Florian Schade, M. Sc.

Florian Schade, M. Sc.

  • Engesserstr. 5
    76131 Karlsruhe

Forschung

Hypervisor-basierte Software-Architekturen für effiziente Mixed-criticality Systeme

Immer leistungsfähigere Verarbeitungsplattformen führen zu zentralisierten Steuerungsarchitekturen in vernetzten eingebetteten Systemen, wie sie in Autos, Flugzeugen oder industriellen Produktionssystemen zu finden sind. Softwaregesteuerte Funktionen, die früher auf verteilten Verarbeitungseinheiten realisiert wurden, werden auf wenigen leistungsstarken Maschinen integriert. Hypervisoren unterstützen diese Integration, indem sie die Ressourcen der Maschine verwalten und Anwendungen isolieren. Im Kontext von Sicherheits- und Echtzeitsystemen ist eine effiziente Integration von mixed-criticality Software jedoch schwierig. Daher erforschen wir Architekturen und Mechanismen, um die Effizienz solcher Plattformen zu erhöhen und gleichzeitig Sicherheits- und Zeitgarantien aufrechtzuerhalten.

Datenverarbeitung in zukünftigen industriellen Produktionssystemen

Zukünftige industrielle Produktionssysteme führen zu neuen Herausforderungen bei der Datenverarbeitung und Maschinensteuerung. Mit dem Fokus auf Flexibilität und Effizienz untersucht das KIT ein Produktionssystemkonzept, das auf kollaborierenden Robotern basiert, die verschiedene Fertigungsschritte ausführen. Während der Produktion tauschen die Roboter ihre Werkzeuge aus und wechseln zwischen Standalone- und Kollaborationsmodus. Ein effizientes Steuerungs- und Datenverarbeitungssystem ist erforderlich, um die Ausführung der Steuerungs- und Datenverarbeitungssoftware in einem Netzwerk von Verarbeitungseinheiten zu koordinieren, die Verarbeitungsleistung entsprechend dem Bedarf des Produktionssystems bereitzustellen und bei Bedarf eine Echtzeitverarbeitung zu gewährleisten.

Betreute studentische Arbeiten (Auswahl)

  • MA: „Architecture for the Integration of Reconfigurable Hardware Accelerators in Hypervisor-based Edge Devices“
  • BA: „Development of a Resource Management Module for XEN Hypervisor Guest System Management“
  • BA: „Automated Job Deployment for Reconfigurable Industry 4.0 Production Systems in Additive Manufacturing“
  • MA: „Embedded Hypervisor Monitoring Using CPU Trace Information“
  • BA: „Design of a Monitoring System for Hypervisor-Based Multiprocessor SoCs“

Publikationen


2022
Zeitschriftenaufsätze
Dynamic Partial Reconfiguration for Adaptive Sensor Integration in Highly Flexible Manufacturing Systems
Schade, F.; Karle, C.; Mühlbeier, E.; Gönnheimer, P.; Fleischer, J.; Becker, J.
2022. Procedia CIRP, 107, 1311–1316. doi:10.1016/j.procir.2022.05.150
Proceedingsbeiträge
Safety by Construction: Pattern-Based Application of Safety Mechanisms in XANDAR
Dörr, T.; Schade, F.; Masing, L.; Becker, J.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Kelefouras, V.; Voros, N.
2022. 2022 IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI (ISVLSI), Nicosia, Cyprus, 04-06 July 2022, 369–370, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ISVLSI54635.2022.00081
A Behavior Specification and Simulation Methodology for Embedded Real-Time Software
Dörr, T.; Schade, F.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Masing, L.; Durak, U.; Becker, J.
2022. 2022 IEEE/ACM 26th International Symposium on Distributed Simulation and Real Time Applications (DS-RT), 151–159, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DS-RT55542.2022.9932069
Using Trace Data for Run-Time Optimization of Parallel Execution in Real-Time Multi-Core Systems
Schade, F.; Sandmann, T.; Becker, J.; Theiling, H.
2022. 2022 IEEE 28th International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications (RTCSA), Taipei, Taiwan, 23-25 August 2022, 228–234, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/RTCSA55878.2022.00031
Hypervisor-Based Target Deployment Strategies for Time Predictability in Model-Based Development
Schade, F.; Dorr, T.; Becker, J.
2022. Conference Proceedings: 2022 IEEE 35th International System-on-Chip Conference (SOCC) Ed.: S. Sezer, 1–2, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/SOCC56010.2022.9908090
XANDAR: A holistic Cybersecurity Engineering Process for Safety-critical and Cyber-physical Systems
Siddiqui, F.; Khan, R.; Sezer, S.; McLaughlin, K.; Masing, L.; Dorr, T.; Schade, F.; Becker, J.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Durak, U.; Adler, N.; Sailer, A.; Weber, R.; Wilhelm, T.; Nemeth, G.; Nemeth, G.; Morales, V.; Gomez, P.; Keramidas, G.; u. a.
2022. 2022 IEEE 95th Vehicular Technology Conference: (VTC2022-Spring): Proceedings ; 19–22 June 2022, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/VTC2022-Spring54318.2022.9860859
XANDAR: Exploiting the X-by-Construction Paradigm in Model-based Development of Safety-critical Systems
Masing, L.; Dörr, T.; Schade, F.; Becker, J.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Tiganourias, E.; Kelefouras, V.; Antonopoulos, K.; Voros, N.; Durak, U.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Panagiotou, C.; Karadimas, D.; Adler, N.; Sailer, A.; Weber, R.; Wilhelm, T.; u. a.
2022. 2022 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), Antwerp, Belgium, 14-23 March 2022, 814–818, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.23919/DATE54114.2022.9774534
Forschungsberichte/Preprints
Safety by Construction: Pattern-Based Application of Safety Mechanisms in XANDAR
Dörr, T.; Schade, F.; Masing, L.; Becker, J.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Kelefouras, V.; Voros, N.
2022. doi:10.5445/IR/1000148579
Final Report Sino-German Industry 4.0 Factory Automation Platform
Albers, A.; Ovtcharova, J.; Becker, J.; Lanza, G.; Zhang, W.; Zhang, T.; Qiao, F.; Ma, Y.; Wang, J.; Wu, Z.; Ehrmann, C.; Gönnheimer, P.; Behrendt, M.; Mandel, C.; Stürmlinger, T.; Klippert, M.; Kimmig, A.; Schade, F.; Yang, S.; Heider, I.; u. a.
2022. (J. Fleischer, Hrsg.), Karlsruher Institut für Technologie (KIT). doi:10.5445/IR/1000143693
2021
Zeitschriftenaufsätze
Wertstromkinematik – Produktionssysteme neu gedacht: Interdisziplinäres Forscherteam arbeitet an der Produktionstechnik der Zukunft (Teil 2)
Kimmig, A.; Schöck, M.; Mühlbeier, E.; Oexle, F.; Fleischer, J.; Bönsch, J.; Ovtcharova, J.; Hahn, J.; Grunwald, A.; Albers, A.; Rapp, S.; Hagenmeyer, V.; Scholz, S. G.; Schmidt, A.; Müller, T.; Becker, J.; Schade, F.; Beyerer, J.; Rehak, J.; Zwick, T.; u. a.
2021. Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 116 (12), 935–939. doi:10.1515/zwf-2021-0207
Proceedingsbeiträge
XANDAR: X-by-Construction Design framework for Engineering Autonomous & Distributed Real-time Embedded Software Systems
Becker, J.; Masing, L.; Dörr, T.; Schade, F.; Keramidas, G.; Antonopoulos, C. P.; Mavropoulos, M.; Tiganourias, E.; Kelefouras, V.; Antonopoulos, K.; Voros, N.; Durak, U.; Ahlbrecht, A.; Zaeske, W.; Panagiotou, C.; Karadimas, D.; Adler, N.; Sailer, A.; Weber, R.; Wilhelm, T.; u. a.
2021. Proceedings 2021 31st International Conference on Field-Programmable Logic and Applications: FPL 2021 ; Dresden, Germany, 30 August – 3 September 2021, 382–383, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/FPL53798.2021.00075
Evaluation of a Hypervisor-Based Smart Controller for Industry 4.0 Functions in Manufacturing
Schade, F.; Barton, D.; Fleischer, J.; Becker, J.
2021. 7th IEEE World Forum on Internet of Things (WF-IoT), 680–685, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/WF-IoT51360.2021.9595534
2019
Zeitschriftenaufsätze
Methodical approach for the development of a platform for the configuration and operation of turnkey production systems
Gönnheimer, P.; Kimmig, A.; Mandel, C.; Stürmlinger, T.; Yang, S.; Schade, F.; Ehrmann, C.; Klee, B.; Behrendt, M.; Schlechtendahl, J.; Fischer, M.; Trautmann, K.; Fleischer, J.; Lanza, G.; Ovtcharova, J.; Becker, J.; Albers, A.
2019. Procedia CIRP, 84, 880–885. doi:10.1016/j.procir.2019.04.260
Evaluation of a high-throughput communication link for future automotive ADAS controllers
Yigui, L.; Youteng, S.; Schade, F.; Hotfilter, T.; Becker, J.; Yuan, Z.; Zizhou, O.; Weiming, L.
2019. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers / D, 233 (9), 2371–2378. doi:10.1177/0954407019851334
Modular smart controller for Industry 4.0 functions in machine tools
Barton, D.; Gönnheimer, P.; Schade, F.; Ehrmann, C.; Becker, J.; Fleischer, J.
2019. Procedia CIRP, 81, 1331–1336. doi:10.1016/j.procir.2019.04.022
Proceedingsbeiträge
Leveraging the Partial Reconfiguration Capability of FPGAs for Processor-Based Fail-Operational Systems
Dörr, T.; Sandmann, T.; Schade, F.; Bapp, F. K.; Becker, J.
2019. Applied Reconfigurable Computing – 15th International Symposium, ARC 2019, Darmstadt, 9.-11. April 2019, 96–111, Springer. doi:10.1007/978-3-030-17227-5_8
2018
Proceedingsbeiträge
HLS-based Performance and Resource Optimization of Cryptographic Modules
Silitonga, A.; Schade, F.; Jiang, G.; Becker, J.
2018. Proceedings of the 16th IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing with Applications (ISPA2018), Melbourne, Australia, 11th-13th December 2018, 1009–1016, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/BDCloud.2018.00147
Forschungsberichte/Preprints