Das Labor 2.0 von einer Insellösung hin zur integrierten Forschungseinrichtung

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Sebastian Böhmer
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1 1 Das Labor 2.0 von einer Insellösung hin zur integrierten Forschungseinrichtung GMW Jahrestagung der Gesellschaft für Medien in der Wissenschaft e.v. J. Schulte, R. Keil, J. Rybka, F. Ferber, R. Mahnken 15. September 2010 Heinz-Nixdorf-Institut Universität Paderborn

2 Motivation Hightech Labore als isolierte Wissensquelle digitale Bibliotheken elearning Plattformen koaktives Arbeiten mit KuS Forschungslabore im Ingenieurbereich universitäre IT-Infrastruktur 2

3 Agenda Problemstellung Servicekapselung von Laborgeräten LTM-SOLA - Wissensmanagement im Labor 2.0 Infrastruktur auf Basis von Linux-Feldbus-Controllern Zusammenfassung Modularisierung von Laborkomponenten 3

4 Thermal Stress Laboratory (Video: Dr.-Ing Franz-Barthold Gockel) 4

5 Das Thermoschock Labor Hightech Labor des LTM Thermozyklische Belastung von Werkstoffen Oberflächenanalyse (Deformierung, Rissbildung) Laborkomponenten Zusammenspiel von etwa 15 Einzelkomponenten 5

6 Problemstellung - Flexibilität Flexibilität 6

7 Problemstellung - Integration Integration Das Labor als isolierte Wissensquelle verhindert... den Zugriff auf Versuchsdaten durch Studierende den Austausch von Informationen und die Nachnutzung von Versuchsergebnissen zwischen interdisziplinären Partnern elearning Dokumente Einheitliche Schnittstellen fehlen keine Anbindung an die universitäre IT-Infrastruktur erschwerte Integration neuer Geräte Experimente Kommunikation 7

8 Ausgangssituation Integration Ergebnisse aus den Forschungsarbeiten des DFG Mistel Projektes Planungssystem Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver 8

9 Ausgangssituation Integration Ergebnisse aus den Forschungsarbeiten des DFG Mistel Projektes Planungssystem Lerneinheiten transportieren Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver 8

10 Ausgangssituation Integration Ergebnisse aus den Forschungsarbeiten des DFG Mistel Projektes Planungssystem Lerneinheiten transportieren Recherchieren, Publizieren, Archivieren Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver 8

11 Ausgangssituation Integration Ergebnisse aus den Forschungsarbeiten des DFG Mistel Projektes Planungssystem Lerneinheiten transportieren Recherchieren, Publizieren, Archivieren Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver Recherchieren, Publizieren, Archivieren 8

12 Integration des Thermoschocklabors Integration Symbiose von Forschung und Lehre: Integration von High-Tech Laboren Planungssystem Lerneinheiten transportieren Recherchieren, Publizieren, Archivieren Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver Thermoschock- Labor 9

13 Integration des Thermoschocklabors Integration Symbiose von Forschung und Lehre: Integration von High-Tech Laboren Planungssystem Lerneinheiten transportieren Recherchieren, Publizieren, Archivieren Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver kooperative Erstellung von Versuchsdaten / -parametern Thermoschock- Labor 9

14 Integration des Thermoschocklabors Integration Symbiose von Forschung und Lehre: Integration von High-Tech Laboren Planungssystem Lerneinheiten transportieren Recherchieren, Publizieren, Archivieren Wissensorganisation / elearning System digitale Bibliothek / Dokumentenserver kooperative Erstellung von Versuchsdaten / -parametern Thermoschock- Labor Ergebnisse archivieren 9

15 Servicekapselung von Laborkomponenten Integration Flexibilität SOAP Servicekapselung der Induktionsheizung WSDL Induktionsheizung E-Learning Infrastruktur Induction Heating Service Web Service Befehlssatz für die Induktionsheizung Heat: 10 Sec. / 25% Power: setheatingonbypercent(10, 0, 25); Operation mode: PDC Power: 25% Time: 0h 0m Time: 10s 0ms Impulse: start 00 4D F C4 CD A 03 E8 A

16 n o i t a r Integ t ä t i l i b i Flex Verknüpfung von Services Verknüpfung einzelner Services zu komplexen Versuchsabläufen anpassbare Parameter RegulationProcess 1 HeatingService 2 3 TemperatureService 4 PLCService 11

17 LTM SOLA: Editor Integration Flexibilität 12

18 LTM SOLA: Scheduler Integration Flexibilität 13

19 LTM SOLA: Monitor Integration Flexibilität 14

20 WasabiBeans als Rahmenarchitektur Integration Framework für kooperative Lehr- und Arbeitsumgebungen Service-orientierte Microkernel Architektur Informationsaustausch über Systemgrenzen Integration heterogener Systeme 15

21 Archivierung von Versuchsergebnissen Integration 16

22 Archivierung von Versuchsergebnissen Integration 16

23 LFBC anstatt SPS Flexibilität SPS Speicherprogrammierbare Steuerung Verhindert eine Zusammenstellung unabhängiger Versuchsstände STEP 7 findet keine Anwendung an UPB Anforderungen an das Labor Flexibilität, Erweiterbarkeit, Wiederverwendung Effizientes und paralleles Arbeiten 17

24 t ä t i l i b Flexi LFBC-Infrastruktur I Linux Feldbus-Controller flexibel belegbare Busklemmen verbreitete Programmiersprachen (C und C++) eingebettetes Linux mit Ethernet Schnittstelle 18

25 LFBC-Infrastruktur II Flexibilität HTTP TSP-Leit user interface main computer TCP/IP switch board SPS RS test camber water cooling pivot mechanism induction heating 19

26 LFBC-Infrastruktur II Flexibilität HTTP TSP-Leit user interface main computer TCP/IP switch board SPS RS test camber water cooling pivot mechanism induction heating 19

27 LFBC-Infrastruktur II Flexibilität TCP/IP LTM-SOLA test camber water cooling pivot mechanism induction heating 19

28 Analyse der Regelstrecke Flexibilität Anforderungen an genaue Versuchsergebnisse Verwendung von Temperaturprofilen Integration eines PID-Reglalgorithmuses für die Induktionsheizung materialabhängige Versuchsparameter (PID Werte) 20

29 Analyse der Regelstrecke Flexibilität Anforderungen an genaue Versuchsergebnisse Verwendung von Temperaturprofilen Integration eines PID-Reglalgorithmuses für die Induktionsheizung materialabhängige Versuchsparameter (PID Werte) 20

30 Aktuelle Forschungsarbeit Flexibilität Kleine, kostengünstige Geräte Eingebettetes Linux mit Ethernet Schnittstelle LTM-SOLA Verwendung weit verbreiteter Programmiersprachen (C und C++) TCP/IP TCP/IP TCP/IP TCP/IP test camber water cooling pivot mechanism induction heating 21

31 Zusammenfassung: Das integrierte Labor 2.0 Standardisierte Schnittstellen für ein flexibles Labor 2.0 Labor 22

32 Zusammenfassung: Das integrierte Labor 2.0 Standardisierte Schnittstellen für ein flexibles Labor 2.0 Nachhaltige Nutzung von Versuchsdaten und -ergebnissen in der Lehre Labor Lehre 22

33 Zusammenfassung: Das integrierte Labor 2.0 Standardisierte Schnittstellen für ein flexibles Labor 2.0 Nachhaltige Nutzung von Versuchsdaten und -ergebnissen in der Lehre Symbiose zwischen Forschung und Lehre (enge Verzahnung) Labor Lehre Forschung 22

34 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Jonas Schulte Heinz-Nixdorf-Institut Universität Paderborn, Deutschland Tel.:

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