Das Dokument beschreibt ein Framework zur Integration von Simulationscodes im DLR, um den multidisziplinären Entwurf von Flugzeugkonfigurationen zu unterstützen, wobei ein gemeinsames Datenformat (CPACS) und automatisierte Toolketten entwickelt werden. Es werden verschiedene technische Vorgehensweisen, Integrationsframeworks und notwendige Tools vorgestellt, die zur Verbesserung des Datenaustauschs und der Zusammenarbeit zwischen Fachdisziplinen dienen. Derzeit wird das CPACS-Umfeld erfolgreich eingesetzt, und es sind zwei Integrationsframeworks verfügbar, mit einem Fokus auf Wissensmanagement und die Reproduzierbarkeit von Ergebnissen.

1. Markus Litz DLR, Simulations- und Softwaretechnik Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2011 Bremen – 29.09.2011 Framework für die Integration von Simulationscodes zur Unterstützung des multidisziplinären Vorentwurfs

2. Übersicht Motivation und Hintergrund Aktueller Stand Datenformat Schnittstellen Framework Ein alternatives Integrationsframework Probleme, Erkenntnisse und aktuelle Arbeiten DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

3. Ursprüngliche Situation im DLR Benötigte Fachdisziplinen und Simulationstools vorhanden Zusammenarbeit einzelner Fachdisziplinen (Institute) in Projekten Aber: Datenaustausch auf ad-hoc Basis nach Bedarf des Projektes Eingesetzte Tools besitzen kein gemeinsames Datenformat Tools 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. DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

4. Technische Vorgehensweise Datenaustausch zwischen den Tools ermöglichen Gemeinsame Sprache/Datenformat entwickeln Fachtools an dieses Datenformat anpassen Tools in ein Integrationsframework einbinden Automatischer Ablauf der Prozesskette möglich Fachtools dezentral im DLR verteilt Aufbau von Prozessketten zur Nachrechnung Entwurf Optimierung DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

5. Das gemeinsame Datenaustauschformat CPACS Common Parametric Aircraft Configuration Schema cpacs header engines wings global fuselages missions sections section transformation elements airfoilUID DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

6. TIXI – TI VA X ML I nterface (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…) DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

7. Geometriebibliothek TIGL TIGL: TI VA G eometry L ibrary 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…) DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

8. Framework: ModelCenter Integrationsframework von Phoenix Integration Komponenten zur Integration von CPACS und weitere Hilfsprogramme DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

9. Die TIVA Flugzeugvorentwurfsumgebung in… DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie EVITA UCAV-2010, FaUSST CATS TIVA, TIVA II, VAMP IML2

10. 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 DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

11. 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 DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

12. RCE - Steckbrief Open Source Basierend auf Eclipse Plattformunabhängig Sehr hohe Anpassbarkeit Basis Komponenten Datenmanagement Privilegienmanagement Workflowmanagement Verteilung DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

13. RCE im Einsatz SESIS - Light Ship Weight DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

14. RCE im Einsatz Flugzeugvorentwurf mit CPACS Komponenten DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

15. Provenienz Exakte Zurückverfolgung der Herkunft aller Daten des Systems Besondern wichtig bei Automatisierung, Optimierung, …. Reproduzieren von Ergebnissen Besondere Herausforderung: Visualisierung DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

16. 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 DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

17. Verteiltes, interaktives Zusammenarbeiten DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

18. 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 DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie

19. Fragen und Bemerkungen? DLRK 2011 > Markus Litz > 29.09.2011 Folie