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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 )
3 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
4 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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.
6 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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.
25.03.20107 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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.
25.03.20108 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
25.03.20109 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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)
10 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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)
11 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
Kleine Übersicht Institute
25.03.201012 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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)
13 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
14 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
15 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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 ( )
16 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
Reference Frame Memory
MVEstimation
Motion Vector Difference (MVD)
Institut für Fahrzeugsystemtechnik, Campus Süd
17 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
Fahrzeugsystemtechnik: Lehrstuhl für Mobile Arbeitsmaschinen (MOBIMA)( )
18 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
19 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
20 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
21 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
22 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
IMF-2: Forschungsinhalte:g
23 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
24 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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
25 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
Danke für IhreDanke für Ihre Aufmerksamkeit.
26 25.03.2010 Klaus Müller-Glaser,Institut für Technik der Informationsverarbeitung
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