Science meets EngineeringKaiserslauterer InnovationszentrumApplied System Modeling

Fast jedes innovative Produkt enthält Software und Informa-tionstechnologie und/oder beruht in seiner Entwicklung auf virtuellem Design- und Auslegungsschritten (Simulation).

Am Anfang fast jeder Systemmodellierung steht mathe-matische Modellierung und Algorithmenentwicklung. Die Umsetzung in anwendungsorientierte Softwaresysteme bildet die essentielle Grundlage zur ingenieurmäßigen Entwicklung hoch komplexer, interdisziplinärer Systeme und adressiert somit eine zentrale Herausforderung der Systementwicklung des nächsten Jahrzehnts.

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Kaiserslauterer Innovationszentrum Applied System Modeling – Science meets Engineering

Ziel: Das Zentrum soll bereits vorhandene Kooperationen über gemeinsa- me Strategien, Projekte und Nachwuchsförderung stärken und

weiter- entwickeln mit dem Ziel der Schaffung neuer/erweit. Geschäftsfelder.

Partner: – Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM– Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE– Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM,

Freiburg, Abt. Terahertz, Kaiserslautern

– TU Kaiserslautern, FB Mathematik– TU Kaiserslautern, FB Informatik

Laufzeit: 2010 – 2013

Finanzvolumen:gesamt: 15,8 Mio Euro davon Fraunhofer und Rheinland-Pfalz: 12,8 Mio €

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Durchgängige Projektstruktur im Innovationszentrum

Innovationszentrum hat eine durchgängige Projektstruktur

Aktuell sind 8 Projekte definiert und genehmigt.

Projektleitung liegt jeweils bei einem der drei Fraunhofer-Institute

Projektfinanzierung (grob): Anschubfinanzierung

¼ zentrale Fraunhofer-Mittel ¼ Eigenleistung der Fraunhofer-Institute ¼ Landesmittel zum Aufbau/Ergänzung universitärer Lehrstühle ¼ Landesmittel für Forschung (i.d.R. Promotionsstipendien)

Zusätzlich werden über die Projektlaufzeit signifikante Drittmittel erwartet.

Innovationszentrum ist offen für weitere Projekte. Aktuelle Planung für vier Jahre. Verstetigung ist Ziel.

Es gibt ein Querschnittsprojekt P0 (bescheidenes Budget)

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Kaiserslauterer Innovationszentrum Applied System Modeling – Science meets Engineering

Erfolgskriterien: – signifikante Drittmittelerträge (insbesondere Industrie)– Verzahnung der Kompetenz zw. Fraunhofer und TU KL– Nachwuchsförderung und -ausbildung: Promotionen

Sprecherrat: – Prof. B. Hillebrands (Vizepräsident Forschung TU KL)– Prof. D. Prätzel-Wolters (Leiter Fraunhofer ITWM)– Prof. D. Rombach (Leiter Fraunhofer IESE)

Leitungsrat: – Prof. K. Berns (Dekan FB Informatik)– Prof. R. Korn (Dekan FB Mathematik)– Prof. R. Beigang (Vertreter Abt. Terahertz des

Fraunhofer IPM)– Prof. P. Liggesmeyer (Vertreter Fraunhofer IESE)– Dr. K. Steiner (Vertreter Fraunhofer ITWM)

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Querschnittsprojekt P0: Nachwuchsförderung und Weiterbildung

Das Projekt umfasst die übergreifenden Aktivitäten der Partner im Innovationszentrum.

Ziele: – Nachwuchsförderung / Weiterbildung koordinieren– Rekrutierung von Studentinnen und Studenten– Personelle Verzahnung zwischen TU Kaiserslautern

und Fraunhofer stärken

Maßnahmen: – Seminare – Lehrveranstaltungen– Kompaktkurse – Sommerschulen– Gästeprogramm

Partner: – Science Alliance – (CM)²– Felix-Klein-Zentrum für Mathematik– Promotionsprogramm Informatik– Graduiertenkollegs u.v.m.

Wesentlich: Koordination und Abstimmung bestehender Maßnahmen

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Mathematik-Projekte (Fraunhofer ITWM – TU-KL, FB Mathematik)unter Einbeziehung der Professoren aus der Mathematikinitiative

P1: Applied System Modeling für erneuerbare Energien

Scientific Computing, Finanzmathematik, HPC, FM, SYS Kooperation mit Informatik Leitung: Dr. Franz-Josef Pfreundt

P2: Applied System Modeling für Multiskalenmaterialien

Bildverarbeitung, Technomathematik, BV, SMS Kooperation mit Maschinenbau, Bauingenieuren und Physik Leitung: Dr. Konrad Steiner

P3: Applied System Modeling für das Engineering stochastischer Prozesse

Technomathematik, Computational Stochastics, TV, SMS Kooperation mit Verfahrenstechnik und Graphische Datenverarbeitung Leitung: Dr. Raimund Wegener

P4: Virtuelle Produktentwicklung für Fahrzeugtechnologien

DAE-Systeme, Optimierung, MDF, OPT Kooperation mit Maschinenbau und ZNT Leitung: Dr. Klaus Dreßler

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Informatik-Projekte (Fraunhofer IESE – TU-KL, FB Informatik)

P5: Applied System Modeling für eingebetteter Softwaresysteme

Modell-basierte Entwicklung sicherheitskritischer eingebetteter Systeme Kooperation mit E-Technik; Maschinenbau Leitung: Dr. Mario Trapp

P6: Software-Konstruktion für parallele Rechnerarchitekturen und ihre Anwendungen

Effiziente Softwareentwicklung für parallele Rechnerarchitekturen und ambiente Systeme

Kooperation mit E-Technik Leitung: Dr. Thomas Kuhn

P7: Applied System Modeling für große Informationssysteme

zunächst zurückgestellt

P8: Living Lab Embedded Systems für Zukunftsbranchen

Living Lab für Automotive, Ambient Systems und Energiemanagement Kooperation mit E-Technik und ZNT Leitung: Dr. Mario Trapp

Geplant ist die Einbindung neuer Professoren aus der Informatikinitiative

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P1: Applied System Modeling für erneuerbare Energien

© pixelio,M.Barnebeck

Herausforderung Systemsimulation und Regelungsstrategien des Energiesystems

aus Erzeugern und Verbrauchern Prognosemodelle zur Verfügbarkeit erneuerbarer Energien

insbesondere der fluktuierenden Energien Finanzmarkt für erneuerbare Energien (Preismodellierung)

Neue Anwendungen Fundierte Systemlösungen für Energieversorgung SmartGrid als lokales Versorgungsunternehmen

Kooperationspartner ITWM: High Performance Computing; Finanzmathematik;

Systemanalyse, Prognose und Regelung FB Mathe: Scientific Computing, Finanzmathematik Weitere: Informatik

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P2: Applied System Modeling für Multiskalenmaterialien

Herausforderung Simulation heterogener, mehrskaliger Materialien und ihre

Eigenschaftenvorhersage 3D-Bildverarbeitung, Strukturanalyse und -modellierung

mehrkomponentiger Werkstoffe Upscaling und effiziente numerische Algorithmen zur

multifunktionalen Multiskalensimulation

Neue Anwendungen Faserverstärkte Materialien, insbesondere Beton Funktionswerkstoffe, z.B. partikelverstärkte Gefüge

Kooperationspartner ITWM: Bildverarbeitung, Material- u. Strömungssimulation FB Mathe: Technomathematik, Bildverarbeitung Weitere: Terahertz-Physik, Technische Mechanik,

Werkstoffwissen- schaften, Bauingenieure,Institut für Verbundwerkstoffe

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P3: Applied System Modeling für das Engineering stochastischer Prozesse

Herausforderung Stochastische Modellierung physikalischer Prozesse Parameteridentifikation in stochastischen Modellen Entwicklung geeigneter visueller Qualitäts- und Bewertungskriterien

Neue Anwendungen Filamente in Tropfenschwärmen Fadenziehprozesse in turbulenten Strömungen Größenklassen bei Tropfenpopulationsbilanzen Partikeldynamiken in Suspensionsströmungen Kontinuumsdynamiken granularer Medien Komparative Visualisierung

Kooperationspartner ITWM: Transportvorgänge, Material- u.

Strömungssimulation FB Mathe: Technomathematik, Computational Stochastics Weitere: Verfahrenstechnik, Graphische Datenverarbeitung

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P4: Applied System Modeling für Fahrzeugtechnologien

Herausforderung Verzahnung von Systemsimulation mit Optimierungsstrategien Hierarchische Systemmodellierung von hochgenau bis

hochperformant Modellreduktionstechniken für MKS und FEA Entscheidungsunterstützung durch mehrkriterielle Optimierung

Neue Anwendungen Vereinfachte Bauteilprüfungen Systemanregungen für zukünftige Modelle Maßgeschneiderte Komponentenmodelle

Kooperationspartner ITWM: Mathematische Methoden in Dynamik und

Festigkeit, Optimierung FB Mathe: DAE-Systeme, Optimierung, Statistik Weitere: Maschinenbau und ZNT

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P5: Applied System Modeling für eingebettete Softwaresysteme

Herausforderung

Ganzheitliche Entwicklung eingebetteter Systeme Modellierung aller Aspekte eingebetteter Systeme,

z. B. Hardware, Software, Mechanik Modellbasierte Evaluations- und Testverfahren Garantierte Qualitätseigenschaften

Neue Anwendungen

Offene eingebettete Systeme Hybride Systeme Virtuelle Prototypen

Kooperationspartner

TU-KL: Informatik, Elektrotechnik, Maschinenbau Weitere: Innovationscluster Digitale Nutzfahrzeugtechnologie

P6: Software-Konstruktion für parallele Rechnerarchitekturen

Herausforderung

Effiziente Programmierung zukünftiger Rechnerarchitekturen Effiziente Nutzung existierender Sprachen Integration heterogener Plattformen Berücksichtigung komplexer Networks on Chip

Neue Anwendungen

Leistungsstarke eingebettete Systeme Hybride Systeme Virtuelle Prototypen

Kooperationspartner

TU-KL: Informatik; Elektrotechnik Weitere: Innovationscluster Digitale Nutzfahrzeugtechnologie

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P7: Applied System Modeling für große Informationssysteme

Herausforderung

Entwicklung großer,verteilter Informationssysteme Integration von mobilen Endgeräten Integration von Kontextwissen Übergreifende Aspekte (Leistung, Sicherheit)

Neue Anwendungen

Data Privacy Intelligentes Energiemanagement Intelligentes Gesundheitsmanagement

Kooperationspartner

TU-KL: Informatik Weitere: Spitzencluster »Software-Innovationen für

das Digitale Unternehmen«, DFKI14

P8: Living Lab Embedded Systems für Zukunftsbranchen

Herausforderung

Realitätsnahe Untersuchung, Erprobung und Darstellung von Entwicklungsansätzen

Durchgängige Entwicklungsplattform Realistische Evaluationen Integration von Simulation und realem System

Neue Anwendungen

Autonome Fahrzeugverbünde Adaptive Ambiente Systeme Intelligentes, wirtschaftliches Energiemanagement

Kooperationspartner

TU-KL: Informatik Weitere: Industriepartner

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P9 Applied System Modeling für dieTerahertz-Messtechnik

Herausforderung Analyse und Modellierung komplexer Zeitbereichsspektren

von mehrskaligen Objekten THz-3D-Bildverarbeitung and -analyse Analyse von mehrlagigen und mehrkomponentigen Werkstoffen

Neue Anwendungen

Faserverstärkte Materialien, insbesondere GFK und CFK Mehrlagige und mehrkomponentige Werkstoffe

Kooperationspartner

IPM: Terahertz-Messtechnik ITWM: Bildverarbeitung FB Mathe: Bildverarbeitung, Technomathematik Weitere: Verbundwerkstoffe, Maschinenbau, Physik / Optik,

Werkstoffwissenschaften

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