Showing papers in "Automatisierungstechnik in 2016"

Automatic test case generation from requirements for industrial cyber-physical systems

Abstract: Industrial cyber-physical systems require complex software to orchestrate heterogeneous mechatronic components and control physical processes. This software is typically developed and refined itera ...

Zuverlässige und sichere Software offener Automatisierungssysteme der Zukunft – Herausforderungen und Lösungswege

Abstract: Zusammenfassung In der modernen Automatisierung ist die Zuverlässigkeit der Software grundlegend und durch konstruktive Maßnahmen zu sichern. Echtzeitsysteme müssen über Schedulingverfahren auf Basis des Prozesskonzepts der Automatisierungstechnik beweisbar die zeitlichen Anforderungen im worst case erfüllen. Fehlervermeidende Sprachen mit Typprüfungen sind notwendig für die Erfüllung der Zuverlässigkeit. Die Anforderungen der Informationssicherheit sind in offenen Automatisierungssystemen integrativ zu erfüllen. Schwachstellen in der Implementierung oder den additiven Sicherheitsmechanismen stellen eine inakzeptable Gefährdung dar.

Recheneffiziente Trajektorienoptimierung für Fahrzeuge mittels quadratischem Programm

Abstract: Zusammenfassung Die aus der Literatur bekannten Verfahren zur Optimierung von Fahrtrajektorien überfordern kurz und mittelfristig die Fahrzeugsteuergeräte hinsichtlich ihrer Rechenleistung. Um auch neu aufkommenden Qualitätsanforderungen zu entsprechen, nutzt die vorliegende Arbeit die aus der Literatur bekannten Vorteile der beschränkten, linear-quadratischen Optimierung zur recheneffizienten Lösungsfindung gewinnbringend aus. Hierbei führt die ausgewählte Problemformulierung basierend auf dem anwendungsspezifischem Einsatz von Schlupfvariablen zu funktionalen Weiterentwicklungen, sodass neben der priorisierten Kollisionsvermeidung auch Aspekte natürlichen Fahrverhaltens auf besondere Weise berücksichtigt werden können. Die Erprobung der umgesetzten Fahrzeuglängs- und -querführung im Realversuch verdeutlicht das große Potential dieses Ansatzes für automatisierte Fahrfunktionen.

Model based synthesis of automation functionality

Abstract: Abstract The article demonstrates the advantages of meta-model-based solutions for multi-aspect automation tasks. Multi-aspect tasks require solutions that consider information of multiple system aspects simultaneously. In today's practice, these aspects are maintained in different tools which make implicitly use of tool-driven system models. In contrast, we propose to prioritize the models in order to facilitate the handling of multi-aspect automation tasks. The article exemplifies this idea by introducing typical automation and engineering models and illustrates their utility in a use-case example.

Automation strategies for large-scale 3D image analysis

Abstract: Abstract New imaging techniques enable visualizing and analyzing a multitude of unknown phenomena in many areas of science at high spatio-temporal resolution. The rapidly growing amount of image data, however, can hardly be analyzed manually and, thus, future research has to focus on automated image analysis methods that allow one to reliably extract the desired information from large-scale multidimensional image data. Starting with infrastructural challenges, we present new software tools, validation benchmarks and processing strategies that help coping with large-scale image data. The presented methods are illustrated on typical problems observed in developmental biology that can be answered, e.g., by using time-resolved 3D microscopy images.

Big Data & Automatisierung

Abstract: Ansteigende Datenmengen beschäftigen die Automatisierungstechnik schon seit vielen Jahren. Sie resultieren hauptsächlich aus einer zunehmenden Anzahl von Sensoren, deren Messwerte als Zeitreihen mit immer kürzeren Abtastzeiten aufgezeichnet werden. Die übliche Archivierungslösung besteht in Prozessleitsystemen darin, diese Daten verlustbehaftet zu komprimieren, was für viele Anwendungen zur Visualisierung und Fehlerdetektion ausreichend war. Ein neuer Trend ist die auf Digitalisierung beruhende nächste Stufe der Automatisierung aller Prozesse und Systeme, die häufig unter demBegriff Industrie 4.0 zusammengefasst wird [3, 5, 16]. Industrie 4.0 zielt auf veränderte Wertschöpfungsketten, die auf der Verfügbarkeit aller relevanten Daten in Echtzeit und ihrer Vernetzung beruhen. Damit verbunden ist ein drastischer Anstieg der Datenmengenundder Bedarf, heterogeneDatenmiteinander zu fusionieren. Diese heterogenen Daten umfassen nicht mehr nur Zeitreihen, sondern auch viele andere Datentypen, z. B. Bilder, Videodaten, Audiodaten, Protokolldateien mit Events, Textdateien usw. Verwandte Aufgabenstellungen werden seit einigen Jahren in verschiedenen Forschungsund Anwendungsfeldern untersucht, z. B. in der Biologie [28], Chemie [25] und Medizin [15], in der Teilchenphysik [6], in der Klimaforschung [12], in betriebswirtschaftlichen Anwendungen [9] und in der Sicherheitstechnik [26]. Die dazu notwendigen Methoden werden in der Informatik unter dem Schlagwort „Big Data“ zusammengefasst [10, 40]. Big Data wird durch die sogenannten „4Vs“ definiert [23, 36]: 1. Volume (Größe bzw. Datenmenge), 2. Velocity (erforderlicheGeschwindigkeit beimGenerieren, Einlesen, Auslesen oder Übertragen von Daten), 3. Variety (Vielfältigkeit oder Heterogenität, bezogen auf viele verschiedene Datentypen und zu vernetzende Systeme mit unterschiedlichen Eigenschaften) und

Software-based smart factory networking

Abstract: Abstract This paper describes a framework for software-based networking in smart factories (SF) that enables them to easily adapt the communication network to changing requirements. Similar to cloud-based systems, such SFs could be seen as production clusters that could be rented and configured as needed. The SF network utilizes software-defined networking (SDN) combined with network functions virtualization (NFV) in order to achieve the required flexibility. This paper presents and discusses our vision of a network architecture for SFs based on SDN and network virtualization in order to support smart services especially for Industrie 4.0. Despite the fact that the technology is nowadays not yet ready for deployment in today's manufacturing networks, we present a framework for software-defined factory networks and discuss possible challenges and benefits.

Gradientenbasierte stochastische modellprädiktive Regelung unter Verwendung der Unscented-Transformation

Abstract: Zusammenfassung Der Beitrag stellt ein Verfahren zur stochastischen modellprädiktiven Regelung nichtlinearer Systeme vor, wobei das unsichere Systemverhalten durch eine stochastische Differentialgleichung beschrieben wird. Die Unscented-Transformation wird eingesetzt, um die Evolution der Wahrscheinlichkeitsverteilung durch eine Prädiktion von Mittelwert und Kovarianz zu ersetzen. Das resultierende deterministische Problem kann effizient numerisch mit einem Gradientenverfahren gelöst werden.

Beispiele für den Einsatz von Automatisierungstechnik bei der Analyse biologischer Modellorganismen

Abstract: Zusammenfassung Biologische Modellorganismen wie z. B. die Eier des Zebrafischs müssen für Experimente in der Regel zunächst in Mikrotiterplatten einsortiert werden, damit sie mikroskopiert werden können. Die Auswertung des dabei gewonnenen Bildmaterials erfolgt anschließend, wie die anderen Prozessschritte auch, meist manuell. Aus diesem Grund wurden Systeme zur Automatisierung der verschiedenen Prozessschritte am Institut für Angewandte Informatik entwickelt. Die ausgewählten Beispiele beinhalten das automatische Sortieren von Zebrafischeiern durch einen Roboter ohne die Einwirkung von sichtbarem Licht, die daran anschließende automatisierte Detektion von motorischen Reaktionen der Fischeier auf optische Reize und ein System zur automatisierten Verhaltensbeobachtung adulter Fische.

Einfluss von Trainingseffekten auf die Parameteradaption für Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Medizintechnik

Abstract: Zusammenfassung Mensch-Maschine Schnittstellen in medizinischen Assistenzsystemen erfordern oftmals eine Anpassung ihrer Parameter an den Nutzer. Allerdings existiert kein einheitliches Vorgehen hinsichtlich der Art, Weise und Häufigkeit der Anpassungen. Einfache Systeme werden händisch kalibriert, komplizierte multimodale Steuerungen passen sich mitunter im laufenden Betrieb an ihre Träger an. Über die Auswirkungen veränderter Parameter auf das menschliche Bedienverhalten ist nur wenig bekannt. Deshalb wurde eine Studie durchgeführt, die drei Arten der Parameteranpassung vergleicht und die Performanz von 20 Probanden spielerisch erfasst und bewertet. Es zeigt sich, dass eine Anpassung notwendig für die intuitive Bedienbarkeit ist, dass das menschliche Lernverhalten aber großen Einfluss auf die Performanz hat und zu häufige Parameteranpassungen nicht förderlich sind.

Adaptive Regelung eines Gangrehabilitationsroboters unter Berücksichtigung von Reibung

Abstract: Zusammenfassung Zur Wiederherstellung der Bewegungsfähigkeit, beispielsweise nach Verletzungen des Rückenmarks, werden bei der Rehabilitation verstärkt Therapieroboter eingesetzt. In diesem Beitrag wird die Regelung eines Gangrehabilitationsroboter mittels adaptiver Folgereglung vorgestellt. Ziel ist die Einregelung einer Gangtrajektorie unabhängig von den Einflüssen des Patienten durch die zusätzliche Masse oder aufgebrachte Kräfte beim Training. Darüber hinaus treten dominante, variierende Reibungseffekte in den Antrieben des Roboters auf, die ebenfalls kompensiert werden müssen. Die Evaluation des Verfahrens anhand von Messungen an einem Prototyp des Roboters zeigt, dass bereits nach kurzer Einschwingzeit der Adaption eine sehr gute Trajektorienfolge erzielt wird.