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Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Woher kommen Sie? Was machen Sie?

Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Woher kommen Sie? Was machen Sie? Was hat es mit Automatisierungstechnik zu tun. Distributed Concepts of the last three Decades. Embedded Systems. mid 1980s. Ubiquitous Computing. 1990. Pervasive Computing. 1994. Ambient Intelligence.

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Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Woher kommen Sie? Was machen Sie?

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Presentation Transcript

  1. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Woher kommen Sie? Was machen Sie? Was hat es mit Automatisierungstechnik zu tun

  2. Distributed Concepts of the last three Decades Embedded Systems mid 1980s Ubiquitous Computing 1990 Pervasive Computing 1994 Ambient Intelligence 2000 Cyber Physical Systems 2006

  3. Ambient Intelligence Kaiserslautern Our 2003 AmI-definition: "Ambient Intelligence" represents an "intelligent environment", which reacts in a sensitive and adaptive way to the presence of humans and objects in order to provide various services to people , e.g. people who work, who travel, who enjoy recreation, who are elderly and live alone, who ….

  4. Embedded Systems Embedded Systems mid 1980s mid 1980s Ubiquitous Computing 1990 ? Towards Cyber Physical Systems Pervasive Computing 1994 Ambient Intelligence 2000 1st CPS Week Multi-conference 2008 St. Louis 21.04.-24.04. 2008 with St. LouisCPS Summit 2008 2nd CPS Week Multi-conference 2009 San Francisco 13.04.-16.04. 2009 Cyber Physical Systems 2006

  5. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik an Ambient Intelligence Project (2003 – 2013): Inactivity based Alarm Generation in Smart Homes Martin Floeck, Thorsten Rodner, Lothar Litz, AnetteSpellerberg Granted by the BMBF, Ministry of Finance Rhineland Palatinate and Housing Societies of Kaiserslautern, Neuwied and Speyer

  6. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Project state of the art in 2014: completed incl. DRK line Inactivity based Alarm Generation in Smart Homes

  7. Networks of the Cyberspace Personal-Area Networks Bluetooth, ZigBee, UWB Local-Area Networks Wi-Fi Fieldbus Wide-Area Networks GSM, UMTS Internet Body-Area Networks proprietary Cyber Physical Systems 2006 10km 0m 10m 1m 100m Towards Cyber Physical Systems Early Definition by Edward Lee 2008: CPS are integrations of computation and physical processes. Embedded computers and networks monitor and control the physical processes, usually with feedback loops where physical processes affect computations and vice versa (definition no longer appropriate, too general).

  8. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik • Angedachte Anwendungen (Domänen): • Smart Grid mit Optimierung des Einspeiser- und Verbrauchergleichgewichtes (über Haus, Auto, Industrie, …) • Optimale Lenkung des Individualverkehrs (Traffic, Stadt und Fernverkehr) • Optimale Lenkung des ruhenden Verkehrs in Großstädten (Parkhaus der Zukunft) • Public Health mit automatischer Überwachung der Gesundheit vieler Individuen (körpernahe Sensorik bis Fernüberwachung, Notfallerkennung) • Elderly People independent Living • Maintenance – Systeme • Industry 4.0

  9. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik • Hier behandelte Domäne: • (Traffic, Stadt und Fernverkehr) • Optimale Lenkung des ruhenden Verkehrs in Großstädten (Parkhaus der Zukunft) • siehe Notizenteil für Details

  10. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Kennzeichen eines Cyber-physischen Systems: Sehr viele Regelkreise mit sehr vielen Sensoren und Aktuatoren (physisch und virtuell), Reglern, lokal und global Kopplung mehrere Netzwerke auf unterschiedlichen Ebenen (geschlossene und offene) Ständige Änderung der Teilnehmer in der Domäne Teilautonomien sind in den Domänen realisiert Mehrere konkurrierende Stakeholder mit unterschiedlichen Optimierungskriterien Mehrere miteinander verkoppelte Optimierungsebenen Kopplung von CPS-Domänen untereinander (z.B. Smart Grid, Health, Traffic, Maintenance…)

  11. Cyber-physische Systeme und Automatisierungstechnik Anforderungen an die Automatisierungstechnik: Beherrschung der Systemdynamik der entstehenden, ineinandergreifenden Regelkreise (Stabilität, Performance, emergentes Verhalten) Modellierungsarten für die unterschiedlichen Ebenen, Verhaltensmodelle für nicht physikalische Teilsysteme, menschliches Verhalten, … Methoden des Modell-basierten Entwurfes und der Analyse unter den CPS-Randbedingungen (Regelung über offene Netze, Teilsystemausfall, Degradation, .. Online-Optimierungsverfahren auf den physikfernen Ebenen Beherrschung der Komplexität aus Sicht der Informatik (Security, SE, Extreme Programming, …)

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