Projekte

Seit rund 20 Jahren beteiligt sich TWT an öffentlich geförderten Forschungsprojekten. Interdisziplinäre Spezialisten-Teams decken in der TWT Forschung ein weites Spektrum technologischer und industrieller Bereiche in den Branchen Automotive, Aerospace, und Healthcare ab und entwickeln innovative Lösungen.

Auszug unserer Forschungsaktivitäten:

Das Hauptziel von SEO-DWARF (Semantic EO Data Web Alert and Retrieval Framework) ist es, eine inhaltsbasierte Suche von Erd-Beobachtungsbildern im maritimem Bereich zu realisieren. So soll die Lücke zwischen den Rohdaten von Satellitenbildern und vorhandenem Wissen im Bereich der maritimen Phänomene geschlossen werden. Hierfür werden Satellitendaten der Sentinel 1,2,3, ENVISAT Missionen verwendet. Der Nutzer kann dann die entsprechenden Erdbeobachtungsbilder oder Daten abrufen. Darüber hinaus kann der Nutzer ein auf seine Bedürfnisse zugeschnittenes Alarm-System einrichten, welches ihn beim Vorkommen eines bestimmten Phänomens alarmiert.

Gefördert durch Horizon 2020.


Frühzeitige Vorhersagen und entsprechend frühe Konzeptentscheidungen sind wesentliche Erfolgsfaktoren in modernen Entwicklungsprozessen. Aktuell ist die Entwicklung von neuen Fahrzeugen über viele Partner, an vielen Standorten und über viele Länder hinweg verteilt. Dies umfasst nicht nur Entwicklungsprozesse mit realen Komponenten und Systemen sondern auch die frühe Entwicklung mit Modellen und Simulation. Im Projekt ACOSAR soll eine Schnittstelle, das sogenannte Advanced Co-Simulation Interface (ACI), entwickelt werden, mit der sich Echtzeitsysteme, auch von verschiedenen Herstellern, über topologische Distanzen hinweg verbinden und zu einem virtuellen, simulierten Gesamtsystem zusammenführen lassen. Durch die angestrebte Standardisierung soll insbesondere der dafür erforderliche Konfigurationsaufwand deutlich reduziert und damit die Effizienz von Tests und Simulationen erhöht werden.

Gefördert durch ITEA3.


Das Ziel des Projektvorhabens iSSE (Improvement of numerical models for JTI/GRA Shared Simulation Environment) ist die Auslegung des elektrischen Gesamtsystems von CO2-Ausstoß reduzierten regionalen Flugzeugen durch eine Systemsimulation zu unterstützen. Diese wird durch Adaption der TWT Co-Simulationsumgebung implementiert, an welche die komplexen numerischen Modelle der jeweiligen elektrischen Subsysteme angebunden werden. Herausforderungen sind dabei insbesondere die Heterogenität der Simulationswerkzeuge, sowie die stark unterschiedlichen Zeitschrittweiten der Löser der einzelnen Modelle. Das Verhalten der individuellen elektrischen Komponenten, sowie deren Zusammenspiel als Gesamtsystem werden unter realistischen Flugbedingungen simulativ getestet.

Gefördert durch CLEANSKY.


Beleuchtung, Belüftung und Klimatisierung von Gebäuden machen rund 40% des europäischen Energieverbrauchs aus. In kommerziellen Flugzeugen ließen sich etwa 5% des Treibstoffbedarfs durch eine optimierte Lüftungstechnik einsparen.

Im ENIAC JU Projekt ESEE (Environmental Sensors for Energy Efficiency) werden daher drahtlose Sensornetzwerke entwickelt um die Energieeffizienz von Belüftungs- und Klimatisierungssystemen zu verbessern und gleichzeitig eine hohe Luftqualität zu gewährleisten. Die TWT unterstützt das Projektvorhaben insbesondere durch eine Systemsimulation, mit der die Energiesparpotentiale des ESEE Sensor Systems und damit seine Amortisierungszeit ermittelt werden können.

Gefördert durch ENIAC JU.


Das Ziel des Projekts MACH (MAssive Calculations on Hybrid systems) ist die optimale und zukunftssichere Nutzung heterogener Hardwarearchitekturen. Hierzu werden domänenspezifische, in C und C++ eingebettete Sprachen eingeführt, die durch Quellcode-zu-Quellcode Compilierung in hochperformanten, optimierten Code übersetzt werden.

Gefördert durch ITEA2.


Heutige kommerzielle Gebäude sind mit umfassender Gebäudetechnik ausgestattet, welche durch heterogene Informationssysteme überwacht, gesteuert und verwaltet wird. Die zentralen Aufgaben der Gebäudeautomatisierung werden dabei von unterschiedlichen Systemen wahrgenommen. Diese agieren innerhalb ihrer Domäne weitgehend isoliert. Das Projekt BaaS (Building as a Service) entwickelt daher eine offene Referenzarchitektur und generische Dienste-Plattform für die Gesamtheit der Gebäudeverwaltung und Gebäudetechnik kommerzieller Gebäude, um somit die flexible und dynamische Realisierung neuartiger Dienste sowie die weitgehend automatisierte Einbindung vorhandener Teilsysteme in einer kosteneffizienten Weise zu ermöglichen.

Gefördert durch ITEA2.


HoliDes entwickelt fehlende Schlüsseltechnologien zum Engineering adaptiver kooperativer Mensch-Maschine Systeme in vier verschiedenen Anwendungsdomänen: Gesundheitswesen, Luftfahrt, Leitstände und Automobil. Existierende Werkzeuge und Entwicklungen adressieren Adaptivität oft lediglich innerhalb der Interaktion einer Maschine mit einem Bediener. HoliDes erweitert diese Perspektive konsequent auf Adaptivität innerhalb der Kooperation mehrerer Maschinen und mehrerer Menschen. 

Ein Artemis Projekt.


Das Projekt WEMUCS hat sich zum Ziel gesetzt, durch eine Verbesserung der Werkzeug-Unterstützung die Entwicklung, Analyse, Optimierung und das Testen eingebetteter Multi-core-Systeme zu erleichtern. 

Der verfolgte Ansatz ist zweistufig: zum einen werden bestehende Werkzeuge verbessert und an die speziellen Anforderungen der Multicore-Entwicklung angepasst; zusätzlich wird eine Integration der Werkzeuge zu Werkzeugketten angestrebt. Hierdurch werden Entwicklungsprozesse effizienter, da der Ansatz bereits ab der Designphase des Entwicklungsprozess eingesetzt werden kann. Zeit- und kostenintensive Rückschritte im Entwicklungsprozess können so vermieden werden.

Gefördert durch das Bayrische Staatsministerium.


Im Projekt iZEUS (intelligen Zero Emission Urban System) werden Konzepte und Anwendungsbeispiele für die Integration der Elektromobilität in den Privatverkehr sowie in den urbanen Wirtschaftsverkehr untersucht und im Feldtest demonstriert. Im Rahmen des Projekts entstehen Lösungen für die Verbindung von Verkehrs- und Energiesystemen, innovative Abrechnungs- und Flottenenergiemananagementsysteme, sowie ein dezentrales Energie- und Lademanagement.

Gefördert durch BMWi.


Die Konzeption und prototypische Umsetzung einer Cloud-basierten IKT-Lösung für Elektrofahrzeugflotten über Unternehmensgrenzen hinweg steht im Mittelpunkt von Shared E-Fleet. Das Projekt richtet sich an Unternehmen kleiner und mittlerer Größe, die sich in räumlicher Nähe zueinander, beispielsweise in Technologieparks, befinden und gemeinsam eine „grüne“ Dienstwagenflotte nutzen wollen.

Gefördert durch BMWi.


Im Rahmen des Projekts VeTeSS (Verification and Test Support for Safety Standards) werden standardisierte Werkzeuge, Prozesse und Methoden für sicherheitsrelevante, eingebettete Systeme im Fahrzeug entwickelt, welche eine Zertifizierung nach dem neuen Standard ISO 26262 erlauben und die Norm entsprechend umsetzen. 

Ein Artemis Projekt.


Die Signalanlagen und Zugsicherungssysteme Europas weisen grenzüberschreitend häufig Inkompatibilitäten auf. Ziel des openETCS-Projekts ist die Entwicklung einer integrierten Modellierungs-, Validierungs- und Testplattform zur Umsetzung einer kosteneffizienten und zuverlässigen Implementierung eines einheitlichen ETCS (Europan Train Control System). Dieses ETCS soll auf fast allen Vollbahnstrecken Europas die konventionellen Signal- und Zugsicherungssysteme ersetzen und so den grenzüberschreitenden Zugverkehr erleichtern.

Ein ITEA-2 Projekt.


Mit dem Fokus auf die europäische Automobilindustrie adressiert das ITEA-2 Projekt MODELISAR im Rahmen der interdisziplinären digitalen Entwicklung von Fahrzeugen die Konzepte Model-in-the-Loop und Software-in-the-Loop. Um deren Einsatz wesentlich zu verbreiten, macht sich das Projekt zur Aufgabe, standardisierte, leistungsfähige und offene Plattformen für die gemeinsame Simulation von Software-Modulen und Multiphysik-Modellen sowie für auf diesen aufsetzende Methoden und Werkzeuge zur Systementwicklung und -absicherung zu etablieren. Wesentlicher Bestandteil der Plattformen ist dabei die im Rahmen von MODELISAR entwickelte offene FMI-Schnittstelle (Functional Mock-Up Interface) für den Modellaustausch zwischen Werkzeugen zur System- und Softwaresimulation und für die Kopplung entsprechender Simulatoren.

Ein ITEA-2 Projekt. 

TWT's FMI compatible tools:

Functional Mock-up Trust Centre
Wrapping of FMUs by the FMTC
The FMTC as an enterprise service

The Functional Mock-up Trust Center (FMTC) is a practical and effective instrument to preserve intellectual property rights of model providers during co-simulation. This is achieved by encrypted storage facilities for product models and a safeguarded simulation environment.

The key concept of the approach is that a protected simulation model can only be decrypted and executed inside a dedicated FMTC.

Innovations:

  • protected (co-)simulation of models via secure authentication and authorization
  • cryptographic protection and signature of models
  • safe PLM storage

The main achievements of the FMTC are the cryptographic security and authenticity of simulation models during provisioning and during co-simulation, as well as the coupling of MODELISAR FMI compliant simulators inside and outside FMTCs.

Communication requirements can be solved by the plug&play TWT Co-simulation Framework, which provides functionality for initialization, synchronisation, and signal exchange.

The FMTC provides value in several aspects: Using FMTCs, model providers are willing to contribute early simulation models to functional mock-up. Moreover, digitial product development can be performed to an earlier mature state of the product.

The deployment of the FMTC in a service-oriented architecture approach is possible as well, as depicted in the picture to the right.

TWT Co-Simulation Framework

The TWT Co-simulation Framework is an FMI compatible communication layer tool. It provides all necessary communication functions to plug together multiple distributed models into a co-simulation. The Co-simulation Framework handles initialization, synchronization and, after the co-simulation has been started, the signal exchange of the involved co-simulation slaves.

Innovations

  • communication layer tool
  • Flexibly plugs together models for performing a co-simulation
  • Front-end for set-up, monitoring and post-processing available

Several slave interfaces are part of the TWT Co-simulation Framework, which allow various connection methods for different types of models. More simulation tools and their models can easily be supported. By simply exporting them as an FMU for co-simulation, a model can be used in the co-simulation. Another way is to create a slave interface for direct interaction with the co-simulation framework.

Supported model sources and their connection methods

  • Matlab/Simulink: native slave interface
  • Dymola/Modelica: native slave interface or FMU interface via FMU connector
  • StarCCM+: native slave interface
  • FMU for co-simulation: via FMU Connector, Functional Mock-up Trust Center or TWT Matlab/Simulink FMU Interface

The framework also contains a control and monitoring front-end. All simulation actions, e.g. syncing the slaves or eventually running the co-simulation are triggered from this front-end. As stated before, the front-end provides various monitoring features: A list of currently registered co-simulation slaves and logs for both network communication and triggered simulation commands. In addition, the control GUI contains a signal visualization component, which allows viewing signal sequences both live during the co-simulation run and afterwards in a post-processing phase.

By using the control front-end, full control of the co-simulation is possible. The co-simulation can be paused and continued or completely stopped at any time. Co-simulation slaves can be terminated individually. Even restarting slaves is possible: After a slave has been terminated or lost its connection to the co-simulation, e.g. after an application or machine crash, the slave can be restarted and is restored to its previous state. Then the co-simulation can be continued without having to re-run all other slaves from the beginning.

Another feature of the TWT co-simulation framework is its flexible namespace concept. Instead of assigning co-simulation signals to models, they can be assigned to namespaces. A model can be part of multiple namespaces, or multiple models can be part of one namespace. This concept has three main advantages. Firstly, the namespace concept prevents problems with duplicate signal names, as long as the signals are in different namespaces. Secondly, it allows for clearer model structures, as signals can be grouped by their namespace. Thirdly, and as a direct consequence of the first advantage, the same model can be used multiple times in a co-simulation by just assigning it to a different namespace without having to rename its signals. For example, a tire model could be used four times in a vehicle car simulation, assigned to namespaces “front-left”, “front-right”, “rear-left” and “rear-right” respectively.

TWT Matlab/Simulink FMU Interface

The TWT Matlab/Simulink FMU Interface enables Matlab/Simulink to directly load a Modelisar compliant co-simulation FMU (www.Modelisar.org). The FMU can be integrated into a Simulink model by simply adding a FMU interface block, generated automatically from the FMU-model

Innovations:

  • FMI-compatible interface to Matlab/Simulink
  • integrated block
  • plug&play technology

During the simulation, the block executes the FMU-model. The block sets the input signals of the FMU to the values at its in-port, then runs the FMU and subsequently gets the output signal values from the FMU and delivers them to the Simulink model.

The FMU interface package includes the functionality that automatically generates a correctly parameterized block based on the FMU. Furthermore, it generates the necessary input and output buses. Then the FMU can be added to a Simulink model by copying the generated blocks, making the FMU interface package a plug&play technology.

The TWT Matlab/Simulink FMU Interface can be directly integrated into the TWT Co-simulation framework.


Im Rahmen des Projekts ON-WINGS (ON Wing Ice Detection and Monitoring System) wird ein passives, optisches Sensor- und Aktorsystem zur Detektion und elektrothermischen Abschmelzung von Eis auf Flugzeugtragflächen und Helikopterrotoren während des Fluges entwickelt. Das Sensorsystem bildet die Grundlage eines semi-autonomen Ice Protection System (IPS), welches insbesondere den Anforderungen von Faserverbundwerkstoffen genügen soll.

Ein FP7 Projekt.


Die Projektpartner entwickeln im Forschungsprojekt E-Bird eine Modelica Bibliothek mit Teilmodellen für elektromechanische Aktuatoren, das Flight Control System und die Fahrwerke. Insbesondere auf die realistische Modellierung des elektrischen Lastverhaltens wird Wert gelegt.

Ein CleanSky Projekt.


Ziel des Projekts enhance ist es, Hardwarebeschleunigung (durch FPGAs, CellBE und GPGPUs) für High Performance Computing Systeme auch für KMUs nutzbar zu machen, indem Programmierung und Betriebsystemunterstützung grundlegend verbessert werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes erstellt TWT eine Anforderungsanalyse zur Verwendung hardwarebeschleunigter Supercomputer für das digitale Engineering in der Automobilindustrie. Darüber hinaus implementiert TWT eine hardwarebeschleunigte aeroakustische Simulation im Automobil-, und Luft- und Raumfahrtumfeld.

Gefördert durch BMBF.


Für die Gravitationswellenmission „LISA“ der ESA entwickelt die TWT Modelle der Oberflächen-Eigenschaften der Gold-Test-Oberflächen. Die Forschungspartner untersuchen unter anderem verfügbare Lichtquellen, entwerfen einen Sensor und adaptieren das Discharge-Model von LISA Pathfinder für das Projekt.

Ein ESA Projekt.