Kompetenzfeld: Systeme und eingebettete SystemeSysteme und eingebettete Systeme … · 2010. 5. 25. · Kompetenzfeld „Systeme und eingebettete Systeme“ 28080 e so e , 60 st tute

Kompetenzfeld:Systeme und eingebettete SystemeSysteme und eingebettete SystemeKompetenzbereichssymposium Systeme und ProzesseProf. Dr.-Ing. Klaus Müller-Glaser, Dr. Fridtjof Feldbusch

Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)

Prof. Dr. Ing. Klaus Müller Glaser, Dr. Fridtjof Feldbusch25.3.2010

KIT – The cooperation of Forschungszentrum Karlsruhe GmbH and Universität Karlsruhe (TH)

Agendag

9:00 - Einführung durch KompetenzfeldsprecherÜb i ht d Ei dÜbersicht und EinordnungMitglieder

Fachvorträge aus dem Kompetenzfeld:Fachvorträge aus dem Kompetenzfeld:9:10 - Model-Driven Engineering for Automotive Systems (Prof. Dr. Klaus Müller-Glaser, ITIV)9:30 - Laufzeitadaptive eingebettete Systeme (Dipl.-Inform. Lars Bauer, CES)9:50 Strukturoptimierung nach der Natur9:50 – Strukturoptimierung nach der Natur(Dr. RolandKappel, IMF-II,)10:10 - Impact of E-Mobility on the Electrical Grid – Outlook for future Integration Strategies(Dipl.-Ing. Ulrich Reiner, IEH)

2 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung

Kompetenzfeld „Systeme und eingebettete Systeme“ 280 Personen, 60 Institute80 e so e , 60 st tute

• “System” according to DIN 44300-1:

– In an observed context an entirety of objects, that stands out from the environment because of the relationships of the objects, appears delimited from the environment and therefore is to be seen as a unitdelimited from the environment and therefore is to be seen as a unit and structured whole.

N t Obj t b l b t t it th d l– Note: Objects can be: real or abstract items, processes, methods, people. New systems can be built by dividing or arranging other systems. Systems can be objects of systems. An en elope can be tho ght of as a delimiter to the en ironment ThisAn envelope can be thought of as a delimiter to the environment. This envelope is cut by all relationships of the system to the environment. The places of the cuts together with their relationships can be thought of being interfaces In this case they describe the systems behavior to the outsideinterfaces. In this case they describe the systems behavior to the outside.

The word system should be clarified by an addition if possible to enhance comprehension (e g computing system transmission system )


comprehension (e.g. computing system, transmission system,...)

„System“„ y

environment,surroundings

system boundary,envelopingsurface

system

surroundings enveloping surface

input outputp output

Note:

One person’s system is another person’s subsystemp y p y

There is always a larger system


KIT-CARTCART Research FocusInterdisciplinary Vehicle System Technology

Environment & Society

Traffic

D i / V hi l

Track Topology Points of Interest•Requirements•Development process•Components

Vehicle

Driver / Vehicle •Components•Interaction•Vehicle systems•Control algorithms•Control software

Component•Control software•Control units•Man machine interface

25.03.20105 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung

Terms „Systems, Embedded Systems“ „ y , y

ISO 15288 (I t ti l St d d O i ti )ISO 15288 (International Standards Organization): An integrated composite that consists of one or more of the processes, hardware, software, facilities and people, that provides a capability to satisfy a stated need or objective.

Embedded System:

“Embedded systems deal with systems in which a secondary functionality is embedded into a system with a different primary functionality.


Term “Systems Engineering”y g g

IEEE 1220:• IEEE 1220: An interdisciplinary approach encompassing the entire technical effort to evolve and verify an integrated and life-cycle balanced set of system, people, product, and process solutions that satisfy customer needs. Systems Engineering encompasses:– the technical efforts related to the development, manufacturing, verification,the technical efforts related to the development, manufacturing, verification,

deployment, operations, support, disposal of, and user training for, system products and processes;

– the definition and management of the system configuration;the definition and management of the system configuration; – the translation of the system definition into work breakdown structures; – development of information for management decision-making.


Term “Systems Engineering”

• Systems Engineering

y g g

Syste s g ee gThe concepts of systems engineering permit complex product developmentand include both a suitable project management methodology and anengineering-like designing method and the application of appropriate computer-g g g g pp pp p paided design environments (CAE, CAD, CASE, CAT, CAP,...).

The management issues comprise among other things appraisal/evaluation of riskand costs project planning supply of staff and machinery and the constantand costs, project planning, supply of staff and machinery, and the constantmonitoring and controlling of the course of the project to ensure that cost andtime constraints as well as performance requirement will be fulfilledaccordingly.

The aspects concerning design techniques extend from

accordingly.

registration and analysis of requirement specifications, architectural design,model shaping and simulation in the field of validation and verification etc tomodel shaping and simulation in the field of validation and verification etc. toautomation of production, test and maintenance.


Mitglieder des Kompetenzfeldes: 280 Personen, 60 Institute280 Personen, 60 Institute

280 Mitglieder, davon 59 stimmberechtigtg , g76 am Campus Nord (17 stimmberechtigt)204 am Campus Süd (42 stimmberechtigt)

60 verschiedene beteiligte Institute, davon 20 mit stimmberechtigten Mitgliedern

16 I tit t C N d (7)16 Institute am Campus Nord (7)44 Institute und Einrichtungen am Campus Süd (13)

Thematische Breite: Beteiligte Fakultäten am Campus SüdThematische Breite: Beteiligte Fakultäten am Campus SüdHauptsächlich: Informatik, Elektrotechnik, MaschinenbauAber auch: Chemie und Biowissenschaften, Bauingenieur-, Geo-, g ,und Umweltwissenschaften, Wirtschaftswissenschaften, Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik aber auch MathematikMathematik


Stimmberechtigte Campus Nord: 7 beteiligte Institute, 17 Personen g ,

Campus Nord (17)I tit t fü M t i lf h II W k t ff d St kt h ikInstitut für Materialforschung II - Werkstoff- und Strukturmechanik (6) (+4 ohne Stimmrecht)Institut für Nukleare Entsorgung (3) (+1)g g ( ) ( )Institut für Mikroverfahrenstechnik (2) (+16)Institut für Mikrostrukturtechnik (2) (+2)Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (1) (+4)Institut für Angewandte Informatik (1) (+7)Institut für Kernphysik (1) (+1)Institut für Kernphysik (1) (+1)Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik (1) (+2)

Institut für Reaktorsicherheit (9 ohne Stimmrecht)


Stimmberechtigte Campus Süd: 13 beteiligte Institute und Einrichtungen, 42 Personen g ,

Campus Süd (42)Institut für Technik der Informationsverarbeitung (10) (+ 10 ohne Stimmrecht)I tit t fü El kt i t H h (5) ( 2)Institut für Elektroenergiesysteme u. Hochspannung (5) (+ 2)Institut für Technische Informatik (5) (+ 8)Institut für Technische Mechanik (4) (+ 6)Institut für Produktionstechnik (4) (+ 10)Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme (4) (+ 2)Institut für Straßen- und Eisenbahnwesen (2) (+ 3 )Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (2) (+ 4)Forschungsstelle Brandschutztechnik (1) (+ 1 )Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik (1) (+ 3)Institut für Fördertechnik und Logistiksysteme (1) (+ 5)Institut für Industrielle Informationstechnik (1) (+ 5)Institut für Produktentwicklung (1) (+ 22)Institut für Theoretische Elektrotechnik (1)

Elektrotechnisches Institut (8 ohne Stimmrecht)Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (9 ohne Stimmrecht)


Kleine Übersicht Institute


ITIV: Institut für Technik der Informationsverarbeitung, Campus Südg, p

Karlsruher Institut für Technologie

11 Fakultäten Campus Süd (Universität Karlsruhe) ca.19500 Studenten

13 Institute Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik ca. 1900 St d t13 Institute Studenten

Institut für Technik der Informationsverarbeitung3 Arbeitsgruppen

Ca. 30 wissen. Mitarbeiter (+ ca. 30 weitere am FZI / HOC)


Informationsverarbeitung weitere am FZI / HOC)

ITIVInstitut für Technik der Informationsverarbeitungg

Systems E i i

Mikrosystemtechnikund Optik

EingebetteteElektronische SystemeEngineering

(Prof. Müller-Glaser)

und Optik(Prof. Stork)

Elektronische Systeme(Prof. Becker, Dr. Hübner)

• Entwurfsmethoden& Werkzeuge

• Ausführbare

• Optikdesign, Intraokulare Sehhilfen und IntraokularlinsenMik t t h i h

• System-on-Chip (SoC)• Hardware Software

Codesignmodellbasierte Spezifikationen

• Rapid Prototyping

• Mikrosystemtechnische Vitalsensorik

• Drahtlose Sensornetzwerke

• Architecture- & Interface Synthesis

• RekonfigurierbareH d A hi k• Hardware-in-the-Loop

• Test eingebetteter elektronischer Systeme

Sensornetzwerke , Telematik, Ubiquitous& Wearable Computing

• Mischfelder und

Hardware Architekturen• Application-tailored

Synthesis Techniquesy• UML-basierte

Entwurfsmethodik• Eingebettete

Mischfelder und nichtlineare Wechselwirkungen

• Industrielle Sensorik


gElektronische Systeme

CES: Chair for Embedded Systems, Campus Süd

Research Focus:System-Level DesignLow Power System DesignLow Power System DesignOn-chip Communication ArchitecturesSynthesis and OptimizationSynthesis and OptimizationDesign of Embedded Architectures


CES: Projectsj

Systems on ChipMulti Core

μP DSP MEMR R R

Multi-CoreOn-Chip Communication (NoC)Reconfigurable Embedded Processors

FPGA μP MPEG

DSP ETH MEM

R

R R R

R R

gCode Compression

Distributed Decision Making (run-ti t ) eg

iste

r

IF/ID

MUX

PCALU

Branch taken?Test Condition4

RegisterFile

Jump Target

egis

ter

ID/EXE

egis

ter

EXE/MEM

egis

ter

MEM/WB

R R R

time system)Agent-based; Game-theory; Neuronal Networks; Organic Computing

Dynamic Hardware

Pip

elin

e R

e

InstructionMemory

Controll

Data Memory Access

Data Memory Access

PC Temporary Storage for sw-emul.

Dynamic Hardware

Interconnect Bus

Sign Extend P

ipel

ine

Re

Pip

elin

e R

e

Pip

elin

e R

e

; g p gSensor-Actor Networks

Aspects

Rotation Manager

DataMemory

Hierarchy

Arbiter

Coder Control

Transform & Quantization

Inverse Transform & Inverse Quantization

-

CoefficientsControl

-Partial

Decoder

No mismatch in Inverse Transform

AdaptivityReliabilityApplications (Multimedia)

Split into

Macroblocks (16x16 pixels)

De-Blocking Filter

Intra Prediction

Motion Compensation

-Reconstruction

-

Multiple MVMotion

Switch

I or P MB

Adaptive Filterpp ( )


Reference Frame Memory

MVEstimation

Motion Vector Difference (MVD)

Institut für Fahrzeugsystemtechnik, Campus Süd


Fahrzeugsystemtechnik: Lehrstuhl für Mobile Arbeitsmaschinen (MOBIMA)( )


wbk: Institut für Produktionstechnik, Campus Süd

Mikro-Produktion MP: Automatisierte Herstellung und Qualitätssicherung von hochbelastbaren mikromechanischen Bauteilen und mikromechatronischenSystemen.

Virtuelle Produktion VP: Einsatz digitaler Werkzeuge sowie dazu notwendiger Methoden zur Planungsunterstützung und Verbesserung von Prozessen in den Produktionsebenen Prozess, Maschine, Anlage, FabrikFabrik.

Life-Cycle-Performance LCP: Optimierung der betriebsorganisatorischen, betriebswirtschaftlichen und technischen Grundlagen für die Optimierung des Nutzwertes produktionstechnischer Anlagen in derenNutzwertes produktionstechnischer Anlagen in deren komplettem Lebenszyklus.

Leichtbaufertigung LF: Entwicklung von Produktionstechnologien für die automatisierte Herstellung von Leichtbauprodukten mit dem Ziel einer wirtschaftlichen

Fertigungs- und Werkstofftechnik FWT: Wirkmechanismen bei der Bearbeitung von technischen Werkstoffen; prozessnaheEntwicklung und Optimierung von Fertigungsverfahren und deren Technologie; Fertigungsverfahren

Serienfertigung.

g p g g g g ; g g

Werkzeugmaschinen und Handhabungstechnologie WHT: Lösungen für Werkzeugmaschinen, prozessnahe, prozessferneund prozessübergreifende Handhabungstechnik

Produktionssysteme PRO: Methoden und Werkzeugen zur zielorientierten Gestaltung und Optimierung schneller, robuster und


y g g p geffizienter Produktionssysteme.

IEH: Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik, Campus Südp g , p

HochspannungsprüftechnikElektromagnetische VerträglichkeitZustandsbewertung (Diagnostik) an TransformatorenSystemanalyse von Elektroenergiesystemen und deren K tKomponenten


IRS: Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme, Campus Südg y , p

Modellierung, Analyse und Simulation von dynamischen S tSystemenEntwurf von Regelungen und SteuerungenE t i kl M th d P üb h dEntwicklung von Methoden zur Prozessüberwachung und Fehlerdiagnose

Anwendungsfelder:AutomobiltechnikAutomobiltechnikFertigungs- und Verfahrenstechnik Werkstoffentwicklungg


Institut für Materialforschung II (IMF II), Campus Nordp

Forschungsbereiche:W k ff h ikWerkstoffmechanikBiomechanikFusionsmateriallaborFusionsmateriallabor

Untersuchung metallischer keramischer polymerer undUntersuchung metallischer, keramischer, polymerer und natürlicher Werkstoffe, Finite Elemente


IMF-2: Forschungsinhalte:g


INE: Institut für Nukleare Entsorgung, Campus Nord

ForschungsthemenL i Si h h i d kl E dlLangzeit-Sicherheit der nuklearen EndlagerungReduzierung der RadiotoxizitätVerglasung hochaktiver radioaktiver AbfälleVerglasung hochaktiver radioaktiver Abfälle


Bisherige Aktivitäten: Kompetenzfeldtreffen am 18.1.2010 am ITIV und FZI

Forschungszentrum Informatik (FZI), Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)der Informationsverarbeitung (ITIV) Ziel: KennenlernenAblauf: Vorstellungsrunde Rundgang DiskussionsrundeAblauf: Vorstellungsrunde, Rundgang, DiskussionsrundeLeider nur 16 Teilnehmer

Kommentare (Zuordnung und Kompetenzfeldtreffen):Begriffe in unterschiedlichen Fachbereichen unterschiedlich belegtBegriffe in unterschiedlichen Fachbereichen unterschiedlich belegtEinige Themen nicht oder unzureichend berücksichtigt, Zuordnung zu einem Kompetenzfeld/Kompetenzbereich schwer möglichAusschließlich englische Namensgebung problematischKeine Zeit, kein Interesse, wusste gar nichts von dieser ZuordnungMitarbeiter nicht mehr am KIT neu am KIT und keine Info dazuMitarbeiter nicht mehr am KIT, neu am KIT und keine Info dazu


Danke für IhreDanke für Ihre Aufmerksamkeit.


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Kompetenzfeld: Systeme und eingebettete SystemeSysteme und eingebettete Systeme … · 2010. 5. 25. · Kompetenzfeld „Systeme und eingebettete Systeme“ 28080 e so e , 60 st tute