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Entwurfstechnik Intelligente Mechatronik (ENTIME)

Projektbeschreibung

Das Forschungsprojekt „Entwurfstechnik Intelligente Mechatronik“ (ENTIME) soll die Innovationskraft des modernen Maschinenbaus stärken, in dem zum einen eine fachgebietsübergreifende Entwurfstechnik entwickelt wird. Zum anderen sollen semantische Technologien für den effektiven Austausch von Lösungswissen in den Branchenwertschöpfungsketten genutzt werden.

Bei der Entwicklung mechatronischer Systeme werden in hohem Maße bewährte Lösungselemente eingesetzt. Dies sind Komponenten wie Maschinenelemente und Steuerungskomponenten, die von Zulieferern via Katalog und Internet angeboten werden. Ein Hindernis für Innovationen ist, dass die Entwicklungsingenieure in den Unternehmen ausschließlich Lösungsansätze nutzen, die ihnen bereits bekannt sind. Mithilfe der Techniken des Semantic Web soll in ENTIME diese Fixierung aufgehoben werden. Weiterhin wird im Rahmen des Projekts eine fachgebietsübergreifende Entwurfstechnik entwickelt, die klassischen Maschinenbau, Elektronik, Regelungstechnik und Softwaretechnik integriert. Diese ermöglicht auch, innovative Lösungselemente für den Einsatz im modernen Maschinenbau hervorzubringen. 

Das Vorgehen beim Entwurf intelligenter mechatronischer Systeme gliedert sich in die fachdisziplinübergreifende Konzipierung und die fachdisziplinspezifische Konkretisierung. In der Konzipierung wird zunächst bewährtes Lösungswissen in Form von Lösungsmustern, d. h. bewährte Lösungen für wiederkehrende Probleme zur Realisierung der geforderten Funktionen, benötigt. Die Lösungsmuster werden zum Produktkonzept synthetisiert und anschließend validiert. Die Validierung erfolgt modellbasiert, d. h. den Lösungsmustern sind idealisierte simulationsfähige Modelle zugeordnet. Im Rahmen der Konkretisierung werden die Lösungsmuster durch Lösungselemente ersetzt. Diese sind mit detaillierten Modellen verknüpft, die eine konkrete Parameterausprägung aufweisen. Zentraler Punkt dieses wissens- und modellbasierten Entwurfsprozesses ist die Suche nach Lösungsmustern und -elementen. Im Fokus von ENTIME steht daher die von der Fachterminologie unabhängige Verarbeitung der Semantik des Lösungswissens, mit dem Ziel auf Basis einer fachgebietsübergreifenden Spezifikation Lösungsmuster und -elemente auszuwählen. 

Das Projekt wird mit ca. 4,3 Mio. Euro gefördert und vom Heinz Nixdorf Institut, vertreten durch die Professoren J. Gausemeier, W. Schäfer und A. Trächtler, in enger Kooperation mit neun Unternehmen aus der Region durchgeführt. Es wird damit die Innovationskraft der Zukunftsbranche Maschinenbau stärken und die Erschließung neuer Vertriebskanäle für heimische Unternehmen ermöglichen.

NRW Ziel 2-Programm

Im Jahr 2007 hat eine neue Förderperiode des NRW Ziel 2-Programms begonnen. Das Programm verfolgt drei Ziele:

  1. Der Mittelstand und die Existenzgründerszene sollen noch stärker und aktiver werden als bisher.
  2. Städte und Regionen sollen attraktiver und lebenswerter werden.
  3. Insbesondere sollen sich Innovationsbereitschaft und Innovationsfähigkeit im ganzen Land verbessern.

Zukunftsweisende Technologien und Dienstleistungen, ungewöhnliche Kooperationen oder neue Ansätze für den Wissenstransfer zwischen Forschung und Wirtschaft stehen im Mittelpunkt. In entsprechenden Wettbewerben des Landes hat das Heinz Nixdorf Institut drei Projekte gewonnen.

Organisation

Wissenschaftliche Leitung:
Prof. Dr. Wilhelm Schäfer, s-lab

Kontakt:
Jan Rieke, s-lab
Universität Paderborn
Zukunftsmeile 1 - ZM1.02-14
33102 Paderborn
Telefon: (+49) (0)5251 60 - 3310
Fax:       (+49) (0)5251 5465 - 282
E-Mail:   jrieke[at]s-lab.upb.de

Industriepartner:

Beckhoff Automation GmbH in Verl
Büro für Softwaretechnik Dr. Robert Wagner in Gütersloh
Lenze SE in Aerzen
Miele & Cie. KG in Gütersloh
myview systems GmbH in Büren
Neuenkirchener Maschinenfabrik EMIL KEMPER GmbH in Rietberg
OWL Maschinenbau e.V. in Bielefeld
UNITY AG in Büren

Wincor Nixdorf International GmbH in Paderborn

Projektlaufzeit:
Dezember 2009 - Juni 2013

Literatur

  • 2011

  • Matthias Tichy, Felix Oestersötebier, Thomas Schierbaum:
    Entwurfstechnik intelligente Mechatronik.
    In Proc. Internationales Forum Mechatronik 2011 21. bis 22. September 2011, Cham, Deutschland, September 2011.
  • Uwe Pohlmann, Matthias Tichy:
    Modelica code generation from ModelicaML state machines extended by asynchronous communication.
    In Proc. of the 4th International Workshop on Equation-Based Object-Oriented Modeling Languages and Tools, Zurich, Switzerland, September 2011.
  • Steffen Becker, Stefan Dziwok, Thomas Gewering, Christian Heinzemann, Uwe Pohlmann, Claudia Priesterjahn, Wilhelm Schäfer, Oliver Sudmann, Matthias Tichy:
    MechatronicUML - Syntax and Semantics.
    Tech. Rep., no. tr-ri-11-325. Software Engineering Group, Heinz Nixdorf Institute, August 2011.
  • Claudia Priesterjahn, Christoph Sondermann-Wölke, Matthias Tichy, Christian Hölscher:
    Component-based Hazard Analysis for Mechatronic Systems.
    In Proc. of the MoBE-RTES workshop at the 14th IEEE International Symposium on Object/Component/Service-oriented Real-time Distributed Computing, Newport Beach. IEEE, March 2011.
  • 2010

  • Florian Nafz, Hella SeebachJörg Holtmann, Jan Meyer, Matthias Tichy, Wolfgang Reif, Wilhelm Schäfer:
    Designing Self-Healing in Automotive Systems.

    In Proc. of the 7th International Conference on Autonomic and Trusted Computing (ATC 2010), Xi'an, China, 26-29 October, 2010, Lecture Notes in Computer Science, vol. 6407, pp. 47-61. Springer Verlag, October 2010.

  • Benjamin Klöpper, Jan Meyer, Matthias Tichy, Shinichi Honiden:
    Planning with Utilities and State Trajectories Constraints for Self-Healing in Automotive Systems.

    In Proc. of the Fourth IEEE International Conference on Self-Adaptive and Self-Organizing Systems Budapest, Hungary, September 27-October 1, 2010. IEEE Computer Society Press, September 2010.
  • Wilhelm Schäfer, Tobias Eckardt, Christian Henke, Lydia Kaiser, Timo Kerstan, Jan Rieke, Matthias Tichy:
    Der Softwareentwurf im Entwicklungsprozess mechatronischer Systeme.

    In 7. Paderborner Workshop Entwurf mechatronischer Systeme, HNI-Verlagsschriftenreihe, Vol. 272, pp. 3-22, 2010.
  • Matthias Tichy, Martin Hirsch, Christopher Brink, ChristopDominik Beulen, Baris Güldali, Michael Mlynarski:
    Tabellarischer Vergleich der Prozessmodelle für modellbasiertes Testen aus Managementsicht.

    In U. Kelter (eds.):Softwaretechnik-Trends, vol. 30, no. 2, pp. 6-9. GI (2010).
  • Matthias Tichy, Martin Hirsch, Christopher Brink, Christopher Gerking, Martin Hahn, Wilhelm Schäfer:
    Integration hybrider Modellierungstechniken in CAMeL-View.

    In Proc. 7. Paderborner Workshop Entwurf mechatronischer Systeme, HNI-Verlagsschriftenreihe, Vol. 272, pp. 235-251, 2010.
  • Tobias Eckardt, Stefan Henkler:
    Component Behavior Synthesis for Critical Systems.

    In Proc. 1st International Symposium on Architecting Critical Systems (ISARCS). Springer, May 2010. accepted.