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:

Ziel des Projekts Safe.Spec ist die werkzeuggestützte Qualitätssicherung von Verhaltensanforderungen. Ungenauigkeiten und Fehler in der Anforderungsspezifikation sind oft Ursachen für Softwarefehler und führen zu erhöhten Kosten bei der Entwicklung und im Betrieb der Software. Anforderungsdokumente mit mehreren hundert Seiten sind keine Seltenheit und können von einzelnen Personen nicht mehr komplett überblickt werden. Industrielle Werkzeuge verwalten Anforderungen, unterstützen aber nur unzureichend bei der Formulierung eindeutiger und konsistenter Anforderungen sowie deren Verifikation. Zusammen mit Prof. Lars Grunske von Der Humboldt-Universität Berlin arbeitet die TWT an der werkzeuggestützen Qualitätssicherung von Anforderungen unter Verwendung von Techniken aus dem Model-Based Systems Engineering.
Gefördert vom BMBF.
Ein KMU-innovativ Projekt.


Ziel des Projekts OPTi (Optimization of District Heating & Cooling Systems) ist die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen für das Design neuer bestehender Fernwärme bzw. –kälte (DHC) Netze, sowie deren Verbesserung. Zentrale Aufgabe ist dabei die Erstellung eines virtuellen Abbilds des realen DHC Netzes, das erlaubt neue Optimierungsverfahren und Regelungsstrategien vor ihrer tatsächlichen Implementierung zu testen. OPTi nutzt hierfür einen Co-Simulationsansatz, der Modelle der verschiedenen Netzwerkkomponenten integriert und als Gesamtsystem simuliert. Alle im Projekt entwickelten Methoden und Werkzeuge werden in zwei Testumgebungen in Luleå, Schweden, und in Palma de Mallorca, Spanien, getestet und demonstriert.

Gefördert durch Horizon2020.

                                                                                                     


Gegenstand des ESA-Projekts SIMULUS NG Analysis / Prototyping for the New Generation Simulators Infrastructure ist es die vorhandene SIMULUS Infrastruktur bei der ESOC in Darmstadt zu untersuchen und mögliche Verfahren und Methoden für die zukünftige Infrastruktur (SIMULUS Next Generation) unter Berücksichtigung architektonischer und technischer Lösungen zu identifizieren. Hierbei werden die Anforderungen an zukünftige Missionen, sowie das innovative/neue Potential, wie der automatischen Synchronisierung in quasi Echtzeit von hochgenauen Simulations-Modellen mit dem realen Satellitenstatus untersucht und im zweiten Teil des Projekts prototypisch umgesetzt.

In Form von Workshops wird das Know-How der Projektpartner ausgetauscht und gemeinsam Lösungsvorschläge erarbeitet. Schwerpunkt der TWT werden die Kompetenzen in den Bereichen der Co-Simulation und des FMI-Standards sein, die bisher im Raumfahrt-Bereich keine Beachtung fanden.

Gefördert von ESA.                                                                                                  


Ziel des Projekts ENTOC ist die Etablierung einer durchgängigen Werkzeugkette für die effiziente und interative Entwicklung von Smart Factories. Dies beginnt bei der Formalisierung von Anforderungen in der ersten Phase des Planungsprozesses. Hier treibt TWT die Definition einer domänenspezifischen Sprache für Anforderungen im Bereich Fabrikautomatisierung voran. Ein weiterer Aspekt ist die Definition eines Paketierungsformats für mechatronische Komponentenmodelle basierend auf Standards welches die Interoperabilität entlang der Engineering Werkzeugkette sicherstellt. Auch der Vertrieb der Komponentenmodelle soll vereinfacht werden, durch die Entwicklung eines herstellerunabhängigen „Model Stores“ basierend auf dem App-Store-Konzept. TWT leitet die Spezifikation des Model Stores und wird eine prototypische Implementierung erstellen. Darüber hinaus wird unter Leitung von TWT basierend auf dem FMI Standard eine Betriebsmittel Co-Simulation entwickelt, die eine Produktionslinie über die gesamte Lebensdauer vom Engineering über die virtuelle Inbetriebnahme sowie im laufenden Betrieb begleitet.

Gefördert vom ITEA3.                                                                                                       


In SePiA.Pro (Service Plattform für die intelligente Anlagenoptimierung in der Produktion) wird ein in sich abgeschlossenes, portables und standardbasiertes Paketierungsformat für Smart Services entwickelt, welches die Paradigmen Data- und Function-Shipping für die intelligente Datenauswertung und optimierte Regelung von CPS im Produktionsumfeld unterstützt.

Gefördert vom BMBF.                                                                                                       


Ziel des Projektes ProMoA ist die automatische Planung und Optimierung von Montageanlagen basierend auf Produktdaten. Die Planung von Montageanlagen soll dadurch erheblich beschleunigt werden. Dabei soll die Möglichkeit bestehen, komplett neue Anlagen oder notwendige Änderungen an bestehenden Anlagen möglichst automatisiert zu planen. Mögliche Freiheitsgrade der Planung sind die Auswahl und Anordnung der Betriebsmittel und Stationen. Die Planungsalternativen sollen durch relevante Kenngrößen miteinander vergleichbar sein. Als Eingangsinformationen sollen in den Unternehmen bestehende Produkt- und Anlagendaten dienen.

Gefördert vom BMBF.


Das Forschungsprojekt ERTRAG möchte mit dem virtuellen Ergonomietrainer in der Pflegeausbildung den Pflegern Unterstützung bieten, denn in einigen Pflegebereichen zeichnet sich bereits ein Fachkräftemangel ab. Hinzu kommt, dass Beschäftigte in Pflegeberufen ein erhöhtes Risiko für die Entstehung muskuloskelettaler Beschwerden insbesondere im Bereich des Rückens aufweisen. Solche Entwicklungen schmälern nicht nur das ohnehin knappe Fachkräftepotential durch krankheitsbedingte Fehlzeiten und vorzeitigen Berufsausstieg, sondern gehen mit deutlichen gesundheitlichen sowie ökonomischen Einbußen einher.

Gefördert vom BMBF.


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.



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.


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.


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.