Tätigkeitsbericht. Institut für Automation und Kommunikation e.v.

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1 Tätigkeitsbericht 2012 Institut für Automation und Kommunikation e.v. Werner-Heisenberg-Straße Magdeburg Telefon , Telefax Internet

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3 INHALTSVERZEICHNIS Inhaltsverzeichnis Table of Contents Vorwort Preface 5 Das ifak und seine Partner ifak and its partners 7 Kurzvorstellung des Instituts The institute at a glance... 7 Organisation Organisation... 8 Wirtschaftliche Ergebnisse Economic results Tätigkeitsprofil Research profile Mechatronische Systeme Mechatronic Systems IT & Automation IT & Automation Integrierte Kommunikation Integrated Communication Verkehrstelematik Intelligent Transport Systems Forschungsfeld Modellbasierter Test und Systementwurf Model Based Testing and System Design Testlabor zur Zertifizierung von PROFIBUS-, PROFIsafe- und PROFINET IO-Geräten Test lab for Certification of PROFIBUS, PROFIsafe and PROFINET IO Devices Kompetenzzentrum Industrielle Kommunikation Competence Centre Industrial Communication Das Unternehmen ifak system GmbH The company ifak system Das Unternehmen KONTENDA GmbH The company KONTENDA Forschungsschwerpunkte Research Topics 25 Mess- und Analysensysteme Measuring and Analyser Systems Kontaktlose Leistungsübertragung Wireless Power Transmission Umweltinformatik Environmental Software and Control Angewandte Informationstechnologien Applied Information Technologies Eingebettete und kooperative Systeme Embedded and Cooperative Systems Drahtlose industrielle Kommunikation Wireless Industrial Communication Verkehrsmanagement Traffic and Transport Management Fahrzeug- und Infrastruktursysteme Vehicle and Infrastructure Systems Ausgewählte Verbund-Forschungsvorhaben zurückliegender Jahre Joint research projects from previous years

4 TABLE OF CONTENTS Außenwirksamkeit Public relation activities 99 Lehr- und Hochschultätigkeit Teaching and university activities Vorlesungen Lectures Abschlussarbeiten Theses Veröffentlichungen Publications Bücher, Buchbeiträge Books, book contributions Beiträge in referierten Zeitschriften Articles in referenced journals Tagungsbandbeiträge international Conference contributions international Tagungsbandbeiträge national Conference contributions national Vorträge Lectures Beiträge in sonstigen Zeit- und Druckschriften Contributions in other journals Editorials, Tagungsleitungen, Seminare, Richtlinien etc. Editorials, conference chairs, seminars, guidelines etc Mitarbeit in Fachausschüssen und Gremien Membership in expertise committees Institutskolloquien Institute seminars Vom oder im ifak durchgeführte Veranstaltungen Events organised by or at ifak Messen und Ausstellungen Trade fairs and exhibitions Ausländische Besucher Foreign visitors Weitere Höhepunkte More highlights Ausblick Prospects 123 Ihre Ansprechpartner im ifak Your contact at ifak 125 Wegweiser Directions 126 4

5 VORWORT Vorwort Forschung und Entwicklung zu betreiben, ist naturgemäß damit verbunden, den Blick auf die Zukunft zu richten. Mit dem 20. Jahrestag der Aufnahme des Institutsbetriebs im Jahr 1992 gab es für das ifak Institut für Automation und Kommunikation im zurückliegenden Jahr jedoch auch einen bedeutsamen Anlass für die Retrospektive. 20 Jahre Entwicklungsweg bedeuten Meilensteine der fachlichen Arbeit, Weggabelungen mit der Notwendigkeit zur strategischen Entscheidung, Kreuzungspunkte mit der Entwicklung Anderer. Die Institutsmannschaft hat mit großer Freude registriert, dass so viele Persönlichkeiten, die den Entwicklungsweg des ifak prägten, mitgestalteten und beeinflussten, zur Jubiläumsfeier am 11. Oktober 2012 in Magdeburg anwesend waren. Wissenschaftler, die bereits das Gründungskonzept des ifak mitgestalteten, hatten sich ebenso eingefunden wie Repräsentanten von den zahlreichen Fachgremien und Verbänden, in denen das Institut langjährig mitwirken darf. Zahlreich versammelte Gäste aus der Industrie zeugten von der fortgesetzten Wertschätzung des ifak-beitrags zur angewandten Forschung für die Automatisierungsindustrie und die Anwendungsbranchen von Mess- und Automatisierungstechnik. Als gemeinnützige, überwiegend mit Mitteln der öffentlichen Forschungsförderung arbeitende Forschungseinrichtung ist das ifak neben der Marktentwicklung stark von förderpolitischen Weichenstellungen abhängig. Nicht zuletzt deshalb waren die anerkennenden und wohlwollenden Botschaften der versammelten Festgäste aus Politik und Verwaltung eine willkommene Ermutigung für das künftige Wirken des ifak. Teil der Festveranstaltung zum 20. Jahrestag war ein Streifzug durch ausgewählte aktuelle Themen der Automation. Energiewende und Umweltschutz wurden dabei ebenso angesprochen wie Fragen der Informationssicherheit und der Bedeutung der Informations- und Kommunikationstechnik beim Umgang mit dem demografischen Wandel. Einen wesentlich detaillierteren Einblick zu den im ifak bearbeiteten Themen der Forschung und Entwicklung vermittelt wieder der jährliche Tätigkeitsbericht. Erneut wird hierbei das enge Zusammenspiel von Automation und Informationstechnologien deutlich. Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0 als Teil der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung ist ein groß gespannter Rahmen, in den sich zahlreiche aktuelle Aktivitäten des Instituts ifak passgenau einfügen. Automation bewegt Signale für Wissenschaft und Wirtschaft aus Magdeburg war das Motto einer Podiumsdiskussion bei der Jubiläumsfeier. Ich hoffe, dass auch aus dem vorliegenden Bericht deutlich wird, warum die Automation tatsächlich ein bewegendes, ein spannendes und ein lohnendes Arbeitsfeld ist. Davon auch junge Menschen zu überzeugen, ist eines der Anliegen eines Hochschullehrers. Ebenso ist es Anliegen eines Instituts wie ifak, das auf Nachwuchswissenschaftler zählt. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre und würde mich besonders freuen, wenn Ihnen der Bericht Anlass zur Kontaktaufnahme mit dem Institut für Automation und Kommunikation gibt. Magdeburg, im Februar 2013 Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar 5

6 PREFACE Preface In order to pursue research and development, it is necessary to look to the future. For ifak, last year gave particular cause to be retrospective due to the 20 year celebrations of the institute. A 20 year history means milestones of scientific work, the necessity for strategic decision making and combining the development of others. The team at ifak was able to acknowledge with great pleasure that so many partners who have accompanied us over the years joined us in our 20 year celebrations on the 11th October 2012 in Magdeburg. Belonging to the guest list were scientists who helped found the institute in 1992 as well as representatives of the numerous technical committees and associations which ifak is actively involved in. Numerous gathered guests from the industry showed their recognition and appreciation of ifak s work in applied research for the automation industry and the application field of measurement and automation technology. ifak, as a non-profit institute working mainly with grants from public research funding bodies, is very much dependent on funding policy options as well as market development. The positive messages conveyed by the guests from politics and local authorities were a great encouragement for the future work of ifak. Part of the festivities of the 20 th anniversary included a journey through selected topics of automation such as the energy policy, environmental protection, questions on information security and the meaning of information and communication technology dealing with the demographic change. This yearly report offers a more detailed insight into the topics of research and development at ifak. Again the close cooperation between automation and information technology becomes clear. A project of future importance, Industry 4.0, is part of the high-tech strategy of the German government. Industry 4.0 covers a large scale in which numerous current activities of ifak precisely fit into the framework. Automation is moving signals for science and industry in Magdeburg that was the motto of the panel discussion at the 20 year celebrations. I hope that this report portrays why automation really is a moving, exciting and potential field. This is the goal of a university teacher to convince young people of this, just as it is the concern of an institute who count on young researchers. I wish you an interesting read and hope the report can inspire you for the future. Magdeburg, February 2013 Prof. Dr Ulrich Jumar Johanniskirche Magdeburg, Veranstaltungsort der 20-Jahr-Feier des ifak ifak s 20 th anniversary celebrations held at St John s church in Magdeburg Festredner Prof. Dieter Wegener Guest speaker 6

7 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Das ifak und seine Partner ifak and its partners Kurzvorstellung des Instituts The institute at a glance Das Institut für Automation und Kommunikation (ifak) ist ein ingenieurwissenschaftliches Forschungsinstitut im Wissenschaftshafen der Landeshauptstadt. Seit 2008 hat es seine Wirkungsstätte in der Denkfabrik einem ehemaligen Getreidespeicher des Handelshafens. Aus einem Getreidesilo wurden nahe der Otto-von-Guericke-Universität Arbeitsplätze für rund 100 Forscher und Entwickler sowie Labor- und Technikumsräume. Seine Wurzeln hat das Institut in der Universität Magdeburg. Die Vision eines selbstständigen Instituts der angewandten Forschung verwirklichte der Institutsgründer Prof. Peter Neumann mit einem Team frisch ausgebildeter Automatisierungstechniker. Als Schlüsseldisziplin ist die Automation nicht nur Helfer in verschiedenen Anwendungsbranchen, sie ist ein Innovationsmotor. So steht sowohl die Forschung für die Prozessindustrie, die Umwelttechnik und den Straßenverkehr als auch die Technologieentwicklung zur industriellen Kommunikation, zur Sensor- und Messtechnik und zur Informatik im Fokus des ifak. Dem wissenschaftlichen Anspruch entspricht die Anerkennung als An-Institut der Universität. Elektroingenieure und Informatiker bilden die größte Beschäftigtengruppe, die sich durch Praktikanten, Bachelor- und Masterstudierende und Doktoranden verstärkt. Im Einklang mit seiner Gemeinnützigkeit engagiert sich das ifak besonders in vorwettbewerblichen Projekten mehrerer Forschungspartner. Für diese Verbundprojekte werden Mittel der Forschungsförderung auf Europa-, Bundes- und Landesebene eingeworben. Das Themenspektrum umfasst ein drahtlos versorgtes Multisensorsystem zur Inline-Prozessanalyse ebenso wie den Einsatz aktueller Informationstechnologien in Gesundheitswesen und Medizintechnik. Die langfristige Zusammenarbeit mit renommierten Industriepartnern und der rege Austausch in der Wissenschaftsgemeinschaft tragen zum guten Ruf des Standorts Magdeburg bei. The Institut für Automation und Kommunikation (ifak) is a research institute in Magdeburg s port of science. In 2008 it relocated to the Think Tank, a former silo of the commercial port. From a silo it has been transformed into a working environment for around 100 researchers and developers as well as offering space for laboratories and experimental rooms. The roots of the institute lie in the Magdeburg University. The vision of an independent institute of applied research was made real by the founder Prof. Peter Neumann and his team of newly trained automation engineers. Automation is a key discipline, not only assisting in various fields of application, but principally as an engine of innovation. The focus of ifak s research lies in the process industry, environmental engineering, traffic, industrial communication, sensor and measurement technology and information technology. The majority of scientists at ifak comprise of electrical engineers and computer scientists. In keeping with the non-profit making character, ifak is especially involved in precompetitive co-operation projects for which research funding can be obtained at European, federal and state level. The international co-operation network of the institute also includes various activities in expertise committees. In 1997, the company ifak system was founded and in 2007, a second company holding was established for the company KONTENDA. Das internationale Kooperationsnetzwerk des Instituts wird ergänzt durch eine aktive Tätigkeit in Fachgremien. Bei den industriellen Kommunikationssystemen dem Datenaustausch in einer Anlage, aber auch der Bereitstellung von Managementinformationen gebührt der Standardisierung ein besonderer Stellenwert. Die Magdeburger Forscher engagieren sich hier als firmenunabhängige, neutrale Instanz. Bei der Tagungsleitung zur funkbasierten Kommunikation oder zum Entwurf komplexer Regelungssysteme sind ifak-vertreter ebenso gefragt wie in einem Testlabor, das die Zertifizierung von Datenschnittstellen bei Automatisierungsgeräten vorbereitet. Seit 1997 agiert das Institut in Kooperation mit der ausgegründeten ifak system GmbH wurde mit der KONTENDA GmbH die zweite Unternehmensbeteiligung etabliert. Das Engagement in der Landeshauptstadt Magdeburg unterstreicht das Anliegen, die internationale Ausrichtung mit einem erfolgreichen regionalen Wirken zu verbinden. 7

8 IFAK AND ITS PARTNERS Meilensteine der Institutsentwicklung Milestones of the institute s development 2012 Feier des 20. Institutsjubiläums 20 th anniversary celebrations of the institute 2008 Tätigkeit in der neu bezogenen Denkfabrik im Wissenschaftshafen Magdeburg Working in the new Denkfabrik Think Tank in the Port of Science 2007 Beteiligung an der Gründung der KONTENDA GmbH Share holder to the foundation of the company KONTENDA Prof. Peter Neumann Institutsgründer Founder 2005 Prof. Jumar tritt die Nachfolge von Prof. Peter Neumann an Prof. Jumar becomes successor to Prof. Peter Neumann 1997 Gründung der ifak system GmbH Foundation of the company ifak system 1993 An-Institut der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Affiliate to the Otto von Guericke University Magdeburg 1992 Aufnahme des Institutsbetriebs Starting up of business 1991 Gründung des Trägervereins ifak e.v. Founding of the association ifak e.v. Jubiläumstreffen der 10 aus dem ifak hervorgegangenen Professoren A reunion of the 10 professors who started off at ifak Organisation Organisation Das Institut hat die Rechtsform eines gemeinnützigen Vereins. Dieser Trägerverein Institut für Automation und Kommunikation e.v. zählte zum Ende des Berichtszeitraums 46 Mitglieder, darunter 40 persönliche Mitglieder, die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, das Ministerium für Wissenschaft und Wirtschaft des Landes Sachsen-Anhalt als Mitglieder von Amts wegen, zwei institutionelle Mitglieder sowie zwei Ehrenmitglieder. Satzungsgemäße Organe des Vereins sind die Mitgliederversammlung, der Vorstand und ein Kuratorium mit Persönlichkeiten aus Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlichem Leben. The legal representative of the institute is a registered non-profit association. The association consists of 46 members. Organs of the association include the general assembly, the executive board and the advisory board. Prof. Dr.-Ing. Ulrich Jumar Vorstandsvorsitzender und Institutsleiter Chairman of Board Head of Institute Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich stellv. Vorstandsvorsitzender und stellv. Institutsleiter Co-Chairman of Board Dept. Head of Institute Dr.-Ing. Thomas Bangemann Vorstandsmitglied Board Member 8

9 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Kuratorium Advisory Board Vertreter aus der Wirtschaft Representatives of the industry Dr. Joachim Birk BASF, Ludwigshafen Herr Martin Frigger Geschäftsführer HST Hydro-Systemtechnik, Meschede Herr Klemens Gutmann (Vorsitzender des Kuratoriums) Geschäftsführer regiocom, Magdeburg Herr Achim Laubenstein Leiter Produktmanagement, ABB Minden Herr Martin Müller Phoenix Contact, Bad Pyrmont Herr Martin Schockwitz technischer Leiter Burger Küchenmöbel Dr. Ronald Schoop Vice President HUB, Schneider Electric, Seligenstadt Herr Ulrich Welz Siemens, Nürnberg Vertreter aus Wissenschaft und Forschung Representatives of science and research Univ.-Prof. Prof. E.h. Dr.-Ing. Ulrich Brannolte Bauhaus-Universität Weimar Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach Technische Universität Dresden Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Peter Göhner Universität Stuttgart Prof. Dr. sc. nat. Alfred Iwainsky Vorstandsvorsitzender GFaI, Berlin Prof. Dr.-Ing. Andreas Schütze Universität des Saarlandes Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Zacharias Universität Kassel Vertreter aus Verwaltung und Fachgremien Representatives of management and expertise committees Dr. Reinhard Hüppe ZVEI, Geschäftsführer Fachverband Automation, Leiter Bereich Industrie Herr Wilfried Köhler Ministerium für Landesentwicklung und Verkehr Sachsen-Anhalt Dr. Dieter Scheidemann (stellvertretender Vorsitzender des Kuratoriums) Beigeordneter, Landeshauptstadt Magdeburg Dr. Peter Wenzel Geschäftsführer PROFIBUS-Nutzerorganisation Zum Jahresende 2012 waren 51 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Institut tarifvertraglich beschäftigt, darunter 40 Wissenschaftler und 11 Angestellte (nicht-wissenschaftliches Personal). Der Anteil tarifvertraglich beschäftigter weiblicher Mitarbeiter betrug 20 %. Mit zusätzlichen 44 Studierenden und Gastwissenschaftlern als Praktikanten, Bachelor- und Masterstudierenden und Doktoranden sowie 4 über Dienstverträge verpflichteten Wissenschaftlern waren per insgesamt 99 Personen im Institut tätig. Die Wissenschaftler des Instituts werden durch eine Verwaltung unterstützt, die sich der Geschäftsbesorgung durch die Ebner Stolz Mönning Bachem GmbH & Co. KG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Steuerberatungsgesellschaft in Solingen bedient. At the end of 2012 there were 51 staff at ifak: 40 as scientific employees and 11 non-scientific employees. In addition, 44 students and 4 scientists with a contract of employment were working for ifak which makes a total of 99 people working for the institute. The scientists at ifak are supported by an administration who are served by the management provider Ebner Stolz Mönning Bachem GmbH & Co. KG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft Steuerberatungsgesellschaft in Solingen. 9

10 IFAK AND ITS PARTNERS Wirtschaftliche Ergebnisse Economic results Das Institut für Automation und Kommunikation arbeitet auf der Grundlage eines Finanzierungsmodells mit drei Elementen Erträge aus der Wirtschaft (Auftragsfinanzierung), Projekterträge aus der Teilnahme an öffentlichen Programmen (Projektfinanzierung) und Grundfinanzierung. Dr. Hans-Jürgen Schumann Mitglied der Institutsleitung Finanzen & Controlling Die Grundfinanzierung dient hierbei insbesondere der Sicherung der im Wettbewerb unverzichtbaren Vorlaufforschung. Im Geschäftsjahr 2012 betrugen die Betriebsaufwendungen T mit einem Eigenertragsanteil von 100 %. Die Aufwendungen für Investitionen beliefen sich auf 249 T, wovon 9 % aus eigenen Erträgen stammten. Im Jahr 2012 wurde durch das Land Sachsen-Anhalt keine Grundfinanzierung gewährt. Die Herkunft der eigenen Erträge aus Forschung und Entwicklung zeigt die nebenstehende Grafik. The business model of the institute is based on a financing model with three main elements: Yields from the industry (contract financing) Project yields from the participation of public R&D programmes (project financing) Basic financing The basic financing particularly serves as a safeguard in the competition for the essential basic research. In 2012, the operational budget covered 4,324 T with an own yield of 100 %. The costs of investment were 249 T, of which 9 % came from own yields. In 2012, the basic financing was not granted by the Federal State of Saxony-Anhalt. The sources of the own yields in the budget are shown in the chart. Herkunft der eigenen Erträge aus Forschung und Entwicklung Tätigkeitsprofil Research profile Der Forschungs- und Entwicklungstätigkeit des Instituts widmen sich vier Bereiche mit insgesamt acht zugeordneten Schwerpunkten (siehe Organigramm im Abschnitt Ihre Ansprechpartner ): Mechatronische Systeme Mechatronic Systems Mess- und Analysensysteme Measuring & Analyser Systems Kontaktlose Leistungsübertragung Wireless Power Transmission IT & Automation IT & Automation Umweltinformatik Environmental Software & Control Angewandte Informationstechnologien Applied Information Technologies Integrierte Kommunikation Integrated Communication Eingebettete und kooperative Systeme Embedded & Cooperative Systems Drahtlose industrielle Kommunikation Wireless Industrial Communication Verkehrstelematik Intelligent Transport Systems Verkehrsmanagement Traffic and Transport Management Fahrzeug- und Infrastruktursysteme Vehicle and Infrastructure Systems Darüber hinaus beschäftigt sich das ifak über die Bereichsgrenzen hinweg mit dem modellbasierten Test und Systementwurf. The research and development activities of the institute are divided into four departments with a total of 8 research areas. Furthermore, the institute is also active in the field of model based testing and system design. 10

11 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Mechatronische Systeme Mechatronic Systems Mission Die Verschmelzung sensorischer, informationsverarbeitender und aktorischer Elemente in multifunktionalen Modulen, in mechatronischen Systemen, ist ein Prozess, der die Branchen immer stärker durchdringt und in immer mehr Produkten beobachtet werden kann. Der Messtechnik muss als informationsgewinnendem Prozess dabei entscheidende Bedeutung beigemessen werden. Was ich nicht weiß, macht mich nicht heiß ist eine Philosophie, die für die sichere und effiziente Betriebsführung fatale Folgen haben kann. Gefahr erkannt, Gefahr gebannt so einfach ist es in der Realität dann leider oft auch nicht. Ohne Gefahrenerkennung lassen sich jedoch schwerlich Abwehrstrategien und seien es nur einfache aktorische Maßnahmen wie das Öffnen eines Ventils oder das Einschalten einer Heizung oder Kühlung erfolgreich umsetzen. Diesem Leitmotiv, der bedarfs- und applikationsgerechten Informationsgewinnung, folgt der Bereich seit seinem Bestehen. Der Schwerpunkt der Expertise konzentriert sich dabei auf die Mess- und Analysentechnik. (Fast) jede informationsgewinnende Einheit muss mit Energie versorgt werden, um die Daten nachfolgend übertragen zu können und ähnliches gilt für aktorische Einheiten. Mitunter ist es hierbei vorteilhaft, auf drahtlose Übertragungswege orientieren zu können, denkt man beispielsweise an Sensoren und Aktoren auf linear oder rotatorisch bewegten Systemen. Insbesondere bei größerem Energiebedarf ist die drahtlose Energieversorgung, gegebenenfalls gekoppelt mit einer Datenübertragung auf Basis der identischen Technologie, eine herausfordernde Aufgabenstellung, der sich der zweite Schwerpunkt des Bereiches stellt. Prof. Jörg Auge Forschungsfelder Auch im Berichtszeitraum wurde die Expertise des Forschungsschwerpunktes Kontaktlose Leistungsübertragung stark nachgefragt. Das kabel- und kontaktlose Wiederaufladen von Akkus in Fahrzeugen, aber auch in Gebrauchs- und Wirtschaftsgütern anderer Ausprägung, hat Charme, hat Potenzial, bedingt aber auch die Lösung zahlreicher noch offener Fragestellungen, denen sich gewidmet wurde und weiterhin wird. Den Fokus der Applikationsfelder bildete dabei weiterhin die Elektromobilität. So konnte zum Ende des Berichtszeitraumes ein größeres Verbundvorhaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit initiiert werden, das sich technischen und sozio-okönomischen Gesichtspunkten induktiver Ladetechnologien widmet und in einem Flottenversuch zur Felderprobung der Technologie münden wird. Eine weitere tragende Säule der FuE-Tätigkeiten des Schwerpunktes bildeten Aktivitäten im Bereich der Luftfahrtindustrie mit dem Ziel, moderne und innovative Kabinenkonzepte zu erarbeiten und perspektivisch in die Produktion zu überführen. Das verbindende Element zwischen beiden Schwerpunkten bildete auch im zurückliegenden Jahr ein Vorhaben der Vorlaufforschung, das auf die Entwicklung autarker inlinefähiger Prozesssensorik abzielt. Die langjährig im Forschungsschwerpunkt Mess- und Analysensysteme verwurzelten akustischen und dielektrischen informationsgewinnenden Systeme sollen hier durch optische in Multisensorsystemen ergänzt und durch eine kontaktlos induktive Energie- und Datenübertragung komplettiert werden. Ein erster Demonstrator hierzu wurde auf der ACHEMA, der weltweit größten und alle drei Jahre stattfindenden Messe der Prozessindustrie und Biotechnologie in Frankfurt/Main dem Fachpublikation präsentiert. Zwei weitere Stoßrichtungen der FuE-Arbeiten im Schwerpunkt bildeten Untersuchungen zu körperschallbasierten Phänomenen, beispielsweise bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, der nicht-invasiven Füllstands- oder Durchflussmessung und zur Charakterisierung disperser Systeme mit hohem Feststoffanteil. Letztgenannte Aktivitäten waren vornehmlich in einem Vorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung der AiF konzentriert, in dem mit der TU Dresden kooperiert wurde und dessen Ergebnisse auf einem abschließenden Treffen des projektbegleitenden Ausschusses zum Jahresausklang vorgestellt worden sind. 11

12 IFAK AND ITS PARTNERS Angebot Die Aktivitäten des Bereiches zielen auf einen mittel- und langfristigen Know-how-Aufbau in vorwettbewerblichen Einzel- oder Verbundvorhaben und das kurzfristige Einbringen etablierten Wissens in Entwicklungsprojekte, die direkt durch industrielle Auftraggeber finanziert werden. Das Leistungsangebot ist auf folgende typische Arbeitsschwerpunkte fokussiert: Literatur- und Machbarkeitsrecherchen, numerische Berechnung, Modellierung und Simulation von physikalischen Vorgängen, Erarbeitung neuartiger Lösungsansätze für kundenspezifische Entwicklungsvorhaben, Entwicklung sensorischer, aktorischer und informationstechnischer Systeme, Konzeption, Realisierung, Test und iterative Optimierung von Funktionsmustern bis zu serienreifen, durch Partnerunternehmen oder Auftraggeber offerierten Lösungen. Mission The merging of sensor, information processing and actuator elements in multifunctional modules is a process which is increasingly prevalent in various industries and can be observed in more and more products. Measurement technology as a growing information process should be given more emphasis. The philosophy What you don t know, won t hurt you, can have potentially fatal consequences for the safe and efficient operation of processes. Without hazard recognition, it is difficult to implement defense strategies successfully whether it is for a simple actuator measure like opening a valve or switching on a heating or cooling system. The application-oriented and tailored acquisition of information is the principle of the department since the very beginning. The focus of the department lies on measurement and analysis technology. Nearly every unit must be supplied with energy in order to transfer the information subsequently and this is the same for actuator units. Therefore it is an advantage to consider wireless transmission, for example with sensors and actuators on linear or rotary moving systems. The wireless energy supply, coupled with data transmission based on identical technology, particularly with high energy requirements is a challenging task for the research group Wireless Power Transmission. Research Topics The expertise in the research group Wireless Power Transmission was again in great demand last year. The wireless charging of batteries in cars, but also in consumer goods and assets of other characteristics has a lot of charm and potential, however there are still a great number of unsolved problems which have been and will be the focus of applied research work. The main focus still lies on electromobility. At the end of 2012, a new project was started which deals with the technical and socio-economical factors of inductive charging technologies and leads to a fleet test of the field trials of this technology. Another main topic of activity lies in the field of aviation. Here the aim is to develop modern and innovative cabin concepts which can later be added to the production. In 2012 the combining element between the two research groups was again on the development of autarkic inline-compatible process sensors. The group Measuring & Analyser Systems will use their long-time experience in acoustic and dielectric data acquisition systems, together with optical multisensor systems and the wireless inductive power and data transmission to carry out this project. A first demonstrator was shown at the ACHEMA trade fair in Frankfurt/Main. Two further approaches in the R&D work of the team were investigations related to structure borne sound phenomena, for example for non-destructive material testing, non-invasive fluid level and flow measurement, and for the characterisation of disperse systems with a high solid content. Our Offer The services are offered based on the following fields of expertise: Literature and feasibility studies Numerical calculation, modelling and simulation of physical processes Development of new approaches for customer specific projects Development of sensory, actuatory, electronic and IT components and systems Design, realisation, testing and iterative optimisation from evaluation model to series production by partner companies and the industry 12

13 DAS IFAK UND SEINE PARTNER IT & Automation IT & Automation Mission Cyber Physical Systems und Industrie 4.0 beide Begriffe sind heute kaum mehr aus dem wissenschaftlich-technischen Sprachgebrauch wegzudenken. Die Themen werden in der automatisierungstechnischen ebenso wie in der Informatik-Community vielfältig diskutiert. Einhellige Auffassung besteht bei den Experten bzgl. der engen Verschmelzung von Informatik, Informationstechnologien und Automatisierungstechnik. Dem Internet wird eine Schlüsselrolle der künftigen Entwicklung beigemessen Ausprägung und Durchdringungsgrad bleiben jedoch zu diskutieren. Der Bereich IT & Automation adressiert diese interdisziplinäre Betrachtung in verschiedensten Anwendungsgebieten wie der Industrie, Energie- oder Wasserwirtschaft oder in sozialen Bereichen wie Gesundheitswesen, Medizintechnik oder Ambient Assisted Living bereits seit mehreren Jahren. Die große politische Aufmerksamkeit und Studien der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften oder diverser Fachverbände bestätigen die Richtigkeit des durch uns eingeschlagenen Weges. In den nachfolgend skizzierten Aktivitäten auf verschiedenen Forschungsfeldern spiegeln sich diese interdisziplinären Arbeiten wider. Wir verfolgen damit das Ziel, unseren Partnern und Kunden bei der Lösung ihrer ambitionierten Aufgabenstellungen in Theorie und Praxis als kompetente Partner zur Seite zu stehen. Dr. Thomas Bangemann Forschungsfelder Im industriellen Umfeld wird die ganzheitliche Betrachtung über den gesamten Anlagen- oder Produktlebenszyklus immer wichtiger. Das betrifft den Einsatz von Materialressourcen ebenso wie den effizienten Energieeinsatz oder das Informationsmanagement. Inbesondere die beiden letztgenannten Aspekte stehen im Fokus der Arbeiten im Bereich. Es werden Arbeiten zur Unterstützung des Informationsmanagements in der Digitalen Planung ebenso durchgeführt wie Entwicklungen im thematischen Umfeld des Geräte-, Maschinen- und Anlagenmanagements. Die Arbeiten reichen von der Modellierung statischer und dynamischer Merkmale von Automatisierungskomponenten zur Unterstützung der virtuellen Inbetriebnahme, über die Definition standardisierter Austauschformate von Engineeringwerkzeugen, die Realisierung von Inbetriebnahme- und Integrationskomponenten, bis hin zu Methoden und Algorithmen für das technische Anlagenmanagement (formale Beschreibungsmöglichkeiten für Geräte und Anlagen, Datenerfassung, Datenverarbeitung, Condition Monitoring, Serviceunterstützung). Es wird weiterhin untersucht, wie sich die langjährigen Erfahrungen auf die Automatisierung in Energieverteilungsnetzen (Smart Grid) abbilden lassen. Die Arbeiten zum Informationsmanagement für die Gesundheitswirtschaft konzentrieren sich auf Problemfelder in der Medizintechnik und des Ambient Assisted Living (AAL). Es werden die informationstechnische und algorithmische Unterstützung des Servicemanagements technischer Einrichtungen, das Datenmanagement sowie die Etablierung altersgerechter Assistenzsysteme erforscht. Zur Planung von Verfahrenstechnik und Automatisierungssystemen in abwassertechnischen Anlagen werden Werkzeuge zur dynamischen Simulation dieser Systeme entwickelt. Simulation ist hierbei ein Hilfsmittel, das es erlaubt, Verfahrensvarianten und Steuerungs- und Regelungskonzepte realitätsnah am Computer nachzubilden und zu bewerten. Ausgehend von der Kernexpertise im Gebiet der Kläranlagen hat sich das ifak im Laufe der Jahre auch die Anwendungsfelder Kanalnetz, Kanalnetzsteuerung, Faulungsprozesse in Klär- und in Biogasanlagen sowie Gewässergütesimulation erschlossen und schließt auch die nachhaltige Wasserver- und -entsorgung in Megastädten der Zukunft mit ein. Die eingangs erwähnte ganzheitliche und interdisziplinäre Lösung der Problemstellungen ist allen Forschungsfeldern und Anwendungsgebieten gemein. 13

14 IFAK AND ITS PARTNERS Angebot Die beiden Schwerpunkte Umweltinformatik und Angewandte Informationstechnologien bieten zu den grob umrissenen Forschungsfeldern Leistungen zu Systementwurf, Spezifikation, Modellierung, Simulation, Integration von IT und Automation sowie Implementierung an. Die Ergebnisse der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden mit Hilfe der verfügbaren Infrastruktur, z. B. Demonstrationsanlagen der Fertigungs- oder Prozesstechnik, experimentell erprobt. Interessierten Anwendern und Firmen wird Unterstützung bei der Integration der Ergebnisse in Produkte, Systemlösungen und Dienstleistungen angeboten. Mission Cyber Physical Systems and Industry 4.0 (the 4th industrial revolution) both terms are now commonly used in scientific and technical discussions in the automation and informatics community. A common understanding of experts is that informatics, information technologies and automation will merge in the future. The internet will play an important role in future developments, the question is to what extent? The department IT & Automation has been addressing for several years an inter-disciplinary approach within various domains such as industry, energy or water management, as well as social fields such as health care, medical engineering and Ambient Assisted Living. The high political attention as well as studies published by the National Academy of Science and Engineering and diverse professional bodies confirm the direction of our work. Activities within the research topics mentioned below reflect this inter-disciplinary work. Herewith, our aim is to support our customers and project partners in solving their ambitious tasks in theory and in practice. Research Topics The overall plant and product lifecycle is becoming more and more essential within the industrial domain. This relates to material resources as well as the efficient use of energy and information management. In particular, the latter aspects are within the main focus of the department. Work is carried out to support information management in digital planning as well as developments focussing on device, machine and plant management. Research and development work in particular includes modelling of static and dynamic characteristics of automation components supporting virtual commissioning, setup of commissioning and integration components as well as methods and algorithms for technical plant management. A transfer of expertise to automation within energy distribution networks (Smart Grid) is being investigated. Work on information management is also being carried out in the fields of medical engineering and Ambient Assisted Living. Within the area of Ambient Assisted Living, solutions for assistance systems for taking care of the elderly are being developed. The activities of the research group Environmental Software and Control are based on its long-standing expertise in modelling and simulation of urban wastewater systems and wastewater treatment plants. In particular, research and application work includes extension of existing and design of new simulation systems, modelling and simulation of urban wastewater systems, modelling of processes related to biogas, development of control concepts for sewer systems and wastewater treatment plants, river water quality simulation and urban drinking water and wastewater management in future megacities. Our Offer Both research groups offer research and development work for system design, specification, modelling, simulation, integration of IT and automation as well as implementation dedicated to the research topics listed above. The research and implementation work is, e.g. supported by experimental tests within demonstration plants for factory automation, robots and specific controllers. 14

15 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Integrierte Kommunikation Integrated Communication Mission Die Wertschöpfung in den Produktionsanlagen erfolgt zunehmend durch ein übergreifendes Zusammenwirken unterschiedlicher Geräte und Softwarewerkzeuge. Dabei kommen mittlerweile auch Geräteklassen wie Smartphones oder Tablets zum Einsatz, die in der klassischen Anlagenplanung überhaupt keine Rolle spielten. Den mobilen Einsatz und die damit einhergehenden neuen Kommunikationsbeziehungen gilt es zu beherrschen. Offensichtlich sind hier Sicherheitsüberlegungen, die Anlehnungen aus der IT nehmen werden. Nicht so offenkundig sind Änderungen in bisherigen Programmstrukturen, deren Verteilung auf Automatisierungsgeräte und die Art der Kommunikation zwischen den Geräten. Neben den Mobilgeräten spielt auch der möglichst direkte Durchgriff von der Produktionsplanungsebene auf die Automatisierungsgeräte eine immer wichtigere Rolle. Die Vision des Bereiches Integrierte Kommunikation ist eine Verbesserung der Integration eingebetteter Automatisierungsgeräte in die Unternehmensnetzwerke. Dabei werden sowohl die klassischen Kommunikationsnetzwerke als auch Funklösungen übergreifend betrachtet. Dr. Matthias Riedl Forschungsfelder Der Forschungsschwerpunkt Eingebettete und kooperative Systeme fokussiert sich auf die Integration Ethernet-basierter Kommunikationsprotokolle in eingebettete Geräte, wobei hier eindeutig der Anwendungsbereich der industriellen Automation im Vordergrund steht. Neben der deterministischen Kommunikation müssen solche Geräte auch zunehmend Anforderungen hinsichtlich der funktionalen Sicherheit erfüllen. Diese können nur durch ein komplexes Maßnahmenpaket sichergestellt werden, wozu neben der Auswahl geeigneter Hardwarekomponenten auch besondere Maßnahmen im Softwareengineering erforderlich sind. Eine durchgehende, aufeinander aufbauende Werkzeugkette ist hierfür unabdingbar. Neben den genannten Forschungsgebieten erfordert die bessere Integration der eingebetteten Geräte in die Anlagenplanung und später in betriebliche Leitstände und Produktionsplanungstools eine besondere Aufmerksamkeit. Die industrielle drahtlose Kommunikation hat mittlerweile ihre Kinderstube verlassen und setzt an, auf breiterer Basis ingenieurtechnisch genutzt zu werden. Die zuvor in Forschungsprojekten im Schwerpunkt Drahtlose industrielle Kommunikation erarbeiteten Kriterien für die Auslegung der Funknetzwerke müssen in existierende Planungswerkzeuge für Automatisierungssysteme so integriert werden, dass Brüche im Engineering nicht mehr hervortreten. Neben der Unterstützung von Planungsmodellen müssen auch entsprechende Diagnosemöglichkeiten so aufbereitet und von Werkzeugen unterstützt werden, dass sie von der Expertenwelt ausgehend durch das Wartungspersonal benutzt werden können. Zunehmend gewinnt die adäquate Berücksichtigung der industriellen Anforderungen und Bedingungen der Funkkommunikation für die Regulierung und Normung der Frequenznutzung an Bedeutung. Hierzu sowie zum Entwurf neuer Funkübertragungskonzepte (z. B. Software Defined Radio) trägt das ifak durch die über 10-jährige Erfahrung auf dem Gebiet der industriellen Funkkommunikation bei. Angebot Für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit und für die experimentelle Erprobung steht eine passende Infrastruktur in Form von Demonstrationsanlagen, einer Funkmesshalle sowie hochwertiger Mess- und Testausrüstung zur Verfügung. Die beiden Forschungsschwerpunkte bieten u. a. folgende Leistungen an: Definition, Spezifikation, Implementierung und Erprobung von industriellen Echtzeitkommunikationslösungen mit unterschiedlichen physikalischen Medien, Modelle, Architekturen und Richtlinien für den sicheren Betrieb verteilter Automatisierungslösungen funktionale Sicherheit (Safety) sowie Informationssicherheit (Security), Spezifikation und internationale Standardisierung von führenden, herstellerübergreifenden Technologien wie PROFIBUS, PROFINET und IO-Link, 15

16 IFAK AND ITS PARTNERS Modelle, Architekturen und Netzwerkmanagement für die Einbindung industrieller Kommunikationslösungen in öffentliche Weitverkehrsnetze, Spezifikation und internationale Standardisierung von Konzepten zur Geräteintegration, Spezifikation und Implementierung von Gerätebeschreibungen für PROFIBUS und HART, Leistungsanalysen von drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikationssystemen, Analyse des Zeit- und Fehlerverhaltens von Funklösungen unterschiedlichster Technologien im industriellen Umfeld sowie Erarbeitung von Konzepten und Lösungen zur Diagnose und Fehleranalyse in industriellen Funknetzen, Unterstützung bei der koexistenzgerechten Entwicklung von Funklösungen und bei der Einführung eines Koexistenzmanagements für deren Anwendung, Auswahl, Spezifikation, Integration und Anwendung von Kommunikationslösungen in verschiedensten Bereichen. Mission The added value of production lines is made by a collaboration of different devices and software components in a factory. Meanwhile, devices such as smartphones and tablets are being used. Such device classes have not been addressed in classical engineering. However, the new, dynamic communication relations shall be dealt with properly. Besides mobile devices, it is also important to establish direct access from the production planning level down to devices at shop floor. The vision of the department is an improved integration of embedded automation devices into the overall company network. This includes both the classical communication networks and the wireless solutions. Research Topics Embedded & Cooperative Systems concentrates its activities on the integration of Ethernet based communication into embedded devices used in automation. Besides the deterministic communication such devices have to fulfill requirements according to functional safety. This is only possible by means of a complex mix of activities, which include a hardware selection as well as a well-defined software development process supported by an appropriate tool chain. However, also the engineering of plants have to be improved for better integration of such enhanced embedded devices. The wireless industrial communication is meanwhile a well-accepted solution in automation and is now used with appropriate engineering tools. The experts are concentrating their activities to describe in detail the engineering needs in order to avoid gaps in existing tool implementations. Besides the engineering support, diagnostics will be more important for maintenance personnel. Due to the fact that industrial automation has specific requirements, international standardisation is becoming more in focus. The institute ifak is involved in such activities and is also active in designing technologies for new wireless transfer concepts e.g. Software Defined Radio. Our Offer The research team offers the following fields of expertise: Definition, specification, implementation and testing of industrial real-time communication solutions with differing physical media Models, architectures and guidelines for the safe operation of distributed automation solutions comprising functional safety as well as IT security Specification and international standardisation of leading manufacturer independent technologies such as PROFIBUS, PROFINET and IO Link Models, architectures and network management for the inclusion of industrial communication solutions in public open traffic networks Specification and international standardisation of concepts for device integration Specification and implementation of device descriptions for PROFIBUS and HART Performance tests of wired and wireless communication systems Analysis of time and error behaviour as well as co-existence tests of radio technology in industrial environments Tool development to support the evidence of co-existence and assistance for introducing coexistence management concepts Identification, specification and integration of communication technology into different applications 16

17 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Verkehrstelematik Intelligent Transport Systems Mission Mobilität bedeutet sehr viel mehr als nur schnell von A nach B zu gelangen. Der demografische Wandel, die Begrenzung der Infrastrukturressourcen und der fossilen Brennstoffe, aber auch Vorgaben zum Lärm- und Umweltschutz erfordern neue, intelligentere Mobilitätskonzepte. Kooperative und Intelligente Verkehrssysteme (IVS) sind ein sehr wichtiger Baustein für eine nachhaltige, umweltfreundlichere und energieeffizientere Mobilität. Dabei spielt nicht nur das reibungslose Zusammenwirken komplexer technischer Systeme eine Rolle genauso wichtig ist die Kooperation zwischen Forschung, Wirtschaft, Politik und öffentlicher Hand. Diesem Anspruch trägt der Bereich sowohl mit dem engen wissenschaftlichen und technischen Austausch zwischen den Forschungsschwerpunkten als auch mit der interdisziplinären Ausrichtung der Verbundforschungsprojekte Rechnung. Die langjährig erworbene wissenschaftliche Kompetenz der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bildet das Fundament für die erfolgreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Bereiches. Mit dem konsequent auf Innovation sowie technologische und praxistaugliche Umsetzbarkeit ausgerichteten Anspruch möchte sich der Bereich Verkehrstelematik auch zukünftig im Wettbewerb um nationale und internationale Forschungsprojekte und Entwicklungsaufträge behaupten. Andreas Herrmann Forschungsfelder Die nachhaltige, bezahlbare und altersgerechte Sicherstellung der Mobilität in unserer Gesellschaft ist ein zentrales Thema im Forschungsbereich Verkehrstelematik. Deshalb rücken Fragen des demografischen Wandels, der Energie- und Kosteneffizienz sowie des Umweltschutzes immer mehr in den Mittelpunkt der aktuellen Arbeiten. Im Schwerpunkt Verkehrsmanagement werden Methoden und Verfahren für ein intermodales Verkehrs- und Mobilitätsmanagement entwickelt, welche die Qualität des Verkehrsablaufs und die Sicherheit im Verkehr erhöhen. Dazu gehören innovative Applikationen und Dienste zur besseren und schnelleren Verkehrsinformation ebenso wie die Entwicklung und Erprobung von simulationsgestützten Strategien für eine energieeffizientere Fahrweise. Die aktiv vorangetriebene Konzeption und Etablierung offener Standards im Verkehrswesen fördert hierbei die Verbreitung innovativer Lösungen. Im Forschungsschwerpunkt Fahrzeug- und Infrastruktursysteme werden innovative Telematikund Kommunikationslösungen für kooperative Verkehrssysteme konzipiert und im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten auf ihre Praxistauglichkeit getestet. Standen bisher vor allem die Datengewinnung und die Kommunikation im Fokus, werden zukünftig funktionale Tests und die Evaluierung kooperativer Verkehrssysteme einen breiteren Raum einnehmen. Systematisch weiter ausgebaut werden auch die Themenfelder Altersgerechte Verkehrssysteme und Elektromobilität. Dr. Jan Krause stellv. Bereichsleiter Angebot Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit wird getragen von einem kompetenten, interdisziplinär ausgerichteten Team von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, die auf eine geeignete technische Infrastruktur zurückgreifen können. Für die praxisnahe experimentelle Erprobung von innovativen Lösungen für die Mobilität und den Verkehr von Morgen steht das landesweite Testfeld Angewandte Verkehrsforschung / Galileo Transport Sachsen-Anhalt mit dem Telematik-Testfeld Magdeburg und dem Entwicklungslabor für Ortung, Navigation und Kommunikation in Verkehr und Logistik im Wissenschaftshafen Magdeburg zur Verfügung. Zum Leistungsangebot im Bereich gehören u. a.: Konzeption und Implementierung von Komponenten für kooperative IT-Systemen für das intermodale Verkehrs- und Mobilitätsmanagement, 17

18 IFAK AND ITS PARTNERS Entwurf und Validierung von Informationsstrategien und Managementkonzepten für den energieeffizienten, elektromobilen Verkehr in urbanen Räumen, Validierung von Verkehrsmanagementsystemen, Methoden zur automatischen Generierung von Testfällen, Entwurf und Erprobung von personalisierten Informationsdiensten für eine altersgerechte Mobilität, Entwicklung von Methoden, Verfahren und Systemen für die Car2X-Kommunikation, Entwurf und Etablierung offener Standards im Verkehrswesen, Analyse, Modellierung und Simulation von Verkehrsabläufen, Entwicklung von innovativen Geräten und Systemen zur verteilten Verkehrs- und Umweltdatenerfassung sowie deren Übertragung. Mission Mobility means a lot more than just to travel quickly from A to B. Demographic change, limited infrastructure resources and fossil fuels, but also laws for noise and environmental protection require new, intelligent mobility concepts. Cooperative and Intelligent Transport Systems (ITS) are the key to a sustainable, environmentally friendly and energy-efficient mobility. Not only the smooth interaction of complex technical systems is critical equally important is the cooperation between research, business, government and the public sector. With the close scientific and technical exchanges between the research areas "Traffic Management" and "Vehicle and Infrastructure Systems" and with the interdisciplinary focus of the research and development projects, the department meets these claims. The knowledge and the scientific competence of the employees are the foundation for successful research and development. With this ambition strictly directed to innovation, the department of Intelligent Transport Systems also wants to assert itself in the competition of prospective R&D projects. Research Topics Sustainable, affordable and age-appropriate mobility in our society is a central theme in the research of the department. Issues of demographic change, energy efficiency and environmental protection are gaining increasing importance. The research group Traffic and Transport Management aims at the development of methods and procedures for an integrated traffic and mobility management taking into account environmental requirements. Major goals are to make future traffic safer and smoother, to reduce congestion and pollution and to help prevent accidents. The research includes the design and prototyping of collective, individual and personalised traffic information services, the standardisation of interfaces as well as the development and testing of simulation based strategies for energyefficient driving. In the group Vehicle and Infrastructure Systems, innovative telematics and communication solutions for co-operative transport systems are designed and tested in several R&D projects for their practical application. Besides data collection and communication, functional testing and evaluation of cooperative traffic systems are becoming increasingly important for future research. The fields of age-friendly transport systems and electromobility will be extended systematically. Our Offer The research and development work is carried out by a competent, interdisciplinary team that has access to a wide spectrum of technological and instrumental equipment. For realistic experimental testing of innovative solutions for mobility and transport, the test site "Traffic Applied Research / Galileo Transport Saxony-Anhalt" is available. This consists of the telematics testbed of Magdeburg and the Development Laboratory for Positioning, Navigation and Communications in Transport and Logistics in the Port of Science Magdeburg. The range of services in the research area include: Design and implementation of components of co-operative IT systems for intermodal traffic and mobility management Design and validation of information management concepts and strategies for energy-efficient, electric motorised traffic in urban areas Validation of traffic management systems, methods for the automatic generation of test cases Design and testing of personalised information services for an age-appropriate mobility Development of methods, processes and systems for Car2X communication Design and establishment of open standards in transport Analysis, modelling and simulation of traffic operations Development of device units and systems for distributed traffic data acquisition and transmission as well as environmental data acquisition in driver assistance systems 18

19 DAS IFAK UND SEINE PARTNER Forschungsfeld Modellbasierter Test und Systementwurf Model Based Testing and System Design Das ifak zählt zu den technologisch führenden und innovativen Partnern der Industrie bei allen Themen des Systementwurfs und der Qualitätssicherung. Dabei steht insbesondere der (automatisierte) Test mit den erforderlichen Methoden und Werkzeugen im Vordergrund. Hier werden neben konventionellen zunehmend modellbasierte Methoden für die Testautomatisierung eingesetzt. Mittelfristiges Ziel des Forschungsfeldes Modellbasierter Test und Systementwurf ist die Entwicklung und Etablierung eines modellbasierten Frameworks für den Test von (kooperativen) Systemen. Von der Testerstellung auf der Grundlage vorhandener Anforderungsbeschreibungen bis zur möglichst automatischen Testdurchführung sollen alle Aktivitäten eines (modellbasierten) Testprozesses durch dieses Framework mit geeigneten Methoden und Werkzeugen unterstützt werden. Die Verwendung domänenspezifischer Sprachen und wenn möglich die Orientierung an bestehenden Standards (z. B. TTCN 3, UTP) für den jeweiligen Kontext ermöglichen eine nachhaltige Einführung in die industrielle Praxis. Somit wird auch die Übertragbarkeit des Frameworks auf verschiedene Anwendungsfelder realisiert. In enger Kooperation mit vorrangig industriellen Partnern ist die Praxisrelevanz der erstellten Konzepte, Methoden und Tools zu garantieren. Die Anwendbarkeit des Testframeworks soll dabei vom einfachen Black- Box-Test eines Automatisierungsgerätes bis zum umfassenden Test eines Systemverbunds aus kooperativen (Teil-)Systemen möglich sein. Innerhalb des Forschungsfeldes bietet das ifak Forschung und Entwicklung für alle Aspekte des modellbasierten Testens und Systementwurfs an, so u. a.: Beratung zur und Begleitung der Implementierung eines (modellbasierten) Entwicklungsund/oder Testprozesses, Modellierung unter Verwendung etablierter und/oder domänenspezifischer Modellierungsnotationen, Qualitätssicherung durch Modellvalidierung und -verifikation, Realisierung domänenspezifischer Testsysteme für Geräte- und verteilte Systemtests, Begleitung und Beratung bei Zertifizierungsaktivitäten, Zertifizierungsleistungen durch akkreditierte Testlabore. Dr. Jan Krause Von den Anforderungen über die Modellierung mit Hilfe von Testgenerierung zur Testrealisierung und auswertung Testsystem SUT Adapter Testobjekt (SUT) vom einzelnen Gerät bis zum Systemverbund aus kooperierenden Teilsystemen Konzepte, Methoden und Werkzeuge für einen modellbasierten Testprozess 19

20 IFAK AND ITS PARTNERS In the development of software based systems, the paradigm of model based development is generally accepted in order to comprehensively describe complex systems with suitable abstraction mechanisms and to develop on this. The model based paradigm is also used within the test area ( model based testing ) based on the same motivation, in particular for the complexity handling. ifak is a technological leading and innovative partner for the industry concerning all areas of system design and quality management. Thereby the focus is on the (automated) test with all the required methods and tools. The midterm goal of ifak is the creation and establishment of a model based framework for the test of (cooperative) systems. From the test design based on existing requirement specifications to the automated test realisation, all the necessary activities of a (model based) test process should be supported by this framework with suitable methods and tools. The use of domain specific languages (DSL) and if possible the reference to existing standards like TTCN 3 or UTP for the respective context allow a sustainable introduction in the industrial practice. Hence the use of the framework within different domains is realised. In close cooperation with existing, especially industrial partners, the practical relevance of the created concepts, methods and tools is provided. The applicability of the test framework should be possible for the simple black box test of a field device as well as the comprehensible test of a system compound of cooperative systems. The institute ifak offers research and development services for all aspects of the model based test and system design, which include: Consulting and support of the implementation of a (model based) development and/or test process Modelling with established and/or domain specific modelling notations Quality assurance by model validation and/or verification Realisation of domain specific test systems for device and/or distributed system tests Attendance and consulting for certification activities Certification services by accredited test laboratories Veröffentlichungen Krause, J.: Testfallgenerierung aus modellbasierten Systemspezifikationen auf der Basis von Petrinetzentfaltungen. Dissertation, Universität Magdeburg 2011, Institut für Automatisierungstechnik, Shaker Verlag, Aachen, Magnus, S.; Krause, J.; Diedrich, C.: Test generation for model based fieldbus profiles IEEE International Conference on Industrial Technology (ICIT), Athen/ Greece, Proceedings, pp Krause, J.; Hintze, E.; Magnus, S.; Diedrich, Ch.: Model Based Specification, Verification, and Test Generation for a Safety Fieldbus Profile. SafeComp 2012 The 31 st International Conference on Computer Safety, Reliability and Security, Magdeburg/ Germany, Proceedings, pp Krause, J.; Magnus, S.: Kombinierung constraintbasierter Methoden und Petrinetztechniken zur Modellverifizierung offener, diskreter und reaktiver Systeme. Entwurf komplexer Automatisierungssysteme EKA 2012, 12. Fachtagung, Magdeburg, Tagungsband, S , ISBN Weißleder, S.; Girlich, T.; Krause, J.: Automatic Traceability from Tests to Requirements by Requirement-Based Refinement. FORMS/FORMAT th Symposium on Formal Methods, Braunschweig/ Germany, Tagungsband, S , ISBN: (best paper award). 20

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