Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich

Chair of Integrated Automation

Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich

Institute for Automation Engineering (IFAT)
Faculty of Electrical Engineering and Information Technology (FEIT)

Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg, G05-14

+49 391 67-58499

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Completed projects

Interoperability of Administration Shell
Duration: 01.05.2021 to 30.04.2024

The starting point of the project is the position described by the I4.0 platform: "Interoperability is the basis for Industry 4.0 and ensures open and plural markets". In 2021, the "Industrial Digital Twin Association - IDTA" was founded, which will advance the concepts, especially of the administrative shell, nationally and internationally. The IDTV project accompanies this concept of the digital twin of the I4.0 platform, in all its manifestations, i.e. the passive, the reactive and the autonomously acting reactive administration shells. The task is to support interoperability both conceptually and practically. In a virtual testbed, individual solutions as well as administrative shell implementations of different companies and other consortium projects are brought together. In a Germany-wide demonstrator, the developed concepts and methods are defined and evaluated in a cross-company ecosystem.

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BaSys4iPPS Integrated maintenance and production planning through decentralized maintenance forecasting of existing machines in BaSys 4
Duration: 01.01.2022 to 31.03.2024

In principle, efficient production planning and control is heavily dependent on precise and forward-looking maintenance planning. Based on sufficient data quality, machine failures should be predicted correctly in order to initiate the necessary countermeasures, such as rescheduling or rescheduling orders, as quickly as possible. Small and medium-sized enterprises (SMEs) are often unable to maintain such a database due to limited resources and the uneconomical retrofitting of existing machines. The following limitations are decisive for a practical transfer:

Necessary machine data for machine-specific maintenance forecasts are hardly available in practice. Machine-specific maintenance forecasts are therefore not yet feasible

There is usually no standardized connection for machine data

There is usually no link to production planning and control systems

The aim of the joint project "BaSys4iPPS" is therefore to develop a method for integrated production and maintenance planning for existing machine tools in SMEs and to implement it using the BaSys reference architecture. This scenario is being tested on real machine tools at Lauscher Präzisionstechnik GmbH (Lauscher), which can be regarded as a representative SME in the machining industry. This should enable a significant reduction in unexpected production downtimes and a considerable increase in planning reliability.
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Moto-AFO - Development of an ankle foot orthosis with motorized ankle joint for the therapy and long-term treatment of spastic paralysis of the lower extremities; conception of sensors and actuators of the Moto-AFO with specification of the drives as well as development of basic control methods and the power supply including charging electronics
Duration: 01.01.2019 to 31.12.2021

The aim of the project is to develop an intelligent, motorized orthosis that can actively neutralize spastic symptoms in the ankle joint. The functional and rehabilitation device to be developed (Moto-AFO) is intended to functionally neutralize the spastic manifestations before, during and after therapeutic training, so that the training time can be used more efficiently for the actual therapy and therapeutic success can be ensured in the long term. The orthosis supports the therapist by actively acting on the spastic manifestations, just as the therapist would do. This allows the therapist to concentrate more quickly and intensively on the actual training. The orthosis system consists of an electrically driven lower leg-foot module with detecting, measuring sensors and regulating actuators. The sensors are used to detect spasms so that the force exerted by the active orthosis can be dynamically adapted to the patient's spasm severity.
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Networked asset administration shell - interoperability between I4.0 components
Duration: 01.05.2019 to 30.06.2021

The I4.0 platform stands for joint recommendations for action for all stakeholders in the digital transformation in German industry. WG1 "Reference Architectures, Standards & Standardization" develops fundamental concepts for standards for the industrial internet and contributes them to the standardization activities of various stakeholders - at both national and international level. The sub-working group (UAG) "Breakthrough Projects" initiates and catalyses the validation of standards and the identification of standardization gaps through practical implementations of Industrie 4.0 use cases. The ZVEI - SG 2 "Models & Standards" carried out two "Administration Shell Days" in collaboration with the Industrie 4.0 platform. As a result, ten projects, initiatives and companies declared their interest in striving for an interoperable implementation of the asset administration shell (AAS) concept. The "Networked Administration Shell" project is the next step towards the interoperability of administration shells.
The aim of the project is to ensure the interoperability of different implementations of VWS from different companies and institutions. A testbed in which the existing demonstrators are brought together will serve this purpose. The structure and functionality of the testbed will gradually evolve during the project from a centralized, homogeneous starting point to a decentralized, heterogeneous system. In four milestones, the degree of interoperability between the administration shells of the various participants will be increased to such an extent that each administration shell involved will be able to act independently as a reference for other administration shells at the end of the project.
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Digital representation of technical equipment in the form of a configurable administration shell (Racas)
Duration: 01.01.2018 to 30.04.2020

The increasing digitalization of the economy and society is changing the way we produce. The Industry 4.0 initiative offers initial concepts for shaping the transformation of industrial production into a networked, intelligent, self-organizing system. One of the central starting points is the Asset Administration Shell (AAS) as the digital representation of assets. AASs must be developed for all types of assets. The main aim of the project is to detail existing approaches for defining AASs and make them suitable for practical use.
To this end, a configuration wizard for a configurable implementation of AASs is to be developed. One challenge is to enable AASs to interact with each other interoperably in an I4.0 system. This is achieved through a formalized information model of the AASs. The information sources for each asset type must be mapped into the formalized AAS model through configuration. The mapping of asset data to the AAS information model is supported by intelligent methods.
The added value resulting from the project is illustrated in a demonstrator using joint I4.0-relevant application scenarios.
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Use of hardware to implement cross-location Monitoring+, Optimization with standardized data model
Duration: 01.08.2018 to 31.12.2018

In the scientific work to be carried out, the integration of the real world (field devices) into the information world (M+O applications) is to take place via a second communication channel.

Here, a server serves as a superordinate IT system that provides access to data and functionalities of several assets in a common semantic data space instead of equipping each asset with its own hosting functionality. A use case tailored to the test stand is designed for this purpose.
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Communication patterns for I4.0 administration shell interactions
Duration: 01.08.2018 to 31.12.2018

In the scientific work to be carried out, communication protocols should be tailored to the interaction between automation devices in accordance with their purpose. However, the interaction between administration shells has further requirements, the effects of which on the protocols and technologies used to date have not been systematically investigated in terms of performance, scalability and suitability in principle. This problem will now be addressed.
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Technology mapping from AIN to OPC UA
Duration: 01.06.2018 to 31.12.2018

In the scientific work to be carried out, a technology mapping from AIN to OPC UA is to be developed with regard to information modeling. A possible implementation of this mapping can enable AIN to be used as a means of implementation for I4.0 application scenarios. AIN can also have a positive influence on the standardization process in the platform and possibly act as a reference implementation.
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Guidline OPC UA-Companion standards based on I 4.0 guidelines
Duration: 01.09.2017 to 30.06.2018

Companion standards are being developed for classes of machines in which the features, variables, parameters and functions of the machines and devices are defined for integration. In this project, various requirements are placed on I4.0 components and the administration shells.
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PROFINET devices in a Docker environment
Duration: 01.07.2017 to 01.05.2018

PROFINET has established itself as the standard in industrial production. The concept of the "digital factory" brings new technologies to automation technology. This also includes the virtualization of individual components. PROFINET devices are therefore to be processed in a virtual environment.
The main focus of this project is to initially bring PROFINET drivers into the virtual environment.
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Cooperating compressor controls - Optimization
Duration: 03.03.2016 to 31.03.2018

Nowadays, minimizing the energy consumption of compressor stations is an issue that is increasingly coming into focus. However, the long-term use of compressors with very low maintenance costs also plays a decisive role for the system operator. Comprehensive condition monitoring comes into play to achieve the second objective. In order to keep the effort for the operator as low as possible, a higher-level compressor control system, which entails only low investment costs, can automatically achieve a compromise between the two objectives. This requires not only simple pressure control, but also a complex optimization algorithm. The latter determines the prioritization of the compressors depending on the compressed air demand, but also on the current status of the compressors. There are two approaches to implementation, centralized and decentralized, both of which have advantages and disadvantages. In the centralized approach, a single PLC controls the compressors via a fieldbus or additional input/output modules. In the decentralized approach, individual compressor nodes share the algorithm implementation among themselves.
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reha step project - Training device for clinical gait rehabilitation of stroke patients
Duration: 01.04.2015 to 28.02.2018

Stroke is one of the most common diseases and affects around 260,000 people every year in Germany alone [1]. Motor dysfunctions are the most common neurological deficits in survivors. The aim of rehabilitation treatment is to regain lost abilities by restructuring the brain (neuroplasticity). Gait rehabilitation in particular requires stimulation of the receptors in the sole of the foot through standing and walking weight-bearing in addition to the nerve stimuli triggered by movement [2]

Several studies have confirmed that the success of therapy correlates positively with an early start, higher intensity and task-specific training [3]. However, the considerable personnel and financial costs of therapy result in restrictions in everyday clinical practice that often prevent optimal training frequency. Technological support for gait rehabilitation can counteract this. However, existing medical systems that aim to intensify training are very space-intensive and stationary or do not allow training in an upright position in order to stimulate the soles of the feet.

The research project therefore focuses on the conceptualization, development and validation of a new type of training device for the gait rehabilitation of motor-impaired stroke patients. This training device is intended to be a mobile and active leg shin that expands training in the rehabilitation clinic with a new device-based approach. In particular, it supports exercises in early rehabilitation, but also in the more advanced rehabilitation phases. The use of this training device is intended to increase the intensity of the exercises, improve patient safety by stabilizing the necessary joints and relieve the burden on the supervising therapists.

_{[1] Heuschmann P., Busse O., Wagner M., et al. (2010). Stroke incidence and care of stroke patients in Germany. Aktuelle Neurologie 37 (7), pp. 333-40.}.
_{[2] Dietz, V. (2004). Locomotor activity in spinal cord-injured persons. Journal of Applied Physiology 96 (5), 1954-60}
_{[3] Nelles, G. (ed.) (2014). Neurological rehabilitation. 115 tables. Stuttgart [u.a.].}
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Information model CFU OPC UA server
Duration: 01.07.2017 to 30.09.2017

Today's control systems would require an engineering process that would require intervention due to the existing hierarchy from the sensor to the controller to the control system. However, this high level of effort negates the potential benefit of the m+0 functions or is not undertaken for reasons of changing an executable system. This situation also shows the somewhat rigid and closed structures of the control systems. This is where the NOA (NAMUR Open Architecture) concept comes in.

The starting point of the project is the scenarios described, which are to be implemented in the NOA-NE. They are detailed in the form of sequence diagrams between all participants in order to identify the roles and interchanging data (creation of an information model).
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Semantic Alliance for Industry 4.0 (SemAnz40)
Duration: 01.12.2015 to 31.07.2017

The aim of this joint project is the sustainable establishment of German standards and norms as a basis for international standardization in the context of Industry 4.0.

The core topics for semantic descriptions are

- description with characteristics (in particular eCl@ss/IEC 61987 and the
- structuring of information (in particular AutomationML (IEC 62714)).

The norms and standards and the organizations that support them thus form a Semantic Alliance for Industrie 4.0, hence the acronym SemAnz40.

In particular, the sub-goals
- Device description by the Otto von Guericke University,
- Consistent use of information by the project partner Helmut-Schmidt University,
- Semantic product descriptions by the project partner eCl@ss and
- Tool support by the project partner Rösberg

are being driven forward.
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isSecure
Duration: 01.01.2015 to 31.05.2017

With the introduction of Ethernet technology into the field level of automation technology, the threat of unintentional or intentional interference with AT device functions is increasing. Operating errors and deliberate attacks via the IP access points that are now available can lead to changes in the devices that influence the process to be controlled, even putting it in dangerous situations. This must be avoided by all means.

So far, however, IT security is still mostly perceived as an organizational measure in industrial production. Technical measures such as firewalls, VPN and encryption are not yet used for AT devices.
The main objective of the project is to develop the hardware and software of a field-related component in which IP-based access is available and this is secured using standard security procedures (firewall, VPN, encryption) as well as automation-specific protocol analysis and diagnostic algorithms.
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Development processes for embedded systems in the safety environment
Duration: 01.11.2013 to 30.06.2016

Developments in the safety environment are characterized by a large number of organizational and technical measures in addition to the actual development tasks. These are aimed at safeguarding the results of individual development steps, e.g. in order to achieve a desired SIL level in accordance with IEC 61508. This multiplies the development effort, which causes both high costs and a prolonged development process.

The main aim is to reduce this additional safety-related effort for developments in the embedded area. This means, for example, fewer manual validation steps, simpler interfaces between the sub-areas, work steps and module definitions as well as simplified handling of variants. All measures should be accepted by the accepting departments.
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Kartesis - Characterization of the RF transmission channel as well as concept development and validation for communication technology
Duration: 01.05.2014 to 31.01.2016

The aim of the KARTESIS project is to investigate concepts for the high-precision measurement of components and to derive design recommendations for the development of a measuring station that enables the reliable determination of geometric parameters during kinematic measurement under normal maintenance conditions. The concepts to be investigated are based on RFID technology, which is to be used here in addition to user data transmission to obtain the spatial position.
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Interoperability for Industry 4.0 systems in automation systems
Duration: 01.03.2014 to 31.12.2015

Various approaches for models, interfaces, exchange formats, description languages, etc. are being developed in ongoing pre-competitive activities of the Industrie 4.0 initiative. This project is helping to harmonize these approaches with the existing standards or to create transitions between the new approaches and the existing standards. The project thus contributes directly to the creation and further development of the Industry 4.0 roadmap.

The main aim of the project is to base the solutions within the Industry 4.0 initiative on existing standards and specifications in the field of automation and to develop these further in such a way that investment security can be created for stakeholders in evolutionary steps. Essentially, the following goals are being pursued:

Creating integration capability between industrial communication systems and the IP-based Internet of Things and Services. Interoperability must be achieved between the communication systems at the level of protocols and services, if necessary through gateways and mediators
Continuous flow of information between the devices and components, production and their actors. Models and semantic methods must be used here in order to establish the meaning of the data flows between the domains of the production systems. Interoperability must be established here between the information-processing devices and components at model level

As the Industry 4.0 concept is gradually implemented, the life cycle of production equipment will evolve towards greater flexibility and changeability. Interoperability must be achieved here between the changing interrelationships of devices and components along the life cycle from planning to operation and maintenance

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HYBRID - Development environment for multicore-based, highly dynamic, profile-based field devices
Duration: 01.03.2013 to 28.02.2015

The project is assigned to the field of embedded industrial systems, especially the support of the development process for automation devices. A manufacturer of field devices must support various fieldbus systems in order to achieve the widest possible field of application for its products. In doing so, a field device manufacturer must make considerable efforts to map its functionality to the services of the specific fieldbuses. The aim is to incorporate the fieldbus specifics, such as communication services or device profiles, into a generic abstraction layer in such a way that the manufacturer and device type-specific functionality of automation devices can be universally connected. Prefabricated adaptable hardware and software modules are to be designed for this purpose. This reduces the development and maintenance effort for different, fieldbus-specific variants of a device. The focus of research and development is on the high performance required for drive applications, taking into account the special requirements of the multicore architecture, which is to be implemented using a hybrid model approach to the development framework.
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VIVA - Virtualization & validation of automated systems and machines
Duration: 01.08.2012 to 31.07.2014

Fast and smooth handling of the entire engineering process is always the desired goal of all project participants, which unfortunately has not yet been achieved. A significant bottleneck lies in the commissioning phase, which lies between planning and actual production operation. The virtual commissioning method (VIBN) is used for this. Despite the great progress that has been made in this area in recent years, there are still a number of aspects that stand in the way of consistent, comprehensive productive use in the automotive industry and other production areas. Many of the deficits listed above are due to a lack of validation methods. The project therefore aims to provide methodical support to further improve the planning and development of automation systems through validation steps during project execution. Two key functionalities, functional virtualization and functional validation, are intended to set the solution to be developed apart from the state of the art. This is implemented as project assistance.
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AutomatiSch - Automation at the
Duration: 01.11.2011 to 31.10.2013

The information technology networking of the various players in the transport sector is becoming increasingly important, not least due to political requirements. The intermodal networking of private and public transport is also playing an increasingly important role. However, access to the systems currently in use is still an obstacle to the desired networking at various levels, which needs to be overcome. For example, the various IV and ÖV systems use different models for the internal representation and processing of data, which are not compatible with each other.
The aim of the proposed project is therefore to develop a system that maps the models of the individual systems to be connected to each other and thus makes them interoperable without having to adapt the systems themselves. By using semantic technologies to find relevant data based on their meaning, to optimize data streams and to generate new data based on implicitly available knowledge, the aim is to create added value that goes beyond the transformation of the individual system models.
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FEMA - FieldMediator in automation
Duration: 01.11.2011 to 29.10.2013

The main objective of the project is to develop the hardware and software of a field-oriented modular automation component (parameterization server) with fieldbus connection, which combines the proven device and product data description technology EDD (Electronic Device Description) and the further developed Field Device Integration (FDI) concept with this new information pre-processing (CEP, ESP) in the automation component. The extension of pre-processing to the field level enables the use of mobile "thin clients" (e.g. handhelds, smartphones, iPads), which are also desired in automation technology today and are primarily used to present information. This project makes this possible by using modern IT communication protocols such as Ethernet-based web services on the parameterization server. In addition, the consistency of information from the field device to standard client applications such as maintenance and servicing tools, production process monitoring and control systems or MES systems is also improved.
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ASIMOF
Duration: 01.04.2010 to 31.03.2013

Das Gesamtziel des vom Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt geförderten Projektes ASIMOF (Altersgerechte und sichere Mobilität in der Fläche) besteht in der Konzeption eines im Hinsicht auf den demographischen Wandel zukunftsfähigen und qualitativ hochwertigen Mobilitätsmanagements in Sachsen-Anhalt. Dafür werden Anforderungen relevanter Zielgruppen mit technischen und organisatorischen Voraussetzungen von Mobilitätsdienstleistern abgestimmt. Ziel ist die diskriminierungsfreie und personalisierte Bereitstellung von intermodalen Verkehrsinformationen im Rahmen eines integrierten Informations- und Kommunikationskonzeptes auf verschiedenen Endgeräten.

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ConTest - ConTest - Distributed test system for automation systems
Duration: 01.01.2011 to 31.03.2013

The aim of the proposed project is to develop a distributed test system for checking the system conformity of automation systems. Testing for device conformity can be seen as a special case of testing for system conformity, i.e. the test system to be developed can also be used for this application. The basis of the test is a formalized specification of the system behaviour.
The representation of the time sequence and the signals to be exchanged are described using sequence diagrams. The behavior of a system component is represented by means of a state diagram. The test system consists of the components TestSuite Generator, TestShell and TestAdapter. The TTCN-3 descriptions of the test cases of the individual system components (TestSuite Part 1 - Part N) and a description of the expected system behavior (TestSuite Part Evaluation) are generated from the specification using the TestSuite Generator. The test adapter is used both to connect to the communication system and to execute time-critical components of the test suite.
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Funktionaler Anwendungsentwurf für verteilte Automatisierungssysteme FAVA
Duration: 01.10.2010 to 31.03.2013

Der Wunsch, komplexe automatisierte Systeme und Anlagen (z.B. Produktionsanlagen) gesamtheitlich optimal zu betreiben, führt zu einer Zunahme der informationstechnischen Kopplungen zwischen vormals getrennten Regelungs- und Steuerungsaufgaben.
Bedingt durch die räumliche Ausdehnung der Anlagen führt dies zu verteilten Automatisierungssystemen, in denen verschiedene Komponenten Automatisierungsaufgaben ausführen und miteinander über Kommunikationssysteme vernetzt sind.
Herkömmliche Entwurfsmethoden für Automatisierungssysteme fokussieren im Allgemeinen auf zentralistische Strukturen. Auch wenn es inzwischen erste Beschreibungsmittel für verteilte Automatisierungssysteme gibt, so fehlt es an einer Methodik für den systematischen Entwurf solch verteilter Automatisierungssysteme.
"Systematisch" bedeutet dabei, einerseits die besonderen funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen, die sich aus der Verteilung und den Kommunikationserfordernissen ergeben, zu berücksichtigen und andererseits Wiederverwendung von guten Lösungen zu fördern. In diesem Forschungsvorhaben soll eine solche Methodik entwickelt und evaluiert werden. Dafür werden die Systemelemente "Komponente", "Struktur" und "Kommunikation" durch Merkmale beschrieben.
Diese werden mit funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen, die in geeignet erweiterten Beschreibungsmitteln dokumentiert werden, in Beziehung gesetzt.
Dem Ziel der Wiederverwendung soll dadurch Rechnung getragen werden, dass mögliche Automatisierungslösungen in Form von Entwurfsmustern dargestellt werden, die einerseits auf diese Merkmale referenzieren und andererseits diese erweiterten Beschreibungsmittel verwenden.
Die Eignung dieses Ansatzes, den Entwurfsprozess zielgerichtet zu leiten und zu unterstützen, soll in diesem Vorhaben erforscht werden. Die Schwerpunkte des Instituts für Automatisierungstechnik (IFAT) im Projekt sind Engineeringmethoden für Automatisierungssysteme, Kommunikationstechnik, Softwareentwicklungsprozesse für automatisierungstechnische Anwendungen und Informationsmanagement, insbesondere formalisierte Beschreibungen sowie Geräte- und Produktdatenbeschreibungen. Das Projekt wird gemeinschaftlich mit dem Lehrstuhl für Informationstechnik im Maschinenwesen der TU München und der Professur für Automatisierungstechnik der Universität der Bundeswehr Hamburg bearbeitet. (Gemeinsame Projekt-Webseite)

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Intelligent rehabilitation splint for patients with motor impairments
Duration: 01.02.2012 to 31.03.2013

Stroke patients with symptoms of paralysis on one side can be treated by repeating walking movements with the paralyzed leg very often. The aim is to relearn these movements. In addition to the nerve stimuli triggered by the movement, this also requires stimulation of the mechanoreceptors in the sole of the foot through weight-bearing. Treatment must therefore be carried out in an upright position. Due to the paralysis, however, it is not possible for the patient to support his own body weight, so that an appropriate training device must provide dynamic weight compensation in addition to the movement functionality. Such medical systems are very large and can only be operated as stationary devices.
The aim of this project is to develop a mobile movement splint that can be brought to the patient by nursing staff and therapists and is considerably cheaper than previous solutions. This means that hospitals and therapeutic facilities are more likely to decide to use this treatment method. This is to the benefit of the patient and also increases the chance of a return to a self-determined life.
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FAVA - Funktionaler Anwendungsentwurf für verteilte Automatisierungssysteme
Duration: 01.10.2010 to 15.02.2013

Der Wunsch, komplexe automatisierte Systeme und Anlagen (z.B. Produktionsanlagen) gesamtheitlich optimal zu betreiben, führt zu einer Zunahme der informationstechnischen Kopplungen zwischen vormals getrennten Regelungs- und Steuerungsaufgaben. Bedingt durch die räumliche Ausdehnung der Anlagen, führt dies zu verteilten Automatisierungssystemen, in denen verschiedene Komponenten Automatisierungsaufgaben ausführen und miteinander über Kommunikationssysteme vernetzt sind. Herkömmliche Entwurfsmethoden für Automatisierungssysteme fokussieren im Allgemeinen auf zentralistische Strukturen. Auch wenn es inzwischen erste Beschreibungsmittel für verteilte Automatisierungssysteme gibt, so fehlt es an einer Methodik für den systematischen Entwurf solch verteilter Automatisierungssysteme. „Systematisch“ bedeutet dabei einerseits die besonderen funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen, die sich aus der Verteilung und den Kommunikationserfordernisse ergeben, zu berücksichtigen und andererseits Wiederverwendung von guten Lösungen zu fördern. In diesem Forschungsvorhaben soll eine solche Methodik entwickelt und evaluiert werden. Dafür werden die Systemelemente „Komponente“, „Struktur“ und „Kommunikation“ durch Merkmale beschrieben. Diese werden mit funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen, die in geeignet erweiterten Beschreibungsmitteln dokumentiert werden, in Beziehung gesetzt. Dem Ziel der Wiederverwendung soll dadurch Rechnung getragen werden, dass mögliche Automatisierungslösungen in Form von Entwurfsmustern dargestellt werden, die einerseits auf diese Merkmale referenzieren und andererseits diese erweiterten Beschreibungsmittel verwenden. Die Eignung dieses Ansatzes, den Entwurfsprozess zielgerichtet zu leiten und zu unterstützen, soll in diesem Vorhaben erforscht werden.

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PASS - Planungsassistenzsystem
Duration: 01.01.2010 to 31.10.2011

In vielen Bereichen der Automatisierungstechnik gewinnt der effiziente Informationsfluss zwischen verschiedenen Lebenszyklusphasen, Werkzeugen und den agierenden Ingenieuren immer größere Bedeutung.Insbesondere die stark arbeitsteiligen und iterativen Prozessschritte zwischen einzelnen Gewerken oder beteiligten Projektpartnern bergen hier eine hohe Komplexität zu Fragen der Vollständigkeit und Konsistenz verteilter Informationsquellen, die für einen Arbeitsschritt benötigt werden.
Forschungsziel des Projektes ist es, eine neuartige methodische Unterstützung bei der Detektion, Analyse und Bewertung bereits vorhandener Planungsinformationen für einen Arbeitsschritt zu entwickeln und zu erproben, die Planungsbüros eine Assistenz hinsichtlich der semantischen Zuordnung von Informationen zur Wiederverwendung für andere Arbeitsschritte und eine qualitative Folgenabschätzung bei der Weiterführung von Arbeiten bei einem gegebenen und unvollständigen Planungsstand zur Verfügung stellt. Der innovative Gehalt des Forschungsziels ergibt sich aus der Brücke von semantischer Zuordnung von Planungsinformationen zu Arbeitsschritten sowie der Assistenz zur Datenbestandsanalyse und Risikobewertung.

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VISAPS
Duration: 01.04.2010 to 31.10.2011

Die Anforderungen an Fahrzeugsicherheitssysteme aus wettbewerbs- und verkehrspolitischen Gründen steigen stetig. Aus Effizienz- und Kostengründen besteht jedoch die Notwendigkeit, neue Sicherheitsfunktionen durch Vernetzung einzelner Systeme zu entwickeln. Im Rahmen des Teilprojekts sollen bereits bestehende Funktionen (Aktive und Advanced Crash Detection) überprüft und ggf. optimiert sowie neue Funktionen, v. a. zur Unfallvermeidung (Crash Avoidance), entwickelt werden. Basis für die Funktionserweiterung bilden neuartige Entwicklungsprozesses, bei welchem die neuen Funktionsanforderungen an das Airbagsteuergerät Software Design, die Softwareimplementierung sowie die Steuergeräteeinzel- und Integrationstests zu definieren sind.
Aktuell wird die Vernetzung innerhalb des Fahrzeugs standardmäßig über CAN gewährleistet. Gerade im Hinblick auf die Verarbeitung größerer Datenmengen sowie der verbesserten Übertragungssicherheit, ist eine Verwendung von z. B. FlexRay denkbar, was ebenfalls im vorliegenden Teilprojekt erprobt wird.

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MERITUM - Merkmalleisten in PLT-Beschaffungsprozessen für Unternehmen im Mittelstand
Duration: 01.09.2009 to 31.08.2011

In vielen Bereichen der Automatisierungstechnik gewinnt der effiziente Informationsfluss zwischen verschiedenen Lebenszyklusphasen, Werkzeugen und den agierenden Ingenieuren immer größere Bedeutung. Dabei besteht der Trend, Routinearbeiten des Engineerings durch automatisierte oder teilautomatisierte technische Abläufe abzulösen. Die hohen Innovationsraten und die steigende Komplexität der Geräte erschweren aber genau das dafür benötigte Verständnis der beteiligten Akteure, um einen verlustarmen Informationsfluss umzusetzen. Für Gerätehersteller bedeutet das eine ständige Aktualisierung seiner Produktdaten an die Anfrageformate seiner Kunden.
Forschungsziel ist es, methodische Unterstützung zu entwickeln und zu erproben, sowie eine semantische Plattform mit Software-Wizards zu konzipieren, zu entwerfen und prototypisch umzusetzen, die Entscheidungsunterstützung für Ingenieure bei der Auswahl, Übernahme und Weiterleitung von Informationen im automatisierungstechnischen Planungsumfeld ermöglichen. Der innovative Gehalt dieses Forschungsziels ergibt sich aus der angestrebten Brücke zwischen den strukturellen Produktmodellen und den Wissensmodellen semantischer Netze.

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ALIFE - Automatisierung im Lebenszyklus
Duration: 01.05.2009 to 30.04.2011

Produkt- und Produktions-Lifecycle-Prozesse treten immer mehr in den Fokus der Hersteller. Dabei gilt es die gesamten Daten der Produkte, Produktionseinrichtungen und den mit der Herstellung verbundenen Prozessen so verfügbar zu machen, dass jede Komponente und jeder technisch und organisatorische Prozess, wie z.B. Qualitätsmanagement und Instandhaltungsmanagement über den gesamten Lebenszyklus nachvollziehbar ist. Dies erfordert Informationen über den aktuellen Status des Produktionsprozesses in engem Zusammenhang mit strukturellen und beschreibenden Details der Maschinen, Anlagen und Automatisierungsmitteln.Ziel des beantragten Vorhabens ist die Schaffung einer auf wissensbasierten Methoden konfigurierbaren Interface-Komponente, die für die unterschiedlichen produktionstechnischen und betriebstechnischen Aufgabenstellungen sowohl online-Daten aus dem Produktionsprozess als auch Informationen über Maschinen und Anlagen aus Planung und Dokumentation akquirieren kann. Diese Interfacekomponente wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens als regelbasierter Automation Mapper bezeichnet.

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AVILUS - Applied Virtual Technologies in Product and Production Facility Life Cycles
Duration: 01.03.2008 to 28.02.2011

The project AVILUS is one of four technology projects in the German Framework IKT 2020 (Research programme "Information and Communication technologies"). The project is located at ifak e.V. Madgeburg. Based on the cooperation between ifak an the chair "Integrated Automation" the work at the mechantronic model and the virtual commissioning is carried out together.

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Semi-formale Werkzeugunterstützung für die Profilentwicklung von Automatisierungsgeräten
Duration: 01.10.2009 to 31.05.2010

Profile für Automatisierungsgeräte an industriellen Kommunikationssystemen sind funktionale Festlegungen, die sich auf die Anwendungsfunktionen, deren Variablen und Parameter sowie deren dynamischen und statischen Eigenschaften beziehen. Hersteller vereinbaren, dass die Geräte sich entsprechend der Profilfestlegungen verhalten. Damit sind der Profilentwicklungsprozess und der der Geräte- und Subsysteme eng miteinander verwoben.
Die Profilqualität bezogen auf die Korrektheit und die Dokumentation der Festlegungen bestimmt den Aufwand bei der Umsetzung der Profile bei den Geräteherstellern und auch die Akzeptanz bei den Anwendern. Deshalb soll basierend auf der internationalen Festlegungen nach IEC 62390 und den daraus abgeleiteten Profil-Guideline für PROFIBUS und PROFINET den Profilentwicklern Werkzeugunterstützung basierend auf UML an die Hand gegeben werden. Dadurch werden sie besser in die Lage versetzt, den Profilentwicklungsprozess systematisch abzuarbeiten und ein hohes Maß an Unterstützung dabei zu erfahren. Simulation der Spezifikationen und Testfolgenableitungen sind zusätzliche Aktivitäten, die auf der UML-Spezifikation aufsetzen können.

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Entwicklung und Umsetzung eines mechatronischen Mastermodells für ein domänenübergreifendes Dokumentations- und Änderungsmanagement
Duration: 01.03.2008 to 31.12.2009

Im heutigen Planungsprozess automatisierungstechnischer Anlagen herrscht vorwiegend eine strikte Trennung zwischen den an der Planung beteiligten Fachdisziplinen Mechanikkonstruktion, Elektrokonstruktion, Robotik und Steuerungstechnik. Jeder Bereich setzt seine eigenen Methoden und Werkzeuge ein, die Dokumentation der Planungsergebnisse erfolgt demnach in unterschiedlichen und meist nicht kompatiblen Datenformaten. Dies erfordert häufig eine manuelle Mehrfacheingabe von Planungsergebnissen und verursacht unkontrollierte Datenredundanzen. In dem Projekt soll das Konzept eines gesamtheitlichen mechatronischen Modells für Fertiungsanlagen entwickelt werden.

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SemAT - Konzept für die Verwendung semantischer Technologien in der automatisierungstechnischen Anwendungsszenarien
Duration: 01.06.2009 to 30.09.2009

In vielen Bereichen der Automatisierungstechnik gewinnt der effiziente Informationsfluss zwischen verschiedenen Lebenszyklusphasen, Werkzeugen und den agierenden Ingenieuren immer größere Bedeutung. Dabei besteht der Trend, Routinearbeiten des Engineerings schrittweise durch automatisierte oder teilautomatisierte technische Abläufe abzulösen. Die hihen Innovationsraten und die steigende Komplexität der Geräte und Komponenten erschweren aber genau das dafür benötigte gegenseitige Verständnis der beteiligten Akteure, um einen verlustarmen Informationsfluss umzusetzen. In verschiedenen IT-Bereichen haben wissensbasierte Technologien im Sinne des Semantic Web Einzug gehalten, die es ermöglichen, sonst nur durch das Kontextwissen des Menschen interpretierbare Informationen auch für Rechnersysteme zugänglich zu machen. Diese Technologien finden gegenwärtig im automatisierungstechnischen Umfeld kaum Einsatz, da die semantischen Zusammenhänge, d.h. das Ingenieurswissen, eine große Komplexität aufweist. Da im allgemeinen Anlagenlebenszyklus die Notwendigkeit besteht, auf interne Anlagendaten sowie Daten in der Wertschöpfungskette intelligent zuzugreifen, stellen wissensbasierte Ansätze hierfür geeignete Hilfsmittel dar. Im Rahmen des Vorhabens sollen diese beiden Spannungsfelder miteinander kombiniert werden, so dass dem PLT-Ingenieur für ausgewählte Anwendungsfälle eine rechnergestützte Assistenz zur Verfügung gestellt wird.

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Service Oriented Cross layer infRAstructure for Distributed smart Embedded deviceS (SOCRADES)
Duration: 01.09.2006 to 31.08.2009

Das Ziel vom SOCRADES Projekt ist die Entwicklung neuartiger Methoden, Technologien und Werkzeuge für die Modellierung, den Entwurf, die Implementierung und den Betrieb von eingebetteten Systemen, die mit Netwerken verbunden sind und eigene Informationsverarbeitung besitzen. Diese sogenannten intelligenten Geräte werden in perzeptiven und Steuerungssystemen und in intelligenten Umgebungen eingesetzt, die durch Kooperation gemeinsame Ziele lösen. Als Grundlage der Zusammenarbeit der intelligenten Geräte wird das Service Oriented Architecture (SOA) Konzept angewendet. Das Projekt wird am ifak e.V. Magdeburg bearbeitet. Im Rahmen der engen Kooperation zwischen dem Lehrstuhl Integrierte Automation und dem ifak wird vor allem das Arbeitspaket Trend screening, requirements, state-of-the art, technology assessment des SOCRADES Projektes durch Mitarbeiter des Lehrstuhl unterstützt.

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Virtual Automation Networks (VAN)
Duration: 01.09.2005 to 01.08.2009

Virtual Automation Networks (VAN) bilden die Kommunikation in heterogenen Netzen unter Einbindung von Weitverkehrsnetzen in industrieller Umgebung. Diese neue Thematik wird in dem gleichnamigen Integrated Project zusammen mit namhaften europäischen Automatisie- rungsherstellern untersucht. In dem 2005 begonnenen Projekt wurde zunächst der State-of-the-Art der industriellen Kommunikation, vorrangig ethernetbasierte Lösungen, umfassend analysiert. Weiterhin wurden Anforderungen für eine zukünftige VAN-Architektur formuliert. Das Projekt wird am ifak e.V. Magdeburg bearbeitet. Im Rahmen der engen Kooperation zwischen dem Lehrstuhl Integrierte Automation und dem ifak wird vor allem das Arbeitspaket Engineering des VAN Projektes durch Mitarbeiter des Lehrstuhl unterstützt.

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Mechatronische Bibliothek für virtuelle Inbetriebnahme
Duration: 01.10.2006 to 31.07.2008

Das Konzept der digitalen Fabrik stellt neue Anforderungen an die Investitionsmittelindustrie, indem alle beteiligten Betriebsmittel durch eine vollständige digitale und semantische eindeutige Repräsentation verfügbar sein müssen. In der Praxis fokussiert die digitale Fabrik heute im Wesentlichen auf die Integration der geometrischen und mechanischen Eigenschaften und Beziehungen zwischen den an der Produktion beteiligten Objekten, den Produkten und Ressourcen. Der durchgängige digitale Planungsprozess von der Produktidee bis hin zur Produktion des Produkts auf der virtuellen Anlage ist auf dieser Basis nicht durchführbar. Ziel des Projekts ist, die Auflösung der Systembrüche zwischen kinematischer Simulation und elektro-/automatisierungstechnischer Inbetriebnahme vor allem für dievirtuelle Inbetriebnahme. Erreicht wird dies, durch eine möglichst vollständige digitale und semantische Beschreibung der Produkte und deren Verhalten, d.h. ein vollständig digitales Modell.

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UML basierte Profile für PROFINET IO für Schienenfahrzeuge
Duration: 01.01.2005 to 31.05.2008

Züge und Wagen verwenden digitale Kommunikationssysteme für den Datenaustausch zwischen den Wagen und innerhalb der Wagen. Die Subsysteme in den Wagen und die automatisierungstechnischen Geräte sind an industrielle Kommunikationssystem angeschlossen. Interoperabilität zwischen den Subsystemen und den Geräten erfordert zusätzlich zu den Kommunikationsdiensten und protokollen Festlegungen, die die Funktionen und deren Parameter syntaktisch und semantisch in sogenannten Profilen spezifizieren. In diesem Projekt sind die Profile für das Kommunikationssystem PROFINET IO zu erstellen. Als pezifikationsmethode wird durchgängig UML verwendet.

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2023

Book chapter

Communication protocols for automation

Pereira, Charlos E.; Diedrich, Christian; Neumann, Peter

In: Springer Handbook of Automation , 2nd ed. 2023. - Cham : Springer International Publishing ; Nof, Shimon Y., S. 535-560

Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich

Prof. Dr.-Ing. Christian Diedrich

Completed projects

2023

Book chapter

Peer-reviewed journal article

Dissertation

2022

Book chapter

Peer-reviewed journal article

Dissertation

Editor

Article in conference proceedings

2021

Book chapter

Dissertation

2020

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Peer-reviewed journal article

Dissertation

Editor

2019

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Peer-reviewed journal article

Article in conference proceedings

Scientific monograph

2018

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Peer-reviewed journal article

Dissertation

Article in conference proceedings

Scientific monograph

Non-peer-reviewed journal article

2017

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Peer-reviewed journal article

2016

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Peer-reviewed journal article

Dissertation

Editor

2015

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Peer-reviewed journal article

Dissertation

Article in conference proceedings

2014

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Peer-reviewed journal article

Dissertation

2013

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Peer-reviewed journal article

Article in conference proceedings

Non-peer-reviewed journal article

2012

Abstract

Book chapter

Peer-reviewed journal article

Editor

2011

Book chapter

Article in conference proceedings

Original article in peer-reviewed national journal

Original article in peer-reviewed periodical-type series

2010

Book chapter

Editor

Original article in peer-reviewed periodical-type series

2009

Book chapter

Original article in peer-reviewed periodical-type series

2008

Other materials

Book chapter

Editor

Original article in peer-reviewed national journal

Original article in peer-reviewed periodical-type series

2007

Book chapter