Dependable and Autonomous Cyber-Physical Systems

VanAssist

Projektwebsite

Das Hauptziel dieses Projektes ist eine integrierte Fahrzeug- und Systemtechnologie zu entwickeln, die eine weitgehend emissionsfreie und automatisierte Zustellung von Gütern in urbanen Zentren ermöglicht. Dazu wird autonomes und durch einen Leitstand fernüberwachtes Fahren auf Betriebsgeländen (Rangiervorgänge) und in urbanen Umgebungen, sowie eine intelligente Assistenz für die Paketzustellung durch autonome Fahrfunktionen von E-Transportern umgesetzt.

Ansprechpartner: Karina Rehfeldt 

autoMoVe

Im Fokus des Vorhabens autoMoVe stehen hoch modulare Fahrzeugkonzepte, die auf einem universell nutzbaren Fahrzeuggrundmodul mit wechselbaren Fahrzeugaufbauten, wie zum Beispiel für den Personen- oder Gütertransport, basieren. Unter Berücksichtigung der Anforderungen der ausgewählten Anwendungsszenarien erfolgt die Ausarbeitung der Fahrzeugkonzepte mit Fokus auf den Bereichen Fahrzeuggestaltung, Fahrzeugfunktionen, Energiemanagement und Regelung sowie Softwarearchitekturen.

Weiterhin wird zur Unterstützung der virtuellen Entwicklungsarbeit eine Entwicklungs- und Simulationsplattform realisiert. Hierin werden die Funktionen der entwickelten Fahrzeugkonzepte demonstriert. Ergänzend werden einzelne innovative Teilsysteme als Funktionsträger physikalisch realisiert und erprobt.

Ansprechpartner: Tim Warnecke

Genaue Geschwindigkeitsermittlung

Der Autohersteller Volkswagen hat einen Algorithmus entwickeln lassen, welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den Voraussetzungen der Euro-NCAP-Anforderungen ermittelt, anstatt auf Basis aktueller nationaler gesetzlicher Anforderungen. Im Rahmen des Projektes „Genaue Geschwindigkeitsermittlung“ soll die Korrektheit des entwickelten Algorithmus durch formale Methoden gegenüber den gesetzlichen und NCAP Anforderungen überprüft werden. Dafür wurden mathematische Beweise zunächst auf Basis einer abstrakten Repräsentation des implementierten Modells zur Prüfung der Korrektheit des Algorithmus zusammengefasst. Daraus werden die Vorschläge zur Applikation des Modells abgeleitet. In einem weiteren Schritt werden Testfälle und -szenarien auf Basis des abstrakten Modells generiert. Als eine alternative Lösung zum Benchmark, wird ein innovativer Algorithmus mit Beobachtung und Lernen des Fahrzeug- und dessen Reifenprofils entwickelt, um eine präzisere Geschwindigkeitsberechnung zu realisieren.

Ansprechpartner: Adina Aniculaesei

Absicherung Lenkungsentwicklung

Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist zu untersuchen, wie ein gutes und effektives modellbasiertes Absicherungs- und Validierungsverfahren auf Basis der SCADE-Toolkette aussieht. Daraus ist ein konkretes Ziel abgeleitet worden: es sollen anforderungsbasierte Testfälle für eine Fahrzeugfunktion automatisch generiert werden. Für die Modellierung der Fahrzeugfunktion wird SCADE Software Architect verwendet und für die automatisierte Testfallgenerierung wird der Model Checker SCADE Design Verifier eingesetzt.

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit VW Braunschweig durchgeführt, um als Teil eines umfangreicheren Versuchs den Mehrwert von formalen Methoden für unseren industriellen Partner besser hervorzuheben und somit die Akzeptanz von formalen Methoden in der Industrie zu erhöhen.

Ansprechpartner: Adina Aniculaesei

Timing Analyse und Lenkungsentwicklung

Das Projekt "Timing Analyse und Lenkungsentwicklung" forscht an Methoden der Abschätzung und Absicherung von Laufzeitverhalten in eingebetteten Regelungssystemen mit harten Echtzeitanforderungen. Dies geschieht im Rahmen von real existierenden Entwicklungsprojekten. Der Fokus liegt in der Spezifikation, Modellierung und der Messung von Laufzeitverhalten auf Systemebene.

Ansprechpartner: Leonard Scholz

Mobilitätslabor

Das Mobilitätslabor ist ein querschnittliches, internes Projekt welches zum Ziel hat die momentane dynamisch adaptive Software-Plattform mit Absicherungsmechanismen zu verbinden. Die zu entwickelnde Plattform soll in möglichst vielen Projekten Einsatz finden können. Weiterhin ist das Mobilitätslabor ein Ort in dem vor allem Studierende zusammenkommen, um an Themen des autonomen Fahrens und des maschinellen Lernens zu arbeiten. Das Labor verfügt über zwei RaspberryPi-Fahrzeuge, ein 1:8-Modellfahrzeug und ein Innenpositionierungssystem.

Ansprechpartner: Tim Warnecke

Emergent, Resilient Ecosystems and Services

Recycling 4.0

Projektwebsite

Ziel des Projektes "Recycling 4.0" ist es, den Recycling Prozess durch einen gezielten und gesteuerten Informationsaustausch zu verbessern. Alle Akteure, vom Rohstoffproduzenten, über den OEM bis zum Verwerter, sollen miteinander vernetzt werden und eine Circular Economy bilden. Der Fokus unseres Teilprojektes liegt hierbei auf der Entwicklung eines Informations- und Datenmarktplatzes, auf welchem sich die unterschiedlichen Akteure zum Informationsaustausch miteinander vernetzen können. 

Ansprechpartner: Sebastian Lawrenz 

EffizientNutzen

Projektwebsite

Die Neuproduktion von Elektro(nik)produkten in Niedriglohnländern ist aktuell häufig preisgünstiger als Reparatur- bzw. Refurbishing- und Remanufacturingprozesse in Hochlohnstandorten wie Deutschland. Durch immer kürzere Innovationszyklen werden zusätzlich neue Kundenbedürfnisse erzeugt. Trotz des Wunsches vieler Menschen nach der Kaufoption für Gebrauchtgeräte oder Reparaturlösungen für Produkte, für die keine Garantie/Gewährleistung mehr besteht, werden selbst bei hochwertigen Elektro(nik)produkten Reparatur bzw. Aufarbeitung in der Regel nicht in Betracht gezogen oder sind für den Laien selbst unter Anleitung, z.B. in Reparaturkaffees, schlichtweg nicht möglich. Dies ist insbesondere darin begründet, dass die Reparatur bzw. Aufarbeitung immer schwieriger wird, da neben der komplexen elektronischen Hardware das Thema Softwareverfügbarkeit und -sicherheit sowie das Vernetzungs-Know-How eine entscheidende Rolle spielt. In Folge dessen werden Altprodukte nach begrenzter Einsatzzeit durch neue Produkte ersetzt und bestenfalls stofflich/energetisch verwertet. Das Ausmaß dieser globalen Problematik erreichte im Jahr 2016 einen neuen Höchststand mit 44,7 Mio. t Elektronikschrott. Dadurch ergeben sich erhebliche Umweltauswirkungen und Ressourcenverluste, welche durch eine im Projekt avisierte Kreislaufführung auf Basis optimierter Kaskadennutzung und verlängerter Nutzung sowie deren zielgerichtete Verwertung im End-of-Life vermeidbar wären. Daher Zielt das Projekt EffizientNutzen  darauf ab, die Lebens- und insbesondere Nutzungsdauer von diesen Produkten signifikant zu erhöhen. Im Teilprojekt des ISSE’s sollen hierfür insbesondere Digitalisierungsstrategien entwickelt werden, welche die Informationsdefizite schließen.

Ansprechpartner: Priyanka Sharma,  Sebastian Lawrenz 

MaMMa

Projektwebsite 

Das Projekt ist in der Domäne Bergbau angesiedelt und bringt innovative Lösungen aus dem Bereich der Digitalisierung und Automatisierung mit bewährten Konzepten aus dem Bergbau zusammen. Es werden die Verfügbarkeit, Effizienz und Sicherheit der Maschinen und Grubenanlagen durch ein intelligentes, integriertes und ganzheitliches Wartungssystem verbessert. Neue bestehende IOT-Methoden koppeln die bereits installierten Steuerungen und Messsysteme an eine gemeinsame Plattform. So können neue Komponenten Schritt für Schritt an das System angeschlossen oder ältere ähnlich abgekoppelt werden. Schwerpunktmäßig beschäftigen wir uns in diesem Projekt mit der semantischen Integration der unterschiedlichen Datenquellen, vom Sensor bis zur kompletten Maschine. 

Ansprechpartner: Mirco Schindler

ARBAY

Internet-Marktplätze wie Amazon oder eBay dominieren als „digitale Kontrollpunkte“ immer mehr Bereiche des Einzelhandels. Eine Ausnahme bildet bislang der Handel mit langlebigen, hochvarianten und individualisierbaren Konsumgütern. Wie das konfigurierbare Produkt dann in den eigenen vier Wänden wirkt, kann erst nach Lieferung überprüft werden. Das Projekt ARBAY bringt die Beratung und Konfiguration von individualisierten Gütern ins Wohnzimmer. Im Projekt kommen Virtual- und Augmented-Reality-Technologien zum Einsatz, um neue digitale Vertriebswege für hochvariante Güter zu schaffen. Ziel ist es eine Verkaufsplattform zu entwickeln, mit der das Prinzip bekannter Verkaufsplattformen für den Verkauf dieser Güter erweitert wird. Der Schwerpunkt des am ISSE durchgeführten Teil-Projektes bildet die Entwicklung eines semantischen Produktmodells als Basis für die Plattform.

Ansprechpartner:  Abram Lawendy

Intelligente Regelungssysteme

Das Projekt "Intelligente Regelungssysteme" beschäftigt sich mit der Anwendung von Verfahren des Deep Learning auf Regelungssysteme. Langfristiges Ziel ist die Evaluation von Konzepten für intelligente, KI-basierte Regler im Automotive Bereich. Als einen ersten Schritt hierzu werden datenbasierte Modelle für verdeckte Systemzustände untersucht. Als Anwendungsbeispiel werden dabei verschiedene Teilsysteme des Motors betrachtet.

Ansprechpartner: Stefan Wittek

SWZ Multi-level Simulation

Die Entwicklung von cyber-physikalischen Systemen erfordert die Anwendung holistischer Simulationen. Um der Komplexität dieser Systeme gerecht zu werden, streben wir im Projekt Multi-Level Simulation eine effiziente Simulationsmethodik an. Die benötigte holistische Perspektive wird auf dem Groblevel erreicht, welches mit mehreren Modellen auf dem Detaillevel co-simuliert wird, um Teile des Systems zu fokussieren, die von besonderem Erkenntnisinteresse sind. In welche Teile „hineingezoomed“ wird, ist während eines Simulationslaufes dynamisch. Dieser Dynamik wird auf Recheninfrastrukturebene Rechnung getragen, indem die resultierende Multi-Level Simulation in einer Cloud-Umgebung mit dynamisch allokierten Ressourcen ausgerollt und somit die Verschwendung von Ressourcen vermieden wird.

Ansprechpartner: Stefan Wittek

Requirements and Architecture Modelling of Product Line Evolution

Modellbasiertes Anforderungsmanagement für eingebettete Automotive Systeme

Zu den Aufgaben des Anforderungsmanagements gehören das Erfassen und Dokumentieren von Anforderungen. Im Automobilbereich ist es gängige Praxis, dass die Systemanforderungen in Lastenheften nur auf Ebene der Bauteile dokumentiert werden. Damit deren Nachverfolgbarkeit und Konsistenz sichergestellt ist, werden Anforderungen aus der Bauteileebene zu Anforderungen aus der Kundenebene zugeordnet. Dieser Schritt ist sehr aufwändig und fehleranfällig, da sehr viele Bauteile-Anforderungen manuell zugeordnet werden müssen. Der modellbasierte Entwicklungsansatz ermöglicht die werkzeuggestützte Ableitung von Artefakten unterschiedlicher Abstraktionsebenen. Das Ziel ist es deshalb, ein hierarchisches Modellierungskonzept und ein Werkzeug zu entwickeln, damit die Strukturierung und Ableitung von Anforderungen mit Modellierungswerkzeugen lastenheftübergreifend möglich wird.

Ansprechpartner: Axel Grewe

Modulares Thermomanagement

Thermomanagement ist eine Fahrzeugfunktion aus der Regelungstechnik. Ein Teil der Funktion wird mit Softwarekomponenten realisiert, um diese für unterschiedliche Fahrzeugmodelle wiederverwenden zu können. Damit die Schnittstellen und das Verhalten der Software zum Fahrzeugmodell passend konfiguriert werden kann, haben die Softwarekomponenten eine Menge Applikationsparameter. Die Applikationsparameter werden mit DCM-XML basierten Werkzeugen eingestellt, sodass die Einstellung das Zusammenspiel der Softwarekomponenten erfüllen muss. Dazu überprüft der Applikationsentwickler die Beschreibungen manuell auf Konsistenz, was hohen Aufwand verursacht. Ziel ist es, ein integriertes Modellierungskonzept und ein Werkzeug zur automatisierten Konsistenzüberprüfung zu entwickeln, um damit den Aufwand des Applikationsschritts zu senken.

Ansprechpartner: Arthur Strasser

SYNUS

Projektwebsite

Aus der Digitalisierung von Wertschöpfungsketten können branchenübergreifend erhebliche Produktivitätssteigerungen und volkswirtschaftliche Potentiale für den Industriestandort Deutschland resultieren. Grundlage sämtlicher I4.0-Lösungen ist die Erfassung, Verarbeitung und Bereitstellung von Informationen zur echtzeitfähigen Vernetzung von Menschen und Produkten. Aus der Verteilung, Analyse und zielgerichteten Nutzung der Informationen ergeben sich vielfältige Potentiale zur verbesserten Planung und Steuerung von Prozessen und Produkten entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Jedoch sind Unternehmen bei der Digitalisierung eigener Unternehmensprozesse zurückhaltend. Ursache dafür sind mangelnde Kenntnisse, Schwierigkeiten bei der Prognose einer Einführung, hohe Investitionskosten und unbekannte Folgekosten. Die Zielsetzung ist es deshalb, die durch I4.0-Lösungen veränderten Informations-, Material- und Energieflüsse innerhalb von Unternehmen bereichsübergreifend abzubilden. Zur Erreichung der skizzierten Zielsetzung werden neue Methoden, Modellierungs- und Simulationswerkzeuge für die integrierte Konzipierung und Bewertung der Potentiale aber auch Hemmnisse von I4.0-Lösungen erforscht, prototypisch ausgearbeitet und exemplarisch angewendet.

Ansprechpartner: Daning Wang

KISEL

Aufgrund der hohen Entwicklungsdynamik in der Elektromobilität sind Simulationswerkzeuge erforderlich, um aus der Vielzahl möglicher Systemkonzepte und Betriebsstrategien interdisziplinär und abteilungsübergreifend die energetisch und ökonomisch günstigste Konfiguration auswählen zu können. Da die in der Automobilindustrie eingesetzte Werkzeuglandschaft allerdings sehr heterogen ist, ist es kaum möglich, die Menge der erforderlichen Gesamtfahrzeugsimulationen mit angemessenem Aufwand durchzuführen. Dies liegt an der mangelnden Interoperabilität der einzelnen Simulatoren, die einen standardisierten Zugriff auf die Bibliotheken der Komponenten- und Systemmodelle anderer Simulatoren in der Regel nicht ermöglichen. Hier setzt das Projekt KISEL an. Ziel des Projektes ist es, eine neuartige, interdisziplinäre und auf internationalen Standards basierende Katalogplattform für Komponenten- und Systemmodelle zu entwickeln, die eine solche Interoperabilität gewährleistet. Diese wird über einen standardisierten Zugriff auf die Modellbibliotheken unterschiedlicher Simulatoren ermöglicht. Die Wirksamkeit der Plattform wird dabei anhand von Demonstratoren für E-Fahrzeuge der Kompaktklasse und für batteriebetriebene Elektrobusse geprüft.

Ansprechpartner: Christoph Knieke

Data-based Methods for Effective Product- and System-Development and Evolution

WarWeiVMBay III

Das Ziel dieses Projekts ist es, die Verbesserung und Pflege des V-Modells Bayern III sicherzustellen. Das Bayerische Innenministerium nutzt eine unternehmensspezifische Anpassung des V-Modells XT als Prozessmodellstandard bei der Entwicklung von Softwaresystemen. Das V-Modell XT Bayern wurde im Projekt WarWeiVMBay entwickelt. Seitdem werden die Weiterentwicklung, Pflege und Konsistenz zum V-Modell XT durch WarWeiVMBay II und WarWeiVMBay III sichergestellt. Gegenstand des Projekts sind die Bereitstellung einer Change-Management-Umgebung, die Aktivierung weiterer Projekttypen, Updates auf eine neuere Version des V-Modells XT und Wartungsunterstützung.

V-Modell XT Bund

In diesem Projekt geht es um die Verbesserung und Wartung des V-Modells XT Bund. Das V-Modell XT Bund ist eine unternehmensspezifische Anpassung des V-Modells XT an die Bundesbehörden. Es wird in diesem Projekt nach dem V-Modell XT entwickelt, gepflegt und gehalten.

SmartHybrid

Projektwebsite

Im Innovationsverbund SmartHybrid erforschen sechs niedersächsische Forschungseinrichtungen aus unterschiedlichen Wissenschaftsdisziplinen neue digitale Dienstleistungen und innovative Geschäftsmodelle für die Zukunft niedersächsischer Unternehmen. Zentrale Bedeutung für die Forschung habendigitale Technologien wie das Internet of Things, cyber-physische Systeme, Virtual & Augmented Reality oder 3D-Druck, durch deren Integration in Ihre Geschäftsprozesse sich neue digitale Services für viele Produktarten entwickeln lassen. Der Innovationsverbund fokussiert mit dieser Leistungsbündelung im Sinne der „Hybriden Wertschöpfung“ (im Englischen auch Product-Service Systems) ein Thema, das mehr und mehr im Umfeld der Digitalisierung diskutiert wird und von vielen Experten in seiner wirtschaftlichen Bedeutung für den Mittelstand noch über der "Industrie 4.0" angesiedelt wird.

Innovation by Digitalization

Digitalisierungslabor

Projektwebseite 

Das Digitalisierungslabor bietet einen Rahmen, in dem Studierende unterschiedlicher Fachrichtungen, SchülerInnen und Unternehmen aus der Region aufeinandertreffen und gemeinsam mit uns innovative Ideen entwickeln und umsetzen. Wir begleiten die Beteiligten von der Prototypen-Entwicklung bis zu Gründungsinitiativen und helfen ihnen ihr Netzwerk zu erweitern. Die Vermittlung von Fachkräften und die Bindung dieser in der Region sind mit unsere größten Anliegen. Gefördert wird das Digitalisierungslabor vom Landkreis Goslar, der TU Clausthal und vom Europäischen Sozialfonds.

Ansprechpartner: Diana Zucker

Finanzprognose

Das ISSE entwickelt ein Konzept und einen Softwareprototypen eines Prognosesystems zur vorrauschauenden Finanzplanung des IT–Betriebs der Bundesagentur für Arbeit. Aufgabe des Prognosesystems ist die Vorhersage zukünftiger Betriebskosten auf Basis interner und externer Prädiktoren, wie zum Beispiel Ausgaben in der Vergangenheit, Wartungsintervalle oder konjunkturelle Entwicklung.

Ansprechpartner: Peter Engel

Gesundheitsapp

In Zusammenarbeit mit dem Landkreis Goslar, der Rezeptprüfstelle Duderstadt und der Ameno GmbH entwickelt das ISSE eine Gesundheitsapp für die Metropolregion Hannover Braunschweig Göttingen Wolfsburg. Unsere Rolle ist in diesem Projekt die Anforderungserhebung und Konzeptentwicklung. Die Idee zu dieser App wurde erstmals bei der Gesundheitskonferenz 2015 formuliert, 2018 wurde dann ein entsprechender Fördermittelantrag bewilligt. Fokus der App wird einfache Bedienbarkeit sein, die die App einer möglichst breiten Nutzergruppe erschließen soll.

Ansprechpartner: Diana Zucker