Laufende Forschungsprojekte

Das ITIV ist u.a. in folgenden Forschungsprojekten involviert:

BELLE II

News

News 03/2021: Neuronale Netzwerk Trigger für das Belle II Experiment operationsfähig

 

Weiterführende Links:

https://twitter.com/belle2collab/status/1368061620023259137?s=20

https://www.mpp.mpg.de/aktuelles/meldungen/detail/meilenstein-bei-belle-ii-detektor-nimmt-seinen-platz-im-beschleunigerring-ein

 

Introduction

The ITIV is participating in the research of novel concepts for electronics used at the most capable particle detectors around the world, these include the Belle II detector of the high luminosity collider Super KEKb at the KEK in Tsukuba, Japan, the Compressed Baryonic Matter (CBM) experiment located at GSI Darmstadt, and the Compact Muon Solenoid of the Large Hadron Collider (LHC) at CERN, Swiss. Doctoral researches at ITIV are primarily engaged in the development of FPGA designs for high speed data processing close to the detectors in order to reduce the generated amount of data at an early stage and the development of systems and interfacing components for the synchronization of electronics present in the data acquisition system of detectors.

 

 

Data Reduction

New methodologies and architectures for data reduction are investigated for the Detector Experiments at ITIV. In context of the Belle II experiment they will contribute to the selection of low-energetic particles like pions, which would be lost otherwise. To achieve effective selection, Machine learning algorithms are implemented on FPGAs. The implementation on high-end FPGAs allows meeting the requirements on real-time and quality at comparably low resource utilization.
Partners : Blue Yonder, IEKP-KIT, TU München, Uni Giessen, Japan's High Energy Accelerator Research Organization (KEK)

 

 Belle II PXD/SVD Workshop with ITIV Researcher

 

 

Belle II 3D Model

 

 

Pattern Recognition

To keep pace with the upcoming upgrade of the LHC it is planned to extend the CMS to feature a track trigger that generates an acceptance signal in case an interesting event occurs. One way of generating that signal is by comparing input trajectories with predefined interesting trajectories that are stored in data banks. This corresponds to conducting pattern recognition. At the ITIV an efficient memory architecture based on Look-up-Tables is designed and evaluated for future application in the upgraded CMS.

Partners: IPE-KIT, CERN 

 

             

CMS Silicon Tracker                             CMS Detector                                      CMS Cabling

 

Timing and Synchronisation

In particle detectors it is of very high importance to be able to put data generated by different detector elements into the context of the whole detector for each point in time. As a consequence of this, the online part of the detector readout's data acquisition needs to be accurately synchronized in both time and frequency. In the CBM experiment, the ITIV contributes the design of the Timing and Fast Control system, which is in charge of controlling this integral part of the detector readout. Without this system, track reconstruction will not be possible in the offline domain i.e. at the server farm, within a reasonable amount of time at data rates of Terabit per second.

Partners: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung Darmstadt

 

 

 

CBM Collaboration Meeting with ITIV Researcher

 

 

Timing and Fast Control Master Board 

 

AStriD - Autonome Straßenbahn im Depot

 

Problemstellung

Aufgrund der betrieblichen Umgebung - kein öffentlicher Zugang, niedrige Geschwindigkeiten, geregelte Prozesse – könnten autonom fahrende Straßenbahnen bereits heute die Effizienz im Depot steigern, Kosten senken und die Verfügbarkeit steigern. Für die Umsetzung ist es notwendig, offene Forschungsfragen bezüglich der einzusetzenden Sensor- und Lokalisierungstechnologien, des Datenaustausches zwischen den beteiligten Systemen und die Zulassung sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen zu beantworten.

 

Projektziel

Es soll eine Vollautomatisierung eines Straßenbahndepots auf Basis einer autonom fahrenden Tram und eines digitalen Betriebshofes am Beispiel der Verkehrsbetriebe Potsdam konzipiert und die technische Machbarkeit prototypisch mit autonom durchgeführten Servicefahrten (z.B. durch eine Waschanlage zu einem Abstellgleis) demonstriert werden. Auf Basis der Erfahrungen aus der Umsetzung soll der weitere wissenschaftliche/technische/rechtliche Handlungsbedarf - bezüglich Sensorik, Datenqualität und –verfügbarkeit, Datenzugriff und den Datenschnittstellen zu den beteiligten Systemen aufgezeigt werden.

 

Durchführung

Es wird ein Konzept für einen digitalen Betriebshof mit dem Schwerpunkt der datentechnischen Vernetzung aller an der Automatisierung beteiligten Komponenten (Steuerungssoftware, Anlagen und Fahrzeuge) erarbeitet. Die Demonstration der Machbarkeit erfolgt anhand ausgewählter autonomer Servicefahrten durch die Realisierung der datentechnischen Verknüpfung der Depotsysteme, der digitalen Karte und einer intelligenten Tram über einen Data Hub. Die Tram wird dafür mit einem Fahrautomaten und einer sensorbasierten Umfelderfassung ausgerüstet.

 

Beitrag des KIT

Das KIT übernimmt die Analyse der vorhandenen Prozesse im Depot und die Ableitung der darauf basierenden Use-Cases. Weiter wird der Zielzustand des digitalen Betriebshofes spezifiziert. Mit diesen Erkenntnissen wird das KIT zur Erstellung der digitalen Karte beitragen, um eine automatisierte Fahrt auf dem Betriebshof zu ermöglichen. Dabei fließen auch die Expertise zur Vorverarbeitung der Sensordaten, der Erstellung von Bewertungsmetriken zur methodischen Auswahl eines geeigneten Verfahrens zur KI-basierten Sensorfusion und der Ermittlung von Optimierungsansätzen ein. Dies ermöglicht eine genaue 3D Modellierung der Fahrwege und der Umgebung auf dem Betriebshof.
Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse des Konzepts zur Übertragung auf andere Betriebshöfe abstrahiert.

 

Verbundkoordinator:        Siemens Mobility GmbH
Projektvolumen:               4.312.508 € (davon 63 % Förderanteil durch BMVI)
Projektlaufzeit:                10/2019 - 12/2022
Projektpartner:

  • Siemens Mobility GmbH
  • Codewerk GmbH
  • ViP Verkehrsbetrieb Potsdam GmbH
  • IKEM
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)


Projektsteckbrief BMVI:    BMVI - AStriD - Autonome Straßenbahn im Depot

 

Big Data Analytics in Stadtbussen

 

Durch die kontinuierlichen technischen Weiterentwicklungen in der Sensortechnik, der Rechenperformanz eingebetteter Systeme und der Datenübertragungsraten über die Luft eröffnen sich neue Chancen für Anwendungen im öffentlichen Nahverkehr. Dazu gehören die viel beachteten automatisierten Fahrzeuge, Themen wie Update-over-the-Air und neue Antriebskonzepte. Jedes Thema für sich bietet darüber hinaus weitere Chancen und Herausforderungen.
Das Fahrzeug öffnet sich, um Daten für Fehlerbehebung („Bugfixes“) oder funktionale Weiterentwicklungen („Updates“) aufzunehmen und die eigenen Daten weiterzugeben, zum Beispiel für eine Erfassung des Fahrzeugzustandes („Prädiktive Diagnose“), aber auch die verteilte Berechnung von Fahrzeugfunktionen außerhalb des Fahrzeugs („verteilte Fahrzeugfunktionen“).

 


Prädiktive Diagnose einer Bustür

Der Fahrzeugzustand eines Stadtbusses wird derzeit durch den Fahrer kontinuierlich überwacht. Er informiert die Leitstelle des Verkehrsbetriebs und schreibt Fahrtmeldungen. Durch das automatisierte Fahren können Zustände der Fahrzeuge nicht mehr vom Fahrer überwacht werden, da es ja gerade im Sinne der Produktivitätssteigerung gilt diesen zu ersetzen. Bei Ausfällen von Komponenten wie beispielsweise der Bustür kann dann nicht mehr direkt auf der Strecke durch den Fahrer eingegriffen werden, was zu langen Ausfall-/Wartezeiten führen kann, wodurch für das Produkt Linienverkehr ein Imageschaden entsteht. Dem ist frühzeitig entgegen zu wirken. Durch die technologische Erfassung des Betriebszustands auf dem Fahrzeug besteht die Chance auf Alterung und Ausfallwahrscheinlichkeit rückzuschließen, proaktiv zu agieren und so zur Erhöhung der störungsfreien Betriebszeit beizutragen.

 

 

Verteilte Berechnung der Klimafunktion eines Stadtbusses in der Cloud

Die Klimatisierung eines Stadtbusses bietet sich für eine cloudbasierte Fahrzeugfunktion an, da sie nicht echtzeitkritisch ist und durch zusätzliche Informationen in der Cloud intelligenter gestaltet werden kann. Der Stadtbus unterliegt strengen Komfortvorschriften der Verkehrsbetriebe und gerade bei den kommenden elektrischen Fahrzeugen spielen zudem Reichweitenaspekte, die stark von der Klimafunktion abhängig sind, eine große Rolle. Zu berücksichtigende Parameter sind speziell die Türen bzw. deren Schließ- und Öffnungszeiten. Gerade bei großem Temperaturunterschied zwischen Innenraum und Außenluft steckt in der gesteuerten und überwachten Türbedienung ein hohes Optimierungspotential. Das Wissen über zukünftige Türöffnungen und ein- beziehungsweise aussteigende Personen kann der Funktion in der Cloud zur Verfügung gestellt werden, sodass die Klimaanlage das Fahrzeug entsprechend energiesparsam vorkonditionieren kann.

 

EPI (European Processor Initiative)

Website: https://www.european-processor-initiative.eu/

Twitter: https://twitter.com/EUProcessor


Hoch performante Rechnerarchitekturen und Chips für High-Performance Computing (HPC) kommen aktuell zum Großteil aus den USA und Asien. Die Europäische Prozessor Initiative (EPI) möchte mit ihrem gleichnamigen Projekt diesen Markt auch von Europa aus betreten. Das Ende 2018 gestartete Projekt wird im Rahmen des Horizon 2020 Programms der Europäischen Union gefördert. Die Gesamtlaufzeit beträgt 3 Jahre. Danach ist eine Fortführung geplant.

 

Abbildung 1: Zeitleiste des EPI Projektes


Das Konsortium aus 26 Partnern – darunter auch das KIT – hat sich das Ziel gesetzt, den ersten Chip bis spätestens 2022 auf den Markt zu bringen. Neben dem HPC, soll auch eine embedded Variante des Chips für den Automobilbereich angeboten werden. Damit können die nächsten Herausforderungen wie z.B. autonomes Fahren bedient werden.

Abbildung 2: Übersicht über die EPI-Architektur


Im Laufe des Projektes werden von den Partnern Module entwickelt und zusammen mit auf dem Markt bereits erprobten Modulen integriert. Außerdem wird die Fertigung von Floorplanning bis Tapeout übernommen.
Das Projekt gliedert sich in einen organisatorischen und vier technische Streams, welche sich um die generelle Spezifikation, Beschleuniger Architekturen sowie um die HPC- und Automotive spezifischen Aspekte kümmern. Die Hardwarebeschleuniger sollen speziell den Bereich Machine Learning und Bildverarbeitung abdecken. Dazu werden Risc-V Kerne mit Vector Extension eingesetzt. Zudem befinden sich auf der EPI Plattform etablierte ARM Cortex CPUs der neusten Generation, um genug allgemeine Rechenleistung bereitzustellen. Als Alleinstellungsmerkmal sind weiterhin ein Multi-Processing-Array (MPPA) von Kalray und ein eFPGA von Menta auf dem Chip zu finden. Peripherieseitig werden HBM und DDR Speicher angebunden sowie über PCIe 5 kommuniziert. Ein Die to Die (D2D) Link ermöglicht den Verbund von mehreren EPI Chips.

 

Abbildung 3: Partner im EPI Konsortium


Das ITIV als Vollpartner im Projekt beteiligt sich im Automotive Stream. In enger Kooperation mit Menta, BMW, der Uni Zagreb und Infineon entwickeln wir HW/SW Partitionierungen für Anwendungsszenarien aus dem Automobilbereich. In diesem Bereich können wir unsere Expertise aus anderen Projekten und unserer Forschung optimal einsetzen.

 

Tutorial, 17. Juli 2019, Barcelona: https://www.youtube.com/watch?v=IxdL0PAqmAw&list=PLM3B7ZvvVLegKNiiBX8WPVCEtAvDbqw9t&index=1<

Pressemeldungen:

(09-2020): https://www.heise.de/hintergrund/Digitale-Souveraenitaet-bei-Prozessoren-4876945.html

(09-2020): https://www.golem.de/news/sipearl-rhea-europas-supercomputer-cpu-nutzt-72-arm-kerne-2009-150737.html

(11-2019): https://www.european-processor-initiative.eu/european-processor-initiative-first-year-of-activities/

(04-2019): https://www.european-processor-initiative.eu/first-steps-towards-a-made-in-europe-high-performance-microprocessor/

 

H2 Rhein-Neckar

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Bild: © Oleksandr/stock.adobe.com

Motivation

Die globale Herausforderung um den Klimawandel kann nur gemeistert werden, wenn alle Beteiligten an einem Strang ziehen. Auch der Bereich des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) bietet Möglichkeiten zur Einsparung des Schadstoffaustoßes. Eine mögliche Schlüsseltechnologie bildet hierbei die Brennstoffzellentechnologie. Diese Technologie eröffnet neue Möglichkeiten, das Mobilitätssystem in Effizienz und Umweltfreundlichkeit positiv voranzutreiben.

 

Projektziel

Durch das Projekt soll der praktische Einsatz von emissionsfreien Fahrzeugen ermöglicht werden. Dazu werden im Zuge der anstehenden Flottenerneuerung in Mannheim und Heidelberg insgesamt 40 Fahrzeuge durch solche mit elektrifizierten Antrieben ausgetauscht. Damit einher gehen die Anpassung der Betriebshöfe und der Ladeinfrastruktur.

 

Durchführung

H2Rhein-Neckar siedelt sich an dem Projekt H2Rivers an. Dieses hat den Zuschlag als bundesweites Leuchtturmprojekt für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie erhalten und wurde im Rahmen der HyLand-Ausschreibung als HyPerformer ausgezeichnet. Aus der Synergie dieser beider Projekte soll das Voranschreiten der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie in Baden-Württemberg gefördert werden. Zu diesem Zweck und im Rahmen dieser Förderung wurden bereits Voruntersuchungen zur technischen Machbarkeit und Effizienz der H2 Technologie durchgeführt, wie im Rahmen des landesgeförderten Projekts H2SOUL. Als ökonomisch beste Lösungsvariante wurde auf diese Weise die Brennstoffzellen-Range-Extendertechnologie (BZ-REX) identifiziert. Daher werden mit H2Rhein-Neckar insgesamt 40 BZ-REX Fahrzeuge im Zuge der anstehenden Flottenerneuerung in Mannheim und Heidelberg eingesetzt. Des Weiteren wird die benötigte Lade- und Infrastruktur auf den Betriebshöfen angepasst. Da es an erfahrenen Institutionen bezüglich eines solchen Vorhabens mangelt, soll durch eine Begleitforschung die optimale Umsetzung sichergestellt werden. Dabei soll durch die Varianten der Einsatzszenarien unter anderem der Infrastrukturaufbau in effizienter Weise gestaltet und eine nachhaltige Betriebsstrategie zwischen Energie-Bereitstellung und Verbrauch entworfen werden.

 

Projektbeitrag des KIT

Ziel des Projektbeitrags durch das ITIV besteht aus der simulativen Evaluierung und der Informationsgewinnung von Reichweiteneinflussfaktoren, sowie die Konzeptionierung von Betriebshöfen und Anpassung bestehender Betriebshofmanagementsysteme für alternative Antriebe im Speziellen Brennstoffzellen.
Durch den Aufbau eines Simulationsmodell des Fahrzeugs wird die Technologie auf Reichweiten und den unterschiedlichen Tagesverbrauch hin untersucht. Durch spezielle Datenlogger werden anschließend Fahrzeugdaten aufgenommen, um das Simulationsmodell zu verfeinern und die Vorhersagen zu optimieren. Auf diese Weise können Anomalien im Einsatz identifiziert werden und auf Parameterveränderungen reagiert werden.
Zusätzlich werden die Prozessabläufe auf Betriebshöfen in Bezug auf hinzukommende Fragestellungen und Herausforderungen untersucht. Hierzu wird ebenfalls eine Simulation eingesetzt und Veränderungen und Ergänzungen an bestehende Betriebshofmanagementsystemen evaluiert.
Durch die gewonnenen Erkenntnisse wird die Wettbewerbsfähigkeit der Antriebstechnologien untersucht.

 

Verbundkoordinator: e-mobil BW GmbH
Projektträger: Projektträger Karlsruher (PTKA)
Fördergeber: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg
Projektvolumen: ca 45,8 Mio. € (davon 20 Mio. € Förderanteil durch BMVI)
Projektlaufzeit: 11/2020 – 03/2024

 

Projektpartner:

  • Rhein-Neckar-Verkehr GmbH
  • H2 MOBILITY GmbH & Ko. KG
  • KIT – Institut für Technik der Informationsverarbeitung
  • Universität Mannheim - Mannheim Institute for Sustainable Energy Studies

 

Projekt InvasIC

 

 

Sonderforschungsbereich/Transregio 89 - Invasives Rechnen - InvasIC

 

Unter dem Begriff Invasives Rechnen wird ein völlig neues Paradigma für den Entwurf und die Programmierung zukünftiger paralleler Rechensysteme erforscht. Die Grundidee besteht darin, parallelen Programmen die Fähigkeit zu verleihen, in einer als Invasion bezeichneten Phase ressourcengewahr Berechnungen auf eine Menge aktuell verfügbarer Ressourcen zu verteilen, und nach paralleler Abarbeitung diese in einer als Rückzug bezeichneten Phase wieder frei zu geben. Um diese neue Art der selbstadaptiven und ressourcengewahren Programmierung auf zukünftigen MPSoCs (engl. Multi-Processor-Systems-on-a-Chip) effizient zu ermöglichen, bedarf es neuer Programmierkonzepte, Sprachen und Compilern wie auch Laufzeit- bzw. Betriebssystemen sowie revolutionärer Architekturerfindungen, die sich auf die Rekonfigurierbarkeit von sowohl Prozessor-, Verbindungs- als auch Speicher- Ressourcen beziehen.

Sonderforschungsbereich/Transregio 89... 

 

Teilprojekte:

B1 Adaptive, anwendungsspezifische, invasive Mikroarchitekturen

B1 untersucht Mechanismen, die unter Verwendung einer zur Laufzeit rekonfigurierbaren Hardware Adaptivität im Instruktionssatz (ISA) und der Mikroarchitektur (μArch) bieten. Wir werden Konzepte und Methoden untersuchen, um diese Hardware und μArch innerhalb eines i-Cores zu invadieren. Die Ziele sind es, die Konzepte führender rekonfigurierbarer Prozessoren für invasives Rechnen zu erweitern und deren Vorteile nutzbar zu machen. Der Fokus liegt auf i) Untersuchung von Laufzeitadaptivität der μArch, ii) bedarfsabhängige Bereitstellung i-let-spezifischer ISA und iii) dynamische Beschleunigung von grundlegenden Invasionskommandos und Laufzeitsystem.

 

B5 Invasive NoCs – autonome, selbst-optimierende Kommunikationsinfrastrukturen für eingebettete Mehrprozessor-Systeme

B5 befasst sich mit der Erforschung und dem Entwurf invadierbarer On-Chip-Kommunikationsnetze (sog. iNoCs) mit Fokus auf drei zentralen Problemstellungen: a) Definition notwendiger Protokolle und Routerfunktionalitäten zur Invasion von Kommunikationskanälen, b) Charakterisierung und Laufzeit-Vorhersage des Kommunikationsaufkommens zur Verbesserung von Datendurchsatz und Ressourcenauslastung sowie c) dezentrale Strategien zur kostengünstigen Einbettung anwendungsspezifischer Kommunikationsmuster und -topologien unter Berücksichtigung von Latenzschranken, konkurrierenden Invasionsanfragen als auch temporären Linkausfällen.

 

Z2 Validierung und Demonstrator

Teilprojekt Z2 beschreibt die FPGA-basierte Demonstrationsplattform, die benötigt wird, a) um frühzeitig Konzepte invasiver Hardware, Software und Algorithmen bewerten zu können, b) um Risiken für den nachfolgenden Entwurf des invasiven ASIC zu reduzieren und c) um ein heterogenes, invasives MPSoC prototypisch zu realisieren, da Simulationsansätze hinsichtlich Komplexität und Genauigkeit nicht einsetzbar sind.

 

Links zur Projektwebseite:

B1: http://invasic.informatik.uni-erlangen.de/en/tp_b1_PhII.php
B5: http://invasic.informatik.uni-erlangen.de/en/tp_b5_PhII.php
Z2: http://invasic.informatik.uni-erlangen.de/en/tp_z2_PhII.php

 

Partner

  • FAU: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg www.fau.de
  • TUM: Technische Universität München www.tum.de 

 

 

 

Fotos von Projekttreffen:

 

Jahresversammlung in Blaubeuren, 15-16 September 2016 (Bericht zum Meeting unter http://invasic.informatik.uni-erlangen.de/en/intern_meeting.php)

 

 

Halbjahresversammlung 14.02.2011

 

 

 

Team Teilbereich Z2

 

 

Projekttreffen in Pommersfelden

 

 

 

Veröffentlichungen (mit ITIV-Beteiligung)


Projekt: I4TP - Sino German Industry 4.0 Factory Automation Platform

 

Projektseite: https://i4tp.de/

 

Die Globalisierung des produzierenden Gewerbes und der Trend zur Individualisierung von Gütern bis zur Produktion in Losgröße 1 erfordern eine einfache und schnelle Konzeption und Inbetriebnahme von ebenso individualisierten Produktionssystemen. Solche Industrie-4.0-Produktionssysteme umfassen eine Vielzahl von Einzelmaschinen unterschiedlicher Hersteller und müssen dynamisch konfiguriert und überwacht werden. Die Herausforderungen in Planung, Aufbau und Betrieb solcher Produktionssysteme liegen dabei nicht nur in den Schnittstellen der zu integrierenden Komponenten, sondern auch in der Entwicklung neuer Abläufe, Methoden und Prozesse für eine herstellerübergreifende, globale Zusammenarbeit.

Im Rahmen des Forschungsprojektes I4TP wird daher eine softwaregestützte, modellbasierte, deutsch-chinesische Fabrikautomatisierungsplattform zur schnellen und einfachen Konzeption und Inbetriebnahme schlüsselfertiger Produktionssysteme (Turnkeyproduktionssysteme) mit integrierter Produktberatung und Erstellung maßgeschneiderter Geschäftsmodelle entwickelt.

Der Beitrag des ITIV liegt hierbei in der Bereitstellung eingebetteter Systeme auf Maschinen- und Maschinenclusterebene sowie deren Verbindung zum Back-End/Cloud. Hierfür werden echtzeitfähige eingebettete Systeme entworfen, die zur Laufzeit umkonfiguriert und Updates eingespielt werden können. Ebenso steht die Topologie (vergleichbar der E/E-Architektur in Fahrzeugen) der Vernetzung für das Institut im Vordergrund. Hierbei wird ein hierarchischer Aufbau entwickelt, der ebenfalls zur Laufzeit die Änderungen des Produktionssystems auf Basis von Änderungen des Produkts abbilden und damit die Maschinen effizient vernetzen kann.

Da in diesem Kontext Daten mit entsprechendem Know-How über Fertigungsprozesse und Produkte ausgetauscht und ins Back-End/Cloud zurückgespielt werden, wird der Aspekt der Datensicherheit (Security) in den eingebetteten Systemen berücksichtigt. Dies kann sich sowohl auf Software- als auch auf Hardware-Ebene widerspiegeln und wird bei der Auslegung berücksichtigt.

 

 

Das Projekt I4.TP hat eine Laufzeit von 3 Jahren (01. Januar 2018 – 31. Dezember 2020) und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) auf deutscher und dem Ministry of Science and Technology (MOST) auf chinesischer Seite gefördert.

 

Projektpartner Deutschland:

  • Karlsruher Institut für Technologie
    • ITIV
    • wbk (Koordination)
    • IPEK
    • IMI
  • Bosch Rexroth AG
  • SCHAEFFLER Technologies AG & Co. KG
  • SCHUNK GmbH & Co. KG

Projektpartner China:

  •  Tongji Universität, Shanghai
    •  Tongji – Institute of Advanced Manufacturing Technology (AMTC/Maschinenebene)
    •  Tongji – CIMS Research Center
    •  Tongji – SIEMENS-Stiftungslehrstuhl für Maschinenbauinformatik
    •  Tongji – INFINEON-Stiftungslehrstuhl für Embedded Systems
  •  Shenyang Machine Tool Co., Ltd.
  •  Microcyber Inc.
  •  Instrumentation Technology and Economy Institute, P.R. China

 

Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe

 

Projektseite: http://www.profilregion-ka.de/index.php/de/


Projektpartner

  • Karlsruhe Institut für Technologie (KIT)
  • Fraunhofer
  • Forschungszentrum Informatik (FZI)
  • Hochschule Karlsruhe Technik und Wirtschaft (HsKA)

 

Die Profilregion Mobilitätssysteme Karlsruhe ist sie eine offene Innovationsplattform für den partnerschaftlichen Austausch mit Industrie, Wirtschaft, Politik und weiteren Netzwerken.
Durch den gesteigerten Grad der Vernetzung und Automatisierung des Automobils werden sowohl funktionale Sicherheit (Safety) als auch Informationssicherheit (Security) zu wesentlichen Fragestellungen in der Fahrzeugentwicklung. Um in diesem wachsenden Kommunikationsnetzwerk eine sichere Mobilität zu gewährleisten, müssen diese neu entwickelten Systeme vor ihrer Markteinführung in einem hohen Variantenraum von Verkehrssituationen getestet werden. Aktuell finden diese Tests noch überwiegend auf der Straße statt.
Das ITIV ist im Teilprojekt "Virtuelles Testfeld für die Verifikation vernetzter und autonomer Fahrfunktionen" vertreten, in der eine Simulationsumgebung entwickelt wird. Diese Simulation kann auf verschiedenen Abstraktionsebenen (Verkehrsfluss, Fahrzeugführung, Fahrphysik, etc.) erfolgen. Dafür wurde am ITIV eine Metrik zur Bewertung zulassungsrelevanter Funktionen von Fahrerassistenzsystemen mittels UN/ECE-Richtlinien aufgebaut.

 

PrognoNetz – Künstlich intelligente Prognose der Strombelastbarkeit

Der starke Ausbau von erneuerbaren Energien (Windenergie im Norddeutschland und Photovoltaik im Süden) bringt zusammen mit dem gestiegenen internationalen Stromhandel die Stromübertragungsnetze bereits an ihre Grenzen. Um die Übertragungskapazität der Freileitungen zu erhöhen und somit die Abschaltung von Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien, vor allem bei hohem Windaufkommen, zu vermeiden, scheint ein erheblicher Ausbau der bestehenden Netzinfrastruktur als erforderlich. Dies bedarf jedoch langwierigen Genehmigungsverfahren und ist sehr kostenintensiv.


Im Gegensatz kann man den Bedarf an Neubautrassen durch effektive Maßnahmen zur besseren Ausnutzung der vorhandenen Netze deutlich reduzieren. Die Übertragungskapazität lässt sich beispielsweise in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeit und -Richtung) deutlich erhöhen, als in der maßgeblichen Norm konservativ vorgesehen. Dies kann erfolgen ohne dass die maximal zulässige Leitertemperatur überschritten und die Mindestabstände des Leiters zum Boden bzw. zu Gegenständen unterschritten werden.


In der Regel werden Messdaten aus Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) herangezogen, mit derer Hilfe die Seiltemperatur und die daraus resultierende zulässige Strombelastbarkeit abgeschätzt werden. Ein genauer witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb ist jedoch momentan anhand von diesen herkömmlichen Systemen begrenzt einsetzbar, da die tatsächliche Seiltemperatur erheblich von der aus den Wetterdaten abgeschätzten Seiltemperatur abweichen kann. Genauso schwierig ist es, eine zuverlässige Belastbarkeitsprognose auf Basis von DWD-Wetterdaten zur Erstellung von Netzbetriebsplanungen generieren zu können. Der Hauptgrund dafür liegt in der Tatsache, dass DWD Wetterstationen i.d.R. nicht hinreichend nah an der Leitung messen und im Gesamtnetz keine geeignete Auflösung bieten, um die häufigen hohen Schwankungen der Wetterparameter, auch innerhalb von 100-m Strecken, entlang der Freileitung erfassen zu können.

 


Die Entwicklung eines flächendeckenden, meteorologischen Netzwerks, welches hinreichend nah an die Freileitungen angeordnet ist und dort mittels intelligenten Sensorknoten die Witterungsbedingungen erfasst, soll die obengenannten Probleme vollständig lösen und eine zuverlässige Alternative zur heutigen Technik anbieten. Neu zu entwickelnde Algorithmen sollen dazu eine selbstlernende Funktion anbieten, welche zur automatisierten Erstellung von genaueren Strombelastbarkeitsprognosen auf Basis von den verteilt gemessenen Wetterdaten führt. Hiermit werden intelligente Modelle für jede Leitung des Stromnetzes mittels historischen Messdaten gebildet.


Das zu entwickelnde meteorologische Netzwerk soll zunächst an bestehende Hochspannungsleitungen und an Betriebsmitteln des Partners Transnet BW eingesetzt werden. Bei einer erfolgreichen Demonstration hat das Projekt das Potential, elektrische Netze jederzeit und abhängig von günstigen Witterungsbedingungen, nämlich starker Wind bzw. niedrige Außentemperatur, optimal auszunutzen. Ein daran angepasster Netzbetrieb soll Engpässe überbrücken, welches zu einer Erhöhung des Stromtransports um ca. 15% bis 30% (in einigen Fällen bis zum 50%) führen kann.

 

Konsortium

Stents4Tomorrow

 

Entwicklung eines hochflexiblen, lernenden Produktionsverfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung patientenindividueller geflochtener, kardiovaskulärer Implantate (Stents) in höchster Qualität mittels neuartiger, intelligenter, autonomer Produktionsmittel


Problemstellung

Seit Jahren stehen bei den Todesursachen Herz-Kreislauf-Erkrankungen weltweit an erster Stelle. In Deutschland entfallen bspw. 13,7 Prozent der Krankheitskosten, entspricht ca. 338,2 Milliarden Euro, auf diese Gruppe von Erkrankungen, womit diese den größten Posten darstellen (2015/DESTATIS, 29.9.2017). Bei der Ursachenbehandlung dieser Krankheiten werden u. a. kardiovaskuläre Implantate, welche auch als Stents bezeichnet werden, eingesetzt (s. Abbildung 1). Die Herstellung dieser Stents erfolgt prinzipiell entweder mittels Verfahren des Laserschneidens oder Flechten. Die Produktion via Flechten hat, im Vergleich zum Laserschneiden, den Vorteil geringerer Wandstärken, kleinerer Baugrößen und weniger Nachbearbeitungsschritten. Demgegenüber stehen im Vergleich jedoch eine geringere Flexibilität bez. der zu realisierenden Struktur sowie eine geringere Produktionsgeschwindigkeit.

 

                                                                                                                 Abbildung 1: Geflochtener Stent

 

Zielsetzung


Ziel des Forschungsprojektes Stents4Tomorrow ist die Entwicklung einer neuartigen Tunnelflechtmaschine zur ressourceneffizienten, flexiblen und schnellen Produktion von Stents. Hierbei soll, im Vergleich zu aktuellen Flechtmaschinen, ein geändertes physikalisches Wirkprinzip zur Steuerung der Flechtbahnen sowie neuartige Produktionsmittel zum Einsatz kommen. Insgesamt soll somit das Flechten patientenindividueller Stents unter hohen Qualitätsstandards wirtschaftlich ermöglicht werden.
Praktisch muss für die Montage der Tunnelflechtanlage neue Klöppel sowie eine magnetische Weiche entwickelt werden, die das geänderte Wirkprinzip realisieren sollen. Außerdem wird Software zur Steuerung der Maschine und des Flechtprozesses sowie ein Energiemanagement benötigt. Abgesehen davon sollen Fehler im Flechtprozess identifiziert und behoben werden, was mithilfe des zu entwickelnden Lernmoduls erfolgt (s. Abbildung 2).

 

                        Abbildung 2: Konzeptionelle Darstellung der zu erforschenden sowie entwickelnden Bestandteile

 

Beitrag des KITs


Das KIT ist maßgeblich an der Entwicklung des Lernmoduls beteiligt. Das Lernmodul ist für die Flechtfehlerdetektion sowie -behebung während des Produktionsprozesses zuständig. Die Fehlerdetektion erfolgt kamerabasiert unter Einsatz Künstlicher Intelligenz. Anschließend soll aus dem ermittelten Fehler sowie dessen Lokalisation Korrekturanweisungen zur Behebung sowie ggf. zur Prävention des Fehlers gefolgert werden.


Projektlaufzeit:            01.03.2019 − 28.02.2022
Projektkoordinator:     ADMEDES GmbH
Projektvolumen:          4.2 Mio. € (davon 2.3 Mio. € Förderanteil durch das BMBF)

 

Projektpartner:

  • ADMEDES GmbH, Pforzheim
  • Steeger GmbH & Co. KG, Wuppertal
  • ROAD Deutschland GmbH, Gölshausen
  • Sauter Elektrotechnik GmbH & Co. KG, Bretten
  • INOVA Engineering GmbH, Niefern
  • Technische Universität Dresden, Dresden
  • Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe

 

Step-Up!CPS: „Software-Methoden und Technologien für Modulare Updates von Cyber-Physischen Systemen“

 

Projektwebseite: http://www.stepup-cps.de/

 

Motivation

In nahezu allen Industriezweigen übernehmen bereits heute Cyber-physische Systeme (CPS) neben Komfortfunktionen auch sicherheitskritische Kontrollfunktionen wie beispielsweise automatisiertes Fahren oder die Steuerung von Produktionsanlagen. Auf Grund des hohen Schadenspotentials bei Fehlfunktionen und der großen Komplexität dieser CPS ist ihre modulare Updatefähigkeit während des Betriebs – d.h. die Aktualisierung einzelner, auch sicherheitskritischer Funktionen mit nachweislicher Erhaltung der Betriebssicherheit des Gesamtsystems, gemäß nationaler und internationaler Forschungs-Roadmaps, ein zentraler Schlüssel für die Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Effizienz zukünftiger CPS.

Im Gegensatz zu Smartphones und PC-Betriebssystemen, bei denen regelmäßige Aktualisierungen zum Alltag gehören, stellen Updates von sicherheitskritischen CPS wesentliche höhere Anforderungen an die Architekturen dieser Systeme und die Absicherung ihrer Updates. Es werden neue Methoden, Technologien und Prozesse benötigt, mit denen der Erhalt der Betriebssicherheit der aktualisierten Systeme nachgewiesen werden kann. Gleichzeitig werden neue Methoden und Technologien benötigt, um die enorme Varianten- und Konfigurationsvielfalt bei Updates im Feld beherrschen zu können. Zukünftige Technologien für die Updatefähigkeit von (sicherheitskritischen) CPS haben eine große marktrelevante Hebelwirkung, aber bisher existieren keine tragfähigen Konzepte und Methoden.

 

Ziele

Im Rahmen der Förderlinie A - Basisorientierte Projekte – der Ausschreibung „Forschungsvorhaben zur Verbesserung der Explorations- und Integrationsphasen der IKT-Forschung“ plant dieser Forschungsverbund aus führenden Universitäten und Forschungsinstituten im Bereich der CPS-Forschung, domänen-übergreifende Software-Methoden, Technologien und Prozesse für sichere, modulare CPS-Updates zu erforschen, als proof-of-concept zu realisieren und in den Forschungsinfrastrukturen der Partner in drei Anwendungsbereichen (Automotive, Industrie4.0, Maritime) anhand von Use Cases zu evaluieren und zu demonstrieren.

 

 

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Abbildung - Übersicht der Phasen und Aktivitäten des CPS-Update-Prozesses

Im Anschluss zur Konzeptionierung und Entwikclung des Update-Prozesses, der benötigten Methoden und der Middelware, wird für jede Anwedungsdomäne ein Update einer durch Software realisierten Systemfunktion mit Hilfe eines Demonstrators durchgeführt.

 

Ansatz

Unter Nutzung der Forschungsinfrastrukturen der Partner (Anwendungsplattform Intelligente Mobilität – DLR; Testfeld Automatisiertes Fahren (TAF) – FZI; Industrie4.0 Labor IKIMUNI – OFFIS; eMaritime Integrated Reference Plattform – Uni Oldenburg/OFFIS) und der großen Partnernetzwerke der Projektbeteiligten, werden die Ergebnisse in einem Open Innovation Prozess erarbeitet, der von Anfang an Industriepartner aus dem Advisory Board von Step-Up!CPS und weitere Partner als „Ideen-Geber“, „Konzept-Prüfer“ und zukünftige Nutzer der Projektergebnisse einbezieht. Dieser Prozess wird von dem Konsortialpartner SafeTRANS geleitet - einem Kompetenz-Netzwerk für sicherheitskritische eingebettete Systeme und CPS aus deutschen Vertretern der Industrie und Forschung.

Die Forschung wird in einen Kontext mit vier unterschiedlichen Use-Cases aus den Anwendungsfeldern Automotive, Maritim und Industrieautomatisierung eingebettet. Somit entstehen generische und domänenspezifische interoperable Technologielösungen und Software-Werkzeuge, die modulare CPS-Updates ermöglichen.

Ansätze aus dem Model- und Contract-Based Design werden verwendet, um formal die aktuelle Konfiguration eines CPS und die Zusicherungen der virtualisierten Hardware zu beschreiben.

Außerdem werden in diesem Projekt Methoden und Software-Werkzeuge entwickelt, um die modulare Absicherung eines Updates nicht nur für ein einzelnes System, sondern für ganze Produktlinien mit sehr hohen Variantenzahlen entwickelt. Hierzu wird eine effiziente Teststrategie erarbeitet, und entsprechende Konfigurations- und Kompatibilitätschecks durchgeführt.

Für den Aufbau der Middleware wird die Softwarearchitektur der CPS-Middleware erforscht und entwickelt, sowie Virtualisierungsansätze erweitert, um eine vollständige Entkopplung von SW-Funktionen und HW-Komponenten hinsichtlich Berechnungsressourcen, Speicher, und I/O Ressourcen zu erreichen.

 

Laufzeit

01.10.2018 – 30.09.2021

 

Projektpartner

  • OFFIS e.V. – Institut für Informatik (OFF) – Koordinator
  • Carl von Ossietzky Universität Oldenburg (Uni Ol) – Forschungszentrum Sicherheitskritische Systeme
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) – Institut für Verkehrssystemtechnik
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
  • FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie (FZI)
  • SafeTRANS e.V. (STRANS) – Safety in Transportation Systems

U-Shift II - Demonstrator

Ein „On-the-Road“-modularer Fahrzeug-Demonstrator bestehend aus U-förmigem Driveboard für hochflexiblen Kapselwechsel und Kapseln zum Transport von Personen und Gütern
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Umfeld [1]

In den kommenden Jahren werden die drei Technologietrends hochautomatisiertes Fahren, Elektromobilität und Digitalisierung/Konnektivität zunehmend integriert, mit der Folge, dass sie sich gegenseitig verstärken und beschleunigen. Diese Technologien werden international bereits mit hohem Engagement und Tempo verfolgt. Gemeinsam mit der Diversifizierung der Mobilität haben sie das Potential, das Geschäftsmodell „Automobil“ nachhaltig zu verändern.

Um einer gegenüber konventionellen Fahrzeuge geringeren Wertschöpfung bei Elektrofahrzeugen und damit der möglichen Gefahr bei der Beschäftigungssicherung entgegen zu treten, wird u.a. auch nach neuen Produktlösungen, Geschäftsmodellen und (Service-) Angeboten gesucht. Zum einen werden immer mehr „disruptive“ Lösungen gesucht, die den notwendigen Wandel deutlich besser Unterstützen als evolutionären Entwicklungen in kleinen Schritten. Zum anderen ist die Gestaltung des Überganges von Alt zu Neu ein wesentlicher Aspekt für den Erfolg. Diesen Herausforderungen stellt sich das „On-the-Road“ modulare Fahrzeugkonzept für Personen und Güter.


Zielsetzung [1][3]

Das zentrale Ziel des Projekts „U-Shift II - Demonstrator“ ist es, erstmalig das hoch innovative Konzept der „On-the-Road“-Fahrzeugmodularisierung funktional in einem abgesperrten Bereich zu demonstrieren, um dann möglichst die Entwicklung zur Produktreife in eine Markteinführung zu überführen.
Ausgehend vom Automobilland Baden-Württemberg soll damit eine Plattform für neue Produkte und Geschäftsmodelle geschaffen werden, die über evolutionäre Ansätze hinaus geht und damit die Transformation in der Wirtschaft des Landes unterstützt.


Ziele im Detail:

  • Erforschen und konzeptionelle Entwicklung der notwendigen Fahrzeugkomponenten
  • Erforschen und konzeptionelle Entwicklung der notwendigen Infrastruktur
  • Fahrzeugseitige Optimierung der technischen Schnittstellen (mechanisch, elektrisch, software-technisch) und des Packagings
  • Entwicklung und Umsetzung der fahrzeug- und infrastrukturseitigen Funktions- und E/E-Architektur
    • Konzeptionierung einer service-orientierten Architektur für das modulare Fahrzeug
    • Verteilte Services im Fahrmodul, in der Kapsel und in der Infrastruktur
    • Safety-Analysen des neuartigen Konzepts
  • Praktisches Aufzeigen der prototypischen Umsetzung des Fahrzeug- und Infrastrukturkonzeptes und deren Funktionalitäten mit allen relevanten Komponenten
  • Demonstration einer gemischten Anwendung aus Güter- und Personentransport im geschlossenen Raum
  • Transparenz und Akzeptanz des U-Shift Konzepts (Leuchtturm) durch Integration der Öffentlichkeit


Beschreibung

Das hochinnovative Fahrzeugkonzept besteht aus einem Fahrmodul in U-Form, dem sogenannten Driveboard, und Kapseln, die für verschiedene Zwecke flexibel transportiert werden können. Die betrachteten Hauptanwendungsfälle sind Personen- und Güterverkehr.
Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt geleitete Konsortium hat den ersten fahrfähigen Prototyp auf der Zwischenbilanzkonferenz des Strategiedialogs Automobilwirtschaft Baden-Württemberg am 17. September 2020 in Stuttgart vorgestellt. Derzeit ist das Driveboard ferngesteuert unterwegs, zukünftig soll es komplett automatisiert fahren. [2]
Das Institut für Technik der Informationsverarbeitung des KIT steuert im Projekt eine neuartige Elektrik-/Elektronik-Architektur bei, die auf flexiblen verteilten Services basiert [2].
Im Projekt U-Shift I wurden verschiedene Vorarbeiten zur Detaillierung und Realisierung des Konzeptes der E/E-Architektur in U-Shift II durchgeführt.

 

Fördergeber

Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg

Laufzeit

04/2020 – 12/2024


Projektpartner

 

Quellen:

  1. Gesamtvorhabenbeschreibung U-Shift II
  2. KIT News, Innovative Technik für nachhaltiges autonomes Fahren
  3. Projektwebseite: https://verkehrsforschung.dlr.de/de/projekteu-shift/u-shift-ii-demonstrator
     

XANDAR

X-by-Construction Design framework for Engineering Autonomous & Distributed Real-time Embedded Software Systems
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KIT Presseinformation 011/2021: "KIT koordiniert neues EU-Projekt XANDAR"

Objectives

  • Provide holistic design methods and architectures that guarantee non-functional properties “by construction” (XbC) throughout all phases of the software and system development lifecycle (SDLC)
  • Improve development productivity and software quality with a reusable library of safety & security patterns, trusted HW/SW templates and monitoring mechanisms
  • Enable model-based design automation for trustworthy embedded software in critical environments
  • Provide an interoperable, trustworthy  and adaptive embedded HW/SW platform architecture that supports runtime platform health monitoring and self-healing capabilities
  • Verification and validation of functional and non-functional requirements using simulation & other V&V techniques to show the effectiveness of the XbC paradigm

 

Model-Based Design Flow

  • Seamless modeling, design, verification, and deployment of autonomous and distributed embedded applications
  • Safeguarding non-deterministic applications (e.g. AI) via configurable run-time monitors
  • Non-functional end-to-end guarantees via
    • model-based safety/security patterns and synthesis of service-oriented architecture
    • Verification and Validation Methods
    • XbC Code Generation and Deployment

 

 

Project Key Facts

Funding agency: EU Horizon 2020 Research and Innovation Programme
Budget: 4.96 Millionen Euro
Coordinator: Jürgen Becker
Start date: 01.01.2021
End date: 31.12.2023
Project partners: KIT, BMW Group, DLR, Uni. Of Peloponnese, AVN Innovative Technology, Vector Informatik GmbH, Queen’s Uni. Belfast, fent Innovative Software Solutions

Projekt ZuSE-KI-mobil - Plattform für energieeffiziente KI-Prozessoren in mobilen Anwendungen

Projektziele

Künstliche Intelligenz und autonomes Fahren sind technologische Megatrends, welche den Maßstab für erforderliche Rechenleistung in eingebetteten Systemen neu setzen. Dazu bedarf es maßgeschneiderter Prozessoren, die bei hoher Rechenleistung zusätzliche kritische Anforderungen wie z.B. Energieeffizienz oder Sicherheit, erfüllen.
Im Automobil soll künstliche Intelligenz den Sicherheitssystemen ermöglichen, auch in kritischen Situationen eigenständig zu agieren, wobei die Umwelt beispielsweise mithilfe von Radar oder anderen Sensoren präzise erfasst wird. Bei der Verarbeitung der dadurch entstehenden Datenmengen, stoßen heutige eingebettete Systeme an ihre Grenzen. Im Laufe des Projekts soll daher eine leistungsfähige, aber auch energieeffiziente System-on-Chip-Architektur entwickelt werden, welche KI-intensive Anwendungen, wie Sensordatenfusion und 3D-Objekterkennung, ermöglichen soll.
Die Anwendbarkeit der Prozessoren soll allerdings nicht auf das Thema autonomes Fahren beschränkt sein. Vielmehr soll eine skalierbare Plattform bereitgestellt werden, welche über Anwendungskategorien und Leistungsklassen hinweg zum Einsatz kommen kann.

 


Projekt Key Facts

Website: https://www.elektronikforschung.de/projekte/ki-mobil

Laufzeit Phase I: 05.2020 – 05.2023

Verbundkoordinator: Bayerische Motoren Werke AG, München

Ansprechpartner ITIV: Prof. Dr.Ing. Dr. h. c. Jürgen Becker
E-Mail Kontakt: becker∂kit.edu

 


Projektpartner

Bayerische Motorenwerke, Dream Chip Technologies, Infineon Technologies, Karlsruher Institut für Technologie, Leibniz Universität Hannover, T3-Technologies, Technische Universität Dresden

 


ITIV Beteiligung

Das ITIV beteiligt sich insbesondere beim Hardware/Software Codesign der Prozessorplattform, mit besonderem Fokus auf die funktionale Sicherheit des Akzelerators. Ziel ist die Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur frühzeitigen Bewertung von Realisierungsalternativen und automatisierten Entwurfsraumexploration. Gleichzeitig werden neuartige Mechanismen zur Erfüllung der Sicherheitsanforderungen in kritischen Anwendungen, wie dem autonomen Fahren, erforscht.

 

Pressemitteilungen ZuSE:

https://www.bmbf.de/de/karliczek-mit-vertrauenswuerdiger-elektronik-zu-mehr-technologischer-souveraenitaet-11768.html

 

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Das ITIV war u.a. in folgenden Forschungsprojekten involviert:

Projekt ARAMiS II

 

 

Projektwebseite: http://www.aramis2.de/

 

 

Presseinformation  Dezember 2016:

zur Presseinformation ARAMiS II

Bericht in ELEKTRONIK PRAXIS: http://www.elektronikpraxis.vogel.de/themen/hardwareentwicklung/mikrocontrollerprozessoren/articles/565948/

Bericht auf EE Times Europe: http://www.electronics-eetimes.com/news/better-tools-and-methodologies-multicore-platforms-0?news_id=89269

 

Zukünftige sicherheitskritische Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, aber auch das Zukunftsthema Industrie 4.0 zeigen einen deutlich steigenden Bedarf an digitaler Rechenleistung. Sie wird beispielsweise für hoch automatisierte Fahrzeuge und echtzeitfähig vernetzte Maschinen benötigt. Weiterhin wird dieser Bedarf durch eine immer größere Integration und Interaktion mit anderen Systemen und Services verstärkt. Daraus resultiert, dass auch die Prozessoren von eingebetteten Systemen in nächster Zeit auf Multicore-Technologie basieren werden, die in anderen Anwendungsgebieten wie PCs, Tablets und Smartphones längst erfolgreich verwendet werden. Sicherheitskritische Anwendungen in den genannten Domänen bringen jedoch zusätzliche komplexe Anforderungen mit sich, die aktuell nicht oder nur teilweise mit unverhältnismäßig hohem Aufwand erfüllt werden können.

 

 

 

 

In ARAMiS haben führende Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen die grundsätzliche Verwendbarkeit von Multicore Architekturen in sicherheitskritischen Anwendungen prototypisch gezeigt. Im Fokus von ARAMiS II stehen daran anknüpfend die Optimierung und Weiterentwicklung der Entwicklungsprozesse, vor allem aber Entwicklungswerkzeuge und Plattformen für den effizienten Einsatz der Multicore- Technologie. Dies wird erreicht durch die Bereitstellung eines systematischen und strukturierten Ansatzes zur Entwicklung von Multicore-Software und -Plattformen („Strukturierter Multicore Entwicklungsprozess“), die Entwicklung von notwendigen Methoden und Werkzeugen, welche diesen neuen durchgängigen strukturierten Multicore Entwicklungsprozess realisieren, sowie die Entwicklung und Erweiterung von etablierten industriellen Plattformen unter Berücksichtigung Multicore spezifischer Anforderungen.

 

Die Anwendbarkeit der entwickelten Konzepte und Vorgehensweisen wird in ARAMiS II durch Demonstratoren in den betrachteten Anwendungsbereichen Automobilbau, Luftfahrt und Industrieautomatisierung nachgewiesen.

 

 

 

 

 

Durch die umfassende Bereitstellung effizienter und strukturierter Entwicklungsprozesse, Werkzeuge und Plattformen für sicherheitskritische Multicore-Anwendungen wird die unabdingbare methodische Grundlage zur weiteren standardisierten Erhöhung von Sicherheit, Verkehrseffizienz und Komfort geschaffen. Dies erhält und steigert letztendlich die globale Konkurrenz- und Innovationsfähigkeit deutscher Produkte in wichtigen umsatz- und wachstumsträchtigen Märkten.

 

Das Konsortium von ARAMiS II besteht aus führenden Herstellern aus dem Automobil- und Flugzeugbau sowie dem Industriesektor, deren Zulieferer, Software- und Toolhersteller und renommierten Forschungseinrichtungen.

 

 

 

 

Laufzeit: Oktober 2016 – September 2019

Kontakt: Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Jürgen Becker / Dipl.-Ing. Falco Bapp
             Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
             Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
             Engesserstr. 5
             76131 Karlsruhe
             Telefon: +49 721 - 608 - 42502 / - 42504
             Telefax: +49 721 - 608 - 42511
             Email: becker∂kit.edu / bapp∂kit.edu

 

Projekt ARGO

 

 

Project Goals

The goal of the ARGO (WCET-Aware Parallelization of Model-Based Applications for Heterogeneous Parallel Systems) research project is to develop a tool-chain which translates a model-based Scilab/Xcos application into multi-core optimized C code with guaranteed real-time constraints. This shall be achieved by developing WCET aware automatic parallelization algorithms and a WCET analysis tool for heterogeneous multi-core architectures and parallel programs. Furthermore ARGO aims to provide a cross-layer programming interface, which allows end users to interactively control the automated parallelization process if needed.

 

Project Key Facts

Funding agency: EU Horizon 2020 Research and Innovation Programme
Budget: 3.9 Millionen Euro
Coordinator: Jürgen Becker
Start date: 1.1.2016
End date: 31.12.2018
Official web site: http://www.argo-project.eu/
E-Mail contact: mail∂argo-project.eu

 

 

Project Partners

The ARGO project brings together 8 partners from industry and academia in order to address the most relevant aspects of the complex subject of automatic parallelization of model-based applications for time-predictable, heterogeneous parallel systems. 

 

 

 

The project is funded by the EU Horizon 2020 Research and Innovation Programme. 

 

 

The ARGO Approach

Increasing performance and reducing cost, while maintaining safety levels and programmability are the key demands for embedded and cyber-physical systems in European domains, e.g. aerospace, automation, and automotive. For many applications, the necessary performance with low energy consumption can only be provided by customized computing platforms based on heterogeneous many-core architectures. However, their parallel programming with time-critical embedded applications suffers from a complex toolchain and programming process.
The ARGO research project will address this challenge with a holistic approach for programming heterogeneous multi- and many-core architectures using automatic parallelization of model-based real-time applications. ARGO will enhance WCET-aware automatic parallelization by a cross-layer programming approach combining automatic tool-based and user-guided parallelization to reduce the need for expertise in programming parallel heterogeneous architectures. The ARGO approach will be assessed and demonstrated by prototyping comprehensive time-critical applications from both aerospace and industrial automation domains on customized heterogeneous many-core platforms.
The challenging research and innovation action will be achieved by the unique ARGO consortium that brings together industry, leading research institutes and universities. High class SMEs such as Recore Systems, Scilab Enterprises and AbsInt will contribute their diverse know-how in heterogeneous many-core technologies, model-based design environments and WCET calculation. The academic partners will contribute their outstanding expertise in code transformations, automatic parallelization and system-level WCET analysis.

 

ARGO Tool-Flow

The ARGO tool-chain will translate model-based Scilab/Xcos applications into multi-core optimized C code with guaranteed real-time constraints. This shall be achieved by developing WCET aware automatic parallelization algorithms and a WCET analysis tool for heterogeneous multi-core architectures and parallel programs. Furthermore ARGO aims to provide a cross-layer programming interface, which allows end users to interactively control the automated parallelization process if needed.
The following figure shows an overview of the planned tool-flow:

 

 

ITIV Contribution

The ITIV coordinates the ARGO project and contributes with technical expertise in the areas of Automatic Parallel Code Generation, Multi-Core Target Architectures, the Scilab/Xcos Front-End tools as well as the ARGO Cross-Layer Programming Interface.
In detail, ITIV researchers will bring the following know-how into the recently launched ARGO project:
• Through its participation in the EU FP7-ICT project ALMA (http://alma-project.eu/), ITIV researchers have acquired significant knowledge and expertise on compiler research, parallel code generation and cycle-approximate simulation of multiprocessor systems. This includes transforming Scilab source code to statically analysable C code that serves as the input for the parallelizing toolchain developed in ALMA. To this toolchain, they contributed algorithms for mapping variables to memory locations to minimize access latencies and algorithms for placing communication between tasks executed on different processors in order to minimize wait times and improve the performance achieved by the parallelization.
• Through its participation in the DFG Transregional Collaborative Research Center 89 “Invasive Computing” (InvasIC, http://www.invasic.de), ITIV researchers have acquired significant knowledge and expertise in heterogeneous many-core architectures, scalable networks-on-chips that enable WCET-analyzable communication between components of large-scale processing systems, and FPGA prototyping of these systems.

 

 

 

 

 

March 2, 2017: Technical Meeting in Braunschweig, Germany. The ARGO team in front of the flight simulator AVES.

 

 

Publications

WCET-Aware Parallelization of Model-Based Applications for Heterogeneous Parallel System, 11th HiPEAC Conference in Prague, January 2016

 

Press information

 

ARoMA (Dynamische Redundanz für Many-core Systeme)

 

Sicherheitskritische Systeme benötigen Redundanz zur Fehlererkennung und -behebung. Abhängig von der Anwendung oder dem Ausführungszustand werden dazu verschiedene Arten von Redundanz benötigt: Zweifachredundanz für Fail-Safe-Systeme und Dreifachredundanz oder noch höhere Redundanz für Fail-Operational-Systeme. Zukünftige sicherheitskritische Systeme werden sich durch Modi-Wechsel zwischen Anwendungen verschiedener Kritikalität auszeichnen.

Ein Beispiel aus dem Automotive-Bereich könnte der Wechsel vom Parkassistenten zum pilotierten Fahren sein, wobei beide Anwendungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf dem gleichen Multicore ausgeführt werden, aber letztere die höheren Sicherheitsanforderungen hat. Dieses Projekt untersucht den dynamischen Wechsel zwischen verschiedenen Redundanzmodi in Abhängigkeit von externen Ursachen. Wie nennen dies dynamische Redundanz und untersuchen den dynamischen Redundanzwechsel zwischen Hardware-Modi (keine Redundanz, Zweifachredundanz und Dreifachredundanz) wie auch zwischen Software-Modi und Kombinationen aus beidem. 

 

EASYride - Automatisiertes Fahren im städtischen Kontext – Pilotstadt München

 

Motivation

Im Bereich des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV) eröffnet das automatisierte Fahren neue Möglichkeiten, das Mobilitätssystem in Effizienz und Umweltfreundlichkeit positiv voranzutreiben.

 

Projektziel

Um vernetzte Mobilitätsangebote für den urbanen Raum zu schaffen, werden für autonom fahrende Linienbusse neue Randbedingungen und Geschäftsfelder entwickelt. München soll dabei zu einer Modellregion für den Einsatz von automatisierten und vernetzten Mobilitätslösungen werden. Im Laufe des Projektes werden zu diesem Zweck realistische Entwicklungspfade zur „Mobilitätstransformation“ entwickelt.

 

Durchführung

Neben der Untersuchung von Rechts-, Ordnungs- und Steuerungsrahmenaspekten werden durch Verkehrsmodellierungen und -simulationen die Effekte von automatisierten und vernetzten Flotten untersucht. Zusätzlich zu der Entwicklung von Modellen und Szenarien werden die gewonnen Erkenntnisse ebenfalls praktisch erprobt und unter anderem hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit bewertet.

 

Projektbeitrag des KIT

Bei Einführung automatisierter und vernetzter Linienbusse bieten die Betriebshöfe und das Flottenmanagement spezielle Chancen. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Prozessschritte der Betriebsbereitmachung von Linienbussen identifiziert und in eine Simulation übertragen. Im Folgenden werden verschiedene Szenarien simuliert und die bereits heute automatisierbaren Betriebsabläufe identifiziert. Darauf aufbauend werden die Anforderungen an ein Betriebshofmanagementsystem gestellt, welches automatisierte und vernetzte Linienbussen organisiert.
Parallel dazu wird die Fahrzeugzustandsüberwachung untersucht. Auch bei Wegfall des Fahrers muss dennoch eine Zustandsmeldung sichergestellt sein, welche in diesem Fall automatisiert übertragen wird. Dazu wird ein maschinell erlerntes Modell entwickelt, welches die Analyse von Betriebszuständen betriebsrelevanter Verschleißteile ermöglicht. Hierfür werden Daten gesammelt, ein Modell trainiert und schließlich auf einem Prüfstand validiert.

 

Verbundkoordinator: Landeshauptstadt München

Projektträger: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH

Fördergeber: Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur (BMVI)

FKZ: 16AVF21081
Projektvolumen: 10,56 Mio. € (davon 6,60 Mio. € Förderanteil durch BMVI)
Projektlaufzeit: 10/2018 – 12/2020

 

Projektpartner:

  • Stadt Kassel, Straßenverkehrs- und Tiefbauamt
  • Landeshauptstadt München
  • Stadtwerke München GmbH
  • BMW AG
  • MAN Truck & Bus AG
  • Universität der Bundeswehr
  • PTV AG
  • UnternehmerTUM GmbH
  • Technische Universität München
  • Karlsruher Institut für Technologie
  • Hochschule für Wirtschaft und Recht Berlin

[1] https://www.bmvi.de/

 

Durchführbarkeitsstudie INTERACt

 

INTERACt – Integration autonomer Lkw in die Betriebsabläufe moderner Containerterminals

Motivation

In den vergangenen Jahren ist die Entwicklung autonom fahrender LKW in einem hohen Tempo vorangeschritten. Es ist davon auszugehen, dass solche Fahrzeuge in den kommenden Jahren zur Serienreife gebracht werden. Um die Vorteile des autonomen Fahrens entlang der gesamten Transportkette nutzbar zu machen ist es jedoch unverzichtbar, die vornehmlich für das autonome Fahren auf öffentlichen Straßen entwickelten Fahrzeuge auch auf den Terminalarealen einzusetzen und in die dortigen Betriebsabläufe einzubinden.

 

 

Projektziel


Im Vorhaben wird im Rahmen einer Durchführbarkeitsstudie und einer sich daran anschließenden Lückenanalyse untersucht, in wieweit es möglich ist, autonom fahrende Lkw auf öffentlichen Straßen und gleichzeitig auf geschlossenen Terminalarealen einzusetzen, und welche technischen, operativen und rechtlichen Anforderungen sowohl an die Fahrzeuge als auch an die beteiligten Transportdienstleister und Terminals zu stellen sind. Das Ergebnis der Studie wird eine Roadmap sein, die die notwendigen zukünftigen Entwicklungsschritte skizziert.

 

 

Lösungsansatz


In einem ersten Schritt werden die Anforderungen an einen autonom auf einem Terminal fahrenden Lkw analysiert. Dabei werden sowohl technische und operative als auch rechtliche und ökonomische Kriterien betrachtet. Im zweiten Schritt werden ausführlich der aktuelle Stand der Technik des autonomen Fahrens von Lkw sowie bereits absehbare Entwicklungen recherchiert.
Anschließend wird in einer Durchführbarkeitsstudie überprüft, inwieweit es bereits möglich und sinnvoll ist, autonome Lkw entlang der gesamten Transportkette einzusetzen. Dabei werden verschiedene realistische Einsatzszenarien nicht nur auf Containerterminals sondern auch auf anderen Logistikarealen untersucht.
Im Rahmen einer Lückenanalyse wird skizziert welche technischen und rechtlichen Gründe derzeit noch gegen den Einsatz autonomer Lkw sprechen. Die notwendigen Entwicklungen werden systematisch in einer Roadmap zusammengefasst.

 

Verbundkoordinator: CTD Container Transport Dienst GmbH
Projektvolumen: 387.135,75 € (davon 65% Förderanteil durch BMVI)
Projektlaufzeit: 08/2018 – 01/2020

INTERACt-Abschlusskonferenz am 21.01.2020 im Hamburger Hafen

 

Projektpartner:

  • HPC Hamburg Port Consulting GmbH
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

 

Weitere Informationen: https://www.innovativehafentechnologien.de/schwerpunkte/transport/

Projekt ModECaP

Machbarkeitsstudie Disruptive Fahrzeugkonzepte Modular Electrified Capsule and Platform (ModECaP)

 

Motivation

Der Mobilitätssektor unterliegt starken Veränderungen. Der gesellschaftliche Bedarf an sauberer und nachhaltiger Mobilität nimmt zu, unterstützt durch gesetzliche Vorgaben zur Luftreinhaltung. Die Städte entwickeln sich dabei zu maßgebenden Akteuren. Demographische Trends und Lebensstile, wie Wachstum der Weltbevölkerung und Urbanisierung, sowie Individualisierung hin zur Single-Gesellschaft sind nur einige Trends, die die Mobilität in Zukunft weiter diversifizieren und neuen Mobilitätskonzepten („Mobility-as-a-Service / Pay-per-use“) zum Durchbruch verhelfen können.

 

In den kommenden Jahren werden sich die drei Technologietrends Hochautomatisiertes Fahren, Elektromobilität und Digitalisierung/Konnektivität gegenseitig verstärken und beschleunigen. Gemeinsam mit der Diversifizierung der Mobilität haben diese Technologien das Potential, das Geschäftsmodell „Automobil“ nachhaltig zu verändern. Um einer gegenüber konventionellen Fahrzeugen geringeren Wertschöpfung bei Elektrofahrzeugen und damit der möglichen Gefahr bei der Beschäftigungssicherung entgegen zu treten, wird u.a. auch nach neuen Produktlösungen, Geschäftsmodellen und (Service-) Angeboten gesucht. Insbesondere werden immer mehr disruptive Lösungen gesucht, die den notwendigen Wandel deutlich besser unterstützen als evolutionäre Entwicklungen in kleinen Schritten. In diesem Projekt wird die Machbarkeit eines disruptiven Fahrzeugkonzeptes bestehend auf einer Trennung von Fahrmodul und Transportkapsel untersucht.

 

Ziele

Disruptive Fahrzeugkonzepte basieren auf gänzlich neuen Technologien und Innovationen, um ein bestehendes Produkt oder eine bestehende Dienstleistung zu ersetzen oder wesentlich zu ändern. Gegenüber der evolutionären Weiterentwicklung von Fahrzeugen sind disruptive Fahrzeugkonzepte auf den ersten Blick als ungewöhnlich erscheinende Merkmale gekennzeichnet. Das in diesem Projekt vorgesehene, autonome, fahrerlose, elektrische Fahrzeugkonzept ermöglicht eine neue Art der Modularität und damit auch eine neue Intermodalität, neue Produkte und Geschäftsmodelle. Es besteht im Kern aus der Trennung von Fahrmodul und Transportkapsel wie in Abbildung 1 dargestellt.

 

        

Abbildung 1 - Übersicht der Phasen und Aktivitäten des CPS-Update-Prozesses

 

Das Ziel dieses Projekts ist der Nachweis der Machbarkeit eines Demonstrations- und Industrialisierungsvorhabens für das „on-the-road“-modulare, fahrerlose Fahrzeugkonzept:

 

  1. Detaillierung des Gesamtfahrzeugkonzepts und seiner Architektur einschließlich Anfertigung eines 1:10 Modells;
  2. Identifizieren eines wirtschaftlichen Anwendungsfalls für die Demonstration in der Stuttgarter Region;
  3. Stakeholder-Konsultation aus Industrie, Wirtschaft, Forschung und Gesellschaft;

 

Das ITIV konzentriert sich auf die Konzeptionierung der für die betrachteten Anwendungsfälle notwendige E/E-Architektur und die Machbarkeit ihrer Realisierung innerhalb des disruptiven Fahrzeugkonzeptes.

 

 

Vorgehensweise

Die Machbarkeit einer neuen Mobilitätslösung basierend auf einem disruptiven Fahrzeugkonzept hängt im Wesentlichen von zwei Faktoren ab: a) dem Fahrzeugkonzept selbst mit all seinen neuen innovativen Ausprägungen und b) der erfolgreichen Anwendbarkeit im Transportsystem mit entsprechend neuen Geschäftsmodellen. Im Zentrum stehen die Stakeholder. Das sind auf der Fahrzeugkonzeptseite die alten und neuen Fahrzeughersteller mit Zulieferern auf allen Ebenen und auf der Transportsystem- und Anwendungsseite die ÖPNV –Betreiber, Logistikunternehmen, KEP-Dienstleiter, Kommunen und nicht zu vergessen, die Personen als Nutzer. Das folgende Bild verdeutlicht diese einfachen Zusammenhänge:

 

 

                     

Abbildung 2 - Vorgehensweise

 

Die Machbarkeit ist dann gegeben, wenn für alle jeweils betroffenen Stakeholder sowohl das Fahrzeug technisch realisierbar als auch dessen Anwendung im Transportsystem einen Mehrwert bietet. Daraus ergibt sich für das Projekt eine einfache Vorgehensweise: Das betrachtete Fahrzeugkonzept als auch dessen Anwendung im Transportsystem müssen beschrieben und Eckdaten in einem ersten Entwurf festgelegt werden. Bei dem Fahrzeugkonzept werden das Gesamtfahrzeug mit allen Schnittstellen, das Driveboard zusammen mit einem neuartigen Fahrwerk, sowie die Automatisierung einschließlich IKT Integration in Infrastruktur betrachtet. Auf Anwendungsseite im Transportsystem werden die beiden Felder Personenverkehr (OPNV - einschließlich Individualverkehr) und Güterverkehr (z.B. Stückgut, Wirtschaftsverkehr, etc.) betrachtet. Um eine zeitnahe technische Umsetzung und die Anwendung mit Industrie und KMU zu ermöglichen, werden im dem zentralen Punkt der Stakeholderbeteiligung frühzeitig potentielle Partner eingebunden.

 

Laufzeit

01.09.2018 - 31.12.2019

 

 

Projektpartner

  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) (Koordinator) - Institut für Fahrzeugkonzepte (FK)
  • Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST)
  • Universität Ulm (UULM) - Institut für Mess-, Regel- und Mikrotechnik (MRM)

PARFAIT: Power-aware AmbipolaR Fpga ArchITecture

Ob im Prototyping von Digitalschaltungen oder als rekonfigurierbare Beschleuniger, bieten FPGAs vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Ihre Performance wird jedoch stark durch den Energieverbrauch und die damit verbundene Erwärmung des FPGA sowie durch hohe Signallaufzeiten im Interconnect-Netzwerk eingeschränkt.

Die DeFET-Transistortechnologie ist ein vielversprechender Ansatz, diesen Problemen zu begegnen. Durch zusätzliche Gates bieten DeFET-Transistoren die Möglichkeit, Timing und Energieverbrauch zu beeinflussen, sowie zwischen N- und P-Kanal-Charakteristik umzuschalten (Ambipolarität). Hierdurch ergeben sich fundamental neue Möglichkeiten für FPGA-Architekturen, welche im Rahmen dieses Projektes untersucht werden.

Die Arbeiten der Projektpartner erstrecken sich von Verbesserungen an den eigentlichen DeFETs und deren Analyse über einen neuartigen Schaltungsentwurf bis hin zu darauf optimierten Architekturen für FPGAs. Im Fokus des ITIV stehen dabei u.a. die Verbesserung von Interconnects und Routing durch bidirektionale Datenübertragung sowie die (dynamische) Optimierung von Signallaufzeiten und Leistungsaufnahme durch feingranulare Anpassung der Schwellenspannung. Dies wirkt sich im Umkehrschluss direkt auf die darüber liegende FPGA Architektur aus. In enger Abstimmung mit den Projektpartnern wird erforscht, welche Art von neuartiger FPGA Architektur mit DeFETs und dem daraus entstehenden Schaltungsentwurf optimiert umgesetzt werden kann. 

 

U-Shift I - Mock-Up

Ein „On-the-Road“-modulares Fahrzeug-Mock-Up bestehend aus U-förmigem Driveboard für hochflexiblen Kapselwechsel und Kapseln zum Transport von Personen und Gütern
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Umfeld [2]

In den kommenden Jahren werden die drei Technologietrends hochautomatisiertes Fahren, Elektromobilität und Digitalisierung/Konnektivität zunehmend integriert, mit der Folge, dass sie sich gegenseitig verstärken und beschleunigen. Diese Technologien werden international bereits mit hohem Engagement und Tempo verfolgt. Gemeinsam mit der Diversifizierung der Mobilität haben sie das Potential, das Geschäftsmodell „Automobil“ nachhaltig zu verändern.

Um einer gegenüber konventionellen Fahrzeuge geringeren Wertschöpfung bei Elektrofahrzeugen und damit der möglichen Gefahr bei der Beschäftigungssicherung entgegen zu treten, wird u.a. auch nach neuen Produktlösungen, Geschäftsmodellen und (Service-) Angeboten gesucht. Zum einen werden immer mehr „disruptive“ Lösungen gesucht, die den notwendigen Wandel deutlich besser Unterstützen als evolutionären Entwicklungen in kleinen Schritten. Zum anderen ist die Gestaltung des Überganges von Alt zu Neu ein wesentlicher Aspekt für den Erfolg. Diesen Herausforderungen stellt sich das „On-the-Road“ modulare Fahrzeugkonzept für Personen und Güter.


Zielsetzung [1]

Das zentrale Ziel des Projekts „U-Shift I - Mock-Up“ ist es, das hoch innovative Konzept der „On-the-Road“- Fahrzeugmodularisierung in einem 1:1 Mock-Up zu demonstrieren und damit für alle Beteiligten greifbarer zu machen. Ausgehend vom Automobilland Baden-Württemberg soll damit eine Plattform für neue Produkte und Geschäftsmodelle geschaffen werden, die über evolutionäre Ansätze hinausgeht und damit die Transformation in der Wirtschaft des Landes unterstützt.


Ziele im Detail [1]

  • Erste Stufe der Umsetzung der Machbarkeitsstudie ModECaP
  • Nachweis der Machbarkeit des Gesamtfahrzeugkonzeptes und seiner mechanischen Struktur
  • Bereitstellung einer Plattform für den Einstieg in eine umfassende Diskussion möglicher Geschäftsmodelle und Anwendungen
  • Demonstration der Aufnahme- und Absetztechnologie für die Personenkapsel
  • Demonstration des barrierefreien Zugangs zu der Personenkapsel für Menschen mit eingeschränkter Mobilität


Beschreibung

Das hochinnovative Fahrzeugkonzept besteht aus einem Fahrmodul in U-Form, dem sogenannten DriveBoard, und Kapseln, die für verschiedene Zwecke flexibel transportiert werden können. Die betrachteten Hauptanwendungsfälle sind  Personen- und Güterverkehr.
Das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt geleitete Konsortium hat den ersten fahrfähigen Prototyp auf der Zwischenbilanzkonferenz des Strategiedialogs Automobilwirtschaft Baden-Württemberg am 17. September 2020 in Stuttgart vorgestellt. Derzeit ist das Driveboard ferngesteuert unterwegs, zukünftig soll es komplett autonom fahren. [3]
Das Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT steuert im Projekt eine neuartige Elektrik-/Elektronik-Architektur bei, die auf flexiblen verteilten Services basiert [3].
Im Projekt U-Shift I werden verschiedene Vorarbeiten zur Detaillierung und Realisierung des Konzeptes der E/E-Architektur in U-Shift II durchgeführt.

 
Fördergeber

Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg

Laufzeit

10/2019 – 12/2020


Projektpartner


Quellen:

  1. Projektwebseite: https://verkehrsforschung.dlr.de/de/projekte/u-shift/u-shift-i-mock
  2. Gesamtvorhabenbeschreibung U-Shift I – Mock-Up
  3. KIT News, Innovative Technik für nachhaltiges autonomes Fahren