Wissensbasierter IoT Entwurf

Kurzbeschreibung:

Ein IoT entsteht durch das vernetzte Zusammenwirken tausender eingebetteter „Things“, deren Wiederverwendung aus Produktdatenbanken organisiert werden muss. Dazu müssen die Anwendungsfunktionen und Netz-Schnittstellen (auf Anwendungsschicht) dieser „Things“ interoperabel (passfähig) sein, was nur durch wissensbasierte Produktsuche und – verknüpfung (z. B. durch automatischen IoT-Entwurf) erreicht werden kann. Die dazu demonstrierte Entwurfsplattform (www.auteras.de) nutzt beispielhaft die Domäne des Smart Buildings, da diese als Vorreiter schon jetzt große IoT-Netze installiert und die nötigen semantischen Branchenstandards erarbeitet hat. Dort entwickelt sich momentan auf Basis eines standardisierten Austauschformats (IFC – www.buildingsmart.org / www.buildingsmart.de) auch ein Ökosystem kooperierender Tools zur Anforderungserhebung, Entwurf, Kostenkalkulation, Simulation, Ausschreibung und Vergabe, Test und Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung.

Koordinator:

Prof. Dr. Klaus Kabitzsch, Technische Universität Dresden

Zielgruppen:

    • Hersteller von IoT-Produkten
    • Systemintegratoren
    • Anbieter von Softwaretools zur Anforderungsanalyse, Komponentenauswahl, Komposition und Projektierung, CAD für einzelne Domänen (Bau, Maschinenbau …)

Partner aus Forschung, Industrie:

Die meisten Partner im Tool-Verbund (Ökosystem) kommen aus anderen Bundesländern. Für den speziellen Teil „IoT-Design“ ist der Raum Dresden jedoch führend und hat gute Chancen, zum Träger dieser Entwurfsplattform zu werden (z.B. unter dem Dach von Silicon Saxony).

Wertversprechen des Trails:

Pain Killers:
      • Kunden (Planer, Systemintegratoren) kennen nicht alle Design Patterns und ihre möglichen Kombinationen zu Lösungskonzepten → Branchenwissen in Produktlinien bündeln (semantische Standards)
      • Kunden (Systemintegratoren) haben Orientierungsprobleme unter Tausenden von eingebetteten Produkten und ihren Schnittstellen bzw. Millionen möglicher Kompositionen zu Gesamtsystemen → automatische Produktsuche und Kombination (Entwurf)
Gain Creators:
      • → Produktlinien-Generator für semantische Standards einer Domäne
      • → Produktsuche, Kombination und Interoperabilitätsprüfung durch einen Optimierungsalgorithmus

Charakter:

Teaser-Trail (0,5 – 1 Tag), möglich auch als Modul gemeinsam mit anderen Entwurfsplattformen für große vernetzte Systeme, IoT-Produktdatenbanken, semantischen Branchen-Standards

Demonstratoren:

In diesem Teaser-Trail wird der automatische Systementwurf für die Domäne der Raumautomation (Smart Building, Smart Home) demonstriert, da hier die „Standards der nächsten Generation“ bereits vorliegen, die eine exakte und formale (maschinenlesbare) Beschreibung sowohl für alle Komponenten in der Produktdatenbank (Bild 1) als auch zur Spezifikation der Aufgabenstellung durch den Kunden bzw. Fachplaner (Bild 2) ermöglichen.
Der automatische Systementwurf wird den Besuchern anhand eines praktischen Beispiels vorgeführt. Zur Anforderungserhebung steht ein wissensbasiertes Anforderungstool zur Verfügung. Für jeden Raumtypen können in einfacher Weise die gewünschten Funktionen, die nach Gewerken sortiert dargestellt sind, ausgewählt werden.

Bild 1: Grundprinzip des automatischen Entwurfs (Interoperabilität durch Suchen), © Klaus Kabitzsch

Nach Formulierung der Aufgabe generiert der Algorithmus automatisch mehrere vollständige Systementwürfe, d.h. eine Auflistung aller verwendeten Geräte mit ihren Funktionen, ihrer Bindings und der grundlegenden Parametrierung. Die Planer bzw. Integratoren müssen daher Millionen möglicher Kombinationen nicht mehr beachten, weil der Algorithmus diese bereits als ungeeignet erkannt und ausgesondert hat. Sie sparen also viel Routinearbeit und müssen nur noch die Handbücher (Funktions- und Schnittstellenbeschreibungen) der wenigen Produkte beschaffen und analysieren, die in den aussichtsreichen Kombinationen enthalten sind. Auch deren korrekte, interoperable Zusammenschaltung und zeichnerische Darstellung (Bild 2) entsteht automatisch.

Bild 2: Automatische Verknüpfung von Komponenten zu einem IoT-System durch das Entwurfstool, © Klaus Kabitzsch

Damit das Ergebnis des automatischen Entwurfs in viele existierende CAD-Werkzeuge als Ergänzung integriert werden kann, wurde es nicht klassisch als „Tool“ implementiert sondern als Webservice, der aus jedem Bestands- Werkzeug heraus aufgerufen werden kann.
Im Labor der Professur für Technische Informationssysteme der TU Dresden können nach der Vorführung des automatischen Systementwurfs Demonstratoren für Smart Building und Smart Home in Funktion besichtigt werden, welche die Entwurfsergebnisse illustrieren. Demonstriert wird die Vernetzung unterschiedlichster Hausfunktionen z.B. für Beleuchtung, Heizungs-regelung, Beschattung und Sicherheit.

Der Besuch von Gästen im Rahmen der Roadshow dient primär der Einführung und der vertiefenden Diskussion von Detailproblemen mit neuen Interessengruppen. Zur Vor- / Nachbereitung kann www.auteras.de genutzt werden.

Laufende Projekte:

ServiceFlow

Ziel des Projektes „ServiceFlow“ ist die Entwicklung einer webbasierte Tool- und Dienstleistungskette von der Kundenintegration (Beratung) über den Entwurf bis zu Errichtung, Dauerbetrieb und Wartung von Raumautomationssystemen.
www.serviceflow.ga-entwurf.de

TOPAs

Das Projekt „TOPAs“ entwickelt eine offene, Cloud-basierte Plattform von analytischen Werkzeugen, um die Lücke zwischen dem vorhergesagten und dem tatsächlichen Energieverbrauch in Gebäuden zu minimieren.
www.topas-eeb.eu

Möglichkeiten für Projekte und Förderinstrumente:

Es besteht die Möglichkeit, Förderinstrumente u.a. aus Sachsen wie z.B. SAB, ESF, NFG zu nutzen.

Sie haben Interesse an diesem Trail? Dann kontaktieren Sie uns!
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