Post on 15-Nov-2014
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Framework für die Integration von Simulationscodes zur Unterstützung des multidisziplinären Vorentwurfs
Markus LitzDLR, Simulations- und Softwaretechnik
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2011 Bremen – 29.09.2011
Übersicht
Motivation und Hintergrund
Aktueller Stand
Datenformat
Schnittstellen
Framework
Ein alternatives Integrationsframework
Probleme, Erkenntnisse und aktuelle Arbeiten
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Folie 2
Ursprüngliche Situation im DLR
Benötigte Fachdisziplinen und Simulationstools vorhandenZusammenarbeit einzelner Fachdisziplinen (Institute) in Projekten
Aber:Datenaustausch auf ad-hoc Basis nach Bedarf des ProjektesEingesetzte Tools besitzen kein gemeinsames DatenformatTools wurden manuell und isoliert voneinander betrieben
Es existierten keine automatisierten Toolketten
Das Ziel war dann:
Ein DLR weites Werkzeug, das den multidisziplinären Entwurf von Flugzeugkonfigurationen ermöglicht.
Ein DLR weites Werkzeug, das den multidisziplinären Entwurf von Flugzeugkonfigurationen ermöglicht.
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Folie 3
Technische Vorgehensweise
Datenaustausch zwischen den Tools ermöglichenGemeinsame Sprache/Datenformat entwickeln
Fachtools an dieses Datenformat anpassen
Tools in ein Integrationsframework einbindenAutomatischer Ablauf der Prozesskette möglich
Fachtools dezentral im DLR verteilt
Aufbau von Prozessketten zurNachrechnung
Entwurf
Optimierung
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Folie 4
Das gemeinsame Datenaustauschformat CPACSCommon Parametric Aircraft Configuration Schema
cpacs
header
engines
wings
global
fuselages
missions
sections
section
transformation
elements
airfoilUID
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Folie 5
TIXI – TIVA XML Interface (I)
Programmbibliothek zur Unterstützung XML-basierter Ein- und Ausgabe
Einfacher Zugriff auf „höhere“ XML-Funktionen:
Dateien lesen, schreiben und verwalten
Elemente lesen, schreiben und entfernen
Funktionen zum Lesen/Schreiben von
Textelementen
Fließkommazahlen/Integerzahlen
Matrizen
3D-Punkten
…
CPACS Validierung
Nutzbar aus vielen Programmiersprachen (C/C++, Fortran, Python, JAVA, Matlab…)
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Folie 6
Geometriebibliothek TIGL
TIGL: TIVA Geometry Library
Aufbau der dreidimensionalen Flugzeuggeometrie im Arbeitsspeicher
Bereitstellung von Funktionen für
Geometrieaufbau (B-Splines etc.)
Berechnung von Oberflächenpunkten
Export in andere (CAD) Dateiformate
Volumen-/Flächenberechnung
…
Nutzbar aus vielen Programmiersprachen (C/C++, Fortran, Python, JAVA, Matlab…)
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Folie 7
Framework: ModelCenter
Integrationsframework von Phoenix Integration
Komponenten zur Integration von CPACS und weitere Hilfsprogramme
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Folie 8
Die TIVA Flugzeugvorentwurfsumgebung in…
EVITA
UCAV-2010, FaUSST
CATS
TIVA, TIVA II, VAMP
IML2
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Folie 9
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Probleme in den Projekten
EVITA
Vorentwurfsprozess von Triebwerken besitzt hohe Komplexität
Automatisierung vielfach hilfreich
Automatisierung nicht überall möglich
Plattformabhängigkeit
CATS
Datenmenge schwer handhabbar
IML2
Abhängigkeit von kommerzieller Software
Folie 10
Remote Component Environment (RCE)
Eigenentwicklung vom DLR
Als Integrationsframework für den frühen Entwurf von Schiffen
Schiffe, Flugzeuge, Raumfahrzeuge, … alles irgendwie dasselbe…
…aus Software-technologischer Sicht jedenfalls :)
Anpassung der CPACS-Komponenten für RCE
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Folie 11
RCE - Steckbrief
Open Source
Basierend auf Eclipse
Plattformunabhängig
Sehr hohe Anpassbarkeit
Basis Komponenten
Datenmanagement
Privilegienmanagement
Workflowmanagement
Verteilung
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Folie 12
RCE im EinsatzSESIS - Light Ship Weight
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Folie 13
RCE im EinsatzFlugzeugvorentwurf mit CPACS Komponenten
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Folie 14
Provenienz
Exakte Zurückverfolgung der Herkunft aller Daten des Systems
Besondern wichtig bei Automatisierung, Optimierung, ….
Reproduzieren von Ergebnissen
Besondere Herausforderung:Visualisierung
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Folie 15
Wissensmanagement und Expertensystem
Nicht nur das Ergebnis zählt, sondern auch die Entscheidungen auf dem Weg dort hin
Laufzeit von Prozessketten vs.Zeit für den Aufbau
Wissen direkt einsammeln &verknüpfen wo es genutzt wird
Entwicklung unterstützen
Wissen generieren
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Folie 16
Verteiltes, interaktives Zusammenarbeiten
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Folie 17
Fazit
CPACS Umgebung wurde im DLR in den letzten Jahren erfolgreich aufgebaut und wird bereits eingesetzt
Momentan zwei unterschiedliche Integrationsframeworks verfügbar
Forschung und Entwicklung bei RCE im Bereich von
Interaktive Workflows
Umgang mit großen Datenmengen
Provenienz von Daten und Ergebnissen
Anbindung Expertensystem
Dokumentiertes Wissen
Generiertes Wissen
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Folie 18
Fragen und Bemerkungen?
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Folie 19