JAHRESBERICHTANNUAL REPORT

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C-LAB JAHRESBERICHT 2005

C-LAB ANNUAL REPORT 2005

Wolfgang KernFranz Josef Rammig

C-LABFürstenallee 11D-33102 Paderborn

www.c-lab.de

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INHALTSVERZEICHNISCONTENTS

VORWORTFOREWORD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

C-LAB ARBEITSPRINZIPIENC-LAB’S WORKING PRINCIPLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

AUSGEWÄHLTE PROJEKTESELECTED PROJECTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

COLLABORATIONCOLLABORATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

OPTICAL INTERCONNECTION TECHNOLOGYOPTICAL INTERCONNECTION TECHNOLOGY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

MOBILE AUGMENTED REALITY, VOM LABOR IN DIE PRAXISMOBILE AUGMENTED REALITY – OUT OF THE LAB AND INTO THE FIELD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PROJEKTÜBERSICHTENPROJECT OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

INNOVATIONSMANAGEMENTINNOVATION MANAGEMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

OPEN SOURCE SOFTWAREOPEN SOURCE SOFTWARE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EINGEBETTETE SYSTEMEEMBEDDED SYSTEMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ORGANIC COMPUTINGORGANIC COMPUTING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

MOBILITYMOBILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

USABILITYUSABILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ACCESSIBILITY COMPETENCE CENTERACCESSIBILITY COMPETENCE CENTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PUBLIKATIONEN, FÖRDERPROJEKTE UND WISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEITPUBLICATIONS, FUNDED PROJECTS AND SCIENTIFIC COLLABORATIONS . . . . . . . . . . . . . .

GREMIENBOARD MEMBERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IMPRESSUMIMPRESSUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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FOREWORD

he past year has been characterized not only bymany changes in national and international poli-tics but also by the ongoing dynamism of C-LAB’s

scientific and commercial activities.

To continually enhance living standards in our modernindustrial society – especially viewed from the perspec-tive of global competition – businesses need to develop,produce and sell high-value products and services. Butsomething that is of high value today may well become asimple market commodity tomorrow – one that owes itssales volume to its price. And today’s company cash cowmay be a case for intervention in the near future, be-cause rapidly falling prices mean that costs are no longercovered. Fast technology cycles – especially in classichigh-tech domains – are supporting this shift in valuecreation potential. They are increasingly affecting evenvery established industries, and are making market pro-cesses even more complex and difficult to assess.

It is therefore necessary for all the stakeholders in themarket to adapt to this rapid change. Otherwise compa-nies, organizations and even entire nations will feel theimpact of Darwin’s law: it’s not necessarily the biggest orstrongest who survive in the evolution of biological crea-tures, including human beings, it’s those who can adaptintelligently and rapidly to changed conditions – a princi-ple known aptly as survival of the fittest.

C-LAB has faced up to the challenge of being amongthe “fittest” from the very beginning. Its integrative per-spective on processes, user interactions and technolo-gies allows C-LAB to incorporate the latest scientificdevelopments and current market trends. This requiresconsidering both today’s developments and those of to-morrow, and bearing in mind the efficient forms theymust take to successful on the market. Of course, thefuture can never be predicted precisely, but it is possi-

VORWORT

icht nur die nationale und internationale Politikwar im abgelaufenen Jahr durch viele Verände-rungen geprägt, auch im wissenschaftlichen

und kommerziellen Umfeld des C-LAB war die Dynamikweiterhin sehr hoch.

Um in einer modernen Industriegesellschaft auch un-ter den Aspekten der globalen Wettbewerbssituation einhohes soziales Niveau zu halten und weiter zu steigern,müssen entsprechend hochwertige Produkte und Dienst-leistungen entwickelt, hergestellt und verkauft werden.Was heute noch hochwertig ist, ist teilweise aber mor-gen schon ein Gebrauchsgut im Markt, das im Wesent-lichen über den Preis verkauft wird, ein so genanntes„Commodity.“ Was heute also noch die „Cash Cow“ ineinem Unternehmen ist, kann morgen vielleicht schon einSanierungsfall sein, da bei dem schnellen Preisverfall dieKostendeckung nicht mehr gegeben ist. Die schnellenTechnologiezyklen, speziell im Bereich der klassischenHightech-Bereiche, unterstützen diese Verschiebung derWertschöpfungspotentiale, tangieren zunehmend auchsehr tradierte Branchen und machen diese Prozesse derVerschiebungen im Markt noch komplexer und schwieri-ger einschätzbar.

Es ist daher für alle Marktteilnehmer notwendig, sichdieser Schnelllebigkeit anzupassen. Andernfalls werdenUnternehmen, Organisationen, ja ganze Nationen dieAuswirkungen des Darwin’schen Grundsatzes zu spürenbekommen. Dieser sagt unter anderem aus, dass in derEvolution der biologischen Wesen, einschließlich desMenschen, nicht die großen und starken überleben wer-den, sondern die, die sich am schnellsten und intelligentveränderten Bedingungen anpassen können.

C-LAB hat sich dieser Herausforderung von Anfang angestellt. Durch eine integrative Betrachtung von Prozes-sen, Benutzerinteraktionen und Technologien werdenstets die neuesten wissenschaftlichen Entwicklungen

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und aktuellen Markttrends berücksichtigt, die heute undauch morgen in sehr effizienter Form notwendig sind, umerfolgreich im Markt zu agieren. Natürlich lässt sich dieZukunft nie präzise vorhersagen, jedoch kann manverschiedene, alternativ hoch wahrscheinliche Szena-rien relativ gut abschätzen. Überraschende Paradig-menwechsel im Markt, neue Wertschöpfungspotenzialedurch neue wissenschaftliche Ergebnisse und innovati-ve Technologien oder ähnliche Umbrüche ereignen sichdann in vielen Fällen nicht mehr überraschend, sondernman kann sich vorbereitend darauf einstellen.

Aus diesem Grunde nimmt C-LAB auch an der Fortset-zung der erfolgreichen europäischen Forschungsinitiati-ve ITEA (Information Technology for European Advance-ment) teil, die im kommenden Jahr unter dem Titel„ITEA2“ gestartet wird. Schwerpunkt ist die „Erfor-schung von software-intensiven und eingebetteten Sys-temen und Services.“ Diese werden in den nächstenJahren nahezu alle Produkte und Dienstleistungen unse-rer modernen Industriegesellschaft direkt oder indirektbeeinflussen. Die zunehmende Anzahl von Produkt-, Sys-tem- und Dienstleistungselementen, die direkt auf Soft-ware basieren oder maßgeblich in ihrer Funktion durchSoftware bestimmt werden, sind eindeutige Fakten, diediesen Trend signifikant belegen. Es ist durch Zahlen be-legt, dass der weltweite Aufwand in Forschung und Ent-wicklung (F&E) den stärksten Anstieg bei F&E für Soft-ware hat. So wird z. B. in den fünf SchlüsselindustrienLuft- und Raumfahrt, Automobil, Unterhaltungselektronik,Medizintechnik und Telekommunikation der Aufwand fürF&E von 2002 bis 2015 um 74 % steigen, während derF&E-Aufwand für Software um 128 % steigen wird.

Es gilt also, sich rechtzeitig auf diese Veränderungeneinzustellen und die erforderlichen Schritte einzuleiten.Diese Herausforderung ist umso bedeutender, da dieseVerschiebung der Wertschöpfung in den Softwarebe-reich deutliche Auswirkungen auf den Arbeitsmarkthaben wird. Ausgeprägte Softwarekompetenz bei denMitarbeitern in allen Unternehmen – insbesondere au-ßerhalb der klassischen IT- oder EDV-Umgebung – wirdsehr stark ansteigen müssen und zu einem entscheiden-den Wettbewerbsfaktor werden. So ist es für viele Pro-dukte heute schon Realität, dass wesentliche Funktionendurch Software gesteuert werden oder auf Software

ble to make good appraisals of different scenarios ofequal probability. This practice helps avoid our being sur-prised by paradigm shifts on the market, unanticipatedpotential to create value through new scientific findings,and innovative technologies, because we can preparefor them.

Against this backdrop, C-LAB is also taking part in the follow-up to the successful European research ini-tiative ITEA (Information Technology for European Ad-vancement), which is due to start next year under thename ITEA2. Our research will focus on software-inten-sive and embedded systems and services. In the yearsahead, this work will have a direct or indirect impact onpractically all products and services in our modernindustrial society. The growing number of product, sys-tem and service elements that are based directly on soft-ware or whose functioning is largely determined by soft-ware is clear evidence of this trend. Figures show thatinternational expenditures on research and development(R&D) have risen most when it comes to software. For ex-ample, in five key industries – aerospace, automotive,consumer electronics, medical engineering and telecom-munications – R&D spending overall is expected to rise74% from 2002 to 2015. But it will rise by 128% for soft-ware in the same time frame!

It is necessary to adapt to these changes quickly witha plan for the necessary steps. This challenge is evenmore significant because the shift in value creation to thesoftware area will have a major impact on the labor mar-ket. Employees at all companies, especially outside theclassic IT or EDP arenas, will require much greater soft-ware skills, and this will become a decisive factor incompetition. The major functions of many products arealready controlled by software or are based on it. Carsare a readily recognizable example. Even if the actualproduct still manages to get by without software – andthis will be the case less and less as far as complex sys-tems and machinery are concerned – then the variousunderlying business processes – such as purchasing, lo-gistics, sales, service, maintenance, etc. – will no longerbe competitive without software support.

C-LAB has already demonstrated in many projects that it can deliver value-creating contributions in major

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basieren – das Automobil ist ein für alle erkennbaresBeispiel. Selbst wenn, was für komplexe Systeme undAnlagen immer weniger der Fall sein wird, das eigentli-che Produkt weiterhin völlig ohne Software auskommt,so sind die verschiedenen Geschäftsprozesse wie Ein-kauf, Logistik, Vertrieb, Service, Wartung etc. ohne Soft-wareunterstützung nicht mehr wettbewerbsfähig durch-führbar.

C-LAB hat in zahlreichen Projekten dokumentiert, dasses in wesentlichen Bereichen der verteilten IT-Anwen-dungen wertschöpfende Beiträge liefern kann. Dies wol-len wir auch in Zukunft fortsetzen, indem wir substan-zielle Forschungsbeiträge liefern und neueste wissen-schaftliche Erkenntnisse nutzen, um daraus nutzbringen-de Innovationen dem Markt zur Verfügung zu stellen.

Dr. Wolfgang KernProf. Dr. Franz-Josef Rammig

email: Wolfgang.Kern@c-lab.deFranz-Josef.Rammig@c-lab.de

areas of distributed IT applications. We want to continuedoing so in the future by providing substantial contri-butions to research and by using the latest scientificknowledge to bring useful innovations to market in atimely manner.

Dr. Wolfgang KernProf. Dr. Franz-Josef Rammig

email: Wolfgang.Kern@c-lab.deFranz-Josef.Rammig@c-lab.de

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C-LABARBEITSPRINZIPIEN

C-LAB: ZWEI PARTNER – KLARE PRINZIPIEN – EIN ZIEL

ür informationstechnische Systeme stellen sichvöllig neue Herausforderungen. Die Systeme wer-den zunehmend mobil, verteilt und allgegenwär-

tig. Sie durchdringen alle Aspekte des modernen Lebens.Dies hat aber auch zur Folge, dass ihre Komplexitäteinem exponenziellen Wachstum unterliegt, währendgleichzeitig die Abhängigkeit aller Lebensbereiche vonzuverlässigen IT-Systemen ständig zunimmt.

Siemens Business Services und die Universität Pader-born stellen sich dieser Herausforderung in einer bei-spielhaften Weise. In der gemeinsam getragenen Koope-ration C-LAB werden der marktgetriebene industrielleAnsatz und der erkenntnisgetriebene akademische Zu-gang eng verwoben. So können innovative Konzepte mitden Anforderungen des Marktes zeitnah in Einklang ge-bracht werden. Seit nunmehr 20 Jahren wird diese en-ge Zusammenarbeit zum synergetischen Nutzen beiderPartner und darüber hinaus der gesamten kommerziellenund akademischen IT-Landschaft erfolgreich verfolgt.

C-LAB’S WORKING PRINCIPLES

C-LAB: TWO PARTNERS – CLEAR PRINCIPLES – ONE GOAL

nformation technology systems are facing totally newchallenges. They are becoming increasingly mobile,distributed and ubiquitous, and have penetrated every

aspect of modern life. But the result of these develop-ments is that the complexity of IT systems is growing ex-ponentially at the same time as every sphere of life is be-coming more dependent on reliable IT.

Siemens Business Services and the University of Paderborn are facing this challenge in an exemplarymanner with their joint venture C-LAB, where the indus-trial approach driven by the market and the academicapproach driven by the search for knowledge are close-ly interwoven. This allows innovative concepts to bealigned with market requirements at an early stage. For20 years now, this close collaboration has come up withsynergetic benefits for both partners and, in addition, forthe entire commercial and academic IT landscape.

C-LAB follows three key principles in fulfilling its mis-sion: a clear phase model, a holistic approach to resol-ving problems, and a concentration on a few future-ori-ented fields.

C-LAB – THE THREE PHASES OF ACHIEVING ONE GOAL

There are always plenty of challenges waiting; initially,ideas are needed to master them. The classic academicworking principle of acquiring knowledge without re-stricting the scope of exploration is the most efficient ap-proach here. That’s why C-LAB pursues precisely thisacademic methodology in the Think phase. Some of theinstruments used include research work that culminatesin dissertations, basic research projects funded by the

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C-LAB folgt drei zentralen Prinzipien, um seine Aufga-be zu erfüllen: einem klaren Phasenmodell, einem ganz-heitlichen Problemlösungsansatz und der Konzentrationauf wenige, zukunftsorientierte Arbeitsgebiete.

C-LAB – DREI PHASEN ZUM ZIEL

Herausforderungen gibt es immer, doch zunächst sindIdeen gefragt, um sie zu bewältigen. Das klassische aka-demische Arbeitsprinzip des Erkenntnisgewinns ohneEinengung des Denkhorizonts bedeutet hier die effizi-enteste Vorgehensweise. Konsequenterweise verfolgtC-LAB in der Phase des Think genau diese akademi-sche Methodik. Forschungsarbeiten, die in Dissertatio-nen münden, von der Deutschen Forschungsgemein-schaft geförderte Grundlagenprojekte, aber auch un-terstützende Master- und Bachelor-Arbeiten sind hier dieeingesetzten Instrumente.

In der Phase Realize werden gezielt solche Ansätzeweiter verfolgt, die in absehbarer Zeit die Lösung eineskonkreten Problems erwarten lassen. Hierzu werden indieser Phase Demonstratoren und Prototypen realisiertund sorgfältig evaluiert. Nach Möglichkeit wird versucht,diese Arbeiten im Verbund mit Partnern aus Industrie undForschung durchzuführen. So werden die Ergebnisse vonBeginn an in einen weiter reichenden Kontext gestellt. Indieser Phase sind nationale oder europäische Verbund-projekte ein ideales Instrument, das von C-LAB konse-quent eingesetzt wird.

Grundsätzlich gilt es, die erzielten Ergebnisse nutzbrin-gend auf den jeweiligen Märkten zu platzieren. In derPhase Exploit verfolgt C-LAB auch diesen Auftrag kon-sequent auf verschiedenen Kanälen. Ein natürlicher undintensiv genutzter Kanal zum Markt ist durch den Vertriebvon Siemens Business Services gegeben. Oftmals ist eszusätzlich erforderlich, durch kleinere Pilotaufträge, dieC-LAB selbst ausführt, die prinzipielle Marktgängigkeit zudemonstrieren. Ein weiterer, ebenfalls erfolgreich ver-folgter Weg besteht darin, für bestimmte Lösungen spezi-elle Spin-off-Firmen zu gründen. C-LAB ist stolz, die ge-samte Klaviatur der Vermarktung zu beherrschen undsituationsabhängig einsetzen zu können.

Ein bedienter Markt stellt üblicherweise neue Anfor-derungen, womit der Ideenfindungsprozess von neuembeginnt. C-LAB fasst daher die Phasen Think, Realize

German Research Association (DFG), and Master’s andBachelor’s theses as a supporting measure.

In the Realize phase, we take those approaches thatcan be expected to resolve a specific problem in a fore-seeable time, and implement and carefully evaluate de-

monstrators and prototypes. To the extent possible, wetry to carry out this work in conjunction with partnersfrom business and research. This embeds the resultsfrom the very beginning in a broader context. Germanand European networked projects are an ideal instru-ment in this phase, and C-LAB is consistently involved inthem.

Then, the results need to be made available to the va-rious markets in a form that is useful to them. This is theExploit phase, which C-LAB rigorously pursues through a variety of channels. A natural and frequently usedchannel to the market is Siemens Business Servicessales force. In addition, C-LAB often needs to demon-strate the marketability of the results in principle by ful-filling small pilot orders itself. Another successful ap-proach is to found special spin-off companies to produceand market certain solutions. C-LAB is proud to havemastered the entire marketing spectrum and to be able touse it in the service of the specific situation.

A well-served market normally creates new require-ments, and this sets off the idea-finding process onceagain. C-LAB therefore does not regard the Think, Rea-

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und Exploit nicht als eindimensionale Folge auf, sondernals ständigen Kreisprozess. Dabei tragen auch alle dreiPhasen direkt zum Ziel des C-LAB bei, Lösungen für dieProbleme von morgen bereitzustellen.

C-LAB – DREI ANSÄTZE

Herausforderungen gibt es viele, und sie sind auchvielfältiger Natur. Je nach Situation können zu unterstüt-zende bzw. neu zu formulierende Prozesse im Vorder-grund stehen, oder es geht darum, spezielle informati-onsverarbeitende Technologien zu erarbeiten oder dieSchnittstelle zwischen dem stets im Mittelpunkt stehen-den Menschen und seiner informationstechnischen Um-gebung zu überarbeiten oder neu zu gestalten. Unab-hängig von den jeweiligen Themengebieten sind die dreiAspekte Prozesse, Benutzbarkeit und Informationstech-nologie zu betrachten, wobei die Gewichtung aufgaben-spezifisch variiert.

Unter Prozessen werden hier nichttechnische, im We-sentlichen betriebswirtschaftliche Abläufe verstanden.In einer Zeit der Globalisierung und der immer dynami-scher werdenden Vernetzung von Unternehmen gewinntdie Optimierung derartiger Abläufe zunehmend an Be-deutung. C-LAB trägt dazu bei, dass derartige Prozesseverstanden und analysierbar werden sowie auf der Basisvon Analysen veränderten Anforderungen angepasstoder gar völlig neu konzipiert werden können. Dabei wer-den Prozesse über alle Phasen der Wertschöpfungskettebetrachtet.

lize and Exploit phases as a one-dimensional sequence,but as a constant cycle. All three phases contribute di-rectly to C-LAB’s goal of providing solutions for the pro-blems of the future.

C-LAB – THREE APPROACHES

The challenges we take up reveal a wide variety. De-pending on the situation, the focus may be on supportingor reengineering particular processes, developing spe-cial information processing technologies, or revising orredesigning the interface between people (who are atthe core of our work) and their IT environments. Thesethree aspects – processes, usability and informationtechnology – need to be considered regardless of the to-pic in question, but their weighting may vary dependingon the task at hand.

In this respect, the term processes refers to non-tech-nical, mainly commercial courses of action. In a globa-lized world where the networking of companies is beco-ming increasingly dynamic, the optimization of theseprocesses gains in importance. C-LAB helps make themcomprehensible and analyzable so that they can beadapted or even completely redesigned if necessary tomeet changed requirements. Processes are consideredacross all stages of the value chain.

Every IT solution should have people and their needsat its core. It is thus C-LAB’s policy not to “tack on” aconsideration of the user late in the project but, if possi-ble, to include it as a major defining factor right from thebeginning. Aspects of usability should be dealt with on an interdisciplinary basis, and C-LAB’s team thereforeconsists of computer scientists, psychologists and de-signers.

In the end, it all boils down to information technologysolutions. At C-LAB, a team of experienced computerscientists uses the latest model-based technologies todevelop and implement innovative solutions. C-LAB’sskills profiles cover conventional client/server archi-tectures, multi-tier approaches, peer-to-peer solutions,Microsoft environments, Linux-based open source soft-ware, business applications, embedded real-time pro-grams and more.

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Im Zentrum jeder informationstechnischen Lösung hatder Mensch zu stehen. C-LAB verfolgt daher eine Sicht-weise, in der dieser Aspekt nicht nachträglich hinzuge-fügt wird, sondern möglichst von Beginn eines Projektesan ein wesentliches gestaltendes Moment darstellt.Aspekte der Benutzbarkeit müssen interdisziplinär ange-gangen werden. Das C-LAB Team besteht daher aus In-formatikern, Psychologen und Gestaltern.

Letztlich geht es um informationstechnische Lösun-gen. Ein Team erfahrener Informatiker steht im C-LABbereit, mit neuesten modellbasierten Techniken innova-tive Lösungen zu erarbeiten und zu implementieren. DasKompetenzprofil reicht von traditionellen Client-Server-Architekturen über Multi-Tier-Ansätze bis hin zu Peer-to-Peer-Lösungen, von Microsoft-Umgebungen zu Linux-basierten Open Source-Ansätzen, von Business-Anwen-dungen bis zu eingebetteten Echtzeitprogrammen.

Die drei im C-LAB verfolgten Ansätze sind eng mitein-ander verzahnt. Prozesslösungen, die sich nicht informa-tionstechnisch unterlegen lassen, sind von ebenso gerin-gem Wert wie Informationstechnologie, die in keineProzesskette eingepasst ist. Und weder Prozesse nochTechnologien, die nicht effizient und intuitiv nutzbar sind,stiften merkbaren Nutzen. Umgekehrt sind optimale Be-nutzungsschnittstellen ohne Hinterfütterung in Prozes-sen und Informationstechnologie wertlos.

C-LAB – DREI ARBEITSGEBIETE

Die Langfassung von C-LAB lautet Cooperative Com-puting and Communication Laboratory. Damit ergebensich bereits die drei Arbeitsschwerpunkte: Kooperation,Computing und Kommunikation. C-LAB hat schon vorzehn Jahren erkannt, dass dies die entscheidenden Ent-wicklungsrichtungen der Informationstechnik sind, langebevor beispielsweise der Aspekt der Kooperation alszentrale Fragestellung erkannt wurde.

Im Arbeitsschwerpunkt Kooperation konzentriert sichC-LAB zunächst auf das Arbeitsprinzip der Kollaboration.Darunter wird die lose Kopplung weitgehend autonomerEinheiten gesehen. Man findet dieses Prinzip bei Ge-schäftsprozessen im Rahmen der immer arbeitsteiligerenWelt, die gleichzeitig immer stärker vernetzt wird. C-LABuntersucht diesen Aspekt aus Sicht der Prozesse (wiekönnen Unternehmen kollaborative Prozesse aufsetzen

The three approaches taken by C-LAB are closely in-terlinked. Process solutions that cannot be supported byinformation technology are as useless as informationtechnology that does not fit into any process chain. Andprocesses and technologies that cannot be used effi-ciently and intuitively do not deliver noticeable benefits.Conversely, ideal user interfaces that are not backed byprocesses and information technology are without value.

C-LAB – THREE KEY FIELDS

The long form of “C-LAB” is actually the “CooperativeComputing and Communication Laboratory”. The namereveals the three key fields that we are engaged in: coo-peration, computing and communication. C-LAB recog-nized ten years ago that these are the key directions ofthe development of information technology. That waslong before, for example, the aspect of cooperation wasgenerally recognized as a central issue.

In the field of cooperation, C-LAB focuses first oncollaboration, i. e. a loose coupling of largely indepen-dent units. This principle is also encountered, for exam-ple, in business processes in which work is increasinglybeing shared via expanding networks. C-LAB examinesthis topic from the viewpoint of processes (how can com-panies set up and experience collaborative processes?)and of the design of information technology to supportthem. Modern Web services, standard information ex-change procedures and technologies to ensure data se-curity and authentication are some of the issues for

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und leben) wie auch der unterstützenden, informations-technischen Gestaltung. Moderne Ansätze der Web-Services oder des genormten Informationsaustausches,aber auch Techniken zur Sicherstellung von Datensi-cherheit und Authentifizierung sind Fragestellungen, zudenen C-LAB Lösungen erarbeitet. Ein hochaktuellesThema im Umfeld der Kooperation ist die Entwicklungvon Open Source-Software. C-LAB hat ein durchgängi-ges Konzept für Erstellung, Verbreitung, Nutzung undPflege derartiger Software entwickelt und Potenziale ei-ner kommerziellen Nutzung aufgezeigt. Innovation ent-steht in der Regel durch Gedankenaustausch. Ein geziel-tes Innovationsmanagement muss diesen Aspekt daherin den Mittelpunkt der Betrachtung ziehen. C-LAB erar-beitet Methoden, den Innovationsprozess gezielt zu be-gleiten und zu steuern.

Völlig neue Paradigmen zeichnen sich für das Compu-ting ab. Frühzeitig hat C-LAB die Potenziale entdeckt, dieim Autonomic Computing bzw. Organic Computing liegen.Bei diesen Ansätzen versucht man, Prinzipien biologi-scher Prozesse sinngemäß auf informationstechnischeSysteme zu übertragen. Man erhält damit Systeme, diesich selbst verbessern, selbst heilen, selbst schützen,selbst verwalten. Die überbordende Komplexität zukünf-tiger IT-Systeme wird möglicherweise nur mit diesen An-sätzen beherrschbar sein. C-LAB hat daher dieses Prin-zip zum Leitprinzip seiner Arbeit gemacht. Im Bereich dereingebetteten Systeme wird dieses Prinzip besonders in-tensiv angewandt. Hier entwickelt C-LAB selbstoptimie-rende Systeme – Systeme, die in der Lage sind zu lernenund erfolgreiches Verhalten benachbarter Systeme ko-pieren. Diese innovativen Konzepte werden mit Prototy-pen demonstriert, die auf der Basis von in der Industrieetablierten Standards realisiert werden. C-LAB verfügtüber eine einzigartige Berechnungs- und Simulations-technik für multimodale Lichtwellenleiter, d. h. Wellenlei-ter mit relativ rauen Oberflächen. Derartige Wellenleiterwerden nicht nur in den Leiterplatten der Zukunft einezentrale Rolle finden, sondern auch in innovativen Sen-sorsystemen. Hier arbeitet C-LAB intensiv mit der Auto-mobilzulieferindustrie zusammen.

Spätestens mit der weltüberspannenden Verbreitungdes Internets wurde die zentrale Rolle der Kommunika-tion offensichtlich. Es ist zu erwarten, dass in naher Zu-

which C-LAB is working on developing solutions. A topi-cal subject in the field of cooperation is the developmentof open source software. C-LAB has an end-to-end con-cept to develop, distribute, use and maintain such soft-ware and to demonstrate its potential for commercial ex-ploitation. Innovation generally comes about throughexchanges of thoughts and ideas, and this exchangeshould be at the heart of innovation management. C-LABworks out methods to flank and control the innovationprocess selectively.

Completely new paradigms are emerging for compu-ting. At an early stage, C-LAB realized the potential ofautonomic computing and organic computing, which at-tempt by analogy to apply the principles of biological pro-cesses to information technology systems. These ap-proaches result in systems that can improve, heal,protect and manage themselves, and may be the onlyway to cope with the burgeoning complexity of future ITsystems. For this reason, C-LAB has made them the gui-ding principle of its work. This principle is applied especi-ally intensively when it comes to embedded systems.Here, C-LAB is developing self-optimizing systems, i. e.systems that are able to learn and copy the successfulbehavior of neighboring systems. These innovative con-cepts are demonstrated with prototypes implemented onthe basis of industry standards. C-LAB has unique com-putation and simulation technology for multi-mode wave-guides, i. e. waveguides with relatively rough surfaces.Such waveguides will not only play a key part in the prin-ted circuit boards of the future but also in innovative sen-sor systems. In this area, C-LAB is collaborating closelywith the automotive supplier industry.

The key role of communication became clear even tosceptics by the time the Internet spread all over theworld. It is anticipated that, in the near future, networkingwill connect not just computers (and the people whowork with them) but technical artifacts, too. Web servi-ces, which C-LAB is using to generate innovative solu-tions, open up undreamed-of potential for IT applications.Mobile devices will play an increasingly dominant rolealongside stationary networked systems. The term ad-dress is acquiring an additional meaning in this context:that of information for locating devices. C-LAB examinesmobile systems and develops solutions for them, especi-

kunft nicht nur Computer (und damit arbeitende Men-schen) lückenlos vernetzt werden, sondern auch beliebi-ge technische Artefakte. Für IT-Anwendungen eröffnensich mit Web-Services ungeahnte Potenziale, auf derenBasis C-LAB innovative Lösungen erstellt. Neben sta-tionären vernetzten Systemen spielen mobile Geräte zu-nehmend eine dominante Rolle. Hier erhält der Begriffder Adresse eine völlig neue Bedeutung: Er beinhaltetnun auch Lokalisierungsinformation. C-LAB untersuchtmobile Systeme und erarbeitet Lösungen, insbesonderefür die Frage der Informationskonsistenz kooperierendermobiler Systeme. Eine enorme Herausforderung stellenRealzeitanwendungen auf mobilen Endgeräten dar. AlsMusterbeispiel hierfür hat C-LAB für Augmented Reality-Anwendungen auf derartigen Geräten Lösungen erarbei-tet. Die Unvorhersagbarkeit von Übertragungslatenzenzwingt dabei dazu, wesentliche Teile der AR-Anwendungin das mobile Endgerät zu verlagern, was neuartige Algo-rithmen erfordert. Dies alles macht natürlich nur Sinn,wenn die Kommunikation mit dem Menschen effizientund intuitiv möglich ist. C-LAB’s Usability Engineeringstellt sicher, dass Lösungen erarbeitet werden, die die-sen Aspekt in den Vordergrund rücken. Zusätzliche An-forderungen ergeben sich, wenn Menschen mit Be-hinderung informationstechnische Systeme benutzen.C-LAB unterhält ein Kompetenzzentrum für barrierefrei-en Zugang, das zugleich für die gesamte Siemens AGwirkt.

Wie schon bei den drei vom C-LAB verfolgten Ansät-zen ist auch hier eine enge Verzahnung der drei Arbeits-gebiete zu beobachten. In der Tat finden sich bei denmeisten vom C-LAB verfolgten kommerziellen und geför-derten Projekten Anteile aus zwei, wenn nicht gar allendrei Arbeitsgebieten.

C-LAB ist stolz darauf, bei all seiner Konzentration aufverteilte IT-basierte Lösungen in den drei orthogonalenPrinzipien für seine Zielsetzung jeweils einen integrati-ven Ansatz anbieten zu können. C-LAB überspannt diePhasen Think, Realize, Exploit, C-LAB verfolgt die An-sätze der Prozesse, der Nutzerzentrierung und der Infor-mationstechnologie, und C-LAB befasst sich mit Ko-operation, Computing und Kommunikation. Mit dieserdreifach gesamtheitlichen Arbeitsweise erzeugt C-LABbei seinen Projektpartnern und Kunden optimalen Nut-zen.

ally solutions designed to enhance information consis-tency between cooperating mobile systems. Real-timeapplications on mobile devices present a tremendouschallenge. C-LAB has created sample solutions for aug-mented reality applications (AR) on such devices. Theunpredictability of data transfer latencies makes it es-sential to move major parts of the AR application to themobile device, and this necessitates new algorithms. Ofcourse, all this only makes sense when communicationbetween people can take place efficiently and intuitively.C-LAB’s usability engineering ensures that the solutionsthat are generated take usability into account. Additionalrequirements arise when disabled persons use IT sys-tems. C-LAB’s Accessibility Competence Center exa-mines questions of barrier-free access to C-LAB’s solu-tions, and simultaneously serves as a resource on thistopic for Siemens AG as a whole.

As with the three approaches taken by C-LAB, thesethree fields are closely interlinked. In fact, most of thecommercial and funded projects at C-LAB involve two oreven all three of these fields.

With all its concentration on distributed, IT-based so-lutions in the three orthogonal principles, C-LAB is proudto be able to offer an integrated approach to achievingeach of its goals. C-LAB holistically manages the Think,Realize and Exploit phases, pursues approaches relatingto processes, user-centricity and information technology,and is intensively involved in cooperation, computing andcommunication. With this end-to-end triple approach, C-LAB delivers optimal benefits for its project partners.

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AUSGEWÄHLTEPROJEKTE

COLLABORATION

ollaboration ist nicht nur ein Modebegriff, son-dern ein zentraler Bestandteil der Leistungs- undWettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens. Wir

verstehen unter Collaboration die Unterstützung zielge-richteter Zusammenarbeit von Mitarbeitern kooperieren-der Organisationen in ihren arbeitsteiligen Leistungspro-zessen.

Die Möglichkeiten der Collaboration sind vielschichtig.Zu unterscheiden ist die Zusammenarbeit: • von Bereichen eines Unternehmens – Intra-Company

Collaboration • von Bereichen verschiedener Unternehmen – Inter-

Company Collaboration • entlang der Wertschöpfungskette • auf einer Stufe der Wertschöpfungskette • auf nationaler Ebene • auf internationaler Ebene

Jede Konstellation bringt ihre eigenen Anforderungenmit sich. Für eine erfolgreiche Gestaltung sind fünf be-stimmende Faktoren zu berücksichtigen. Die zugrundeliegende Organisation stellt den Handlungsrahmen durchdie in ihr agierenden Mitarbeiter sowie durch die zu ver-richtenden Prozesse und der darin einzuset-zenden Informations- und Kommunikations-technologie. Letztere dient hierbei zur Unter-stützung der Mitarbeiter in den einzelnenProzessen. Jedoch erst das notwendige Wis-sen über die Zusammenhänge und Abläufeder Organisation verbindet die einzelnen Fak-toren und ermöglicht die aufgabenkonformeZielerreichung.

Um Collaboration als Vorgehensweise zugestalten, sind daher alle drei Ansatzpunktedes C-LAB zu berücksichtigen – Geschäfts-prozess, Benutzerprozess und Technologie.

SELECTED PROJECTS

COLLABORATION

ollaboration is not just a popular term: it is also akey factor in a company’s ability to deliver servi-ces and achieve competitive advantages. We un-

derstand collaboration as the optimization of goal-ori-ented teamwork in cooperating companies and as thesupport of individual employees within the scope of aproject with their various project-related tasks.

Collaboration comes in a variety of forms and may in-clude the following types of interconnection: • Between the departments of a company (intra-com-

pany collaboration)• Between departments of different companies (inter-

company collaboration)• Along the value chain• At one stage of the value chain• On the national level• On the international level

Every constellation of collaborating people or institu-tions has its own specific requirements, but five determi-ning factors generally need to be taken into account. Theresponsible organization provides the framework for ac-tion by the people working under its aegis, through the

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Bild 1: Bestimmende Faktoren der Collaboration in Gestaltung und Durchführung

Fig. 1: Factors that influence the design and operation of the collaboration

Informations- undKommunikationstechnologie

Prozesse

Organisation

Wis

sen

Mitarbeiter

Basis einer jeden Collaborationgestaltung ist die Ana-lyse der Prozesse aus Sicht der Geschäfts- und Benut-zerprozesse. Die Konzeption auf Basis dieses Wissenswird durch weitere branchenspezifische technische undnichttechnische Anforderungen ergänzt. So müssen oftNormen oder rechtliche Anforderungen mit einbezogenwerden.

Auf dieser Grundlage entwickeln wir Konzepte für dieProzessgestaltung und ihre optimale technische Unter-stützung. Der Fokus liegt hier auf der Ermöglichung undVerbesserung der dezentralen Leistungserstellung durchdie Potenziale der modernen Informations- und Kommu-nikationstechnologie. Im Rahmen der technischen Um-setzung werden existierende Komponenten und Techno-logien evaluiert, neue Konzepte und Architekturen ent-wickelt und Lösungen realisiert. Hierbei werden auchKomponenten aus der eigenen Entwicklung (VKC undProCoBa) sowie Open Source Komponenten oder auchproprietäre Fremdsoftware eingesetzt.

Themen wie Mobile, Wearables u. a. erweitern dabeidie Verfügbarkeit von technischem Wissen und Möglich-keiten. Sie erweitern damit das Thema Collaboration vonreinen Desktopapplikationen hin zu mobiler und allge-genwärtiger Unterstützung in den unterschiedlichstenArbeitsprozessen.

Schon in den vergangenen Jahren wurde hier insbe-sondere Collaboration in der Produktentwicklung undspeziell in der Automobilindustrie thematisiert.

Für die Zukunft hoffentlich sehr hilfreich ist ein Refe-renzmodell zur Collaboration, das im Rahmen einer indiesem Jahr abgeschlossenen Dissertation entwickeltwurde. Es unterstützt die aufgabengerechte Ausgestal-

processes to be used, and by the information and com-munication technology involved. This information andcommunication technology supports employees in the in-dividual processes, but it is the necessary knowledge ofthe situation and procedures at the organization thatbrings the individual factors together and makes it possi-ble to achieve the goals determined by the task at hand.To conceive of collaboration as a procedure, it is there-fore necessary to take all three of C-LAB’s approachesinto consideration – business processes, user processesand technology.

The basis for designing any collaboration is an analy-sis of business and user processes. The requirements ofthe underlying business process are gathered and ana-lyzed with the aid of various methodologies. Although therequirements will differ from context to context, whatmatters here is knowledge: from business process auto-mation all the way to intercultural communication. User-centered design is also especially relevant. Require-ments on this level are supplemented by other technicaland non-technical requirements that are specific to theindustry in question. For example, it is often necessary toconsider standards or certain legal requirements.

This is the basis on which we develop concepts forprocess design and its optimal technical support. We fo-cus on enabling and enhancing the decentralized provi-sion of goods and services by exploiting the potential ofmodern information and communications technology. Inthe course of technical realization, C-LAB evaluates exis-ting components and technologies, develops new con-cepts and architectures, and implements solutions. In theprocess, we rely on self-developed components (VKCand ProCoBa) as well as on open source componentsand proprietary third-party software.

Topics such as mobility, wearables and the like extendthe options, changing collaboration from a pure desktopapproach to mobile, ubiquitous support for a wide varietyof work processes.

In the past years, collaboration has become a majortopic in the field of product development, especially inthe automotive industry.

We hope that a collaboration reference model thatwas completed last year in the course of a dissertationwill be very helpful in the future. It supports the enginee-

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Bild 2: Vorgehen zur ganzheitlichen Technologieentwicklung

Fig. 2: Integrated technology development procedure

Prozesse

Technische Umsetzung

Usability

ring of business processes to fulfill the tasks at hand, andthe requirements-oriented implementation of those pro-cesses in information and communication systems.

The VirtOweB project and the ProCoBa solution basisare presented below as two examples of the work that C-LAB has undertaken in the area of collaboration.

SUCCESSFUL END TO A PROJECT: VIRTOWEB – VIRTUAL FORMS OF ORGANIZATION FOR KNOW-LEDGE-BASED BIOTECHNOLOGY PROCESSES

The BMBF-funded VirtOweB project came to a suc-cessful conclusion in February 2005. A closing event andtwo books presented the work and findings to the publicin concentrated form. The specific scientific results andthe technology that was implemented in the form of theProject Collaboration Base information and communica-tion system are just two aspects of this. The organiza-tional work and, above all, the verification of a workflowmodel are equally significant. This project delivered awide range of results that can be used in the biotechno-logy industry specifically, but also among knowledgeworkers at small and medium-sized enterprises (SMEs)as a whole. It should also be noted that the project provi-ded the basic content for several theses and one disser-tation at C-LAB.

The VirtOweB project worked out the biotechnologyindustry’s requirements for the virtualization of its colla-borative relationships with partners in the industry. Ourresearch efforts focused on engineering efficient and fle-xible processes while minimizing losses caused by fric-tion at organizational interfaces.

The project aimed to create a functional basis forcollaboration that satisfies technical requirements andthose of business processes, individual users, and therules of the industry in question. This functional basis isdesigned for ad hoc use in order to significantly reduceboth lead times and total project duration.

Although the specific requirements of companies inthe biotechnology industry formed the starting point forthis project, the procedure and results are largely of amore general nature. Innovative SMEs with project-ori-ented teamwork structures are thus the actual targetgroup of our work.

The specific results of the VirtOweB project includedefined collaboration processes and a suitable collabo-

tung der Geschäftsprozesse sowie deren anforderungs-konforme Umsetzung in Informations- und Kommunika-tionssysteme.

Stellvertretend für verschiedene Arbeiten im BereichCollaboration werden im Folgenden das Projekt VirtOweBund die Lösungsbasis ProCoBa vorgestellt.

ERFOLGREICHER PROJEKTABSCHLUSS: VIRTOWEB –VIRTUELLE ORGANISATIONSFORMEN FÜRWISSENSBASIERTE BIOTECHNOLOGIEPROZESSE

Im Februar 2005 wurde das BMBF geförderte Pro-jekt VirtOweB sehr erfolgreich abgeschlossen. Ein Ab-schlussevent und zwei Bücher stellten Arbeiten und Er-kenntnisse nochmals gesammelt der Öffentlichkeit vor.

Die konkreten Ergebnisse wissenschaftlicher Art undin eingesetzter Technologie in Form des Informations-und Kommunikationssystems Project Collaboration Basesind dabei aber nur ein Teil, organisationale Arbeiten undvor allem die Verifizierung eines Vorgangsmodells sindebenso von Bedeutung. Das Projekt konnte so ver-schiedenste Ergebnisse zur Verfügung stellen, die in derBranche Biotechnologie, aber auch insgesamt im Be-reich mittelständischer „Wissensarbeiter“ genutzt wer-den können. Ebenso ist zu erwähnen, dass das Projekt ei-ne inhaltliche Basis für mehrere Diplomarbeiten und eineDissertation im C-LAB bildete.

Das Projekt VirtOweB erarbeitete Anforderungen derBiotechnologie-Branche an eine Virtualisierung ihrer Ko-operationsbeziehungen mit Partnern der Branche. Da-bei standen die effiziente und flexible Prozessgestaltungsowie eine damit einhergehende Minimierung schnitt-stellenbedingter Reibungsverluste im Zentrum der For-schungsbemühungen.

Das Ziel des Projektes bestand darin, eine funktions-fähige Basis für das gemeinsame Arbeiten zu schaffen,die den Ansprüchen der Geschäftsprozesse, der einzel-nen Benutzer, den Regularien der Branche sowie techni-schen Erfordernissen entspricht. Sie soll ad hoc einsetz-bar sein und auf diese Weise sowohl die Vorlaufzeitenals auch die Projektdurchführung signifikant verkürzen.

Obwohl die konkreten Anforderungen von Unterneh-men der Biotechnologie-Branche als Ausgangspunkt ge-nommen wurden, können Vorgehensweise und Resultatin weiten Teilen als allgemeiner gültig angesehen wer-den. Innovative mittelständische Unternehmen, die pro-

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jektorientiert zusammenarbeiten, sind so die eigentlicheZielgruppe der Arbeiten.

Konkrete Ergebnisse sind definierte Prozesse der Ko-operation und ihre Unterstützung durch eine geeigneteKooperationsplattform. Ergänzend wurden allgemeineVorgehensweisen und Handlungsempfehlungen erar-beitet.

Wie die Reaktionen der Fallstudienpartner sowie ersterweiterer Nutzer zeigten, wurden die mit dem Forschungs-vorhaben verfolgten Ziele sehr erfolgreich erreicht.

Gerade die Erfahrungen des Vorgehens mit einer strik-ten Orientierung der Entwicklung an den Geschäfts -undBenutzerprozessen bieten wichtige Erkenntnisse, so-wohl für zukünftig zu gestaltende Forschungsprojekte alsauch für die Einführung oder Verbesserung von Zusam-menarbeitsprozessen und -werkzeugen in der Praxis.

Collaboration zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeitkleiner und mittelständischer Unternehmen auch in derBiotechnologie

Biotechnologie wird heute zumeist mit gezielter gene-tischer Mutation, Stammzellen, Fermentations- und Zell-kulturtechniken für neue therapeutische Konzepte in Kli-nik und Diagnostik assoziiert. Im erweiterten Umfeld vonLife Science Unternehmen induziert die Biotechnologieallerdings die Kombination innovativer Lösungsansätzemit individuellen Kundenansprüchen. Dieser erweiterteKontext stellt damit weit über die technischen und wis-senschaftlichen Kernkompetenzen der noch jungen klei-nen und mittelständischen Biotechnologieunternehmenhinaus solche Ansprüche, ihre Produkte nachhaltig undflächengreifend am Markt zu platzieren.

In dem von Konzernstrukturen geprägten Pharma-,Kosmetik- und Lebensmittelmarkt werden innovativekleine Start-ups erst dann wahrgenommen, wenn sieentweder über eine entsprechend innovative und solideProduktentwicklung, eine tragfähige wirtschaftliche Ba-sis oder ein anderes, herausstechendes Merkmal verfü-gen. Gerade dies ist aber in der Aufbauphase dieser Un-ternehmen selten in hinreichendem Maße der Fall.

Gemäß dem Megatrend des „one-stop-shopping“, be-vorzugen potenzielle Partner und Auftraggeber der In-dustrie stets Komplettlösungen aus einer Hand. DieseEntwicklung zwingt kleinere Unternehmen der Life Sci-ence Branche zu strategischen Kooperationen und Alli-anzen, um so vernetzt das eigene Leistungs- und Pro-

ration platform to support them. Moreover, C-LAB deve-loped general procedures and recommended actions.

This research project achieved its goals very success-fully, as the reactions of case study partners and otherinitial users showed. In particular, experiences gainedwith a procedure strictly oriented to development in linewith business and user processes delivers significantknowledge both for research projects that are plannedfor the future and for the rollout or enhancement of colla-borative processes and tools in practice.

Collaboration to raise the competitiveness of small andmedium-sized enterprises in the biotechnology industry

These days, biotechnology is generally associatedwith deliberate genetic mutation, embryonic stem cellsand fermentation and cell culture technologies for newdiagnostic and therapeutic concepts in healthcare. In theextended area of life science companies, however, bio-technology is triggering a combination of innovative ap-proaches to solutions that aim to meet customers’ speci-fic requirements. This extended context makes it ne-cessary to place products broadly on the market with aneye toward the long term – a requirement that goes wellbeyond the technological and scientific core skills ofsmall and medium-sized biotechnology enterprises thatare still relatively young.

The pharmaceutical, cosmetic and food markets arecharacterized by corporate structures; consequently,small and innovative start-ups are not noticed until theyhave developed an innovative and solid product, esta-blished a viable financial basis, or demonstrated someother outstanding characteristic. But precisely that israrely the case to any great extent during a company’sstart-up phase.

Potential partners and customers from industry followthe megatrend toward of one-stop shopping, i. e. theywant complete solutions from a single source. This situa-tion is forcing smaller companies in the life scienceindustry to enter into strategic collaborations and allian-ces in order to expand their own service and productportfolios on a networked basis and to be able to act asfull-line suppliers on the market. The main challenges liein the development of suitable collaborative conceptsand their technical and organizational realization, and in

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duktportfolio zu erweitern und als Komplettanbieter amMarkt reagieren zu können. Neben der Heterogenität derKooperationspartner hinsichtlich interner Strukturen,Leistungen und Produkte stellt die Entwicklung geeigne-ter Kooperationskonzepte und deren technische sowieorganisatorische Umsetzung eine inhärente Herausfor-derung dar. Desgleichen gilt es, existierende räumlicheund zeitliche Barrieren zu überwinden, um damit eine vi-tale Kooperation realisieren zu können. Der Bedarf lei-stungsfähiger Tools zur Unterstützung vielschichtiger Ko-operationsprozesse in den Life-Sciences wurde in denvergangenen Jahren auch in der IT-Branche erkannt unddie Entwicklung solcher „Business-Lösungen“ maßgeb-lich vorangetrieben.

Die AnforderungenDer beschriebene Hintergrund zeigt bereits die

Vielschichtigkeit der Anforderungen. Rechtliche, tech-nische, organisatorische und soziale Aspekte sowiedie Eigenschaften des jeweiligen Kooperationsver-hältnisses sind von Bedeutung.

Ausgehend von tiefgehenden Analysen der Ge-schäfts- und Benutzerprozesse insbesondere in derZusammenarbeit zwischen Abteilungen und ver-schiedenen Unternehmen wurde ein Konzept entwor-fen, das ganzheitlich die Anforderungen aus ver-schiedenen Aspekten berücksichtigt.

Die LösungAus komplexen UML-Darstellungen ein Konzept

und anschließend eine technische Lösung zu gene-rieren, ist ein erfolgskritischer Punkt eines Projektes.Im Abwägen zwischen vielfältigen Anforderungenund dem Wunsch nach einer pragmatischen, quasiselbsterklärenden Anwendung muss eine Balancegefunden werden. Daher wurde ein vielleicht schlichterscheinendes Konzept aus Sichten entworfen, dasmit vielen technischen Finessen umgesetzt wurde, dieder Benutzer aber möglichst nicht wahrnehmen soll. DasSystem soll nicht durch Komplexität beeindrucken, son-dern durch Pragmatismus. Dies scheint nach der Eva-luierung der ersten Einsätze gelungen. Der Prototyp Pro-ject Collaboration Base (ProCoBa) wurde auf Basis einesbereits vorhandenen Systems erstellt, um effizienter mitden Entwicklungsressourcen des Projektes umgehen zukönnen.

the heterogeneity of collaborating partners when itcomes to internal structures, services and products. It isalso necessary to overcome existing spatial and tempo-ral barriers in order to keep a cooperation vital. The needfor powerful tools to support multi-faceted collaborativeprocesses in the life sciences has also been recognizedin the past years in the IT industry; and this has been criti-cal in driving the development of such business solutions.

RequirementsThe backdrop that has been outlined here illustrates

the multi-faceted nature of collaboration’s requirements.Legal, technical, organizational and social aspects andthe characteristics of the collaborative relationship areall important.

On the basis of in-depth analysis of business and userprocesses – especially in collaboration between depart-ments and different companies – C-LAB drew up a con-cept that addresses requirements in an end-to-end fa-shion.

SolutionOne element critical to the success of a project is the

generation of a concept and then a technical solution

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Bild 3: Herausforderung bei der Gestaltung einer gemeinsamen Pro-zess- und Wissensbasis

Fig. 3: The challenge in the design of a joint process and knowledgebasis

Flexible Kooperationen• Collaboration• Virtuelles Unternehmen• Projektnetzwerk• Gelegenheitskooperation• Netzwerkorganisation

orga

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rechtlicheso

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etechnische

Der EinsatzViele Systeme des Wissensmanagements oder der

Projektkoordination wurden bereits entwickelt und inDienst gestellt. Die Technik wird installiert, der Benutzerkurz technisch eingewiesen. Die Phase der Adaption istdann meist lang, oder die Einführung erweist sich alsnicht so erfolgreich wie geplant.

In VirtOweB wurde eine andere Vorgehensweise ge-wählt. Die Einführung bei den Unternehmen erfolgte auftechnischer und prozessualer Ebene. Es wurde eine kur-ze, technisch geprägte Übersicht gegeben. Der Schwer-punkt lag aber auf der prozessorientierten Einführung.Hierzu wurden so genannte „Guided Walkthrough“ rol-lenbezogen für Projektleiter, Labormitarbeiter etc. erstelltund so nicht das System erlernt, sondern ein neuer Pro-zess.

Durch strukturierte Evaluation nach Einführung konn-ten viele Hinweise zu Prozessen und technischer Reali-sierung gewonnen werden, die allerdings erst nach Endedes Projektes in weitere Arbeiten einfließen können.

Zusammenarbeit mit dem Parallelprojekt InVirtONeben der starken inhaltlichen Ergänzung verbindet

beide Forschungsprojekte die Nutzung der gemeinsa-men technischen Basis. Angeregt vom DLR wurde so ei-ne breitere Basis für beide Projekte geschaffen, umTransfer, Feedback und Nutzung der Ergebnisse schonwährend der Laufzeit intensiver als sonst möglich zu ge-stalten.

TECHNIK FÜR WISSENSARBEITER: PROJECT COLLABORATION BASE

ProCoBa ist eine Lösungsbasis, die sich besonders anden Anforderungen von kurz- und mittelfristigen Projek-ten in mittelständischen Unternehmen orientiert, die ver-teilt oder vernetzt arbeiten.

ProCoBa baut auf der gleichen Technologie wie dieLösungsbasis Virtual Knowledge Center (VKC) auf, die in den vorangegangenen Jahren im C-LAB entwickeltwurde. Beide ergänzen sich, da VKC eine systemati-sche Wissensbereitstellung ohne Projektbezug ansprichtund ProCoBa Dokumente innerhalb eines Projektablaufshandhabbar macht.

Das prototypisch implementierte System ProCoBa er-möglicht eine Projektunterstützung für Unternehmen der

from complex UML representations. It is necessary tofind a balance between multi-faceted requirements andthe desire for a pragmatic, practically self-explanatoryapplication. This is why we established a concept ofuser-related views. That may seem somewhat plain onthe face of it, but it comes with many technical refine-ments – things that users are not supposed to notice, if atall possible. The system is not supposed to impress itsusers with its complexity; instead, they should perceiveits practicality. After evaluating initial installations, thisseems to have succeeded. The prototype Project Colla-boration Base (ProCoBa) was developed on the basis ofan existing system in order to deal with the project’s de-velopment resources more efficiently.

ApproachMany knowledge management or project coordination

systems have already been developed and put into ser-vice. The technologies are installed and users are givenbrief technical instructions. The adaptation phase thatfollows then generally either takes a long time, or the roll-out turns out to be not as successful as planned.

We have chosen another approach to VirtOweB. Thesoftware was rolled out at companies on the technicaland process levels and a brief summary of a technicalnature was presented. However, the focus was on pro-cess-oriented rollout. Here, role-based guided walk-throughs were created for project managers, lab staffetc. As a result, it was not the system people learned, buta new process.

After the rollout, a structured evaluation delivered awealth of information on the processes and technicalrealization. However, this information can only be in-cluded in other work when the project has been conclu-ded.

Collaboration with the parallel project InVirtOWhat unites these two research projects is not only

their complementary content but also the fact that theyare based on the same technology. Under the encou-ragement of DLR, a broader basis was established for thetwo projects to structure transfer, use and feedback onresults in the course of the project more intensively thanwould otherwise be possible.

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Biotechnologie-Branche. Es bietet alle Möglichkeiten ei-nes Dokumentenmanagementsystems. Durch Erstellungund Anwendung von Projektvorlagen können beliebigeProjekttypen effizient angelegt und bearbeitet werden.Die Möglichkeit zum Austausch von Nachrichten inner-halb eines Projektes unterstützt zusätzlich die Koopera-tion. Durch das von ProCoBa verwendete Rechtesystemkann ein fein abgestufter gesicherter Zugang zum Sys-tem bzw. auf die einzelnen Projekte gewährleistet wer-den. Dadurch ist es möglich, Anwendern des Systemsüber die verschiedenen Sichten gemäß der Rechteein-stellungen gezielt Zugriff auf Informationen anzubieten.

Die Anwendung ist komplett serverbasiert, d. h. beiden Anwendern ist zum Betrieb bzw. zur Nutzung desWerkzeugs lediglich ein Webbrowser notwendig. Esmüssen keine zusätzlichen Softwarekomponenten instal-liert werden.

ProCoBa ist eine datenbankgestützte, Java-basierteWebanwendung. Mittels der zugrunde liegenden Daten-bank (zurzeit werden Firebird und Oracle unterstützt)werden die wichtigsten Entitäten wie Dokumente, Kate-gorien, Projektschritte und Anwender verwaltet. DenAufbau, die Verwaltung und den Versand der abgerufe-nen Seiten übernimmt ein Apache-Tomcat-Webserver.Die Seiten selbst sind mit der Java-Server-Page (JSP)-Technologie implementiert, die innerhalb eines Struts-Web-Framework eingesetzt werden. Das ermöglicht eineeffiziente und performante Verwaltung der Aktionen in-nerhalb der ProCoBa-Anwendung.

Die serverseitige Verwendung der Sprache Java er-möglicht darüber hinaus eine weitgehende Plattformun-abhängigkeit; somit kommen eine Vielzahl von Betriebs-systeme in Betracht, auf denen die Webanwendung zumEinsatz kommen kann.

Merkmale und Funktionalitäten von ProCoBaBei ProCoBa handelt es sich um eine konsequente

Weiterentwicklung der Lösungsbasis VKC, welche insbe-sondere um Funktionen der Projektsteuerung und -ver-waltung erweitert wurde. Darüber hinaus wird mit Pro-CoBa ein Sichtenkonzept eingeführt, welches je nachindividueller Aufgabenstellung der Systemnutzer ein pro-jekt- oder rollenbezogenes Arbeiten ermöglicht.

Ein weiteres zentrales Merkmal der Software ProCoBaist ihre Entwicklung konform zu den Anforderungen der

TECHNOLOGY FOR KNOWLEDGE WORKERS: PROJECT COLLABORATION BASE

ProCoBa is a solution basis that is especially orientedto the requirements of short- and medium-term projectsat small and medium-sized companies working in a distri-buted or networked environment.

ProCoBa builds on the same technology as the VirtualKnowledge Center (VKC) solution basis, which C-LAB de-veloped over the past few years. The two complementeach other because VKC deals with the systematic provi-sion of knowledge without reference to a particular pro-ject and ProCoBa supports the handling of documentswithin a project.

The prototype ProCoBa system supports projects forcompanies in the biotechnology industry, and delivers allthe facilities of a document management system. Anyproject type can be created and edited efficiently bycreating and using project templates. The possibility ofexchanging messages within a project additionally sup-ports collaboration. The rights system used by ProCoBameans that it is possible to provide finely graded, secureaccess to the system or individual projects. This meansthat users can be given specific access to informationvia various views in accordance with rights settings.

The application is entirely server-based, i. e. users on-ly need a Web browser to operate or use the tool. It is notnecessary to install any additional software components.

ProCoBa is a Web application that is based on a data-base and Java. The main entities – such as documents,categories, progress and users – are managed with theaid of the underlying database (Firebird and Oracle aresupported at present). An Apache Tomcat Web serversets up, manages and sends the pages that are retrieved.The pages themselves have been implemented with Ja-va Server Page (JSP) technology within a Struts Webframework to ensure efficient, high-performance ma-nagement of the actions in the ProCoBa application.

Using the Java language on the server side also me-ans that ProCoBa is largely platform-independent. Thus,a variety of operating systems can be considered for usewith the Web application.

Features and functions of ProCoBaProCoBa is a further development of the VKC solution

basis. It has been amended in particular with project

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Good Laboratory Practice (GLP). GLP konforme Anforde-rungen an elektronische Systeme in der Biotechnologiewerden in dem von der Food and Drug Administration(FDA) herausgegebenen Leitfaden „Guidance for Indus-try Part 11, Electronic records; Electronic Signatures –Scope and Application“ beschrieben. Die Kernaussagendieses Leitfadens umfassen die Forderungen nach siche-rer Datenübertragung, Authentifizierung und Autorisie-rung, Nachvollziehbarkeit von Daten bzw. deren Ände-rungen und Protokollierung sowie die Dokumentation.

Der offensichtlichste Vorteil von ProCoBa ist, dass dertraditionelle, in Unternehmen für jedes einzelne Projektexistierende und auf papiergestützen Dokumenten basie-rende „Projektordner“, der immer nur an einem Ort ver-fügbar ist, durch ProCoBa abgelöst wird. Die durch Pro-CoBa virtualisierten Projektordner enthalten alle rele-vanten Dokumente und stellen diese über Entfernungenoder auch branchentypische Barrieren wie Laborschleu-sen hinweg den Nutzern des Systems zu Verfügung. Diewesentlichen Nutzenpotenziale, die sich aus dem Einsatzvon ProCoBa für die Projektpartner ergeben, lassen sichwie folgt zusammenfassen:

• Elektronischer Zugriff auf Projektdokumentation stattwie bislang papiergestützter Zugriff; damit ist ein orts-unabhängiger Zugang möglich

• Einführung einer elektronischen Projektüberwachung,die sich ebenfalls ortsunabhängig gestaltet

• Die Verfügbarkeit von Projektdokumentationen durchelektronische Ablagemöglichkeiten wird stark erhöhtund fördert die Transparenz für alle Beteiligten.

• Darstellung der Dokumente gemäß einer Projektsicht(Sicht für alle an einem bestimmten Projekt Beteilig-ten) und einer Funktionssicht (Sicht für alle Funktions-gruppen innerhalb der Unternehmung). Das dabei zu-grunde liegende Prinzip stellt sicher, dass für dieunterschiedlichen Sichten keine Redundanz der Da-ten in Form von abgelegten Dokumenten erforderlichist.

• Dem Rollenkonzept des jeweiligen Unternehmens an-passbares gestuftes und delegierbares Rechtekonzept

• Generierung von neuen Projekten gleichen Typs aufBasis von hinterlegten Grundinformationen (Muster,Templates) erleichtert das Aufsetzen eines neuenProjektes, da für jeden Projekttyp eine Verzeichnis-struktur vorgegeben werden kann.

control and management functions. On top of this, ProCo-Ba introduced a view concept which allows systemusers to work on a project or role-basis, depending ontheir particular task.

Another key feature of the ProCoBa software is that ithas been developed to comply with Good LaboratoryPractice (GLP). GLP-compliant requirements for electro-nic systems in biotechnology are described in “Guidancefor Industry Part 11, Electronic Records; Electronic Sig-natures – Scope and Application”, which is published bythe US Food and Drug Administration (FDA). The corestatements in this guide cover the requirements for se-cure data transmission, authentication and authorization,traceability of data and changes to it, logging and docu-mentation.

The most obvious advantage of ProCoBa is that it repla-ces the traditional “project folder“, which is kept at com-panies on paper for every single project and is only avai-lable at one place. Project folders can be virtualized withProCoBa. They contain all the relevant documents andare made available to users of the system over distancesand also across industry-typical barriers such as labora-tory entrances. For project partners, the main potentialbenefits of using ProCoBa can be summarized as follows:

• Access to project documentation in electronic forminstead of on paper, which enables the use of thisdocumentation from any location.

• Introduction of electronic project monitoring that isalso location-independent.

• Electronic filing greatly increases the availability andtransparency of project documentation for all partiesinvolved.

• Presentation of documents in a project view for allparties involved in the project, and in a functionalview for all functional groups within the undertaking.The underlying principle makes sure that the variousviews do not lead to data redundancy in the shape ofdocuments that have been filed more than once.

• A graded, delegable rights concept that can be adap-ted to the company’s specific role concept.

• The ability to generate new projects of the same typeon the basis of stored background information (sam-ples, templates) makes it easier to set up a new pro-ject because a directory structure can be specifiedfor every project type.

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Das Konzept aufgaben- und nutzerbezoge-ner Sichten

Ziel des ProCoBa zugrunde liegendenKonzeptes ist es, eine kontext- und perso-nenbezogene Verfügbarkeit der Dokumentezu schaffen und den Kooperationsprozess inseinen einzelnen Phasen zu unterstützen,z. B. durch Ad-hoc-Initialisierung neuer Pro-jekte, Statusverfolgung etc.

Kern des Konzeptes ist eine Matrix-Infor-mationsarchitektur (siehe Bild 4). Die Archi-tektur eines Systems legt fest, welche Ord-nung von Dokumenten ein Nutzer vorfindetund in welchen inhaltlichen Kategorien ersich im System bewegt. Hier trägt das Kon-zept den zwei identifizierten elementaren Arten von Nut-zern Rechnung. Bei den grundlegenden Nutzertypenhandelt es sich zum einen um die unmittelbaren Projekt-mitarbeiter und zum anderen um die Projekte administra-tiv flankierenden Mitarbeiter. Entsprechend bietet ProCo-Ba zwei verschiedene Sichten auf Dokumente an: EineProjektsicht stellt Dokumente in den Kontext eines spezi-fischen Projektes und gruppiert diese (siehe Bild 5).

Eine Funktionssicht stellt Dokumente in den Kon-text administrativ flankierender Aufgaben und gruppiert

Concept of task-based and user-based viewsThe goal of the concept that underpins ProCoBa is to

make documents available on a contextual and person-related basis and to support the individual phases of thecollaboration process, e. g. through ad hoc initializationof new projects, status tracking and the like.

A matrix information architecture (see Fig. 4) lies at the heart of the concept. The architecture of a systemdefines the way that documents are ordered for a user,and the content categories that the user navigates. Our

concept allows for the twoelementary types of usersthat have been identified,namely direct project staff onthe one hand and adminis-trative staff flanking the pro-ject on the other hand. Accor-dingly, ProCoBa provides twodifferent views of documents.The project view places do-cuments in the context of aspecific project and groupsthem (see Fig. 5).

The functional view placesdocuments in the context offlanking administrative tasksand groups them accordingly(see Fig. 6). The project view,e. g. for a laboratory mana-ger, shows all project-relateddocuments in their context,

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Bild 4: Konzept der Matrix-Informationsarchitektur

Fig. 4: Matrix information architecture concept

Bild 5: Dokumentenaufbereitung in der Projektsicht

Fig. 5: Document presentation in the project view

übergeordnete Tätigkeit

Projekt A

Projekt B

Projekt …

ControllingProjekt-

Koordination …

projektbezogene TätigkeitLegende:

Tätigkeit 1Tätigkeit 2…

Tätigkeit 1Tätigkeit 2…

Tätigkeit 1Tätigkeit 2…

sie dementsprechend (sieheBild 6). In der Projektsicht, bei-spielsweise eines Laborleiters,sind alle projektbezogenen Do-kumente in ihrem Projektkon-text verfügbar, während in deraufgabenorientierten Sicht, bei-spielsweise eines Controllers,Dokumente projektübergreifendgebündelt und im Aufgaben-kontext verfügbar gemacht wer-den. Das bedeutet: Jeder Nut-zer hat in seiner Sicht direktenZugriff auf sämtliche für seineAufgaben relevanten Dokumente, unabhängig davon, wosie rein physisch im System abgelegt wurden.

Aus dem Sichtenkonzept resultiert das Konzept dervirtuellen Dokumente. Entsprechend der Matrixstruktursind Dokumente gleichzeitig in verschiedenen Sichtenverfügbar, ohne dabei real mehrfach zu existieren. Siesind vielmehr virtuell vorhanden, d. h. in der persönlichenSicht eines Nutzers sicht- und bearbeitbar, aber phy-sisch in anderem Kontext und unter Umständen an einemanderen Ort gespeichert. Dies gewährleistet, dass Doku-mente nicht doppelt gehalten werden. Probleme der Re-dundanz wie Konsistenz und Kapazität werden vermie-den. Berechtigte Nutzer können zu jeder Zeit und anjedem Ort auf die aktuelle Version dieses Dokuments zu-greifen.

Die Ausgestaltung der Sicht eines individuellen Nut-zers obliegt dabei dem Administrator des Unternehmens,welches das Kooperationssystem unterhält. Über dieRechtevergabe können einzelnen internen oder externenNutzern punktgenau Zugriffsmöglichkeiten gegeben oderihnen Einblicke in die Dokumentenstruktur verwehrt wer-den.

Die Benutzerschnittstelle von ProCoBa bereitet in derProjektsicht eine Reihe von Informationselementen auf,die die entsprechende Nutzergruppe unterstützen soll,ihre Projektaufgaben effektiv und effizient zu erledigen.Diese Elemente finden sich konsistent auf jeder Register-

whereas the task-oriented view, e. g. for a controller,bundles documents across projects and makes themavailable in a task context. This means that, in their views,all users have direct access to all documents that are re-levant to their tasks regardless of where they are storedphysically in the system.

The view concept, in turn, gives rise to the concept ofvirtual documents. In accordance with the matrix struc-ture, documents are simultaneously available in differentviews without really existing more than once. Instead,they exist virtually, i. e. they can be seen and edited in auser’s personal view but are stored physically in anothercontext and under other circumstances at another place.This prevents redundant storage of documents, andavoids problems such as consistency and capacity thatare associated with redundancy. Authorized users canaccess the current version of a document at any timefrom anywhere.

It is up to the administrator of the company operatingthe collaboration system to define the view that individu-al users see. The rights system means that individual in-ternal or external users can be granted precisely-definedaccess, or can be denied an insight in the documentstructure.

In the project view, ProCoBa’s user interface presentsa variety of information elements that are intended tohelp the user group in question to perform their project

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Bild 6: Dokumentenaufbereitungin der Funktionssicht

Fig. 6: Document presentation inthe functional view

karte, so dass Informationen und Dokumente in allenProjekten in einer konsistenten Struktur verfügbar sind.Um die konsistente Projektdarstellung zu gewährleisten,unterstützt das System die Verwaltung von Projekttem-plates, aus denen neue Projekte in der definierten Struk-tur erzeugt werden können (siehe Bild 7).

Bei den Informationsobjekten, die berechtigte Nut-zer in der Projektsicht angezeigt bekommen, handelt essich etwa um: Metainforma-tionen, Projektstatus, Projekt-kontakte und Projektbenach-richtigungen. Die Metainfor-mationen liefern einen schnel-len Überblick zu relevantenProjektdaten wie etwa zu Auf-traggebern, zur Laufzeit sowiezu der in dem Projekt zu erfül-lenden Aufgabe. Der Projekt-status stellt Angaben zum Pro-jektfortschritt oder etwaigenVerzögerungen in der Abwick-lung zur Verfügung und ist da-mit ein zentrales Steuerungs-

tasks effectively and efficient-ly. These elements are con-sistently located on every tab-bed page so that informationand documents in all projectsare available in a consistentstructure. To make sure theproject is represented con-sistently, the system can ma-nage project templates fromwhich new projects can begenerated with the definedstructure (see Fig. 7).

The information objects thatauthorized users see in the project view can be meta-in-formation, status, contacts and messages relating to theproject. The meta-information delivers a rapid overviewof relevant project data such as customers, duration andthe tasks involved. The status provides information onthe progress of the project and any delays in handling it,and is thus a central control element for project mana-gers (see Fig. 8). The contact data of persons involved in

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Bild 8: Projektstatus und Projekt-schritte

Fig. 8: Project status and progress

Bild 7: Anlegen eines Projektesaus vordefinierten Templates

Fig. 7: Creating a project frompredefined templates

element für den Projektleiter (siehe Bild 8). Projektkon-takte liefern einen schnellen Zugang zu den Kontaktda-ten Projektbeteiligter, während Projektnachrichten eineprojektbezogene Ad-hoc-Benachrichtigung über neueingestellte Dokumente und aktuelle Mitteilungen an dasProjektteam beinhalten. Im Inhaltsbereich der Regis-terkarte bildet sich die unternehmensintern übliche Do-kumentenstruktur für Projekte ab, die für Nutzer nichtveränderbar ist. ProCoBa bildet eine gute Basis fürschnelle Realisierungen im Bereich mittelfristiger, pro-jektbezogener Collaboration und kann autonom und er-gänzend zu bestehenden Systemen eingesetzt werden,bietet aber auch die Möglichkeit als eine Komponente inUmgebungen mit Portalen, gemeinsamen Benutzerrech-tesystemen etc. als Baustein eingesetzt zu werden.

Kontakt:Dr. Heidi Hohensohnemail: Heidi.Hohensohn@c-lab.de

the project can be looked up quickly, and messages canbe sent to the project team for ad hoc information aboutnew documents and current events. The company’s nor-mal internal document structure for projects is shown inthe content area of the tabbed page. This cannot bechanged by standard users.

ProCoBa is a good basis for the rapid implementationof medium-term collaboration in projects, and can beused on its own or as a supplement to existing systems. Itcan also be used as a component in environments withportals, common user access rights, and so on.

Contact:Dr. Heidi Hohensohnemail: Heidi.Hohensohn@c-lab.de

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OPTICAL INTERCONNECTIONTECHNOLOGY

enerell gilt heute für die Entwicklung und denEinsatz neuer Technologien in verschiedenstenAnwendungsbereichen, dass ohne die Verfüg-

barkeit leistungsfähiger mathematischer Simulationsver-fahren eine effiziente und wettbewerbsfähige Produkt-entwicklung (Fehlerminimierung, Designoptimierung, Ent-wicklungszeit- und kostenreduktion) kaum mehr möglichist. Ein Vorgehen nur nach der Methode „Versuch undIrrtum“ ist teuer und langwierig.

Im Arbeitsgebiet „Optical Interconnection Technolo-gy“ befasst sich C-LAB mit der mathematischen Simu-lation, dem Entwurf und der messtechnischen Charakte-risierung von so genannten hochmultimodalen optischenWellenleitern. Ziel dieser Arbeiten ist die Erschließungund Nutzung des technologischen Innovationspotentialsderartiger Wellenleiter für verschiedenste Anwendungs-bereiche wie die optische Aufbau -und Verbindungs-technik für elektrisch-optische Baugruppen oder diefaseroptische Sensorik im Automotive-Bereich. Hierbeiliefert die mathematische Simulation ein tieferes Ver-ständnis für die relevanten Mechanismen und unterstütztzeit -und kostengünstigere Entwicklungen. Die mathema-tischen Methoden werden mit Experimenten und Mes-sungen abgeglichen, und diese Kombination erzeugtdann einen nachweisbar hohen Nutzen für die industriel-le Praxis.

ELEKTRISCH-OPTISCHE LEITERPLATTE (OAVT)

Mit den seit 1998 kontinuierlich geleisteten Beiträgengehört C-LAB weltweit zu den Pionieren auf dem Gebietder elektrisch-optischen Aufbau- und Verbindungstech-nik für Leiterplatten und Baugruppen (OAVT). Bild 9 ver-anschaulicht die Vision dieser Zukunftstechnologie.

OPTICAL INTERCONNECTION TECHNOLOGY

n various application areas, it is now almost impossi-ble to develop and use new technologies and pro-ducts efficiently and competitively (error minimiza-

tion, design optimization, reduction of development timeand cost) without powerful mathematical simulation me-thods. A trial-and-error approach is expensive and time-consuming.

The Optical Interconnection Technology group at C-LAB deals with mathematical simulation and the de-sign and metrological characterization of multimode opti-cal waveguides. The goal of this work is to tap and ex-ploit the technological innovation potential of suchwaveguides for a variety of application areas, such asoptical interconnection technology (OIT) for electro-opti-cal circuit boards or fiber-optic sensors in the automotiveindustry. Mathematical simulation deepens our under-standing of the relevant mechanisms, and allows deve-lopment to proceed faster and at lower cost. The mathe-matical methods are synchronized with experiments andmeasurements, and this combination then delivers de-monstrably high benefits for industrial practice.

ELECTRO-OPTICAL CIRCUIT BOARDS

With the contributions it has made continuously since1998, C-LAB is one of the worldwide pioneers in the fieldof optical interconnection technology for printed circuitboards. Fig. 9 shows the vision of this future technology.The underlying approach is to use highly multimodal, op-tical channel waveguides that have been integrated ad-ditionally in a conventional electric circuit board, e. g. toimplement optical chip-to-chip interconnects. This cre-ates a totally new hybrid technology – electro-optical cir-cuit boards (EOCB) – that can be scaled in line with the

AUSGEWÄHLTE PROJEKTE / SELECTED PROJECTS

rapidly increasing bandwidth requirements of future ge-nerations of information processing systems. In 2005, C-LAB continued its collaboration with departments ofSiemens Corporate Technology in Berlin and Munich to

press ahead with this innovative vision of electro-opti-cal board technology. In addition to the metrologicalcharacterization of many prototypes of optical wave-guides in our own optics laboratory, C-LAB’s work in thisfield focused mainly on the continued development of theexisting research simulator for optical interconnects inboards.

FIBER-OPTIC SENSORS

Another application area for highly multimodal opticalwaveguides lies in fiber-optic sensors (FOS), and this isvery different from OIT for boards. Such sensors functionon the basis of the detectable change in the opticaltransmission behavior of highly multimodal fibers whenthe fiber orientation changes in the longitudinal direction.This qualitatively well-established effect can be intensi-fied by manipulating the fiber structure in the core cladding area. This approach is also used for sensortasks in various fields. Developments to date have large-ly been based on the measured results of tests. However,suitable mathematical simulation methods were not avai-lable for fiber-optic sensors. Against this background, C-LAB has been collaborating closely with SiemensVDOsince the beginning of 2004 on the development of a si-mulation system that will support computer-aided designof fiber-optic sensors for automotive applications (see“Selected examples – Fiber-optic sensors in vehicles”below). C-LAB managed to adapt the main results and

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Grundlegend ist dabei die Verwendung von zusätzlichen,in die konventionelle elektrische Leiterplatte integriertenoptischen Kanalwellenleitern, z. B. für die Realisierungoptischer Chip-to-Chip Verbindungen. Auf diese Weiseentsteht eine völlig neuartige hybride elek-trisch-optische Verbindungstechnik (Electro-Optical Cicuit Board (EOCB) Technology), wel-che entsprechend dem rasant ansteigendenBandbreitenbedarf zukünftiger Generationeninformationsverarbeitender Systeme skaliertwerden kann. Auch in 2005 hat C-LAB gemein-sam mit den entsprechenden Abteilungen vonSiemens Corporate Technology in Berlin undMünchen die Entwicklung dieser innovativenTechnologie voran getrieben. Neben der mess-technischen Charakterisierung zahlreicher Ver-suchsmuster von optischen Wellenleitern imeigenen Optiklabor, konzentrierten sich die Arbeiten vonC-LAB in diesem Bereich vor allem auf die kontinuierli-che Weiterentwicklung des Forschungssimulators füroptische Verbindungen in Leiterplatten.

FASEROPTISCHE SENSORIK (FOS)

Ein weiterer, von der OAVT für Baugruppen völlig ver-schiedener Anwendungsbereich für hochmultimodaleoptische Wellenleiter ist der Bereich der faseropti-schen Sensoren (FOS). Das Funktionsprinzip derartigerSensoren basiert auf der detektierbaren Änderung desoptischen Übertragungsverhaltens hochmultimodalerFasern bei Veränderung des Faserverlaufs in Längs-richtung. Dieser seit langem qualitativ bekannte Effektkann durch Manipulation der Faserstruktur im Kern-Mantel-Bereich verstärkt werden, und dies wird in ver-schiedenen Anwendungsbereichen auch für Sensor-aufgaben genutzt. Die bisherigen Entwicklungen ba-sierten dabei im Wesentlichen auf messtechnisch ge-wonnenen Versuchsergebnissen. Nicht verfügbar warenhingegen geeignete mathematische Simulationsverfah-ren für faseroptische Sensoren. Vor diesem Hintergrundarbeitet C-LAB seit Anfang 2004 in enger Zusammen-arbeit mit SiemensVDO an der Entwicklung eines Si-mulationssystems, welches den rechnergestützten Ent-wurf faseroptischer Sensoren für Automotive-Anwen-dungen ermöglichen wird (s. Abschnitt AusgewählteBeispiele – Faseroptische Sensoren im Automobil). Hier-

Bild 9: Vision der elektrisch-optischen Leiterplatte

Fig. 9: Vision of the electro-optical board

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bei gelang es C-LAB wesentliche, in vorangehendenF&E-Projekten im Bereich der OAVT erzielte Ergebnisseund gewonnenes Know-how an das neue Aufgabenfeldzu adaptieren und so eine führende Stellung im Bereichder Computersimulation faseroptischer Sensoren einzu-nehmen.

KOMMERZIELLE VERWERTUNG VON F&E-ERGEBNISSEN

Sehr erfolgreich verliefen die Aktivitäten von C-LABhinsichtlich des Ausbaus der bereits in 2004 begonnenenkommerziellen Nutzung und Verwertung von F&E-Ergeb-nissen und Kompetenzen aus dem Arbeitsgebiet OpticalInterconnection Technology. So wurden im Rahmen vonindustriellen Dienstleistungsprojekten im Bereich desOptical Engineering das (u. a. auch in nationalen und eu-ropäischen Förderprojekten) erzielte Know-how sowieForschungsergebnisse in signifikantem Umfang der kom-merziellen Nutzung und Verwertung zugeführt. Darüberhinaus entstanden in enger Zusammenarbeit mit Sie-mens Corporate Technology mehrere Erfindungen, diezum Patent angemeldet wurden.

PUBLIKATION WISSENSCHAFTLICHER UND TECHNISCHER ERGEBNISSE

Die auf dem Gebiet der optischen Verbindungstechnikerzielten wissenschaftlichen und technischen Ergebnis-se wurden im Rahmen von Beiträgen zu nationalen undinternationalen Workshops, Konferenzen sowie einemFachbuch publiziert (u. a. 3rd DGG Symposium on NovelOptical Technologies, Würzburg, Germany; ORT 2005, Je-na, Germany; MOC 2005, Tokio, Japan; ZEDAC 2005, Köln,Germany; Photonics West 2006, San Jose, USA und „In-dustrielle Produktionstechnik für Baugruppen mit inte-grierten optischen Kurzstreckenverbindungen“, VerlagDr. Detert, Templin, 2005). Darüber hinaus präsentierte C-LAB auch in 2005 auf der internationalen FachmesseSMT/HYBRID/PACKAGING 2005 in Nürnberg die neue-sten Ergebnisse der Forschungs- und Entwicklungsarbei-ten, insbesondere im Bereich der Simulation und desrechnergestützten Entwurfs optischer Verbindungen fürLeiterplatten. Die Softwaredemonstrationen wurden mitgroßem Interesse von den Fachleuten aus der Leiterplat-tenindustrie verfolgt.

extensive know-how from previous OIT R&D projects to this new field of research and, in doing so, took up aleading position in computer simulation of fiber-opticsensors.

COMMERCIAL EXPLOITATION OF R&D RESULTS

C-LAB’s activities to expand the commercial exploita-tion of R&D results and skills from the OIT area began in2004 and have been very successful. For example, theknow-how and research results from industrial serviceprojects relating to optical engineering (including Ger-man and European sponsored projects) have been ex-ploited commercially to a significant extent. On top ofthis, close cooperation with Siemens Corporate Techno-logy has led to several inventions for which patents arepending.

PUBLICATION OF SCIENTIFIC AND ENGINEERING RESULTS

The scientific and engineering results obtained in thefield of optical interconnection technology were pub-lished in various papers for national and internationalworkshops and conferences (including the third DGGSymposium on Novel Optical Technologies, Würzburg,Germany; ORT 2005, Jena, Germany; MOC 2005, Tokyo,Japan; ZEDAC 2005, Cologne, Germany; Photonics West2006, San Jose, USA) as well as in a book (“IndustrielleProduktionstechnik für Baugruppen mit integrierten opti-schen Kurzstreckenverbindungen”, Verlag Dr. Detert,Templin, 2005). In addition, C-LAB attended the interna-tional SMT/HYBRID/PACKAGING 2005 tradeshow in Nu-remberg last year, as it has in the past, and presented thelatest results of its research and development work, es-pecially on simulation and computer-aided design of op-tical interconnects for boards. Our software demonstra-tions were followed with great interest by experts fromthe printed circuit board industry.

OUTLOOK FOR 2006

Our work in 2006 will be to continue projects that arealready in progress and to focus on providing and ex-panding the expertise needed to meet the requirementsof OIC:

AUSBLICK FÜR 2006

Neben der Fortführung laufender Projekte werdensich die Arbeiten in 2006 auf die Bereitstellung und denbedarfsgerechten Ausbau der vorhandenen Kompeten-zen konzentrieren: • Ausbau des spezifischen Know-hows im Bereich des

Electro-Optical Engineering insbesondere für hoch-multimodale Wellenleiter sowie die optische Kopp-lung von optoelektronischen und mikrooptischenKomponenten an diese Wellenleiter.

• Anwendungsspezifische Weiterentwicklungen desForschungssimulators für den rechnergestütztenEntwurf hochmultimodaler optischer Verbindungs-systeme mit Verbindungslängen bis zu mehrerenMetern.

• Weiterentwicklung der spezifischen Labormesstech-nik für die Charakterisierung optoelektronischer undmikrooptischer Komponenten und Wellenleiter.

Ziel ist es darüber hinaus, in 2006 die erfolgreichekommerzielle Verwertung der vorhandenen Kompeten-zen und erzielten F&E-Ergebnisse fortzusetzen. Dies um-fasst sowohl die Fortführung der laufenden Aktivitäten inden Anwendungsbereichen „Faseroptische Sensorik“und „OAVT für elektrisch-optische Baugruppen“ alsauch die Erschließung weiterer potenzieller Anwen-dungsbereiche und Kunden.

AUSGEWÄHLTE BEISPIELE

Im folgenden wird aus den beiden o. g. Anwendungs-bereichen „Faseroptische Sensorik“ und „OAVT für elek-trisch-optische Baugruppen“ je ein Beispiel für den inno-vativen Einsatz hochmultimodaler optischer Wellenleitervorgestellt. Im ersten Beispiel leisten das bei C-LAB vor-handene Know-how sowie die entwickelten Simulations-verfahren bereits heute einen wichtigen Beitrag zur Pro-duktentwicklung bei SiemensVDO. Das zweite Beispielbeschreibt ein Konzept für die Nutzung des technolo-gischen Potentials optischer Verbindungen in Leiterplat-ten hinsichtlich einer signifikanten Höherskalierung derÜbertragungsbandbreiten von informationsverarbeiten-den Systemen zukünftiger Generationen. Hierbei verfügtC-LAB mit der vorhandenen Kompetenz im Bereich dermathematischen Simulation optischer Verbindungen

• Extension of specific electro-optical engineeringknowledge, especially of highly multimodal wave-guides and the optical coupling of opto-electronic and micro-optical components to these wave-guides

• Application-specific enhancements of the researchsimulator for computer-aided design of highly multi-modal optical interconnect systems with connectionsextending up to several meters

• Further development of the specific laboratory mea-surement technology to characterize opto-electronicand micro-optical components and waveguides

Beyond that, in 2006 we aim to continue the successfulcommercial exploitation of our expertise and R&D re-sults. This covers both the continuation of current activi-ties relating to fiber-optic sensors and OIT for electro-op-tical circuit boards and the tapping of other potentialapplication areas and customers.

SELECTED EXAMPLES

Below we describe examples of the innovative use ofhighly multimodal optical waveguides in the areas of fi-ber-optic sensors and OIT for electro-optical boards thatwere outlined above. In the first example, C-LAB’s know-how and the simulation methods that have been deve-loped are already making a valuable contribution to pro-duct development at SiemensVDO.

The second example describes a concept for utilizingthe technological potential of optical interconnects incircuit boards with regard to significantly upscaling thetransmission bandwidths of future generations of infor-mation processing systems. With its skills in mathemati-cal simulation of optical interconnections, C-LAB is in anoutstanding position to provide simulation-based supportfor the pursuit of this concept in the future.

Example 1: fiber-optic sensors for pedestrian protectionsystems in vehicles

New regulations regarding pedestrians are scheduledto come into force in 2005 and 2010 as a result of theframework directive on pedestrian protection for Europe-an automotive manufacturers. Both passive and activemeasures can be taken to protect pedestrians in accor-

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über hervorragende Voraussetzungen für die simula-tionstechnische Unterstützung bei der weiteren Verfol-gung dieses Konzepts.

Beispiel 1: Faseroptischer Sensor für Fußgängerschutz-systeme im Automobil

Zur Erfüllung der ab 2005 bzw. 2010 geltenden Vorga-ben aus der Rahmenrichtlinie der europäischen Auto-mobilhersteller zum Fußgängerschutz können sowohlpassive als auch aktive Fußgängerschutzmaßnahmenherangezogen werden. Dabei müssen für den Stoßfän-ger, das Frontend und insbesondere für die Motorhaubekonstruktive Lösungen gefunden werden, um den für ei-nen Fußgängeraufprall notwendigen Deformationswegund die entsprechende Nachgiebigkeit der Fahrzeug-struktur zu schaffen. Ein favorisiertes Schutzkonzeptsetzt auf das Aufstellen der Motor-haube vor dem Aufschlagen desFußgängers auf dem Fahrzeug, umso das notwendige Energie-Absorp-tionsvermögen in diesem Bereichbereitzustellen (siehe Bild 10). Die-ses aktive Schutzsystem benötigtneben der Aktuatorik – die das Auf-stellen der Motorhaube bewerkstel-ligt – auch eine geeignete Sensorikzur Erkennung und Klassifizierungdes Kollisionsobjektes [1].

Ein bei SiemensVDO favorisierterAnsatz für die Implementierung die-ser Sensorik basiert auf einem fa-seroptischen Lichtwellenleiter derquer zur Fahrtrichtung längs in denStoßfänger integriert wird [2], [3]. Bei einer durch Kollisi-on (z. B. mit einem Fußgänger) hervorgerufenen Defor-mation des Stoßfängers ändert sich gleichzeitig der Ver-lauf der in den Stoßfänger integrierten Sensorfaser. Dieswiederum bewirkt eine Änderung des optischen Übertra-gungsverhaltens, welche als Änderung des optischenSignals am Ausgang der Sensorfaser detektiert und elek-tronisch weiterverarbeitet wird und ggf. die Aktuatorikauslöst. Bei der Evaluierung verschiedener Implementie-rungsvarianten der Sensorfaser leistete C-LAB in 2005wichtige Beiträge vor allem im Bereich der Modellierungund simulationstechnischen Analyse des optischenWirkprinzips.

dance with these regulations. For this purpose, it is ne-cessary to find design solutions for the fenders, the frontend and, in particular, the engine hood in order to createthe required deformation space and structural vehicleelasticity in the event of impact with a pedestrian. A fa-vored concept for protection involves raising the enginehood before a pedestrian strikes the vehicle in order toabsorb the necessary energy in this area (see Fig. 10).This active protection system requires, in addition to theactuators that raise the hood, a suitable sensor mecha-nism to detect and classify the object of impact [1].

An approach to implementing these sensors that is fa-vored by SiemensVDO is based on a fiber-optic wave-guide that is integrated longitudinally in the fender andtransversely to the direction of travel [2], [3]. When the

fender is deformed by an impact (e. g. with a pedestrian),the orientation of the sensor fibers integrated in the fen-der changes at the same time. In turn, this causes achange in optical transmission behavior, which is detec-ted as a change to the optical signal at the output of thesensor fibers and is processed electronically; it may alsotrigger the actuators. In evaluating various ways of im-plementing the sensor fibers, C-LAB made major contri-butions, especially to the modeling and simulation-basedanalysis of the optical effect principle.

As part of this project, C-LAB developed a simulationsystem for fiber-optic sensors. To begin with, we had toadapt the existing research simulator for optical multi-

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Bild 10: Prinzip des Fußgängerschutzsystems (Quelle: Siemens Restraint Systems GmbH)

Fig. 10: Principle of the pedestrian protection system (source: Siemens Restraint Systems GmbH)

Hierzu hat C-LAB ein Simulationssystem für faseropti-sche Sensoren entwickelt. Ausgangspunkt dafür war dieanwendungsspezifische Adaptierung des bereits vor-handenen Forschungssimulators für optische Multi-mode-Wellenleiter an die Anforderungen der FOS-Simu-lation. Dies war grundsätzlich möglich, da sich wegender großen Längs- und Querschnittsabmessungen der zu untersuchenden Sensorfasern physikalisch ähnlicheVerhältnisse wie bei den hochmultimodalen optischenKanalwellenleitern für elektrisch-optische Leiterplattenergeben. Eine große Herausforderung bestand allerdingsdarin, das bestehende Wellenleitermodell um geeigneteModelle zur effizienten Beschreibung der verschiedenenFOS-Geometrien zu erweitern. Basierend auf 2D-Model-len wurden zunächst Einzelstrahl-Simulationen durchge-führt, um die Funktionsfähigkeit der implemen-tierten Modelle zu zeigen. Diese Simulationenhaben bereits tiefere Kenntnisse über das Ver-halten des FOS geliefert und somit zu einembesseren Verständnis des optischen Sensor-effekts beigetragen. In fortführenden Arbeitenwurden dann komplexere 3D-Modelle zur re-alistischen Beschreibung der tatsächlichenSensorgeometrien entwickelt (siehe Bild 11).Des Weiteren wurden Lösungen für eine Re-duktion der Simulationszeiten gefunden undumgesetzt. Dies gestattet heute eine effizienteAnalyse von langen und komplexen Wellenlei-terstrukturen mit Längen bis zu mehreren Me-tern in akzeptablen Rechenzeiten.

Über die Modellierung der passiven Sen-sorfaser hinaus erforderte die vollständige simulations-technische Nachbildung des optischen Systems auchdie Entwicklung von geeigneten Modellen für die aktivenoptischen Sende- und Empfangskomponenten (Leuchtdi-ode, LED und Photodiode, PD).

Der Ansatz für die Modellierung der LED basiert dabeiauf der Annahme einer inkohärenten Quelle, deren Geo-metrie einer kreisrunden Scheibe mit einem gewissenQuerschnitt entspricht. Für die Realisierung eines nume-rischen Simulationsmodells muss der gesamte Quellen-bereich diskretisiert werden. Somit kann in diesem Mo-dellierungsansatz der Quellenbereich als eine diskreteAnordnung von Elementarstrahlern angesehen werden.Dieses Modell kann auch dazu verwendet werden, um

mode waveguides to the application-specific require-ments of FOS simulation. This was possible in principlebecause the large longitudinal and cross-sectional di-mensions of the sensor fibers that are being examinedmean that physically similar conditions are obtained asfor highly multimodal, optical channel waveguides forelectro-optical circuit boards. A major challenge, how-ever, lay in the extension of the existing waveguide mo-del to incorporate models suitable for describing the va-rious FOS geometries efficiently. Initially, single-beamsimulations were carried out on the basis of 2D models toshow that the implemented models work. These simula-tions delivered in-depth knowledge of the behavior of theFOSs, and consequently contributed to better understan-ding of the optical sensor effect. To follow up on this, we

then developed more complex 3D models to describe theactual sensor geometries realistically (see Fig. 11). More-over, we found and implemented solutions to reduce si-mulation times. These activities now allow long, complexwaveguide structures extending up to several meters tobe analyzed efficiently in acceptable compute times.

Beyond modeling the passive sensor fibers, C-LAB’stask was to simulate the entire optical system. Thus, itwas also necessary to develop suitable models for activeoptical transmitter and receiver components (light-emit-ting diode [LED] and photodiode [PD]). The approach tomodeling the LED is based on the assumption of an inco-herent source whose geometry corresponds to a circulardisk of a certain cross-section. In order to implement a

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Bild 11: Ausschnitt aus einem 3D-Modell für eine Sensorfaser und Einzelstrahl-trajektorie

Fig. 11: Section of a 3D model for a sensor fiber and single-beam trajectory

die Koppeleffizienz oder die Empfindlichkeit gegenübereinem Versatz zwischen Quelle und Wellenleiter zu un-tersuchen.

Für die Modellierung der Photodiode genügen Kennt-nisse über den Durchmesser der aktiven Fläche, die nu-merische Apertur und die Responsivität. Mit diesenParametern kann dann ein genügend genaues Modell in den Forschungssimulator implemetiert werden. DerDurchmesser der aktiven Fläche kann mit Hilfe einesNahfeld-Scanners bestimmt werden. Hierbei wird zu-nächst eine Single-Mode-Faser wenige Mikrometer vorder Photodiode positioniert, in die Licht einer geeignetenWellenlänge eingekoppelt wird. Werden nun mit der Fa-ser Punkte in der transversalen Abtastebene angefahrenund beleuchtet, resultiert hieraus die lokale Responsi-vität der Photodiode. Ein typisches Ergebnis einer sol-chen Messung ist in Bild 12 dargestellt.

Die numerische Apertur einer Photodiode kann entwe-der gemessen oder aus bekannten Systempara-metern berechnet werden. Das Prinzip für einenmöglichen Messaufbau ist in Bild 13 dargestellt.Mit Hilfe einer Faser wird die aktive Fläche derPhotodiode angestrahlt, wobei darauf zu achtenist, dass die Diode nicht überstrahlt wird. Sinddie emittierte und detektierte Leistung gleich, soentspricht die numerische Apertur der Fasermindestens der der Photodiode.

Die Verifikation der Simulationsmodelle er-folgt im Wesentlichen anhand von messtechni-schen Untersuchungen an FOS-Funktionsmus-tern im Optiklabor des C-LAB. Hier könnenmögliche Änderungen im Verlauf der Sensorfa-

numerical simulation model, it is necessary todiscretize the entire source area. In this mode-ling approach, the source area can thus be re-garded as a discrete arrangement of elemen-tary radiators. This model can also be used toexamine the coupling efficiency or sensitivityversus an offset between source and wave-guide.

To model the photodiode, it is sufficient toknow the diameter of the active face, the nu-merical aperture and the responsitivity. Anadequately accurate model can be implemen-ted in the research simulator with these para-

meters. The diameter of the active face can be ascer-tained with the aid of a near-field scanner. To begin with,a single-mode fiber is placed a few micrometers in frontof the photodiode into which light of a suitable wave-length is coupled. If points in the transversal scan levelare approached and illuminated with the fiber, this re-sults in the local responsitivity of the photodiode. Fig. 12shows a typical result of such a measurement.

The numerical aperture of a photodiode can either bemeasured or be calculated from known system para-meters. The principle of a possible measuring setup isshown in Fig. 13. The active face of the photodiode is illu-minated with the aid of a fiber, but the user must makesure the diode is not over-illuminated. If the emitted and detected output match, then the numerical apertureof the fiber is at least equivalent to that of the photo-diode.

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Bild 12: Typisches Ergebnis eines Nahfeld-Scans einer Photodiode

Fig. 12: Typical results of a near-field scan of a photodiode

Bild 13: Prinzip zur Ermittlung der numerischen Apertur einer Photodiode

Fig. 13: Principle of ascertaining a photodiode’s numeric aperture

ser (sozusagen als virtuelle Auswir-kungen von typischen Kollisionsszena-rien im Straßenverkehr, Impacts) defi-niert nachgebildet werden (s. Bild 14)und die resultierenden Änderungen desoptischen Signals als Reaktion des FOSmesstechnisch aufgenommen werden.Auswertungen der Vergleiche mit denErgebnissen von Simulationen der be-trachteten Anordnungen liefern danndas notwendige Feedback für den Ab-gleich von Simulation und Messtechnik.

Mit der Realisierung und Integrationder beschriebenen Ansätze verfügt C-LAB nunmehr über ein grundlegen-des Simulationssystem sowie dem not-wendigen Know-how für die simula-tionstechnische Analyse des Verhaltensvon faseroptischen Sensoren.

[1] Scherf, O.; Bardini, R.: „Ein faseroptisches Sensor-system für die Ansteuerung aktiver Systeme zum Fußgängerschutz“, Siemens Restraint Systems GmbH, 2003

[2] Miedreich, M.; Schober, H.: „Pedestrian Protection System, Featuring Fiber Optic Sensor“, ATZ world-wide 03/2005 Volume 107, pp. 15 –19

[3] Goroncy, J.: „Den Fußgänger im Visier“, HANSER automotive 9 – 10.2005, S. 12 – 15

Beispiel 2: WDM für optische On-board-Verbindungen inHochleistungscomputern

Um die Steigerung der Leistungsfähigkeit von infor-mationsverarbeitenden Systemen auch bei zukünftigenTechnologiegenerationen fortzusetzen, müssen unter an-derem die Übertragungsbandbreiten der Intrasystem-Verbindungen (z. B. Chip-to-Chip) deutlich erhöht wer-den. Wegen der zugrundeliegenden physikalischenEigenschaften als auch unter Kostengesichtspunktennähert sich die konventionelle elektrische Verbindungs-technik (basierend auf Leiterplatten mit Kupferleitbah-nen) hier jedoch ihren Grenzen. Die Lösung dieses all-gemein als „Interconnect Bottleneck“ bezeichneten Pro-blems wird von der Semiconductor Industry Association(SIA) als eine der großen technologischen Herausforde-rungen der nächsten 5 – 10 Jahre angesehen. Ein favori-

The simulation models are largely verified by measu-ring FOS function specimens in C-LAB’s optics labora-tory. Here, possible changes in the orientation of the sen-sor fibers can be mapped in a defined way (see Fig. 14) –as virtual effects of typical traffic impact scenarios, so tospeak – and the resultant changes to the optical signalare measured and recorded as the FOS’s response. Ana-lyses of comparisons with the results of the simulationsof the arrangements being examined then provide thenecessary feedback for synchronization of simulationand measurement technology.

Having implemented and integrated the approachesdescribed above, C-LAB now has a basic simulation sys-tem and the necessary know-how for simulation-basedanalysis of the behavior of fiber-optic sensors.

[1] Scherf, O.; Bardini, R.: “Ein faseroptisches Sensor-system für die Ansteuerung aktiver Systeme zum Fußgängerschutz”, Siemens Restraint Systems GmbH, 2003

[2] Miedreich, M.; Schober, H.: “Pedestrian Protection System Featuring Fiber Optic Sensor”, ATZ World-wide 03/2005 Volume 107, pp. 15 –19

[3] Goroncy, J.: “Den Fußgänger im Visier”, HANSER Automotive 9 – 10.2005, pp. 12 – 15

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Bild 14: Aufbau zur definierten Einstellung des Sensorfaserverlaufs entsprechend derNachbildung On-board-Verbindungen von typischen Kollisionsszenarien (Impacts) imStraßenverkehr

Fig. 14: Setup for the defined setting of the sensor fiber orientation in accordance withthe mapping of typical road traffic impact scenarios

sierter Ansatz, um dieses Problem auf der Leiterplatten-ebene zu lösen, sieht vor, die konventionelle elektrischeAufbau- und Verbindungstechnik um eine entsprechendeoptische Technologie zu erweitern (vgl. Bild 9). Die da-raus resultierende hybride elektrisch-optische Technolo-gie wird sich allerdings nur dann durchsetzen, wenn da-bei die bestehenden Entwurfs- und Fertigungsprozessefür Leiterplatten weitgehend erhalten bleiben. An derEntwicklung einer elektrisch-optischen Aufbau- und Ver-bindungstechnik, die diesen Anforderungen genügt, wirdinzwischen weltweit in einer Reihe von Forschungspro-jekten gearbeitet. Ein Durchbruch ist jedoch bis heutenicht zu verzeichnen, nicht zuletzt auch, weil sich überelektrische Onboard-Verbindungen mittlerweile Band-breiten von bis zu 10 Gbps realisieren lassen. Der Vorteilder höheren Bandbreite beim Einsatz optischer Tech-nologien wird hierdurch vordergründig relativiert, dabeim gegenwärtigen Stand aktiver und passiver opti-scher Komponenten ebenfalls nicht wesentlich mehr als10 Gbps erreicht werden können.

Dennoch ist die Realisierung von Übertragungsratenim 10 Gbps-Bereich mittels herkömmlicher Leiterplattenin Kupfertechnologie mit stark steigenden Aufwändenund Kosten für Design und Fertigung der Sende- und

Empfangskomponenten sowie der Übertragungsstreckeverbunden. Die begrenzenden Faktoren reichen, je nachAnwendung, von den frequenzabhängigen Verlusten undDiskontinuitäten in den Verbindungsleitungen bis zu denenormen Steckkräften, die bei Verwendung herkömmli-cher High-Speed-Steckverbinder für die erforderlichehohe Anzahl von I/O-Verbindungen je Modul auftreten.Dies führt letztlich zu dem in Bild 15 aus der aktuellen

Example 2: WDM for optical on-board interconnectionsin high-performance computers

To ensure that the performance of information proces-sing systems will continue to rise in future technologygenerations, it is necessary, among other things, to boostthe transmission bandwidths of intra-system connec-tions (e. g. chip-to-chip). Due to underlying physical pro-perties and cost aspects, though, conventional electricinterconnection technology (based on circuit boardswith copper conductors) is approaching its limits. Resol-ving this problem, which is generally called the inter-connect bottleneck, is seen by the Semiconductor Indus-try Association (SIA) as one of the big technologicalchallenges of the next five to ten years. A favored ap-proach to resolving this problem on the circuit board le-vel is to add suitable optical technology to conventionalelectric interconnection technology (see Fig. 9). The re-sultant hybrid electro-optical technology will only assertitself, however, if existing design and manufacturing pro-cesses for circuit boards can largely be retained. Nume-rous research projects throughout the world are nowworking on the development of electro-optical inter-connection technology that meets these requirements.However, currently there is no sign of a breakthrough,

partly because it is now possible to implementbandwidths of up to 10 Gbps via electric on-boardinterconnects. This puts the advantage of opticaltechnologies for higher bandwidths into perspec-tive, because the current state of the art of activeand passive optical components does not supportmuch more than 10 Gbps either.

Nevertheless, using conventional copper-basedcircuit boards to implement transfer rates in the 10 Gbps region requires a starkly increasing amount of effort and money to design the trans-mitter and receiver components and the transmis-sion link. Depending on the application, limiting

factors range from frequency-dependent losses and dis-continuities in the transmission lines to the tremendousinsertion forces that are involved when using conventio-nal high-speed connectors for the high number of I/Oconnections needed per module. In the end, the increasein the product of bandwidth x length leads to the dispro-portionate increase – shown in Fig. 15 and quoted fromthe current roadmap by the International Electronics Ma-

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Bild 15: Roadmap (Quelle: iNEMI 2005)

Fig. 15: Roadmap (source: iNEMI 2005)

Roadmap der International Electronics ManufacturingInitiative (iNEMI) zitierten überproportionalen Anstiegder Kosten für elektrische Verbindungen auf Boardebenemit zunehmendem Bandbreite-Länge-Produkt. Als Kon-sequenz wird mit dem Produkteinsatz der optischen Auf-bau- und Verbindungstechnik für Leiterplatten in dennächsten Jahren gerechnet. Dabei wird allgemein voneinem allmählichen Übergang ausgegangen, der durchKosten- und Zuverlässigkeitsaspekte als auch einemzunächst begrenzten Anwendungsbereich gekennzeich-net ist.

Im Gegensatz zu konventionellen elektrischen Verbin-dungen in Leiterplatten bieten optische Verbindungen einerheblich größeres Potential für die Höherskalierung derÜbertragungsbandbreiten, so wie sie für zukünftige Gene-rationen informationsverarbeitender Systeme gefordertwerden. Einen Ansatz, um eine signifikante Steigerungder Übertragungsbandbreiten von optischen Verbindun-gen für Leiterplatten zu erreichen, stellt die Adaption vonWellenlängenmultiplexverfahren (Wavelength DivisionMultiplexing, WDM) dar. Bei diesen, aus der Weitver-kehrstechnik bekannten Verfahren, werden mehrere Da-tenkanäle mit verschiedenen diskreten Wellenlängen λ1,... , λn mit Hilfe eines Multiplexers (MUX) auf einen physi-kalischen Kanal (Wellenleiter) gebündelt. Auf diese Wei-se könnten beispielsweise n-mal 10 Gbps über nur einenWellenleiter in einer Leiterplatte übertragen werden. AmEnde des Übertragungskanals wird das gebündelte Sig-nal dann mit einem Demultiplexer (DEMUX) wieder in diejeweiligen Datenkanäle aufgeteilt (siehe Bild 16).

C-LAB hat grundlegende aufbautechnische Konzeptefür die Realisierung von passiven Wellenlängenmulti-plexverfahren auf MCM- bzw. Boardebene entwickelt.

nufacturing Initiative (iNEMI) – in the cost of electric in-terconnects on the board level. Consequently, it is esti-mated that optical interconnection technology for circuitboards will be used in real products in the next fewyears. It is generally assumed that there will be a gradualtransition characterized both by cost and reliability con-siderations and an initially limited application area.

Compared with conventional electric interconnects incircuit boards, optical interconnects offer much greaterpotential for upscaling transmission bandwidths as re-quired for future generations of information processingsystems. One approach to boosting transmission band-widths of optical interconnects for circuit boards is toadapt wavelength division multiplexing (WDM) methods.In these methods, which are known from long-distancecommunication, several data channels with different dis-crete wavelengths λ1, ... , λn are bundled with the aid of amultiplexer (MUX) on one physical channel (waveguide).In this way it would be possible, for instance, to transfern-times 10 Gbps over just one waveguide in a circuitboard. At the end of the transmission channel, the bun-dled signal is then split up again into the respective datachannels (see Fig. 16) with a demultiplexer (DEMUX).

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Bild 16: Prinzip des Wellenlängenmultiplex

Fig. 16: Principle of wavelength division multiplexing

Bild 17: WDM-Sende und Empfangsmodule basierend auf Transmissionsgittern

Fig. 17: WDM transmitter and receiver modules based on transmission grids

Bei den im folgenden nur skizzierten Konzepten werdenvertikal emittierende Laserdioden (VCSEL) bzw. Photo-dioden als Sende- bzw. Empfangskomponenten ange-nommen. Der in Bild 17 dargestellte Ansatz verwendetBeugungsgitter, um die Bündelung bzw. Aufspaltung derjeweiligen Datenkanäle zu realisieren. Unter Beugungoder Diffraktion versteht man die Ablenkung von Licht aneinem Hindernis. Durch geeignete Wahl des Gitterab-standes kann also bei diesem Konzept eine genaue Ab-lenkung des Lichts auf die Sender- bzw. Empfängerkom-ponenten vorgenommen werden.

Ein weiterer gitterbasierter Ansatz ist in Bild 18 darge-stellt, wobei hier anstelle eines Transmissionsgitters einReflexionsgitter eingesetzt wird. Auch hier muss der Git-terabstand geeignet gewählt werden, damit eine genaueAblenkung auf die VCSEL bzw. Photodioden erfolgt.

Ein weiterer Ansatz sieht die Bündelung bzw. Aufspal-tung durch Dünnfilmfilter vor (siehe Bild 19). Dünnfilmfil-ter bestehen aus einer gewissen Anzahl alternierender

C-LAB has developed basic concepts to implementpassive wavelength division multiplexing methods on theMCM or board level. In these concepts, which are mere-ly outlined below, vertical cavity surface emitting laserdiodes (VCSEL) and photodiodes are taken as the trans-mitter and receiver components respectively. The ap-proach shown in Fig. 17 uses diffraction gratings to bundleand split up the data channels. Diffraction is the deflec-tion of light by an obstacle. When a suitable grid distanceis chosen, this concept makes it possible to deflect thelight precisely to the transmitter or receiver components.

Another grating-based approach is shown in Fig. 18,where a reflection grating is used instead of a transmis-sion grating. Here, too, it is necessary to choose a suita-ble grid distance to ensure accurate deflection to theVCSELs or photodiodes.

Another approach envisages bundling and splitting bymeans of thin-film filters (see Fig. 19). Thin-film filtersconsist of a certain number of alternating dielectric lay-

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Bild 18: WDM-Sende und Empfangsmodule basierend auf Reflexionsgittern

Fig. 18: WDM transmitter and receiver modules based on reflection grids

Bild 19: WDM-Sende und Empfangsmodule basierend auf Dünnfilmfiltern

Fig. 19: WDM transmitter and receiver modules based on thin-film filters

dielektrischer Schichten, wie z. B. SiO2 und TiO2. Da jederFilter auf einen anderen Wellenlängenbereich eingestelltist, wird bei jeder Reflexion ein Strahl hinzugefügt bzw.entfernt.

Die ausgewählten Beispiele zeigen die Bandbreite dervon C-LAB im Arbeitsgebiet Optical InterconnectionTechnology geleisteten Forschungs- und Entwicklungs-beiträge auf. Das Spektrum reicht hier von auf theore-tischen Lösungsansätzen begründeten mittelfristigenForschungsthemen (z. B. WDM für optische On-board-Verbindungen) bis hin zur Adaptierung und direkten Nut-zung des aus Forschungsprojekten hervorgegangenenKnow-hows für die Unterstützung von aktuellen Produkt-entwicklungen (z. B. Simulation faseroptischer Sensorenfür Fußgängerschutzsysteme im Automobil).

Kontakt:Dr. Jürgen Schrage email: Juergen.Schrage@C-LAB.de

ers such as SiO2 and TiO2. Since each filter is adjusted to a different wavelength range, a beam is added or re-moved whenever there is a reflection.

The examples presented here show the range of re-search and development work that C-LAB has performedin the field of optical interconnection technology. This ex-tends from medium-term research topics based on theo-retical approaches to solutions (e. g. WDM for optical on-board connections) to the adaptation and direct use ofthe know-how arising from research projects to supportcurrent product development activities (e. g. simulationof fiber-optic sensors for pedestrian protection systemsin vehicles).

Contact:Dr. Jürgen Schrageemail: Juergen.Schrage@C-LAB.de

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MOBILE AUGMENTED REALITY, VOM LABOR IN DIE PRAXIS

er schnelle Zugriff auf die richtigen Informatio-nen zur richtigen Zeit und ihre effiziente Darstel-lung – sei es in betrieblichen Bereichen, bei der

Präsentation neuer Produkte oder aber auch im Edutain-ment wie z. B. in der Tourismusbranche – gewinnt insbe-sondere durch die Flut an digitalen Informationsquellenimmer mehr an Bedeutung. Die Vermittlung solcher Infor-mationen erfolgt heute weitestgehend mit Hilfe klassi-scher Darstellungsformen und Materialien wie Bücher,Videofilme, Seminare etc. Die Augmented Reality Tech-nologie bietet eine innovative Möglichkeit, Informationenauf eine völlig neue Art und Weise genau dort zu präsen-tieren, wo sie benötigt wird: im Blickfeld des Anwenders.Diese noch relativ junge Technologie lässt bereits erheb-liche Potenziale und Effizienzsteigerungen in den ver-schiedensten Anwendungsfeldern erkennen.

WAS IST AUGMENTED REALITY? VISION: VERSCHMELZUNG VON REALER UMWELTUND DIGITALER INFORMATION

Augmented (= erweiterte) Reality (kurz: AR) ist eineneue Form der Mensch-Technik-Interaktion, bei dervirtuelle Objekte in realen, durch eine Videokamera be-reitgestellte Szenen in Echtzeit so eingefügt werden,dass sie räumlich korrekt positioniert sind und so dasreale Bild ergänzen. Auf diese Weise verschmilzt die di-gitale Information mit der Umwelt des Benutzers. Da-durch wird ermöglicht, dass der Nutzer die aktuell wich-tigen Informationen direkt an dem Ort erhält und sieht, andem er sie benötigt. Erweiterte Realität ist immer dannunschlagbar, wenn die Objekte nicht physisch verändertwerden können; entweder, weil sie nicht abschaltbarsind (z. B. wie in Produktionsanlagen) oder Unikate (Mu-seum) sind.

MOBILE AUGMENTED REALITY – OUTOF THE LAB AND INTO THE FIELD

he massive increase in sources of digital informa-tion, in particular, has made it even more importantto be able to access the right information quickly

and at the right time and to present it efficiently, whetherin a corporate environment, when demonstrating newproducts, or in an edutainment environment such as tou-rism. At the moment, such information is generally pre-sented with the aid of classic media and materials suchas books, videos, courses and so on. Augmented Reality(AR) is a totally new approach to displaying informationexactly where it is needed: in the user’s field of vision.This relatively recent technology has already demonstra-ted great potential and increased efficiency in variousfields of use.

WHAT IS AUGMENTED REALITY? THE VISION OF MERGING THE REAL WORLD AND DIGITAL INFORMATION

Augmented Reality (AR) is a new kind of human com-puter interaction in which virtual objects are inserted inreal-time into real scenes delivered by a video camera insuch a way that they are positioned correctly and thussupplement the real image. In this way, digital informa-tion merges with the users’ world, enabling users to re-trieve and view important information directly where it isneeded. Augmented Reality is unbeatable whenever it isimpossible to change the objects physically either be-cause they cannot be shut down (for example productionplant) or because they are unique (at a museum).

The most appropriate method of presentation can bechosen, depending on the type of application and its ori-entation (for example, the degree of mobility, infrastruc-ture, hands-free operation). What counts is the size ofthe device’s screen, its usability and the technical imple-

AUSGEWÄHLTE PROJEKTE / SELECTED PROJECTS

Je nach Art und Ausrichtung der An-wendung (z. B. Grad der Mobilität, Infra-struktur, freihändige Bedienung) kann dieadäquate Darstellungsform ausgewähltwerden. Wesentlich sind dabei die Bild-schirmgröße des Gerätes, dessen Hand-habbarkeit sowie die technische Umset-zung. Präsentiert werden kann z. B. übereine Datenbrille, einen Tablet PC, einenPDA, ein Foto-Handy etc. Die Einblendunggeschieht kontextabhängig, d. h. passendund abgeleitet vom betrachteten Objekt,z. B. einem Bauteil in der Montage. Sowird das reale Sichtfeld beispielsweise ei-nes Monteurs durch eingeblendete Mon-tagehinweise um für ihn wichtige Infor-mationen erweitert. In diesem Falle kannAugmented Reality unter anderem das herkömmlicheMontagehandbuch ersetzen bzw. fallspezifisch ergänzen.

MOBILE AUGMENTED REALITY SYSTEME

Da die Stärken von Augmented Reality Anwendungeninsbesondere bei mobilen Anwendungen zum Tragenkommen, bilden mobile AR Systeme den Arbeitsschwer-punkt des C-LAB. Die Basis für diesen Schwerpunkt wur-de in den vergangenen Jahren durch mehrere interneund Förderprojekte geschaffen. Im ForschungsvorhabenAR-PDA (Augmented Reality Personal Digital Assistant,gefördert vom BMBF) wurde vom C-LAB in Zusammenar-beit mit den Projektpartnern von 2001 bis 2004 ein neuar-tiges System für einen mobilen digitalen Assistenten(Personal Digital Assistant, PDA) entwickelt. Der AR-PDAsoll dazu beitragen, das Alltagsleben der Anwenderdurch Einsatz der Augmented Reality Technologie zu er-leichtern. Dazu wurde ein Hard- und Softwaresystementwickelt, das mobile funkvernetzte Endgeräte wiePDA/Tablet PC und die AR Technologie kombiniert. Diesermöglicht die anschauliche, leicht verständliche Prä-sentation von Produktinformationen, die kontextsensitivan der richtigen Stelle im Sichtfeld des Benutzers ange-zeigt werden. Mit Hilfe des AR-PDA werden reale Kame-rabilder durch virtuelle Illustrationsobjekte angereichert,und der Benutzer kann auf ihn zugeschnittene Interak-tionen mit der Szene ausführen. Um dies mit handelsüb-lichen PDAs realisieren zu können, wurde eine Client/Ser-

mentation. Information can be output, for instance, viadata goggles, tablet PCs, professional digital assistants(PDAs), mobile camera phones and so on. The display ofinformation is context-dependent, i.e. it is suited to andderived from the object observed. An example is a com-ponent in an assembly process. The real field of vision ofthe assembly line worker is enriched by important infor-mation relating to the assembly process. In this example,Augmented Reality can replace the conventional assem-bly manual or supplement it in specific cases.

MOBILE AUGMENTED REALITY SYSTEMS

The strengths of Augmented Reality really come intoplay in mobile applications; thus, C-LAB’s work in thisarea focuses on mobile AR systems. The foundation forthis focus was laid over the past years in several internaland funded projects. For example, in the BMBF-fundedAR-PDA research project (Augmented Reality PersonalDigital Assistant) that ran from 2001 to 2004, C-LAB andits project partners developed a new system for a mobilepersonal digital assistant (PDA). The AR-PDA uses Aug-mented Reality technology with the goal of making users’daily life easier. To this end, a hardware and software sys-tem was developed that combines mobile wireless devi-ces such as PDAs and tablet PCs with AR technology.This makes it possible, for instance, to watch clearly un-derstandable, context-sensitive presentations of productinformation that are shown at the right point in the user’s

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Bild 20: Augmented Reality Museumsführer

Fig. 20: Augmented Reality Museum Guide

ver Architektur entwickelt, die es erlaubt, die rechenin-tensiven Aufgaben, wie Bildanalyse und Anreicherungder Szene, auf einen Server auszulagern. Als Client kön-nen unterschiedliche Endgeräte verwendet werden. DieAuswahl beginnt bei Mobiltelefonen, die mit einer Kame-ra ausgestattet sind, und geht über PDAs bis hin zu TabletPCs. In Kooperation mit der Miele & Cie. GmbH Gütersloh

wurde ein Prototyp (siehe Bild 21) für die Unterstützungdes Vertriebs von Hausgeräten realisiert. In verschiede-nen Anwendungsszenarien wurde der AR-PDA dazu ein-gesetzt, Kunden auf einfache, anschauliche Weise Infor-mationen zum Produkt, zur Inbetriebnahme und Nutzungsowie zur Fehlerbehebung zu vermitteln.

AUTHORING VON AUGMENTED REALITY ANWENDUNGEN

Wie das AR-PDA Projekt zeigt, hat die Entwicklung derAR Technologien inzwischen einen Stand erreicht, derdie Erstellung von praktischen AR Anwendungen in be-stimmten Anwendungsbereichen ermöglicht. Diese Ent-wicklung ist jedoch weitestgehend technologiegetrie-ben. AR Anwendungen werden daher häufig nur alsTechnologiedemonstratoren realisiert. Die speziellen An-forderungen, die sich in der praktischen Erstellung,Gestaltung und Verwaltung von AR Inhalten ergeben,

field of vision. The AR-PDA enriches real camera pic-tures with virtual illustration objects, and allows users tointeract with the scene in a way that is tailored to them.To be able to implement this with commercially availablePDAs, a client/server architecture was developed thatallows compute-intensive tasks such as image analysisand scene enrichment to be shifted to a server. Various

devices can be used as the cli-ent, ranging from mobile phonesequipped with cameras to PDAsand tablet PCs. A prototype (seeFig. 21) was implemented in con-junction with Miele & Cie. GmbH,Gütersloh, Germany, to supportsales of household appliances.The AR-PDA was used in variousapplication scenarios to providecustomers with vivid informationon the product, on starting it upand using it, as well as on trouble-shooting.

AUTHORING AUGMENTED REALITY APPLICATIONS

As the AR-PDA project hasshown, AR technologies have now

reached a stage that allows practical AR applications tobe developed in certain areas. However, this situationhas largely been driven by technology, and thus AR appli-cations are frequently implemented merely as technolo-gy demonstrators. Special requirements with regard topractical design, development and management of ARcontent have rarely been considered to date. In order touse Augmented Reality successfully in practical applica-tions that extend beyond demonstrations, it is essentialfor designers and content experts to create the contentof AR applications. However, these people will very sel-dom be AR experts as well. As far as interactive multime-dia applications are concerned, content creation is typi-cally supported through the development of authoringsystems, which are programs that enable non-program-mers to create applications for certain areas quickly andeasily. Since authoring systems tend to specialize in acertain content domain, they are generally less powerfulthan general programming languages but are much ea-

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Bild 21: AR-PDA auf der Hannover Messe

Fig 21: AR-PDA at the Hannover Fair

wurden bislang nur selten betrachtet. Für den erfolgrei-chen praktischen Einsatz jenseits von Demonstratorenist es unabdingbar, dass die Inhalte von AR Anwendun-gen von Gestaltern und Inhaltsexperten erstellt werden,die aber in den wenigsten Fällen auch AR Experten seinwerden. Dies wird für interaktive multimediale Anwen-dungen typischerweise durch die Entwicklung von Auto-rensystemen ermöglicht. Autorensysteme sind Program-me, die es auch Nicht-Programmierern ermöglichen,Anwendungen für bestimmte Bereiche schnell und ein-fach zu erstellen. Durch ihre Spezialisierung auf eineInhaltsdomäne sind sie typischerweise in der Mächtig-keit gegenüber allgemeinen Programmiersprachen ein-geschränkt, aber wesentlich einfacher benutzbar. Umdiesem Punkt Rechnung zu tragen, arbeitet das C-LAB aneinem AR Autorensystem, das die Erstellung von anlei-tenden und illustrierenden AR Anwendungen unterstützt;ein Bereich, der sich in vielen Demonstratoren in denletzten Jahren als viel versprechend erwiesen hat.

Zentrale Anforderungen, die ein AR-Autorensystemerfüllen muss, sind:• einfaches Authoring der Applikation mit benutzer-

adäquater Bedienung• komponentenbasierte Architektur und Plattformunab-

hängigkeit• quasi-direkt-manipulativer Interaktionsstil in der

Erstellung• flexible und einfache Ablaufsteuerung der

Anwendung

Sehr einfache AR Anwendungen ordnen lediglich vir-tuelle Informationen einem bestimmten realen Objekt zu.Diese (Anzeige-) Logik stellt gewissermaßen den Grund-stein jeder AR Anwendung dar. Ein praktikables Autoren-system für AR Anwendungen muss darüber hinaus einedynamische Steuerung der Inhalte durch eine Ablauf-steuerung erlauben. Insbesondere müssen für interakti-ve Anwendungen Reaktionen auf Benutzereingaben undandere Ereignisse (Drücken eines Buttons auf der Benut-zeroberfläche, Verdecken von Markierungen, Drückeneiner Taste eines Eingabegerätes) definierbar sein, dasonst komplexere Anwendungen nicht umsetzbar sind.Zur Formulierung einer solchen Ablauflogik werden inunterschiedlichen Systemen verschiedene Verfahreneingesetzt: unter anderem Zeitachsen, Workflow-Dia-

sier to use. To meet this requirement, C-LAB is workingon an AR authoring system that supports the creation ofinstructive and illustrative AR applications – an area thathas shown great promise in many demonstrators overthe years.

Major requirements that need to be satisfied by an ARauthoring system include:

• Easy authoring of applications with user-friendly operation

• Component-based architecture and platform indepen-dence

• Interaction in application development, practically in-volving direct manipulation

• Flexible yet easy creation of application logic

Very simple AR applications merely associate virtualinformation with a particular real object. This logic formsthe basis for every AR application to a certain extent. Inaddition, a practicable authoring system for AR applica-tions must be able to control content dynamically bymeans of application logic. In particular, it must be possi-ble to define responses to user inputs and other events(clicking a button, hiding marks, pressing a key) for inter-active applications, because it would otherwise be im-possible to implement more complex applications. Sys-tems based on different approaches – including timeaxes, workflow diagrams, (hierarchical) state machinesand Petri nets – are used to formulate such logic. Ex-perience shows that control based on time axes canquickly lead to unclear procedures because branchesthat need to be implemented must be reflected by bran-ches on the time axis. Using Petri nets has also turnedout to be problematic, especially when the intended usergroup does not have a technological background. Onlyworkflow diagrams and state machines come into ques-tion for formulating the application logic for authoringtools that can be used practically by content experts anddesigners.

An AR editor was developed at C-LAB that largelymeets the requirements identified above. It has been im-plemented as a graphical tool (see Fig. 22) to meet the re-quirement for user-friendly operation. On the one handthis covers the creation, deletion, manipulation and asso-ciation of objects, and on the other hand the formulation

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gramme, (hierarchische) Zustands-automaten und Petrinetze. Die Er-fahrungen zeigen, dass eine Steue-rung über Zeitachsen sehr schnellzu unübersichtlichen Abläufen führt,da zur Implementierung von Ver-zweigungen Sprünge in der Zeitach-se erforderlich sind. Auch die Ver-wendung von Petrinetzen hat sichals problematisch erwiesen, insbe-sondere wenn die intendierte An-wendergruppe einen nichttechni-schen Hintergrund hat. Für ein praktisch von Inhalts-experten und Gestaltern einsetzbares Autorenwerkzeugverbleiben daher nur Workflow-Diagramme und Zu-standsautomaten zur Formulierung der Ablauflogik.

Im C-LAB wurde ein AR Editor vorgestellt, der die zu-vor identifizierten Anforderungen weitestgehend erfüllt.Die Umsetzung als ein grafisches Werkzeug (siehe Bild22) kommt der Anforderung an benutzeradäquate Bedie-nung nach. Dies umfasst zum einen das Anlegen, Lö-schen, Manipulieren und Zuordnen von Objekten, aberauch die Formulierung des dynamischen Verhaltens derApplikation, welche ebenfalls grafisch vorzunehmen ist.

Im Folgenden sollen nun ausgewählte Teile des Editorsgenauer beschrieben werden. Es wird allerdings der Kür-ze halber auf eine Beschreibung der Standardfunktionen,wie Löschen, Erzeugen von Objekten etc. verzichtet.

Für die unterschiedlichen Objekte einer Szene stehenentsprechende Editoren bereit. Mit ihnen sind Änderun-gen in einer übersichtlichen und intuitiven Form möglich.Für die unterschiedlichen Objekte einer Szene stehenmehrere Klassen von Editoren zur Verfügung: „VirtuelleObjekteditoren“, „Reale Objekteditoren“, „Logische Ob-jekteditoren“, Bewegungseditoren, Zeittransformations-editoren und weitere spezielle Editoren für Attribute.

Bearbeitung von FiniteStateMachines: Der Editor fürdie Formulierung des dynamischen Verhaltens der ARApplikation gehört zu den „Logischen Objekteditoren“.Das Prinzip der Darstellung für den FiniteStateMachine-Editor beruht auf einem endlichen Zustandsautomaten.Auf der Zeichenfläche des Editors können Zustände er-

of dynamic behavior of the application, which must alsobe handled graphically.

Selected parts of the editor are described in more de-tail below but, to keep things short, standard functionssuch as deletion and creation of objects etc. are not de-scribed here.

Various editors are available for the different objectsin a scene. They allow changes to be made in a clear andintuitive manner. Several classes of editors are availablefor the individual objects in a scene: virtual object edi-tors, real object editors, logical object editors, motioneditors, time transformation editors and other special at-tribute editors.

Editing state machines: The editor for formulating thedynamic behavior of an AR application belongs to the lo-gical object editors. The principle of our state machineeditor is based on a finite state machine. States can begenerated and linked via transitions in the editor’s draw-ing area (see Fig. 23). And naturally, states and transi-tions can be deleted again. A state can also be a so-called superstate in order to support hierarchies. Vari-ables are also supported in superstates.

A superstate is edited in the superstate editor. Actionsfor an object are defined in the editor for individualstates. These actions can be performed when a state isentered or exited (in actions, out actions). In the transi-tion editor it is possible to define additional actions thatare to be triggered when a transition takes place. The

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Bild 22: AR Editor Screenshot

Fig. 22: AR editor screenshot

zeugt und über Transitionen verbunden werden (vgl. Bild23). Ebenso sind Zustände und Transitionen natürlichauch wieder zu löschen. Ein Zustand kann auch ein sogenannter Superstate sein, um Hierarchien zu unterstüt-zen. Darüber hinaus werden Variablen in Superstates un-terstützt.

Das Editieren eines Superstates erfolgt im Superstate-Editor. Im Zustandseditor für einen einzelnen Zustandwerden Aktionen eines Objekts definiert. Diese Aktionenkönnen entweder beim Betreten (In Actions) oder Verlas-sen (Out Actions) eines Zustands ausgeführt werden. ImEditor für Transitionen können zusätzliche Aktionen defi-niert werden, die beim Ausführen einer Transition gestar-tet werden sollen. Der Ablauf und der aktuelle Zustanddes logischen Objekts FiniteStateMachine werden zurVereinfachung des Debuggings grafisch dargestellt.

Eine häufig genutzte Art von AR Anwendungen für il-lustrierende Aufgaben basiert auf der so genannten Ma-gic Books Metapher ([B03]). Hier wird einfach jedemMarker ein bestimmtes, möglicherweise animiertes, vir-tuelles Objekt zugeordnet. Für die Erstellung von MagicBooks steht in unserem System dem Benutzer ein Wizard(vgl. Bild 24) zur Verfügung, der es ermöglicht, solche Ap-plikationen mit minimalem Aufwand zu erstellen.

Hierin kann schnell eine Zuordnung von virtuellen undrealen Objekten vorgenommen werden, ohne sich umDetails wie logische Anzeigeobjekte kümmern zu müs-sen. Zunächst spezifiziert der Autor die gewünschte Sei-tenzahl des Magic Book und kann dann grafisch eine Zu-ordnung von virtuellen Objekten und Annotationen zurealen räumlichen Positionen vornehmen.

flow and current state of the finite state machine areshown graphically to simplify debugging.

A frequently-used type of AR application for illustrativepurposes is based on the so-called Magic Books meta-phor ([B03]) in which a certain virtual object, which maybe animated, is simply assigned to every marker. Our sys-tem features a wizard (see Fig. 24) to create Magic Booksand develop such applications with minimal effort.

Here, users can associate virtual and real objects witheach other without needing to concern themselves with

details such as logical display objects. To begin with, theauthor specifies the required number of pages in the Ma-gic Book and can graphically associate virtual objectsand annotations with real spatial positions.

The various interaction concepts address usability re-quirements. Some of the editor’s special interaction con-

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Bild 23: Editoren füreine FiniteState-Machine und einenSuperstate

Fig. 23: Editors for afinite state machineand a superstate

Bild 24: Magic Book Wizard

Fig. 24: Magic Book Wizard

Mit den Interaktionskonzepten werden die Anforde-rungen zur Handhabung adressiert. Spezielle Interak-tionskonzepte des Editors sind zum einen so genannte„Kommandomarker“, zum anderen die Konzepte „2D in3D“ und „fühlbare Interaktion“.

Kommandomarker: Als Kommandomarker werden hierMarker bezeichnet, die bei ihrem Erscheinen (bzw. ihremVerschwinden) spezielle Aktionen auslösen. So kannüber die Formulierung einer Ablauflogik und insbeson-dere der Marker-Ereignisse „Appear“ und „Vanish“ eineinfacher Kommandomarker erzeugt werden. Der Be-fehlsumfang von Kommandomarkern geht jedoch überdiese Möglichkeiten hinaus. So können Kommandomar-ker auch genutzt werden, um Transformationen zu än-dern und Objekte zu erzeugen, zu löschen und umzu-ordnen.

Interaktionen während des Authorings: Der zweidi-mensionale Kontakt mit AR während des Authorings istüber das Vorschaufenster auf die AR Applikation gege-ben. Hier können virtuelle oder reale Objekte selektiertund identifiziert werden. Wird ein Objekt in dem Vor-schaufenster angeklickt, so wird das entsprechende Ob-jekt in der Szenenübersicht ebenfalls selektiert. Per Dop-pelklick, sowohl auf dem Szenenfenster als auch auf demVorschaufenster, wird dann ein entsprechender Editorgeöffnet. Über ein dynamisches Kontextmenü wird zu-sätzlich der Name des selektierten Objektes angezeigtund ebenfalls der Aufruf eines Editors ermöglicht. Zudemkann von hier aus, realen Objekten mit diesem Menü di-rekt ein virtuelles Objekt inklusive einer Bewegung zuge-ordnet werden. Fühlbare Interaktion kann direkt mit denKommandomarkern umgesetzt werden.

Interaktionen zur Laufzeit: Hier ist der AR Editor nichtmehr aktiv. Die veränderten Strukturen brauchen dahernicht mehr grafisch angezeigt werden. Zur 2D-Interak-tion kann z. B. ein Bitmapobjekt ein Menü oder einen But-ton darstellen und mittels des Kameraobjekts räumlich inder AR Welt platziert werden. Das dynamische Verhaltenvon Objekten ist vorher mit dem Editor für den Zustands-automaten zu definieren, in dem bei Eintreffen des Ereig-nisses „Bitmap gedrückt“ entsprechende Aktionen aus-gelöst werden (etwa das Starten einer Bewegung).Fühlbare Interaktion ist auch hier mit den Kommando-

cepts include command markers, 2D in 3D and tactileinteraction.

Command markers: Command markers are markersthat trigger special actions when they appear or vanish.For example, a simple command marker can be genera-ted by formulating the flow logic and, especially, the Ap-pear and Vanish events. The command set of commandmarkers, however, extends well beyond this. For in-stance, command markers can also be used to changetransformations and generate, delete and reorder ob-jects.

Interaction during authoring: 2D contact with AR isavailable during authoring via the preview window on theAR application. Virtual or real objects can be selectedand identified here. When an object is clicked in the pre-view window, it is also selected in the scene overview.Double-clicking on the scene window or on the previewwindow then opens the appropriate editor. There is a dy-namic context menu that also shows the name of the se-lected object and allows an editor to be called. From thismenu it is also possible to associate a virtual object, in-cluding motion, directly with real objects. Tactile interac-tion can be implemented directly with the aid of com-mand markers.

Interaction at run-time: Here, the AR editor is no lon-ger active, and changed structures no longer need to beshown graphically. For 2D interaction, for example, a bit-map object can represent a menu or a button and be po-sitioned spatially in the AR world by means of the cameraobject. The dynamic behavior of objects must be definedbeforehand with the finite state machine editor by trigge-ring the corresponding actions when the Bitmap Pressedevent occurs (for example, the start of motion). Here, too,tactile interaction is available directly with commandmarkers. In addition, it is possible to manipulate thesemarkers and consequently the virtual objects that areshown there.

POTENTIAL USES OF AUGMENTED REALITY

Various potential uses of Augmented Reality were ex-amined to ensure that the research results could be putinto practice as smoothly as possible. The list below de-

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markern direkt gegeben, zumal man diese Marker unddamit dort dargestellte virtuelle Objekte „in die Handnehmen“ kann.

POTENTIELLE EINSATZFELDER VON AUGMENTED REALITY

Um die erzielten Forschungsergebnisse möglichst rei-bungslos in die Praxis einbringen zu können, wurdenmögliche Einsatzgebiete von Augmented Reality Anwen-dungen untersucht. Im Folgenden werden Branchen undAnwendungsfelder geschildert, in denen die Informa-tionsvermittlung auf der Basis von Augmented Reality ei-nen Mehrwert bietet. Die Szenarien wurden der Über-sichtlichkeit halber in drei Bereiche gegliedert:

• Präsentation & Visualisierung: Die ansprechende undinnovative Vermittlung von Informationen ist insbe-sondere in den Unternehmensbereichen „Vertrieb“und „Public Relations“ von hoher Bedeutung, z. B. beider Präsentation eines neuen Produktes. Mit Aug-mented Reality können nicht nur sonst schwer vermit-telbare Produktinformationen wie z. B. die Laufweiseeines Motors dargestellt werden, sondern das Unter-nehmen erhält darüber hinaus die Chance, sich als in-novativ darzustellen, was bei dem Kunden oftmals zueiner Übertragung dieser Wahrnehmung auf das be-worbene Produkt führt.

• Industrie: Auch im industriellen Einsatz zeigt Augmen-ted Reality ein erhebliches Potenzial. Hier könnennicht nur Kosten gespart und Stillstandszeiten durcheine zeiteffizientere Wartung reduziert werden, son-dern auch Risiken, z. B. bei Ausbildung und Training,vermindert werden.

• Edutainment: Der Konsumentenanspruch an eine un-terhaltsame Vermittlung von Wissen wird in der Zu-kunft ständig weiter zunehmen. Dieses liegt zum einenin dem Trend nach einem „Life-long Learning“ be-gründet, dass es selbst für die Generation ab 50 so-wohl notwendig als auch wünschenswert macht, sichauch über die eigentliche Berufslaufbahn hinaus fort-zubilden. Auf der anderen Seite ist der Konsument,aber auch durch die permanente Zunahme mehr oderweniger spektakulärer Unterhaltungsangebote aufder ständigen Suche nach neuen und unverwechsel-baren Erlebnissen. Durch die natürlichere Interaktion

scribes sectors and fields of use in which implementingAugmented Reality to present information will create ad-ded value. The scenarios have been split up into threeareas to make things clearer:

• Presentation and visualization: Showing informationin an appealing and innovative way is particularly im-portant when it comes to sales and public relations,for example when presenting a new product. Aug-mented Reality enables companies not only to displayproduct information that would be difficult to conveyotherwise, for example how an engine runs, but alsoto present themselves as innovative, and this will of-ten cause customers to perceive the product in ques-tion in the same light.

• Industry: Augmented Reality has considerable poten-tial in industry, too. Here, it is not only possible to re-duce costs and downtime through more time-efficientmaintenance but also to reduce risk, for examplethrough education and training.

• Edutainment: In the future, consumers’ demands foran entertaining presentation of the knowledge theyseek will continue to rise. One reason for this lies inthe trend toward life-long learning, which makes itboth necessary and desirable even for older workersto continue to learn, whether inside or outside thescope of their actual careers. On the other hand, theperpetual increase in more or less spectacular enter-tainment offerings is making consumers search con-stantly for new and unmistakable experiences. Aug-mented Reality makes it possible to interact with thecomputer more naturally, with the result that digital-experience worlds can be created that involve consu-mers more intensively than before and thus increasetheir identification with what they have experienced.If Augmented Reality is used to present knowledgecontent, then it will not only be possible to deliver in-formation to users in a manner that is both innovativeand fun, but also to impart knowledge that cannot beexperienced using traditional methods.

Augmented Reality can be used in many ways in eachof these areas. The application that was developed aspart of the AR-PDA project described above belongs, for

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mit dem Computer, die Augmented Reality ermöglicht,können digitale Erlebniswelten geschaffen werden,die den Konsumenten intensiver als gewöhnlich miteinbeziehen und so die Identifikation mit dem Erlebtenverstärken. Wird nun Augmented Reality zur Vermitt-lung von Wissensinhalten herangezogen, kann da-durch nicht nur dem Nutzer eine sehr innovative undSpaß machende Form der Informationsdarstellung an-geboten werden, sondern es besteht auch die Mög-lichkeit, Wissen zu vermitteln, das mit den herkömmli-chen Methoden der Wissensvermittlung nichterlebbar ist.

In jedem dieser Einsatzbereiche gibt es eine Vielzahlvon Möglichkeiten für den Einsatz von Augmented Reali-ty. Die im Rahmen des schon beschriebenen AR-PDAProjektes erstellte Anwendung ist zum Beispiel dem Be-reich Präsentation & Visualisierung zuzuordnen. Im Fol-genden sollen einige Beispiele aus dem Einsatzfeld Edu-tainment kurz skizziert werden.

AUGMENTED REALITY ALS MUSEUMSFÜHRER

Die Vermittlung von Informationen zu Kunstwerken undObjekten findet in Museen derzeit entweder durch eineFührung, mit Hilfe von Kopfhörern oder durch neben denKunstwerken angebrachten Schildern statt. Im ProjektAMIRE wurde für das Guggenheim Museum in Bilbao,Spanien, eine völlig neue Art der Informationsvermittlungrealisiert: Der Besucher erhält In-formationen zu den Ausstellungs-gegenständen auf einem Tablet PCoder PDA präsentiert. Mit diesemGerät wandert der Besucher durchdie Ausstellung. An verschiedenenPunkten des Museums sind Mar-ker angebracht, die von dem TabletPC erkannt werden. Der Besuchersieht auf dem Monitor des Tablet PCnun das Echtbild mit dem Kunst-werk. Zusätzlich werden virtuelleObjekte eingeblendet, die weitereInformationen zum Exponat liefern.Dadurch ist es z. B. möglich, dassMaltechniken direkt am Echtbild er-läutert werden. In dem in AMIRE

instance, to the area of presentation and visualization.Some examples of Augmented Reality in edutainment areoutlined below.

AUGMENTED REALITY AS A MUSEUM GUIDE

Information on works of art and other objects at mu-seums is currently made available by means of a guidedtour, headsets, or signs installed near the exhibits. In theAMIRE project, C-LAB implemented a brand new methodof information presentation for the Guggenheim Museumin Bilbao, Spain. Visitors receive information about theexhibits on a tablet PC or PDA that they carry while tou-ring the exhibition. At various points in the museum thereare markers that are recognized by the tablet PC or PDAand display visitors the real picture of the exhibit on thedevice’s screen. In addition, virtual objects are shownthat deliver extra information about the exhibit in ques-tion. This makes it possible, for example, to have paintingtechniques explained directly on the basis of the realpicture. The Augmented Reality museum guide that wasdeveloped for the Guggenheim Museum during AMIREshows, for example, “The Snake” by Paul Serra. The ori-ginal is made of black steel but visitors can see it in diffe-rent materials such as gold or wood.

Moreover, a video is inserted in the real picture show-ing how the object was installed in the museum’s FishGallery. Other applications that museum visitors can ex-perience on their tablet PCs or PDAs provide information

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Bild 25: „The Snake“, Guggenheim Museum, Bilbao

Fig. 25: “The Snake”, Guggenheim Museum, Bilbao

entwickelten Augmented Reality Museumsführer für dasGuggenheim Museum wird z. B. das Kunstwerk „TheSnake“ von Paul Serra, welches im Original aus schwar-zem Stahl ist, in verschiedenen Materialien (z. B. Goldoder Holz) dargestellt.

Weiterhin wird in das Echtbild ein Video eingeblendet,wie das Objekt in der Fischgalerie installiert wurde. Wei-tere Applikationen, die dem Besucher im Museum aufdem Tablet PC angezeigt werden, sind Informationenüber die Architektur des Museumsgebäudes sowie dieStatik und der Grundriss der Ausstellungsräume, indemin das Echtbild hier auf architektonische Besonderheitendurch direkte Einblendung hingewiesen wird, wie in Bild26 dargestellt.

Es wird somit ein dreidimensionales Bild des von FrankGehry entworfenen Gebäudes des Guggenheim Mu-seums in das Echtbild eingeblendet, so dass für den Be-sucher hinsichtlich der extravaganten Architektur einekomplettere Übersicht und Erfassung des Gebäudesmöglich ist. Weitere Augmented Reality Elemente sindder Plan des Museums, wodurch der Besucher eine Na-

about the architecture of the museum building, as well asthe structural engineering and ground-plan of the exhibi-tion rooms. This is done by directly inserting links to ar-chitectural points of note in the real picture, as shown inFig. 26.

A 3D picture of the Guggenheim Museum building,which was designed by Frank Gehry, is shown in the realpicture so that visitors can get a more complete view andidea of the building and its extravagant architecture.Other Augmented Reality elements include the layout ofthe museum, which helps visitors move through the buil-ding and directly locate certain points of interest.

Figure 27 shows the user interface of the virtual muse-um guide on a tablet PC.

AUGMENTED REALITY IN TOURISM

Augmented Reality can also be used in the tourismsector for a wide range of innovative applications – forinstance, AR maps that guide tourists through unfamiliartowns and to points of interest and attractions, with addi-tional information integrated in the picture to show what

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Bild 27: AMIRE-Museums-führer

Fig. 27: AMIRE Museum Guide

Bild 26: Architekturdes Guggenheim Museums

Fig. 26: Architectureof the GuggenheimMuseum

vigationshilfe für das Gebäude erhält sowie direkte Na-vigationshilfen an bestimmten Stellen des Museums, sodass der Besucher auch direkt durch die Ausstellung ge-führt wird.

Bild 27 zeigt die Nutzeroberfläche des virtuellen Mu-seumsführers auf dem Tablet PC.

AUGMENTED REALITY IN DER TOURISMUSBRANCHE

Auch in der Tourismusbranche kann dem Besucher mitHilfe von Augmented Reality eine Vielzahl innovativerAnwendungen präsentiert werden. So können Augmen-ted Reality Stadtführer erstellt werden, die den Touris-ten durch fremde Städte navigieren. An interessantenSehenswürdigkeiten und Attraktio-nen können zusätzliche, in das Bildeingeblendete Informationen demon-striert werden (auf Plätzen z. B. Ge-bäude einblenden, die dort frühergestanden haben). Dieses ist z. B.durch den Einsatz von Kiosksyste-men möglich, die an einem fest in-stallierten Ort die hochwertige undvergleichbar preisgünstige Präsen-tation von Augmented Reality Appli-kationen ermöglichen.

a building used to look like (e.g. former buildings at asite). This is possible, for instance, by means of kiosk sys-tems that are firmly installed at sites and can run Aug-mented Reality applications in high quality and at compa-ratively low cost.

AUGMENTED REALITY AS A GAMING APPLICATION

Augmented Reality can also be used to implement abrand new approach to computer gaming. In Kick Real, amobile phone game implemented by C-LAB, a user cantake part in a virtual penalty shootout using a picture ofhis feet taken by the camera in the mobile phone. Here,the camera image is analyzed by the mobile phone in re-al-time and the player’s real foot is shown on the virtual

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Bild 28: Augmented Reality Kiosk für Wanderer und Radfahrer

Fig. 28: Augmented Reality kiosk for walkers and bicyclists

Bild 29: Kick Real

Fig. 29: Kick Real

AUGMENTED REALITY ALS SPIELEAPPLIKATION

Ebenfalls ist eine völlig neue Art von Computerspielenmit dem Einsatz von Augmented Reality möglich. Im vomC-LAB realisierten Handyspiel „Kick Real“ kann der Nut-zer mit seinem von der Handykamera aufgenommenenFuß an einem virtuellen Elfmeterschießen teilnehmen.Hierbei wird das Kamerabild in Echtzeit vom Handy ana-lysiert und der reale Fuß des Spielers wird auf dem virtu-ellen Spielfeld im Handydisplay dargestellt. Nun brauchtder Spieler nur noch den Ball ins Tor zu schießen. DieRichtung und Geschwindigkeit wird dabei durch die rea-le Fußbewegung festgelegt.

Der Unterhaltungswert der Spiele konnte hier durchdie verstärkte physische Einbindung des Spielers mitHilfe des Einsatzes realer Elemente – wie dem eigenenFuß – erheblich gesteigert werden. Gerade in der wett-bewerbsintensiven Spieleindustrie, die durch ein hohesRisiko in Form von erheblichen Investitionen zur Realisie-rung neuer Spieletitel (vergleichbar mit der Filmindustrie)geprägt ist, liegt also noch erhebliches Potenzial für denEinsatz von Augmented Reality, um sich erfolgreich vonWettbewerbern abzugrenzen.

EINSATZFELDER VON AUGMENTED REALITY: ZUSAMMENFASSUNG

Es zeigt sich also, dass Augmented Reality eine Viel-zahl neuer Applikationen ermöglicht, deren Nutzen vor al-lem in einer genaueren Einbindung der Wirklichkeit liegt.Einerseits lässt sich so bei Entertainment orientierten An-wendungen der Spaß an der Nutzung der Anwendungdurch stärkere Einbindung des Nutzers erhöhen (wasu. a. auch die Effektivität von Trainings im industriellenUmfeld erhöht), andererseits lassen sich sowohl in der In-dustrie als auch bei Präsentationen Informationen gezieltdort anzeigen, wo sie benötigt werden. Dies führt zum ei-nen zu Kosten- bzw. Zeitersparnis und zum anderen ins-besondere im Kundenkontakt zu einer Verbesserung desService and damit auch zu einer positiven innovativenWahrnehmung des Produktes und des Unternehmens.

Kontakt:Christian Reimannemail: Christian.Reimann@c-lab.de

pitch on the mobile phone’s screen. Now the player onlyneeds to shoot the ball into the net. The direction andspeed are defined by real foot movement.

The entertainment value of games can be greatly in-creased by physically integrating players to a greater ex-tent, for instance by using real elements such as theirown feet. The gaming industry is an especially competi-tive line of business involving considerable risk in theshape of investments to realize new games (comparablewith the movie industry), and still has great potential foruses of Augmented Reality that help companies standout against their competitors.

SUMMARY OF USES FOR AUGMENTED REALITY

As can be seen, Augmented Reality supports a varietyof new applications whose main benefits lie in moreexact integration of reality. On the one hand, entertain-ment-oriented applications can be made more fun by in-tegrating users more (and among other things, this alsoraises the effectiveness of industrial training). On theother hand, it is possible to show selective information inbusiness and in presentations where it is needed. Thissaves both time and money, improves service (especiallycustomer contact), and thus ensures that the productand company are perceived positively in a very new light.

Contact:Christian Reimannemail: Christian.Reimann@c-lab.de

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INNOVATIONSMANAGEMENT

ie Zukunft ist nie zu Ende gedacht oder fertigkonstruiert. Im Gegenteil – wir sind alle aktiv da-ran beteiligt, sie zu formen, zu gestalten und vor-

zudenken“.

Das C-LAB als Innovationswerkstatt von Siemens Bu-siness Services und der Universität Paderborn steht Un-ternehmen als Partner zur Seite, wenn es darum geht,das Entwicklungspotenzial neuer Technologie- und Inno-vationsfelder zu fokussieren und die effiziente Realisie-rung von Innovationsprozessen im Spannungsfeld vonZeit, Kosten und Qualität zu vollziehen.

Da neue Geschäftsideen leider nicht „vom Himmel fal-len“ und sich auch nicht immer aus Kundenkontaktenoder laufenden Projekten ergeben, ist es wichtig, in Fir-men ein Innovationsmanagement zu implementieren.Dieses dient dazu, ein Innovationsklima in Unternehmenzu schaffen, um neue Ideen zielgerichtet entwickeln undumsetzen zu können, denn der Innovationswettbewerbhat in Industrie- und Dienstleistungsunternehmen erheb-lich an strategischer Relevanz zugenommen. Konzentra-tion auf Kernkompetenzen, gezielte Investitionen in Res-sourcen sowie Gewährleistung einer Kreativität undwissenschaftliche Exzellenz fördernden Innovationskul-tur bilden dazu die unternehmensinternen Grundpfeiler.Der rasante technische Fortschritt der Informations- undKommunikationstechnologien mit den einhergehendenVeränderungen in der Unternehmenswelt zeigt, dass er-folgreiche Unternehmer sich an der „Spitze des Fort-schritts“ bewegen müssen, um wettbewerbsfähig zubleiben.

Das C-LAB hat daher im vergangenen Jahr verschie-dene Methoden und Techniken des Innovationsmanage-ments mit dem Partner Siemens Business Servicesdurchgeführt. Dabei standen die Maßnahmen des C-LABam Beginn des Innovationsprozesses, der durch eine

INNOVATION MANAGEMENT

he future is neither preordained nor can it be com-pletely thought out. On the contrary, we’re all ac-tively involved in thinking about it and shaping it.”

C-LAB is the innovation center that belongs jointly toSiemens Business Services and the University of Pader-born. It acts as a partner for companies in reviewing thedevelopment potential of new technologies and innova-tions and in realizing innovation processes efficiently inthe constant pull between time, cost and quality.

Unfortunately, new business ideas do not “fall from thesky”, and there is no guarantee that they emerge fromcontacts with customers or ongoing projects. It is there-fore important for companies to set up innovation ma-nagement systems in order to foster a climate of innova-tion in which they can develop and implement new ideasin line with their targets. After all, the competitive pres-sure to innovate is of much greater strategic relevance atmanufacturing and service companies than it used to be.The corporate cornerstones of this trend are a concen-tration on core skills, targeted investments in resourcesand a culture of innovation that encourages creativityand scientific excellence. Rapid technological progressin information and communication technologies and theassociated changes to the corporate landscape showthat successful entrepreneurs need to be at the forefrontof progress in order to remain competitive.

In the past year, C-LAB has therefore tackled innova-tion management by applying various methods and ta-king various courses of action together with its partnerSiemens Business Services. C-LAB’s measures stood atthe beginning of the innovation process, which is charac-terized by great dynamism and has the goal to createnew and innovative solutions. For C-LAB, it is essential totake anticipated market and customer requirements andgeneral social and technological trends of the future into

PROJEKTÜBERSICHTEN PROJECT OVERVIEW

hohe Dynamik gekennzeichnet ist und an dessen Endedie erfolgreiche Umsetzung einer neuen Problemlösungsteht. Wesentlich war dem C-LAB dabei vor allem dieEntwicklung von Innovationen unter Berücksichtigungvon zu erwartenden zukünftigen Markt- und Kundenbe-dürfnissen sowie allgemeiner Gesellschafts- und Tech-nologietrends. Insbesondere hat das C-LAB Innovations-workshops als eine Maßnahme des Innovationsma-nagements zur langfristigen Planung von Geschäftsfel-dern, Strategien, Branchen und Portfolios konzipiert, vor-bereitet, moderiert und ausgewertet. „Special thanks tothe team; they did a great job in preparing and executingthis workshop which brought us real benefit“, war z. B.die zufriedene Aussage von Michael Rapp (BusinessDevelopment Manager AMS) nach einem gelungenenWorkshop zur Entwicklung neuer Sales-Strategien.

Im folgenden sind einige Workshops aufgeführt, die imletzten Jahr zur Generierung von Innovationen in denverschiedensten Themenfeldern durchgeführt wurden:

BRANCHENDEVELOPMENT-WORKSHOP

In Zusammenarbeit mit der Siemens Business Servi-ces Einheit „Multinational Customers“ hat das C-LAB imvergangenen Jahr einen Branchendevelopment Work-shop für eine spezifische Kundenbranche durchgeführt.Dazu wurde zunächst die genaue Zielsetzung des Work-shops gemeinsam mit dem Kunden definiert, um daraufabgestimmt dann den Workshop zu konzipieren und dieOrganisation zu übernehmen.

Entsprechende Inputmaterialien wie Analysteninfor-mationen zu neuen Technologietrends und den Entwick-lungstendenzen in dieser Branche wurden zusammen-gestellt, aufgearbeitet und als Input im Workshoppräsentiert. Eine Expertin wurde identifiziert und eingela-den und hat im Workshop zusätzlichen Input geliefert so-wie auch Diskussionen mit zusätzlichen Informationenbereichert.

So haben die Teilnehmer des Workshops die verschie-denen Impulse und Inputs aufgenommen, ergänzt unddiskutiert, um schließlich gemeinsam einen Aktionsplanfür die mittel- bis langfristige Entwicklung der Brancheim Portfolio des Unternehmens zu verabschieden.

Dieser Aktionsplan oder auch Roadmap definiertekonkrete Aktionspunkte, Meilensteine und Verantwort-

account in the process of developing innovations. In par-ticular, C-LAB conceived, prepared, presented and eva-luated innovation workshops as one measure of innova-tion management to support long-term planning in theareas of business, strategy, industry and portfolio. “Spe-cial thanks to the team; they did a great job in preparingand executing this workshop, which brought us real be-nefit” was, for instance, the satisfied comment by Mi-chael Rapp (Business Development Manager at AMS) af-ter a successful workshop that focused on the develop-ment of new sales strategies.

The sections below describe some workshops thatwere held last year to generate innovations in theseareas.

INDUSTRY DEVELOPMENT WORKSHOP

Last year, in conjunction with Siemens Business Ser-vices’ unit Multinational Customers, C-LAB held a deve-lopment workshop for a specific customer’s industry. Tobegin with, the exact targets of the workshop were de-fined jointly with the customer as the basis for concei-ving and designing the workshop.

Input such as analysts’ information on new technologi-cal trends and developments in this industry were com-piled, appraised and presented at the workshop. An ex-pert was identified and invited to the workshop, whereshe delivered additional input and enriched the eventwith discussions on related issues.

This gave the workshop participants the opportunity tohear, discuss and expand various ideas and concepts,and culminated in a joint plan of action – or roadmap – toposition the company’s portfolio for the medium- to long-term situation in that particular industry.

This roadmap defined the specific action that neededto be taken as well as milestones and responsibilities forall participants, and created a firm instrument for suc-cessful positioning in the industry in the future.

C-LAB conceived, planned and presented this work-shop, and followed up on it by preparing the results.

RFID SCENARIO WORKSHOPS

RFID (radio frequency identification) is a technologythat is being discussed intensely at the moment, and has

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lichkeiten für alle Teilnehmer, so dass ein verbindlichesInstrument für eine zukünftig erfolgreiche Positionierunginnerhalb der Branche geschaffen wurde.

Das C-LAB hat bei diesem Workshop die Konzeption,Vorbereitung, Moderation sowie die Aufbereitung der Er-gebnisse übernommen.

RFID-SZENARIOWORKSHOPS

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine sehr in-tensiv diskutierte Technologie, die erhebliche Potenzialein den verschiedensten Anwendungsfeldern erkennenlässt. Wie beschrieben gehört es zu den Maßnahmenund Zielen des Innovationsmanagements, die Chancenneuer Technologien gezielt für die einzelnen Portfoliobe-reiche eines Unternehmens zu analysieren.

Daher war es Inhalt von zwei Szenario-Workshops, füreinen speziellen Siemens-Bereich in Zusammenarbeitmit Vertretern dieses Bereiches Szenarien für den erfolg-reichen Einsatz von RFID zu entwickeln. Dabei wurde ei-ne iterative Vorgehensweise gewählt:

Nachdem zunächst die genaue Zielsetzung und der Er-wartungshorizont des Workshops mit den Unterneh-mensvertretern abgestimmt wurden, sind auf der Basisvon Studien und Recherchen zum Thema RFID möglicheSzenarien für den Einsatz von RFID im Unternehmensbe-reich entwickelt worden. In einem ersten Workshop wur-den diese Szenarien dann in einem kleinen Kreis disku-tiert, verdichtet, ergänzt und modifiziert. Anschließendwurde ein zweiter Workshop in größerer Runde zur kon-kreten Ausgestaltung der Szenarien konzipiert. Zur Vor-bereitung dieses zweiten Workshops wurden die Ergeb-nisse des ersten Workshops auf drei Hauptszenarienverdichtet. Die Teilnehmer hatten dann die Aufgabe, die-se Visionen hinsichtlich ihrer Chancen und Potenziale,aber auch bezüglich möglicher Risiken zu beurteilen underste Aktionsschritte für eine Umsetzung der Szenarienzu vereinbaren.

Ergänzt wurde der Workshop durch Hintergrundinfor-mationen zum Thema RFID sowie durch die Präsentationeines bereits erfolgreich durchgeführten RFID-Projekts.

Die Workshops (insbesondere deren Konzeption unddie Szenarioentwicklung) wurden ebenfalls gemeinsammit Siemens Business Services Multinational Customersvorbereitet, durchgeführt, moderiert und protokolliert.

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potential in various fields. As described above, the mea-sures and targets of innovation management are to ana-lyze the opportunities of new technologies with specificreference to the individual parts of a company’s portfolio.Together with representatives of a special Siemens unit,C-LAB developed the content of two scenario workshopsfor the successful deployment of RFID by this unit.

An iterative approach was chosen for this task. Whenthe exact targets of and expectations for the workshophad been agreed with representatives of Siemens, possi-ble scenarios for the use of RFID at the unit in questionwere developed on the basis of studies and research inthis area. These scenarios were then discussed, conso-lidated, supplemented and modified in a small group atan initial workshop.

After that, a second workshop with a greater numberof participants was arranged to design the specific sce-narios. To prepare for this second workshop, the scenari-os from the first workshop were grouped in three mainscenarios. The participants’ task was to assess thesescenarios with regard to opportunities, potentials andpossible risks, and to agree on initial steps to implementthe scenarios.

The workshop was amended through background in-formation on RFID and a presentation of an RFID projectthat had already been executed successfully.

These workshops – and especially the conception andthe development of scenarios – were prepared, held,presented and logged together with Siemens BusinessServices’ Multinational Customers unit.

INNOVATION WORKSHOP

Last year a workshop with the aim to create and ge-nerate innovations and to develop the sales portfolio was arranged in collaboration with a team from SiemensBusiness Services’ Innovation Center and was held to-gether with delivery units from Siemens Business Ser-vices as a method for managing innovation. This work-shop set up a mixed team to examine various innovativetopics; the focus lay on issues of concern to many in-dustries.

In preparation for this workshop the participants wereasked about trends and their significance for SiemensBusiness Services and, if applicable, about any existingbusiness in this field. These inputs were presented as

INNOVATIONSWORKSHOP

In Zusammenarbeit mit dem Team vom InnovationCenter von Siemens Business Services wurde einWorkshop „Innovationsfindung und WeiterentwicklungSales Portfolio“ gemeinsam mit Delivery-Einheiten vonSiemens Business Services durchgeführt.

Hierbei lag die Zielsetzung des Workshops als Metho-de des Innovationsmanagements darin, in einem ge-mischten Team verschiedenster Einheiten neue und in-novative Themen zu identifizieren, wobei der Fokus aufbranchenübergreifenden Themen lag.

Dazu wurden als Vorbereitung von den Teilnehmernneue Trends, deren Bedeutung für Siemens BusinessServices sowie möglicherweise bereits existierendesBusiness in diesem Bereich abgefragt. Diese wurden alsInput im Workshop präsentiert und durch Analysteninfor-mationen ergänzt. Weiterhin wurden spezielle Themendurch die Einbeziehung von Experten präsentiert. An-schließend wurden die einzelnen Ideen mit den Teilneh-mern diskutiert und zu Aktionsfeldern verdichtet. In Klein-gruppen wurden anschließend Potenziale, Chancen undRisiken dieser Aktionsfelder analysiert. Die Aktionsfelderwurden Verantwortlichen zugeordnet, die sich bereit er-klärten, diese Felder zu treiben und eine entsprechendeAufnahme in das Portfolio nach der Prüfung der Chancenund Risiken für Siemens Business Services zu erreichen.

Das C-LAB zeichnete sich gemeinsam mit dem Innova-tion Center verantwortlich für die Konzeption und dieModeration des Workshops.

STUDIE „INNOVATION MANAGEMENT AND BESTPRACTICE EXAMPLES“

Ziel der Studie war es, eine breite Basis für For-schungs- und kommerzielle Projekte im Bereich des In-novationsmanagements zu erstellen.

Dazu wurden neben der Untersuchung theoretischerAnsätze zum Innovationsmanagement auch Best Prac-tice Examples für eine erfolgreiche Implementierung vonMaßnahmen und Methoden des Innovationsmanage-ments in Firmen analysiert und ausgewertet. Zu dieserStudie ist ein C-LAB Report erschienen, der die ThemenInnovation, Innovationsmanagement, Innovationskultur,Erfolgsfaktoren für Innovation, Kreativität und Kreativi-tätstechniken umfasst und darüber hinaus Unternehmen

input at the workshop, and information from analysts wasadded to it. In addition, special topics were presented bycalling upon the services of experts. Then the individualideas were discussed with the participants. Subsequent-ly, fields of action were defined and their potentials, op-portunities and risks were analyzed in small groups. Thefields of action were delegated to managers who hadshown their willingness to handle them and include themin the portfolio after determining the opportunities andrisks for Siemens Business Services.

C-LAB was in charge of conceiving and presenting theworkshop together with the Innovation Center.

STUDY: INNOVATION MANAGEMENT AND BESTPRACTICE EXAMPLES

This study aimed to establish a broad basis for re-search-oriented and commercial projects in the area ofinnovation management.

To do this, we examined and analyzed theoretical ap-proaches to innovation management as well as best-practice examples for the successful implementation ofmeasures and methods for innovation management with-in companies. This study includes a C-LAB Report thathas been published and deals with innovation itself andvarious aspects of it – such as management, successfactors, creativity and creativity techniques – and alsopresents companies that have successfully implementedan innovation management.

This study will be used for further innovation manage-ment activities and as input for workshops and courses.

SCIENTIFIC WORK ON INNOVATION MANAGEMENT

The basis for research on innovation management atC-LAB is oriented to the phases of invention, innovationand diffusion, joined by use and disposal as extra stages.In keeping with the state of the art in research, we do notfollow a linear view in the sense of pipeline models; in-stead, we use an approach that permits feedback me-chanisms within these processes. In particular, this putsan end to the illusion that only more science will lead tomore innovation (science push). We see instead a com-plex system of relationships between innovation phaseson the one hand and various research and developmentactivities on the other hand. For example, the diffusion

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vorstellt, die das Thema Innovation erfolgreich leben undumsetzen.

Die Studie wird zu weiteren Aktivitäten im Bereich des Innovationsmanagements sowie auch als Input fürWorkshops und Seminare genutzt.

WISSENSCHAFTLICHE ARBEIT ZU INNOVATIONS-MANAGEMENT

Ansatzpunkt für die Forschungsarbeiten zum ThemaInnovationsmanagement im C-LAB ist eine Orientierungan der Systematik der Innovationsphasen Invention, In-novation und Diffusion sowie Nutzung und Entsorgungals weitere Stadien. Auf Basis des heutigen Forschungs-standes wird hierbei nicht eine lineare Sicht im Sinne so-genannter „Pipeline-Modelle“ vertreten, sondern ein An-satz verfolgt, der Rückkopplungsmechanismen innerhalbdieser Prozesse zulässt. Damit werden insbesondere sol-che Vorstellungen hinfällig, nach denen allein ein Mehran Wissenschaft zu mehr Innovationen führt (SciencePush). Vielmehr existiert ein komplexes Beziehungsge-flecht zwischen den Innovationsphasen einerseits undden unterschiedlichen Forschungs- und Entwicklungs-tätigkeiten andererseits. So können durch die Diffusionund Nutzung von neueren Technologien bereits entschei-dende Ideen für einen neuen Innovationsprozess ausge-hen. Diese Impulse aufzunehmen und in Forschungspro-zesse einzuflechten stellt eine beispielhafte Herausfor-derung dar, der sich auch die Kooperation zwischen Wis-senschaft und Praxis im C-LAB stellt.

Sowohl für diese zunächst volkswirtschaftlich orien-tierte Perspektive als auch für die konkrete Anwendung,d. h. der betriebswirtschaftlichen Aufgabe, stellt sich dieFrage nach einer geeigneten Operationalisierung der Ak-tivitäten im Transfer- und Innovationsprozess.

Dafür sind im Rahmen der Forschungsarbeiten Instru-mente zu finden, die den technologischen Innovations-prozess mit seinen organisationalen Anpassungserfor-dernissen in seiner Komplexität erfassen und schließlicheffizientere und erfolgreichere Gestaltungsmittel hervor-bringen.

Für die Unternehmenspraxis bedeutet dies, dass –ausgehend von den spezifischen Erfordernissen unter-schiedlicher Unternehmensformen und ihrer Wertschöp-fungsarchitektur – eine zunächst quantitativ und qualita-tiv orientierte Ist-Analyse zur Innovationskraft erstellt

and use of modern technologies can give rise to crucialideas for a new innovation process. Taking up these sti-muli and integrating them in research processes are anexemplary challenge, one we tackle at C-LAB throughcooperation between academia and business.

This raises the question of suitable ways of putting ac-tivities into operation in the transfer and innovation pro-cess. This concerns both the initially macroeconomicperspective and the specific application itself, i.e. themicroeconomic task. To this end, research must developinstruments that can record the technological innovationprocess and its organizational requirements for adapta-tion in all their complexity, and that will ultimately gene-rate more efficient and more successful methods of ma-naging innovation.

As far as actual company practice is concerned, thismeans that the actual innovation management situationneeds to be analyzed both quantitatively and qualitativelyon the basis of the specific requirements of differentbusiness formats and their value creation architecture.This analysis then serves to identify the necessary stra-tegy adjustments and to define performance indicatorsso that innovation management can be enhanced andwill lead to better positioning in the relevant competitiveenvironment.

Contact:Dr. Gernot Gräfeemail: Gernot.Graefe@c-lab.de

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wird. Auf Basis dessen werden notwendige Strategiean-passungen identifiziert, deren kennzahlenbasierte Um-setzung im Ergebnis zu einem erfolgreicheren Innova-tionsmanagement und damit zu einer besseren Posi-tionierung im relevanten wettbewerblichen Umfeld führt.

Kontakt:Dr. Gernot Gräfeemail: Gernot.Graefe@c-lab.de

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OPEN SOURCE SOFTWARE

pen Source Software (OSS) hat sich in den letz-ten Jahren insbesondere auch im kommerziellenBereich immer mehr zu einer attraktiven Alterna-

tive zu kommerzieller Software entwickelt.Open Source Software erlaubt es jedem Interessen-

ten, die Programme meist ohne Lizenzkosten zu nutzensowie auf die Programmquellen zuzugreifen. Um einerMonopolisierung der Quellen entgegen zu wirken, un-terliegt die Software speziellen Lizenzen. Somit kanngrundsätzlich jeder einen Einblick in die Quellen gewin-nen und sie ggf. für seine Anforderungen anpassen. Dieunterschiedlichen Open Source Lizenzen regeln dabei,welche Möglichkeiten für die Weiterverwendung undModifikation bestehen.

Im C-LAB wird das Konzept Open Source umfassend inseinen verschiedensten Aspekten untersucht und ge-nutzt.

Angefangen bei nichttechnischen Fragen, wie: „Wel-che Software kann und welche muss Open Source ge-stellt werden?“ „Welche Geschäftsmodelle gibt es fürOpen Source Software?“ bis hin zur technischen Seite,bei der das C-LAB seine breite Kenntnis von Komponen-ten und deren Nutzung für individuelle Lösungen einsetzt.

Zusammen mit der Universität Paderborn wurden 2005verschiedene Forschungs- und Entwicklungsprojekte imBereich Open Source initiiert und als Förderprojekte ein-gereicht.

Zusammen mit Siemens Business Services wurde anverschiedenen Konferenzen und Workshops teilgenom-men.

Als Erfolgsgeschichte seien hier die Übernahme derLeitung der SBS Open Source Community sowie die Teil-nahme an der Gründung der Linux Solutions Group e. V.(LiSoG) genannt.

OPEN SOURCE SOFTWARE

ver the past few years, open source software(OSS) has evolved increasingly into an attractivealternative in commercial environments in addi-

tion to its use in scientific and engineering applications.Open source software can generally be used free ofcharge, and its underlying source code can be accessed.To counter any monopolization of sources, the softwareis subject to special licenses that fundamentally allowanyone to view the source code and adapt it to his or herspecific requirements. In the process, the various opensource licenses govern the options for reusing and mo-difying the source code.

C-LAB is very active in the examination and varieduses of the concept of open source software. Its activi-ties range from non-technical questions such as “Whichsoftware can or must be open source?” or “Which busi-ness models exist for open source software?” to moretechnical considerations. All of this work draws upon C-LAB’s broad knowledge of open source componentsand their benefits for custom solutions. In 2005, C-LABand the University of Paderborn initiated various re-search and development projects relating to open sourcesoftware and submitted them for funding. C-LAB alsotook part in various conferences and workshops in con-junction with Siemens Business Services. Here, our suc-cess stories included taking charge of the SBS OpenSource Community and participating in the establishmentof Linux Solutions Group e. V. (LiSoG).

C-LAB TAKES CHARGE OF THE SBS OPEN SOURCECOMMUNITY

In order to do justice to the increasing importance ofopen source software, SBS System Strategy founded theSBS Open Source Community in 2002 – an enterprise-

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PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

C-LAB ÜBERNIMMT DIE LEITUNG DER SBS OPENSOURCE COMMUNITY

Um der wachsenden Bedeutung von Open Source ge-recht zu werden, wurde 2002 von der SBS Systemstrate-gie die SBS Open Source Community, eine unterneh-mensweite Gemeinde von Open Source Interessierten,Programmierern und Anwendern, gegründet. Aufgrundder langjährigen Erfahrungen mit Open Source und derNähe zur Universität Paderborn mit ihrer ausgewiesenenOpen Source Expertise wurde die Betreuung der SBSOpen Source Community Anfang 2005 dem C-LAB über-tragen. Ziel dieser Community ist die Koordinierung derSBS Aktivitäten sowie die Unterstützung des SBS Ver-triebs bei Open Source Projekten und Ausschreibungen.

ERFOLGREICHER PROJEKTABSCHLUSS: NOW (NUTZUNG DES OPEN SOURCE-KONZEPTS IN WIRT-SCHAFT UND INDUSTRIE)

Das im Oktober 2002 initiierte und vom BMBF geförder-te Projekt NOW endete erfolgreich nach zweieinhalbJahren Laufzeit im Mai 2005. Projektpartner waren Sie-mens Business Services, C-LAB, die Technische Univer-sität München (TUM), Siemens Corporate Technology(Siemens CT) sowie das Softwarehaus 4Soft. Das Zieldieses Projektes war es, deutschen Unternehmen durchdie erzielten Forschungsergebnisse Ideen, Entschei-dungshilfen und Empfehlungen an die Hand zu geben,wie sie mit dem Thema Open Source umgehen solltenund welche Strategien und Geschäftsmodelle Erfolg ver-sprechend sind. Zielgruppe des NOW-Projekts warendemnach deutsche Unternehmen, die bei der Entwick-lung von Software durch das Open Source Konzept profi-tieren können. Ende Juli 2005 wurden die Projektergeb-nisse im Rahmen eines Abschlussevents dem Auftrag-geber DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt)vorgestellt und als Projektabschlussbericht veröffent-licht.

Im Rahmen des NOW-Projekts richtete das C-LAB einThemenportal und ein Softwareentwicklungsportal fürOpen Source im Internet ein.

Das Themenportal dient als Forum für alle Interessier-ten, um das weite Themenfeld Open Source aus techni-scher, betriebswirtschaftlicher und rechtlicher Sicht zu

wide community of operating-system experts, program-mers and users. At the beginning of 2005, C-LAB tookcharge of the SBS Open Source Community owing to itslongstanding experience with the open source softwarescene and its proximity to the University of Paderborn,whose open source software expertise has been demon-strated in the past. The goal of this community is to coor-dinate SBS’s activities and to support SBS Sales in opensource projects and requests for tenders.

SUCCESSFUL CONCLUSION TO THE NOW PROJECT(BENEFITS OF THE OPEN SOURCE CONCEPT INBUSINESS AND INDUSTRY)

The NOW project, which was initiated in October 2002and funded by BMBF, came to a successful conclusion inMay 2005 after running for two and a half years. The part-ners in this project were Siemens Business Services, C-LAB, Technical University of Munich, Siemens Corpo-rate Technology (Siemens CT) and the software house4Soft. This project aimed to provide German companieswith research results to help them shape their ideas andmake decisions, and to advise them on how to deal withopen source software and to assess promising strategiesand business models. The target group for the NOW pro-ject therefore consisted of German companies able tobenefit from the development of open source software.At the end of July 2005, the results of the project werepresented to our customer DLR (German Aerospace Cen-ter) at a closing event, and the final project report waspublished.

During the NOW project, C-LAB set up both a portal forinformation and discussion and a development portal foropen source software on the Internet. The informationand discussion portal acts as a forum for all parties inte-rested in looking into the broad topic of open source soft-ware from a technological, commercial and legal view-point. The goal was to establish this portal as an inter-face between commercial vendors and the Open SourceCommunity. Visitors to this portal will not only find litera-ture on open source software but also various discussionforums in which they can exchange views with others oractively take part, for example by submitting new articlesand items of information.

For instance, this portal was used by Siemens AG’scommunications unit to publish the open source soft-

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behandeln. Ziel war es, dieses Portal als Schnittstellezwischen kommerziellen Anbietern und der Open SourceGemeinde zu etablieren. Neben Literatur zum ThemaOpen Source wird dem Internetbesucher in verschiede-nen Diskussionsforen die Möglichkeit geboten, sich aus-zutauschen oder sich selbst aktiv, zum Beispiel durch dieEinreichung von neuen Artikeln und Beiträgen, zu betei-ligen.

Z. B. wurde das Portal von der Kommunikationssparteder Siemens AG zur Veröffentlichung ihrer, in verschie-denen Projekten verwendeten Open Sourc Software, ge-nutzt.

Das Open Source Themenportal wird auch nach Ab-schluss des Projektes NOW weiterhin vom C-LAB betrie-ben und unter www.source-lab.de erreichbar sein.

GRÜNDUNG DER LINUX SOLUTIONS GROUP E.V. (LISOG)

Siemens Business Services war – unter anderem ver-treten durch das C-LAB – an der Gründung der Linux So-lutions Group e. V. (LiSoG) beteiligt.

Ziel der neuen Kooperationsplattform ist es, den Ein-satz von linux-basierten Lösungen in Unternehmen zufördern und die Marktakzeptanz zu erhöhen.

Neben den großen Unternehmen der IT-Branche för-dert die Initiative auch mittelständische Unternehmen,die sich mit Linux und Open Source beschäftigen. DieLiSoG wird neben Siemens Business Services durchIBM, MySQL, Novell, RedHat und zahlreichen anderen IT-Unternehmen, Universitäten und Anwendern aus demprivaten und öffentlichen Bereich getragen.

OPEN SOURCE SOFTWARE ALS GRUNDLAGE BARRIEREFREIER LÖSUNGEN IN UNTERNEHMEN

Der in 2004 mit dem „Open Source Best PracticeAward“ ausgezeichnete Arbeitsplatz für Sehbehinderteund Blinde wurde weiter entwickelt. Nunmehr ist dieserArbeitsplatz auch in einer Serverbased-Computing-Um-gebung voll einsetzbar. Somit stellt diese Technologie ei-ne Basis für die sanfte Migration durch die Weiterver-wendung unternehmensspezifischer Software bereit:Jeder Desktop bietet dem Anwender (optional) die Aus-wahlmöglichkeit zwischen Windows, dem grafischen Li-nux-Desktop oder die von Blinden bevorzugte Linux-Con-

ware that it has used in various projects. C-LAB will con-tinue to operate the open source software informationand discussion portal after completion of the NOW pro-ject. It is available at www.source-lab.de.

ESTABLISHMENT OF LINUX SOLUTIONS GROUP E. V.(LISOG)

Represented by C-LABamong others, SiemensBusiness Services wasinvolved in the establish-ment of Linux SolutionsGroup e. V. (LiSoG).

This new collaboration platform aims to foster the useof Linux-based solutions at companies and to increasetheir market acceptance.

In addition to major IT players, this initiative also sup-ports small and medium-sized companies dealing with Li-nux and open source. LiSoG is supported by Siemens Bu-siness Services, IBM, MySQL, Novell, RedHat and manyother IT companies, universities and users from the pri-vate and public sectors.

OPEN SOURCE SOFTWARE AS THE BASIS OFACCESSIBLE SOLUTIONS AT COMPANIES

A workstation for the visually impaired and blind,which received the Open Source Best Practice Award in2004, was enhanced in 2005 so that it can now be usedfully in a server-based computing environment. Thistechnology is therefore a basis for soft migration byallowing company-specific software to be reused: everydesktop (optionally) al-lows users to choosebetween Windows, thegraphical Linux desk-top and the Linux con-sole. The latter is preferred by the blind. The magnifierthat is available for the two (graphical) user interfacesmakes this workstation suitable for the visually impaired,too. It is also possible to connect a Braille display to eachworkstation.

Following an invitation by the Linaccess Initiative(www.linaccess.org), whose goal is to foster free soft-ware for the disabled, this workstation was presented

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sole. Durch die für beide (grafischen) Oberflächen zurVerfügung stehende Bildschirmlupe eignet sich dieserArbeitsplatz ebenfalls für sehbehinderte Nutzer. Weiter-hin kann an jedem Arbeitsplatz ein Brailledisplay ange-schlossen werden.

Auf Einladung der „Linaccess Initiative“ (www.linac-cess.org), deren Ziel die Förderung freier Software fürBehinderte ist, wurde dieser Arbeitsplatz auf dem Li-nuxTag 2005 im Accessibility Forum mit einem Exponatund dem Vortrag „Linux Terminalserver, die sanfte Migra-tion auf Linux / Barrierefreie Desktops für alle Nutzer“vorgestellt.

Kontakt:Markus Dubielzigemail: Markus.Dubielzig@c-lab.de

at LinuxTag 2005 in the Accessibility Forum as an exhibitand in a speech titled “Linux Terminal Server, Soft Migra-tion to Linux / Accessible Desktops for All Users”.

Contact:Markus Dubielzigemail: Markus.Dubielzig@c-lab.de

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EINGEBETTETE SYSTEME

urch die zunehmende Miniaturisierung auf denGebieten der eingebetteten und autonomen Sys-teme sowie der Kommunikations- und Sensor-

technik ist schon jetzt eine Umgebung vorstellbar, in dernahezu alle Objekte in unserem Alltagsleben mit einge-betteten Mikroprozessoren, kabelloser Kommunikationund eingebetteter Software zur Wahrnehmung, Aus-führung und Steuerung einer Vielzahl von Aufgaben undFunktionen ausgestattet sind. Auch die Vernetzung die-ser allgegenwärtigen informationstechnischen Dienstenimmt ständig zu. Des Weiteren ist zu beobachten, dasszunehmend komplexe und intelligente Aufgaben mittelseingebetteter Software realisiert werden. Beispiele ausder Automobiltechnik sind unter anderem Systeme zurFahrererkennung und automatischen Einstellung der be-vorzugten Fahrzeugumgebung, Systeme zur intelligen-ten Anpassung der Fahrzeugregelung an die aktuellenStreckeneigenschaften oder intelligente Verkehrsleitsys-teme, die bei der automatischen Routenplanung auchaktuelle Staus berücksichtigen. Entsprechende Entwick-lungen sind auch in anderen Gebieten wie der Bahntech-nik, der Informations- und Kommunikationstechnik (z. B.digitales Fernsehen, Mobiltelefon) oder bei elektroni-schem Spielzeug zu beobachten.

Das C-LAB arbeitet an der Realisierung solcher intelli-genten eingebetteten Systeme. Begleitend werden auchEntwurfsmethoden und Werkzeuge für eingebettete Sys-teme untersucht. Dies geschieht in internationalen, na-tionalen und lokalen Projekten, die unterschiedliche An-wendungsbereiche wie Automobiltechnik, Bahntechnik,Kommunikationstechnik oder Robotik adressieren. So hatC-LAB im Kundenauftrag an der Industrieinitiative Auto-SAR mitgearbeitet, die die Elektronik- und Softwarear-chitektur im Automobil im Sinne eines verteilten Systemsneu gestaltet. Ein weiterer aktueller Kundenauftrag im

EMBEDDED SYSTEMS

ncreasing miniaturization in the fields of embeddedand autonomous systems as well as communicationsand sensor technology means that an environment is

already conceivable in which nearly all the objects of ourdaily life will feature embedded microprocessors, wire-less communication and embedded software that per-ceive, perform and control a wide range of tasks andfunctions.

These ubiquitous information technology services areincreasingly being networked. It is also apparent thatever more complex and intelligent tasks are being imple-mented via embedded software. Examples from automo-tive engineering include, among other things, systemsthat recognize drivers and automatically set their pre-ferred vehicle environments, systems that intelligentlyadjust vehicle control to the present road conditions, andintelligent traffic routing systems that take current traf-fic jams into consideration when automatically planningroutes. Corresponding developments can also be ob-served in other areas such as railroad engineering, infor-mation and communications technology (for example, di-gital television or mobile phones) and in electronic toys.

C-LAB is working on the implementation of such intelli-gent embedded systems. In addition, design methods andtools for embedded systems are being investigated in in-ternational, national and local projects that address dif-ferent application areas such as automotive, railroad andtelecommunications engineering as well as robotics. Forinstance, C-LAB participated on behalf of a customer inthe industry initiative AutoSAR, which has the goal of re-designing the electronics and software architecture inroad vehicles as a distributed system. Another currentcustomer order relating to embedded systems involveslooking into server management as part of the computerarchitecture.

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PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

Bereich eingebetteter Systeme hat das Servermanage-ment als Teil der Rechnerarchitektur zum Gegenstand.

Bezüglich Entwurfsmethoden und Werkzeugen war C-LAB im Berichtszeitraum auf den Gebieten der System-on-Chip Modellierung mit Hilfe von UML, der modellba-sierten Validierung sowie der Verlustleistungsreduktionbei der Hardwaresynthese aktiv.

Zur Unterstützung von Vernetzungs- und Verteilungs-aspekten wurden insbesondere Quality of Service- undNetzwerkaspekte bearbeitet. Als Anwendungen wurdenintelligente eingebettete Systeme aus dem Robotikbe-reich, wie die Roboterfußballmannschaft Paderkickerund der Roboterkopf MEXI, weiterentwickelt. Ein weite-res Anwendungsgebiet waren mechatronische Systemeaus dem Bereich der Neuen Bahntechnik (siehe KapitelOrganic Computing).

Die aktuellen Arbeiten zu diesen Themen werden inden folgenden Abschnitten näher beschrieben.

SYSTEM-ON-CHIP MODELLIERUNG MIT UML

Der modellbasierte Entwurf (Model Driven Develop-ment) eingebetteter Systeme repräsentiert ein aktuellesGebiet, welches immer mehr das Interesse von For-schung und Industrie weckt. Basierend auf den Prinzi-pien der Model Driven Architecture behandelt der mo-dellbasierte Entwurf Aspekte wie Systemkomplexität undEntwurfswiederverwendung durch Anwendung von hö-heren Modellierungs- und Spezifikationssprachen sowieMatLab/Simulink und der UML (Unified Modeling Lan-guage).

Einen wichtigen Aspekt im modellba-sierten Entwurf bildet die domänenspe-zifische Anwendung der UML. Zur An-wendung der UML auf dem Gebiet derModellierung, Analyse und Synthese vonSystems-on-Chip wurde schon 2004 mitden Cadence Berkeley Labs (G. Martinund L. Lavagno) ein Workshop der DesignAutomation Conference initiiert, der 2005zum zweiten Mal erfolgreich durchgeführtwurde. Der Workshop etablierte sich alsinternationales Forum, um das Potenzialder UML im Umfeld der C/C++-basiertenModellierung elektronischer bzw. einge-betteter Systeme insbesondere für die Ge-

As far as design methods and tools are concerned,during the period under review C-LAB was active in sys-tem-on-a-chip modeling with the aid of UML, model-based validation, and reduction of power loss in hard-ware synthesis.

In support of networking and distribution, C-LAB fo-cused on networks and quality of service. Further deve-lopment work went into existing intelligent embedded sys-tems based on robots, including a robotic soccer teamcalled the Paderkickers and a robotic head named MEXI.Another field of endeavor was mechatronic systems inrelation to the New Rail Technology project (see “Orga-nic Computing”). Work currently in progress on these to-pics is described in more detail in the sections below.

SYSTEM-ON-CHIP MODELING WITH UML

Model-driven development of embedded systems is afield that is attracting increasing attention from acade-mia and business alike. Based on the principles of model-driven architecture, model-driven development dealswith aspects such as system complexity and design re-use by employing high-level modeling and specificationlanguages as well as MatLab/Simulink and the UnifiedModeling Language (UML).

An important aspect of model-driven development isdomain-specific use of UML. With regard to using UML inthe modeling, analysis and synthesis of systems on achip, a Design Automation Conference workshop wasinitiated in 2004 together with Cadence Berkeley Labs

(G. Martin and L. Lavagno) and was heldsuccessfully for the second time in 2005.This workshop has established itself asan international forum for discussing thepotential of UML in C/C++-based mode-ling of electronic and embedded sys-tems, especially for systems on a chip(SoCs) and networks on a chip (NoCs),and for the presentation of new approa-ches. A field of research is thus evolvingthat has attracted international interest,among other things when it comes totransferring domain-specific UML refine-ments the so-called UML profiles such as the SoC profile and SysML (SystemsModeling Language) – to industrial appli-

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Bild 30: UML for SoC Design

Fig. 30: UML for SoC design

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biete Systems-on-Chip (SoCs) und Networks-on-Chip (No-Cs) zu diskutieren und neue Ansätze vorzustellen. Mittler-weile entwickelte sich hieraus ein Forschungsgebiet voninternationalem Interesse, um u. a. auch die domänenspe-zifischen UML-Verfeinerungen, die so genannten UML-Profile, wie z. B. das SoC-Profil und die SysML (SystemModelling Language), in die industrielle Anwendung zubringen. In diesem Umfeld gaben wir 2005 zusammen mitG. Martin ein Buch im Springer-Verlag mit dem Titel „UMLfor SoC Design“ heraus, welches verschiedenste Teilas-pekte der Anwendung von UML zum Entwurf von Sys-tems-on-Chip mit den Schwerpunkten Entwurfsmethodikund Codegenerierung vorstellt und untersucht.

Die technischen Arbeiten auf diesem Gebiet konzen-trierten sich in Kooperation mit der Fachgruppe von Prof.Engels (Fakultät EIM) auf die Untersuchung von ausführ-baren Spezifikationen auf der Grundlage von UML 2.0.Die Ausführbarkeit von UML wird erreicht, indem eineUML-Teilmenge um eine spezielle wohldefinierte Seman-tik und entsprechende Spezialisierungen der UML-Dia-gramme samt einer Action Language zur Beschreibungeinzelner Aktionen in diesen Diagrammen erweitert wird.Unser Interesse konzentriert sich dabei besonders aufdie Domäne der eingebetteten und elektronischen Syste-me mit ihren spezifischen Anforderungen wie z. B. Echt-zeitverhalten. Zur Spezifikation dieser Systeme verwen-den wir neben Klassendiagrammen zur Strukturbeschrei-bung eine Kombination von Aktivitäten-, Sequenz- undZustandsdiagrammen zur Verhaltensbeschreibung. DieAktivitäten- und Sequenzdiagramme werden dabei zu-sammen mit einer Java-ähnlichen Action Language ver-wendet um das Verhalten innerhalb einzelner Zuständein den Zustandsdiagrammen zu beschreiben. Zustands-diagramme wurden für diesen Anwendungsbereich nochum Basiskonzepte, z. B. zur Definition von Interrupts (Ste-reotypen von Ereignissen), erweitert und ermöglichenzudem die Spezifikation von Timeouts. Im Zuge dieser Ar-beiten wird ferner untersucht, inwieweit sich Aktivitä-tendiagramme zur Beschreibung feingranularer Paralle-lität auf der Basis einer plattformunabhängigen Ausfüh-rung auf einer UML Virtual Machine verwenden lassen.

MODELLBASIERTE VALIDIERUNG

Ein anderer äußerst wichtiger Aspekt im Kontext desmodellbasierten Entwurfs ist die Verfügbarkeit effizienter

cations. In cooperation with G. Martin, we published abook entitled “UML for SoC Design” (Springer: Heidel-berg, December 2005) that presents and examines va-rious subaspects of using UML to design systems on achip, with the focus on design methodology and code ge-neration.

In cooperation with Prof. Engels’ group (the Faculty ofComputer Science, Electrical Engineering, and Mathe-matics at the University of Paderborn), C-LAB’s technicalwork in this field focused on examining executable speci-fications on the basis of UML 2.0. Executability of UML isachieved by extending a UML subset by special well-de-fined semantics and corresponding specializations ofUML diagrams together with an action language to de-scribe individual actions in these diagrams. Here, ourmain interest is on the domain of embedded and electro-nic systems with their specific requirements, such as re-al-time behavior. To specify these systems, we use classdiagrams for structure description and a combination ofactivity, sequence and state diagrams for behavior de-scription.

The activity and sequence diagrams are used togetherwith a Java-like action language to describe behavior inthe individual states in the state diagrams. For this appli-cation area, state diagrams are also extended by somebasic concepts such as the definition of interrupts (ste-reotypes of events) and the specification of timeouts. Weare also investigating the extent to which activity dia-grams can be used to describe finely granular parallelismon the basis of platform-independent execution on a UMLvirtual machine.

MODEL-BASED VALIDATION

Another extremely important aspect of model-drivendevelopment is the availability of efficient validation andverification methods. In this area, C-LAB worked on mo-del-based testing in the development of automotive con-trol units. This work was carried out as part of the IM-MOS project (Integrated Method for the Model-basedDevelopment of Automotive Control Units) in collabora-tion with DaimlerChrysler, dSPACE, Fraunhofer FIRST, FZIKarlsruhe and IT Power. The goal is to integrate existingindividual model-based technologies – such as model-based requirements engineering, code generation andtesting – to form a uniform development methodology.

Validierungs- und Verifikationsmethoden. In diesem Um-feld fanden Arbeiten im Bereich des modellbasiertenTestens zur Entwicklung von Steuergeräten im Automo-bilbau statt. Die Arbeiten wurden im Rahmen des IM-MOS-Projektes (Integrierte Methodik zur MOdellbasiertenSteuergeräteentwicklung) in Kooperation mit Daimler-Chrysler, dSPACE, Fraunhofer FIRST, FZI Karlsruhe und ITPower durchgeführt. Ziel ist es, existierende modellba-sierte Einzeltechniken, wie das modellbasierte Require-ments Engineering, die modellbasierte Codegenerierungund den modellbasierten Test, zu einer einheitlichen Ent-wicklungsmethodik zu integrieren. Unsere Arbeiten kon-zentrierten sich auf den modellbasierten Test auf Basisder Klassifikationsbaummethode für eingebettete Syste-me (Classification Tree Method for Embedded Systems –CTMEMB) und Model-/Hardware-in-the-Loop Testumge-bungen, wobei in diesem Rahmen ausschließlich Mat-Lab/Simulink zur Modellbildung verwendet wurde. Wei-tergehende Arbeiten befassten sich mit der Entwicklungeines XML-basierten Testaustauschformats (TestML)und mit einer Erweiterung der CTMEMB zum strukturiertenEntwurf von Überdeckungsmetriken und Zufallstests mitSystemVerilog Codegenerierung.

Andere Aktivitäten fanden im Teilprojekt „Virtual Proto-typing“ des von der DFG geförderten Sonderforschungs-bereiches 614 „Selbstoptimierende Systeme des Ma-schinenbaus“ in Kooperation mit der Fachgruppe Prof.Gausemeier statt. Im Teilprojekt erfolgten Arbeiten zur si-mulationsbasierten Analyse selbstoptimierender mecha-tronischer Systeme. Im C-LAB entstand eine Laufzeit-plattform zur generischen Anbindung von Simulatorenund Visualisierungen. Basis der Plattform ist der Kommu-nikationsserver COMMUVIT, der das Zusammenschaltenverschiedener Werkzeuge in einem Baukastensystemermöglicht. Der Server wird über die IPANEMA-Work-bench des RtM (Lehrstuhl für Regelungstechnik und Me-chatronik, Prof. Trächtler) gesteuert und ermöglicht dasWeiterleiten von Simulationsdaten von und zur Work-bench. Zur Simulation einzelner Teilkomponenten könnenSimulationen in MatLab/Simulink, SystemC, PTOLEMY IIund IPANEMA über eine generische Schnittstelle ange-bunden werden. Weiterhin wurden zur Beschleunigungvon Simulationen Algorithmen auf FPGAs der Firma Xilinximplementiert und erfolgreich in die Analyseumgebungintegriert.

Our work focused on model-based testing using theClassification Tree Method for Embedded Systems(CTMEMB) and model/hardware-in-the-loop test environ-ments. MatLab/Simulink was used for modeling here.Further work dealt with the development of an XML-based test exchange format (TestML) and a CTMEMB ex-tension for structured design of coverage metrics andrandom tests with SystemVerilog code generation.

Other activities took place in the Virtual Prototypingsubproject of DFG-funded collaborative research center614 (Self-Optimizing Mechanical Engineering Systems) incooperation with Prof. Gausemeier’s group. The subpro-ject worked on simulation-based analysis of self-optimi-zing mechatronic systems. C-LAB developed a run-timeplatform for the generic connection of simulators and vi-sualizations. The basis of the platform is the COMMUVITserver, which supports the connection of various tools ina modular way. The server is controlled via the IPANEMAworkbench from RtM (Chair for Control Engineering andMechatronics, Prof. Trächtler), and allows simulation da-ta to be passed to and from the workbench. In order tosimulate individual subcomponents, it is possible to con-nect simulations in MatLab/Simulink, SystemC, PTOLEMYII and IPANEMA via a generic communication interface.In addition, algorithms were implemented on Xilinx FP-GAs and successfully integrated in the analysis environ-ment in order to accelerate simulations.

One practical application of the run-time platform wasthe development of two demonstrator projects – theshuttle convoy and the adaptive cruise controller – aspart of collaborative research center 614. An environmentto simulate distance control was set up in this process(see Figs. 31 and 32). The simulation models for an indivi-dual vehicle were created in SystemC and MatLab/Simu-link, using algorithms on FPGAs as an example. The run-time platform supports any combination of different im-plementations and, accordingly, visualization of simula-tion results at run-time. In order to visualize multi-dimen-sional optimization for the adaptive cruise controller, thePareto viewer was developed in conjunction with Prof.Dellnitz’s group. It is used to visualize and interactivelyselect solutions in the image and pre-image (see Fig. 33).

Another practical application of the COMMUVIT envi-ronment was the VISSIM project, which was conductedin collaboration with various groups at Paderborn Uni-versity, PC2 and L-LAB, and resulted in a run-time plat-

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Eine praktische Anwendung der Laufzeitplattform er-folgte zum einen im Rahmen des SFB 614 in den Demon-stratorprojekten Konvoifahrt und Federneigemodul. Da-bei wurde eine Umgebung zur Simulation der Ab-standskontrolle aufgebaut (vgl. Bild 31, 32). Die Simula-tionsmodelle für ein einzelnes Fahrzeug wurden in Sys-temC, MatLab/Simulink und beispielhaft mit Algorithmenauf FPGA’s erstellt. Die Laufzeitplatt-form erlaubt eine beliebige Kombina-tion der verschiedenen Realisierungenund entsprechend die Visualisierungder Simulationsergebnisse zur Laufzeit.Zur Visualisierung der Mehrzieloptimie-rung für das Federneigemodul wurde inKooperation mit der Fachgruppe Prof.Dellnitz der Pareto-Viewer zur Visuali-sierung und interaktiven Auswahl derLösungen im Bild- und Urbildbereichentwickelt (s. Bild 33).

Eine andere praktische Anwendung der COMMUVIT-Umgebung als Laufzeitplattform zur verteilten Simulationund Visualisierung des so genannten Virtual Nightdriverserfolgte im VISSIM-Projekt in Kooperation verschiedenerFachgruppen der Universität, dem PC2 und dem L-LAB.Der Virtual Nightdriver stellt die Beleuchtungssimulationeiner Nachfahrt dar zur Evaluierung neuer Ansätze in derBeleuchtungstechnik für Automobile und der Untersu-chung der Auswirkung auf den Menschen. Im Rahmendes Projektes wurde der L-LAB Fahrsimulator auf Basiseines umgebauten Smarts zusammen mit einer Mat-lab/Simulink-basierten Simulation der Fahrdynamik und

form for distributed simulation and visualization of a vir-tual nightdriver. This represents the simulation of lightingfor a drive after dark, with the goal of evaluating new ap-proaches to lighting technology for automotive vehiclesand investigating their impact on people. During this pro-ject, the L-LAB driving simulator was integrated with aMatlab/Simulink-based simulation of driving dynamics

and other peripherals such as a joystick and heartbeatrecorder to form a joint simulation environment. A virtualdrive can be taken using an adapted DaimlerChryslerSmart that is connected to the joint simulation environ-ment. The COMMUVIT server controls this environment.

REDUCTION OF POWER LOSS IN HIGH-LEVEL SYNTHESIS

These days, reduction of power loss is playing an evergreater role when it comes to mobile and embedded de-vices. The power consumption of integrated circuits (ICs)

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Bild 31: Simulationsbasierte 3D-Animation

Fig. 31: Simulation-based 3D animation

Bild 32: Simulationsbasierte 3D-Animation

Fig. 32: Simulation-based 3D animation

Bild 33: Pareto-Viewer

Fig. 33: Pareto viewer

weiteren Peripherigeräte, wie z. B. Joystick und Herz-schlagerfassung, zu einer gemeinsamen Simulationsum-gebung integriert. Die Steuerung der Umgebung über-nimmt dabei der COMMUVIT.

VERLUSTLEISTUNGSREDUKTION BEI DER HIGH-LEVEL-SYNTHESE

Heutzutage spielt die Reduktion der Verlustleistung fürmobile und eingebettete Endgeräte eine immer größereRolle. Die Leistungsaufnahme der in diesen Endgerätenenthaltenen ICs (Integrated Circuits) hatbeim Entwurf stark an Bedeutung ge-wonnen und ist mittlerweile gleichzuset-zen mit der Laufzeit- und Flächenoptimie-rung. Die High-Level Synthese wurdedaher in letzter Zeit um die Energieopti-mierung erweitert. Unter anderem wurdeim C-LAB ein „Power Scheduler“ ent-wickelt, der versucht, eine möglichst op-timale Partitionierung der Schaltung vor-zunehmen, um Energie einzusparen. Dieeinzelnen Partitionen können separat ak-tiviert und deaktiviert werden. Das be-deutet, nicht aktive Bereiche der Schal-tung können abgeschaltet werden, wo-durch Energie eingespart wird. Dabei können drei ver-schieden Konzepte der Abschaltung integriert werden:Gated Clock, Guarded Evaluation, Power Down.

Bild 34 zeigt den Entwurfsablauf des Power Schedulers. Ausgehend von einem Kontrolldatenflussgraphen

(CDFG) wird ein ASAP und ein ALAP Scheduling vorge-nommen, um den zeitlichen Freiheitsgrad, wann eineOperation ausgeführt werden könnte, zu ermitteln. An-schließend wird eine Pfadanalyse durchgeführt be-stehend aus einer Tiefensuche und der Ermittlung allerPfade zwischen Aufspaltungs- und Vereinigungsknotensowie spezieller Pfade ausgehend von Kontrollknoten.Aus diesen Pfaden wird von der Partitionierung ein Kom-patibilitätsgraph konstruiert, in dem zunächst jeder Pfadeinem Knoten entspricht.

Durch die Berücksichtigung der zeitlichen Freiheits-grade (Mobilität) kann es jedoch mehrere Knoten zu ei-nem Pfad geben. Die Kanten des Kompatibilitätsgraphengeben an, ob zwei Knoten miteinander kombiniert wer-den können. Nach der Konstruktion des Graphen wird ei-

in these devices has been accorded much more impor-tance in the design phase, and is now equivalent to opti-mization of run-time and space. High-level synthesis hastherefore been extended recently to cover power opti-mization. Among other things, C-LAB has developed apower scheduler that attempts to partition ICs optimallyin order to save power. The individual partitions can beenabled and disabled separately. This means that inac-tive areas of the circuit can be disabled to save power.Three different shutdown concepts can be integrated:gated clock, guarded evaluation, and power-down.

Fig. 34 shows the design procedure for the powerscheduler. ASAP and ALAP scheduling is performed onthe basis of a control data flow graph (CDFG) to identifythe degree of freedom in timing the execution of anoperation. This is followed by path analysis, which con-sists of a depth first search and identification of all pathsbetween split nodes and union nodes as well as specialpaths from control nodes. From these paths, the parti-tioner builds a compatibility graph in which every path in-itially corresponds to a node.

As the degrees of freedom for timing the execution ofoperations (mobility) are taken into account, however,there may be several nodes for one path. The edges ofthe compatibility graph specify whether two nodes canbe combined together. A clique search is carried outwhen the graph has been built. The cliques that are foundcorrespond to the partitions that can be enabled or disa-bled in order to optimize power consumption. The powerscheduler’s output is a partitioned control data flowgraph.

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Bild 34: Entwurfsablauf des Power Scheduler

Fig. 34: Design procedure for the power scheduler

PathDeterminationScheduling Partitioning

PartitionedCDFG File

CDFG File

ReadCDFG

Power-Scheduler

• ASAP• ALAP• Mobility

• Depth-FirstSearch

• Fork-Join• Control

• CompatibilityGraph

• Clique Search

ne Cliquensuche durchgeführt. Die gefundenen Cliquenentsprechen den Partitionen, die im Sinne der Energieop-timierung aktiviert bzw. deaktiviert werden können. DieAusgabe des Power Schedulers ist ein partitionierterKontrolldatenflussgraph.

Die Evaluierung des Power Schedulers wurde an ver-schiedenen Zielarchitekturen, wie z. B. der MACT-Archi-tektur, vorgenommen. Bei MACT handelt es sich um eineselbststeuernde, voll rekonfigurierbare, bitserielle Pipe-linearchitektur. Ein Teil des MPEG-2 Algorithmus wurdein MACT mit Hilfe des Power Schedulers implementiert.

NETZWERKE UND QUALITY OF SERVICE

Quality of Service (QoS) ist eine oftmals unterschätzteAnforderung eingebetteter verteilter Systeme, die einenentscheidenden Einfluss auf die subjektive Wahrneh-mung von zeitsensitiven Applikationen, wie beispielswei-se Video-on-Demand (VoD) oder Voice over IP (VoIP),hat. QoS definiert sich auf Benutzerebene über die ver-traglich vereinbarte und ausgehandelte Dienstgüte, diein der Regel durch entsprechende applikationsabhängi-ge Parameter, wie im Fall von VoD durch die Bildauflö-sung oder die Bildwiederholrate, beschrieben werdenkönnen. Die Herausforderung des QoS liegt in der Trans-formation dieser Anforderungen in systemspezifischeParameter und deren Gewährleistung hinsichtlich Band-breite, Verzögerungen und Fehlerraten auf Netzwerkebe-

The power scheduler was evaluated on the basis ofvarious target architectures such as MACT. MACT is aself-controlling, fully reconfigurable, bit-serial pipelinearchitecture. Part of the MPEG 2 algorithm was imple-mented in MACT with the aid of the power scheduler.

NETWORKS AND QUALITY OF SERVICE

Quality of service (QoS) is a frequently underestimatedrequirement for embedded distributed systems. It has adecisive impact on the subjective perception of time-sensitive applications such as video on demand (VoD)and voice over IP (VoIP). On the user level, QoS is thequality of service defined in negotiations and contractsand can generally be described via application-depen-dent parameters such as – in the case of VoD – image re-solution and image refresh rate. The challenge of QoSlies in transforming these requirements into system-spe-cific parameters and ensuring compliance with them interms of bandwidth, delays and error rates on the net-work level. As far as networks are concerned, there is anadditional challenge: compliance with these parametersis also required between the client and the server acrossvarious network domains, which generally use very hete-rogeneous access networks.

This is where the European Union-funded EuQoS pro-ject comes in. This project is developing and implemen-ting a flexible QoS assurance system together with new

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Bild 35: EuQoS-aware Video-on-Demand Applikation

Fig. 35: EuQoS-aware video-on-demand application

ne. Im Bereich der Netzwerke ergibt sich die besondereHerausforderung, dass diese Parameter auch über ver-schiedene Netzwerkdomänen, die sich in der Regeldurch eine starke Heterogenität der verwendeten Ac-cess Netzwerke auszeichnen, auf der Route zwischendem Client und dem Server eingehalten werden muss.

An dieser Stelle setzt das von der Europäischen Uniongeförderte Projekt EuQoS an, welches ein flexibles QoSAssurance System zusammen mit einer neuen QoS-fähi-gen Middleware und erweiterten standardisierten Proto-kollen entwickelt und implementiert. Die entwickelte Lö-sung, an der sich auch das C-LAB beteiligt hat, zeichnetsich durch einen interoperablen Cross-Layer SignalingAnsatz aus, der die Verhandlung von QoS Parametern aufApplikations-, Resource Manager- und Resource Alloca-tor-Ebene unterstützt. Sessions werden über ein wohlde-finiertes API über das Quality Control Module (QCM) auf-gerufen, welches die Signalisierung über ASIG (Ap-plication Signaling) initialisiert.

Das C-LAB hat darüber hinaus eine EuQoS-fähige Vi-deo Streaming Applikation entwickelt, die die QoS Anfor-derungen eines jeden Videostreams analysiert und andas EuQoS System zwecks Reservierung der entspre-chenden Ressourcen kommuniziert. Die Applikation be-dient sich dabei einer dezentral verteilten Datenbank

QoS-capable middleware and extended stan-dard protocols. The solution that has been de-veloped with the participation of C-LAB is cha-racterized by an interoperable cross-layer sig-naling approach that supports the negotiation ofQoS parameters on the application, resourcemanager and resource allocator levels. Ses-sions are invoked via a well-defined API usingthe quality control module (QCM), which initiali-zes signaling via ASIG (application signaling).

In addition, C-LAB has developed an EuQoS-capable video streaming application that analy-zes the QoS requirements of any video streamand communicates them to the EuQoS systemso that the resources in question can be re-served. The application uses a decentrally dis-tributed database (GMIDB) that contains infor-mation on the streams distributed in the subnetand their QoS requirements, and is synchroni-zed with other databases by means of Web ser-vices to form a global distributed index database.

In the field of wireless networks (802.11e), C-LAB hasdeveloped a new scheduling algorithm to transmit MPEGstreams. Scheduling is based on stochastic admissioncontrol using Markov chains, and is able to prioritize theframe types of MPEG streams dynamically and thusmake efficient use of the limited bandwidth that is availa-ble. Using expected case transmission time analysis, it ispossible to detect at an early stage whether frames canbe transferred over the network in a way that satisfies re-al-time requirements.

INTELLIGENT MOBILE SYSTEMS

Two types of robots are currently being developed atC-LAB (see also “Organic Computing”).

The Paderkickers – a team of five completely autono-mous, soccer playing robotic vehicles – is being deve-loped by a project group made up of students. In April thePaderkickers took part in a RoboCup competition for thesecond time at the German Open 2005 (http://www.robo-cup.org); there they scored their first goals in an officialtournament.

The second type of robot is a robotic head called MEXI(Machine with Emotionally eXtended Intelligence) thatcan display artificial emotions by changing its facial ex-

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Bild 36: MPEG-4 Traffic Scheduler für 802.11e

Fig. 36: MPEG 4 traffic scheduler for 802.11e

(GMIDB), welche Informationen über die im Subnetz ver-teilten Streams und ihren QoS Anforderungen enthältund mit anderen Datenbanken durch die Verwendungvon Web Services zu einer globalen verteilten Index-Da-tenbank synchronisiert ist.

Im Bereich der Wireless Networks (802.11e) hat das C-LAB einen neuartigen Scheduling Algorithmus zurTransmission von MPEG Strömen entwickelt. Das Sche-duling basiert auf einer stochastischen Admission Controlmittels Markov-Ketten und ist in der Lage, die Frametypenvon MPEG Strömen dynamisch zu priorisieren und so diezur Verfügung stehende limitierte Bandbreite effizient zunutzen. Mittels einer Expected Case Transmission TimeAnalysis kann frühzeitig analysiert werden, ob Frames soüber das Netzwerk übertragen werden können, dass ihreEchtzeitanforderungen erfüllt werden.

INTELLIGENTE MOBILE SYSTEME

Im C-LAB werden zurzeit zwei Robotertypen ent-wickelt (siehe auch Kapitel Organic Computing).

Im Rahmen einer studentischen Projektgruppe werdendie Paderkicker, ein Team von zurzeit fünf vollständigautonomen Fußball spielenden Roboterfahrzeugen ent-wickelt. Im April nahmen die Paderkicker zum zweitenMal an einem offiziellen RoboCup Wettbewerb, der Ger-man Open 2005 (http://www.robocup.org), teil und erziel-ten die ersten Tore im Wettbewerb.

Der zweite Robotertyp ist ein Roboterkopf,MEXI (Machine with Emotionally eXtended In-telligence), der künstliche Emotionen mit Hilfeseiner Gesichtsmimik und der Betonung sei-ner gesprochenen Sprache ausdrücken kann.MEXI nimmt seine Umgebung mit Hilfe zwei-er Kameras und zweier Mikrofone wahr. UmRückschlüsse auf die Stimmung des Betrach-ters zu ziehen, werden der Gesichtsausdruckund die natürlichsprachlichen Äußerungendes Betrachters auf bestimmte Schlüsselwör-ter und die Satzmelodie hin analysiert.

Bei den Paderkickern handelt es sich umein verteiltes eingebettetes System, in demverschiedene Sensoren und Mikrocontroller,die über unterschiedliche Netzwerke, wie z. B.den CAN-Bus kommunizieren, eingesetzt wer-den (siehe Bild 37). Zur Bildverarbeitung wird

pressions and adding emphasis to its spoken language.MEXI perceives its environment with the aid of two ca-meras and two microphones. To draw conclusions aboutthe observer’s mood, MEXI analyzes his or her facial ex-pression and natural-language utterances for certainkeywords and for the sentence melody.

The Paderkickers are a distributed embedded systemusing various sensors and microcontrollers that can com-municate over different networks such as the CAN bus(see Fig. 37). A special-purpose processor, the Philips Tri-Media, has been chosen for image processing in real-time. Standard microcontrollers (C167, Infineon; MDC 555,Motorola; AtMega, Atmel) are used to process inputsfrom other sensors, such as reflective photo sensors andacceleration sensors, as well as to control the drive, ballcontrol and cameras. The Paderkickers’ autonomous be-havior (which is described in more detail in “OrganicComputing”) and the sensor fusion have been implemen-ted on a Linux board. A PC connected via WLAN is usedfor initialization, global coordination and the transfer ofreferee signals for all five Paderkicker robots.

On the one hand, the Paderkickers are being used asan application project for the development of embeddedsystems at the university. On the other hand, they are al-so being used in various projects as a sample applica-tion. For instance, the movement of several robots in con-voy was implemented in collaborative research center614 (see the “Organic Computing” chapter). In collabora-

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Bild 37: Die Paderkicker

Fig. 37: The Paderkickers

ein Spezialprozessor, der Philips Trimedia,eingesetzt, um die Bildverarbeitung in Real-zeit ausführen zu können. Zur Verarbeitungvon Eingaben anderer Sensoren, wie z. B. Re-flexlichtschranken oder Beschleunigungs-sensoren und zur Steuerung des Antriebs,der Ballkontrolle und der Kameras, wer-den Standard-Mikrocontroller (C167, Infine-on; MDC 555, Motorola; ATMega, Atmel) ein-gesetzt. Das autonome Verhalten der Pader-kicker, auf das im Kapitel Organic Computingnäher eingegangen wird, und die Fusionie-rung der Sensoreingaben wurden auf einemLinux-Board realisiert. Zur Initialisierung, zurglobalen Koordinierung und zur Übermittlungvon Schiedsrichtersignalen wird für alle fünfPaderkicker-Roboter ein PC eingesetzt, derüber WLAN angebunden ist.

Die Paderkicker werden zum einen als Anwendungs-projekt für die Entwicklung eingebetteter Systeme in derLehre eingesetzt. Zum anderen dienen sie auch in ver-schiedenen Projekten als Anwendungsbeispiel. So wur-de im Rahmen der Begehung des SFB 614 das Kolonne-fahren mehrerer Roboter realisiert (siehe Kapitel OrganicComputing). Im SFB 376 dienen sie als Beispiel, anhanddessen Konzepte zum Lernen komplexer Verhaltenswei-sen validiert werden (siehe ebenfalls Kapitel OrganicComputing). Im Berichtszeitraum wurden Vorbereitungenfür eine neue Robotergeneration getroffen. Beim Entwurfder Mechanik, Hardware und Software wurde darauf ge-achtet, dass sie auch über den Roboterfußball hinaus an-wendbar sind. Es wurde ein neues Chassis entworfenund gefertigt. Unter anderem wurde das Fahrwerk aufOmni Directional Drives umgestellt, die es den Roboternermöglichen, aus dem Stand in alle Richtungen zu fahrenund sich gleichzeitig zu drehen. Als Steuerungshardwarewurden neue Mikrocontroller-Boards entwickelt sowieerste Konzepte zur low-level Bildverarbeitung auf FPGAserarbeitet und teilweise realisiert, um eine hohe Leis-tungsfähigkeit zu erreichen.

Kontakt:Dr. Bernd Kleinjohannemail: Bernd.Kleinjohann@c-lab.de

tive research center 376 they are being used as an exam-ple for the validation of concepts on the learning of com-plex behaviors (also described in the „Organic Compu-ting“ chapter). Preparations were also made for a newgeneration of robots in the period under review. Whendesigning the mechanical aspects, hardware and soft-ware, we made sure that they can be used beyond thearea of robotic soccer. A new chassis was designed andconstructed in 2005. Among other things, the chassiswas reconstructed and equipped with omnidirectionaldrives, which enable the robots to move in any direc-tion from standing still, and turn at the same time. As faras control hardware is concerned, new microcontrol-ler boards were developed, and first concepts weredeveloped for low-level image processing on FPGAs andpartly implemented in order to boost performance.

Contact:Dr. Bernd Kleinjohannemail: Bernd.Kleinjohann@c-lab.de

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Bild 38: Architektur der Paderkicker

Fig. 38: Architecture of the Paderkickers

ORGANIC COMPUTING

urch die rasante Entwicklung in der Informatiksind viele Servicefunktionen und Dienstleistun-gen im gesellschaftlichen und technischen Um-

feld erst ermöglicht worden und haben neue Geschäfts-felder und Märkte eröffnet. Viele dieser Servicefunktio-nen und Dienstleistungen basieren ganz wesentlich dar-auf, dass Informationen (Daten, Messwerte etc.) zu je-dem Zeitpunkt an jedem Ort verfügbar sind. Hochgradigvernetzte informationstechnische Systeme sind allge-genwärtig. Die Kehrseite dieser Medaille ist aber auch,dass die Informationsverarbeitung unverzichtbarer Be-standteil unseres Lebens geworden ist. Ausfälle können,auch wenn sie nur zeitweise erfolgen, nicht mehr tole-riert werden, da sie unübersehbare Schäden verursa-chen können. Hieraus ergeben sich zwei wesentlicheAspekte, die in der Informationsverarbeitung in Zukunftimmer stärker beachtet werden müssen. Zum einen müs-sen informationstechnische Systeme auch dann verfüg-bar sein, wenn sie gewartet, gepflegt und optimiert wer-den sowie wenn eine neuere Version zur Verfügunggestellt wird. Zum anderen sollen informationstechni-sche Systeme möglichst immer verfügbar und robust ge-gen Störungen und unberechtigte Einflussnahme seinsowie sich zur Laufzeit selbst optimieren und flexibel andie Bedürfnisse ihrer Umwelt anpassen. Eine besondereHerausforderung ergibt sich daraus für vernetzte Syste-me, die aus mehreren Rechenknoten bestehen. Sie müs-sen sich zur Betriebszeit bezüglich einer Vielzahl unter-schiedlicher Aspekte, wie z. B. der Anzahl der Rechen-knoten, der Aufgabenverteilung oder der Vernetzungs-struktur, möglichst automatisch auf die Anforderungenihrer Umwelt einstellen.

Zusammenfassend sollte ein komplexes informations-technisches System immer das Optimum an Leistung er-bringen, ohne dass in der Anwendung Brüche zu bemer-ken sind. Aus Anwendersicht wünscht man sich gut

ORGANIC COMPUTING

apid developments in information technologyhave made many previously unrealizable servi-ces and service functions possible in social and

technical environments, and have opened up new fieldsof business and new markets. Many of these servicesand service functions rely on information (data, measure-ments, etc.) that must be available everywhere at alltimes. Highly networked information technology systemsare therefore ubiquitous. The flip side of the coin, how-ever, is that information processing has become an in-dispensable part of our lives. System failures, even if theyare only short-lived, can no longer be tolerated becausethey can cause substantial damage.

This situation produces two key issues that must beconsidered more closely in information processing in thefuture. IT systems must be available to users even whenthey are being maintained or optimized, or when a newversion is being installed. And in addition to being perma-nently available, they should be robust in the face of pro-blems and unauthorized manipulation, and able to opti-mize themselves at run-time and adapt flexibly to therequirements of their environments. This means a parti-cular challenge for networked systems consisting of se-veral computer nodes. They need to be able to adjust avariety of aspects – such as the number of nodes, taskdistribution and networking structure – to the require-ments of their environments, and do all this automaticallyif possible. In summary, complex IT systems should al-ways deliver optimum performance without breaks inuse. Users want service functions that work well, conti-nually improve themselves, are available even in criticalsituations, and remain stable.

Providers of such services or service functions wantsystems that will automatically manage, optimize andprotect themselves at run-time in order to maximize theautomation of time-consuming tasks such as installation,

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PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

funktionierende, sich kontinuierlich verbessernde Ser-vicefunktionen, die auch in kritischen Situationen zurVerfügung stehen und stabil bleiben.

Aus Sicht eines Anbieters solcher Servicefunktionenoder Dienstleistungen wünscht man sich ein System, dassich während der Betriebszeit selbstständig verwaltet,optimiert und schützt, um die aufwändigen Arbeiten wieInstallation, Anpassung und Optimierung, Support undReparatur soweit wie möglich zu automatisieren. Kurzgesagt, ein solches System soll sich wie ein Organismusverhalten und sich organisch an die Bedürfnisse der An-wender anpassen. Daher wurden die Begriffe „OrganicComputing“ (GI) oder „Autonomic Computing“ (IBM) fürderartige Systeme geprägt.

Charakteristisch für Organic Computing sind so ge-nannte self-X Eigenschaften, die ein System aufweist: • Es ist selbstorganisierend. • Es ist selbstkonfigurierend. • Es ist selbstoptimierend. • Es ist selbstheilend. • Es ist selbstschützend. • Es ist selbsterklärend.

Grundlegende Voraussetzung für das Erreichen vonself-X Eigenschaften ist, dass ein System dezentral (ver-teilt) realisiert ist und eine Schnittstelle für Selbstmodifi-kationen zur Verfügung stellt. Außerdem müssen die ein-zelnen Komponenten in der Lage sein, ihre jeweiligeUmwelt, auch wenn es sich nur um eine informations-technische Umwelt handelt, wahrzunehmen, um adäqua-te kontext-sensitive Verhaltensweisen zu lernen.

Das C-LAB hat im Berichtszeitraum die Prinzipien desOrganic Computing insbesondere im Bereich der einge-betteten Systeme angewandt. Hier wurden folgende The-men bearbeitet, die unten detaillierter beschrieben sind.• Lernen komplexer Verhaltensweisen • Emergentes Verhalten in Gruppen autonomer Systeme • Selbstoptimierende mechatronische Systeme • Intelligente mobile Systeme • Auto Immune Systems

LERNEN KOMPLEXER VERHALTENSWEISEN

Die Erkenntnis, dass ein Systemdesigner nicht allemöglicherweise aufkommenden Ereignisse voraussehenkann, ist nicht neu – einige Aufsehen erregende System-

customizing, optimization, support and repairs. In brief,such a system should behave like an organism and adjustautomatically to users’ requirements. This is why termssuch as organic computing (GI) and autonomic compu-ting (IBM) have been coined for such systems.

Organic computing is characterized by a system’s so-called self-X properties.• It is self-organizing.• It is self-configuring.• It is self-optimizing.• It is self-healing.• It is self-protecting.• It is self-explanatory.

The basic prerequisite for self-X properties is for asystem to be implemented decentrally (distributed) andfor an interface to be available for self-modification. Inaddition, the individual components must be able to per-ceive their specific environment – even if it is just an ITenvironment – in order to learn adequate context-sensi-tive behaviors.

In the period under review, C-LAB applied the princi-ples of organic computing to embedded systems in parti-cular, and dealt with five topics, which are described inmore detail in the sections that follow:• Learning complex behaviors• Emergent behavior in groups of autonomous systems• Self-optimizing mechatronic systems• Intelligent mobile systems• Auto-immune systems

LEARNING COMPLEX BEHAVIORS

That a system designer cannot foresee all possibleevents is nothing new - as shown impressively by somemajor system failures that have attracted attention andmany “minor crashes” on private PCs. But how is it pos-sible to build a system that is inherently capable of adjus-ting its own behavior to new, unforeseen events?

Subproject B1 is currently investigating this issue, andapplying the following method to solve this problem: thesystem acts in its environment, and outputs in visual for-mat the responses that it has received from this environ-ment. On the basis of this data, a user then decideswhether the system behavior in question was desirable,or whether the system should avoid this behavior in the

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versagen und viele „kleine Abstürze“ auf dem Privat PCgeben ein eindrückliches Zeugnis davon. Wie jedochbaut man ein System, das inhärent bereits die Fähigkeitbesitzt, sein eigenes Verhalten auf neue, unvorhergese-hene Ereignisse abzustimmen?

Mit dieser Frage beschäftigt sich zurzeit der Teilbe-reich B1 des von der DFG geförderten Sonderfor-schungsbereichs 376 (SFB 376). Zur Lösung dieser Pro-bleme wird folgendes Vorgehen angewandt: Das Systemagiert in seiner Umwelt und bereitet die Reaktionen, diees von der Umwelt erhalten hat, visuell auf. Basierendauf diesen Daten entscheidet ein Benutzer, ob das Sys-temverhalten erwünscht war, oder ob das System dasentsprechende eben durchgeführte Verhalten in Zukunftvermeiden soll. Diese Bewertung hilft dem Systemanschließend, sein Verhaltenssystem so zu modifizieren,dass es in Zukunft optimaler und ausfallsicherer in seinerUmwelt agieren kann (Bild 39).

In der ersten Stufe wurde ein System entwickelt, dasauf der Basis von Beispielverhalten eine erste ausführ-bare Spezifikation erstellt. Als Anwendungsbeispiel wur-den die Paderkicker-Roboter gewählt (siehe auch KapitelEingebettete Systeme). Der Benutzer spezifiziert das ge-wünschte Verhalten, in unserem Beispiel eine zweidi-mensionale Pfadspezifikation, entweder durch direkteFernsteuerung eines Roboters oder durch eine speziellentwickelte Applikation zur visuellen Verhaltensspezifi-kation. Wenn auf diese Weise einige positive und negati-ve Beispielverhalten spezifiziert worden sind, wird ausden gewünschten Verhalten eine Verhaltensspezifikationgeneriert. Dies geschieht mittels einer Algebra, die aufLösungsräumen definiert worden ist: Aus einem Pool vonmöglichen Basisverhalten und generischen Operatoren

future. This assessment then helps the system to modifyits behavior in such a way that it will be able to act betterand more resiliently in its environment (Fig. 39).

The first stage comprised development of a systemthat creates an initial executable specification on the ba-sis of sample behaviors. The Paderkicker robots (see al-so “Embedded Systems”) were chosen as an example ofan application. The user specifies the required behavior– a 2D path specification in our example – either by directremote control of a robot or by means of a specially de-veloped application for visual behavior specification.When some positive and negative example behaviorshave been specified in this way, a behavior specificationis generated from the required behaviors. This is accom-plished via an algebra that has been defined for solutionspaces: a complex behavior that precisely supports therequired behavior is generated from a pool of possiblebasic behaviors and generic operators.

In the future, it is desirable not only to generate the be-havior specification automatically but also to assess thesample behaviors automatically. The system then has tolearn such an assessment – otherwise, the system de-signer would have to foresee all assessment possibili-ties, and it is preferable that this assessment evolve dy-namically instead. In this way, the system can indepen-dently assess the effects of its own behavior on the envi-ronment at run-time and adjust its behavior to a changingenvironment on the basis of these assessments.

Some key questions need to be answered in this exci-ting field of research. Where are the conceptual limits tothis approach? To what extent do designers have to de-fine “global assessment fixed points” in advance? Andabove all, how can obvious background knowledge be

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Bild 39: Automatisierter Entwurf zur Unterstützung von Selbstorganisation in eingebetteten Systemen

Fig. 39: Automated design to support self-organization in embedded systems

ObservationAnalysis

AutomatedDesign

Syst

em

Visu

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atio

n

wird ein komplexes Verhalten generiert, das genau diegewünschten Verhalten ermöglicht.

In Zukunft ist es wünschenswert, nicht nur die Gene-rierung der Verhaltensspezifikation, sondern auch dieBewertung der Verhaltensbeispiele automatisch durch-zuführen. Solch eine Bewertung muss dann erst vomSystem selbst noch gelernt werden, da ansonsten wie-derum der Systemdesigner sämtliche Bewertungsmög-lichkeiten voraussehen muss. Stattdessen soll sich dieseBewertung dynamisch entwickeln. So kann das Systemdann selbstständig zur Laufzeit die Effekte seines eige-nen Verhaltens in der Umwelt bewerten und mittels die-ser Bewertungen eigenständig sein Verhalten einer sichändernden Umwelt anpassen.

In diesem spannenden Forschungsgebiet bleiben eini-ge zentrale Fragen zu beantworten: Wo liegen die kon-zeptionellen Grenzen des Ansatzes? In wie weit müssen„globale Bewertungsfixpunkte“ vom Designer im Vorausfestgelegt werden? Und vor allem: Wie kann für den Sys-temdesigner offensichtliches Hintergrundwissen a prioriso in das System integriert werden, dass sich das Systemwährend der Laufzeit aufgrund von Umweltänderungengegen das Designerwissen entscheiden kann?

EMERGENTES VERHALTEN IN GRUPPEN AUTONOMER SYSTEME

Wenn nun mehrere autonome Systeme als Gruppe ineiner gemeinsamen Umwelt eine gemeinsame oder auchmehrere unterschiedliche Aufgaben bearbeiten sollen,so lässt sich die Effizienz deutlich steigern, wenn das in-dividuell gelernte Wissen über die Umwelt und über dieAuswirkungen der eigenen Aktionen zwischen den Mit-gliedern der Gruppe gegenseitig ausgetauscht werdenkann: Warum sollte jedes autonome System Energie ver-schwenden, indem es Fakten über die Umwelt lernt, dieein anderes System bereits gelernt hat und die demzufol-ge in der Gruppe bereits verfügbar sind?

Eine Herausforderung stellt in diesem Umfeld die In-formationsübermittlung und Weiterverarbeitung durchdas beobachtende System dar. Von einem einfachen Ko-pierprozess ist hier abzuraten, da die kopierte Informa-tion nicht als korrekt angenommen werden kann. In denmeisten Fällen ist die ursprünglich gelernte Informationaus mehreren Gründen fehlerhaft:

integrated a priori for system designers in the system insuch a way that the system can make decisions at run-time against the designers’ knowledge as a result of en-vironmental changes?

EMERGENT BEHAVIOR IN GROUPS OF AUTONOMOUS SYSTEMS

When several autonomous systems need to handle ajoint task or different tasks as a group in a shared envi-ronment, then efficiency can be boosted if individuallylearned knowledge about the environment and the im-pact of actions can be exchanged between the membersof the group. Why should every autonomous systemwaste energy learning facts about the environment thatanother system has already learned and that are conse-quently already available to the group?

Here, the transfer and further processing of informa-tion by the observing system are a challenge. A simplecopy process is inadvisable because the copied infor-mation cannot be assumed to be correct. In most casesthe originally learned information is flawed for severalreasons:• The information channel may be defective.• The information source may have learned something

wrong but may consider it to be right.• An item of information can have a very different im-

pact on different systems.

To compensate for these problems, C-LAB developed amethod that draws upon principles from the transfer ofinformation in human communities. In every informationtransfer process, the two communicating systems as-sess each other on the basis of a uniform standard. Thisstandard indicates the expert status of the system inquestion. The more a system counts as an expert in rela-tion to another system, the more accurately its informa-tion will be transferred during communication. In addi-tion, its information is given more weight when consen-sus is reached later.

In this way, knowledge that was wrong from the startcan be included in the group’s decentralized knowledgepool without any trouble. Any systems that strictly comp-ly with this wrong information will deliver poor results inthe future, and will consequently be in a worse position inthe information transfers ahead. This method thus en-

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• Der Informationskanal kann fehlerhaft sein. • Die Informationsquelle kann etwas Falsches gelernt

haben und dies als richtig annehmen. • Eine Information kann für verschiedene Systeme sehr

unterschiedliche Auswirkungen haben.

Um diese Problematiken zu kompensieren, wurde einVerfahren entwickelt, das Prinzipien aus der Informa-tionsübermittlung in menschlichen Gesellschaften ver-wendet: Bei jedem Informationsübermittlungsprozessbeurteilen sich die beiden kommunizierenden Systemeanhand eines einheitlichen Bewertungsmaßstabs. Die-ser Maßstab gibt Auskunft über den Expertenstatus desjeweiligen Systems. Je mehr ein System relativ zu einemanderen als Experte gilt, desto genauer werden seine In-formationen während der Kommunikation übertragen.Zusätzlich bekommt seine Information mehr Gewicht beider anschließenden Konsensherstellung.

Auf diese Weise kann ursprünglich falsches Wissenohne Probleme in den dezentralen Wissenspool derGruppe einfließen – Systeme, die sich strikt an dieseFalschinformation halten, werden in Zukunft schlechteErgebnisse liefern und demzufolge bei den noch kom-menden Informationsübermittlungen einen schlechterenStand haben. So gewährleistet dieses Verfahren, dasssich erfolgreiche Informationseinheiten durchsetzen.Dabei stellt es gleichzeitig sicher, dass immer genügendRauschen in dem Informationspool der Gesellschaft au-tonomer Systeme vorhanden ist, so dass sich durchMutation in den Informationen neue Verhaltensweisenherausbilden können. So ist die gesamte Gesellschaftautonomer Systeme robust gegen Umweltänderungen:Dadurch unbrauchbar gewordenes Wissen führt sehrschnell zu einem Verlernen bzw. Neulernen.

Das Verfahren wurde erfolgreich durch Simulation ei-nes Multiagentensystems getestet. Hier mussten auto-nom agierende Agenten selbstständig herausfinden,wann sie welche Aktionen ausführen, um eine bestimmteAufgabe zu erfüllen. Als Einschränkung mussten dieseSysteme gleichzeitig auf ihre Ressourcen achten, die siean bestimmten Orten in der Umwelt wieder aufladenkonnten. Nach einiger Zeit stellte sich das oben be-schriebene Verhalten ein: Dadurch, dass sich erfolgrei-che Systeme einen höheren Expertenstatus erarbeitethatten, floss ihre Information bezüglich der Umwelt stär-ker in die Konsensinformation ein. Andererseits gewähr-

sures that successful information units will persist. It al-so makes sure there is always enough noise in the com-munity’s information pool that new behaviors can evolveas a result of mutation of the information. This means thatthe entire community of autonomous systems is robust inthe face of environmental changes: knowledge that be-comes unusable very quickly leads to unlearning or re-learning.

This method has been successfully tested by simula-ting a multi-agent system. Here, autonomous agents hadto find out on their own when to perform which actions inorder to complete a certain task. One constraint was thatthese systems simultaneously had to pay attention totheir resources, which they could replenish at certainplaces in the environment. The behavior described aboveemerged after a certain time: the fact that successfulsystems had acquired a higher expert status meant thattheir information about the environment received moreconsideration in the consensus information. On the otherhand, the “poorer” systems ensured that there wasenough noise for results to come about that may not havebeen intuitively plausible to begin with, but ensured grea-ter efficiency in the long run.

SELF-OPTIMIZING MECHATRONIC SYSTEMS

As part of DFG-funded collaborative research center614 (Self-Optimizing Mechatronic Systems), C-LAB isworking on behavior-based self-optimization in subpro-ject A2 and on agent-based controllers in subproject C3together with MLaP (Mechatronik Laboratorium Pader-born). The goal of this work is to develop an agent-basedoperator controller module (OCM) architecture for the in-formation processing of self-optimizing mechatronic sys-tems. Both model-based and behavior-based methodsare being used to implement self-optimization. C-LAB’swork is focused on developing architecture componentsand methods for behavior-based self-optimization.

Model-based optimization of a mechatronic system isbased on mathematical models of the controlled systemand controllers, and requires modeling on the basis ofdifferential equation systems, which can be very com-plex and time-consuming in some cases. When it comesto behavior-based self-optimization, changes to a sys-tem’s environment are perceived and analyzed, drawing

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leisteten die „schlechteren“ Systeme ein hinreichendstarkes Rauschen, so dass sich zuerst intuitiv nicht plau-sible Ergebnisse einstellten, die aber langfristig einehöhere Effizienz gewährleisten konnten.

SELBSTOPTIMIERENDE SYSTEME DES MASCHINENBAUS

Im Rahmen des von der DFG geförderten Sonderfor-schungsbereiches 614 Selbstoptimierende Systeme desMaschinenbaus bearbeitet das C-LAB das Teilprojekt A2Verhaltensbasierte Selbstoptimierung und das Teilpro-jekt C3 Agentenbasierte Regler in Zusammenarbeit mitdem MLaP (Mechatronik Laboratorium Paderborn). Zieldieser Arbeit ist die Entwicklung einer agentenbasiertenOperator-Controller-Moduls (OCM) Architektur für die In-formationsverarbeitung selbstoptimierender mechatroni-scher Systeme. Zur Realisierung der Selbstoptimierungsollen sowohl modell- als auch verhaltensbasierteVerfahren zum Einsatz kommen. Der Schwerpunktder Arbeit im C-LAB liegt in der Entwicklung von Ar-chitekturkomponenten und Verfahren zur verhal-tensbasierten Selbstoptimierung.

Die modellbasierte Optimierung eines mechatro-nischen Systems geschieht auf Basis von mathe-matischen Modellen der Strecke und Regler undbenötigt eine teilweise sehr aufwändige und lang-wierige Modellbildung auf der Grundlage von Diffe-rentialgleichungssystemen. Bei der verhaltensba-sierten Selbstoptimierung wird die Veränderung derUmgebung eines Systems wahrgenommen und ana-lysiert. Dabei wird auf Erfahrungswissen zurückge-griffen, ohne explizite Modellbildung zu benötigen.

Im Rahmen des Teilprojektes C3 wurden auf Un-schärfe basierende Verfahren zur verhaltensbasier-ten Selbstoptimierung untersucht und unter Ver-wendung von Erfahrungswissen in selbstoptimierendenSystemen eingesetzt. Die Validierung erfolgte anhand ei-nes Szenarios aus dem Bereich der Neuen BahntechnikPaderborn. Hierbei handelt es sich um eine Weichen-durchfahrt, bei der aus den unterschiedlichen einmün-denden RailCabs bzw. Konvois ein neuer, möglichst opti-maler Gesamtkonvoi zu bilden ist (Bild 40). Zunächstwurde die Durchfahrtreihenfolge von zwei RailCabs be-trachtet, wobei jedes für sich ein autonomes, intelligen-tes, selbstoptimierendes System darstellt.

upon empirical knowledge without necessitating explicitmodeling.

Subproject C3 examined fuzzy methods of behavior-based self-optimization, and used them in self-optimizingsystems on the basis of empirical knowledge. Validationwas based on a scenario from the Paderborn New RailTechnology project. This involves passage through railswitches in which a new, if possible optimal overall con-voy must be formed from the various railcabs or convoysinvolved (see Fig. 40). The sequence of passage of tworailcabs was considered to begin with. Each of these wasan autonomous, intelligent and self-optimizing system.

To do this, we developed a neuro-fuzzy system with thetask of classifying all situations occurring in the switchvicinity on the basis of environmental changes. The si-tuations were split up into two classes describing the se-quence of passage through the switches. To optimize the

neuro-fuzzy classifier, non-linear optimization methodswere used and evaluated with the aid of Matlab [Ref. 1].

A decremental rule learning method [Ref. 2] was usedto deliver a consistent rule base. The starting point forthis is a completely populated rule base. In the course oflearning, the unnecessary rules are eliminated from therule base successively.

A software architecture was developed that supportsheuristic self-optimization in both offline and online mo-des. For the architecture, neuro-fuzzy methods were

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Bild 40: Beispiel aus der Neuen Bahntechnik Paderborn (Weiche be-fahren)

Fig. 40: Example from the Paderborn New Rail Technology project(passage through rail switches)

WeichenbereichEntscheidungs-

bereich

Ausführungs-

zone

S 3 S 2 S 1

S’2

S’1

Gleis B

Gleis AWeiche

Hierfür wurde ein Neuro-Fuzzy-System entwickelt,dessen Aufgabe es ist, alle im Weichenbereich auftre-tenden Situationen anhand der Umweltveränderungen zuklassifizieren. Die Situationen wurden in zwei Klassenaufgeteilt, die die Reihenfolge der Weichenfahrt be-schreiben. Für die Optimierung des Neuro-Fuzzy-Klassifi-kators wurden Methoden nichtlinearer Optimierung ge-nutzt und mittels Matlab evaluiert [Ref 1].

Um eine konsistente Regelbasis zu liefern, wurde eindekrementelles Regel-Lern-Verfahren angewendet [Ref2]. Ausgangpunkt ist hierbei eine vollständig ausgefüllteRegelbasis. Beim Lernen werden sukzessive die unnöti-gen Regeln aus der Regelbasis eliminiert.

Es wurde eine entsprechende Softwarearchitekturentwickelt, die es ermöglicht, sowohl offline als auch on-line eine heuristische Selbstoptimierung vorzunehmen.Für die Architektur wurden Neuro-Fuzzy-Verfahren andie Bedürfnisse von selbstoptimierenden mechatroni-schen Systemen angepasst und prototypisch realisiert.

Laufende Arbeiten betrachten weitere Methoden zurSelbstoptimierung, die als Architekturkomponenten indas OCM eingebettet werden. Hierzu sollen Komponen-ten für eine hybride Planung von diskret-kontinuierlichenVorgängen in sich stetig ändernden Umgebungen ent-wickelt werden. Bei der hybriden Planung für dynami-sche selbstoptimierende Systeme steht das kontinuierli-che Bewegungsverhalten des technischen Systems imVordergrund. Um das dynamische kontinuierliche Verhal-ten der zu regelnden Strecke und der Umwelt zu model-lieren, sollen unterschiedliche Techniken, wie z. B. Funk-tionsapproximation oder Neuro-Fuzzy-Methoden, unter-sucht und auf ihre Anwendbarkeit im Bereich der me-chatronischen Systeme überprüft werden.

[Ref 1]: Shtovba, S.: Einführung in die Theorie der un-scharfen Mengen und unscharfen Logik. http://matlab.ru, 15.07.2004

[Ref 2]: Borgelt, C.; Klawonn, F.; Kruse, R.; Nauck, D.:Neuro-Fuzzy-Systeme. Vieweg, 3. Auflage, 2003

INTELLIGENTE MOBILE SYSTEME

Im Kapitel Eingebettete Systeme werden die im C-LABentwickelten Fußball-Roboter Paderkicker und der Robo-terkopf MEXI im Hinblick auf ihre eingebettete verteilte

adapted to the requirements of self-optimizing mecha-tronic systems and implemented as prototypes.

Work in progress is looking at other self-optimizationmethods to be embedded in the OCM as architecturecomponents. To do this, components are being deve-loped for hybrid planning of discrete-continuous opera-tions in constantly changing environments. When itcomes to hybrid planning for dynamically self-optimizingsystems, the focus is on the continuous movement beha-vior of the technical system. In order to model the dyna-mic continuous behavior of the system to be controlledand the environment, different techniques such as func-tion approximation and neuro-fuzzy methods are beingexamined to see if they can be used in mechatronic systems.

[Ref. 1]: Shtovba, S.: Einführung in die Theorie der un-scharfen Mengen und unscharfen Logik. http://matlab.ru,15.07.2004

[Ref. 2]: Borgelt, C.; Klawonn, F.; Kruse, R.; Nauck, D.:Neuro-Fuzzy-Systeme. Vieweg, 3rd edition, 2003

INTELLIGENT MOBILE SYSTEMS

The chapter “Embedded Systems” presents the Pa-derkickers and MEXI – soccer robots and a robotic head,respectively, that have been developed by C-LAB – in re-lation to their embedded distributed hardware architec-ture. This chapter concentrates on the software imple-mentation of their independent behavior and their in-dependent adjustment to their environment.

Implementation of this software for the Paderkickersand MEXI is based on the triple tower architectureconsisting of the perception, model and action towers asdeveloped by Nilsson. Perception involves real-timeimage analysis for the Paderkickers and additionalspeech analysis for MEXI. In both systems, the actuatorsconsist of servo motors that are controlled via PWM sig-nals (pulse width modulated signals). Action control wasimplemented with the aid of a reactive, behavior-basedarchitecture that makes it possible to respond to percep-tions and to manipulate the actuators in real-time. Themotor schemes developed by Arkin were used for thispurpose. They represent simple behaviors as vector

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Hardware-Architektur vorgestellt. In diesem Kapitel liegtder Schwerpunkt auf der Softwarerealisierung ihresselbstständigen Verhaltens und ihrer selbstständigen An-passung an ihre Umgebung.

Die Realisierung dieser Software der Paderkicker undvon MEXI basiert auf der von Nilsson entwickelten Tri-ple Tower Architektur, die aus den Säulen Wahrneh-mung, Handlungsssteuerung und Aktorik besteht. DieWahrnehmung beinhaltet für die Paderkicker eine Re-alzeitbildanalyse, während für MEXI zusätzlich eineSprachanalyse durchgeführt wird. Die Aktorik bestehtbei beiden Systemen aus Servomotoren, die über PWMSignale (pulsweiten-modulierte Signale) angesteuertwerden. Die Handlungssteuerung wurde mit Hilfe einerreaktiven, verhaltensbasierten Architektur realisiert. Sieerlaubt es, in Realzeit auf die Wahrnehmungen zu reagie-ren und die Aktorik zu manipulieren. Hierzu wurden dievon Arkin entwickelten Motor Schemes eingesetzt. Siestellen einfache Verhalten als Vektorfelder dar, die durchVektoraddition zu komplexeren Verhalten überlagertwerden können (siehe Bild 41). Um sich an die Umgebungund die Bedürfnisse der jeweilige Situation anzupassen,werden diese Verhalten zusätzlich mittels situationsspe-zifischer Automaten gesteuert. Bei den Paderkickernhandelt es sich um ein Multiagentensystem, in dem dieRoboter auch koordiniert werden müssen, um im Fußball-spiel z. B. nicht alle gleichzeitig zum Ball zu fahren. Einanderes Anwendungsszenario ist das oben beschriebe-ne Konvoifahren für Bahnshuttles, das sich auch auf au-tonome Roboter übertragen lässt. So wurde im Rahmender Begehung des SFB 614 das Kolonnefahren mehrererRoboter realisiert. Ein zukünftiges Ziel ist es, die obenvorgestellten Ansätze zum Lernen komplexer Verhaltens-weisen in die Paderkicker zu integrieren sowie die An-

fields that can be combined via vector addition to formmore complex behaviors (see Fig. 41). So that these be-haviors can adapt to the environment and the require-ments of the respective situation, they are also con-trolled via situation-specific automata. The Paderkickersare a multi-agent system in which the robots must alsobe coordinated, for instance to make sure that they donot all chase the ball at the same time during a match.Another application scenario is the convoy method thatwas described above for rail shuttles, which can also beapplied to autonomic robots. For example, the passage ofseveral robots in convoy was implemented in the courseof collaborative research center 614. A future target is tointegrate the above-described approaches to the learn-ing of complex behavior in the Paderkickers, and to ex-amine approaches to emergent behavior in groups andthe potential of these approaches for self-optimization ina real environment.

Unlike the Paderkickers, MEXI does more than justshow simple reactive behavior. In its action control, MEXI also has the emotion engine component. This cen-tral component assesses the stimuli (perceptions) thatMEXI receives from its environment and responds on thebasis of this assessment. The history of the most recent-ly perceived stimuli is analyzed in this process, thus en-suring that MEXI’s actions persist. An emotional modelhas been defined as the basis of this assessment and hasbeen implemented in the emotion engine. In its behavior,MEXI tries to intensify positive feelings (such as happi-ness) as far as possible, to avoid negative feelings (suchas fear or annoyance) as far as possible, and to keep itsrequirements for communication or play in the home-ostatic range. MEXI’s perception system is much morecomplex than that of the Paderkickers, which can only

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b) Avoid

b) Avoid

c) Ergebnis der Vektoraddition

c) Result of vector addition

a) Move2Goal

a) Move2Goal

Bild 41: Einfache Ver-halten undihre Über-lagerung

Fig. 41: Simple beha-viors andtheir combi-nations

sätze zu emergentem Verhalten in Gruppen und ihr Po-tential zur Selbstoptimierung in einer realen Umwelt zuüberprüfen.

MEXIs Verhalten wird im Unterschied zu den Pader-kickern nicht nur rein reaktiv durch sein Verhaltenssys-tem bestimmt. MEXI besitzt zusätzlich in seiner Hand-lungssteuerung die Komponente Emotion Engine. Diesezentrale Komponente bewertet die Reize (Wahrnehmun-gen), die MEXI aus seiner Umgebung erhält und reagiertin Abhängigkeit von dieser Bewertung. Hierbei wird auchdie Historie über die in letzter Zeit wahrgenommenenReize berücksichtigt und somit eine längerfristige Aus-richtung von MEXIs Handlungen erreicht. Als Basis die-ser Bewertung wurde ein emotionales Modell entworfen,das in der Emotion Engine realisiert ist. MEXI verfolgt mitseinem Verhalten das Ziel, positive Gefühle wie Freudemöglichst zu verstärken, negative Gefühle wie Angstoder Ärger möglichst zu vermeiden sowie seine Bedürf-nisse nach Kommunikation oder Spiel im homöostati-schen Bereich zu halten. Im Unterschied zu den Pader-kickern, die nur einfache Objekte wie Bälle, Tore, Linienoder Gegner in ihrer Umgebung erkennen müssen, istMEXIs Wahrnehmungssystem wesentlich komplexer.Zum einen werden neben der Videoanalyse auch Audio-signale analysiert, um menschliche Emotionen zu erken-nen. Zum anderen ist die Auswertung der Wahrnehmun-gen wesentlich komplexer und auch unzuverlässiger, dahier sogar der Gesichtsausdruck von Menschen bzw. dieBetonung von gesprochener Sprache analysiert werdenmuss, um Rückschlüsse auf den Gefühlszustand einesmenschlichen Gegenübers zu ziehen. Für MEXI wurdendaher auch Konzepte zur Verbesserung der mimikbasier-ten Emotionserkennung entwickelt, die auf der Verfol-gung von Gesichtsmerkmalen aufsetzen.

AUTO IMMUNE SYSTEMS (AIS)

AIS ist ein Projekt, mit dem die Anfälligkeit und Repa-raturzeit für Fehler von selbstständigen, aber vernetztenSystemen durch weitgehende Automation drastisch re-duziert werden soll. Dies betrifft insbesondere den Marktder dedizierten Systeme, die für eine spezielle Aufgabekonfiguriert und betrieben werden, also auch „embed-ded“ Systeme umfassen, soweit sie mit Standardbe-triebssystemen wie Microsoft Windows oder Linux be-trieben werden.

recognize simple objects such as balls, goals, lines andopponents in their environment. On the one hand, MEXIanalyzes not only video but also audio signals to detecthuman emotions. On the other hand, the analysis of per-ceptions is far more complex, and more unreliable, be-

cause MEXI must analyze a person’s facial expression orthe emphasis in his or her spoken language in order todraw conclusions about this human counterpart’s mood.For MEXI, C-LAB has therefore developed concepts toimprove emotion recognition from facial expressions bytracking facial features.

AUTO IMMUNE SYSTEMS (AIS)

AIS is a project that aims, by automating proceduresas much as possible, to drastically reduce susceptibilityto errors – and the time needed to fix them – in indepen-dent but networked systems. In particular, this affects themarket for dedicated systems configured and operatedfor special tasks, i. e. embedded systems if they run on astandard operating system such as Microsoft Windowsor Linux.

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Bild 42: Der Roboterkopf MEXI

Fig. 42: The robotic head MEXI

Vision ist dabei eine Lösung, bei der in Analogie zummenschlichen Immunsystem automatisch im HintergrundFehler behoben sowie potentielle Fehler detektiert unddann proaktiv beseitigt werden können. Adaptive, ler-nende und selbstlernende Komponenten sind dabei diebevorzugte Möglichkeit, sowohl die Reaktionsgeschwin-digkeit als auch die Präzision der Reaktionen zu steigern,weil sie eine globale Sicht ermöglichen, die für den Ser-viceingenieur nur aufwändig erreichbar ist.

Lösungen und Standards aus den Bereichen Autono-mic Computing und Organic Computing werden einge-setzt, soweit sie bereits für einen Technologietransferverfügbar sind und zu den Designzielen passen; dies be-trifft insbesondere die von Kunden mit großem Bestandgeforderte zentrale Verifikation der Konfiguration undVorgaben. Daher ist ein wesentliches Element von AISdie vollständige Konfigurierbarkeit der Aktionen undStrategien durch „policies“ des jeweiligen Kunden, wasweder von den automatischen Update- noch den Fehler-behandlungslösungen der Hersteller und Distributorenderzeit geleistet werden kann.

Gleichzeitig wird AIS es erlauben, dass SBS „clearing-house“ Funktionen wahrnimmt, in dem die automatischübermittelten AIS-Incidents der entsprechend ange-schlossenen Kundensysteme zentral akkumuliert und au-tomatisch ausgewertet werden, um eine Balance zwi-schen dem Nutzen durch Einspielen von Systemände-rungen und der damit gleichzeitig gefährdeten System-stabilitiät zu begegnen. Auch hier ist der Einsatz vonadaptiven bzw. lernenden Systemen vorgesehen.

Seit Mitte des Jahres wird das SBS-Projekt „AIS“ vomC-LAB insbesondere durch Systemdesign und Implemen-tierung von Demonstratoren unterstützt.

Kontakt:Dr. Bernd Kleinjohannemail: Bernd.Kleinjohann@c-lab.de

The goal is to develop a solution that will automaticallyfix errors and detect and proactively eliminate potentialerrors automatically in the background in a manner simi-lar to the human immune system. Adaptive, learning andself-learning components are the preferred way to in-crease both the speed and precision of responses be-cause they support a global view that a service engineercan otherwise only achieve with great effort.

Solutions and standards from the fields of autonomiccomputing and organic computing are being used, provi-ding they are already available for technology transferand fit in with the design goals; this particularly affectscentral verification of the configuration and constraintsas requested by customers with extensive or diverseequipment. A major element of AIS is therefore the com-plete configurability of actions and strategies on the ba-sis of customer policies, which cannot currently be deli-vered by the automatic update or troubleshooting solu-tions provided by producers and vendors.

At the same time, AIS will enable SBS to handle clear-ing house functions by centrally accumulating and auto-matically analyzing auto-reported AIS incidents on theconnected customer systems, in order to achieve a ba-lance between the benefits of loading system changesand the jeopardy to system stability that this entails.Adaptive and learning systems are being used here, too.

Since the middle of 2005, C-LAB has supported SBS’sAIS project especially in the areas of system design andimplementation of demonstrators.

Contact:Dr. Bernd Kleinjohannemail: Bernd.Kleinjohann@c-lab.de

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PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

MOBILITY

obile Geräte und die dazugehörigen Servi-ces und Applikationen boomen. Sie gewinnennicht nur in der klassischen mobilen Telefo-

nie, sondern auch verstärkt im mobilen Zugriff auf digita-lisierte Informationsquellen zunehmend an Bedeutung.Nach heutigen Schätzungen wird es bereits in drei Jah-ren mehr Geräte geben, die drahtlos mit dem Internetverbunden sind (also im mobilen Einsatz verwendet wer-den können), als solche, die über das Festnetz ange-schlossen sind. Hieraus werden sich zukünftig in nahezuallen Lebensbereichen vollkommen neue Geschäftsmo-delle ergeben, die ortsabhängige und proaktive persona-lisierte Dienste nutzen werden. Kommunikation, Informa-tion und Transaktion zu jeder Zeit und an jedem Ort – eineVision wird Realität.

C-LAB BEITRÄGE

Das zu betrachtende Themenfeld „Mobility“ ist sehrvielfältig und reicht von der Gestaltung von Geräten, Pro-tokollen und Applikationen bis hin zu komplexen Dienstenzur Handhabung von unterschiedlichen Mobilitätsas-pekten. Dies ergibt sich schon allein aus den zu betrach-tenden unterschiedlichen Arten von Mobilität (Endge-rätemobilität, Benutzermobilität, Dienstmobilität). C-LABfokussiert sich dabei hinsichtlich einer benutzerzentrier-ten Sichtweise hauptsächlich auf drei Aspekte.

Sichere ambiente Personalisierung Mobilität hat verschiedene Ausprägungen, die je-

weils spezielle Techniken und Technologien erfordern.Sie kann sich auf Dienste, Geräte, Applikationen oderNutzer beziehen. Ein mobiler Nutzer heutzutage verlangtz. B. die weit reichende Portabilität seiner persönlichenUmgebung bei einem Kontextwechsel. Eine solche Um-gebung besteht aus (nicht notwendigerweise mobilen)

MOBILITY

obile devices and the associated services and applications are booming. They are be-coming increasingly significant not only when

it comes to classic mobile telephony, but also with regardto mobile access to digital information sources. It is anti-cipated that, in just three years, more devices will beconnected to the Internet wirelessly (i. e. can be used on amobile basis) than through wired access. In almost allareas of life, this will produce totally new business modelsthat draw upon location-independent, proactive persona-lized services. Communication, information and trans-actions anytime, anywhere – a vision is becoming reality.

CONTRIBUTIONS BY C-LAB

Mobility is a highly varied topic extending from the de-sign of devices, protocols and applications to complexservices that handle different aspects of mobility. This isnothing more than an outgrowth of the different kinds ofmobility – the mobility of devices, of users, of applicationsand of services. In this field, C-LAB is mainly focusing onthree of these aspects from a user-centric viewpoint.

Secure personalization of environmentsMobility comes in various forms requiring special

techniques and technologies, and can relate to services,devices, applications and users. For example, today’smobile users need their personal environments to belargely portable in order to cope with a change of con-text. Such an environment consists of devices (them-selves not necessarily mobile) and applications, as wellas services that access them. Users want them to be per-sonalized in keeping with their personal preferences andtheir local situations. Moreover, this personalization issubject to certain security requirements since the perso-nal data used for it must remain private.

Geräten, entsprechenden Applikationen und darauf zu-greifenden Diensten, die der Nutzer optimal mit den loka-len Gegebenheiten und seinen persönlichen Präferenzenabgestimmt haben möchte. Diese so genannte Personali-sierung unterliegt darüber hinaus gewissen Sicherheits-anforderungen, da die für sie verwendeten personenbe-zogenen Daten geheim bleiben müssen.

Mobilität lässt in all ihren Ausprägungen den Aspektder Personalisierung der jeweiligen Nutzerumgebung zu-nehmend an Bedeutung gewinnen. Früher gab es für fastjede Funktion ein eigenes Gerät. Dem ist schon langenicht mehr so. Das mobile Endgerät von heute leistet weitmehr – von Telefonie über Terminplanung bis hin zu Web-browsing und dem Empfang und Abspielen von Audioda-ten. So werden die Geräte nicht nur ständig komplexer,sondern benötigen für die diversen Applikationen eineimmer größere Anzahl an Diensten. Schon heute bekla-gen sich 57 % aller deutschen Anwender, dass ihnen dieEndgeräte zu kompliziert und zu schwer bedienbar sind.Der Schritt hin zur Anpassung an die Anforderungen undPräferenzen des Nutzers – Personalisierung – ist die un-mittelbare Konsequenz. Dabei ist außerdem zu beachten,dass gleiche Funktionen auch über verschiedene Gerätewahrgenommen werden können, so dass ein Abgleichder Personalisierungsdaten erforderlich wird.

Nutzer, die häufig zwischen verschiedenen Standortenpendeln (siehe Bild 43), benötigen kombinierten Zugriff

The personalization of user envi-ronments is gaining in importance formobility in all its varieties. There usedto be a separate device for almostevery function, but this ceased to bethe case a long time ago. Today’smobile devices are multi-purpose in-struments; they can be used to makephone calls, schedule appointments,browse the Web, and receive andplay audio data. The upshot is thatdevices are not just becoming morecomplex all the time, but require an

ever increasing number of services for their various ap-plications. 57% of users in Germany already complainthat these devices are too complicated and difficult tooperate. It is a direct consequence of such complaints byusers that steps have been taken to adapt the environ-ment to the user’s specific requirements and preferen-ces, i. e. to personalize it. Since the same functions mayalso be handled via different devices, it is necessary tosynchronize the personalization data.

Users who regularly commute between different loca-tions (see Fig. 43) need combined access to mobile, sta-tionary and possibly locally available services. C-LAB islooking into the development of the technical conditionsfor extensive and secure use of personalization to sup-port nomadic users.

C-LAB is concentrating on the following aspects inparticular:• Profiles: Certain items of data (attributes, rules, etc.)

are needed to characterize the entities that are due tobe personalized. This data is managed as profiles fordifferent domains (user, device, context, network, ser-vice, application, etc.) and must be protected againstunauthorized access.

• Distribution: To ensure widespread use of the con-cepts, it is necessary to consider the distribution ofdata. Information on the identity of a user can bestored on a special medium (e. g. smart card) in orderto guarantee the integrity of data and the privacy ofthe user. External data that needs to be changed (e. g.data on the user’s location context) is provided via adatabase.

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Business /Office

Bild 43: Anforderungen an nomadische Personalisierungskonzepte

Fig. 43: Requirements for nomadic personalization concepts

Current environmentshould be customized to

user’s preferences /needs via profiles.

Leisure /Home

Nomadic mobile userroaming between

environments.

Complementary useof access devices.

Disconnectedsituations may occur.

Services offered by theenvironment should be

discoverable.

Security (privacy,anonymity, …) concerns

should be regarded.

PublicAmbience

auf mobile sowie stationär bzw. lokal angebotene Diens-te. C-LAB beschäftigt sich mit der Entwicklung der tech-nischen Voraussetzung zur umfassenden und sicherenAnwendung von Personalisierung für die Unterstützungsolcher so genannter nomadischer Nutzer.

Auf folgenden Aspekten liegt unser besonderer Fokus: • Profile: Zur Durchführung der Personalisierung sind

bestimmte Daten (Attribute, Regeln etc.) notwendig,die die zu personalisierenden Entitäten charakterisie-ren. Die Daten werden in Form von Profilen für unter-schiedliche Domänen (Benutzer, Gerät, Kontext, Netz-werk, Dienst, Applikation ...) verwaltet und sind vorunautorisierten Zugriffen zu schützen.

• Verteilung: Im Hinblick auf eine möglichst weit rei-chende Anwendung der Konzepte ist besonders derAspekt der Datenverteilung zu betrachten. Informatio-nen zur Identität eines Nutzers können zur Wahrungder Integrität der Daten und der Privatsphäre des Nut-zers auf einem speziellen Medium abgespeichert wer-den (z. B. Smartcard). Extern zu ändernde Daten (z. B. Daten zum Ortskontext des Nutzers) werdenüber eine Datenbank bereitgestellt.

• Sicherheit: Bei einer übergangslosen (seamless) Mo-bilität kann die Handhabung von Sicherheitsaspektendurch ein kontinuierlich vorhandenes Netzwerk unddarüber zugänglichen Diensten geregelt werden. Dienomadische Nutzung stellt zusätzlicheAnforderungen an das Sicherheitskon-zept, da sicherheitsrelevante Informa-tionen (z. B. für das Trustmanagement)auch in Offline-Situationen vorhandensein müssen.

Die von C-LAB entwickelten Konzepte(siehe Bild 44) sehen vor, dass Profilda-ten unabhängig vom aktuell verwendetenSpeichermedium verlinkt werden können.Dazu kommt ein abgestufter Sicherheits-mechanismus, der „rechtmäßige“ Nutzerauthentifiziert sowie entsprechend Verän-derungsrechte an Profildaten autorisiertbzw. verweigert. Man definiert hierzu eineStruktur aus kooperierenden Diensten zurProfilverwaltung. Diese lassen sich leichtüber entsprechende Softwarekomponen-

• Security: When it comes to seamless mobility, securi-ty aspects can be handled via a continuously availa-ble network and services that can be accessed overit. Nomadic usage places additional demands on se-curity concepts because security-relevant informa-tion (for trust management, for instance) must also beavailable in offline situations.

The concepts that C-LAB has developed (see Fig. 44)envisage the linking of profile data regardless of the stor-age medium that is used. In addition, there is a graduatedsecurity mechanism that authenticates “proper” users,and grants or denies rights to change profile data. In thisprocess, a structure of cooperating services is defined tomanage the profiles. These services can be easily inte-grated in applications via software components thatneed to access personalization data. This software-based approach allows the results to be transferred toand used in other spheres of mobility such as road ve-hicles, aircraft and trains.

Mobile maintenance Mobile information and communication technology

opens up many new possibilities and application areas.Tremendous benefits can be gained in the field of mainte-nance processes, in particular. Using mobile technolo-gies, it is possible to transfer relevant information and

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Erweiterbares Protokoll fürOperationen auf Profilen auf Basis

von Internet-Standards (W3C)

Applikation

CMSClient

Typ-unabhängigerZugriff auf Ressourcen

SicherheitsmodulAccess-Control etc.

Request-Management

Daten-Management

Customization Management System (CMS)

Bild 44: Konzept Customization Management System (CMS)

Fig. 44: Concept of the Customization Management System (CMS)

ten in die Applikationen integrieren, die auf die Informa-tionen zur Personalisierung zugreifen müssen. Durch densoftwarebasierten Ansatz ist eine Übertragung und an-schließende Nutzung der Ergebnisse auch in anderenBereichen der Mobilität wie Auto-, Flug- oder Bahnver-kehr möglich.

Mobile Maintenance Die mobile Kommunikations- und Datentechnik eröff-

net viele neue Möglichkeiten und Anwendungsgebiete.Große Vorteile ergeben sich insbesondere für die Aus-führung von Wartungsprozessen. Durch Anwendung mo-biler Technologien können (ortsunabhängig) relevanteInformationen sowie lokal nicht verfügbare externe Ex-pertisen komfortabel am Arbeitsplatz des Wartungstech-nikers in Anspruch genommen werden. Um dem mobilenTechniker darüber hinaus eine größtmögliche Selbst-ständigkeit bei der Ausführung seiner Wartungsaufgabenzu bieten, ist die Integration unterschiedlicher Modalitä-ten (z. B. Spracheingabe) besonders wichtig.

Technologisch sehr komplexe Anlagen verlangendienstleistungsintensive Wartungsprozesse, die aus derInteraktion mit verschiedenen Medien (siehe Bild 45) re-sultieren. Folglich gibt es in diesem Bereich ein signifi-kantes Optimierungspotenzial durch Verbesserung dieserInteraktionen. Zahlreiche Initiativen bemühen sich da-rum, Systeme bereitzustellen, die durch präzise Abstim-mung auf die Wartungsaufgabe diese Potenziale wirt-schaftlich nutzbar machen. Die zunehmende Mini-aturisierung im Bereich der IT ermöglicht es, dassHardware und Software zur Erledigung vonMobilität erfordernden Arbeitsprozessenverstärkt eingesetzt werden können.

Entsprechende Systeme können sofür immer komplexere, recheninten-sive mobile Arbeitsprozesse ange-wendet werden. Dies erfordert dieDurchführung einiger Adaptionen, wiez. B. die der Benutzungsschnittstellen.Die ultimative Vision besteht sogar darin,den Computer vollständig von den klassi-

any external expertise that is not available locally to theservice technician’s workplace independently of its loca-tion. In addition, it is especially important to integrate dif-ferent methods (for example voice input) so that mobiletechnicians can be as free as possible when carrying outtheir maintenance tasks.

Equipment featuring very complex technology requiresservice-intensive maintenance processes that comefrom the interaction of various media (see Fig. 45). Con-sequently there is significant potential for optimization inthis area by improving this interaction. Many projects areworking on providing systems that can exploit this poten-tial in an economical manner by orienting them preciselyto maintenance work. Miniaturization is continuing tomake headway in information technology so that hard-ware and software can increasingly be used to handleprocesses that necessitate mobility.

Such systems can be used for ever more complex,computationally-intensive mobile processes. This re-quires some adaptation, such as to user interfaces. Theultimate vision is even to detach computers completelyfrom classic input devices such as the keyboard, mouseand display. In the future, mobile workers will be able towork unrestrictedly without even having to touch thecomputer at all. It will even become superfluous to keepan eye on the display when this vision comes true. It willbe possible to output voice, videos and still pictures

on objects from daily life,for instance eye-

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Mobiler (nomadischer) Arbeiter

AutorDokumentation

Hintergrund-Systeme

Wartungs-Dokumentation

(Dienst)

MultimodaleInteraktion

(Dienst)

Online-Kommunikation

(Dienst)

Experte/Coach (extern)

Fig. 45: Erforderliche Interaktionen bei der Ausführung mo-biler Wartungsprozesse

Bild 45: Interactions required to run mobile processes

schen Eingabegeräten Tastatur, Maus und Bildschirm zubefreien. Der mobile Arbeiter der Zukunft arbeitet unein-geschränkt und ohne den Computer überhaupt berührenzu müssen. Sogar die sonst vorhandene Blickfixierungauf das Display wird überflüssig. Sprachausgaben, Vi-deos und Standbilder werden auf alltägliche Gegenstän-de, wie z. B. eine Brille, ausgegeben. Per Beamer kannauch eine einfache Wandfläche genutzt werden. Der PCin die Kleidung eingearbeitet, das Display in die Brille in-tegriert und die Interaktion mit dem Gesamtsystem durchsprach- und gestikgesteuerte Eingabesysteme – Wear-able Computing lässt Vision zur Realität werden.

C-LAB beschäftigt sich mit möglichen Anwendungsge-bieten dieser innovativen Technologie. Der Einsatz trag-barer IT (Wearables) zur Unterstützung mobiler Arbeiterinsbesondere bei der Fertigung bzw. Wartung von Pro-dukten der Hochtechnologie ist unser Schwerpunkt. Indiesem Rahmen arbeitet das C-LAB mit Partnern wie z. B.EADS und SAP an der Entwicklung und Anpassung ent-sprechender Lösungen für den Bereich des Flugzeug-baus und der Flugzeugwartung. Die dortige Arbeitsum-gebung ist durch komplexe Abläufe geprägt: ZahlreicheArten von Dokumenten (z. B. Arbeitsanleitungen, War-tungsprozeduren etc.) müssen multimedial durch Grafi-ken, Videos etc. unterstützt werden. Auf Grund von ho-hen Geräuschkulissen müssen die Abläufe temporärdurch Gestikeingaben gesteuert werden. Zur optimalenUnterstützung eines solchen Arbeitsumfeldes sind Wear-ables bestens geeignet. Sie sichern einerseits die Anbin-dung an das IT-Umfeld des Unternehmens und könnenandererseits leicht zum Element der Arbeitsumgebung,z. B. als Teil eines Werkzeugs oder Systems, werden.

Die Unterstützung des nomadischen Wartungstechni-kers erfolgt dabei durch: • die Bereitstellung von integrierten Kommunikations-

diensten im Feld, um so beispielsweise eine Koordina-tion mit externen Experten vorzunehmen

• die Bereitstellung von Online-Wartungsdokumenta-tion direkt am Arbeitsplatz des Technikers. Die Doku-mente können abgerufen, erweitert und aktualisiertwerden. Der Arbeiter hat auch die Möglichkeit, indi-viduelle Annotationen zu generieren, die im Systemabgelegt und für eine spätere Nutzung aufbereitetwerden

glasses, or to beam such information on to a simple wall.A PC built into clothing, its display integrated in eyeglas-ses, and voice- and gesture-driven input systems to in-teract with the system as a whole – wearable computingis a vision that is becoming reality.

C-LAB is looking into potential application areas forthis innovative technology, and focusing on wearables tosupport mobile workers, especially those involved in ma-nufacturing or maintaining high-tech products. In thisframework, C-LAB is collaborating with partners such asEADS and SAP to develop and adapt solutions for aircraftconstruction and maintenance. There, the working envi-ronment is characterized by complex processes in whichmany types of documents (e. g. operating instructions,maintenance procedures, etc.) need multimedia supportin the shape of graphics, videos and so on. The devicesare likely to be used at noisy locations; thus, the proces-ses need to be able to be controlled at times by gestures.Wearables are ideal when it comes to providing optimumsupport for such a working environment. On the one handthey ensure connection to the corporate IT environment,and on the other hand they can easily become elementsof the working environment, e. g. parts of a tools or sys-tems.

Nomadic maintenance technicians are supported inthe following ways:

• Availability of integrated communication services inthe field, for example to coordinate matters with ex-ternal experts.

• Availability of online maintenance documentation di-rectly at the technician’s workplace. Documents canbe retrieved, updated and extended. Mobile workerscan also generate their own annotations. These arestored in the system and can be edited for further uselater.

• Possibility of multimodal interaction with informationand communication services, appropriately confi-gured and adapted to the user’s specific preferencesand environment requirements.

Mobile Web services Access to services via a mobile device can only work

when the services speak the same language all over theworld, i. e. when a standard exists to describe and use

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• die Möglichkeit der multimodalen Interaktion mit denKommunikations- und Informationsdiensten. Dies ge-schieht entsprechend konfiguriert und an die individu-elle Situation hinsichtlich Umgebung und Präferenzendes Nutzers angepasst.

Mobile Web Services Der Zugriff auf Dienste durch ein mobiles Endgerät

kann nur dann funktionieren, wenn an jedem Ort der Weltdie Dienste die gleiche Sprache sprechen – also einStandard für die Beschreibung und die Nutzung vonDiensten existiert. Web Services bilden genau die pas-sende Grundlage für lose gekoppelte Dienste und sindhinreichend standardisiert, um auch komplexe Transak-tionen und sensitive Informationen, die im Verlauf einerDienstnutzung übertragen werden müssen, sicher undverlässlich handzuhaben. Konzipiert für komplexe B2BSzenarien und Abläufe ist der Kern von Web Servicesnoch immer unverändert: Das Verschicken von Nach-richten in einer universell verständlichen Kodierung –XML. Bereits heute ist in vielen High-Class-EndgerätenSupport für Web Services gang und gäbe. Diese LinguaFranca für Dienste und Daten ist genau dort eine Optionfür zukünftige Entwicklungen, wo nicht nur „normale“Server ihre Dienste – over the air – anbieten, sondern dieKomponenten eines tragbaren (wearable) Systems durcheine subtile Kommunikation miteinander interagieren. Sokönnen stationäre Systeme auf die Wünsche und Bedürf-nisse des mobilen Besuchers reagieren und alle erreich-baren Geräte im Umfeld mit ihren Diensten automatischund optimal konfiguriert zur Verfügung gestellt werden.

Im Projekt „wearIT@work“ werden im Moment dieGrundlagen geschaffen, im Bereich von typischen Ar-beitsszenarien, wie bei der Visite im Krankenhaus, beimEinsatz einer Rettungstruppe oder der Montage einesPKWs durch die Verwendung von „wearables“ einedeutliche Verbesserung der Prozesse sowohl aus Effizi-enzsicht als auch von der Qualität der Arbeitsumgebungzu schaffen.

AUSBLICK

Lokalisierte Mobile Dienste Mobile Lösungen sollen Applikationen und Dienste in

einer für den Nutzer angebrachten Form kombinieren. Inihrem Umfeld wird die Betrachtung von Entwicklungs-

them. Web services are exactly the right basis for loose-ly coupled scenarios, and have been standardizedenough to securely and reliably handle complex transac-tions and sensitive information that may need to be trans-ferred while a service is in use. Designed for complexB2B scenarios and processes, the core of Web servicesremains unchanged: sending messages in a universallyunderstandable code – XML. Support for Web services isalready common in many high-class devices. That is whythis lingua franca for services and data is a hot option forfuture developments in which not only “normal” serversprovide their services (over the air) but also the compo-nents of a wearable system interact on this level, statio-nary systems respond to the wishes and requirements ofmobile visitors, and all accessible devices in the vicinityare automatically made available with the optimal confi-guration for delivering their services.

The wearit@work project is currently creating the ba-sis for substantially enhanced processes from the view-points of efficiency and quality of the working environ-ment in typical “wearables scenarios” – such as wardrounds at hospital, deployment of rescue teams and as-sembly of cars.

OUTLOOK

Localized mobile servicesMobile solutions are supposed to combine applica-

tions and services in a suitable form for users. In this en-vironment, it is essential to view development processesfrom the aspect of convergence of distributed informa-tion and data sources. This raises two issues, namelywhich basic services are needed for an effective combi-nation, and how they can be aggregated in other servi-ces and applications. In this respect, the favorites inclu-de context-dependent mobile searching in the infor-mation continuum and context-dependent filtering andadaptation of information in accordance with the user’spersonalization details.

The outlook for IT and media is definitely positive inthis respect. Bitkom, the German Information and Tele-communication Industry Association, sees faster growthfor 2005 and stabilization for 2006. “Mobile applications,Internet services, software and IT services are growingparticularly strongly,” says Bernhard Rohleder, Bitkom’sDirector General. Detecon International, a consulting

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prozessen durch den Aspekt der konvergenten Nutzungvon verteilten Informations- und Datenquellen zur Not-wendigkeit. Dabei stellt sich einerseits die Frage, welcheBasisdienste zur effektiven Kombination benötigt wer-den, andererseits wie diese in anderen Diensten und Ap-plikationen aggregiert werden können. Als Favoriten sindin diesem Zusammenhang die kontextabhängige Sucheim Informationskontinuum (Mobile Search) und die kon-textabhängige Filterung und Adaption von Informationengemäß Personalisierungsvorgaben des Users zu nennen.

IT und neue Medien können diesbezüglich durchauspositiv in die Zukunft schauen. Der Bundesverband Infor-mationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien(Bitkom) sieht beschleunigtes Wachstum für 2005 undStabilisierung für 2006. „Mobile Anwendungen, InternetDienste, Software und IT-Services wachsen besondersstark,“ sagt der Hauptgeschäftsführer von Bitkom, HerrBernhard Rohleder. Das auf diese Branche spezialisierteBeratungsunternehmen Detecon International erwartet,dass IT-Services um 7,2 % und mobile Datendienste so-gar um über 20 % wachsen werden. Es ist ein Markt mitZukunftspotenzial.

C-LAB verfolgt diverse Projekte zur Entwicklung die-ses zukunftsträchtigen Bereiches. C-LAB beschäftigtsich mit der Entwicklung und Anwendung von neuen, aufbestimmte Anwendungszwecke hin abgestimmten Me-thoden und Werkzeugen, um mobile, ortsabhängigeDienste wesentlich zu vereinfachen. Ziel ist es, insbeson-dere kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) indie Lage zu versetzen, innovative und marktrelevanteDienste effizient zu entwickeln und umzusetzen. Hier un-terstützt C-LAB in Form von Consulting, gemeinsamerLösungsentwicklung und bei Erstellung und Adaption vonanwendungsspezifischen Lösungskonzepten.

Kontakt:Dr. Heinz-Josef Eikerlingemail: Heinz-Josef.Eikerling@c-lab.de

firm specializing in this industry, expects growth of 7.2 %in IT services, and the possibility of more than 20 %growth in mobile data services. This is a market with po-tential for the future.

C-LAB is undertaking various projects to drive forwardthis promising field, including the development and useof new methods and tools for specific application purpo-ses to make mobile location-dependent services muchsimpler. Our particular goal is to enable small and me-dium-sized enterprises (SMEs) to develop and implementinnovative, market-relevant services efficiently. Here, C-LAB is providing support in the shape of consulting,joint solution development, and definition and adaptationof application-specific solution concepts.

Contact:Dr. Heinz-Josef Eikerlingemail: Heinz-Josef.Eikerling@c-lab.de

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USABILITY

ie Benutzerfreundlichkeit und Gebrauchstaug-lichkeit („Usability“) bestimmen wesentlich denErfolg aber auch die Nutzungsqualität eines

Werkzeuges, einer Anwendung oder einer Web-Site. Da-mit tragen sie als wesentliche Qualitätsmerkmale zumGesamterfolg bei. Das haben mittlerweile viele Herstellerund Verantwortliche für die (Software-) Entwicklung er-kannt und integrieren zunehmend die Begriffe „intuitiveBedienbarkeit“, „Workflow-Unterstützung“ oder „Benut-zungsfreundlichkeit“ in ihre Produktbeschreibungen.

Um diese Qualität zu messen und zu erreichen wird einEntwicklungsprozess benötigt, der rechtzeitig und struk-turiert die Bedürfnisse der Nutzer und die Anforde-rungen der Aufgaben und organisatorischen Strukturenanalysiert, dokumentiert und validiert. Im Geschäftsjahr2004/2005 hat das C-LAB dies für verschiedene Anwen-dungsfälle praktisch umgesetzt und unterstützt.

So wurde bspw. in hoch komplexen medizinischen An-wendungsgebieten dazu Nutzungsszenarien und Use Ca-ses erhoben und vor Ort mit repräsentativen Nutzernüberprüft. Diese sind dann in enger Zusammenarbeit mitden Entwicklerteams zu konkreten Entwürfen für Infor-mations- und Interaktionsstrukturen weiter entwickeltworden.

In so genannten Prozess-Assessments wird die Reifebereits eingeführter Usability-relevanter Maßnahmen inden konkreten Entwicklungsprozessen bewertet, so dassManagement und Qualitätssicherung über die Leistungs-fähigkeit und Potenziale der momentanen Prozesse in-formiert sind und notwendige Verbesserungen planenkönnen.

Durch Schulungen und praktische Projektunterstüt-zung wie Usability-Tests und Experten-Reviews unter-stützen wir das praktische Usability-Engineering in denEntwicklungsprozessen unserer Kunden. Dabei skaliertder Aufwand mit den Möglichkeiten des Anwenders.

USABILITY

he quality and success of a tool, application orWebsite is largely determined by its ease of useand its suitability for its intended purpose. Usabi-

lity is thus a key quality aspect when it comes to the over-all success of these instruments. Many software makersand development managers have now recognized thisfact and are increasingly integrating terms such as intui-tive use, workflow support and user friendliness in theirproduct descriptions.

To measure and achieve this quality, it is necessary tohave a development process that analyzes, documentsand validates the requirements of users, tasks and orga-nizational structures in a timely and structured fashion.In 2005, C-LAB put this process into practice, implemen-ting and supporting it in a variety of use cases. For exam-ple, scenarios and use cases were identified in highlycomplex medical application areas and were then dis-cussed on site with representative users (so called“stakeholders”). In close collaboration with developmentteams, the results were then transformed into concretedesigns for information and interaction structures.

Process assessments are used to rate the maturity ofusability-relevant measures that have already been in-troduced in concrete development processes to assurethat both management and quality assurance staff arekept informed of the efficiency and potential of currentprocesses and can plan the necessary enhancements.We support usability engineering in our customers’ deve-lopment processes by providing training and practicalproject support such as usability tests and expert re-views. The effort involved is scaled to the user’s possibi-lities. Here we can take advantage of many years of ex-perience and in-depth process know-how with thenecessary bundling of design, psychology and informa-

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PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

Wir können hier auf mehrjährige Erfahrung und Pro-zess-Know-how mit der dafür notwendigen Kompetenz-bündelung von Design, Psychologie und Informatik zu-rückgreifen. Wir arbeiten in einem technischen Umfeld,das sich permanent und schnell weiterentwickelt. Damitsind wir gefordert, mit dem Wissen und den Kompeten-zen immer auf dem aktuellen Stand zu sein. Dieser not-wendige Know-how-Aufbau erfolgt durch die Partizipa-tion an unterschiedlichen Förderprojekten.

Dabei kommen aktuelle, an wissenschaftlichen Er-kenntnissen ausgerichtete Ergebnisse, Methoden, Pro-zesse und Verfahren zum Einsatz, z. B. ISO 9241, das DA-Tech-Projektmodell, ISO ISO/PAS 18152 (SPICE), ISO/IEC15504 (Maturity Model), ISO 13407 und andere.

Neben den Siemens internen Großprojekten (SOARI-AN, Somaris und Sienet) haben wir auch für externeGroßunternehmen wie DaimlerChrylser und Web.de ge-arbeitet.

AUSGEWÄHLTE PROJEKTE:

PROZESSUNTERSTÜTZUNG IM PROJEKT „SOARIAN“

Auch im Jahr 2005 konnte die Usability Gruppe ihre be-reits fünf Jahre währende erfolgreiche Zusammenarbeitmit Siemens Med, Bereich Health Services, Clinical Sys-tems (HC CS) im Projekt SOARIANTM fortsetzen.

SOARIAN ist ein Krankenhausinformationssystem undunterstützt sowohl klinische Nutzer (wie Ärzte und Kran-kenschwestern) bei sämtlichen Vorgängen aus dem me-dizinisch-pflegerischen Bereich als auch Nutzer aus derVerwaltung bei administrativen Aufgaben im Kranken-haus.

Es ist modulartig entsprechend einzelner Kranken-hausbereiche aufgebaut und kann individuell auf die Be-dürfnisse der Anwender-Organisation abgestimmt wer-den.

SOARIAN stellt durch die Unterstützung des klinischenAlltags den Patienten in den Mittelpunkt der Behandlung,unabhängig in welchem Schritt der Behandlung er sichbefindet und bietet eine systematische und kontinuierli-che Dokumentation aller Aktivitäten im Laufe eines Kran-kenhausaufenthaltes.

„SOARIAN ist die nächste IT-Generation für das Ge-sundheitswesen“, erklärt Veronica Allen, Leiterin von

tion technology skills. Because we operate in a technolo-gical environment that is evolving permanently and ra-pidly, our knowledge and skills must be kept up to date,and this know-how is built up and maintained through ourparticipation in various funded projects.

In our work we make use of the latest findings, me-thods and processes that are oriented to scientific know-ledge. These include, for example, ISO 9241, the DATechproject model, ISO/PAS 18152 (SPICE), ISO/IEC 15504(maturity model), and ISO 13407.

In addition to major Siemens-internal projects (SOARI-AN, Somaris and Sienet), in 2005 we also worked for lar-ge external companies such as DaimlerChrysler andWeb.de.

SELECTED PROJECTS:

PROCESS SUPPORT IN THE SOARIAN PROJECT

In 2005 the Usability group continued its collaborationwith Siemens Med Health Services – Clinical Systems(HC CS) on the SOARIANTM project, as it has done overthe past five years.

SOARIAN is a hospital information system that sup-ports all aspects of healthcare for both clinical users,such as physicians and nurses, and personnel involvedin hospital administration. It has a modular structure inkeeping with individual hospital areas, and can be tai-lored to the requirements of the healthcare organizationthat implements it.

In supporting day-to-day clinical activities, SOARIANfocuses on the patient regardless of his or her stage oftreatment, and provides systematic, continuous docu-mentation of all activities during a patient’s stay in hos-pital.

“SOARIAN is the next IT generation for healthcare,”explains Veronica Allen, head of Healthcare IT AsiaPacific at Med (Medical Solutions) in Singapore. “Usingfewer resources, the SOARIAN solution helps get moredone because it focuses on the patient.”

Following very successful rollouts of SOARIAN on theAmerican and Canadian markets in recent years, in 2005work began on introducing SOARIAN to European mar-

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Healthcare IT Asia Pacific bei Med (Medical Solutions)in Singapur. „SOARIAN hilft, mit weniger Ressourcenmehr zu erreichen, denn die Lösung stellt den Patientenin den Mittelpunkt.“

Nachdem SOARIAN in den letzten Jahren auf demamerikanischen und kanadischen Markt mit sehr gutemErfolg eingeführt worden ist, wurde in diesem Jahr mitder Ausweitung auf den europäischen Markt begonnen.

Im Jahr 2005 unterstützte die Usability Gruppe Sie-mens Med HS CS bei der Umsetzung eines Pilotprojektesim deutschsprachigen Raum als User Interface (UI) Teamvor Ort. Die Usability Gruppe stellt in diesem Projekt dieUser Interface Kompetenz undentwickelt User Interface Kon-zepte und Lösungen für eine An-passung von SOARIAN im Hin-blick auf die Einführung in dendeutschen Markt.

Dem Pilotprojekt vorausge-gangen war im Jahr 2004 eineValidierung grundlegender SOA-RIAN-Konzepte in Europa, beider die Usability Gruppe solcheArbeitsabläufe dokumentierte,die sich im deutschsprachigenRaum teilweise grundlegendvon denen in den VereinigtenStaaten unterscheiden. Im Pilot-projekt wird jetzt die u. a. aufdiesen Ergebnissen basierendeErweiterung und Anpassung derentsprechenden SOARIAN User-Interface-Konzepte vorgenom-men. Dabei geht es einerseits um die Integration vonHardware, die im europäischen Gesundheitswesen üb-lich ist, wie zum Beispiel Chipkartenleser. Andererseitssind aber auch vollständig neue Module zu entwickeln.

In enger Zusammenarbeit mit den Experten von Sie-mens Med HS CS konzipierte und gestaltete die UsabilityGruppe z. B. Lösungen für die beiden neuen Module Ar-beitsplatz zur Diagnoseklassifizierung (siehe Bild 46) undErstellung von Arztbriefen (siehe Bild 47), die beide inAmerika nicht benötigt werden.

Der Arbeitsplatz zur Diagnoseklassifizierung (DRG =diagnosis related grouping) wird für die Verrechnung von

kets. In 2005, for example, the Usability group helpedSiemens Med HS CS implement a pilot project in the Ger-man-speaking countries involving a user interface (UI)team on site. In this project, the Usability group is provi-ding UI skills and developing UI concepts and solutionsto adapt SOARIAN to the German market.

This pilot project was preceded in 2004 by the valida-tion of the basic SOARIAN concepts in Europe. In thatphase, the Usability group documented the work proces-ses in German-speaking countries that differ greatly fromthose in the United States. Currently, the SOARIAN UI

concepts are being extended and adapted, partly on thebasis of these results. Our activities include both the in-tegration of hardware that is normal for healthcare inEurope, such as smart card readers, and the develop-ment of brand new modules.

In close collaboration with experts from Siemens MedHS CS, the Usability group conceived and designed solu-tions for two new modules that are not needed in Ameri-ca: Diagnosis-Related Grouping (see Fig. 46) and Physi-cians’ Letters (see Fig. 47).

Diagnosis-related grouping (DRG) is required for accu-rate billing of hospital services, and supports various

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Bild 46: DRG Arbeitsplatz

Fig. 46: Diagnosis-Related grouping module

Krankenhausleistungen benö-tigt und unterstützt verschie-dene Nutzer im Krankenhaus.

Diagnosen und Prozedurenwerden einem Patienten wäh-rend eines Krankenhausauf-enthalts zugeordnet. Sie er-möglichen eine Berechnungder erwarteten Ausgaben undEinnahmen für die gestellte Di-agnose und deren Behandlung. Auch lässt sich mit Hilfeder Diagnosen die zu erwartende Krankenhausverweil-dauer berechnen. Damit kann die Planungssicherheit fürPatienten und Krankenhäuser verbessert werden.

Mit dem Arztbrief Modul lassen sich Verlegungs- undEntlassungsbriefe für Patientenaufenthalte erzeugen.Das Modul ermöglicht eine Auswahl relevanter Informa-tionen aus der Patientenkarte, die in den Arztbrief über-nommen werden.

Arztbriefe sind im Gegensatz zu den USA in Deutsch-land Pflicht.

SOMARIS – UNTERSTÜTZUNG DES USER CENTEREDDESIGN PROZESSES IN DER PRODUKTDEFINITIONBEI SIEMENS MEDICAL SOLUTIONS COMPUTER-TOMOGRAPHIE

Im Geschäftsjahr 2005 konnte die IDS Gruppe des C-LAB Siemens Med CTS als neuen Kooperationspartnergewinnen. Nach der langjährigen erfolgreichen Zusam-menarbeit mit Siemens Med HS in den Bereichen ImageManagement und Clinical Systems ist das der dritte Sie-mens Med Bereich, in dem die Gruppe IDS beratend tätigist.

Hauptaufgabenbereich ist die Konzeption und Wei-terentwicklung der Computer Tomographie (CT) Bedie-nungssoftware Somaris. Die CT Scanner erfuhren seitihrer Einführung eine rasche technische Entwicklung,vor allem ihre Bildqualität und Aufnahmezeit betreffend.Mit den CT Scannern der neuesten Generation kann nun

users in hospitals. The software allocates diagnoses andprocedures to a particular patient during a hospital stay.They make it possible to calculate the anticipated ex-penditures and revenues associated with diagnosis andtreatment. The diagnoses also help calculate the timethat the patient is expected to spend in the hospital, ena-bling better planning for both patient and hospital.

Transfer and discharge letters can be generated withthe Physicians’ Letters module. This module allows usersto select the relevant information from the electronic pa-tient record and include it in physician’s letters. In con-trast to the system in the USA, these physician’s lettersare compulsory in Germany.

SOMARIS – SUPPORT FOR USER-CENTERED DESIGNDURING PRODUCT DEFINITION AT SIEMENS MEDCOMPUTER TOMOGRAPHY

In 2005 the IDS group at C-LAB won Siemens Med CTSas a new collaboration partner. Following many years ofsuccessful collaboration with Siemens Med HS in thefields of image management and clinical systems, this isthe third Siemens Med unit for which the IDS group isproviding consulting services.

The main task is to conceive and further develop the computer tomography (CT) software Somaris. Eversince they were first introduced, CT scanners have seena rapid succession of technological enhancements, par-

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Bild 47: Arztbrief Modul

Fig. 47: Physicians’ letters module

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ticularly with regard to image quality and exposure time.The latest-generation CT scanners are capable of takinga full-body scan in less than 20 seconds. As the time foractual scanning has been slashed, the focus for furtheroptimization potential has shifted to boosting efficiencyin the overall workflow from the request for an examina-tion to post-processing and distribution of images.

To optimize the clinical workflow it is necessary tohave reliable, well documented knowledge of users, theirtasks and the context of use. The context of use has beenintroduced and maintained in proven process documents(use cases) for analysis, validation and documentationpurposes. In addition to supporting this optimization ofspecific process documents, another key project targetis to transfer process know-how to the customer. Thisis accomplished through close collaboration betweenworkflow teams and C-LAB’s consultants in various pro-ject phases and by providing in-depth training. The pro-ject is scheduled to be continued in 2006.

SUPPORT IN ROLLING OUT A USER-CENTEREDDESIGN PROCESS IN THE SIENET PROJECT

The IDS group has already been collaborating suc-cessfully with the Image Management Marketing and In-novation department of Siemens Medical’s HealthcareServices Soarian Imaging Enterprise division (MED HSIM MI) since 2002.

C-LAB supported and flanked the further developmentof Sienet under aspects of the user-centered design(UCD) process. The tasks covered both operational andintermediary activities in all areas, i. e. ranging from re-quirements analysis to conception, prototyping, valida-tion and support for product implementation.

A new generation of an Integrated Radiology Suite,consisting of a Picture Archiving and CommunicationSystem (PACS) and a Radiology Information System(RIS), was developed during one Sienet project. The main components are image archiving for various for-mats and sources and a user-centered, workflow-basedfront end.

The necessary action was taken in a user-centereddesign process that flanks the conventional software de-

ein Ganzkörperscan in weniger als 20 Sekunden gefah-ren werden. Dafür waren vor einigen Jahren nochZeiträume um die 20 Minuten notwendig. Durch die mini-malen Zeiten beim eigentlichen Scanvorgang verschiebtsich der Fokus für weiteres Optimierungspotenzial aufdie Effizienzsteigerung im Gesamtarbeitsablauf (Work-flow) von der Untersuchungsanforderung bis zur Bild-nachbearbeitung und -verteilung.

Um den klinischen Arbeitsablauf zu optimieren, ist esnötig, tiefgreifendes, abgesichertes und gut dokumen-tiertes Wissen über die Nutzer, deren Aufgaben und denNutzungskontext zu haben. Einerseits wurden und wer-den die Analyse, Validierung und Dokumentation desNutzungskontexts in bewährten Prozessdokumenten(Use Cases) eingeführt und betreut. Neben dieser Unter-stützung bei der Optimierung von konkreten Prozessdo-kumenten ist der Transfer von Prozess-Know-how zumAuftraggeber ein wichtiges Projektziel. Dies geschiehtdurch eine enge Zusammenarbeit der Workflow-Teamsmit den Beratern des C-LAB in diversen Projektphasenund durch eine vertiefende Schulung. Es ist geplant, dasProjekt in 2006 weiterzuführen.

UNTERSTÜTZUNG BEI DER EINFÜHRUNG EINESUSER CENTERED DESIGN PROZESSES IM PROJEKTSIENET

Bereits seit dem Jahr 2002 kann die Gruppe IDS auf ei-ne erfolgreiche Zusammenarbeit mit Siemens Medical,Geschäftsgebiet Healthcare Services Soarian ImagingEnterprise in der Abteilung Image Management Marke-ting and Innovation (Med HS IM MI), zurück schauen.

C-LAB unterstützte und begleitete die Weiterentwick-lung von Sienet unter Gesichtspunkten des User Cen-tered Design (UCD) Prozesses. Das Aufgabenfeld um-fasste dabei sowohl operative als auch vermittelndeTätigkeiten in allen Bereichen, d. h. von der Anforde-rungsanalyse über die Konzepterstellung, die Prototy-pengestaltung, der Validierung bis hin zur Unterstützungbei der Produktimplementierung.

Im Rahmen eines Sienet Projektes wurde eine neueGeneration eines Integrierten Radiologischen Arbeits-platzes (Integrated Radiology Suite), bestehend aus Bild-archivierungs- und Kommunikationssystemen (PACS –Picture Archiving and Communication System) und ei-nem RIS (Radiology Information System), entwickelt. Die

wesentlichen Komponenten sind die Bildarchivierung fürverschiedene Formate und Quellen sowie ein nutzerzen-triertes und workflowbasiertes Frontend.

Die erforderlichen Maßnahmen wurden dabei im Rah-men eines User Centered Design Prozesses umgesetzt,der den traditionellen Softwareentwicklungsprozessdurchgängig begleitet. Dabei werden die konkreten Be-nutzeranforderungen ermittelt und im Kontext der über-greifenden Zusammenarbeit genauestens analysiert. DieAnforderungen werden in der Gestaltung des User Inter-faces umgesetzt, so dass eine hohe Nutzer- und Work-floworientierung erreicht wird. Durch ein iteratives Vor-gehen und die Verzahnung der UCD Aktivitäten mit demEntwicklungsprozess wird eine hohe Usability des Pro-duktes sichergestellt.

Kontakt:Dr. Ronald Hartwigemail: Ronald.Hartwig@c-lab.de

velopment process from end to end. Specific user re-quirements are ascertained and analyzed precisely in thecontext of collaboration across disciplines. The require-ments are implemented in the design of the user inter-face so that a high level of user and workflow orientationis achieved. An iterative approach and the interleaving ofUCD activities with the development process ensure thatthe product is very usable.

Contact:Dr. Ronald Hartwigemail: Ronald.Hartwig@c-lab.de

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ACCESSIBILITY COMPETENCE CENTER

BARRIEREFREIE PRODUKTE NUTZEN ALLEN

as Accessibility Competence Center (ACC) berätbei der barrierefreien Gestaltung von Produkten,Software und Diensten.

Die Begriffe „barrierefreie Gestaltung“, „Design forAll“, „Universal Design“ bzw. „Accessibility“ beschreibenin der Praxis aus unterschiedlichen Blickwinkeln dassel-be Ziel: Die grundsätzliche Nutzbarkeit von Produktenund Diensten auch für Menschen mit eingeschränktenFähigkeiten, also Menschen mit Behinderungen.

Angestoßen durch das Deutsche Behindertengleich-stellungsgesetz (BGG) vom Mai 2002, das in den meistenBundesländern durch Landes BGGs flankiert wird, setzendie „Träger öffentlicher Gewalt“ nach und nach die ge-setzlichen Anforderungen praktisch um. Aber auch dieWirtschaft hat in der Zwischenzeit erkannt, dass ein ent-sprechendes Engagement für ihre Auftraggeber und dieKonsumenten wichtig ist.

Um diese Entwicklung zu stimulieren, ist „Accessibi-lity“ seit 2005 Kriterium im europäischen öffentlichenVergaberecht. Im Auftrag der Europäischen Kommissi-on (Mandate 376: „Standardisation Mandate to CEN,CENELEC and ETSI in Support of European AccessibilityRequirements for Public Procurement of Products andServices in the ICT Domain“) wird nun an entsprechen-den Verfahren zur (Dritt-) Zertifizierung und Kennzeich-nung gearbeitet.

Wir helfen unseren Kunden, das Konzept der Barriere-freiheit bei der Gestaltung von Alltagsprodukten, Dienst-leistungen, Software und Internet-Portalen sinnvoll undwirtschaftlich umzusetzen, zu dokumentieren sowie deneinschlägigen Gesetzen und Normen gerecht zu werden.

ACCESSIBILITY COMPETENCE CENTER

ACCESSIBLE PRODUCTS HELP EVERYONE

he Accessibility Competence Center provides ad-vice on designing barrier-free products and servi-ces, i.e. that are accessible to all. In practice, the

terms accessible or barrier-free design, design for all,accessibility and universal design all describe the sameobjective but from different perspectives: the basic usa-bility of products and services by persons with disabili-ties.

The public sector has gradually been meeting theserequirements since the passage of legislation, such as afederal act governing equal rights for the disabled thatcame into force in Germany in May 2002 and has beensupplemented by various state laws. In the meantime,business has also recognized that such a commitment isimportant for customers and consumers.

In order to drive this trend forward, accessibility hasbeen a criterion for public procurement in Europe since2005. Work is now in progress on establishing proce-dures for (third-party) certification and labeling on behalfof the European Commission (Mandate 376: “Standar-disation Mandate to CEN, CENELEC and ETSI in Sup-port of European Accessibility Requirements for PublicProcurement of Products and Services in the ICT Do-main”).

We help our customers implement accessibility princi-ples in a reasonable and economical way when de-signing mainstream products, services, software andInternet portals. We also help them document their ac-cessibility-related activities and comply with accessibi-lity-related legislation and standards.

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PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

WARUM „BARRIEREFREIE GESTALTUNG“?

In Deutschland leben mehr als 8 Millionen Menschenmit staatlich anerkannten Behinderungen, Tendenz stei-gend. Alter und eingeschränkte Fähigkeiten stehen in en-gem Zusammenhang, denn zu mehr als 85 % sind Krank-heiten die Ursache für eine Behinderung. Auf Grund derbekannten demografischen Entwicklungen – es werdenweniger Kinder geboren und die Lebenserwartung derMenschen steigt – erhält das Thema „barrierefreie Ge-staltung“ steigende gesellschaftliche und ökonomischeBedeutung. Aber auch für die Gestaltung von Arbeits-plätzen spielt es eine Rolle, denn auch die Lebensar-beitszeit wird sich signifikant erhöhen, und Arbeitgebermüssen sich mittelfristig auf ältere Mitarbeiter („leis-tungsgewandelte Mitarbeiter“) einstellen (s. Arbeitsstät-tenverordnung vom August 2004).

Für ältere und behinderte Menschen eröffnen sichdurch die Informations- und Kommunikationstechnikneue Möglichkeiten der Teilhabe am gesellschaftlichenLeben. Internet, mobile Kommunikation, moderne Haus-geräte und ein barrierefreier öffentlicher Personenver-kehr verbessern die Lebensqualität behinderter Men-schen. Durch entsprechend gestaltete Produkte könnenbestehende Einschränkungen teilweise sogar kompen-siert werden. So kann der tägliche Einkauf oder die Erle-digung von Behördengängen über das Internet bei einge-schränkter Mobilität der bequemere Weg sein.

Mit dem verstärkten Angebot dieser Dienste und Pro-dukte steigt jedoch dann, wenn diese nicht barrierefreisind, die Gefahr der Ausgrenzung behinderter und ältererMenschen. Immer mehr Produkte und Dienstleistungenwerden entworfen, ohne auf die Nutzbarkeit für alle zuachten.

Behinderte Menschen können nur durch Integrationihre Begabung und Kreativität ausleben. Auch dasMarktpotenzial dieser Bevölkerungsgruppe sollte nichtunberücksichtigt bleiben. Gesamtgesellschaftlich ent-stehen durch fehlende Möglichkeiten, ein weitgehendselbstständiges und eigenbestimmtes Leben bis ins hoheAlter zu führen, erhebliche Folgekosten, die mittelfristigauf Grund der demografischen Entwicklungen nicht mehrbezahlbar sind. Konsequenterweise steuert die Politikauf allen Ebenen mit Programmen und Initiativen gegen:

WHY ACCESSIBLE DESIGN?

Currently, there are over 8 million people with state-recognized disabilities living in Germany alone, and thetendency is rising. Old age and limited abilities are close-ly related because more than 85% of disabilities arecaused by illness. Accessible design is increasing inboth social and economic importance in the light ofknown demographic trends; fewer children are beingborn and life expectancy is rising. These trends also playa part in the design of workplaces; the average person’sworking life will increase significantly, and employersmust adapt to the needs of older employees in the medi-um term (see the Arbeitsstättenverordnung or GermanRegulation on Workplaces of August 2004).

Information and communication technologies haveopened up new opportunities for allowing elderly anddisabled persons to take part in society. The Internet,mobile communication, modern household appliancesand accessible public transport have improved the quali-ty of life for the disabled. Accessible products can evencompensate for existing restrictions in some cases. Forinstance, persons with reduced mobility can shop or deal with public authorities more conveniently over theInternet. The disabled and elderly run the risk of beingmarginalized if they are forced to use products and servi-ces in their daily lives that are not accessible. But moreand more products and services are being designedwithout consideration of whether they can be used byeveryone.

Disabled persons can only realize their talents andcreativity through integration in society. In addition, it issimply unwise to ignore the market potential of this sec-tion of the population. A lack of opportunities to lead alargely independent, self-determined life to an advancedage causes considerable follow-up costs for society as awhole. According to current demographic trends, this si-tuation will be simply unaffordable in the medium run,and thus politicians have developed programs and initia-tives on all levels to counter it. Accessible design plays amajor role when it comes to an aging society.

From the point of view of accessible design, there arebasically four categories of products:

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Beim Konzept der sog. „Seniorenwirtschaft“ spielt auchdie barrierefreie Gestaltung eine wesentliche Rolle.

Bei der barrierefreien Gestaltung kann man verein-facht 4 Gruppen von Produkten unterscheiden:

1. Alltagsprodukte:Der Nutzer ist auch der Käufer des Produktes, das erselbst ebenfalls nutzt. Er entscheidet individuell, wel-ches Produkt mit welchen Eigenschaften seinen Be-dürfnissen, also auch seiner möglichen Behinderung,am besten entspricht. So wird ein Mensch mit Sehbe-hinderung eher Wert auf ein gut lesbares Display le-gen, während ein Mensch mit motorischen Einschrän-kungen eher nach einer Sensortastatur Ausschauhält. Ein Blinder hingegen kann eine Sensortastaturnicht bedienen und wird wohl kaum Geld für ein hoch-wertiges Farbdisplay ausgeben.So ist es wichtig, dass die am Markt befindlichen Pro-dukte die unterschiedlichen, teilweise sich gegensei-tig ausschließenden Anforderungen abdecken. Ande-rerseits scheint es oft an der Information zu scheitern,die der Kunde benötigt, das für ihn geeignete Produktzu finden.

2. Öffentlich zugängliche Produkte und Dienstleis-tungen:Der Nutzer ist nicht der Käufer des Produktes, son-dern das Produkt oder die Dienstleistung wird durcheinen Dritten zur Verfügung gestellt. Hier entsteht eineumfassende Anforderung zur Barrierefreiheit, denndie potenziellen Nutzer können sehr unterschiedlicheBehinderungen haben. Typische Beispiele sind Inter-netportale, alle Arten von Automaten, öffentlicherPersonenverkehr, usw. Hier ist es häufig notwendig,zusätzliche Eigenschaften wie z. B. eine Sprachaus-gabe bei Geldautomaten oder alternative Texte in In-ternetseiten einzubauen, die durchaus mit Mehrkos-ten verbunden sind.

3. Adaptierte Produkte:Hierbei handelt es sich um Alltagsprodukte, die für ei-ne bestimmte Behinderung durch Dritte angepasstwerden. Solche Adaptionen reichen vom Anbringenvon taktilen Markierungen bis zu umfangreichen Um-bauten.

1. Mainstream products:Customers buy these products for their own use; thusthey decide on their own which products and featuresbest meet their requirements, including consideringany disabilities that may affect their use. Visually im-paired persons will attach greater importance to aclearly readable display, for example, whereas thosewith motoric disabilities will tend to opt for a sensorkeyboard. The blind, however, cannot operate sensorkeyboards and are hardly likely to spend money onhigh-quality color displays. Thus it is important thatthe market offer products that cover different require-ments – some of them mutually exclusive. However,customers often have difficulty finding information tohelp them identify products that are suitable for them.

2. Publicly available products and services:The user does not purchase the product or service;instead, it is provided by a third party. Consequently,accessibility requirements are comprehensive be-cause potential users may have very different levelsof ability. Typical examples include Internet portals, alltypes of self-service machines, public transport, andso forth. Here, it is often necessary to integrate addi-tional features such as voice output for cash ma-chines or alternative text on Internet pages, and thesefeatures may well be associated with increasedcosts.

3. Adapted products:These are mainstream products that have been adap-ted to a certain disability by third parties. Such adap-tations range from merely adding tactile marks to ma-king extensive conversions.

4. Assistive technology:These are products that are tailored precisely to therequirements of a certain disability. Here it is neces-sary above all to ensure interoperability with main-stream products.

THE SIEMENS ACCESS INITIATIVE AND THE ACCESSIBILITY COMPETENCE CENTER

Siemens Corporate Technology (CT) set up the Sie-mens Access Initiative (SAI) in 1999 to ensure early and

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active consideration of the trends described above andto do justice to the company’s social responsibility. TheSAI is now backed jointly by all Siemens units as an en-terprise-wide function. The main task of the AccessibilityCompetence Center (ACC), which has been run by C-LABsince 2000, is to manage and coordinate the SAI and toprovide technical and functional advice on disability is-sues to the individual Siemens units.

The ACC team already has many years of experiencein the design of accessible products and the use of assis-tive devices, as well as in dealing with customers withdisabilities. Among other things, the team members co-operate with disability-related associations, manufactu-rers of assistive devices, and disabled persons, and alsoattend tradeshows and conferences on this topic. Klaus-Peter Wegge, manager of the ACC, represents Siemenson committees that have been set up by various industri-al associations (for example EICTA, CECED, BITKOM,ZVEI) and is actively involved in shaping international ac-cessibility standards via DIN, CEN and ISO. In 2004, theGerman Ministry of Health and Social Security appointedhim Germany’s representative and expert on the Councilof Europe’s Committee of Experts on Universal Design.The task of this committee, which Wegge chaired untilthe end of 2005, is to record and analyze the current si-tuation of universal design in the 46 member countriesand develop recommendations and options for actionwith the goal of drawing up a resolution that can be pas-sed by the Council of Europe.

Sound knowledge of all the relevant regulations, stan-dards and guidelines is the key to successful consul-ting and product evaluation in specific projects for the various Siemens units and for external customers.The ACC’s experts, some of whom are themselves dis-abled, attach particular value to technical and economicproduct feasibility and the benefits they afford the dis-abled.

FROM THE ACC’S WORK IN 2005

The ISO working group Ergonomics for People withSpecial Requirements is preparing a complementary do-cument for ISO Guide 71 (“Guidelines for Standards De-velopers to Address the Needs of Older Persons and Per-

4. Hilfsmittel:Hierbei handelt es sich um Produkte, die exakt auf dieBedürfnisse einer bestimmten Behinderung zuge-schnitten sind. Hier ist vor allem sicherzustellen, dassdie Interoperabilität mit Alltagsprodukten gewährleis-tet ist.

DIE SIEMENS ACCESS INITIATIVE UND DAS ACCESSIBILITY COMPETENCE CENTER

Um die geschilderten Entwicklungen schon frühzeitigund aktiv berücksichtigen zu können und um der sozialenVerantwortung des Unternehmens gerecht zu werden,wurde 1999 die „Siemens Access Initiative“ (SAI) vomSiemens-Bereich Corporate Technology (CT) ins Lebengerufen. Sie wird in der Zwischenzeit von allen Siemens-Bereichen als Querschnittsaufgabe gemeinsam getragen.

Die verantwortliche Leitung und Koordination der SAIsowie die behindertenspezifische technisch-fachlicheBeratung der Siemens-Bereiche ist Hauptaufgabe desAccessibility Competence Center (ACC), das seit 2000von C-LAB betrieben wird.

Das ACC-Team hat bereits langjährige Erfahrungen mitder barrierefreien Gestaltung von Produkten, der Nut-zung spezieller Hilfsmittel und dem Umgang mit behin-derten Kunden. Der Austausch mit Interessenverbänden,Hilfsmittelherstellern und behinderten Menschen sowiedie Präsenz auf Fachmessen oder bei Vorträgen gehörenzu den Aufgaben des ACC. Herr Wegge vertritt das HausSiemens in entsprechenden Gremien bei diversen Indus-trieverbänden (z. B. EICTA, CECED, BITKOM, ZVEI) und istüber den DIN, CEN und ISO aktiv an der Gestaltung derinternationalen Normung im Umfeld „Accessibility“ be-teiligt. Vom Bundesministerium für Gesundheit und So-ziale Sicherung wurde er 2004 als deutscher Vertreterund Experte in das „Committee of Experts on UniversalDesign“ des Europarats berufen. Es ist Aufgabe diesesGremiums, dessen Leitung er bis Ende 2005 inne hatte,die aktuelle Situation im Bereich „Universal Design“ inden 46 Mitgliedsländern zu erfassen und zu analysierenund daraus Empfehlungen und Handlungsoptionen abzu-leiten. Ziel ist es, eine Resolution für die Verabschiedungdurch den Europarat zu erarbeiten.

Die gute Kenntnis aller relevanten Regulierungen,Normen und Richtlinien ist Voraussetzung für die erfolg-reiche Beratung und Produktevaluierung in konkreten

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Projekten in den unterschiedlichen Siemens-Bereichenoder bei externen Kunden. Hierbei legen die teilweiseselbst betroffenen Experten des ACC besonders großenWert auf die technische und wirtschaftliche Machbarkeitsowie den erzielbaren Nutzen für behinderte Menschen.

AUS DER ARBEIT DES ACC IN 2005

In der ISO Arbeitsgruppe „Ergonomics for People withspecial requirements“, die ein Ergänzungsdokument zumISO Guide 71 „Guidelines for standards developers to ad-dress the needs of older persons and persons with disa-bilities“ erarbeitet, wurde als Grundlagenpapier der inden Vorjahren entwickelte DIN Technical Report 124„Products in Design for All“ eingebracht. Beide Mitarbei-ter des ACC sind vom DIN als Experten zur Mitarbeit be-nannt. Die Veröffentlichung des neuen ISO TR22411 istfür Mitte 2006 vorgesehen.

Eine Vielzahl von Workshops und Schulungen zu allgemeinen Themen wie Gesetze, relevante Normen und Guidelines sowie zu konkreten Produktentwicklun-gen wurden in den Siemens-Bereichen durchgeführt.Schwerpunkte bildeten die Informations- und Kommuni-kationstechnik, barrierefreies Internet, Software-Acces-sibility, Hausgeräte und die Verkehrstechnik. Durch dieKooperation mit Siemens Professional Education (SPE)absolvierten 3 Auszubildende ihre Langzeitpraktika imACC. Sie werden ihre gesammelten Erfahrungen mit inihre künftigen Arbeitsgebiete tragen.

Auf dem Siemens-Gemeinschaftsstand auf der MesseRehaCare 2005 (Düsseldorf) stellte das ACC zu folgendenThemen aus: • Behindertenfreundliche Siemens Hausgeräte:

Neben den aus dem Vorjahr bekannten Produkten wa-ren der Liftbackofen und der Staubsaugerroboter einBesuchermagnet. Ersterer wurde von der DeutschenGesellschaft für Gerontotechnik (GGT) mit dem Inno-vationspreis 2005 ausgezeichnet!Die vorgestellte serve@home-Technologie vernetztHausgeräte miteinander, und ihre Steuerung undÜberwachung ist über Internet, Tablet-PC oder Mobil-telefon möglich. Erstmalig wurde gezeigt, dass diesauch mit dem Siemens Mobiltelefon SX1 mit zugerüs-teter Sprachausgabe TALKS für Blinde möglich ist.

• Linux für Sehbehinderte und Blinde:Besondere Schwerpunkte waren in 2005 die Einbin-

sons with Disabilities”). This document is intended as anamendment to the DIN Technical Report 124 (“Productsin Design for All”), which was developed in previousyears and submitted as a basic paper. The two ACC em-ployees have been appointed by DIN as experts to colla-borate in this matter. The new ISO TR22411 is scheduledto be published around mid-2006.

Various workshops and courses on general subjectssuch as legislation, relevant standards and guidelines,and concrete product developments were held at theSiemens units. The focus was on information and com-munication technology, the barrier-free Internet, soft-ware accessibility, household appliances and transpor-tation systems. Collaboration with Siemens ProfessionalEducation (SPE) led to a long-term internship at the ACCfor three trainees who will be taking their experiences totheir new jobs.

The ACC held presentations in the following fields atthe Siemens joint booth at the RehaCare 2005 tradeshowin Düsseldorf:

• Design-for-all Siemens household appliances:The “liftMatic” wall oven and robotic vacuum cleanerwere at the center of attention in addition to productsfamiliar from the previous year. The former won theInnovation Award 2005 from Deutsche Gesellschaftfür Gerontotechnik (GGT).The serve@home technology was also presented. It networks household appliances and enables themto be monitored and controlled via the Internet, atablet PC or a mobile phone. For the first time weshowed that the control of these appliances is possi-ble for the blind with the Siemens SX1 mobile phone,which features the add-on TALKS text-to-speechfacility.

• Linux for the visually impaired and blindIn 2005, the focus in this area was on integrating cus-tom-designed Linux workstations in heterogeneousnetworks, the use of Linux and Windows simulta-neously on the desktop, and – for the first time – accessible thin-client solutions.

• Accessible Internet• Siemens mobile and cordless phones for all

The following special projects are particularly note-worthy:

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The ACC is taking part in the EU project ENABLED (En-hanced Network Accessibility for the Blind and VisuallyImpaired). Mr. Dubielzig is in charge of the Mobile Com-puting work package.

The ACC advised the German Bundesbank and the lo-cal public transportation company Padersprinter on theaccessible design of their Internet sites. Both of theseportals received a BIENE Award 2005.

During the British presidency of the EU, the eAccessi-bility conference was held in London on October 21, 2005,and was attended by numerous representatives of bothpolitics and business. As invited representatives of Euro-pean industry, the two ACC employees presented the“Siemens’ Approach to Design for All” at a plenary ses-sion and an exhibition.

In 2005, Siemens Business Services UK took over theoperation of the British Broadcasting Corporation’s entireIT infrastructure. The goal was to retain existing jobs fordisabled staff and integrate them meaningfully. The ACCsupported the BBC in contract negotiations and providedstrategic assistance in the implementation phase.

The ACC’s key tasks in the year ahead will be to workon international (ISO IEC) and European (Mandate 376)standardization. There will also be more consulting andevaluations in projects at the various Siemens units andexternal customers. It is a particular challenge to ensurethat product design activities continue with accessibilityin mind. To do this, specifications and checklists arebeing drawn up together with specialists from the res-pective units. These are important steps on the path to abarrier-free society.

Contact:Klaus-Peter Weggeemail: Klaus-Peter.Wegge@c-lab.de

dung individuell konzipierter Linux-Arbeitsplätze in he-terogene Netzwerke, Linux und Windows gleichzeitigauf dem Desktop sowie erstmals barrierefreie Thin-Client-Lösungen.

• Barrierefreies Internet. • Siemens Schnurlos- und Mobiltelefone für alle.

Als besondere Projekte sind hervorzuheben: Das ACC beteiligt sich am EU-Projekt ENABLED „En-

hanced Network Accessibility for the Blind and VisuallyImpaired“. Herr Dubielzig leitet das Workpackage „Mo-bile Computing“.

Das ACC hat die Deutsche Bundesbank und das Nah-verkehrsunternehmen Padersprinter bei der barrierefrei-en Gestaltung ihrer Internet-Auftritte beraten. Beide Por-tale sind beim BIENE-Award 2005 prämiert worden.

Im Rahmen der englischen EU-Präsidentschaft fandam 21. Oktober 2005 unter großer Beteiligung aus Politikund Wirtschaft die „EAccessibility Conference“ in Lon-don statt. Als geladene Vertreter der Europäischen In-dustrie präsentierten die beiden Mitarbeiter des ACC ineinem Plenumsvortrag und einer Ausstellung den „Sie-mens Approach to Design for All“.

In 2005 übernahm SBS UK den Betrieb der gesamtenEDV-Infrastruktur beim Britischen Rundfunk BBC. Hierbeigalt es, die bestehenden Arbeitsplätze für behinderteMitarbeiter zu erhalten und sinnvoll einzubinden. DasACC unterstützte bei den Vertragsverhandlungen undgab strategische Hilfestellung bei der Umsetzung.

Im kommenden Jahr werden vor allem Arbeiten zur in-ternationalen (ISO IEC) und Europäischen (Mandate 376)Normung zentrale Aufgaben des ACC sein. Hinzu kom-men vermehrt Beratungen und Evaluierungen in Projek-ten in den unterschiedlichen Siemens-Bereichen sowiebei externen Kunden. Die nachhaltige Implementierungder barrierefreien Gestaltung in die Produktentwicklungist eine besondere Herausforderung. Hierzu werden ge-meinsam mit den Spezialisten des jeweiligen BereichesPflichtenhefte oder Checklisten entwickelt. Dieses sindwichtige Schritte auf dem Weg zu einer barrierefreienGesellschaft.

Kontakt:Klaus-Peter Wegge email: Klaus-Peter.Wegge@c-lab.de

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PUBLIKATIONEN, FÖRDERPROJEKTE UNDWISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEIT

PUBLICATIONS, FUNDED PROJECTS ANDSCIENTIFIC COLLABORATIONS

O. Stübbe: Übungen Elektromagnetische Wellen (WS 2004/2005)

LEHRVERANSTALTUNGEN / LECTURES

Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und MathematikInstitut für Elektrotechnik und Informationstechnik

B. Kleinjohann, L. Kleinjohann: Eingebettete Systeme (WS 2004/2005)

B. Kleinjohann, Stichling: Projektgruppe Paderkicker IV, Teil 1 (WS 2004/2005)

F. J. Rammig: Grundlagen der Rechnerarchitektur (WS 2004/2005)

W. Müller, F. J. Rammig, A. Rettberg, C. Rust, T. Schattkowsky: Reconfigura-ble UML Engine, Teil 2 (WS 2004/2005)

B. Oesterdiekhoff, F. J. Rammig, C. Loeser, C. Reimann, J. Tacken (Orga), M. Ditze: Projektgruppe Innovative Services on Wireless Mobile Devices,Teil 1 (SS 2005)

Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und MathematikInstitut für Informatik

B. Oesterdiekhoff, F. J. Rammig, C. Loeser, C. Reimann, J. Tacken (Orga), M. Ditze: Projektgruppe Innovative Services on Wireless Mobile Devices,Teil 2 (WS 2005/2006)

W. Müller, F. J. Rammig, A. Rettberg, C. Rust, T. Schattkowsky: ProjektgruppeAusführbare Spezifikation auf rekonfigurierbarer Hardware (WS 2004/2005)

W. Müller: Seminar UML zum HW/SW-Codesign (WS 2005/2006)

BÜCHER, KONFERENZ UND JOURNAL BEITRÄGE /BOOKS, CONFERENCE AND JOURNAL PAPERS

A. Austermann, N. Esau, L. Kleinjohann, B. Kleinjohann: „Prosody BasedEmotion Recognition for MEXI“; Proceedings of the IEEE/RSJ InternationalConference of Intelligent Robots and Systems (IROS 2005). Edmonton,Canada, Aug.05

A. Austermann, N. Esau, L. Kleinjohann, B. Kleinjohann: „Fuzzy Emotion Re-cognition in Natural Speech Dialogue“; Proceedings of the 14th IEEE Inter-national Workshop on Robot and Human Interactive Communication (RO-MAN 2005). Nashville, USA, Aug.05

J. Bauch, R. Radkowski, H. Zabel: „An Explorative Approach to the VirtualPrototyping of Self-optimizing Mechatronic Systems“; ProSTEP iViP Science Days 2005 – Cross Domain Engineering. Darmstadt, Sep.05

F. Berger, H.-J. Eikerling: „Handling User Profiles for the Secure and Conveni-ent Configuration and Management of Mobile Terminals and Services“;Proc. of the 1st International Workshop on Secure and Ubiquitous Net-works (SUN-2005), Copenhagen, Denmark, Aug.05

A. de Freitas Francisco, F.-J. Rammig: „Fault-Tolerant Hard-Real-Time Com-munication of Dynamically Reconfigurable Distributed Embedded Sys-tems“; 8th IEEE International Symposium on Object-oriented Real-time dis-tributed Computing – ISORC 2005; Seattle, USA, 2005

F. Dittmann, A. Rettberg, R. Weber: „Path Concepts for a Reconfigurable Bit-Serial Synchronous Architecture“; In Proceedings of EUC Conference, 2005

F. Dittmann, A. Rettberg, F. Schulte: „A Y-Chart Based Tool for ReconfigurableSystem Design“; In Workshop on Dynamically Reconfigurable Systems(DRS), Innsbruck, Austria, VDE Verlag, 17 March 2005, p. 67 – 73, March 2005

M. Ditze, Ch. Loeser, H. Bohn, A. Bobek, F. Golatowski: „Quality of Serviceand Proactive Content Replication in UPnP based A/V Environments“; Proc.of the 23rd IASTED International Conference on Parallel and DistributedComputing and Networks (PDCN-2005), Innsbruck, Austria, February 2005

M. Ditze, I. Jahnich: „Towards End-to-End Quality of Service in Service Ori-ented Architectures“; in Proceedings of the IEEE International Conferenceon Industrial Informatics (INDIN), Perth, Australia, Aug.05

H.-J. Eikerling, S. Flake, R. Schaefer: „Customization of Secured UbiquitousEnvironments via Advanced Profile Management“; Proc. 14th IST Mobileand Wireless Summit, Dresden, June 2005

H.-J. Eikerling, S. Flake: „Federating Profile Management Services for Ad-vanced Personalization in Convergent Environments“; 15th Wirless WorldResearch Forum (WWRF), Working Group 1, Paris, France, December 2005

N. Esau, L. Kleinjohann, B. Kleinjohann: „An Adaptable Fuzzy Emotion Modelfor Emotion Recognition“; Proceedings of the 4th Conference of the Euro-pean Society for Fuzzy Logic and Technology (EUSFLAT-LFA 2005). Barcelo-na, Spain, Sep.05

A. Förster, G. Engels, T. Schattkowsky: „Activity Diagram Patterns for Mode-ling Quality Constraints in Business Processes“; Proc. ACM/IEEE 8th Inter-national Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems(MoDELS 2005), Jamaica, October 2005

J. Gausemeier, F.-J. Rammig, W. Schäfer, J. Wallaschek: „Intelligente me-chatronische Systeme“; Heinz Nixdorf Institut, Universität Paderborn (HNI-Verlagsschriftenreihe), 2005

J. Gausemeier, J. Bauch, R. Radkowski, H. Zabel: „Augmented Prototyping-Umgebung für die analyse intelligenter mechatronischer Systeme“; Gause-meier, Jürgen; Grafe, Michael (Hrsg.): Augmented & Virtual Reality in derProduktenstehung. Paderborn, S. 203 – 217, June 2005

R. Glaschick, B. Oesterdiekhoff, Ch. Loeser: „Service Oriented Interface De-sign for Embedded Devices“; in Proceedings of the IEEE International Con-ference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Cata-nia, Italy, Sep.05

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M. Götz, A. Rettberg, C. E. Pereira: „A Run-time Partitioning Algorithm forRTOS on Reconfigurable Hardware“; In:Proceedings of EUC Conference,2005

M. Götz, A. Rettberg, C. E. Pereira: „Towards Run-time Partitioning of a RealTime Operating System for Reconfigurable Systems on Chip“; In Procee-dings of International Embedded Systems Symposium 2005, 15. – 17. Au-gust, Manaus, Brazil, Aug.05

G. Gräfe: „Informationsqualität bei Transaktionen im Internet – Eine informa-tionsökonomische Analyse der Bereitstellung und Verwendung von Infor-mationen im Internet“; Deutscher Universitäts-Verlag, Gabler Edition Wis-senschaft, 2005

G. Gräfe: „Opportunistisches Verhalten als Ursache für mangelnde Informa-tionsqualität in Unternehmen“; In: Cremers, Armin B.; Manthey, Rainer;Martini, Peter; Steinhage, Volker (Hrsg.): Informatik 2005 – Informatik Live!(Band 2), Lecture Notes in Informatics, Vol. P-68, 2005, S. 423 – 427, 2005

S. Groppe, S. Böttcher, G. Birkenheuer, A. Höing: „Reformulating XPath Que-ries and XSLT Queries on XSLT Views“; Data & Knowledge EngineeringJournal (DKE), 2005

H. Hohensohn, S. Jahn: „Collaboration für innovative Unternehmen – For-schungsergebnisse und Blueprints aus dem Projekt VirtOweB“; Hohen-sohn, Heidi; Jahn, Sascha (Hrsg.), Josef Eul Verlag, Lohmar, Köln, 2005

S. Jahn, T, Feldmann: „Collaboration mit Open Source Software – Analysevon Groupware-Systemen zur Unterstützung virtualisierter Unternehmens-kooperationen“; von Kortzfleisch, Harald F. O. (Hrsg.): WissensorientierteProzessvirtualisierung in der Biotechnologiebranche: Eine Materialsamm-lung zu den Forschungsaktivitäten und -ergebnissen des VirtOweB-Projek-tes; Josef Eul Verlag; Lohmar – Köln, 2005. S.75 – 117, 2005

S. Jahn: „Collaboration – Eine Einführung in das Themenfeld“; Hohensohn,Heidi; Jahn, Sascha (Hrsg.): Collaboration für innovative Unternehmen –Forschungsergebnisse und Blueprints aus dem Projekt VirtOweB, JosefEul Verlag, Lohmar, Köln, S.29 – 35, 2005

S. Jahn, D. Keßner: „Analyse von Geschäfts- und Benutzerprozessen als Ba-sis des Systementwurfs“; Hohensohn, Heidi; Jahn, Sascha (Hrsg.): Colla-boration für innovative Unternehmen – Forschungsergebnisse und Blue-prints aus dem Projekt VirtOweB, Josef Eul Verlag, Lohmar, Köln, S.35 – 45,2005

S. Jahn: „Beweggründe und Unsicherheiten der Kooperation - Eine Meta-Analyse empirischer Studien“; Hohensohn, Heidi; Jahn, Sascha (Hrsg.):Collaboration für innovative Unternehmen – Forschungsergebnisse undBlueprints aus dem Projekt VirtOweB, Josef Eul Verlag, Lohmar, Köln, S.63 – 87, 2005

S. Jahn: „Flexibilisierung durch Zusammenarbeit – Kooperation als Instru-ment der Unternehmensflexibilität“; Hohensohn, Heidi; Jahn, Sascha(Hrsg.): Collaboration für innovative Unternehmen – Forschungsergebnisseund Blueprints aus dem Projekt VirtOweB, Josef Eul Verlag, Lohmar, Köln,S.143 – 157, 2005

S. Jahn: „Bezugsrahmen kooperativer Leistungserstellung – Determinantender aufgaben- und prozessorientierten Kooperationsgestaltung“; Hohen-sohn, Heidi; Jahn, Sascha (Hrsg.): Collaboration für innovative Unterneh-men – Forschungsergebnisse und Blueprints aus dem Projekt VirtOweB,Josef Eul Verlag, Lohmar, Köln, S.157 – 169, 2005

S. Jahn: „Ein Meta-Referenzmodell Flexibler Kooperation – Prozesse, Struk-turen und Elemente der Zusammenarbeit“; Hohensohn, Heidi; Jahn,Sascha (Hrsg.): Collaboration für innovative Unternehmen – Forschungser-gebnisse und Blueprints aus dem Projekt VirtOweB, Josef Eul Verlag,Lohmar, Köln, S.169 – 217, 2005

M. Koch, C. Rust, L. Kleinjohann: „Design of intelligent mechatronical sys-tems with modifiable behaviors“; 5th International Conference on Ad-vanced Intelligent Mechatronics, 2005 IEEE/ASME, Monterey, CA, USA,July 2005

M. Koch, W. Richert, A. Saskevic: „A self-optimization approach for hybridplanning and socially inspired agents“; Proceedings/Conference: SecondNASA GSFC/IEEE Workshop on Radical Agent Concepts, NASA GoddardSpace Flight Center Visitor’s Center Greenbelt, MD, USA, Sep.05

A. Krupp, W. Müller: „Die Klassifikationsbaummethode für eingebettete Sys-teme mit Testmustern für nichtkontinuierliche Reglerelemente“; in INFOR-MATIK 2005 – ASWE Workshop, Sep.05

A. Krupp, W. Müller: „Modelchecking von Klassifikationsbaum-Testsequen-zen“; GI/ITG/GMM Workshop „Methoden und Beschreibungssprachen zurModellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen“, München,Apr.05

L. Lavagno, W. Müller: „Viewpoint – Is there a Future for UML in SoC De-sign?“; Chip Design, June 2005

Ch. Loeser, G. Schomaker, A. Brinkmann, M. Vodisek, M. Heidebuer: „Contentdistribution in heterogenous Video-on-Demand P2P networks with ARIMAforecasts“; Proc. of the 4th IEEE International Conference on Networking(ICN-2005), France, Apr.05

G. Martin, W. Müller: „UML for SoC Design“; Springer Verlag, XII, 272 p.,Hardcover, Berlin, 2005

G. Martin, W. Müller: „When Worlds Collide: Can UML help SoC Design?“; G. Martin, W. Mueller (eds.): UML for SoC Design, Springer Verlag, XII, 272p., Hardcover, Berlin, 2005

K. Nebe, T. Koopmann: „Workflow Oriented Product Design: A Case Study“;Poster at HCI International 2005, Las Vegas (NV), USA, July 2005

K. Nebe, T. Koopmann: „Workflow Oriented Product Design“; Presentation atHCI International 2005, Las Vegas (NV), USA, July 2005

S. Oberthür, C. Böke, F.-J. Rammig: „Ein selbstoptimierendes Echtzeitbe-triebssystem für verteilte selbstoptimierende Systeme“; Echtzeitaspektebei der Koordinierung Automomer Systeme (PEARL 2005), Boppard amRhein, Deutschland, 2005

B. Oesterdiekhoff, Ch. Loeser, I. Jahnich, R. Glaschick: „Integrative Approachof Web Services and Universal Plug and Play within an AV Scenario“; inProceedings of the IEEE International Conference on Industrial Informatics(INDIN), Perth, Australia, Aug.05

V. Paelke, Ch. Reimann: „Mobile Games within the Mixed-Reality Continuum,Simulation und Visualisierung“; Simulation and Visualization 2005 (Sim-Vis2005), Magdeburg, Germany, March 2005

V. Paelke, Ch. Reimann: „Interaction Techniques Based on Inside-Out Com-puter Vision“; IEEE VR2005, Workshop New Directions in 3D User Interfa-ces, Bonn, Germany, March 2005

V. Paelke, Ch. Reimann: „Vision-Based Interaction – A First Glance at PlayingMR Games in the Real-World Around Us“; Pervasive 2005, Workshop Per-games2005 International Workshop on Pervasive Gaming Applications,München, Germany, May 2005

J. Plaßmann: „Die technische Umsetzung der Project Collaboration Base“;Hohensohn, Heidi; Jahn, Sascha (Hrsg.): Collaboration für innovative Un-ternehmen – Forschungsergebnisse und Blueprints aus dem Projekt VirtO-weB, Josef Eul Verlag, Lohmar, Köln, S.35 – 45, 2005

Ch. Reimann, V. Paelke: „Adaptive Mixed Reality Games“; ACE2005, ACM SI-GCHI International Conference on Advances in Computer EntertainmentTechnology, Valencia, Spain, June 2005

Ch. Reimann: „Kick-Real – a Mobile Mixed Reality Game“; ACE2005, ACM SIGCHI International Conference on Advances in Computer EntertainmentTechnology, Valencia, Spain, June 2005

Ch. Reimann, D. Werminghaus, K.-E. Thiemeyer, V. Paelke: „Ein Autorenwerk-zeug für anleitendende und illustrierende AR Anwendungen“; AugmentedReality/Virtual Reality in der Produktentstehung, AR/VR Workshop 2005,Paderborn, Germany, June 2005

Ch. Reimann: „Kick-Real – a Mobile Mixed Reality Game using Computer Vi-sion Based Interaction“; SIGCHI mobileHCI05, Salzburg, Austria, Sep.05

Ch. Reimann, D. Werminghaus, K.-E. Thiemeyer, V. Paelke: „Ein Autorenwerk-zeug für interaktive AR Anwendungen“; Zweiter Workshop Virtuelle undErweiterte Realität der GI-Fachgruppe VR/AR, Aachen, Germany, Sep.05

A. Rettberg, C. Bobda: „New Trends and Technologies in Computer-AidedLearning for Computer-Aided Design“; Springer Verlag, 2005

A. Rettberg, M. Zanella, F.-J. Rammig: „From Specification to Embedded Sys-tems Application“; Springer Verlag, 2005

A. Rettberg, T. Schattkowsky, C. Rust, W. Müller, F.-J. Rammig: „The Reconfi-gurable UML Machine Project Group“; Rettberg, Achim; Bobda, Christophe(Hrsg.): New Trends and Technologies in Computer-Aided Learning forComputer-Aided Design EduTech Workshop, Springer Verlag, October 2005

W. Richert, B. Kleinjohann, L. Kleinjohann: „Evolving Agent Societies throughImitation Controlled by Artificial Emotions“; Huang, M.; Zhang, X.-P.; Huang,M. (Hrsg.): International Conference on Intelligent Computing, ICIC 2005,Springer-Verlag Berlin, 2005 LNCS 3644, S. 1004 – 1013, 2005

W. Richert, B. Kleinjohann, L. Kleinjohann: „Learning Action Sequencesthrough Imitation in Behavior Based Architectures“; Systems Aspects inOrganic and Pervasive Computing – ARCS 2005, Springer-Verlag Berlin, 14 – 17 März 2005 LNCS 3432, S. 93 – 107, 2005

R. Schaefer, W. Müller, S. Bleul: „A Dialog Model for Multi Device Interfaceswith Different Modalities“; HCI International 2005, Las Vegas, USA, July2005

R. Schaefer, H.-J. Eikerling: „Increasing the Acceptance of Ambient Intelli-gence Technologies for Wellbeing at Home through Security Contexts“;EUSAI Workshop on AmI Technologies for Wellbeing at Home, Eindhoven,Netherland, May 2005

R. Schaefer, H.-J. Eikerling: „Reconfiguration of Security Contexts in Ubiqui-tous Networks“; E2R Workshop on Reconfigurable Mobile Systems andNetworks Beyond 3G, Barcelona, Spain, June 2005

T. Schattkowsky: „Discovery and Routing in the HEN heterogeneous Peer-to-Peer Network“; In Proc. 4th International Conference on NetworkingICN’05, Apr.05

T. Schattkowsky, A. Förster: „A generic Component Framework for High Per-formance Locally Concurrent Computing based on UML 2.0 Activities“; InProc. 12th Annual IEEE International Conference and Workshop on the En-gineering of Computer Based Systems, Washington, D.C., USA, Apr.05

T. Schattkowsky, W. Müller, A. Rettberg: „A Model-Based Approach for Exe-cutable Specifications on Reconfigurable Hardware“; In Proc. Design Au-tomation and Test in Europe DATE 2005, Munich, Germany, May 2005

T. Schattkowsky: „UML 2.0 – Overview and Perspectives in SoC Design“; InProc. Design Automation and Test in Europe DATE 2005, Munich, Germany,March 2005

T. Schattkowsky, J. H. Hausmann, A. Rettberg: „Using UML Activities for Syn-thesis on Reconfigurable Hardware“; In Proceedings of the UML for SoCDesign Workshop, Anaheim, USA, 2005

T. Schattkowsky, W. Müller: „Transformation of UML StateMachines for Di-rect Execution“; Proc. 2005 IEEE Symposium on Visual Languages and Hu-man-Centric Computing (VL/HCC’05), Dallas, TX, USA, Sep.05

T. Schattkowsky, W. Müller: „A UML Virtual Machine for Embedded Sys-tems“; Proc. International Conference on Information Systems – New Ge-nerations, Apr.05

T. Schattkowsky, M. Lohmann: „Towards employing UML Model Mappingsfor Platform Independent User Interface Design“; Proc. Model Driven De-velopment of Advanced User Interfaces Workshop, ACM/IEEE 8th Interna-tional Conference on Model Driven Engineering Languages and SystemsMoDELS 2005, 2005

T. Schattkowsky, A. Rettberg: „UML for FPGA Synthesis“; UML-SOC 2005,Anaheim, USA, June 2005

T. Schattkowsky, W. Müller, A. Rettberg: „Model Based Specification forPlatform Independent Hardware Execution“; G. Martin, W. Mueller (eds.):UML for SoC Design, Springer Verlag, XII, 272 p., Hardcover, Berlin, 2005

J. Schrage, Th. Bierhoff: „Rechnergestützter Entwurf optischer Verbindun-gen für Leiterplatten“; Kongress SMT2005, Nürnberg, Germany (Koreferentim Tutorial Elektro-optische Baugruppenträger), Apr.05

J. Schrage, Y. Sönmez, A. Wallrabenstein: „The Optoelectronic Interface Issue in Optical Interconnects at Printed Circuit Board Level“; 3rd DGGSymposium on Novel Optical Technologies, Konferenz, Würzburg, Germany(Invited Paper), May 2005

J. Schrage: „Electro-Optical Circuit Board (EOCB) technology“; ZEDAC2005,Köln, Germany, Zuken User Konferenz (Invited Talk), Nov.05

B. Stein, S. Meyer zu Eissen, F. Wissbrock, G. Gräfe: „Automating Market Fo-recast Summarization from Internet Data“; Isaias, Pedro; Nunes, MiguelBaptista (Eds.): Proceedings of the IADIS International ConferenceWWW/Internet 2005 (Volume 1), 2005, pp. 395 – 402, 2005

J. Stöcklein, F.-J. Rammig: „User-Interface of a UML-Editor for supporting anearly brainstorming-phase“; HCI International Bd. 11, 2005, CD-ROM, 2005

O. Stübbe, Th. Bierhoff, J. Schrage: „Rechnergestützter Entwurf und Analyseoptischer Verbindungen in Leiterplatten am Beispiel des HOLMS System-demonstrators“; ORT2005, Ilmenau, Germany, Sep.05

O. Stübbe, Th. Bierhoff, M. Jarczynski, J. Jahns, G. Mrozynski, J. Schrage, A. Wallrabenstein: „Combined simulation of active and passive microopti-cal components“; MOC2005, Tokio, Japan, October 2005

J. Groppe, W. Müller: „Profile Management technology for Smart Customiza-tion in Provate Home Applications“; 1st International Workshop on Secureand Ubiquitous Networks (SUN-2005), Copenhagen, Denmark, Aug.05

K. H. Wan, Ch. Loeser: „An Overlay Network Architecture for Replica Place-ment within a P2P VoD Network“; International Journal of High Performan-ce Computing and Networking (IJHPCN), 2005

K. H. Wan, Ch. Loeser: „An overlay network for replica placement within aP2P VoD network“; International Journal of High Performance Computingand Networking (IJHPCN), 2005

L. Werner, S. Böttcher, R. Beckmann: „Enhanced Information Retrieval byUsing HTML Tags“; Arabnia, H. R. / Scime, A. (Eds.): Proceedings of the2005 International Conference on Data Mining, 2005, pp. 24 – 29., June 2005

N. Woletz, D. Zimmermann: „Bewertung von User-Centered-Design Prozes-sen: Erfahrungen und Nutzen in Wissenschaft und Praxis“; In Hassenzahl,M. & Peissner, M. (Hrsg.): Usability Professionals 2006. Mensch & Compu-ter Konferenz, 04. – 07.09.2005, Linz, Österreich, Sep.05

N. Woletz, D. Zimmermann: „Organizational Aspects of the Introduction of aUser-Centered Design Process“; In Proceedings of the 11th InternationalConference on Human-Computer Interaction, July 22 – 27, 2005, Las Vegas,Nevada USA, July 2005

N. Woletz, S. Laumann, T. Koopmann: „Impact of User Centered Design Ap-proach on the Marketing Department“; In Proceedings of the 11th Interna-tional Conference on Human-Computer Interaction, July 22 – 27, 2005, LasVegas, Nevada USA, July 2005

L. T. Yang, A. Makoto, Z. Liu, M. Guo, F.-J. Rammig: „Embedded and Ubiqui-tous Computing“; International Conference EUC 2005; Nagasaki, Japan,Nov.05

H. Zabel, W. Müller: „Laufzeiteffiziente Verifikation zur Analyse von synchro-nen Kommunikationsnetzwerken“; GI/ITG/GMM Workshop „Methoden undBeschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltun-gen und Systemen“, München, Apr.05

Y. Zhao, S. Oberthür, M. Kardos, F.-J. Rammig: „Model-based Runtime Verifi-cation Framework for Self-optimizing Systems“; Proceedings of the FifthWorkshop on Runtime Verification (RV’05), Edinburgh, Scotland, UK, July2005

Y. Zhao, M. Kardos, S. Oberthür, F.-J. Rammig: „Comprehensive VerificationFramework for Dependability of Self-optimizing Systems“; Proceedings ofthe Third International Symposium on Automated Technology for Verifica-tion and Analysis (ATVA 2005), 2005

Y. Zhao, S. Oberthür, N. Montealegre, F.-J. Rammig, M. Kardos: „IncreasingDependability by Means of Model-based Acceptance Test inside RTOS“;Proceedings of the Sixth International Conference on Parallel Processingand Applied Mathematics (PPAM’2005), 2005

M. Ziegler, W. Müller, R. Schaefer, Ch. Loeser: „Secure Profile Managementin Smart Home Networks“; Proc. of the 1st International Workshop on Se-cure and Ubiquitous Networks (SUN-2005), Copenhagen, Denmark, Aug.05

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DIPLOMARBEITEN/BACHELORARBEITEN/STUDIENARBEITEN / MASTER THESES

Beermann, Stefan: Robustes inkrementelles 3D-Tracking von Bildmerkmalen;Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathe-matik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Odej Kao

Biermeyer, Jan: A distributed real-time architecture for autonomous roboticenvironments using TMOs; Universität Paderborn, Fakultät für Elektro-technik, Informatik und Mathematik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Franz J.Rammig

Bresser, Torsten: Quality of Service oriented Resource Adaptation in UPnPHome Networks; Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Infor-matik und Mathematik; Dipl.-Inform. Michael Ditze, Prof. Dr. Franz JosefRammig

Freisen, Jens: Visualisierung von Daten eines 3D-Motion-Tracker Systems;Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathe-matik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Domik

Giefers, Heiner: Entwicklung eines Verfahrens zur Ausführung von High-Le-vel Petrinetzen auf rekonfigurierbarer Hardware; Fakultät für Elektrotech-nik, Informatik und Mathematik; Achim Rettberg, Prof. Dr. Franz J. Rammig

Hagenkötter, Sebastian: FPGA-basierter Sinusgenerator zur Optimierung vonUltraschall-Bondverfahren; Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotech-nik, Informatik und Mathematik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Rückert

Klobedanz, Kay: Entwicklung eines WAV-Audioplayers und einer Visualisie-rungskomponente auf rekongurierbarer Hardware in Handel-C; Fakultät fürElektrotechnik,Informatik und Mathematik; Achim Rettberg, Prof. Dr. FranzJ. Rammig

Lohrmann Alexander: Entwurf und Realisierung eines Mediations-Dienstesfür ubiquitäre User Interfaces; Universität Paderborn, Fakultät für Elektro-technik, Informatik und Mathematik; Dr. Heinz-Josef Eikerling, Prof. Dr.Franz Josef Rammig

Reuter, Jörg: Entwurf einer Diagnosesoftware für eingebettete Computersy-steme im Bankenumfeld; Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik,Informatik und Mathematik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Franz J. Rammig

Röttger, Oliver: Monitoring und Diagnose von Betriebssystemkomponentender On-Board Units aus dem Toll Collect Mautsystem; Fakultät für Elektro-technik,Informatik und Mathematik; Achim Rettberg, Prof. Dr. Franz J. Rammig

Schild, Michael: 3D-Positionssensor auf Microcontroller-Basis mit USB-Schnittstelle; Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatikund Mathematik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Franz J. Rammig

Schilke, Eugen: Konzeption und Realisierung einer Implementierungsplatt-form für ausführbare Spezifikationen eingebetteter Systeme; UniversitätPaderborn; Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik; AchimRettberg, Prof. Dr. Franz J. Rammig

Ullrich, Stefan: Analyse von bewegten Objekten in Bildsequenzen; Univer-sität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik; Dr. Bernd Kleinjohann, Prof. Odej Kao

DOKTORARBEITEN / PhD THESES

Groppe, Sven: „XML Query Reformulation for XPath, XSLT and XQuery“, Prof. Dr. S. Böttcher (Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Institut für Informatik, Electronic Commerceund Datenbanken), Prof. Le Gruenwald (University of Oklahoma)

Hartwig, Ronald: „Ergonomie multimedialer interaktiver Lehr- und Lernsyste-me“ Gutachter: Prof. Dr. Michael Herczeg (Universität zu Lübeck, Institutfür Multimediale und Interaktive Systeme), Prof. Dr. Peter Forbrig (Univer-sität Rostock, Lehrstuhl Softwaretechnik)

Himmler, Andreas: „Analyse kurzer dielektrischer Wellenleitergitter mit derMethode der finitiven Elemente“, Prof. Dr.-Ing. G. Mroznyski (UniversitätPaderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik, Institutfür Elektrotechnik und Informationstechnik, Theoretische Elektrotechnik),Prof. Dr.-Ing. A. Kost (Brandenburgische Technische Universität Cottbus,Lehrstuhl Allgemeine Elektrotechnik und Numerische Feldberechnung)

Jahn, Sascha: „Wissens- und Prozessbasis für Flexible Kooperation-Master-Referenzmodellierung und domänenspezifische Konkretisierung am Bei-spiel des pharmazeutischen Entwicklungsprozesses“: Prof. L. Suhl (Univer-sität Paderborn, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Department 3:Wirtschaftsinformatik IV, Decision Support and Operations Research), Prof. Dr. T. Mellewigt (Universität Paderborn, Fakultät für Wirtschaftswis-senschaften, Department 1: Management, Organisation und Unterneh-mensführung, insbesondere Medienwirtschaft)

NATIONALE FÖRDERPROJEKTE / NATIONALLY FUNDED PROJECTS

FÖRDERPROJEKTE / FUNDED PROJECTS

VIVA; Entwurf verlustarmer Architekturvarianten (Schwerpunktprogramm:„Verfahren zur verlustarmen Informationsverarbeitung“); DFG (DeutscheForschungsgemeinschaft); 05/2001 – 03/2005; Universität Paderborn und weitere Universitäten

SFB 376 (Teilprojekt B1 „Methodischer Entwurf Massiv Paralleler Real-zeitsysteme“) Universität Paderborn: Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathe-matik, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Fakultät für Naturwissen-schaften, Fakultät für Maschinenbau, PC2 – Paderborner Zentrum für Pa-ralleles Rechnen, Heinz Nixdorf Institut, C-LAB – Cooperative Computing &Communication Laboratory, PaSCo – Paderborn Institute für Scientific Com-putation, Fraunhofer-Anwendungszentrum für Logistikorientierte Betriebs-wirtschaft, International Graduate School on Dynamic Intelligent Systems

SFB 614 (Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus; Teilprojekt B3„Virtual Prototyping“ und Teilprojekt C3 „Agentenbasierte Regler“) Universität Paderborn: Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathe-matik, Fakultät für Maschinenbau, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften,C-LAB – Cooperative Computing & Communication Laboratory

NOW; Nutzung des Open-Source-Konzepts in Wirtschaft und Industrie;10/2002 – 02/2005 4Soft GmbH , Technische Universität München (Lehrstuhl für Software &Systems Engineering), Siemens AG Corporate Technology, Siemens Busi-ness Services

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EUROPÄISCHE FÖRDERPROJEKTE / EUROPEAN FUNDED PROJECTS

SNOW; Services for Nomadic Workers; 10/2004 – 09/2006 Siemens Business Services GmbH & Co. OHG (DE), EDAS CCR (FR), Fraun-hofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung E. V. (DE),LOQUENDO S.P.A. (IT), Advanced Computer Vision GmbH (AT), TechnischeUniversitaet Graz (AT) und SAP AG, Systeme, Anwendungen, Produkte inder Datenverarbeitung (DE)

SIMPLICITY; Secure, Internet-able, Mobile Platforms Leading Citizens To-wards simplicity; 01/2004 – 02/2006 Consorzio Universita Industria – Laboratori di Radiocomunicazioni (IT), Siemens Business Services GmbH & Co. OHG (DE), DOCOMO Communica-tions Laboratories Europe GmbH (DE), The University of Lancester (UK),Ludwig-Maximilians-Universität München (DE), Institute of Communicationand Computer Systems (GR), SIEMENS Aktiengesellschaft (DE), TRIAGNOSYS GmbH (DE), Telecom Italia Learning Services S.P.A. (IT), SIEMENS Aktiengesellschaft Oesterreich (AT) und Technical ResearchCentre of Finland (FI)

UBISEC; Ubiquitous Networks with a Secure Provision of Services, Access,and Content Delivery; 01/2004 – 02/2006 Siemens Business Services GmbH & Co. OHG (DE), Universität Paderborn(DE), ORGA Systems GmbH (DE), France Telecom S.A. (FR), Institut Nationalde Recherche en Informatique et en Automatique (FR), Telefonica Inves-tegation Y Desarrollo SA Unipersonal (ES), Universidad Carlos III de Madrid (ES), Universidad de Malaga (ES) und Universitat Polotecnica deCatalunya (ES)

wearIT@work; Empowering the mobile worker by wearable computing;06/2004 – 11/2008 Universität Bremen (DE), Verein zur Förderung der wissenschaftlichenForschung in der freien Hansestadt Bremen E. V. (DE), BIA Bremer Innova-tions-Agentur GmbH (DE), Siemens Business Services GmbH & Co. OHG(DE), ComArch S.A. (PL), EADS CCR (FR), Universität Paderborn (DE), EDNA PASHER PH.D and Associates Management Consultants Ltd. (IL),Ekahau Oy (FI), Ente per le Nuove Technologie, I’Energia E I’Ambiente (IT),Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (CH), Fraunhofer Gesell-schaft zur Förderung der Angewandten Forschung E. V. (DE), Oberöster-reichische Gesundheits- und Spitals AG (AT), Giunti Interactive Labs S.R.L.(IT), Hewlett Packard Italiana S.R.L. (IT), InfoConsult Gesellschaft für Infor-mationstechnik mbH (DE), IONIAN Technologies Ltd. (GR), EuropäischesMicrosoft Innovations Center GmbH (DE), Mobile Solution Group GmbH(DE), Mobilera Bilisim ve Iletisim Teknolojileri Ticaret A.S. (TR), Mobile In-ternet Technology A/S (DK), MULTITEL (BE), Fundacion Tekniker (ES),Karada Italia (IT), Brigade de Sapeurs Pompiers de Paris (FR), Systema Hu-man Information Systems GmbH (AT), Rosenbauer International Aktienge-sellschaft (AT), SAP AG, Systeme, Anwendungen, Produkte in der Daten-verarbeitung (DE), AKODA AUTO A.S. (CZ), SONY International (Europe)GmbH (DE), TEAM Tecnologie Energia Ambiente Materiali S.r.l. (IT), ThalesCommunications S.A. (FR), UNITY Aktiengesellschaft fuer Unternehmens-fuehrung und Informationstechnologie (DE), Institut für Medizinische Infor-matik und Technik Tirol GmbH (AT), Carl Zeiss (DE) und Nikolaos Petrako-poulos Commercial Industrial Societe Anonyme (GR)

EuQoS; End-to-end Quality of Service support over heterogeneous networks;09/2004 – 08/2007 TELEFONICA Investigacion Y Desarrollo SA Unipersonal (ES), ConsorzioPisa Ricerche S.C.A.R.L. (IT), DATAMAT S.P.A. (IT), Siemens BusinessServices GmbH & Co. OHG (DE), Centre National de la Recherche Scientifi-que (FR), France Telecom S.A. (FR), Universität Paderborn (DE), Polska Te-lefonia Cyfrowa SP. Zo. O. (PL), Martel GmbH (CH), National ICT AustraliaLtd. (AU), PointerCom S.P.A. (IT), Telekomunikacja Polska (PL), PortugalTelecom Inovacao, S.A. (PT), RED ZINC Limited (IE), SILOGIC S.A. (FR),Soluziona Telecomunicaciones, S.A. (ES), TELSCOM A. G. (CH), UniversitatPolitecnica de Catalunya (ES), Universität Bern (CH), Centro di Ricerca inMatematica Pura ed Applicata c/o University of Rome „La Sapienza“ (IT),Faculdade Ciencias e Tecnologia da Universidade de Coimbra (PT), Poli-technika Warszawska – Warsaw University of Technology (PL), EricssonEspana S.A. (ES) and Hospital Divino Espirito Santo (PT)

BETSY; BEing on Time Saves energYContinuous multimedia experiences onnetworked handheld devices; 09/2004 – 02/2007 Philips Electronics Nederland B. V. (NL), CSEM Centre Suisse Delectroni-que et Microtechnique SA – Recherche et Developpment (CH), Interuniver-sitair Micro-Electronica Centrum vzw, IMEC (BE), Siemens Business Servi-ces GmbH & Co. OHG (DE), Industrial Systems Institute / IntegratedResearchinformation Society (GR), Mälardalen Hoegskola (SE), TechnischeUniversiteit Eindhoven (NL) and University of Cyprus (CY)

ENABLED; Enhanced Network Accessibility for the Blind and Visually Im-paired; 09/2004 – 08/2007 Queen’s University of Belfast (UK), Fundación LABEIN (ES), Lunds Universi-tet (SE), VirTouch Ltd (IL), Commissariat à I’Energie Atomique (FR), OmicronTechnology Ltd (UK), Tekever, LDA (PT), Kuratorium OFFIS e. V. (DE),NetUnion (CH), British Telecommunications Plc (UK), SOLUZIONA TELECO-MUNICACIONES, S.A. (ES), ALVA B. V. (NL), CAS Software AG (DE) andSiemens Business Services GmbH &Co. OHG (DE)

HOLMS; High Speed Opto-Electronic Memory Systems; 04/2002 – 09/2005 Heriot-Watt University (UK), Swiss Federal Institute of Technology (CH),Thales Communications S.A. (FR), Siemens Business Services (DE), Fernuniversität GH Hagen (DE), Ecole Superieure d’Electicite – Supelec(FR), Universität Paderborn (DE), ILFA GmbH (DE) In addition to the core-partners described above, a number of contributingpartners are invited to participate and contribute to the workshops to sup-port the project from the beginning: BAe Systems (UK), DaimlerChrysler(DE) , Dassault Systemes (FR), InMediasP (DE), Poznan University (PL), ProSTEP (DE), Renault (FR), Siemens (DE), SINTEF (NO), Technical Univer-sity Darmstadt DiK (DE), Tecnomatix (DE), Volkswagen (DE), and ZGDV –Center of Computer Graphics (DE)

Virtoweb; Virtuelle Organisationsformen für wissensbasierte Biotechnolo-gieprozesse ; 09/2002 – 02/2005 Siemens Business Services, Universität Paderborn, InterScience Consul-ting GmbH, LabConsult® Gesellschaft für Labordiagnostik in der KlinischenPharmakologie mbH, Across Barriers GmbH

SIRENA; Dienste-Infrastruktur für echtzeitkritische, eingebettete vernetzteAnwendungen; (ITEA-Projekt im Rahmen des internationalen EUREKA-Projektes) 10/03 – 03/06 Siemens Business Services, Universität Paderborn, ESC GmbH, FraunhoferFIRST, INVERNA GmbH, iXtronics GmbH, Kachel IT Beratung und Lösun-gen, MATERNA GmbH Information & Communications, Traveltainer GmbH,Universität Dortmund, Universität Rostock

IMMOS; Integrierte Methodik zur modellbasierten Steuergeräteentwicklung01/2004 – 06/2006 Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik (FIRST),DaimlerChrysler AG, dSPACE GmbH, IT Power Consultants, Forschungs-zentrum Informatik an der Universität Karlsruhe, Universität Paderborn

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AUSSTELLUNGEN / EXHIBITIONS

CER – Communicating European Research, Brüssel, Belgien, 14/15. November

SMT/HYBRID/PACKAGING 2005 Spezialmesse für Systemintegration in derMikroelektronik, Nürnberg, 19. – 21. April

Tag der offenen Tür 2005 der Universität Paderborn, Paderborn, 3. Juli

Member of GI FB 3 „Technical Informatics“ (Rammig)

WISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEIT /COLLABORATION IN TECHNICAL SCIENTIFIC BODIES

GI, GMM, ITG:

IFIP:Chair of IFIP TC10 (Rammig)

Member of IFIP WG 10.5 (Rammig)

Chair of IFIP WG 10.5 SIG Embedded Systems (B. Kleinjohann)

Member of IFIP WG 10.5 SIG Embedded Systems (Rettberg)

Member of IFIP WG 10.5 SIG Embedded Systems (L. Kleinjohann)

ITEA:Member of the ITEA Board (Information Technology for

European Advancement) (Kern)

Member of the ITEA Board Support Group (InformationTechnology for European Advancement) (Niemeyer)

Member of the ITEA Steering Group (Information Techno-logy for European Advancement) (Glaschick)

ACM, IEEE:Member of ACM SIGGRAPH (Reimann)

OTHERS:Mitglied von acatech, Konvent für Technikwissenschaften

der Union der deutschen Akademien der Wissenschaften(Rammig)

Chairman of the Board InnoZent OWL e. V. (Regional Asso-ciation for the Promotion of Internet Technologies andMultimedia Competencies) (Kern)

Mitglied der Nordrhein-Wesfälischen Akademie der Wis-senschaften (Rammig)

Mitglied des zentralen Vergabeausschusses der Alexandervon Humboldt Stiftung (Rammig)

Vorstandsmitglied der Paderborner International GraduateSchool on Dynamic Intelligent Systems (Rammig)

Vorstandsmitglied des Paderborner Center for ParallelComputing (Rammig)

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PROGRAM COMMITTEES, ORGANIZATION OF SESSIONS AT CONFERENCES:

Session Organizer & Chair of IEEE International Conference onIndustrial Informatics (INDIN), Perth, Australien 2005 (Ditze)

Session Organizer & Chair of IASTED International Conferenceon Parallel and Distributed Computing and Networks (PDCN),Innsbruck, Österreich, 2005 (Ditze)

PC Member of IEEE Annual Conference of the IEEE IndustrialElectronics Society (IECON), Raleigh, USA, 2005 (Ditze)

PC Member of IEEE Workshop on Reliability and AutonomicManagement In Parallel and Distributed Systems (RAMPDS),Fukuoka, Japan, 2005 (Ditze)

PC Member of International Symposium on Ubiquitous Intelli-gence and Smart Worlds (UISW), Nagasaki, Japan (Ditze)

Session Chair, 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intel-ligent Robots and Systems (IROS 2005), Edmonton, Alberta,Canada (Esau)

Program Committee, Forum on Specification and Design Lan-guages (FDL 05), Lausanne, Switzerland, September 2005 (B. Kleinjohann)

Program Committee, IFIP International Embedded SystemsSymposium (IESS 05) (B. Kleinjohann)

Steering Committee Member of GI/ITG/GME Fachgruppe 3.5.7 /5.2.2 / 5.7 „Description Languages and Modeling of Circuitsand Systems’“ (Müller)

General Chair, Workshop on UML for SoC at DAC 2005, Anaheim, USA, June 2005 (Müller)

Steering Committee Member, 3nd Workshop on Challenges inCollaborative Engineering, 14th – 15th April 2005, Sopron,Hungary (Müller)

Electronic Review Chair, DATE 2005, Munich, Germany, March 2005 (Müller)

DATE Executive Committee Member DATE 2005, Munich, Germany, March 2005 (Müller)

Special Session Organizer DATE 2005, Munich, Germany,March 2005 (Müller)

General Co Chair 8th IEEE International Symposium on Object-oriented Real-time distributed Computing (ISORC 05) (Rammig)

General Co Chair IFIP International Conference on EmbeddedAnd Ubiquitous Computing (EUC 05) (Rammig)

General Co Chair IFIP International Embedded Systems Sympo-sium (IESS 05) (Rammig)

Technical Program Committee, GAME-ON North America 20051th annual North American GAME-ON® Conference (GAME-ON® NA 2005), Montreal, USA, August 2005 (Reimann)

Technical Program Committee, GAME-ON 2005 6th annual Eu-ropean GAME-ON® Conference (GAME-ON® 2005), De Mont-fort University, Leicester, United Kingdom, October 2005 (Reimann)

General Chair IFIP International Embedded Systems Sympo-sium (IESS 05) (Rettberg)

General Chair IFIP EduTech 05 (Rettberg)

Technical Program Committee and Session Chair, IFIP Interna-tional Conference on Embedded And Ubiquitous Computing(EUC 05) (Rettberg)

Program Committee Member, SMT/HYBRID/PACKAGING 2006,Nürnberg, Germany, June 2006 (Schrage)

Program Committee Member, Optik in der Rechentechnik 2005,Jena, Germany, September 2005 (Schrage)

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GREMIEN / BOARD MEMBERS

VORSTAND / EXECUTIVE BOARD OF DIRECTORS

KOOPTIERTE MITGLIEDER DES BEIRATES / ASSOCIATED MEMBERS OF THE ADVISORY BOARD

Herr Dr. KernSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Prof. Dr. RammigUniversität Paderborn

VORSITZENDER DES BEIRATES / CHAIRMAN OF THE ADVISORY BOARD

Herr Dr. Sauer

MITGLIEDER DES BEIRATES / MEMBERS OF THE ADVISORY BOARD

Herr BreidlerSiemens Business Services GmbH & Co. OHG(bis 02.12.2005)

Herr Prof. Dr. EngelsUniversität Paderborn

Herr GlässerSiemens Business Services GmbH & Co. OHG(ab 02.12.2005)

Herr Prof. Dr. HauenschildUniversität Paderborn

Herr HolzSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Dr. KopitschSiemens Business Services GmbH & Co. OHG(bis 02.12.2005)

Herr KorderSiemens Business Services GmbH & Co. OHG(ab 02.12.2005)

Herr Prof. Dr. MrozynskiUniversität Paderborn

Herr AhleSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr BublitzSiemens Business Services GmbH & Co. OHG(ab 02.12.2005)

Herr Prof. Dr. BöttcherUniversität Paderborn

Frau Prof. Dr. DomikUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. GilroyUniversität Paderborn

Herr KapplerFujitsu Siemens Computers GmbH

Herr Prof. Dr. Kleine-BüningUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. MeerkötterUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. RosenbergUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. RückertUniversität Paderborn

Frau WoletzUniversität Paderborn(bis 02.12.2005)

Stand 02.12.2005 / Position as per 02.12.2005

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IMPRESSUM:C-LABCooperative Computing & Communication LaboratoryFürstenallee 11D-33102 PaderbornFon: +49 (0) 52 51 / 60 60 60Fax: +49 (0) 52 51 / 60 60 66URL: www.c-lab.deemail: c-lab@c-lab.de

ISSN 1439-5797

© Siemens Business Services GmbH & Co. OHG und Universität Paderborn 2006

Alle Rechte sind vorbehalten.Insbesondere ist die Übernahme in maschinenlesbare Form sowiedas Speichern in Informationssystemen, auch auszugsweise, nurmit schriftlicher Genehmigung der Siemens Business ServicesGmbH & Co. OHG und der Universität Paderborn gestattet.

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ISSN 1439-5797