Kollaborierende Roboter in einer Fabrik der Zukunft (B. Wudka / Beuth Hochschule)

Video: Zwei Roboter bilden ein System of Systems, um Punktwolken ihrer Sensorik auszutauschen und diese mit ihren eigenen Daten zu fusionieren (L. Siefke / HTW Berlin) https://www.youtube.com/watch?v=sXRLDY6U6II

SiReSS - Sicherheitsrelevante Rekonfigurierende Systems of Systems

Projektlaufzeit: 01.04.2019 bis 31.07.2021
Projektleitung:
Projektpartner:Opens external link in new windowInSystems Automation GmbH
Opens external link in new windowExpleo Germany GmbH
Opens external link in new windowsamoconsult GmbH
Opens external link in new windowBerlin Partner für Wirtschaft und Technologie GmbH (assoziiert)
Dokumente:
ifaf_siress_expose.pdf1.4 M
SiReSS_Kurzbeschreibung_de_01-2021.pdf150 K
Dokumente:

Opens external link in new windowVideo: Demonstration des SOA-Ansatzes durch Austauschen und Zusammenfügen von 3D Kameradaten zwischen simulierten Robotern 
Datei herunterladen Definition und Implementierung einer Serviceorientierten Architektur 
Datei herunterladen Entwicklung von Bauplänen (Blueprints) zur Gestaltung von Handlungsstrategien

Kurzbeschreibung:

Wenn sich autonom fahrende Roboter zu einem Verband zusammenschließen, entsteht ein Systemverband. Solche modernen Systemverbände (»Systems of Systems«) können miteinander interagieren und stellen gleichzeitig hohe Anforderungen an die Sicherheit, da im Falle von Versagen eines sicherheitsrelevanten Teilsystems Menschenleben und materielle Werte gefährdet sind. Allerdings bestehen für diese Art von Systemverbänden noch keine Verfahren zur sicheren Eingliederung neuer, bisher unbekannter Systeme. Im Projekt »SiReSS« werden für verschiedene Anwendungsfälle neue Methoden zur Rekonfiguration von offenen Systemverbänden an dem Beispiel »Kooperierende Roboter« entwickelt und erprobt.

Hintergrund
Für traditionelle Systemverbände werden zu Beginn einzuhaltende Mindesteigenschaften definiert, die für die Sicherheit als gegeben vorausgesetzt werden. Allerdings sind mögliche Rekonfigurationen, die zur Laufzeit erfolgen sollen, hierbei stark eingegrenzt. Änderungen der Konfigurationen und Fähigkeiten der Einzelsysteme erhöhen zwar die Flexibilität, sind aber immer noch abhängig von vorab bekannten Eigenschaften. In Anwendungsfeldern wie hochautomatisiertem vernetzten Fahren und Industrie 4.0 sind kooperierende Systeme und sich zur Laufzeit ändernde Systemverbände Voraussetzungen für praxisbezogene Anwendungen.

Projektinhalt
Für die Rekonfiguration offener Systemverbände, in denen Systeme interagieren, deren Eigenschaften und Verhalten zur Entwurfszeit noch nicht bekannt sind, sind derzeit noch keine Lösungen vorhanden. Gerade in offenen Systemverbänden, die sich aus Systemen verschiedenster Herkunft und Art zusammensetzen können, ist eine solche Prüfung für die Gewährleistung hoher Sicherheitsanforderungen notwendig. Im Projekt werden daher folgende Entwicklungsschritte an dem Beispiel »Kooperierende Roboter« unternommen:

  • Definition von Anwendungsfällen
  • Erfassung der Anforderungen
  • Definition eines Verfahrenskonzeptes und dessen Implementierung
  • Experimentelle Umsetzung des Verfahrens
  • Abschließende bewertende Tests

Projektziel
Auf Grundlage der im Experimentierfeld erarbeiteten Testergebnisse werden die Nutzbarkeit des Verfahrens bewertet, mögliche Verbesserungen definiert, zukünftige Forschungsfelder identifiziert sowie die Verwertung und Folgeaktivitäten vorbereitet.

Ergebnisse und Teilergebnisse

  • Definition und Implementierung einer Serviceorientierten Architektur zur Verbindung der Fähigkeiten unterschiedlicher Systeme in einem Systemverband
  • Demonstration des SOA-Ansatzes durch:
    - Austauschen und Zusammenfügen von Opens external link in new windowKameradaten zwischen simulierten Robotern
    - Kooperative Lokalisierung und Kartierung innerhalb eines Systems of Systems
  • Entwicklung eines Rekonfigurationsansatzes basierend auf Bauplänen (Blueprints) zur Zusammensetzung von Services innerhalb eines Systemverbands
  • Entwicklung von Blueprints zur Gestaltung von Datei herunterladenHandlungsstrategien mittels flexibler Servicekompositionen
  • Zur Einbettung von modularen dynamischen Safety Cases in das Rekonfigurationsverfahren hat sich eine Zusammenarbeit mit dem europäischen Opens external link in new windowITEA3-Projekt CyberFactory#1 entwickelt.

Veranstaltungen und Präsentationen:

23. Dezember 2020 Präsentation
Zwischenstandsbericht Masterarbeit: „Erzeugung von Navigationskarten aus 3D-Entfernungsdaten mittels Octrees“
Abgabe MA: Februar 2021

12. Oktober 2020 Online (Präsentation)
ISSRE 2020 GAUSS Workshop (Online)
A Reconfiguration Approach for Open Adaptive Systems of Systems
In: In Proceedings of the 2nd International Workshop on Governing Adaptive and Unplanned Systems of Systems in 31st International Symposium on Software Reliability Engineering , Coimbra, Portugal
Weitere Informationen: Opens external link in new windowhttp://gauss2020.disim.univaq.it/

7. September 2020 Online Präsentation
EDCC 2020 Workshop: DREAMS
Safety Cases for Adaptive Systems of Systems:State of the Art and Current Challenges
In: 16th European Dependable Computing Conference Workshop: DREAMS Dynamic Risk managEment for AutonoMous Systems, München, Deutschland, 7 September 2020 Opens external link in new windowhttps://youtu.be/fzvQorPxu5c

22. Juli 2020, Webkonferenz (4. Projektmeeting)
Thema: Vorstellung der erarbeiteten Artikel für MDPI Robotics Journal und ISSRE 2020 – GAUSS Workshop – Vorstellung des weiteren Vorgehens

10. März 2020 Berlin (3. Projektmeeting)
InSystems automation GmbH, Wagner-Régeny-Straße 16, 12489 Berlin
Thema: Vorstellung SotA Rekonfiguration und Service-orientierte Architekturen und neue Ansätze innerhalb vom Projekt SiReSS

26. November 2019, Berlin (Präsentation)
Research School HTW Berlin Fachbereich 1
SiReSS: Rekonfigurationsansätze und deren Anwendung in Systems of Systems (SoS)
Weitere Informationen: Opens external link in new windowhttps://events.htw-berlin.de/forschung/vortragsreihe-research-school-fachbereich-1/

06. Juni 2019, Berlin (2. Projektmeeting)
Beuth Hochschule für Technik Berlin
Thema Vorstellung des Projektfortschritts

19. April 2019, Berlin (1. Projektmeeting)
HTW Berlin
Thema: Kick-off des SiReSS Projektes

Publikationen:

Lennart Siefke, Volker Sommer, Björn Wudka, Carsten Thomas
Robotic Systems of Systems based on a Decentralized Service-Oriented Architecture (27.09.2020)
In: MDPI Robotics Volume 9, Issue 4: 78. DOI: 10.3390/robotics9040078
Weitere Informationen: Opens external link in new windowhttps://doi.org/10.3390/robotics9040078

Björn Wudka, Carsten Thomas, Lennart Siefke, Carsten Thomas
A Reconfiguration Approach for Open Adaptive Systems-of-Systems
In: In Proceedings of the 2nd International Workshop on Governing Adaptive and Unplanned Systems of Systems in 31st International Symposium on Software Reliability Engineering , pp. 219-22 Coimbra, Portugal, 12 October 2020; doi: Opens external link in new window10.1109/ISSREW51248.2020.00076
Weitere Informationen: Opens external link in new window10.1109/ISSREW51248.2020.00076

Elham Mirzaei, Carsten Thomas, Mirko Conrad
Safety Cases for Adaptive Systems of Systems: State of the Art and Current Challenges
In: Bernardi S. et al. (eds) Dependable Computing - EDCC 2020 Workshops. EDCC 2020. Communications in Computer and Information Science, vol 1279. Springer, DOI: Opens external link in new windowhttps://doi.org/10.1007/978-3-030-58462-7_1

Berichte:

24. November 2020 Masterthesis
Opens external link in new windowSpezifikation und Implementierung einer Platooning Funktion auf Basis der CeCar-Plattform
Autor: Philipp Fritz Jaß

10. September 2020, Technischer Bericht
Definition von Anwendungsfällen
Autor: Carsten Thomas

09. September 2019, Technischer Bericht
Definition von Systems of Systems
Autor: Lennart Siefke

09. Oktober 2019, Technischer Bericht
Stand der Wissenschaft und Technik von Systems of Systems
Autor: Lennart Siefke

22. November 2019,Technischer Bericht
Stand der Wissenschaft und Technik dynamischer Rekonfiguration
Autor: Björn Wudka

 

 

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