Masterarbeit: Entwicklung räumlicher Partitionierungsschemata zur parallelen Simulation von Experimentierbaren Digitalen Zwillingen in Virtuellen Testbeds.
Der Wunsch nach stetig umfassenderen Abbildungen der tatsächlichen Realität in 3D-Simulationsumgebunden und der damit einhergehenden steigenden Komplexität der enthaltenen Simulationskomponenten, stellt eine hohe Herausforderung an die Laufzeit solcher Systeme dar. Virtuelle Testbeds bilden beispielweise alle relevanten Aspekte einer Anwendung ab und erlauben es einem Ingenieur systematisch sämtliche Komponenten eines komplexen Systems und deren Abhängigkeiten untereinander in einer simulierten Umgebung zu untersuchen. Das digitale Abbild des zu untersuchenden Systems wir als Digitaler Zwilling des realen Systems bezeichnet. Die Anwendung simulationstechnischer Methoden erweckt Digitale Zwillinge zum Leben und macht sie experimentierbar (EDZ). Mit steigendem Detailierungsgrad der EDZe steigt auch die Anzahl an zu simulierenden Komponenten sowie deren Komplexität. Das Erreichen eines Echtzeit-Verhaltens ist dabei oftmals nicht ohne den Einsatz von Parallelisierungsstrategien möglich.
Ein paralleles Simulationsmodell besteht aus einer endlichen Anzahl an Partitionen, die anhand eines spezifischen Partitionierungsschemas erstellt werden und anschließend parallel ausgeführt werden können. Generell kann zwischen zwei Partitionierungsschemata im Simulationsbereich unterscheiden werden, einer räumlichen Partitionierung des Simulationsmodells und der damit verbundenen Erstellung von logischen Einheiten oder einer zeitlichen Partitionierung und der damit verbundenen parallelen Ausführung unterschiedlicher Zeitabschnitte der Simulation.
In Rahmen dieser Arbeit sollen geeignete, räumliche Partitionierungsschemata entwickelt sowie implementiert werden, welche den Simulationsraum eines Virtuellen Testbeds in unterschiedliche logische Einheiten unterteilen und deren parallele Ausführung ermöglichen. Die am MMI entwickelten Ansätze zur sicheren parallelen Ausführung von Simulationsmodellen durch unabhängige Kopien des Simulationszustandes dienen als Grundlage dieser Arbeit. Dabei sollen die bestehenden Ansätze insbesondere die Synchronisationsmechanismen verwendet sowie erweitert werden. Hierfür soll eine umfassende Literaturrecherche zu dem Stand der Technik im Bereich der parallelen ereignisorientieren als auch zeitdiskreten Simulation mit dem Fokus auf räumlichen Partitionierungsschemata durchgeführt werden. Anschl ießend sollen Methoden und Strategien zur räumlichen Partitionierung von Simulationsmodellen, der Erstellung von logischen Einheiten und der parallelen Ausführung dieser Einheiten entwickelt werden. Ziel der Arbeit ist die Parallelisierung einer virtuellen Testumgebung mit mehreren EDZ anhand eines Anwendungsbeispiels z.B. einer Roboterzelle oder mehrere Roboterzellen in einer Produktionsanlage, mit denen in dieser Arbeit entwickelten Methoden.
Stichworte: Parallele 3D-Simulation, Virtuelle Testbeds, räumliche Partitionierung
Betreuer: Wahl
Weitere Arbeiten
MA: Automatisierung der Verhandlung von digitalen Nutzungsrechten durch Self-sovereign Digital Twins
