Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 1 Prof. Peter Buchholz GB V / R 406a Tel Sprechstunde: Do und nach Vereinbarung (möglichst mit Voranmeldung per )‏ Lehre und Forschung Informatik IV Modellierung und Simulation

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 2 Erkenntnisgewinn in der Wissenschaft Theorie Beobachtung Modell/Theorie Computer eröffnen eine dritte Möglichkeit Oft Basis der Modellbildung Simulieren/Beobachten Falls möglich Validierung Validierung Erklärung

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 3 Modellierung und Simulation Modellierung t1t1 t2t2 t3t3 Zuverlässigkeit? Leistung?Korrektheit? Reales Problem (i.d.R. technische Systeme)‏ Analyse Modifizieren und Optimieren

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 4 Was machen wir in der Forschung ? Theorie (Stochastische) Automaten Äquivalenz stochastischer Systeme... Methodik Beschreibungstechniken Simulationsmethoden Numerische Algorithmen Optimierungsalgorithmen... Softwarewerkzeuge Modellierungstools GUIs zur Eingabe oder Ergebnisrepräsentation... Anwendungen Kommunikationsnetze Logistiksysteme Softwaresysteme... Vieles interdisziplinär z.B. mit Logistik, E-Technik, BWL,....

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 5 Beispiele für laufende Arbeiten Theorie: Automaten über Semiringe Methodik: Numerische Analysetechniken für Markov-Prozesse Werkzeuge: ProC/B-Toolset Anwendungen: Logistik intelligente Gebäude

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 6 Automaten über Semiringe Automaten mit Bewertung der Transitionen /3,a2/3,a 1,a Gewicht eines Pfades: Produkt der Kantengewichte Gewicht einer Menge von Pfaden: Summe der Pfadgewichte Also Gewicht des Pfades 0  1  3: 2  3 Gewicht der Pfade 0  3: (1  2)  (2  3)‏ Interpretation von  und  : (+,  ), (max, +), (min,+), (max, min) Forschungsarbeiten: Äquivalenz, Komposition, logische Charakterisierung,…..

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 7 Numerische Analysetechniken für Markov-Prozesse Lösung sehr großer linearer Gleichungssysteme mit > 1 Million Variablen mit Entwicklung neuer Datenstrukturen zur Matrixspeicherung Entwicklung neuer Lösungsalgorithmen auf Basis der DS Experimentelle Untersuchung der entwickelten Algorithmen

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 8 ProC/B-Toolset Prozesskttenemodelle Visualisierung Transformation

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 9 Anwendung Logistik Simulationsgestützte Kostenrechnung!

Informatik IV © Peter Buchholz 2007Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 10 Intelligente Gebäude Analyse zur Dimensionierung der Netze

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 11 Forschung & Lehre Forschungsarbeiten fließen in die Lehre ein Primär in –Projektgruppen –Diplomarbeiten Die Basis wird in der Wahlpflichtveranstaltung MAO und den Spezialvorlesungen gelegt

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 12 Einordnung im Studium Modellierung & Simulation Hilfsmittel Statistik Stochastik Numerik Anwendungen: Naturwissenschaften Ingenieurwissenschaften Wirtschaftswissenschaften Sozialwissenschaften Medizin Umweltforschung Informatik Informatikmethoden: Modellierung als durchgängiges Konzept, Sprachen&Werkzeuge, Entwurfsmethoden, Visualisierung, Parallelrechner,...

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 13 Wahlpflichtveranstaltung Modellgestützte Analyse und Optimierung Jeweils im Sommersemester angeboten, Katalog A Inhalt Modelltypen, Modelltheorie Ereignisdiskrete Simulation Analytische Techniken für diskrete Systeme Lineare Optimierung Nichtlineare Optimierung Dynamische Programmierung Stochastische Optimierung Teilweise praktische Übungen mit Arena, HIT, Scilab,...

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 14 Vorlesungen im Vertiefungsgebiet Primär Schwerpunktgebiet 2 (Rechnerarchitektur, eingebettete Systeme und Simulation)‏ teilweise aber auch 3 Vert. Sys., 4 Alg., Kompl. & form. Mod. WS Modellierung und Analyse eingebetteter und verteilter Systeme (4+2 mit Prof. Krumm, Basis MA)‏ Modellierung und Simulation diskreter und kontinuierlicher Systeme (3+1) oder Verteilte numerische Algorithmen (2+2)‏ SS Mobile Kommunikationssysteme (2+1 auch Bachelor Vertiefung)‏

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 15 Projektgruppen Regelmäßig angeboten zu sehr unterschiedlichen Themen Beispiele: Entwicklung eines Java-basierten Frameworks für verteilte Netzwerkmessungen Simulation diskreter und kontinuierlicher Prozesse in Java Optimierungsalgorithmen für Simulationsmodelle Software Performance Engineering Optimierungsalgorithmen für Simulationsmodelle... Themenvorschläge im Umfeld möglich, sofern früh genug eingebracht

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 16 Diplomarbeiten Vielfältige Möglichkeiten existieren in unseren Lehr- und Forschungsfeldern und darüber hinaus Insbesondere auch in Kooperation mit anderen Fachbereichen Betreuung von vorgeschlagenen Themen aus unserem Fachgebiet ist (fast) immer möglich Wie kommt man an ein Thema (in Mod. & Sim) ? Grundkenntnisse sollten vorhanden sein (z.B. Vorl. MAO)‏ Interesse am Themengebiet sollte vorhanden sein 1.Vorbeikommen, nachfragen (gewisse Vorstellungen über das Themengebiet sollten vorhanden sein)‏ 2.Eingrenzen eines möglichen Themas (in der Diskussion)‏ 3.Nachlesen und Konkretisierung der Vorstellungen (falls nötig zurück zu 2.)‏

© Peter Buchholz 2007 Modellierung und Simulation Hautstudiumsveranstaltungen 17 Beispiele für Diplomarbeitsthemen der letzten Jahre Ein Konzept zur Kopplung von multiagentenbasierten Steuerungssystemen und Materialflusssimulatoren (Kooperation IML)‏ Entwicklung einer Optimierungsfunktion von Schaltkomfortparametern an Fahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben (Kooperation Industrie)‏ Beschreibung von ProC/B-Modellen zur simulativen Bewertung Parallele Realisieurng der Response Surface Methode zur Optimieurng von Simulationsmodellen Effiziente Zustandsraumerzeugung und –speicherung für Netze kommunizierender Automaten Ein Optimierungsmodell für Instandhaltungsumfänge unter Ausnutzung von Synergieeffekten beider Demontage (Kooperation Maschinenbau)‏ …