05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik

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Publication Type: search.filters.UBSTyp.KonferenzbeitragStart date: 2019End date: 2020

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    Maschinelles Lernen für intelligente Automatisierungssysteme mit dezentraler Datenhaltung am Anwendungsfall Predictive Maintenance
    (2019) Maschler, Benjamin; Jazdi, Nasser; Weyrich, Michael
    Für eine hohe Ergebnisqualität sind Machine Learning Algorithmen auf eine breite Datenbasis angewiesen. Studien zeigen jedoch, dass viele Unternehmen nicht bereit sind, ihre Daten mit anderen Unternehmen, beispielsweise in Form einer gemeinsamen Daten-Cloud, zu teilen. Ziel sollte es daher sein, effizientes maschinelles Lernen mit einer dezentralen Datenhaltung, die den Verbleib vertraulicher Daten im jeweiligen Ursprungs-Unternehmen ermöglicht, zu ermöglichen. In diesem Artikel wird diesbezüglich ein neuartiges Konzept vorgestellt und hinsichtlich seiner Potentiale für intelligente Automatisierungssysteme am Beispiel des Anwendungsfalls Predictive Maintenance analysiert. Die Umsetzbarkeit des Konzepts unter Nutzung verschiedener bestehender Ansätze wird diskutiert, bevor schließlich auf potentielle Mehrwerte für Anlagenbetreiber sowie -hersteller unter besonderer Berücksichtigung der Perspektive kleiner und mittlerer Unternehmen eingegangen wird.
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    Informationsmodelle mit intelligenter Auswertung für den Digitalen Zwilling
    (2020) Müller, Manuel; Ashtari Talkhestani, Behrang; Jazdi, Nasser; Rosen, Roland; Wehrstedt, Jan Christoph; Weyrich, Michael
    Die zunehmende Komplexität hochautomatisierter Systeme bringt neue Herausforderungen bei der Verwaltung ihrer Modelle entlang des gesamten Lebenszyklus des Systems mit sich - von der Kundenakquise über Engineering und Rekonfiguration bis hin zum Systemrecycling. Der Digitale Zwilling ist ein Konzept, welches über den gesamten Lebenszyklus eines Assets hinweg das Management dieser Modelle sicherstellen kann. Es unterstützt jedoch nicht die automatisierte Modellerweiterung. Hier setzt diese Arbeit an. Die Anreicherung des Digitalen Zwillings um Modellverständnis und KI-Algorithmen zur eigenständigen Modellerweiterung bildet die Grundlager des vorgestellten Konzepts. Über die intelligente Auswertung der Informationsmodelle -angereichert mit aktuellen Prozessdaten- erkennt der Digitale Zwilling, wenn Modelle an ihre Grenzen stoßen. Zwei mögliche Ursachen für diesen Sachverhalt werden genauer betrachtet: (1) es fehlt eine Fähigkeit oder Information (2) der Gültigkeitsbereich des Modells wurde verlassen. Für beide Zustände wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches auf Basis kooperativer Information aus dem Wertschöpfungsnetzwerk automatisiert eine Lösung findet. Die Evaluierung des Konzepts anhand eines Szenarios aus der Logistik und aus der Produktion liefert vielversprechende Ergebnisse.
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    Sprachassistierter Entwicklungsprozess für automatisierungstechnische Systeme : ein Ansatz zur Strukturierung komplexer Entwicklungsprozesse
    (2020) White, Dustin; Weyrich, Michael
    Der Systementwicklungsprozess nimmt immer mehr an Komplexität zu, da die Systeme selbst immer komplexer werden. Gleichzeitig Vermischen sich die verschiedenen Disziplinen wie Maschinenbau, Elektrotechnik und Softwaretechnik zunehmend, so dass Unternehmen einer Disziplin sprunghafte Komplexitätszuwächse bei ihren Systemen und in ihrer Entwicklung haben. Deshalb wird in dieser Veröffentlichung ein Konzept eines Sprachassistenten erarbeitet, der durch eine Entwicklungsphase führt. Daraus geht hervor, dass die Software zur Unterstützung der Entwicklung ein Informationsmodell benötigt, um die Daten des entwickelten Systems zu speichern und diese mit dem vorhandenen Wissen zu verbinden. Dieses Wissen kann entweder intern oder im Web vorhanden sein. Der Entwicklungsprozess soll daher Kooperation unterstützen, so dass die Assistenzsoftware und Ingenieure miteinander interagieren.
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    Intelligentes Rekonfigurationsmanagement selbstorganisierter Produktionssysteme in der diskreten Fertigung
    (2020) Müller, Timo; Jazdi, Nasser; Weyrich, Michael
    Die Häufigkeit von Änderungen der Produktionsanforderungen nimmt aufgrund wirtschaftlicher Volatilität, kürzerer Innovationszyklen und Produktlebenszyklen kontinuierlich zu. Daher ist eine Vorhersage aller möglichen Ziele eines Produktionssystems zur Entwurfszeit unmöglich und es ergibt sich erhöhter Rekonfigurationsbedarf zur Betriebszeit. Derzeit weist die Rekonfiguration von Produktionssystemen jedoch einige Schwachstellen auf, die in diesem Beitrag aufgezeigt werden. Außerdem wird die Zukunft der industriellen Automatisierung von Cyber-Physischen Produktionssystemen dominiert werden, welche vielversprechende Potentiale bieten. Folglich werden die Cyber-Physischen Produktionssysteme und einige ihrer Potentiale im Hinblick auf Rekonfiguration diskutiert. Um diese theoretischen Potentiale tatsächlich nutzen zu können, sind allerdings entsprechende Konzepte erforderlich, weshalb dieser Forschungsbeitrag ein grundlegendes Konzept für ein selbstorganisiertes Rekonfigurationsmanagement präsentiert.
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    Comprehensive comparison of a SiC MOSFET and Si IGBT based inverter
    (2019) Nitzsche, Maximilian; Cheshire, Christoph; Fischer, Manuel; Ruthardt, Johannes; Roth-Stielow, Jörg
    The investment which is necessary to replace Si IGBTs with SiC MOSFETs in medium to high power DC-AC inverters needs to be balanced carefully against the advantages SiC offers. This paper compares a 20 kW Si IGBT inverter with a 20 kW SiC MOSFET inverter. The power semiconductor components are operated identically in a modular half bridge module to ensure comparability. Thereby the measurement of the switching losses is explicitly not the focus but the overall efficiency while taking volume, current ripple, switching frequency and inductance into account. The limits of reasonable operating range shall be evaluated and an overview on the benefits of SiC on system level will be given.
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    Power electronic systems for electric aircraft
    (2020) Roth-Stielow, Jörg; Nitzsche, Maximilian
    Electric aviation poses several unique challenges which influence the development of power electronic systems for electric flight. This presentation focuses on the aspects of redundancy, semiconductor material (especially silicon carbide SiC), electromagnetic compatibility and reliability. These topics are discussed in relation to recent developments regarding electric aviation such as e.g. distributed electric propulsion (DEP) and modularity of power electronic systems.
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    Is the stack distance between test case and method correlated with test effectiveness?
    (2019) Niedermayr, Rainer; Wagner, Stefan
    Mutation testing is a means to assess the effectiveness of a test suite and its outcome is considered more meaningful than code coverage metrics. However, despite several optimizations, mutation testing requires a significant computational effort and has not been widely adopted in industry. Therefore, we study in this paper whether test effectiveness can be approximated using a more light-weight approach. We hypothesize that a test case is more likely to detect faults in methods that are close to the test case on the call stack than in methods that the test case accesses indirectly through many other methods. Based on this hypothesis, we propose the minimal stack distance between test case and method as a new test measure, which expresses how close any test case comes to a given method, and study its correlation with test effectiveness. We conducted an empirical study with 21 open-source projects, which comprise in total 1.8 million LOC, and show that a correlation exists between stack distance and test effectiveness. The correlation reaches a strength up to 0.58. We further show that a classifier using the minimal stack distance along with additional easily computable measures can predict the mutation testing result of a method with 92.9% precision and 93.4% recall. Hence, such a classifier can be taken into consideration as a light-weight alternative to mutation testing or as a preceding, less costly step to that.
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    Interdisciplinary system courses - teaching agile systems engineering
    (2019) Seitz, Andreas; Avezum, Mariana; Bruegge, Bernd; Wagner, Stefan
    With the advent of technologies like the Internet of Things, Industry 4.0 and Cyber-Physical Systems, many software engineering courses turn into system engineering courses. Recent advances in technologies such as 3D printing and low-cost micro controllers enable to teach agile hard- and software co-design in system engineering courses. In this paper, we describe Interdisciplinary System Courses (ISC) - a teaching approach based on interdisciplinary projects, light-weight agile techniques and solving real problems by integrating industry customers. We describe our experiences from an exploratory case study where we applied ISC in a two-week international summer school with a customer from the aerospace industry. We derive a set of hypotheses on the effects of ISC.