05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Ausführung einer Modellreduktion für Simulationen auf Basis der Workflow-Technologie(2011) Remppis, SimonBei der Durchführung wissenschaftlicher Computersimulationen wird immer häufiger Workflowtechnologie eingesetzt, was die Begriffe Scientific Workflow und Simulationsworkflow geprägt hat. Vorteile der Workflow-Technologie sind u.a. die Automatisierbarkeit der Simulationsprozesse und die Wiederverwendbarkeit der genutzten Komponenten. Teilweise können erprobte Werkzeuge und Technologie aus dem Bereich der Business Workflows auch im wissenschaftlichen Bereich eingesetzt werden. Von besonderem Interesse ist hier die Workflowsprache BPEL, die in der Geschäfts-IT große Verbreitung gefunden hat. Da die Aktivitäten eines BPEL-Workflows in der Regel als Webservices implementiert werden, kann der Workflow auf Ressourcen zugreifen, die über große, heterogene Netzwerke verteilt sind. In dieser Studienarbeit wird untersucht, wie die Workflowtechnologie zur automatisierten Ausführung der Modellreduktion eines elastischen Mehrkörpersystems verwendet werden kann. Die Modellreduktion ist eine Vorstufe zur Simulation eines mathematischen Modells und dient dazu, die Zahl der Freiheitsgrade des Simulationsmodells zu reduzieren und dabei das Verhalten des Originalsystems möglichst gut zu approximieren. Durch die verminderte Modelldimension kann die Komplexität der nachgelagerten Simulation gesenkt und ihre Ausführungsgeschwindigkeit erhöht werden. Zuerst wird erörtert, welche Operationen zur Ausführung einer Modellreduktion notwendig sind. Aus diesen Schritten wird ein Prozessmodell zusammengesetzt und unter Verwendung von BPMN-Diagrammen dargestellt. Ausgehend von diesem Prozessmodell werden anschließend ausführbare BPEL-Workflows zur Durchführung der Modellreduktion entwickelt. Da wesentliche Workflowschritte unter Verwendung von Matlab ausgeführt werden, wird in dieser Arbeit auch untersucht, wie Matlab-Operationen als Webservice bereitgestellt und an einen BPEL-Workflow angebunden werden können.Item Open Access Web-based application integration: advanced business process monitoring in WSO2 carbon(2011) Krein, JakobToday’s business processes tend to get more and more complex and can sometimes have hundreds of activities. Maintaining and monitoring these business processes can get hard for companies’ IT experts. Process views support those experts by providing user-defined views of a process. Complexity can be reduced by aggregating activities or leaving them out. It is also possible to highlight parts of a process that are more im-portant than others. Business Process Illustrator is an open-source, web-based business process monitoring tool, developed at the Institute of Architecture of Application Systems at the University of Stuttgart. This tool uses process views to simplify the monitoring of complex business processes. It has a built-in adapter for the Apache ODE process engine, but it can basically support any type of Workflow Management System. WSO2 Carbon is a modular open-source middleware platform which hosts a rich set of middleware components encompassing capabilities such as business process man-agement and business activity monitoring. It is extensible and allows the installation of custom components through a technology called OSGi. WSO2 Business Process Server is a WSO2 Carbon-based product that executes business processes defined using the WS-BPEL standard. The WSO2 Process Server is powered by Apache ODE and therefore predestinated for the Business Process Illustrator to be integrated with WSO2 Carbon. The goal of this student thesis is to provide an open-source integration of the Business Process Illustrator with the WSO2 Carbon platform as an OSGi bundle and to establish a connection to the Business Process Server component.Item Open Access Implementierung von Algorithmen zur CAD-Modell Rekonstruktion von CT-Bilddaten(2011) Schuck, AlexanderSowohl bei der Durchführung elektromagnetischer Feldsimulationen an CAD-Modellen von passiven Baugruppen, als auch bei der Qualitätskontrolle bei der ein produziertes Bauteil mit einem vorgegebenen CAD-Referenzmodell verglichen werden soll, ist es notwendig, ein CAD-Modell so nah wie möglich den realen Gegebenheiten des Objektes anzunähern. Um bei beiden Anwendungsszenarien ein genaues Bild vom Inneren des Objektes, wie beispielsweise die genauen Positionen der Bauteile oder den exakten Verlauf von Leiterbahnen, zu bekom- men, ist die Computertomographie (CT) geeignet. Im Folgenden wird die Entwicklung eines Prototyps beschrieben, der die in der CT produzierten Daten in einem zweidimensionalen Schnittebenenmodell anzeigen kann und welcher aus diesem zweidimensionalen Schnitt- bild mit Hilfe von Kantenerkennungsverfahren und einer CAD-Entwicklungsumgebung ein dreidimensionales CAD-Modell erstellt. Dieses so erstellte CAD-Modell ist dann der Ausgangspunkt für weitere ekletromagnetische Feldsimulationen.Item Open Access Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für Cache-effiziente adaptive Simulation(2011) Greis, Miriam; Hackländer, Jessica; Hirmer, PascalDieses Dokument stellt die Ausarbeitung der Fachstudie "Systemanalyse und Workflowverwaltung eines Frameworks für cache-effiziente adaptive Simulation" dar, welche von Mai bis Oktober 2011 stattfand. Die Abteilung "Simulation großer Systeme" des Instituts für Parallele und Verteilte Systeme forscht derzeit an der Entwicklung eines Frameworks für eine effiziente Berechnung von fluiden Strömungen durch poröse Medien. Dabei wurde der Ansatz der Gitterberechnung nach Sierpinski gewählt und das Framework soweit funktionsfähig implementiert. Dieses System enthält jedoch noch Schwachstellen die mit Hilfe dieser Fachstudie behoben werden sollten. Die Fachstudie ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil umfasst die Analyse des gegebenen Frameworks mitsamt allen Hilfsmitteln, den eingesetzten Programmiersprachen und Werkzeugen. Des Weiteren sollte dabei der angewandte Simulationsprozess selbst mit den im gegebenen System verwendeten Konzepten und Methoden beschrieben werden, um die Problematik des Systems vollständig erfassen zu können. Hierbei sollte ein Nachbau des Systems in einer beliebigen Programmiersprache erfolgen. Der zweite Teil der Fachstudie umfasst Lösungsansätze für die Problematiken des Systems anhand selbst entworfener Prototypen. Mögliche Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript und die Erstellung einer Workflow-GUI. Dabei soll das bestehende System nicht ersetzt, sondern dessen Bedienung erleichtert werden. Diese Lösungsansätze sollten untersucht, beschrieben und anschließend mit dem bestehenden System bzw. mit den anderen Lösungsansätzen verglichen werden. Das Ergebnis ist eine Empfehlung des bestmöglichen Lösungsansatzes. Dieses Dokument ist in 5 Kapitel gegliedert. Nach dem Einleitungskapitel befasst sich das darauffolgende zweite Kapitel mit der Analyse des gegebenen Systems. Hierbei werden die Methoden des Simulationsprozesses, die Einsatzgebiete und die eingesetzten Werkzeuge beschrieben. Am Ende dieses Kapitels wird die Problematik des bestehenden Systems geschildert und der Nachbau beschrieben. Das dritte Kapitel beschreibt die verschiedenen Ansätze zur Lösung der beschriebenen Problematik. Die drei Lösungsansätze sind Präprozessor-Anweisungen, ein Python-Skript zur Codegenerierung und eine Workflow-GUI. Anschließend werden diese Lösungsansätze bezüglich verschiedener Qualitäten wie Wartbarkeit, Einfachheit, Erlernbarkeit usw. verglichen. Aus diesen Informationen folgt im letzten Kapitel das Fazit, welches eine Empfehlung über die zu wählende Methode gibt.Item Open Access Erweiterung von SIMPL und BPEL-DM zur Unterstützung weiterer Typen von Datenquellen(2011) Pietranek, Henrik AndreasIn den vergangenen Jahren haben sich im unternehmerischen Umfeld Workflows zur Beschreibung und Ausführung von (Geschäfts-)Prozessen durchgesetzt. Seit kurzem wird diese Technologie auch in der Wissenschaft eingesetzt. Z.B. werden Simulationsabläufe als Workflows modelliert. Charakteristisch für solche Simulationen bzw. Simulationsabläufe sind komplexe mathematische Berechnungen sowie verschiedene Aufgaben im Bereich der Datenverwaltung und Datenbereitstellung. Oftmals müssen große Datenmengen, die in proprietären Formaten vorliegen, aus verschiedenen Quellen verarbeitet werden. Damit diese Daten durch einen Simulationsworkflow und den von ihm eingebundenen Programmen und Diensten verarbeitet werden können, müssen sie in passende Eingabeformate transformiert werden. Gerade bei umfangreichen Simulationen, die eine Vielzahl an Datenquellen benötigen, führt dies aufgrund der enormen Komplexität zu Problemen. Um diese Probleme zu lösen, wurde das SIMPL-Rahmenwerk (SimTech - Information Management, Processes and Languages) entwickelt. Das SIMPL-Rahmenwerk ist in ein Scientifc Workflow Management System eingebettet und schafft eine Abstraktionsebene für die Defnition des Datenmanagements. SIMPL bietet einheitliche Zugriffsmethoden, um, aus einem Simulationsworkfow heraus, auf beliebige Datenquellen zuzugreifen. Das SIMPL-Rahmenwerk wurde prototypisch umgesetzt und unterstützt bisher den Zugriff auf relationale Datenbanken sowie das Windows Dateisystem. Im Rahmen dieser Studienarbeit sollen Unterschiede, die sich beim Zugriff auf unterschiedliche Datenquellen oder Typen von Datenquellen ergeben, soweit wie möglich bzw. sinnvoll aufgelöst werden. Des Weiteren sollen neue Datenquellen bzw. Typen von Datenquellen integriert werden. Dazu wird das SIMPL-Rahmenwerk detailliert vorgestellt und in einem weiteren Schritt die bestehende Implementierung analysiert und erweitert bzw. angepasst.Item Open Access Development of a visualization tool for kinematics and dynamics for hyper redundant robots(2011) Bischof, ManuelSwarm robotic is an difficult, but promissing approach in modern robotics. Multirobot organisms can achieve tasks, an individual robot could not accomplish alone. But first you need kinematics and dynamics to model them. Becaus of the huge amount of degrees of freedom, many classical approaches fail. Through its geometrical representation, screw theory could be the solution. There already existed a mathematical framework, but no visualization for it. So in this thesis I created a Graphical User Interface, that supports the creation of different user-defined topologies and visualizes its results. In the end, this GUI should assist developer with their work, but hopefully also students to understand this subject more easily.Item Open Access Simulation of realistic defects for validating test- and diagnosis-algorithms(2011) Atali, Hossam elTesting and diagnosis are very important in the manufacture of Integrated Circuits (ICs) due to the decrease in technology size. Diagnosis aims to detect and localize faults and obtain information about them and many diagnosis algorithms exist for that purpose. These diagnosis algorithms, however, apply heuristics and therefore must be evaluated with realistic test cases to determine their efficiency. The goal of this thesis is to obtain a realistic set of bridging faults to inject for evaluation of the diagnosis algorithm presented by Holst in the ADAMA tool. To achieve this, the multi-node inductive fault analysis algorithm presented by Zachariah and Chakravarty was implemented. Multi-node bridging fault lists were obtained and passed to ADAMA for diagnosis. Simulations were run on several circuits and the results of the inductive fault analysis were compared to those obtained from random fault generation.Item Open Access Effiziente Textsuche in OpenStreetMap-Daten auf mobilen Geräten(2011) Bahrdt, DanielIn dieser Arbeit sollen mehrere Möglichkeiten zur effizienten Textsuche in OpenStreetMap- Daten vorgestellt werden. Das Ziel ist ein Androidprogramm, mit welchem nach Zeichenketten in OpenStreetMap-Daten gesucht werden kann. Zur effizienten Suche bieten sich hier Hash-Verfahren und vor allem Baumstrukturen, wie Patrica- oder HAT-Tries, an. Für die Suche auf Mobilgeräten kann eine Datenstruktur verwendet werden, die nur Lesezugriffe, jedoch keine Veränderungen ermöglicht. Neben einem auf minimalen Hash-Funktionen basierenden Verfahren wurde ein Patricia-Trie in serialisierter Form in einem Byte-Feld abgelegt. Die Datenstruktur ermöglicht so eine Suche nach Präfixen in O (k ), mit k der Länge des gesuchten Präfixes, bei guter Cache-Nutzung. Die Baumstruktur erwies sich dabei dem Hash-Verfahren überlegen. Eine potentielle Erweiterung, die Schnittoperationen und die Suche nach mehreren Zeichenketten ermöglicht, soll im Abschnitt Ausblick kurz umrissen werden.Item Open Access Untersuchung der kinect-Kamera auf Eignung in SLAM und 3D-Modellerstellung(2011) Skarman, TobiasIm Rahmen dieser Studienarbeit soll die Kinect-Kamera in Bezug auf SLAM (Simultaneous localization and mapping) und andere Computer-Vision-Anwendungen untersucht werden. Die Kinect ist ein Gerät aus der Unterhaltungselektronik, das Sensorik für den Einsatz im Bildverstehen enthält. Das sind eine herkömmliche Farbkamera und ein Sensormodul, das Information über Distanz von Punkten im Bildbereich liefern kann. Damit macht das Gerät Funktionalität massenverfügbar, die eine wichtige Rolle im ROS (Robot Operating System) spielen, wie etwa das umfangreiche und verteilte Erfassen von Alltagsgegenständen, aber auch umgekehrt das Erkennen von bereits im ROS erfassten Objekten in der eigenen Umgebung. Es soll evaluiert werden, inwiefern sich das SLAM-Verfahren dafür eignet, ein Abbild der direkten Umwelt und der darin enthaltenen Gegenstände in diesem Sinne zu erstellen. Davon ausgehend können dann in einem nächsten Schritt Werkzeuge für diese Anwendungen entwickelt werden, die sich bestehenden Strukturen einfügen.Item Open Access Adaptive locomotion of snake-like robots(2011) Leiß, FlorianAdaptive locomotion for multi-robot organisms is a huge challenge in modern robotics. The complexity grows fast with the number of degrees of freedom (DOFs) of a robot. A snake like organism structure usually consists of many DOFs and is hence restricted in their motion capabilities. In this theses, an adaptive gait algorithm for avoiding of obstacles should be analyzed by using techniques of coupled oscillators. The simulation in MATLAB as well as tests on a real snake robot will be done in this work. In the MATLAB simulation we could see the principle of adaptive snake-like locomotion as it should be. As well we could analyse fitting functions for the oszillator in the Central Pattern Generator. On the real snake robot we had to take the theoretical foundations and adapt them to make them work on real-time operating system. It was faszinating to work on all difficulties be communication, configuration, designing or programming. And finally we saw the robot crawl arround obstacles, controlled by the equations we developed. It would be great to see our work live on in projects like SYMBRION and REPLICATOR.