Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Lehrstuhl für Technische Informationssysteme

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1 Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Lehrstuhl für Technische Informationssysteme Entwicklung eines Eclipse-basierten Entwurfstools und entsprechender Verfahren zum semiautomatischen Entwerfen von LON-Systemen basierend auf funktionalen Grobentwürfen Bearbeiter: Mike Schnaufer Betreuer: Dipl.-Inf. Henrik Dibowski Dipl.-Inf. Uwe Ryssel Hochschullehrer: Prof. Dr.-Ing. Klaus Kabitzsch Dresden, 29.Oktober.2009

2 Gliederung 1. Einleitung 2. Aufgabenstellung 3. Erste Komplexaufgabe 1. Literaturrecherche Vergleichsalgorithmen 2. Vergleichswerkzeug 4. Zweite Komplexaufgabe 1. Vervollständigen Wizard 2. Not Assigned FBs -Palette 3. Add Interoperable Profile -Dialog 5. Zusammenfassung und Ausblick Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 2 von 25

3 Motivation Gebäudeautomation spielt eine immer wichtigere Rolle Starke Verbreitung / vielfältig einsetzbar Energie- und Kosteneinsparung Systeme werden immer Komplexer Vielfalt an Geräten ist für Systemintegratoren nicht mehr zu überschauen Existierende Werkzeuge unzureichend Bedarf an intelligenten Entwurfswerkzeugen steigt AUTEG-Forschungsprojekt Automatisches Entwerfen von Gebäudeautomationssystemen Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 3 von 25

4 Definitionen Komponenten-Repository Wissensbasierte Verwaltung von Geräten / Profilen AUTEG-Eclipse-GUI (AUTEG-Tool) Grafisches Entwurfswerkzeug Im Rahmen dieser DA um mehrere Werkzeuge erweitert Grobentwurf Abstrakte Definition des Systems (Funktion Funktionsblock) LON-System (Detailentwurf) Konkrete Definition mit Geräten und Funktionsprofilen Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 4 von 25

5 Gliederung 1. Einleitung 2. Aufgabenstellung 3. Erste Komplexaufgabe 1. Literaturrecherche Vergleichsalgorithmen 2. Vergleichswerkzeug 4. Zweite Komplexaufgabe 1. Vervollständigen Wizard 2. Not Assigned FBs -Palette 3. Add Interoperable Profile -Dialog 5. Zusammenfassung und Ausblick Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 5 von 25

6 Aufgabenstellung Entwicklung von Methoden und Werkzeuge zum: Nachträglichen herstellen eines Zusammenhanges zwischen Grob- und Detailentwurf Semiautomatischen Erstellen oder Vervollständigen von Detailentwürfen Ausgehend von einem Grobentwurf soll der Anwender beim Erstellen eines Detailentwurfes unterstützt werden Vervollständigen bestehender Detailentwürfe Unterstützung bei der Geräte-/Profilauswahl, Festlegung des Betriebsmodus, Erstellung von Verbindungen (Bindings) und des Zusammenhanges zw. Grob- und Detailentwurf Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 6 von 25

7 Gliederung 1. Einleitung 2. Aufgabenstellung 3. Erste Komplexaufgabe 1. Literaturrecherche Vergleichsalgorithmen 2. Vergleichswerkzeug 4. Zweite Komplexaufgabe 1. Vervollständigen Wizard 2. Not Assigned FBs -Palette 3. Add Interoperable Profile -Dialog 5. Zusammenfassung und Ausblick Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 7 von 25

8 Erste Komplexaufgabe Nachträgliches herstellen eines Zusammenhanges zwischen Grob- und Detailentwurf Gemeinsamkeiten und Abweichungen sind zu identifizieren Geeignete Visualisierung entwerfen Lösungsansatz: Entwurf gerichteter Graph Vergleichen von Entwürfen Vergleichen von Graphen Knoten 1 Knoten 3 Knoten 4 Knoten Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 8 von 25

9 Anforderungen Funktionsblöcke und Funktionsprofile anhand ihrer Funktion miteinander vergleichen Funktionen können mehrfach in einem Entwurf vorkommen Wie unterscheiden? Unterschiedliche Struktur der Entwürfe Fehlende oder zusätzliche Funktionen Entscheidungen der Systemplaner oder Systemintegratoren Zusammengefasste Funktionen ein Funktionsprofil kann N Funktionsblöcke repräsentieren Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 9 von 25

10 Recherche - Vergleichsalgorithmen Algorithemen Zu restriktiv! Exakte Algorithmen Inexakte Algorithmen Graph Isomorphismus Effizienz Zuverlässigkeit Teilgraph Isomorphismus Optimaler Algorithmus Suboptimaler Algorithmus Fehlertoleranter Algorithmus Gösster Gemeinsamer Teilgraph Monomorphismus Graphenoperationen Fehlerkorrigierender Algorithmus Quelle: Conte, Donatello; et al: Applied Graph Theory in Computer Vision and Pattern Recognition Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 10 von 25

11 Vergleichswerkzeug Basis der entwickelten Lösung: suboptimaler, fehlertoleranter Vergleichsalgorithmus Basiert auf einen Vergleichsalgorithmus, entwickelt von Dipl.-Inf. Uwe Ryssel Robust gegenüber deformierten Graphen Benachbarte Knoten werden betrachtet Ähnlichkeitswert kann zur Evaluation der Ähnlichkeit herangezogen werden Unterteilung in drei Phasen: 1. Vorbereitungsphase [Vorbereitungsalgorithmus] 2. Vergleichsphase [Vergleichsalgorithmus] 3. Ordnungsphase Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 11 von 25

12 Vergleichswerkzeug Vorbereitungsphase Problem der zusammengefassten Funktionen Entwürfe (Templates) werden in internes Datenmodell überführt Bestimmung aller möglichen zusammenfassbaren Funktionen Weitere Abstrakten Modelle werden erstellt welche die FunctionBlockGroups enthalten für jede mögliche Kombination der Gruppen eine Modell Idee: Ähnlichkeitswert für das Modell am größten, dessen Struktur am ehesten der Struktur des Detailentwurfes entspricht bestmögliche Abbildung Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 12 von 25

13 Vergleichswerkzeug Vergleichsphase Bestimmung aller möglichen Abbildungen von Funktionsblock/-blöcke auf Funktionsprofil Einbeziehung benachbarter Komponenten zur Berechnung des Ähnlichkeitswertes von Abbildungen = Ergebnis: Liste aller möglichen Abbildungen mit ihrem jeweiligen Ähnlichkeitswerten FB 1 FB 2 FB 3 FP 1 FP 2 FP Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 13 von 25

14 Vergleichswerkzeug Ordnungsphase Sortierung aller möglicher Abbildungen nach ihrem Ähnlichkeitswert Entnahme der besten (beiden konkurrierenden *) Abbildungen (*falls für ein Profil mehrere Abbildungen existieren) Bestimmung der besten Gesamtabbildung möglichst vollständige Abbildung der Funktionsblöcke auf Funktionsprofile Berechnung des Gesamtähnlichkeitswertes Ideal: 1.0 Abschließend: Gegenüberstellung aller Gesamtähnlichkeitswerte und Bestimmung der besten Gesamtabbildung = Endabbildung (Ergebnis des Vergleiches!) Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 14 von 25

15 Visualisierung der Ergebnisse Zwei Formen der Visualisierung: Einfachste Form: Umrandung / Schattierung Farbe Grün (dunkel) Grün (hell) Blau Rot Bedeutung Feste Abbildung Variable Abbildung Keine Abbildung bzw. zusätzliche Funktion Fehlerhafte Abbildung Komplexere Form: TroubleshootingView Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 15 von 25

16 Gliederung 1. Einleitung 2. Aufgabenstellung 3. Erste Komplexaufgabe 1. Literaturrecherche Vergleichsalgorithmen 2. Vergleichswerkzeug 4. Zweite Komplexaufgabe 1. Vervollständigen Wizard 2. Not Assigned FBs -Palette 3. Add Interoperable Profile -Dialog 5. Zusammenfassung und Ausblick Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 16 von 25

17 Vervollständigen-Wizard Ziel: existierende Detailentwürfe zu vervollständigen oder von null auf vollständige Detailentwürfe erzeugen Ziel: Kompaktes, intuitiv zu bedienendes Werkzeug Eclipse-Wizard Funktionsweise: Noch nicht realisierte Funktionen dem Entwurf hinzufügen Nur zulässige (im Sinne der Funktion) Profile anzeigen Automatisch Betriebsmodus einstellen und Bindings herstellen Auf Interoperabilität zu bereits existierenden Profilen testen Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 17 von 25

18 Vervollständigen-Wizard Ablauf: Funktionsblöcke werden sequentiell betrachtet und für jeden Funktionsblock wird ein Profil ausgesucht Interoperabilität zu bestehenden Profilen wird überprüft Profil wird dem Detailentwurf hinzugefügt, gleichzeitig wird der Betriebsmodus festgelegt und Verbindungen erstellt Automationskriterien: Auswahl des ersten zulässigen Profiles oder Auswahl des günstigsten Profiles Wiederverwendung von Geräten Betrachtungsreihenfolge Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 18 von 25

19 Vervollständigen-Wizard Manuelles Vorgehen: Anwender bekommt Geräte/Profile vorgeschlagen und wählt ein Profil aus Nicht Interoperable Profile werden hervorgehoben Ausgewähltes Profil wird dem Entwurf hinzugefügt, Bindings werden erstellt nächster Funktionsblock wird betrachtet Automatisches Vorgehen: Algorithmus wählt entsprechend den gewählten Automationskriterien Geräte/Profile aus FB FP 1 FP FB 2 FP FB 3 FP FB Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 19 von 25

20 Not Assigned FBs -Rubrik Aufgabe: Werkzeug für das manuelle Hinzufügen einzelner Funktionen Basiert auf der Wizard-Oberfläche Vereinfacht auf zwei Wizard-Pages Ähnliche Funktionalität wie beim Wizard Nur zulässige Profile und Geräte anzeigen Test auf Interoperabilität Automatisches festlegen des Betriebsmodus Automatisches erstellen der Bindings Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 20 von 25

21 Add Interoperable Profile -Dialog Aufgabe: Hinzufügen von Profilen um offene mandatory- Eingänge zu belegen Zu ausgewähltem Eingang werden alle interoperablen Funktionsprofile aufgelistet Anwender sucht sich passendes Profil aus, legt Betriebsmodus* des Profiles fest und bestimmt den Ausgang* über dem das Binding erstellt wird * Unter Beachtung der Interoperabilität Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 21 von 25

22 Gliederung 1. Einleitung 2. Aufgabenstellung 3. Erste Komplexaufgabe 1. Literaturrecherche Vergleichsalgorithmen 2. Vergleichswerkzeug 4. Zweite Komplexaufgabe 1. Vervollständigen Wizard 2. Not Assigned FBs -Palette 3. Add Interoperable Profile -Dialog 5. Zusammenfassung und Ausblick Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 22 von 25

23 Zusammenfassung Entwicklung eines Werkzeuges zum Vergleichen eines Detailentwurfes mit dem dazugehörigen Grobentwurf Ausführliche Literaturrecherche Basis-Algorithmus Entwicklung des Vergleichswerkzeuges und Methoden zur Visualisierung des Vergleichsergebnisses Entwicklung von Werkzeugen zum semiautomatischen Vervollständigen oder automatischen Erstellen von Detailentwürfen Der Vervollständigen-Wizard zum automatischen oder manuellen Erstellen bzw. Vervollständigen von Detailentwürfen Not assigned FBs -Rubrik zum manuellen hinzufügen einzelner Funktionen zu einem Detailentwurf Add Interoperable Profile -Dialog zum Hinzufügen eines Profiles und Verbinden mit gegebenen mandatory-eingang Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 23 von 25

24 Ausblick Erste Komplexaufgabe: Erweiterung um zusätzliches Vergleichskriterium Requirements (insbesondere DeviceSearch-Objekte) mit einbeziehen Nutzung des TroubleshootingViews auch auf Seiten des Grobentwurfes oder Zur Protokollierung von Anmerkungen und Kommentaren der Planer und Integratoren (vgl. Task-View bei Eclipse) Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 24 von 25

25 Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Oder eine kurze Programmvorführung? Diplomverteidigung - Mike Schnaufer Folie 25 von 25