweig, 2000 Chouika, M.; Schnieder, E.: Ecological Modelling using Hybrid Petri Nets – First Case studies. Intl. Conference Integrative Ap-proaches to Natural and Social Dynamics, Univ. of Osnabrück, 2000, S. 72 Däubler, L.; Schnieder, E.: Distributed Engineering of Automation Systems with Hypernet. Broecks, F.; Pauwels L. (Hrsg.), Eurome-dia 2000, 8.-10. Mai, Antwerp, Belgien, 2000, S. 250-252 Däubler, L.; Schnieder, E.: Hypernet: A Distributed Engineering Tool for Collaborative Modelling with Petri Nets. Baake, U. F.; Zobel, R. N.; Al-Akaidi, M. (Hrsg.), ECEC'2000 Concurrent Engineering in the Framework of IT Convergence, Leicester, 17.-19. April, S. 183-186, 2000 Decknatel, G.; Schnieder, E.: Discrete-event simulation of hybrid models of railway systems. COMPRAIL 2000, Bologna, Italien, 2000 Einer, S.; Schnieder, E.: A Petri net based Modelling Approach for Operating Methods in Train Control Systemes. Control Systems Design CSD 2000, 18.-20. Juni, S. 275-280, Bratislava, 2000 Einer, S.; Slovák, R.; Schnieder, E.: Petrinetz-basierte Spezifikation sicherheitsrelevanter Eisenbahnleitsysteme. In: Sicherheit kom-plexer Verkehrssysteme, VDI Berichte 1546, S. 179-195, 2000 Einer, S.; Slovák, R.; Tomasov, P.; Schnieder, E.: Funktionale Ent-wurfspezifikation eines Eisenbahnsicherungssystems mit zeitbe-werteten Petrinetzen (EDSPN). 7. Internationales Symposium Zel 2000, Zilina, 2000, S. 186-193


27

Einer, S.: Bericht von der FORMS'99. Signal + Draht, Tezlaff

Verlag, Hamburg, 2000, 3, S. 34

Einer, S.; Slovák R.; Schnieder, E.: Petrinetz-basierte Spezifikation

sicherheitsrelevanter Eisenbahnsysteme. VDEI Verband Deut-

scher Eisenbahn-Ingenieure e. V. (Hrsg.), Der Eisenbahn Ingeni-

eur, Hamburg, Verlagsgruppe Deutscher Verkehrs-Verlag, 51,

2000, 10, S. 40-46

Illgen, I.; Bikker, G.; Kaiser, M.; Schnieder, E.: SATNAB a satellite

based ground experiment, Location and dynamic reference with

only one satellite in guided traffic. GNSS 2000, 1.-4. May, Edin-

burgh, 2000.

Janhsen, A.; Meyer zu Hörste, M.; Schnieder, E.: Functional vs.

technical modularization of train control systems. Schnieder, E.;

Becker, U. (Hrsg.), Proc. 9th IFAC Symposium on Control in

Transportation Systems 2000, 13.-15. Juni, Volume 2, S. 489-494,

Braunschweig, 2000

Jansen, L.; Schnieder, E.: Traffic Control Systems Case Study:

Problem Description and a Note on Domain-based Software

Specification. Ehrig, H.; Große-Rhode, M.; Orejas, F. (Hrsg.), INT

2000 Integration of Specification Techniques with Applications in

Engineering, S. 41-47, Berlin, 2000

König, S.; Bikker, G.: Developing and Implementing a Framework

for Case Tool Coupling – Object Orientation upon Tool Level.

Baake, U. F.; Zobel, R. N.; Al-Akaidi (Hrsg.), ECEC'2000 Concur-

rent Engineering in the Framework of IT Convergence, Leicester,

17.-19. April, S. 205-210, 2000

Meyer zu Hörste, M.; Parthasarathy, S.; Schnieder, E.: Notation,

Method, Tool: A Conceptual Framework for the Application of

Formal Methods. Schnieder, E.; Becker, U. (Hrsg.), Proc. 9th

IFAC Symposium on Control in Transportation Systems 2000,

13.-15. Juni, Volume 1, S. 141-146, Braunschweig, 2000

Meyer zu Hörste, M.; Ptok, B.; Schnieder, E.; Schulz, H.-M.: Test-

case Generation from Petri-net Specifications of a Train Control

System. Comprail 2000, 11.-13.Sept., Bologna, Italien, 2000

Meyer zu Hörste, M.; Ptok, B.; Schnieder, E.; Schrom, H.: A Case

Study for the Automated System Development: The Satellite-

based Train Control System. Control Systems Design CSD 2000,

18.-20. Juni, Bratislava, 2000, S. 329-334

Schnieder, E.: Die Idealisierung des Kontinuierlichen – zur Model-

lierung kontinuierlich-diskreten Verhaltens in der Automatisie-

rungstechnik und Informatik. 45.Internationales Wissenschaftli-

ches Kolloquium, 4.-6.10.2000, S. 3-16, Ilmenau, 2000

Schnieder, E.: Ewolucja narzedzi dla rozwoju techniki automaty-

zacji. Oszczedna automatyzacja i systeme komunikacyjne w

wytwarzaniu, Volume 4, S. 115-126, Wroclaw, 2000

Schnieder, E.: Nutzen der Messtechnik im Schienenverkehr. In:

Sensoren und Meßsysteme. VDI Berichte 1530, VDI Verlag,

Düsseldorf, S. 837-850, 2000

Schnieder, E.: Automatisierungs- und Assistenzsysteme für Trans-

portmittel. Zentrum für Verkehr der Technischen Universität

Braunschweig. Automatisierungs- und Assistenzsysteme für

Transportmittel. Reihe 12, Fortschritt-Berichte Nr. 431, VDI

Verlag, Düsseldorf, 2000, S. 1-13

Schnieder, E.: 9. IFAC Symposium on Control in Transportation

Systems, Tagungsbericht. at – Automatisierungstechnik, 5, 2000,

Oldenbourg Verlag, S. 258-259

Schnieder, E.: Description means for Automation Systems: Classi-

fication, Evaluation, Application. Semi-Formal and Formal Specifi-

cation Techniques for Software Systems, Dagstuhl, 2000, S. 21-

22

Schroeder, M.; Braun, I.; Schnieder, E.: Modern Revenue Manage-

ment Strategies for Railway Slots. Schnieder, E.; Becker, U.

(Hrsg.), 9th IFAC Symposium on Control in Transportation

Systems 2000, 13.-15. Juni, Volume 1, S. 169-173, Braunschweig

Schrom, H.; Schnieder, E.: SCAN – A hardware minimised low

cost / low power bus – A functional overview. MICRO.tec 25.-

27.09.2000, Hannover, 2000

Zhu, P.; Schnieder, E.: Modelling and Performance Evaluation of

Raliway Traffic under Stochastic Disturbances. Schnieder, E.;

Becker, U. (Hrsg.): Proc. 9th IFAC Symposium on Control in

Transportation Systems 2000, 13.-15. Juni, Volume 2, S. 330-339,

Braunschweig, 2000

Zhu, P.; Schnieder, E.: Integrated Modelling of Railway Traffic with

Petri Nets. Troch, I.; Breitenecker, F., Proc. 3rd Mathmod,

Volume I, S. 453-456, Wien, 2000

2001

Bikker, G.: Anforderungen, Aufgaben und Strukturen kooperativer

Werkzeugverbände zum Entwurf von Leitsystemkomponenten.

Abstract, Workshop im Rahmen der DFG-

Schwerpunktprogramme KONDISK, SPEZI, Embedded Systems

und Rapid Prototyping. 11.-12.6.2001, Braunschweig, 2001

Braun, I.; Schroeder, M.: Poster: Revenue Management Strategies

in the Railway Industry, World Congress on Railway Research -

WCRR 2001, Köln/Germany, 25.-29. November 2001

Braun, I.; König, S.; Schnieder, E.: Concepts on a Future Railway

Management System, 8th World Congress on Intelligent Trans-

port Systems - ITS 2001, Sydney/Australia, 30. September - 04.

Oktober 2001

Braun, I.; Klinge, K.; Schroeder, M.; Schnieder, E.: New Revenue

Management Strategies for Railway Network Providers, in:

Computer-Aided Scheduling of Public Transport, Voß, S.;

Daduna, J. [Hrsg.], Springer, Berlin et. al., 2001, S. 415-428

Decknatel, G.; Schnieder, E.: A Formal Definition and Discrete-

Event Simulation of Hybrid High-level Petri Nets, ADPM 2000,

Dortmund

Einer, S.; Meyer zu Hörste, M.; Schnieder, E.: Potenziale "Formaler

Methoden" für die Eisenbahnsicherung. Proceedings Zel 2001 8.

Internationales Symposium Eisenbahn an der Schwelle zum

Dritten Jahrtausend, Zilinský vzdelávaci servis, Zilina, Slowakei, S.

145-156, 2001

Jansen, L.; Schnieder, E.; Padberg, J.; Ehrig, H.; Heckel, R.: Coop-

erability in Train Control Systems: Specification of Scenarios

Using Open Nets. Journal of Integrated Design and Process

Science, 2001, S. 3-21

König, S.: Das ITC Framework – Konzeption, Umsetzung und

Anwendung eines Rahmenwerks zur Werkzeugkopplung. Abs-

tract, Workshop im Rahmen der DFG-Schwerpunktprogramme

KONDISK, SPEZI, Embedded Systems und Rapid Prototyping.

11.-12.6.2001, Braunschweig, 2001

König, S.: Entwurf eines verteilten Automatisierungssystems unter

Anwendung eines Rahmenwerks zur Werkzeugkooperation,

Schnieder, E. (Hrsg.): EKA 2001 Engineering komplexer Automa-

tisierungssysteme, 7. Fachtagung, 25.-27.04.01, Braunschweig,

2001.


28

König, S.; Schnieder, E.: Modeling and Simulation of an Operation

Concept for Future Rail Traffic, 4th International IEEE Confer-

ence on Intelligent Transport Systems - ITSC 2001, Oakland/USA,

25.-29. August 2001

König, S.; Herbst, U.: Virtually Coupled Train Formations - An

Approach for Enhancing Freight Rail Traffic, 8th World Congress

on Intelligent Transport Systems - ITS 2001, Sydney/Australia, 30.

September - 04. Oktober 2001

Meyer zu Hörste, M.; Slovák, R.; Schnieder, E.: Modellierung und

Simulation von Eisenbahnleit- und -sicherungssystemen auf Basis

generischer Funktionen. Zel 2001 8. Internationales Symposium

Eisenbahn an der Schwelle zum Dritten Jahrtausend, 29.-

30.5.2001, Zilina, Slowakei, S. 157-165, Zilina, 2001

Schnieder, E. (Hrsg.): EKA 2001 Engineering komplexer Automati-

sierungssysteme, 7. Fachtagung, 25.-27.04.01, Braunschweig,

2001 (Tagungsband)

Schnieder, E.: Modellkonzepte in der Automatisierungstechnik.

Gregor Engels, Andreas Oberweis, Albert Zündorf (Hrsg.):

Modellierung 2001, Workshop der Gesellschaft für Informatik

e.V.(GI), 28.-30.3.2001, Bad Lippspringe, S. 7 – 17

Schnieder, E.; Slovák, R.; Decknatel, G.: Performance analysis of

moving and fixed block train protection using hybrid petri nets.

Zel 2001 8. Internationales Symposium Eisenbahn an der Schwel-

le zum Dritten Jahrtausend, Zilina/Slowakei, 27.-29.5.2001, S. 27-

40, Zilina, 2001

Schnieder, E.; Chouikha, M.; Ober, B.: Automatisierter Steuerungs-

entwurf für diskrete und kontinuierlich-diskrete Systeme. at –

Automatisierungstechnik, Oldenbourg Verlag, 49, 2001, 6, S.

280-289

Schroeder, M.; Braun, I.; Schnieder, E .: Applying Revenue Man-

agement Strategies to the Railway Sector, 8th World Congress

on Intelligent Transport Systems - ITS 2001, Sydney/Australia 30.

September - 04. Oktober 2001

Zhu, P.; Schnieder, E.: Holistic Modeling of Complex Systems with

Petri Nets. 2000 IEEE International Conference on Systems, Man

& Cybernetics, Nashville, USA, 2000, S. 3075-3080

2002

Becker, U.; Ganzelmeier, L.; Helbig, J.; Schnieder, E.: Control

Concept for Plants with Model Uncertainties, SAE 2002-01-0141

World Congress, 04.-07. März 2002, S. 4, 2002. Detroit, Michi-

gan, USA.

Becker, U.; Rodic, A.; Schnieder, E.: Integrated Modeling of Driver-

Assisted Control Systems, In Zentrum für Verkehr der TU Braun-

schweig, Hrsg.: Automatisierungs- und Assistenzsysteme für

Transportmittel, S. S. 108-129, Februar 2002. 3. Braunschweiger

Symposium vom 27./28. 2. 2002, VDI Verlag. ISBN 3183485125.

Däubler, L., B. Filova, H. Schrom: Referenzmesssystem für dynami-

sche Satellitennavigationsexperimente, tm - Technisches Messen,

Heft 3, 2002

König, S.: Potenziale verteilter Software-in-the-Loop-Simulationen

für Fahrzeugelektronik-Systeme, 6. EUROFORUM Jahrestagung

"Elektronik-Systeme im Automobil", München, 14.-15. Februar

2002

König, S.; Schnieder, E.: Werkzeugkopplung im Systementwurf:

Konzept, Umsetzung und Anwendung, 26. Regelungstechnisches

Kolloqium 2002, Boppard, 21.-22. Februar 2002

Rodic, A.; Becker, U.; Schnieder, E.: Intelligent Safety-Stability

Control System of Road Vehicles Based on Characteristics of

Driver- Vehicle System Performances, In VDI, Hrsg.: Steuerung

und Regelung von Fahrzeugen und Motoren - AUTOREG 2002,

S. S. 353-362, April 2002. Tagung Mannheim 15./16. 4. 2002,

VDI-Verlag. ISBN 3180916729.

8.2 Dissertationen

Die bis auf mit einem + gekennzeichneten Dissertationen sind als Fortschritt-Berichte des VDI-Verlages als Berichte der Institute für Automatisierungstechnik der TU Braunschweig in den jeweili-gen Reihen erschienen. Böning, Dietmar: Bewertung flexibler Multiprozessorsysteme zur problemorientierten Rechnerkonfiguration und Leistungs-verteilung. TU Braunschweig 1994.

Lemmer, Karsten: Diagnose diskret modellierter Systeme mit Petrinetzen. Dissertation, TU Braunschweig 1994.

Kiriczi, Sven: Signaltechnisch sichere Fehlergrenzen für die Er-fassung der Bewegungszustände von Bahnen. TU Braunschweig 1995.

Wend, Frank: Konzept eines neuartigen Umschlagsystems für den Kombinierten Ladungsverkehr. TU Braunschweig 1995.

Kiefer, Jörg: Methodische Partionierung und Parametrierung von Feldbussen. TU Braunschweig 1996.

Leinhos, Dirk: Analyse und Entwurf von Ortungssystemen für den Schienenverkehr mit strukturierten Methoden. TU Braunschweig 1996.

Müller, Jens-Olaf: Entwurf einer optimalen Mensch-Prozeß-Kommunikation für einen Dispositionsarbeitsplatz im Magnet-Schnellbahnverkehr. TU Braunschweig 1996.

Voß, Hans-Jürgen: Optimale Fahrprofilausnutzung bei schienen-gebundenen Nahverkehrsfahrzeugen durch die Kombination von konventioneller Regelungstechnik und Fuzzy Control. TU Braun-schweig 1996.

Janhsen, Axel: Anthropozentrische Modellierung und Spezifikation komplexer Systeme am Beispiel von Eisenbahnleitsystemen. TU Braunschweig 1997.

Klinge, Karl-Albrecht: Konzept eines fahrzeugautarken Ortungs-moduls für den spurgebundenen Verkehr. TU Braunschweig 1997.

Mircescu, Alexander: Über die Beschreibung und Optimierung verteilter Automatisierungssysteme. TU Braunschweig 1997.

Fay, Alexander: Wissensbasierte Unterscheidungsunterstützung für die Disposition im Schienenverkehr. TU Braunschweig 1998.

Müller, Kai: Verkehr in systemtechnischer Darstellung und ihre Anwendung auf ein multimodales Güterverkehrskonzept. TU Braunschweig 1998.

Chouikha, Mourad: Entwurf diskret-kontinuierlicher Steuerungs-systeme – Modellbildung, Analyse und Synthese mit hybriden Petrinetzen. TU Braunschweig 1999.

Krone, Maren: Entwicklung und empirische Evaluierung einer simulationsorientierten Anforderungserklärung für Betriebsleit-systeme. TU Braunschweig 1999.


29

Ober, Bernhard: Modellgestützte Synthese ereignisdiskreter

Steuerungen. TU Braunschweig 1999.

Voit, Florian: Methodik zur ereignisdiskreten Modellierung und

effizienten Simulation komplexer Systeme. TU Braunschweig

1999.

Arenz, Andrea: Simulation und Regelung starrelastischer Mehrkör-

persysteme mit integrierten Werkzeugen. TU Braunschweig

2000.

Zhu, Penglin: Betriebliche Leistung von Bahnsystemen unter

Störungsbedingungen. TU Braunschweig 2000.

Becker, Volker: Regelung elektromechanischer Lenkanlagen für

Gabelstapler. TU Braunschweig 2001.

Decknatel, Gebhard: Entwicklung eines Typs kontinuierlich-

diskreter höherer Petrinetze und seine Anwendung auf Bahnsys-

teme. TU Braunschweig 2001.

Bikker, Gert und Schroeder, Martin: Methodische Anforderungs-

analyse und automatisierter Entwurf sicherheitsrelevanter Eisen-

bahnleitsysteme mit kooperierenden Werkzeugen. TU Braun-

schweig 2002.

8.3 Studentische Arbeiten im Berichtszei-

traum

Barkow, Henning Stabilitätsanalyse eines nichtlinearen Systems auf der Basis der Direkten Methode Lyaponow mit Matlab/Simulink Behne, Sandra Querdynamikregelung. Besche, Anne Metamodellierung. Bethge, Reiner Control of a 3-DOF Helicopter. Bunsendal, Jens Software-Entwicklung für Sensor-Integration. Dalchow, Jan-Lars Untersuchung von Antriebsstrangschwingung. Delso, Hernande-Diego Anpassung einer Simulationsumgebung zur Abschätzung betriebli-cher Abläufe. Dibbern, Gunnar Experimentelle Untersuchung eines Navigationsempfängers. Dittrich, Stefan Robuste Regelung – praktischer Vergleich ausgewählter Ausle-gungsverfahren. Drewes, Jörn Target Costing für ein Konzept eines individualisierten Schienen-güterverkehrs. Fischer, Hendrik QFT-Fahrdynamikregelung. Forche, Jasper Vorsteuerung Cargolöwe.

Ganzelmeier, Lothar Entwicklung eines dezentralen Dispatching-Systems für low-cost Anwendungen. Gaudière, Frédéric Experimentelle Validation eines Sensors zur Raderkennung. Gaudière, Frédéric Funktionale Analyse von Eisenbahnleitsystemen. Gehrke, Jürgen Untersuchung zum werkzeugunabhängigen Modelldatenaustausch in der Automatisierungstechnik. Graefe, Fabian Regelung einer hydraulischen Achse. Graefe, Fabian Modellierung einer hydraulischen Achse mit der Möglichkeit der dynamischen Ankopplung. Hartwig,Frank Analyse der Umweltauswirkungen ausgewählter Telematikdienste im Ballungsraumverkehr. Hemes, Andree Umsetzung von Hybriden Petrinetzen in C-Code. Henning, Marc Vergleich maschinelles-menschliches Sehen. Heppner, Julia SATNAB. Hermelbracht, Lars Entwurf der Regelalgorithmen für eine automatische Bremsein-heit. Höper, Marc-Hinrik Untersuchung von Möglichkeiten zur Detektion gestörter GPS-Signale an einer OGPS-Referenzstation. Hoffmann, Andreas Graphische Animation zur Spezifikation der Referenzfallstudie "Bahnübergang". Horstmann, Marc Momentenumsetzung für einen Dieselmotor mit elektronischem Motormanagement. Jaensch, Malte Konzeption eines Lenkaktors für autonom fahrende Straßenfahr-zeuge. Karstens, Hauke Konzeption eines Schaltaktors für autonom fahrende Straßen-fahrzeuge. Kemna, Christian Automatisierte Zapfenerkennung. Klöpping, Matthias Konstruktion einer automatisierten Bremse. König, Stefan Verteilte Simulation virtueller Zugverbände. Kovacevic, Sascha Software-in-the-Loop-Simulation mit der Distributed Simulation Toolbox für MATLAB Simulink.


30

Kunth, Thomas Analyse und Modellierung der Datenentstehung und -verarbeitung in der Eisenbahnleittechnik. Lucas, Nina Modellierung und Simulation eines FFB-basierten HIL-Simulator. May, Jörg Dezentrale Leitebene zum Betrieb virtueller Zugverbände. Möller, Johannes Entwurf einer agentenbasierten Systemarchitektur für einen automatisierten selbstorganisierten Schienenverkehr. Parvu, Christian Evaluation of Slot Management Systems. Petersen, Kristin Modellierung und Simulation eines Heißgetränkautomaten. Petersen, Kristin Market survey, functional classification, struturing and comparison of passenger information systems. Petschingg, Peter Feldbussystem. Rempel, Alexander Umsetzung von Matlab/Simulink-Modellen in ASCET-SD-Modelle. Römert, Oliver Zeiterfassung in Ein- und Auslauf einer Bandbehandlungsanlage. Römert, Oliver Einfluss der Schaltpunktwahl sowie des Schaltablaufes eines automatisierten Handschaltgetriebes auf Verbrauch, Fahrleistung und Fahrkomfort. Rüland, Marcel Entwurf von Betriebsmittelkoordination (Disposition) und Füh-rung für Bahn 2050. Schütte, Stefan Längsdynamikregelung. Schütte, Stefan Control of multi-lateral Oil wells. Seele, Jens Konzeption eines Prüfstands für elektrohydraulische Ventile. Souissi, Abdelfetteh Aufbau einer Schrankenanlage. Speier, Olaf, Fahrzyklusrechner. Speier, Olaf Intelligente Diagnose-Stecker. Temme, Marco-Micha Hybride Low Level Petrinetze in der Ökosystemmodellierung - Prototypische Entwicklung und Anwendungen. Tiaden, Joan Abstandsregelung für den Betrieb virtueller Zugverbände. Treisch, Jörg Regelung des Fußgelenkmoments mit einem Netzwerk lokaler Regler mittels elektrischer Stimulierung des Wadenmuskels.

Tutass, Alexander Erstellung, Parametrierung VTG-Lader. Wegele, Artur Objektorientierte Modellierung eines Heißgetränkautomaten. Wegele, Artur Objektorientierte Analyse und Design im Bereich embedded Systems. Wegele, Stefan Klassifikation und Bewertung von Werkzeugen und Werkzeug-kopplungsmechanismen für die Automatisierungstechnik. Wegerich, Andreas Routingstrategien für agentenbasierte Dispositionssysteme im Schienenverkehr. Zimmermann, Michael Gutflusssimulation in einem selbstfahrenden Feldhäcksler.


31

9 Sonstige Aktivitäten/Weiterbildung

9.1 Fachtagungen

9th

IFAC Symposium on Control in Transportation Sys-

tems 2000

Juni 2000 in Braunschweig Vom 13. bis zum 15. Juni 2000 fand in Braunschweig das Interna-tionale Symposium Automatisierung im Verkehrswesen statt. Das Symposium war vom Institut für Regelungs- und Automatisie-rungstechnik der Technischen Universität Braunschweig in Zu-sammenarbeit mit der Gesellschaft für Mess- und Automatisie-rungstechnik des Vereins Deutscher Ingenieure und der internati-onalen Gesellschaft für automatische Regelung organisiert wor-den.

Das weltweite Wachstum im Verkehrswesen in Gegenwart und Zukunft bietet einerseits große Chancen, wie andererseits die Begleiterscheinungen des Verkehrs uns herausfordern. Bessere Ausnutzung und Effizienz der vorhandenen Verkehrswege und Verkehrsmittel, reduzierte Emissionen und fortgeschrittene Transportsysteme sind vor allem durch Regelung und Automati-sierung auf der Basis von Kommunikations- und Informations-technik sowie moderner Materialien und Technologien möglich. Grundlegende Voraussetzung ist jedoch ein übergreifendes Systemverständnis und die Erarbeitung geeigneter computerge-rechter oder mathematisch-analytischer Modelle.

Die Transportbereiche Straße und Schiene wurden großenteils themenspezifisch behandelt: Verkehrsschätzung oder Verkehrs-flussregelung, z. B. durch spezielle Lichtsignalsteuerungen (run-ning lights), im Schienenverkehr stand die aktuelle Behandlung der modernen Leitsysteme und Zugsteuerungen im Vordergrund, die derzeit für den europäischen Markt vereinheitlicht werden.

Zahlreiche Problemstellungen haben jedoch verkehrsbereichs-übergreifende Aspekte, die im Sinne des Verständnisses von Verkehr als ein Gesamtsystem eher das Vergleichbare bzw. Gemeinsame betonen, woraus sich interessante Nutzeffekte für alle Bereiche ergeben. Beispiele hierfür sind Verkehrsprognosen auf der Basis von Verkehrsdatenerfassungen, Sensorsysteme zur Erkennung von Fahrzustandsanomalitäten oder Positionserfassun-gen für Verkehrsführung und Navigation oder sogar die Spurfüh-rungsproblematik. Beiträge zu Wirtschaftlichkeits- und Manage-mentaspekten zeigen, dass erst bzw. gerade die methodischen Ansätze Potential für eine Integration von Technik und Finanzen liefern, was insbesondere für zukünftige Verkehrsbetriebsarten immer wichtiger wird.

Derzeit hochaktuelle Fragen im Verkehrsbereich wurden im Tagungsprogramm durch Übersichtsvorträge ausgewiesener Persönlichkeiten aus Europa und USA fokussiert.

So berichtete H. Fromm (ESA) von den Möglichkeiten des Ein-satzes von Satelliten System in Verkehr und W. Ehrfeld (Universi-tät Mainz) von den Anwendungsfeldern der Mikrosysteme in modernen Verkehrssystemen. Die Sitzungen zum Thema formale Methoden wurden von den beiden Plenarvorträgen von D. Bjørner (Technical University of Denmark, Kopenhagen) zum Thema Formale Methoden in Verkehrssystemen: Verifikation und Validation des Transports und von T. Giras (University of Virginia, Charlottesville VA, USA) mit dem Thema eines formalen probabi-listischen Ansatzes für dem Nachweis der Sicherheit. Zwei weitere Plenarbeiträge beschäftigten sich mit dem öffentlichen Verkehr: H. Strobel (TU Dresden) präsentierte das Thema Mana-gement des Modal Split im öffentlichen Nahverkehrs im städti-schen Raum und J. Schütte (Fraunhofer Gesellschaft IVI Dresden) die Thematik Top Down Optimierung der Verlässlichkeit zur Verbesserung der Qualität des öffentlichen Nahverkehrs.

In Sondersitzungen wurden drei Themen schwerpunktartig vertieft. Die Mikrotechnik zeigte ihren Anspruch eine Zukunfts-technologie zu sein. Die Modellierung und die aktuellen Anwen-dung, aber auch die weiterführenden Visionen des autonomen Fahrens standen im Mittelpunkt einer weiteren Sondersitzung. Die Bedeutung dieses Themas wurde durch die Ankündigung des Landes Niedersachsen eine weitere Förderung zu gewähren noch verstärkt. Sicherheit als Querschnittsaufgabe für alle Verkehrsbe-reiche und ihre Verankerung in den einzelnen Entwicklungspha-sen war ein besonderer Tagungsschwerpunkt, der von der Mo-dellierung und Beschreibung mit sogenannten Formalen Metho-den, d. h. mathematisch symbolische Notation und Beweistech-niken bis zu Verlässlichkeitsanalysen und Tests intensiv behandelt wurde.

In 37 Sitzungen wurden Aspekte der theoretischen Basis und des experimentellen wie regulären Einsatzes verschiedener Verkehrs-träger von ca. 200 Teilnehmern aus 21 Ländern von allem Konti-nenten auf hohem wissenschaftlichen im Detail diskutiert

Die Tatsache, dass seit dem 4. Symposium in Baden-Baden im Jahr 1983 die Tagung erst jetzt wieder in Deutschland stattfand, belegt die Notwendigkeit, international den Anschluss auf diesem Gebiet nicht zu verlieren. Die thematische Breite der vom inter-nationalen Programmkomitee ausgewählten Beiträge sowie ihr Arrangement im Programm ergab eine hochattraktive Tagung, ergänzt um mehrere Exkursionen zu verkehrstechnisch interes-santen Stätten.

Formale Techniken zur Eisenbahnsicherung (FORMS

2000) 3. Workshop im November 2000 in Braunschweig Hersteller von Eisenbahnleit- und Sicherungstechnik, Gutachter, Wissenschaftler sowie Eisenbahnbetreiber und Vertreter der staatlichen Aufsichtsbehörde trafen sich am 29. und 30.11.2000 zum dritten Workshop FORMS 2000 in Braunschweig. Die Veranstaltung wurde, wie die vorherigen beiden Workshops dieser Reihe, unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. E. Schnieder vom Institut für Regelungs- und Automatisierungstech-nik der TU Braunschweig organisiert. Unter dem Generalthema des Workshops - der Einsatz von formalen Methoden bei der Entwicklung von Eisenbahnsiche-rungstechnik – stand diesmal insbesondere die Vergleichbarkeit der formalen Techniken im Vordergrund. Die zum Workshop einzureichenden Beiträge mussten sich deshalb zwingend an einem der beiden von dem GMA Fachausschuss 7.6.3 ausgewähl-ten und bereitgestellten Fallbeispiele orientieren. Der Tagungs-band1 dokumentiert ausführlich die Fallbeispiele und die insge-samt 7 formalen Spezifikationen. Diesmal fand der Workshop in den Räumlichkeiten der Industrie und Handelskammer (IHK) Braunschweig statt. Nach dem ver-kehrsbetontem Grußwort von Dr. B. Meyer, dem stellvertreten-den Hauptgeschäftsführer der IHK, begannen die Sitzungen des ersten Tages mit der Vorstellung des ersten Fallbeispiels „Funkba-sierte Bahnübergangssteuerung“ durch Dipl.-Inform. L. Jansen (TU Braunschweig). Dies Fallbeispiel wurde von dem durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft geförderten und von Prof. H. Ehrig (TU Berlin) koordinierten Schwerpunktprogramm „Soft-warespezifikation“ übernommen. Das Fallbeispiel wird dort in mehreren Einzelprojekten bereits als Referenzfallstudie genutzt. Es handelt sich um das Konzept eines Bahnübergangs, der auf Basis einer Funkkommunikation vom Zug gesteuert und dessen Sicherungsvorgang ebenfalls funkbasiert vom Zug überwacht wird. Das Fallbeispiel zeichnet sich durch eine angemessene

1 Schnieder, E. (Hrsg.): Forms 2000 – Formale Techniken für die

Eisenbahnsicherung, VDI Verlag Düsseldorf 2000


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Komplexität aus, die eine Veranschaulichung der Schwächen und Stärken einzelner formaler Techniken ermöglicht. Danach folgten die Vorträge, die sich mit der Modellierung dieser Problemstellung beschäftigt haben. Zuerst war es Dipl.-Inform. S. Arabestani (TU Braunschweig), der in seinem Beitrag das Prinzip der Vererbung als ein bedeutendes Konzept bei einem objektori-entierten Ansatz zur Spezifikation dargestellt hat. Bei einer ob-jektorientierten Systemspezifikation führt der Einsatz dieses Prinzips zur Wiederverwendung und Redundanzvermeidung. In diesem Beitrag wurde das Prinzip der Vererbung aus der Sicht der Systemmodellierung näher betrachtet und dessen Einsatz speziell für das Fahrwegelement und den eingleisigen Bahnübergang veranschaulicht. In dem zweitem Vortrag wurde durch Dipl.-Inf. O. Kluge (TU Berlin) gezeigt, wie die aus der Nachrichtentechnik stammenden Message Sequence Charts (MSC) und Life Sequence Charts (LSC) in Petrinetze umgewandelt werden können, um deren Methoden der Simulation und Analyse zur Spezifikation des Fallbeispiels anwenden zu können. Im nächsten Vortrag von Dipl.-Inf. A. Thums (Universität Augs-burg) wurde eine Studie über die Sicherheitsanalyse softwareba-sierter Systeme vorgestellt. Die grundsätzliche Idee hierbei ist, konventionelle Methoden der Sicherheitsanalyse vornehmlich für Hardwaresysteme näher an softwarebasierte Systeme anzupas-sen. Als formales Beschreibungsmittel wurden State Charts eingesetzt, die mit gewöhnlichen Techniken der Sicherheitsanaly-se wie FTA und FMEA kombiniert wurden. Im letzten Beitrag des ersten Tages des Workshops wurden von Dipl.-Ing. S. Einer und Dipl.-Ing. M. Meyer zu Hörste (beide TU Braunschweig) mehrere Ansätze zur Entwicklung von Eisenbahn-leitsystemen auf der Basis von Petrinetzen vorgestellt. Der Bei-trag zeigt das Potenzial dieses universellen Beschreibungsmittels für spezifische Fragestellungen der Eisenbahnsicherung auf. Die zuerst präsentierten Ansätze betreffen die Spezifikation von Betriebsverfahren zum einen aus funktionaler, zum anderen aus Sicht der Zuverlässigkeit. Die effiziente Anwendung der Petrinet-ze zur technischen Umsetzung des Betriebsverfahrens zeigten zwei interessante Ansätze zur Steuerungsentwicklung, einerseits die automatisierte Steuerungssynthese und anderseits den simula-tionsbasierte Steuerungsentwurf. Mit dem launigen Vortrag „Sabotage und Sicherheit – Aus den Anfangsjahren Braunschweigischer Eisenbahngeschichte“ im Braunschweigischem Landesmuseum, gehalten von dessen Leiter MA. G. Biegel, sowie mit einem gemeinsamen Abendessen, wo den Teilnehmern eine weitere Möglichkeit zur fachlichen Diskus-sion gegeben wurde, klang der erste Tag des Workshops aus. Der zweite Tag des Workshops begann mit der Vorstellung des zweiten Fallbeispiels, die sogenannte „HP-Schnittstelle“ durch Dipl.-Ing K. Kammel (EBA München). Es betrifft die Modellierung einer Schnittstelle, mit der eine rechnerbasierte Bahnübergangs-steuerung an ein Relaisstellwerk angekoppelt wird. Das Fallbei-spiel wurde als konventionelle Spezifikation auf der Basis von Automatengraphen vom Eisenbahn-Bundesamt bereitgestellt. Auf dieses Fallbeispiel bezogen sich alle weiteren Vorträge des letzten Tages. In Vortrag von R. Berglehner (DB AG, FTZ München) wurde eine Spezifikation der HP-Schnittstelle unter Einsatz der Sprachen MSC und SDL gezeigt, wobei SDL als leistungsfähige, formale, objektorientierte Sprache präsentiert wurde, die in den MSCs eine ideale Ergänzung findet. Dabei wurde ein Vorgehensmodell vorgeschlagen, nach dem zunächst ein Use Case-Modell des Zielsystems mit MSCs erstellt und danach die formale Systemspe-zifikation mit SDL durchgeführt wurde. Abschließend wurde die Vorgehensweise für die im Vorgehensmodell geforderte Verifika-tion und Validation beschrieben.

In einem weiteren Beitrag von Dipl.-Inform. J. Klose (Universität Oldenburg) und Dipl.-Inform. A. Moik (DaimlerChrysler Rail Systems GmbH, Braunschweig) wurden ausgewählte Beschrei-bungsmittel und Verfahren anhand der eingesetzten Werkzeuge in den Bereichen „Requirement Engineering“ (RE), „Requirement Tracing“ (RT) sowie Verifikation behandelt. Für das RE/RT wurde der Einsatz des Werkzeugs „Doors“ und für weitere Entwick-lungsschritte das Werkzeug „Statemate“, das auf Activity-Charts (Aktivitätsdiagramme) und Statecharts (erweiterte Form von Zustandsautomaten) basiert, vorgestellt. In dem letztem Beitrag des Workshops wurde durch Dipl.-Ing. B. Jung (SIEMENS VT Braunschweig) das von SIEMENS für Eisen-bahnsignaltechnik entwickelte Werkzeug GRACE vorgestellt. Am Beispiel der formalen Software-Anforderungsspezifikation wurde die graphische Darstellung der Kundenanforderungen durch Anwendung der Methode GRACE erläutert, die eine Lesbarkeit ähnlich der Relaisschaltungen bietet und deren Testbarkeit in einer Simulationsumgebung des Werkzeuges erlaubt. In seinem Schlusswort betonte Prof. Schnieder die breite Abde-ckung aller Entwicklungsphasen durch die Beiträge, namentlich Modellbildung, Simulation, Verifikation und Test bis hin zu Fragen der konstruktiven Synthese und Codegenerierung. Innerhalb dieser Bereiche, so Prof. Schnieder, wurden Unterschiede in den Beschreibungsmitteln, Methoden und Werkzeugen aufgezeigt. Neben dem Bedarf der Abstimmung und Vereinheitlichung dieser Konzepte zeige sich aber interessanterweise auch die Notwen-digkeit einer Präzisierung der Begrifflichkeiten der Domäne der Eisenbahnleittechnik und ihrer Entwicklung. Dazu boten die großzügig bemessene Diskussionszeit und der Workshopcharak-ter von FORMS 2000 ein optimales Forum. Eine Fortführung in dieser Tradition wurde von den Teilnehmern sehr begrüßt. Engineering komplexer Automatisierungssysteme EKA

2001

7. Fachtagung im April 2001 in Braunschweig Die 7. Veranstaltung Engineering komplexer Automatisierungssys-

teme fand vom 25. bis 27. April 2001 im Kongresssaal der Indust-rie- und Handelskammer Braunschweig statt. Der vom Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik der TU Braunschweig, unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. E. Schnieder veranstalteten Fachtagung ging traditionsgemäß ein Tutorium mit dem diesjähri-gen Thema „Diagnose kontinuierlich/diskreter technischer Sys-teme“ voraus.

Tutorium

Fünf Beiträge von eingeladenen Referenten bildeten in Form einer tutoriellen Einführung den Auftakt der EKA 2001. Prof. Dr. P.M.

Frank von der Universität Duisburg gab im ersten Vortrag einen ausführlichen Überblick über etablierte und aktuelle Verfahren zur modellbasierten Fehlerdiagnose. Interessant dabei ist, dass das Spektrum dieser Verfahren von klassischen Ansätzen der System-theorie bis hin zur künstlichen Intelligenz reicht. Zu diagnostizie-rende Fehler werden nicht nur durch Ausfälle verursacht, son-dern möglicherweise auch durch zeitliche Abweichungen vom Sollverhalten. Zu diesem Thema referierte Prof. Dr. K. Lemmer

vom DLR, Braunschweig über modellbasierte Diagnoseverfahren, wobei er insbesondere auf die Modellbildung unter Berücksichti-gung von Zeitaspekten mit Petrinetzen einging. Der erste von drei weiteren Vorträgen, die am Nachmittag stattfanden, wurde von Prof. Dr. D. Bochmann vom Steinbeis Transfer Zentrum in Chemnitz gehalten. In seinem erkenntnistheoretisch geprägten Vortrag erläuterte er unterschiedliche systemtheoretische Ansät-ze in der Diagnostik. Prof. Dr. K. Lautenbach von der Universität Koblenz zeigte anschließend ein Diagnoseverfahren, das auf Dualitätsbetrachtungen in einfachen und in Zeitstempel-Petrinetzen beruht. Die Dualität bedeutet nicht weniger als das


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„Markieren von Transitionen“ und „Schalten von Plätzen“, was zunächst extravagant und dadurch besonders reizvoll anmutete. Den Abschluss dieses eintägigen Tutoriums bildeten die Ausfüh-rungen von Prof. Dr. J. Lunze von der Technischen Universität Hamburg-Harburg zur modellbasierten Diagnose mittels nichtde-terministischer und stochastischer Automaten. Fachtagung

Die 7. Veranstaltung der Tagungsreihe EKA umfasste 23 Fachvor-träge und einen eingeladenen Vortrag. Mit 85 Teilnehmern setzte sich zwar der Rückgang der Teilnehmerzahl fort, der Anteil der Teilnehmer aus der Industrie nahm jedoch im Vergleich zu den letzten Jahren zu, er lag dieses Jahr bei ca. 40%. Damit bestätigt sich der bereits bei der letzten EKA-Veranstaltung einsetzende Trend hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Industrie und Hochschule, das sich in zunehmendem Interesse an Know-How-Transfer aus der Universität ausdrückt [1]. Denn die Industrie ist aufgrund der stets steigenden Komplexität der zu bewältigenden Aufgaben bei immer kürzer werdenden Innovationszyklen ge-zwungen, auf innovative, zum Teil risikobehaftete Lösungen aus der Hochschule zurückzugreifen. Aufgrund der Vielzahl der Beiträge ist eine ausführliche Einzelbe-schreibung in diesem Rahmen nicht möglich. Detaillierte schriftli-che Ausarbeitungen aller Vorträge können dem Tagungsband [2] entnommen werden. Im folgenden werden einige übergeordnete Aspekte sowie die wichtigsten Resultate in chronologischer Reihenfolge diskutiert. Zum Auftakt der Fachtagung wurden die Teilnehmer von Herrn Dr. K. Schuberth, dem Präsidenten der Industrie- und Handels-kammer Braunschweig, begrüßt. Danach richtete Prof. Dr. E. Schnieder von der TU Braunschweig als Wissenschaftlicher Leiter der Tagung seine Grußworte an das Plenum und referierte im Anschluss daran in seinem Eröffnungsvortrag über unterschiedli-che Begriffsmodelle in der Automatisierungstechnik. Im Rahmen des Vortrages wurde ein methodischer Ansatz für die Erarbeitung von Begriffsmodellen vorgestellt. Ziel ist es, ähnlich wie in der Biologie und Chemie, ein strukturiertes Begriffsgebäude für die Automatisierungstechnik zu schaffen, um sich auch interdisziplinär in der gemeinsamen technischen Sprache unmissverständlich ausdrücken zu können. Die erste Sitzung dieses Tages setzte sich aus Vorträgen zum Thema "Beschreibungsmittel für den Steuerungsentwurf" zusam-men. In einem ersten Beitrag von der Universität Frankfurt wur-den Methoden beschrieben und analysiert, mit denen heterogene Hardware/Software-Komponenten im Sinne von "intelectual properties" im Systementwurf Wiederverwendung finden können. Der Ansatz dient insbesondere auch dazu, die Komplexität der Systeme zu bannen. Daran anschließend wurde das Fachpublikum über eine Kooperation der Uni Magdeburg mit der Universität Eichstätt im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Integra-tion von Techniken der Softwarespezifikation für ingenieurwis-senschaftliche Anwendungen" informiert. Es wurde eine Definiti-on für verzweigende Prozesse in Netz-Condition/Event-Systemen vorgestellt, die die Grundlage für die Darstellung von nebenläufigem und konfliktärem Verhalten in Steuerungssystemen bildet. Auch der darauffolgende Beitrag von der Universität Koblenz-Landau bezog sich auf Arbeiten, die teilweise durch die DFG gefördert werden (Schwerpunktprogramm KONDISK). Es wurde gezeigt, wie die Dynamik einer Batch-Anlage mit Erwei-terten Zeitstempelnetzen modelliert werden kann. Dies ge-schieht sehr anschaulich, weil sogenannte Piktographen zur Komposition von Gesamtmodellen eingesetzt werden. Zur Spezifikation der Ablaufsteuerung wird in diesem Ansatz eine eigens definierte Handlungslogik benutzt. Den heutigen Proble-men beim Informationsaustausch zwischen verteilten prozessleit-technischen Systemen widmete sich der letzte Vortrag dieser Gruppe von der RWTH Aachen. Es wurde das Konzept eines

"PLT-Internets" und dessen Realisierung in einem prozessleittech-nischen Kommunikationssystem (ACPLT/KS) vorgestellt. In der sich anschließenden Vortragsreihe wurden unterschiedliche Aspekte der Produktionsautomatisierung vorgestellt. Zunächst wurden gemeinsame Forschungsergebnisse der Universität Stuttgart und der Technischen Universität Berlin zur UML-basierten Software-Spezifikation für automatisierungstechnische Systeme vorgestellt. Ein wichtiger Aspekt dieser Arbeiten ist eine eigens auf Systeme der Fertigungsautomatisierung angepasste UML-basierte Spezifikationsmethode mit dem Titel ODEMA. Aufgrund des wachsenden Zeit- und Kostendrucks bei dem Test und der Inbetriebnahme von Steuerungssoftware für Produkti-onsmaschinen werden an der TU München Konzepte für den wiederverwendungsorientierten Aufbau von Modulbibliotheken für die Maschinensimulation erarbeitet. Auf die Präsentation dieser wiederum UML-basierten Konzepte folgte ein Beitrag von der RWTH Aachen zur Analyse und Synthese diskreter Steuerun-gen hybrider Systeme mit einem Petrinetz-Zustandsraummodell. Dieses bildet die Grundlage für die graphentheoretische Analyse hybrider Systeme mit Hilfe von Evolutionsgraphen. Ein in Koope-ration von der TU Berlin und der Universität Zaragoza entwickel-tes Optimierungsverfahren für Fertigungssysteme war Gegens-tand des letzten Vortrags dieser Session. Dieses Verfahren basiert auf Petrinetz-Modellen und zeichnet sich durch hohe Effizienz bezüglich Rechenzeit aus. In den Beiträgen der letzten Vortragsreihe dieses Tages wurden von Vertretern aus der Industrie aktuelle Erfahrungen mit dem Einsatz von Rechnerwerkzeugen im industriellen Umfeld präsen-tiert. Zuerst wurde von der Elpro GmbH, Berlin ein eigens entwi-ckeltes Projektierungswerkzeug (Leittechnischer Projekt-Editor) vorgestellt, das die Erzeugung, Dokumentation und Revisions-verwaltung von steuerungs- und regelungstechnischen Aufgaben-beschreibungen gestattet. Im Mittelpunkt des darauffolgenden Vortrages standen die Erfahrungen der Hochschule Zittau/Görlitz und der RTI GmbH, Leipzig bei der rechnergestützen Projektie-rung von Prozessautomatisierungssystemen mit dem CAE-Systems PLANEDS. Da sich in der Prozessautomatisierung die Ablösung umfassender Engineeringsysteme durch eine Vielzahl von einzelnen, spezifischen Werkzeugen abzeichnet, wurde von ABB, Minden unter dem Titel Industrial IT eine gemeinsame Plattform entwickelt, die Schnittstellen zur Integration von Einzelwerkzeugen bereitstellt und damit neue Perspektiven für ein effizientes Engineering eröffnet. Den Abschluss dieser Vor-tragsreihe bildete eine Präsentation der Bayer AG, Leverkusen zu neuartigen Konzepten für den Einsatz von Webtechnologien im Umfeld der verfahrenstechnischen Industrie. Es zeigt sich einmal mehr, dass solche allgemeinen Technologien aus der Informatik bisherige Arbeitsabläufe nahezu umkrempeln können. Gerade im Zusammenspiel mit Dokumentenmanagementsystemen und CAE-Werkzeugen kann die Webtechnologie einen wichtigen Beitrag zur Planung und zum Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen leisten. Der zweite Tag der Veranstaltung fand seinen Abschluss im Braunschweiger Herzog-Anton-Ulrich-Museum, eines der ältes-ten Kunstmuseen. Dort konnten die Teilnehmer im Rahmen einer Führung Werke von Rubens und Rembrandt genießen. Anschlie-ßend konnten die Teilnehmer am Büffet Meinungen austauschen und fachliche Fragen in gelöster Atmosphäre diskutieren. Der dritte Tag der EKA begann mit einem eingeladenen Vortrag aus der Autoindustrie. Herr Dr. Bergholz von der Volkswagen AG machte deutlich, wie sich die zunehmende Zahl von Steuerungs-aufgaben im Automobil und damit die zunehmende Bedeutung von Software auf den Herstellungsprozess wirkt und wie sich bei der Wartung Vereinfachungen für jeden Autobesitzer ergeben. Unter dem Titel „Bandprogrammierung bei Volkswagen“ erläu-terte Dr. Bergholz dazu verschiedene Arten der Programmierung im Herstellungsprozess der Automobile sowie logistische Aspek-te der Softwarewartung bei bereits verkauften Fahrzeugen.


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Die erste Sitzung des dritten Tages war den Innovationstrends bei Werkzeugen gewidmet. Werkzeuge unterstützen nicht nur die Modellbildung in der Systementwicklung, sondern dienen auch der Überprüfung der Entwicklungsergebnisse. Unter diesem Aspekt wurde eine Methode zur Verifikation von SPS Steue-rungsentwürfen hinsichtlich der Erreichbarkeit der gewünschten Zustände und dem Ausschluss von verbotenen Zuständen vorge-stellt. Diese Methode basiert auf der Analyse zeitbewerteter Bedingungs-/Ereignis-Systeme durch Transformation in diskrete Automaten und wurde anhand des Tools VERDICT von der Universität Dortmund präsentiert. Die Modellbildung wurde in einem Beitrag der Universität Passau behandelt. Hier stand die visuelle Programmierung für die Online-Signalverarbeitung mit dem Werkzeug ICONNECT sowohl aus der Sicht der Modul- als auch der Anwendungsprogrammierer im Vordergrund. Einzelne Werkzeuge unterstützen die Lösung mehr oder weniger spezifi-scher Aufgabenstellungen im Entwicklungsprozess von Automati-sierungssystemen. In einem Beitrag der TU Braunschweig wurde deshalb deutlich, dass Werkzeugkooperation ein effizienter Weg zur ganzheitlichen Entwicklung sein kann. Der Beitrag beschreibt ein Rahmenwerk zur Werkzeugkooperation, das der Komplexi-tät, dem kontinuierlich-diskreten Charakter und der dezentralen Struktur der Automatisierungssysteme Rechnung trägt. Die Beiträge und Diskussionen der zweiten Sitzung befassten sich mit der Verlässlichkeit und dem Qualitätsmanagement beim Entwurf von Automatisierungssystemen. Die Einhaltung von Normen und Qualitätsmanagementverfahren sind die Grundlage, um komplexe sicherheitskritische Systeme zulassen zu können. In einem Beitrag der Aerodata Flugmesstechnik GmbH aus Braun-schweig wurden neue Zulassungs- und Qualitätsmanagementver-fahren in der Luftfahrt vorgestellt und mit denen aus dem Eisen-bahnbereich verglichen. Es bedarf spezieller Techniken, um Anforderungen des Qualitätsmanagements praktisch zu erfüllen. In einem Beitrag der Robert-Bosch GmbH wurde eine solche Technik zur Zuverlässigkeitsanalyse von Architekturen eingebet-teter Systeme im Rahmen des Produktlinienansatzes vorgeschla-gen. Die TU Cottbus stellte eine anwendungsorientierte Sicher-heitsfachsprache zur Verifikation von Steuerungsprogrammen vor, die neben dem Sicherheitsnachweis auch werkzeugunter-stützt eine projektbegleitende Qualitätskontrolle bei der Erstel-lung von SPS-Software bietet. Zum Nachweis von Sicherheitsei-genschaften bedarf es der Systemanalyse. Um das dabei häufig auftretende Problem der Zustandsraumexplosion zu bewältigen, wurde seitens der TU Berlin eine Dekompositionsmethode vorgestellt, die in dem Werkzeug TimeNET zur Anwendung stochastischer Petrinetze implementiert wurde. Die letzte Sitzung der EKA 2001 galt dem Einsatz von Beschrei-bungsmitteln in der Prozessautomatisierung. Eine Grundlage für die Gestaltung von intelligenten Steuerungssystemen für eine flexible Fertigung ist die kurzfristige Erstellung eines Fertigungs-zeitplans. Ein Beitrag der Technischen Universität Szczecin (Polen) stellt die Lösung dieser Aufgabe unter Anwendung von linguistischen Regeln, zum Aufbau einer Wissensbasis dar. Neben der Planung ist aber auch die Überwachung der automatischen Prozesse im Betrieb eine wichtige Aufgabe. Dazu stellte die Fachhochschule Lausitz ein modellgestütztes Informationssystem zur Simulation, zur Parameteridentifikation und Online-Beobachtung von Gurtförderanlagen vor. Den Abschluss der Sitzung bildete die Vorstellung des EU-Projekts NOAH. Das Projekt hat sich zur Aufgabe gemacht, Standardisierungsvorschlä-ge im Bereich der verteilten Automatisierungssysteme und hier insbesondere für einen einheitlichen Kommunikationszugang zu Gerätedaten und der Harmonisierung der Feldgerätefunktionalität zu unterbreiten. Parallel zu den fachlichen Vorträgen fanden Tool-Vorführungen statt. Dabei wurden 10 Tools präsentiert. Die Tools sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tool Ansprechpartner Ersteller /

Vertreiber

iFBSpro C. Haus

J. Nagelmann

RWTH Aachen

LTSoft GmbH

MaSiEd I. Peter

A. Pretschner

TU München

PLANEDS 2.1 F. Lohbach

P. Rohde

CIMWARE GmbH & Co. KG

SIMATIC PCS 7 J. Flütter Siemens AG

SIMULINK Block-

bibliothek "Funkti-

onsplan"

G.-H. Geitner TU Dresden

STAPRO

SPAS

Pretschner

M. Gora

T. Mits

FTZ Leipzig

T.I.P. Softwa-

rehouse GmbH

Statemate

MAGNUM

Rhapsody in

MicroC

Rhapsody in

C/C++/Java

G. Gäbelein Berner &

Mattner Sys-

temtechnik

GmbH

System Engineering

Portal

M. Chouikha

H.-M. Schulz

EXTESSY AG

VERDICT H. Treseler Uni Dortmund

Verifikationsumge-

bung für Statema-

te MAGNUM

H. J. Holberg OSC-OFFIS

Systems and

Consulting

GmbH

Der Anteil an Tools industrieller Herkunft betrug 70% aller

ausgestellten Werkzeuge, was den anfangs beschriebenen Trend

hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Hochschule und Industrie

bestätigt.

Insgesamt deckten die Beiträge der diesjährigen EKA programm-

gemäß alle Phasen des Engineering komplexer Automatisierungs-

systeme ab. Komplettiert wurde das Angebot insbesondre durch

Fragen der Qualitätssicherung und Zulassung sowie Zertifizierung

solcher Systeme. Ein weiterer Aspekt, der u.a. durch die Toolaus-

stellung deutlich sichtbar wurde, ist die stärkere Tendenz zum

verteilten Entwurf, der durch entsprechende Tool-Konzepte und

-Plattformen unterstützt wird.

Das Angebot an Präsentationen und Vorträgen zum Thema

„Engineering komplexer Automatisierungssysteme“ wurde von

den Teilnehmern generell begrüßt. Auch die abgestimmte Orga-

nisation der Tagung sorgte für eine angenehme Atmosphäre und

trug damit zum Gelingen dieser Veranstaltung bei.


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Literatur

[1] Chouikha, M. et al.: Engineering komplexer Automa-tisierungssysteme. at 47 (1999), Heft 10, S. 509-511.

[2] Schnieder, E. (Hrsg.): Engineering komplexer Auto-matisierungssysteme. Tagungsband. Institut für Regelungs- und Automatisierungstechnik, TU Braunschweig, 2001.

9.2 Mitwirkungen in Gremien

Prof. Schnieder – war von 1994- 1997 Beiratsmitglied der Zeitschrift Automa-

tisierungstechnik und für Petrinetze und Automati-sierungstechnik zuständig.

– ist seit 1995 Vorstandsmitglied im SFB 420 Flugmesstechnik. – hat seit 1996 den Vorsitz der Senatskommission für Elek-

tronische Datenverarbeitung der TU Braunschweig. – ist seit 1996 Koordinator des DFG-Schwerpunktprogramms

KONDISK. – ist seit 1997 Mitglied im Koordinationsausschuss des DFG-

Schwerpunktprogramms Softwarespezifikation – ist seit 1997 Mitglied des Vorstands des Zentrums für Ver-

kehr der TU Braunschweig. – ist seit 1997 Mitglied der Jury des Forschungspreises der

Deutschen Bahn AG. – ist seit 1999 Mitglied des Lenkungsausschusses der Deut-

schen Kommission für Elektrotechnik (DKE). GMA Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik im

VDI und VDE

Dipl.-Ing. U. Becker ist aktiv im Fachausschuss FA 7.60 Steuerung und Regelung in der Kraftfahrzeugtechnik tätig. Dr.-Ing. M. Chouikha ist aktiv im Fachausschuss FA 1.50 Me-thoden der Steuerungstechnik tätig mit den Unterausschüssen 1.51 Standardisierte Beschreibungsmittel der Automatisierungs-technik und 1.52 Software-Werkzeuge in der Steuerungstechnik. Prof. Schnieder und Dipl.-Ing. L. Däubler sind aktiv und Dr.-Ing. M. Chouikha war aktiv im NAMUR-GMA-Fachausschuß FA 7.21 Mensch-Prozeß-Kommunikation unter besonderer Berücksichti-gung der formalen Prozessbeschreibung. Gesellschaft für Informatik

Dipl.-Ing. M. Horstmann ist aktiv im Arbeitskreis Modellierung der GI-Fachgruppe 4.4.2 Echzeitprogrammierung.

9.3 Preise

Dipl.-Ing. S. König erhielt auf der Konferenz ECEC’ 2000, Leices-ter, den Best-Paper-Award.

9.4 Kooperationen

Es bestehen zahlreiche Kooperationen zu anderen Universitäten (z.B. im Rahmen von Sokrates) und Partnern. Dazu gehören: – Universität Arhus, Dänemark – Universität Bath, Großbritannien – Universität Linköping, Schweden – Universität Linz, Österreich – University of Virginia; USA – Universität Žilina, Slovakei


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10 Lageplan

iVA

Langer Kamp 8


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Besonderer Dank gelten den beiden Ausgründungen Extessy AG und Spektra GmbH sowie dem Ifra-Netz e.V. für die Unterstützung beim Druck dieses Instituts-berichtes.

Impressum Uwe Becker, Lars Jansen Verantwortlich für den Inhalt: Mitarbeiter des Instituts Redaktionsschluß: 30.04.02

Redaktion © 2002

Institut für Regelungs- und

Automatisierungstechnik

Univ.-Prof. Dr.-Ing. E. Schnieder

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Institutsbericht 2002 - iva.ing.tu-bs.de · schaft in Wolfsburg und Braunschweig durch drei Experten für Test und Systementwicklung, um die wissenschaftlich begründe-ten Beschreibungsmittel,