JAHRESBERICHTANNUAL REPORT

2 0 0 3JA

HR

ES

BE

RIC

HT

/

AN

NU

AL

RE

PO

RT

2

00

3C

-LA

B

ISSN 1439-5797

11111

11111

Wolfgang KernFranz Josef Rammig

C-LABFürstenallee 11D-33102 Paderborn

www.c-lab.de

C-LAB JAHRESBERICHT 2003

C-LAB ANNUAL REPORT 2003

22222

22222

33333

33333

VORWORTFOREWORD .................................................................................................................................................................... 5

C-LAB 2002 – HÖHEPUNKTEC-LAB 2002 – HIGHLIGHTS ........................................................................................................................................ 9

AUSGEWÄHLTE PROJEKTESELECTED PROJECTS ................................................................................................................................................. 15

COLLABORATION – CHANCE FÜR DIE ZUKUNFTCOLLABORATION – A CHANCE FOR THE FUTURE .......................................................................................................... 15

OPEN SOURCE – ERFOLG DURCH ZUSAMMENARBEITOPEN SOURCE – SUCCESS BY COMMUNITIES ............................................................................................................... 19

USABILITY PROCESSUSABILITY PROCESS ............................................................................................................................................................. 21

PROJEKTÜBERSICHTENPROJECT OVERVIEW .................................................................................................................................................. 29

BUSINESS CHALLENGESBUSINESS CHALLENGES ...................................................................................................................................................... 29

ADVANCED DESIGN TECHNOLOGIESADVANCED DESIGN TECHNOLOGIES ................................................................................................................................ 37

ACCESSIBILITY COMPETENCE CENTERACCESSIBILITY COMPETENCE CENTER ............................................................................................................................ 41

INTERAKTIVE DIALOG SYSTEMEINTERACTIVE DIALOG SYSTEMS ........................................................................................................................................ 47

SOFTWARE-KOMPONENTEN IN MULTIMEDIA-NETZWERKENSOFTWARE COMPONENTS IN MULTIMEDIA NETWORKS ........................................................................................... 55

ENTWURF VON EINGEBETTETEN SYSTEMENDESIGNING EMBEDDED SYSTEMS .................................................................................................................................... 59

OPTISCHE AUFBAU- UND VERBINDUNGSTECHNIKOPTICAL INTERCONNECTION TECHNOLOGY ................................................................................................................... 75

PUBLIKATIONEN, FÖRDERPROJEKTE UND WISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEITPUBLICATIONS, FUNDED PROJECTS AND SCIENTIFIC COLLABORATIONS ............................................. 85

GREMIEN DES C-LABBOARD MEMBERS ..................................................................................................................................................... 93

IMPRESSUMIMPRESSUM ................................................................................................................................................................. 95

INHALTSVERZEICHNISCONTENTS

44444

44444

55555

55555

VORWORT

ie Informationstechnologie ist nach wie vor ge-prägt von raschen Entwicklungen und einemständigen Wandel der benutzten Techniken und

Lösungsansätze. C-LAB, im Brennpunkt zwischen derForschung und ihrer Umsetzung in kommerziellen An-wendungsgebieten, stellt sich seit nunmehr 19 Jahrenden Herausforderungen, die aus diesem raschen Wandelentstehen.

Informationstechnische Lösungen betreffen zunehmendnicht nur isolierte Unternehmen oder isolierte Zielsyste-me. Stattdessen findet man verstärkt Kollaboration, vonder Unternehmensebene bis hin zu einzelnen Zielsyste-men. Kollaboration ist sowohl eine technische als aucheine organisatorische Herausforderung. C-LAB bearbeitetdas Thema Kollaboration aus beiden Sichtweisen. C-LABist in mehreren Projekten zu diesem Thema engagiert undheute in der Lage, eine ganzheitliche Sicht und entspre-chende Kompetenzen für die Konzeption und Entwicklungmaßgeschneiderter Kollaborationslösungen anzubieten.

Gerade in diesem Zusammenhang ist auch der zuneh-mende Erfolg von Open Source Software hochinteressant.Sie kann als Musterbeispiel einer völlig neuartigen, aufKollaboration basierenden Entwicklungsmethodik für Soft-ware gesehen werden. Auch hier müssen die Prozesse,die sich in der Community über Jahre herauskristallisierthaben, verstanden werden. Erst dann lassen sich neue,damit verträgliche Geschäftsmodelle entwickeln. Natür-lich bedarf auch dieser innovative Ansatz der verteiltenSoftwareentwicklung einer informationstechnischen Un-terstützung. Diese muss aber anders strukturiert sein alsbei konventionellen Prozessen. Auch hier entwickeln wirim C-LAB eine ganzheitliche Sichtweise, um das enormePotenzial, das durch den Open Source-Ansatz gegebenist, auch im kommerziellen Umfeld nutzbar zu machen.

Auch die eingebettete Informationstechnik in techni-schen Systemen unterliegt derzeit einem rasanten Wan-

FOREWORD

he field of information technology is still charac-terized by a rapid pace of development and con-stantly changing technologies and approaches.

C-LAB, which focuses its activities on research and im-plementing the results in commercial application areas,has been meeting the challenges arising from this pro-cess of rapid change for 19 years now.

Increasingly, IT solutions involve more than individualcompanies and isolated target systems. Instead, collabo-ration is becoming far more commonplace - from the en-terprise level down to that of individual target systems.Collaboration is both a technical and an organizationalchallenge. C-LAB looks at the subject of collaborationfrom both of these standpoints. C-LAB is engaged in sev-eral projects relating to this subject, and is now able toprovide a holistic view and the skills needed to designand develop tailored collaboration solutions.

The increasing success of open source software is es-pecially interesting in this respect. Open source softwarecan be regarded as an example of a completely new soft-ware development methodology based on collaboration.Here, too, it is necessary to understand the processesthat have arisen over the years in the community. Onlythen can new, compatible business models be developed.Of course, this innovative approach to distributed soft-ware development also requires IT support, but it has tobe structured differently than for conventional processes.Again, C-LAB is developing a holistic view to make surethat the tremendous potential of the open source approachcan also be exploited in commercial environments.

Information technology embedded in technical systemsis also subject to rapid change at present. Since embed-ded software has evolved into highly complex systemsthat are generally networked and cooperate, it is essentialto draw upon the latest model-based, object-oriented de-sign techniques, as well as to have in-depth understand-

66666

66666

del. Da sich eingebettete Software zu hochkomplexen,meist vernetzten kooperierenden Systemen entwickelt, istein Rückgriff auf neueste Techniken des modellbasiertenEntwurfs im Sinne der Objektorientierung, gepaart mit ei-nem tiefen Verständnis von Ressourcen-Beschränkung,physikalischen Randbedingungen und restriktiven Quali-tätsanforderungen, zwingend erforderlich. Im C-LAB ver-fügen wir über dieses Wissen und setzen es in einer Rei-he von Projekten mit unseren Partnern ein. Zukünftig wer-den die einzelnen IT-Subsysteme autonomer, Globalzielewerden nicht zentral prädeterminiert, sondern zur Lebens-zeit des IT-Systems kooperativ von den Teilsystemen erar-beitet. Es ist sicherlich kein Zufall, dass unser Emotionenausdrückender Roboterkopf MEXI, der diesen Entwurfs-prinzipien schon früh folgte, allgemein so großes Aufse-hen erregt hat.

Informationstechnische Systeme haben dem Men-schen zu dienen. Sie sind daher den Bedürfnissen desMenschen anzupassen, nicht umgekehrt. Dies impliziertintuitive Benutzbarkeit (Usability) und barrierefreien Zu-gang für alle Bevölkerungskreise (Accessibility). Es über-rascht nicht, dass C-LAB in beiden Bereichen sehr enga-giert und erfolgreich ist. Das von uns in der Benutzer-schnittstelle wesentlich mitkonzipierte Krankenhaus-Management-System Soarian™ gilt heute weltweit alsvorbildlich und unsere Kompetenz im Bereich der Acces-sibility wird nicht nur im Hause Siemens intensiv nachge-fragt.

Unser voller Name lautet "Cooperative Computing andCommunication Laboratory". Wie weise diese Namens-wahl war, zeigt die Entwicklung. Vom isolierten Compu-ting, von der isoliert betrachteten Kommunikation geht derdeutlich erkennbare Trend zu kooperierenden Prozessen,zur Kollaboration. Kollaboration ihrerseits beruht ganz we-sentlich auf Kommunikation zwischen lokal und nichtlokalagierenden (Computing) Komponenten und Systemen. DieInformatikwelt diskutiert das Thema derzeit unter Begriffenwie Autonomic Systems oder Organic Computing. Wirglauben, diesen Trend schon sehr früh erkannt zu habenund dazu wesentliche Beiträge leisten zu können. Dochmachen Sie sich am besten selbst ein Bild, hier mit die-sem Jahresbericht.

Kontakt:Dr. Wolfgang KernProf. Dr. Franz J. Rammig

ing of resource limits, physical constraints and restrictivequality requirements. At C-LAB we have this knowledgeand are deploying it in a variety of projects together withour partners. In the future individual IT systems will be-come more autonomous, and global targets will not bepredetermined centrally but be worked out collaborativelyby subsystems during the life of the IT system. It is cer-tainly no coincidence that our emotion-capable robot headMEXI, which followed these design principles very earlyon, has aroused such great interest.

IT systems are intended to serve people, so they haveto be adapted to human requirements, not vice versa. Thisimplies intuitive usability and barrier-free accessibility forall segments of the population. It is not surprising thatC-LAB is very committed and successful in both areas.The hospital management system Soarian™ – where weplayed a major part in designing the user interface – hasreceived international recognition as exemplary, and ouraccessibility skills are not only in heavy demand by Sie-mens.

Our organization's full name is Cooperative Computingand Communication Laboratory, and the current situationshows how wise the choice of this name was. There is atrend away from considering computing and communica-tions in isolation and toward collaborative processes. Inturn, collaboration is mainly based on communicationsbetween (computing) components and local and remotesystems. The computing sector is currently discussingthis topic under headings such as autonomic systems andorganic computing. We believe we have recognized thistrend at a very early stage and are able to make majorcontributions to it. But see for yourself – with the help ofthis annual report.

Contact:Dr. Wolfgang KernProf. Dr. Franz J. Rammig

email:Wolfgang.Kern@c-lab.deFranz-Josef.Rammig@c-lab.de

77777

77777

88888

88888

99999

99999

C-LAB 2003 –HÖHEPUNKTE

C-LAB 2003 –HIGHLIGHTS

-LAB, too, was affected by the slack economicsituation in 2003: both of our target groups forprojects – commercial customers and public

sponsors – were short of funds and held back on invest-ments. This situation was aggravated by the switchoverfrom the Fifth to the Sixth Framework Program (FP6) atthe European Union, which brought some existingprojects to an end and was associated with increased ef-fort in applying for new ones.

Another factor was that the EU introduced changedproject categories: integrated projects (IP) and specifictargeted research projects (STREP). Happily, the newterms and conditions define tasks that are also eligible for100% funding in projects involving business partners. Inthis respect, sponsors are complying with a long-standingwish for the less-than-attractive organizational and ad-ministrative aspects of projects to be handled differentlythan activities that affect project content.

In 2003 we took part in both calls held so far under thenew Sixth Framework Program for research by joiningvarious consortia with very innovative proposals forprojects. We hope that the accepted projects will enableus to make important contributions both to the establish-ment of skills at C-LAB and in the European IT industry.

But C-LAB also hones its skills in university-driven ba-sic research; thus, projects funded by the German Re-search Association (DFG) are particularly important forus. C-LAB's outstanding position in this area is demon-strated by our participation in two collaborative researchcenters and three focal programs set up by the DFG. Par-ticular mention should be made of the successful work ofthe Massively Parallel Systems, Algorithms, DesignMethods and Applications collaborative research centerin Fall 2003, to which we made a noteworthy contribution.

ITEA (Information Technology for European Advance-ment), the strategic program to advance European skills inthe area of software-intensive systems on distributed andembedded platforms, is also particularly significant for us

as Jahr 2003 war auch im C-LAB durch kon-junkturelle Einflüsse belastet. Beide Zielgruppenunserer Projektakquise, die kommerziellen Kun-

den und die öffentlichen Förderer, waren sehr zurückhal-tend mit den knappen Geldmitteln. Erschwerend kam beider EU die Umstellung vom fünften auf das sechste Rah-menprogramm (FP6) hinzu, was einerseits zum Auslaufenvon bestehenden Projekten und parallel mit einem hohenAufwand für die Neubeantragung verbunden war.

Insbesondere bei der EU gab es die weitere Neuerung,dass veränderte Projektkategorien eingeführt wurden: dasIntegrated Projekt (IP) und das Specific Targeted ResearchProject (STREP). Erfreulicherweise werden in den neuenFörderungsbedingungen Aufgaben definiert, die auch beiindustriellen Projektpartnern zu 100% gefördert werden.Hiermit kommt der Förderer einem lange geäußertenWunsch nach, die nicht besonders attraktiven organisato-rischen und administrativen Tätigkeiten in den Projektenanders zu behandeln als die inhaltlichen Projektaufgaben.

Wir haben uns an den beiden bisherigen Calls des neu-en 6. Forschungsrahmenprogramms im Jahr 2003 in ver-schiedenen Konsortien mit sehr innovativen Projektvor-schlägen beteiligt. Wir hoffen, im Rahmen der akzeptiertenProjekte wichtige Beiträge sowohl für den Kompetenzauf-bau des C-LAB wie auch der europäischen IT-Industrieleisten zu können.

C-LAB erarbeitet seine Kompetenz nicht zuletzt aus deruniversitär getriebenen Grundlagenforschung. Daher ha-ben für uns Projekte, die von der Deutschen Forschungs-gemeinschaft (DFG) gefördert werden, einen besonderenStellenwert. Die herausragende Stellung, die C-LAB indiesem Bereich einnimmt, wird durch die Beteiligungenan zwei Sonderforschungsbereichen und drei Schwer-punktprogrammen der DFG belegt. Hervorzuheben ist dieerfolgreiche Begehung des Sonderforschungsbereichs"Massiv Parallele Systeme, Algorithmen, Entwurfsmetho-den, Anwendungen" im Herbst 2003, wozu wir nicht un-wesentlich beigetragen haben.

1010101010

1010101010

Von besonderer Bedeutung ist für uns ITEA (= Informa-tion Technology for European Advancement), das strategi-sche Programm zur Förderung der europäischen Kompe-tenzen auf den Gebieten der "software-intensiven Syste-me auf verteilten und eingebetteten Plattformen". Diese,auf acht Jahre von 1999 bis 2007 angelegte, in verschie-denen europäischen Ländern national – in Deutschlanddurch das BMBF – geförderte Eureka-Initiative hat bisher49 Projekte bearbeitet, von denen 17 schon abgeschlos-sen sind, mit insgesamt 245 Partnern aus 19 Ländern. Ins-gesamt wurden bisher ca. 7.300 Personenjahre einge-setzt, weitere 7.500 sind für die zweite Hälfte geplant.

Alle Projekte sind industriegetrieben und bearbeiten imvorwettbewerblichen Bereich Themen, die durch Partneraus der Industrie, von Universitäten und Forschungsein-richtungen durchgeführt werden. Ziel von ITEA ist es,neueste Technologien und Know-how bereitzustellen, uminnovative Produkte, Lösungen und Services gemeinsammit internationalen Partnern zu entwickeln. In dieser vonführenden europäischen Firmen getragenen Initiative ver-treten wir Siemens, eines der Gründungsmitglieder.

Im Rahmen der jährlich stattfindenden Symposien wer-den die Projektergebnisse der interessierten Öffentlich-keit und den Vertretern der jeweiligen Länderministeriendargestellt. Das diesjährige vierte Symposium wurde am09. und 10. Oktober 2003 in Leuven/Belgien durchgeführt.Im Rahmen von Key Note Speeches wird den beteiligtenFirmen Gelegenheit gegeben, sich näher vorzustellen. Indiesem Jahr hatte u.a. Siemens Business Services dieGelegenheit, sich in dieser von Innovation geprägten Um-gebung einem internationalen Publikum zu präsentieren.Herr Winfried Holz, Leiter der Global Business Unit Solu-tions, präsentierte die SBS als ein innovatives und inter-national aufgestelltes Unternehmen, das als hersteller-un-abhängiger Lösungs- und Serviceanbieter agiert und fürdas Innovation und Standardisierung von strategischerBedeutung sind.

Zufrieden waren wir wiederum mit den vertrieblichenErfolgen insbesondere in Richtung unserer kommerziellenMutterorganisation Siemens Business Services. Mit in-novativen Angeboten sich bei Kunden zu empfehlen undso zu differenzieren, ist momentan eine der Herausforde-rungen im Markt. Hier konnte C-LAB in wichtigen Teilbe-reichen unterstützend wirken. Das Thema Kollaboration istz.B. im Bereich der Automobilindustrie sehr aktuell, dasich die Zusammenarbeit der beteiligten Partner auf Grund

at C-LAB. This Eureka initiative, which has been set up foreight years from 1999 to 2007 and is being funded on thenational level by various European countries, has so farhandled 49 projects, of which 17 have already been com-pleted, with a total of 245 partners from 19 countries. Allin all, this program has taken up roughly 7,300 person-years to date, and another 7,500 are scheduled for thesecond half of it.

All ITEA projects are industry-driven, with partnersfrom business, universities and research institutionsworking together on topics in the pre-competitive stage.The goal of ITEA is to provide the latest technologies andknow-how in order to develop innovative products, solu-tions and services in a process of collaboration with inter-national partners. This initiative is borne by leading Euro-pean companies, and we represent Siemens, one of itsfounding members.

The results of projects are presented to interestedmembers of the public and representatives of the variousnational ministries at symposia that are held each year.This year's symposium – the fourth – was held on Octo-ber 9 and 10, 2003, in Leuven/Belgium. The participatingcompanies are given the opportunity to present more de-tails of themselves in keynote speeches. This year, Sie-mens Business Services was one of those companiesand had the opportunity of speaking to an internationalpublic in an environment characterized by innovation. Mr.Winfried Holz, who is in charge of the Solutions GlobalBusiness Unit, presented Siemens Business Services asan innovative, internationally oriented company that actsas a vendor-independent provider of solutions and servic-es, and for whom innovation and standardization havestrategic importance.

We were again satisfied with our sales successes, es-pecially to Siemens Business Services, our commercialparent organization. One of the market challenges thatbusinesses are facing at present is to recommend them-selves to customers with innovative offerings and thusstand out against the competition. C-LAB provided sup-port in key sub-areas here. Collaboration, for example, isa very popular topic in the automotive industry at the mo-ment because the way partners work together is changingprofoundly in terms of content and procedure owing to thevastly greater complexity of outsourced parts. When com-plex system components are developed jointly, workflowsand information that needs to be exchanged take on a

1111111111

1111111111

der deutlich gestiegenen Komplexität der Zulieferteile in-haltlich und prozedural total ändert. Die Abläufe und aus-zutauschenden Informationen bei der gemeinsamen Ent-wicklung von komplexen Systemkomponenten haben einevöllig andere Dimension als das schlichte Zuliefern voneinfachen Montageteilen. Diese mit dem Begriff Kollabo-ration zusammengefasste Methodik wird momentan so-wohl in der Forschung intensiv bearbeitet als auch in derPraxis in ersten Projekten vorbereitet. Wir sind hierbeisowohl in der wissenschaftlichen als auch kommerziellenDomäne vertreten und können so den Technologie- undWissenstransfer, dem Leitgedanken des C-LAB in idealerWeise folgend, sehr effizient und zeitnah durchführen.

Des Weiteren zeigt sich im gesamten IT-Markt momen-tan eine sehr starke Fokussierung auf Investitionen, dieeinen relativ kurzen Amortisationszeitraum haben. DerAnwender möchte folglich neben den besten Technologienvor allem an geeigneten Prozessen und Strukturen erken-nen, ob seine betriebswirtschaftlichen Ziele erreicht wer-den. Wir nutzen hierzu verstärkt die im C-LAB vorhandeneInterdisziplinarität der Kompetenzen aus Technik, Be-triebswirtschaft und Psychologie. Mit entsprechend an-wendungsnahen Szenarien aus dem jeweiligen Arbeits-umfeld werden neue Lösungen so dargestellt, das die ein-gesetzten Prozesse und Strukturen die betriebswirtschaft-lichen Vorteile klar erkennbar machen, die geeignetenTechnologien zum Einsatz kommen und durch die benut-zerfreundliche Gestaltung aller Systemkomponenten undOberflächen die Anforderungen der Nutzer in den Mittel-punkt gestellt werden. Diese Methodik erlaubt es uns, dieC-LAB Kompetenzen für unterschiedliche Branchen ein-fach nachvollziehbar und attraktiv darzustellen. So kön-nen beispielsweise Teilergebnisse eines Forschungspro-jektes aus der Biotechnologie-Branche auf die Automobil-Branche übertragen und trotzdem den jeweiligen Anforde-rungen gerecht werden.

Ein besonders aktueller Fragenkomplex in diesem Zu-sammenhang ist das Thema Open Source, in dem es nochintensiven Klärungsbedarf gibt. Dieser bezieht sich nichtnur auf technische, sondern vor allem auf geschäftlicheund juristische Fragestellungen. Auch hierzu konnteC-LAB mit den technischen und wirtschaftswissenschaft-lichen Kompetenzbereichen wertvolle Beiträge in For-schungsprojekten liefern, ergänzt um intensive praktischeErfahrungen mit der so genannten Open Source Communi-ty, in der die Entwicklungsprozesse nach ganz speziellen

completely different dimension than when parts are mere-ly supplied for assembly. The methodology that is sub-sumed under collaboration is being both researched in-tensively and prepared for practical use in initial projects.Here we are represented in both the scientific and com-mercial domains, which allows us to handle technologyand knowledge transfer very efficiently and promptly inaccordance with C-LAB's policy.

In addition, the entire IT market is currently focusingvery much on investments that pay off in a relatively shorttime. Consequently, users want more than just the besttechnologies; they are also looking for suitable processesand structures that help them recognize whether theircommercial targets are being achieved. Here we are in-creasingly falling back on interdisciplinary action andskills that are available at C-LAB in the areas of technolo-gy, business management and psychology. Using realisticscenarios from various working environments, wepresent new solutions in such a way that the deployedprocesses and structures clearly show business advan-tages. These solutions are based on suitable technologiesand, thanks to the user-friendly design of all system com-ponents and user interfaces, are in line with user require-ments. This methodology enables us to present C-LAB'sskills for various sectors in an attractive and understand-able manner. For example, some of the results of a re-search project from the biotechnology industry could betransferred to the automotive industry and still meet thespecific requirements there.

A prevalent subject in this context is open source,where a great deal still needs to be clarified not only withregard to technical issues but also – and primarily – tobusiness and legal issues. Here, too, C-LAB applied itstechnical and business skills to make valuable contribu-tions to research projects. This was supplemented by in-tensive practical experience with the open source com-munity, in which development proceeds according to veryspecific rules. The results of these scientific projectswere also incorporated quickly in ongoing commercialactivities, and made valuable contributions to them.

In 2003, our Accessibility Competence Center (ACC)again registered increasing demand for its consulting ser-vices on the design of barrier-free products and solutions.This is fostered by new legislation in the constituentstates of Germany and in the EU. The Behindertengleich-stellungsgesetz, the law governing the equal treatment of

1212121212

1212121212

Regeln ablaufen. Auch diese im Rahmen von wissen-schaftlichen Projekten erarbeiteten Ergebnisse konntenzeitnah als wertvolle Beiträge in laufende kommerzielleAktivitäten eingebunden werden.

Das Accessibility Competence Center (ACC) konnteauch im Jahr 2003 eine weiter steigende Nachfrage nachBeratungsleistungen für die barrierefreie Produkt- und Lö-sungsgestaltung registrieren. Gefördert wird dies durchdie neuen gesetzlichen Bestimmungen in den deutschenBundesländern und in der EU. Das Behindertengleichstel-lungsgesetz schreibt eine barrierefreie Nutzungmöglich-keit aller Produkte und Dienstleistungen auch für ältereund behinderte Menschen vor. Dieses lässt sich häufigmit relativ geringem Aufwand erreichen, wenn man daserforderliche Wissen dazu hat und dieses frühzeitig in dieEntwicklung einbezieht. Genau diese sehr hilfreichen undKosten sparenden Informationen kann man vom Accessi-bility Competence Center bekommen. So gelingt es relativeinfach, die jeweiligen Produkte gesetzeskonform zu ge-stalten. Häufig kann so ohne viel Aufwand eine für denbetroffenen Personenkreis hilfreiche Lösung erarbeitetwerden.

Die Forschungsleistung von C-LAB wird nicht zuletztdurch zahlreiche Veröffentlichungen, meist auf renommier-ten internationalen Tagungen, dokumentiert. Darüber hin-aus sind Mitarbeiter von C-LAB bei der Organisationauch großer internationaler Tagungen und in wissen-schaftlichen Fachgesellschaften aktiv.

Sehr erfolgreich waren im abgelaufenen Jahr dieC-LAB Reports. Als Extrakt aus unseren Forschungs- undEntwicklungsprojekten werden zu jeweils aktuellen The-men kompakte, aber trotzdem umfassende Darstellungenzusammengestellt und dann auf unserer Homepage für dieinteressierte Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Die An-zahl der Downloads zeigt deutlich die bestehende Nach-frage. Wir werden das auch weiterhin fortsetzen, indemwir aktuelle Beiträge zu den jeweiligen Themen liefernund so unsere Kompetenz dokumentieren.

the disabled in Germany, specifies that all products andservices must also be capable of being used without bar-riers by older and disabled persons. This can often beachieved with relatively little effort when the necessaryknow-how is available and is included in developmentactivities at an early stage. It is precisely this helpful,cost-saving information that can be obtained from the Ac-cessibility Competence Center, making it relatively easyto design products that comply with the law. Frequently itis possible to develop a suitable solution for the personsinvolved without much cost and effort.

C-LAB's research work is also documented by manypublications, mostly at renowned international conferenc-es. On top of this, C-LAB staff are actively involved in theorganization of international conferences and scientificassociations, including some large-scale events.

C-LAB's reports were very successful in the past year.Compact yet comprehensive information on current topicsis extracted from our research and development projects,compiled and made available to the public on our homepage. The number of downloads clearly shows the de-mand that exists for such information. We will continue toprovide up-to-date reports on various topics in the future,and thus document our expertise.

1313131313

1313131313

1414141414

1414141414

1515151515

1515151515

AUSGEWÄHLTEPROJEKTE

COLLABORATION – CHANCE FÜR DIEZUKUNFT

nsbesondere angesichts der gegenwärtigen Kon-junkturlage wird die partnerschaftliche Zusammenar-beit mit Kunden und Lieferanten zur Notwendigkeit in

den heutigen schnelllebigen und hart umkämpften Märk-ten. Die inter- und intraorganisationale Zusammenarbeitvon Mitarbeitern innerhalb eines Unternehmens, zwi-schen den verschiedenen Standorten einer Firma undüber die Unternehmensgrenzen hinweg im Rahmen vonLieferanten und Kundenbeziehungen während aller Pha-sen des Produktlebenszyklus ist zum entscheidendenWettbewerbsfaktor für Unternehmen geworden. Insbe-sondere die nahtlose Integration von Kunden und Liefe-ranten in Produktentstehungsprozesse sichert eine früh-zeitige Berücksichtigung von Kundenwünschen sowieeine deutliche Verkürzung der Time-to-Market. In denheutigen Märkten mit ihren stark verkürzten Produktle-benszyklen wird gerade letzteres zur zwingenden Not-wendigkeit. Ein weiterer wichtiger Themenkomplex istdie zunehmende Organisation von Projektarbeit in an ver-schiedensten Standorten verteilt arbeitenden, speziali-sierten Teams, die hochinteraktiv und unter Nutzung mo-dernster Collaboration-Tools trotz der räumlichen Distanzgemeinsam an einer Aufgabe arbeiten.

Die Umsetzung eines Collaborative Network Manage-ment und der Schritt "From Integration to Collaboration" istdamit als Investition in die Zukunft von den Unternehmenerkannt worden.

Bereits während des E-Business Hype wurde Collabo-ration und partnerschaftliche Kooperation als eine Zusam-menführung von E-Business-Aktivitäten und SupplyChain-Management-Konzepten als Chance für die Zukunftdiskutiert. Der Investitionsstau der letzten beiden Jahrenhat das Thema dann etwas zurückgestellt, das jetzt aberwieder in aller Munde ist. Ein Grund hierfür ist sicherlichauch der potenzielle Effizienzgewinn. Collaboration darf

SELECTEDPROJECTS

COLLABORATION – A CHANCE FORTHE FUTURE

ollaboration and close partnership with custom-ers and suppliers is becoming essential in to-day's rapidly changing and highly competitive

markets, especially in view of the current economic situ-ation. Intraorganizational collaboration between employ-ees or in distributed teams at different locations at onecompany and interorganizational collaboration acrosscorporate boundaries with very close supplier and cus-tomer relationships throughout the phases of the wholeproduct lifecycle have become crucial competitive fac-tors for businesses. The seamless integration of custom-ers and suppliers especially in product creation process-es ensures that customer requirements can be taken intoaccount at an early stage of product development andthat time-to- market can be reduced significantly. The lat-ter aspect, in particular, has become essential in today'smarkets with their ever shorter product lifecycles. Anoth-er important subject is the increasing organization ofproject work in distributed teams of specialists at differ-ent locations. They work together on a common goal byusing latest collaboration tools in a highly interactivemanner in spite of the distance.

Companies have thus recognized that implementationof collaborative network management and the step "fromintegration to collaboration" are investments in the future.

Back in the days of e-business hype, collaboration andpartnership were already being discussed as a combina-tion of e-business activities and supply chain manage-ment concepts and were seen as an opportunity for thefuture. This subject was pushed into the background for atime as a result of the cutbacks in investments over thepast two years, but it has now become popular again. Onereason for this is undoubtedly the potential gain in effi-ciency because of collaboration structures in companies.However, collaboration must not be confined to communi-

1616161616

1616161616

dabei aber nicht auf den Bereich derKommunikation reduziert werden,sondern muss als eine Verankerungder Zusammenarbeit mit Kunden undLieferanten in der eigenen Geschäfts-strategie und als Integration kollabo-rativer Prozesse in die eigenen Ge-schäftsprozesse verstanden werden.

Ausgetauscht werden dabei Infor-mationen, Daten und Waren entlangder gesamten Wertschöpfungskette.Erst dann besteht die Chance ein Col-laborative Business aufzubauen, dasdie dynamische Zusammenarbeit derKooperationspartner ermöglicht unddessen Nutzenpotenziale hinsichtlich Kosten, Zeit, Quali-tät und Service offensichtlich sind.

Insbesondere in Industrien, in denen die Produktentste-hung sehr zeit- und kostenintensiv ist wie z. B. in der Au-tomobilindustrie, bietet die engere Verzahnung von Part-nern ein besonderes Potenzial. Durch die direkte Integra-tion vom Kunden mit seinen Bedürfnissen und Anforde-rungen an ein neues Modell in die Design- und Enginee-ring-Prozesse des Automobilherstellers wird den tatsäch-lichen Marktgegebenheiten in deutlich verbesserter Wei-se entsprochen und insgesamt die Produkte kundenge-trieben entwickelt. Da die Produktlebenszyklen insbeson-dere in der Automobilbranche sich in den letzten Jahrenstark verkürzt haben, ist es darüber hinaus notwendig,Zulieferer so in die Produktentstehung einzubinden, dasseine verkürzte Time-to-Market realisiert werden kann. Invielen Industrien ist es auch heutzutage üblich, dass gro-ße Teile der Produktentwicklung verteilt beim OEM undeiner Kette von Zulieferern stattfinden. Daher muss diephasen- und unternehmensübergreifende Integration vonPartnern deutlich verbessert werden.

Zukünftig werden Unternehmen also immer mehr zu„networked enterprises“ werden. Welches Konzept denAnforderungen einer Umsetzung am besten gerecht wird,muss anhand von verschiedenen Kriterien im Einzelfallanalysiert werden. Dauer der Beziehung, Intensität, Artder Interaktion etc. bestimmen, ob Portale, gemeinsameProzess- und Wissensbasen und andere Lösungen diePotenziale am besten ausschöpfen. So können z.B. durchdie Nutzung von Collaboration-Portalen im Engineering-Bereich Unternehmen sehr eng mit ihren Zulieferern und

cation; it should be understood as the anchoring of team-work with customers and suppliers in the company'sbusiness strategy, and as the integration of collaborativeprocesses in the company's own business processes.

Information, data and merchandise are exchangedthroughout the complete value chain. Only then it is possi-ble to set up collaborative business arrangements that en-able partners to work together dynamically and whosepotential benefits with regard to cost, time, quality andservice are evident.

Especially in industries in which product creation pro-cesses are very cost- and time-intensive as in the auto-motive industry, a close collaboration and interleaving be-tween partners has great potential. Because of a direct in-tegration of customer needs and requirements on a newmodel into the early design and engineering processes ofthe automotive manufacturer, real market conditions aremuch better satisfied which means that customers ulti-mately drive the development of products. Furthermore, ithas become necessary to integrate suppliers into productcreation processes in a way that a shorter time-to-marketcan be realized because of the ongoing shortage of prod-uct life-cycles especially in the automotive industry. Inmany industries it has become usual today that largeparts of product development activities are handled dis-tributed by the OEM and by a number of suppliers. This iswhy it is necessary to improve integration of partnersacross phases and companies noticeably.

Companies will therefore increasingly turn into net-worked enterprises in the future. An analysis of variouscriteria on a case-to-case basis will reveal which con-

Bild 1: Hexagon of Collaboration

Fig. 1: Hexagon of Collaboration

1717171717

1717171717

Kunden verknüpft werden. Andere Konzepte dienen insbe-sondere dem Wissensaustausch und der Wissensbewah-rung, so dass inter- und intra-company-weit Wissensnetz-werke aufgesetzt werden können. Eine Standardisierungvon Prozessen via Collaboration-Plattformen und Portalenkann den Re-Use von Entwicklungsstrukturen deutlich un-terstützen. Schnellere Produktentwicklungszyklen und einbesseres Abstimmen der Marktanforderungen mit dentechnischen Möglichkeiten der Produktion sind die direk-te Folge.

Das C-LAB hat bereits erfolgreich an einigen Collabo-ration-Projekten mitgearbeitet. So wurde z.B. eine einheit-liche Collaboration-Definition unter der Beteiligung ver-schiedenster Siemens-Abteilungen entwickelt, im Projekt"ViP-RoaM" eine Roadmap für die kollaborative Produkt-entwicklung mit der Definition der Industrieanforderungender Automobil- und der Flugzeugbauindustrie sowie dernotwendigen Entwicklungsschritte aufgestellt und im Net-work of Automotive Excellence wesentlich an der Erstel-lung eines Collaboration-Grids mitgewirkt.

Neben Consulting-Erfahrung im Aufgabenkomplex Col-laboration hat das C-LAB aber auch Erfahrungen im Be-reich collaborationunterstützender Tools und Umgebungenwie im Projekt VirtoWeb, in dem eine entsprechende Um-gebung prozessorientiert für KMUs im Bereich Biotech-nologie entwickelt wird, sowie umfangreiche Erfahrungenim Bereich der Portaltechnologie, welche geeignet sind,um Collaboration-Prozesse in und zwischen Firmen zu un-terstützen.

Kontakt:Marko Weiße

email:Marko.Weisse@c-lab.de

cept for the realization best meets the requirements. Theduration of the relationship, its intensity, the kind of inter-action and the like determine whether portals, shared pro-cess and knowledge bases and other solutions best ex-ploit this potential. For example, companies can be linkedvery closely to their suppliers and customers by usingcollaboration portals in the engineering area. Other con-cepts target the exchange and preservation of knowledgeso that knowledge networks can be set up on an intrac-ompany and intercompany basis. A standardization of pro-cesses via collaboration platforms and portals can defi-nitely support development structures to be reused. Thedirect consequences of this are faster product creationcycles and a better match between market requirementsand technical production facilities.

C-LAB has already successfully taken part in somecollaboration projects. For instance, we were involved indrawing up a uniform definition of collaboration in con-junction with various Siemens departments, as well as insetting up a roadmap for collaborative product creationand defining automotive and aerospace industry require-ments together with the necessary development steps inthe ViP-RoaM project. We also played a major part in es-tablishing a collaboration grid for the network of automo-tive excellence.

Alongside consulting experience relating to collabora-tion, C-LAB has acquired experience in the field of collab-oration-supporting tools and environments – such as inthe VirtoWeb project in which an environment is being de-veloped on a process-oriented basis for small and medi-um-sized biotechnology businesses – as well as exten-sive portal technology know-how that enables us to sup-port collaborative processes in and between companies.

Contact:Marko Weiße

email:Marko.Weisse@c-lab.de

1818181818

1818181818

1919191919

1919191919

AUSGEWÄHLTE PROJEKTE / SELECTED PROJECTS

OPEN SOURCE – SUCCESS BYCOMMUNITIES

n software development it has always been commonfor groups of people to work together. Whereas ad-ministrative structures and methodologies have labo-

riously been put into place in commercial environments,there has always been a collaborative or even coopera-tive approach to free or open source software design anddevelopment. A key factor in the success of open sourcesoftware is the motivation of developers and active userswho are in contact via electronic media – these days,generally via the Internet. The NOW project (Benefits ofthe Open Source Concept in Business and Industry) pri-marily deals with research into these mechanisms andtheir transferability to "conventional" scenarios. In addi-tion to looking at aspects of business models and the de-velopment of specific open source software, this projectis also interested in the technological and social compo-nents of successful collaboration. This aspect is beinghandled as a subtask at C-LAB and is supported by acollaborative environment.

An important starting point is the state of the art repre-sented by software development portals such as Source-forge, Savannah and GForge. These now form the commu-nications backbone for individual open source projects. Itis remarkable that, for example, over 71,000 projectswere registered with Sourceforge as of November 2003.These portals do not cover the entire range of communi-cation options on the Internet; they focus on managingtheir developer and user communities. The many discus-sion forums and bug trackers (who receive a problem re-porting procedure) create an opportunity for users to di-rectly contact not just developers, but also the entire com-munity. Developers can manage source code and docu-ments conveniently via the portal regardless of theirphysical locations.

It is undoubtedly not an easy decision for any company

OPEN SOURCE – ERFOLG DURCHZUSAMMENARBEIT

ie Zusammenarbeit einer Gruppe von Menschenist in der Softwareerstellung seit jeher verbrei-tet. Während im kommerziellen Umfeld sich

mühsam administrative Strukturen und Methodiken gebil-det haben, ist auf dem Feld der freien bzw. Open Source-Software seit jeher ein kollaborativer und sogar koopera-tiver Softwareentwurf zu beobachten. Der Erfolg freierSoftware liegt nicht zuletzt in der Motivation der Entwick-ler und aktiven Anwender begründet, die über elektroni-sche Medien, heute in der Regel das Internet, in Kontaktstehen. Das Projekt NOW "Nutzen von Open-Source-Konzepten in Industrie und Wirtschaft" beschäftigt sichprimär mit der Erforschung dieser Mechanismen und de-ren Übertragbarkeit in "konventionelle" Szenarien. Nebenden Aspekten der Geschäftsmodelle und der Entwicklungspezifischer Open Source-Software an sich interessiertin dem Projekt auch die technologische und soziale Kom-ponente für die erfolgreiche Zusammenarbeit. DieserSchwerpunkt wird im C-LAB als Teilaufgabe bearbeitetund durch eine kollaborative Umgebung unterstützt.

Wichtiger Ausgangspunkt ist hierbei der State-of-the-Art, den so genannte Softwareentwicklungsportale wieSourceforge, Savannah oder GForge darstellen. Diese bil-den heutzutage das kommunikationstechnische Rückgratfür einzelne Open Source-Projekte. Bemerkenswert isthierbei, dass zum Beispiel bei Sourceforge über 71.000Projekte registriert sind (Stand Nov. 2003). Dabei deckendiese Portale das Spektrum kommunikationstechnischerMöglichkeiten im Internet nicht vollständig ab. IhrSchwerpunkt liegt im Management der jeweiligen Ent-wickler- und Anwendergemeinschaft. Durch Diskussions-foren und Bugtracker, die ein Meldeverfahren für Fehlerenthalten, können Anwender – neben dem direkten Kon-takt mit den Entwicklern – mit der Gemeinschaft in Kon-takt treten. Die Entwickler ihrerseits verwalten den Quell-

2020202020

2020202020

to switch to open source and, apart from a few exceptionssuch as IBM and MySQL, a common approach is not therule by any means. C-LAB is operating and moderatingthe NOW software development portal in order to driveforward these developments, which can be a productivealternative for companies. Together with project partnerswe are adding services to the portal that seem importantfor the acceptance of software development in an industri-al context. This portal went public at http://now.c-lab.de inNovember 2003. It provides information both on theproject and on access to the software development portal.

As in all social communities, collaboration in suchopen source projects will progress through various phas-es and there are typical phenomena that affect suchprojects. Tremendous dynamics can evolve here, sincethere is no compelling pressure on the open source com-munity to remain together per se. As far as commercialsoftware projects are concerned this could result in thenightmare scenario of developers simply joining anotherproject that they regard as more interesting, and forcingcustomers, without warning, to wait longer for software tobe delivered. Here, too, NOW will work out the successfactors for open source software development on the ba-sis of moderation policies and guides, and make themavailable.

Contact:Dr. Wolfgang Thronicke

code und Dokumente bequemüber das Portal, unabhängig vonihrem physischen Aufenthaltsort.

Nun ist es für Firmen sicher-lich keine einfache Entscheidung,auf Open Source umzustellen,und ein gemeinsames Herange-hen ist bis auf wenige Ausnah-men (z.B. IBM, MySQL) keines-falls die Regel. Um derartige Ent-wicklungen, die eine fruchtbareAlternative für Firmen darstellenkönnen, voranzutreiben, betreibtC-LAB das NOW-Softwareent-wicklungsportal, welches mo-diert und in Zusammenarbeit mitden Projektpartnern um Diensteerweitert wird, die für die Akzep-tanz der Softwareentwicklung im industriellen Kontextwichtig erscheinen. Dieses Portal wurde im November2003 auch für die Öffentlichkeit freigeschaltet und bietetunter http://now.c-lab.de sowohl Informationen über dasProjekt als auch den Zugriff auf das Softwareentwick-lungsportal.

Für die Collaboration in solchen Projekten gibt es wiein allen sozialen Gemeinschaften unterschiedliche Ent-wicklungsphasen, die durchlaufen werden, und typischeErscheinungen, die Open Source-Projekte betreffen. Dahinter der Open Source-Gemeinde als solcher kein zwin-gender Druck zum Zusammenhalt besteht, kann sich hiereine enorme Dynamik entwickeln. Für kommerzielle Soft-wareprojekte ist dies ein Alptraum, dass Entwickler ein-fach an einem anderen, als interessanter eingestuftenProjekt mitmachen könnten und Kunden auf einmal längerauf die Ablieferung der Software warten müssten. NOWwird auch hier durch Moderationsrichtlinien und Anleitun-gen die Erfolgsfaktoren für Open Source-basierte Soft-wareentwicklungen herausarbeiten und verfügbar ma-chen.

Kontakt:Dr. Wolfgang Thronicke

email:Wolfgang.Thronicke@c-lab.de

Bild 2: NOW-Softwareentwicklungsportal

Fig. 2: NOW software development portal

2121212121

2121212121

USABILITY PROCESS

SOARIAN™ – USER CENTERED DESIGN

uch im Jahr 2003 blickt das Usability Team aufeine erfolgreiche Zusammenarbeit mit SiemensMed, Bereich Health Services, Clinical Sy-

stems (HC CS) zum Projekt Soarian™ zurück. Damitkonnten wir unseren Kunden wieder ein gutes Stück aufseinem Weg hin zur Realisierung einer ganzheitlichenSoftwarelösung begleiten.Nach der Ankündigung eines neuen Krankenhausinfor-mationssystems im Oktober 2001 wurde am 4. April2003 in einer Presseerklärung durch Frank Lavelle, dendamaligen Präsidenten und CEO von Siemens MedicalSolutions Health Services Corporation, verkündet: "Soari-an™ is live!" So sagt Frank Lavelle, dass Soarian™ eineeigene Kategorie einer Softwarelösung darstellt. Mit kon-ventionellen Informationssystemen können zwar Datenerfasst, aufbewahrt und auch wieder abgerufen werden.Soarian™ jedoch stellt durch sein Workflow Manage-ment den Patienten in den Mittelpunkt der Behandlung,unabhängig in welchem Schritt der Behandlung er sichbefindet, und sieht vom Grundsatz eine systematischeund kontinuierliche Dokumentation aller Aktivitäten imLaufe eines Krankenhausaufenthaltes vor. Damit lassensich im Sinne von Best Practice Erkenntnisse vorhalten,die auf Bedarf einfach und schnell abrufbar sind, undnicht wie sonst mühsam gesucht und zusammen getra-gen werden müssen.

Siemens Med konnte sich mit dieser innovativen web-basierten Softwarelösung nicht nur durch die Merkmale"workflow architecture", "smart user interface" und "em-bedded analytics" differenzieren, sondern auch gegen ei-nen starken Markt behaupten. Folgende Pressemitteilungzeigt, dass es sich für unseren Kunden bisher gelohnt hat,diesen Weg zu gehen:

AUSGEWÄHLTE PROJEKTE / SELECTED PROJECTS

USABILITY PROCESS

SOARIAN™ – USER CENTERED DESIGN

or 2003, the Usability team can again look backon a year of successful collaboration with Sie-mens Med – Health Services – Clinical Systems

(HC CS) on the Soarian™ project, helping our customerwell along the road toward implementing a holistic soft-ware solution.

A new hospital information system was first an-nounced in October 2001. Then in a press release datedApril 4, 2003, Frank Lavelle, former president and CEO ofSiemens Medical Solutions Health Services Corporationat the time, was able to proclaim, "Soarian™ is live!"

Frank Lavelle pointed out that Soarian represents anew category of software solutions. Whereas convention-al information systems allow data to be entered, storedand retrieved, Soarian™, with its workflow managementapproach, is patient-centered over all stages of treatmentand, in principle, allows all activities during a stay in hos-pital to be documented systematically and continuously.This enables hospitals to store their findings, retrievethem easily and quickly when needed instead of having tosearch and to rummage through various sources, andthus comply with best practices.

With this innovative Web-based software solution,Siemens Med was not only able to stand out thanks tofeatures such as a workflow architecture, smart user in-terface and embedded analytics but also to hold its own ina tough market. The following press release shows that ithas been worthwhile for our customer to take this ap-proach:

2222222222

2222222222

Die ursprünglichen Nutzungskontexte von Soarian™,also die Unterstützung von Station und Arztzimmer, wer-den bis zum heutigen Zeitpunkt kontinuierlich erweitertum Aspekte wie:• Terminverwaltung (Soarian™ Scheduling)• Ambulante Einrichtung• Operationssaal (OP)• Intensivstation• u.a.Neben Soarian™ Cardiology wurde nun auch Soarian™Scheduling der Öffentlichkeit vorgestellt. Damit wurdeeine Teillösung realisiert, die eine patientenbezogene Ter-minplanung und ein umfassendes Ressourcenmanage-ment ermöglicht. Auszug aus der Presseerklärung vonSiemens Med vom 24. Juni 2003 vom "Healthcare Finan-cial Management Association Annual National InstituteMeeting" in Baltimore:

The original features of Soarian™, i.e. support for hos-pital departments and physicians' offices, are being ex-panded continuously to cover aspects such as:• Scheduling• Outpatients• Operating rooms• Intensive care units• And moreSoarian™ Scheduling has now been launched, joiningSoarian™ Cardiology in the marketplace. It is a solutionmodule that supports patient-based scheduling and ex-tensive resource management. Here is an extract fromSiemens Med's press release dated June 24, 2003, onthe Healthcare Financial Management Association Annu-al National Institute Meeting in Baltimore:

Siemens Soarian™ Wins First Place at TEPR AwardsProven Outcomes Recognized With First Honors for Electronic Medical Record SystemsRELEARELEARELEARELEARELEASED:SED:SED:SED:SED: May 27, 2003MALMALMALMALMALVERN,VERN,VERN,VERN,VERN, P P P P Pa,a,a,a,a, - Siemens Medical Solutions announces that Soarian Cardiology – its healthcare informationmanagement solution that helps streamline workflow across the cardiology continuum – won the TEPR (Toward theElectronic Patient Record) 2003 Award for First Honors, in the Electronic Medical Record Systems for Small Hospi-tals category. Siemens received the award this month at the 19th Annual TEPR Conference and Exposition, based onthe accomplishments of South Carolina Heart Center (SCHC), which is experiencing proven outcomes includingimproved clinical workflow and increased revenue using Soarian Cardiology.Because of Soarian Cardiology’s automated workflow capabilities and seamless integration of medical imageswith complete patient information, SCHC has dramatically reduced its cardiology report turnaround time of 24 to 48hours to just minutes – making reports available immediately following a cardiac catheterization procedure. As aresult, SCHC has been able to perform an average of one more procedure each day, while eliminating the need forreport dictation. This improvement in clinical workflow will lead to an increase of $720,000 in annual revenue.“Because our customers’ challenges are not going to diminish, workflow-optimizing tools like Soarian will helphealthcare institutions thrive while providing the highest quality of care,” continued Lavelle.Soarian Cardiology leverages the workflow architecture and intuitive user interface of the Soarian healthcare infor-mation solution (HIS), and is designed to address the specific clinical, financial, and operational workflow challen-ges of the cardiac care team. Used departmentally or in conjunction with the enterprise-wide Soarian HIS, it provi-des a holistic solution to the cardiology professional and seamless, real-time integration with the complete electro-nic patient record. The system allows users to build a continuous, comprehensive electronic patient record thatincludes lab results, images, ECG, physiological waveforms, and documentation. Soarian Cardiology is a true datarepository for cross-cardiology modality procedures that, combined with powerful data query tools, can help acardiology department be aware of the quality of care across all cardiology procedures.

2323232323

2323232323

"(...) Soarian Scheduling is an enterprise patient scheduling and resource management solution that helps optimizethe delivery of care services for each individual patient. Using a holistic approach, it synchronizes resources,processes and information to establish the framework for high-quality, efficient and seamless service deliverythroughout the entire enterprise" ....

Die Übertragung des ganzheitlichen Ansatzes vonSoarian™ auf den Prozess der Terminplanung trägt nachAussage von Wilfried Baldauf-Sobez, Group Vice Presi-dent of Clinical Systems bei Siemens Medical SolutionsHealth Services Corporation, wesentlich dazu bei, den Pa-tienten zur richtigen Zeit am richtigen Ort mit den richtigenMitteln und Ressourcen versorgen zu können.

Das Workflow-Konzept verbindet Prozesse und Kran-kenhausabteilungen. Damit werden nahtlose Übergängezwischen Diagnose-, Behandlungs- und Abrechnungs-schritten möglich. Sichergestellt wird dies durch die stän-dige Verfügbarkeit aller notwendigen und aktuellen Infor-mationen zum Patienten, die dem Nutzer durch das "smartuser interface" zugänglich gemacht werden, basierend aufder jeweiligen Rolle und den damit verbundenen Aufga-ben.

Soarian™ stellt die Klammer für mehrere Teilprojektedar, zu denen u. a. auch ein Projekt zum medizinischenBereich Onkologie zählt. Für dessen reibungslose Inte-gration in Soarian™ müssen neue Dokumentationsartenentwickelt, existierende überarbeitet und in Konzepte undProzesslandschaften integriert werden. Für das Jahr 2004wurde die Fortführung der Zusammenarbeit zwischen dem

„By integrating clinical, financial, and administrative operations, Soarian Scheduling gives healthcare providersthe tools they need to move beyond patient visits into customer relationships. Just as we expect Soarian to changethe delivery of healthcare, we fully anticipate that Soarian Scheduling will set a new standard of personal servicein healthcare.“

"We expect that Soarian Scheduling will help us maximize our resources and provide even better service to ourpatients by having more complete clinical and financial information available when we book appointments" saidLinda Reino, CIO of Universal Health Services, Inc. (UHS). "Soarian Scheduling will not only empower UHS to meetthe demand for seamless, personalized service, it will also give us the tools to measure and continually improve it."

According to Wilfried Baldauf-Sobez, present groupvice-president of Clinical Systems at Siemens MedicalSolutions Health Services Corporation, the adoption ofSoarian's holistic approach for the scheduling process isa major contribution to caring for patients at the right time,at the right place and with the right means and resources.

The workflow concept links processes and hospital de-partments and permits seamless transitions between thediagnostic, treatment and billing stages. All the latest in-formation that is needed about a patient is constantlyavailable and can be accessed readily by users thanks tothe smart user interface based on roles and associatedtasks.

Soarian™ now embraces several subprojects, includ-ing oncology. To ensure that this can be integratedsmoothly in Soarian™ it is necessary to develop newtypes of documentation and revise existing ones, and tointegrate them in the concept and process landscape. Thecontract governing the continuation of collaboration be-tween C-LAB's Usability team and Siemens Med in 2004

2424242424

2424242424

Usability Team des C-LAB und Siemens Med bereits ver-traglich vereinbart, die einige interessante Neuerungenbeinhaltet.

Nach der erfolgreichen Einführung der Prozesse hatsich mittlerweile eine eigene Organisationseinheit, dasSoarian User Interface (UI)-Team etabliert, um den Anfor-derungen dieses komplexen Projekts Rechnung tragen zukönnen. Erstmals wird ein Mitglied aus dem Usability-Team für einen längeren Zeitraum fest in das UI-Team beiSiemens Med in Malvern integriert. Die Entwicklung derUI-Spezifikationen besonders für die Pakete Soarian™ClinDoc und Soarian™ Treatment Plan erfordert eineenge Zusammenarbeit mit den verschiedenen Beteiligtendes Projektteams: Produktanalysten, Entwicklern, Desi-gnern, Software-Architekten.

C-LAB unterstützt bereits heute aktiv bei der Realisie-rung dieser beiden Pakete.

Soarian™ ClinDoc soll den Nutzern verschiedeneMöglichkeiten bieten, medizinische Inhalte zu dokumen-tieren. Eines von mehreren neuen Modulen ist das soge-nannte "Flowsheet".

Mit diesem Modul können die medizinischen Werte ei-nes Patienten über einen definierbaren Zeitraum hinwegtabellarisch erfasst und angezeigt werden.

Bild 3: Flowsheet

Fig. 3: Flowsheet

has already been signed and entails some interestingnew aspects.

Following successful introduction of the processes, aseparate organizational unit, the Soarian User Interface(UI) team, has been set up to meet the needs of this com-plex project. For the first time a member of our Usabilityteam will be integrated in the UI team at Siemens Med inMalvern for a longer period of time. Development of the UIspecifications - especially for the Soarian™ ClinDoc andSoarian™ Treatment Plan packages - necessitates closecooperation with the various project team members -product analysts, designers, developers, and software ar-chitects.

C-LAB is already actively supporting the implementa-tion of these two packages.

Soarian™ ClinDoc is intended to provide users withvarious ways of documenting medical content. One ofseveral new modules is called Flowsheet.

This module makes it possible to enter and display apatient’s medical data in tables over a definable period.

2525252525

2525252525

Das Modul "Plan of Care" ist ein umfassendes Pla-nungstool innerhalb von Soarian™ für alle Aktivitätenrund um Planung und Durchführung von Pflegemaßnah-men, verbunden mit einer ganz-heitlichen Sicht auf den Patien-ten. Es bietet den Benutzern einekomplette Sicht auf das Krank-heitsbild eines Patienten, aufdessen Pflegepläne und die dafürangesetzte Medikation. Alle Akti-vitäten und Informationen zumPatienten werden systematischdokumentiert.

Der Nutzer erhält neben derÜbersicht zur derzeitigen Dia-gnose und zu den Pflegemaßnah-men auch einen schnellen Über-blick über den gesamten Statusdes Patienten. Zusätzlich könnenmit "Plan of Care" neue Pflegeplä-ne erstellt und bestehende Pläneerweitert bzw. verändert werden.

Bild 4: Das Flowsheet zeigt die für eine medizinische Behandlung notwendigenPatientendaten übersichtlich und auf die Zeit bezogen

Fig. 4: The flowsheet clearly shows the patient data that is needed for medical treatmentin relation to time.

Bild 5: Pflegeplan

Fig. 5: Plan of care

The Plan of Care module is anextensive planning tool withinSoarian™ for all activities to planand carry out care measures. Itgives users a complete view of apatient's clinical picture, care

plans and the prescribed medication. All activities and in-formation concerning the patient are documented system-atically.

2626262626

2626262626

Bei Siemens Med ist der User Centered Design-Pro-zess nun im Projektplan des Gesamtprojekts festge-schrieben und Teil des Qualitätsmanagementsystem-Plans. Die Vorteile eines nach dem User Centered De-sign-Prozess entwickelten Systems liegen auf der Hand:• Effiziente Gestaltung der Abläufe in Krankenhäusern• Minimierung der Fehlerrisiken im Workflow• Universelle Verfügbarkeit von aktuellen benötigten

Daten und Informationen zum Patienten oder zumTagesplan

• Metriken zur Effizienzbewertung• Optimierung der Abrechnungsprozesse durch vollstän-

dige Daten

Das Projekt Soarian™ geht nun in eine weitere ent-scheidende Phase. Der bestehende User Centered De-sign-Prozess soll formal in den bestehenden SolutionLife Cycle von Siemens Med integriert werden. C-LABwurde diese spannende Aufgabe übertragen, d.h. dieüber die Jahre der Zusammenarbeit gesammelten Erfah-rungen sollen nun zusammengetragen, analysiert und sy-stematisiert werden.

Eine der ersten Aufgaben wird darin bestehen, eine ge-naue Analyse des aktuellen Vorgehens im Prozess durch-zuführen, wobei der Fokus auf dem Vergleich der bereitsdokumentierten Subprozesse und der einzelnen Pro-zessschritte zum gelebten Prozess liegen wird. Aufgaben,Rollen, Artefakte, eingesetzte Methoden und Tools werdenhierfür genau erfasst und ausgewertet. Besonders unter-sucht wird die laufende Zusammenarbeit der Produktana-lysten mit dem UI-Team. Aus den Ergebnissen der Ist-Analyse sollen dann die Alternativen erarbeitet werden,die erläutern, wie der Solution Life Cycle um den UserCentered Design-Prozess mit seinen Aktivitäten rund umdas User Interface erweitert werden kann und welchekonkreten Möglichkeiten zur formalen Integration beste-hen.

Mit der Fortführung des Projekts, mit der uns SiemensMed beauftragt hat, sehen wir das umfassende Prozess-Know-how der Usability-Gruppe im C-LAB abermals be-stätigt und gewürdigt.

Kontakt:Dr. Barbara Majonica

In addition to seeing the overview of current diagnosticand care measures, users can quickly review the pa-tient's overall status. It is possible to create new careplans and modify or extend existing ones with Plan ofCare.

At Siemens Med, the user-centered design processhas now been included in the plan for the overall projectand is part of the company's internal quality managementprocedures. The advantages of a system developed on thebasis of the user-centered design process are evident:• Efficient engineering of workflows at hospitals• Minimization of error risks in workflows• Universal availability of data and information currently

needed on the patient, or for daily plans• Efficiency metrics• Optimized billing processes thanks to complete data

The Soarian™ project is now entering another crucialphase. The existing user-centered design process is dueto be integrated formally in Siemens Med's existing solu-tion life cycle, and C-LAB has been entrusted with thisexciting task. We are to work out how this can be doneexactly.

One of the first tasks will be the precise analysis of thecurrent approach in the process, focusing on comparingdocumented subprocesses and the individual steps thatmake up a working process. Tasks, roles, artifacts anddeployed methods and tools will be recorded and ana-lyzed in depth. The current collaboration between productanalysts and the UI team will be subject to special scruti-ny. The results of analyzing the current situation will thenbe used to work out alternatives explaining how the solu-tion life cycle can be extended by the user-centered de-sign process with user interface activities, and whichspecific options are available for formal integration.

We regard this new challenging task from SiemensMed as confirmation and appreciation of the Usabilitygroup's extensive process know-how.

Contact:Dr. Barbara Majonica

email:Barbara.Majonica@c-lab.de

2727272727

2727272727

2828282828

2828282828

2929292929

2929292929

PROJEKTÜBERSICHTEN

BUSINESS CHALLENGES

ie Projekte im Bereich Business Challengesbrachten im Jahr 2003 vor allem sehr viel Au-ßenwirkung mit sich, da einige Projekte nun-

mehr sichtbare Ergebnisse erbrachten.ViP-RoaM fand einen sehr erfolgreichen Abschluss;

AMIRE konnte einen ersten Prototypen vorstellen; dieThemen Informationsqualität, Collaboration und OpenSour-ce zeigten sich als hochaktuelle Forschungsschwer-punkte, die gleichzeitig auch die aktuellen Diskussionenam Markt trafen.

So unterschiedlich die Themen auf den ersten Blickwirken, der Fokus ist seit der Gründung des BereichsBusiness Challenges im Wesentlichen gleich geblieben:Das Identifizieren von Lösungsszenarien, die aktuelleTechnologien und Konzepte effizient nutzen und benötigensowie die Erarbeitung von entsprechenden Konzepten zurLösung oft nicht-technischer Fragestellungen, die demEinsatz innovativer Entwicklungen im Wege stehen kön-nen. Dies alles dient damit auch wesentlich der Nachhal-tigkeit technischer Entwicklungen, insbesondere auch de-nen der Forschungsprojekte des C-LAB selbst.

VIP-ROAM – ROADMAP FÜR DIE VIRTUELLEPRODUKTENTWICKLUNG

Vip-RoaM schließt auf europäischer Ebene weiter andas 2002 abgeschlossene BMBF-Projekt iViP an. Zieldes im Juni 2003 abgeschlossenen EU-geförderten Pro-jektes war es, eine strategische Roadmap für die virtuelleProduktentwicklung in der Automobil- und Flugzeugbauin-dustrie bis zum Horizont 2010 zu erstellen. Mit den Part-nern Fiat CRF, EADS und Fraunhofer IPK wurden die Ba-sisarbeiten und die Aufbereitung der gewonnenen Er-kenntnisse im Rahmen von Szenarien und einer Roadmapdurchgeführt. Wichtig für den Erfolg war die breite Einbe-ziehung von Experten aus Forschung und Industrie in drei

PROJECT OVERVIEW

BUSINESS CHALLENGES

rojects handled by the Business Challenges unithave had a considerable external impact in2003, mainly because some of them have now

delivered visible results.ViP-RoaM was brought to a very successful conclu-

sion, and the AMIRE project resulted in an initial proto-type. Information quality, collaboration and open sourcewere hot research subjects fueled by discussions that arebeing held in the market.

Although the topics may seem varied at first sight, thefocus has largely remained the same since the BusinessChallenges unit was set up: to identify solution scenariosthat efficiently use and need current technologies andconcepts, and to draw up concepts to resolve issues –frequently of a nontechnical nature – that can stand in theway of the use of innovative developments. This is also amajor contribution to the sustainability of technical devel-opments, including those from C-LAB's own researchprojects themselves.

VIP-ROAM – ROADMAP FOR VIRTUAL PRODUCTCREATION

ViP-RoaM was a follow-up on the European level to theiViP project that was sponsored by the German Ministryof Education and Research (BMBF) and completed in2002. The goal of the EU-funded ViP-RoaM project, whichconcluded in June 2003, was to draw up a strategic road-map for virtual product creation in the automotive andaerospace industries up to the horizon of 2010. Togetherwith our partners Fiat CRF, EADS and Fraunhofer IPK, wecarried out the basic work and dealt with the findings inscenarios and in a roadmap. An important factor for thesuccess of this project was the participation of many ex-perts from research institutions and industry in threeworkshops which ensured that the project had the neces-

3030303030

3030303030

Bild 6: ViP-RoaM Workshop „Visions“ bei EADS in Paris

Fig. 6: ViP-RoaM workshop „Visions“ at EADS in Paris

Workshops, die die erforderlicheBreite und Evaluation der intern ent-wickelten Konzepte sicherstellten.

Als erste Basis dienten Zukunfts-szenarien, die in Workshops mit Ex-perten diskutiert wurden, um Pro-blembereiche und Anforderungenaus der Sicht der Industrie und heuti-ger Perspektive zu identifizieren undsomit eine Sicht der Industrie fass-bar zu machen. Parallel dazu wurdenaus der Forschungsperspektive For-schungsfelder definiert, an denenderzeit intensiv gearbeitet wird. Inder Roadmap wurde nun Industrie-und Forschungsinteresse abge-stimmt und auf dieser Basis siebenzentrale Aktionsfelder definiert:

1. Structures for Networked Collaboration2. Knowledge Based Engineering3. Enhanced DMU4. Requirement Handling/ Management/ Engineering5. Change Management in the area of virtual product

creation for mechatronical systems6. Impact Prediction and Visualization7. Meta Model for Product Creation

Zu diesen Aktionsfeldern wurden konkrete Handlungs-schritte definiert. Sämtliche Ergebnisse sollen noch indiesem Jahr in Form eines Buches veröffentlicht werden.

Für das C-LAB besonders interessant war die Bearbei-tung der Arbeitsfelder "Knowledge Management" und "Col-laboration". Der Erfahrungsaustausch und der damit ver-bundene Wissenszuwachs konnte auch in anderen Pro-jekten erfolgreich genutzt werden (siehe auch BeitragCollaboration). So konnten dem SBS-Vertrieb zur Anspra-che seiner Kunden im Automobilsektor die in ViP-RoaMentstandenen Szenarien zur Verfügung gestellt werden.Bei der Organisation, Durchführung und Moderation derWorkshops und der Fragebogenaktionen konnte nebender inhaltlichen Arbeit im Projekt ein Netzwerk internatio-naler Experten auf dem Gebiet der (virtuellen) Produktent-wicklung aufgebaut werden.

sary scope and that the internally developed concepts areevaluated externally.

Future scenarios were discussed with experts at work-shops, and formed the initial basis to identify problemsand requirements from a business viewpoint and from acurrent perspective, and thus to provide a useful pictureof industry. In parallel to this, areas were defined from aresearch perspective and intensive work was put intothem. Business and research interests were harmonizedin the roadmap, and seven central research areas weredefined on this basis:

1. Structures for Networked Collaboration2. Knowledge-Based Engineering3. Enhanced DMU4. Requirement Handling/Management/Engineering5. Change Management in the Area of Virtual Product

Creation for Mechatronical Systems6. Impact Prediction and Visualization7. Meta model for Product Creation

Specific steps were defined for these research areas.All results are due to be published in a book this year. Itwas especially interesting for C-LAB to work on the re-search areas knowledge management and collaboration.The exchange of experiences and the resultant gains inknowledge were used successfully in other projects, too(see the article on collaboration). For example, scenariosoriginating from ViP-RoaM were provided to SBS Sales to

3131313131

3131313131

Bild 7: VKC als projektorientierte Collaboration-Plattform

Fig. 7: VKC as project-oriented collaboration platform

COLLABORATION FÜR BIOTECHNOLOGIE

VirtoWeb – ein BMBF-gefördertes Projekt – erarbeitetAnforderungen der Biotechnologie-Branche an eine Vir-tualisierung ihrer Kooperationsbeziehungen mit weiteren,hoch spezialisierten Partnern der Branche. Dabei stehtdie effiziente und flexible Prozessgestaltung sowie einedamit einhergehende Minimierung schnittstellenbedingterReibungsverluste im Zentrum der Forschungsbemühun-gen. Konkrete Ergebnisse sollen definierte Prozesse derKooperation und ihre Unterstützung durch eine geeigneteKooperationsplattform sein.

Die Vision von VirtoWeb (www.virtoweb.de) ist es, Ko-operationen in der Branche eine deutlich verbesserte In-teraktionsbasis zur Verfügung zu stellen, welche nicht ausden Möglichkeiten der Technik getrieben ist, sondern sichan den tatsächlichen Anforderungen der Branche orien-tiert. Ziel ist es, die zu gestaltende Kooperationsplattformauf Basis der erhobenen Branchenprozesse ad hoc ein-setzbar zu machen. Dies ermöglicht ein zeitnahes Reagie-ren auf Marktchancen, die ohne eine zwischenbetrieb-liche Zusammenarbeit nur schlecht oder gar nicht zu er-greifen wären. Vor dem Hintergrund des pharmazeuti-schen Entwicklungsprozesses beziehen sich die in Virto-Web verfolgten Optimierungsbestrebungen zudem aufeine unternehmensübergreifende sowie prozessorientier-te Unterstützung der Projektdurchführung. Ein angestreb-tes Ergebnis ist die Reduzierungder Zeit, welche ein neues Medi-kament von der ersten Wirkstoff-findung bis zur Markteinführungbenötigt, aber auch die Steigerungder Effizienz der Kombination vonKernkompetenzen. Auf diese Wei-se soll insbesondere für klein- undmittelständische Unternehmen einBeitrag zur Erhaltung und Verbes-serung ihrer Wettbewerbsfähigkeitgeleistet werden.

Neben dem Erkenntnistransferin die Branche sowie mit den wei-teren projektbeteiligten Partnern –Across Barriers, LabConsult undInterScience – ist ein direkterAustausch der Ergebnisse unddie Nutzung der zu entwickelnden

address its customers in the automotive sector. The orga-nization, implementation and moderation of workshopsand the completion of surveys not only constituted workon the actual content of the project but also made it possi-ble to set up a network of international experts in the fieldof (virtual) product creation.

BIOTECHNOLOGY COLLABORATION

VirtoWeb is a BMBF-funded project that focuses on thebiotechnology industry's requirements for virtualization ofcollaborative relationships with other highly specializedpartners in the industry. Research work is focusing on ef-ficient, flexible process engineering and associated ef-forts to minimize losses caused by friction at interfaces.The tangible results of this project will be defined collabo-rative processes and support for them by a suitable col-laboration platform.

The vision of VirtoWeb (www.virtoweb.de) is to providecollaborations in the industry with a much better basis forinteraction – one that is not driven by technological pos-sibilities, but is instead oriented to the industry's actualrequirements. The goal is to support ad hoc use of the col-laboration platform that will be created on the basis of theidentified industry processes. This makes it possible torespond quickly to market opportunities that could only beseized to a limited extent without intercompany collabora-

3232323232

3232323232

Bild 8: Mixed Reality Animation in AMIRE

Fig. 8: Mixed reality animation in AMIRE

Technologie mit dem Schwesterprojekt InVirto geplant.Die Arbeiten des ersten Jahres waren von der Anforde-

rungserhebung und der Entwicklung eines Rahmenkon-zeptes geprägt, das nun als Prototyp auf der Basis vonVKC im C-LAB realisiert wird. Hierbei agiert VKC alsCollaboration-Plattform zwischen den Partnern.

AUGMENTED REALITY DURCH AUTORENSYSTEME

Das von der Europäischen Union im Rahmen des IST-Programms geförderte Projekt AMIRE stellt ein Autoren-system für Anwendungen der gemischten Realität („mixedreality“) bereit mit dem Ziel, dass Softwareprovider, IT-Abteilungen etc. auf der Basis des Open Source-Toolkitseigenständig Mixed Reality-Anwendungen erstellen füreine deutliche Verbesserung der nutzergerechten Infor-mation und Kommunikation. Hierbei werden virtuelle Ob-jekte in reale, durch eine Videokamera bereitgestellteSzenen in Echtzeit so eingefügt, dass sie räumlich korrektpositioniert sind und so das reale Bild ergänzen. Dadurch

wird ermöglicht, dass der Nutzer die Information, die erbenötigt, direkt an dem Ort erhält, an dem er sie benötigtund dass dabei völlig neue Möglichkeiten der Informa-tionsdarbietung präsentiert werden. Im Rahmen des Pro-jekts wird eine Anwendung für das Training neuer Mitar-beiter in einer Ölraffinerie erstellt, bei dem z.B. ein „Hin-einsehen“ in die Maschinen bzw. ein Darstellen der

tion, or even not at all. Against the backdrop of the phar-maceutical development process, the optimization effortsin VirtoWeb also relate to intercompany and process-ori-ented support for project implementation. One target is toreduce the time needed to launch a new medicine on themarket, beginning with the analysis of the first active sub-stance, and another is to increase the efficiency of thecombination of core competencies. This is intended tohelp small and medium-sized businesses, in particular, tomaintain and improve their competitiveness.

In addition to transferring knowledge to the industrythere are plans to exchange results directly and use tech-nology developed in the InVirto sister project in conjunc-tion with the other VirtoWeb partners involved in theproject – Across Barriers, LabConsult, and InterScience.

Work in the first year focused on identifying the re-quirements and developing a framework concept that isnow being implemented as a prototype on the basis of Vir-tual Knowledge Center (VKC) at C-LAB. VKC acts as a col-laboration platform between the partners.

AUGMENTED REALITY THROUGH AUTHORINGSYSTEMS

The AMIRE project, which is being sponsored by theEuropean Union as part of the IST program, is developingan authoring system for mixed reality applications withthe goal of allowing software providers, IT departmentsand the like to implement mixed reality applications ontheir own on the basis of an open source toolkit in order toimprove user friendly information and communication. Vir-tual objects are inserted in real-time into real scenes pro-vided by a video camera in such a way that they are posi-tioned correctly and thus supplement the real picture byvirtual elements. This enables users to get the required in-formation directly where it is needed, and allows informa-tion to be presented in completely new ways. In thecourse of the project an application will be developed totrain new employees at an oil refinery where, for exam-ple, it is possible to "peek into" the machines, and presentthe structure to supplement and partially replace conven-tional (and costly) training.

The second application to be developed with theAMIRE authoring system will be for the Guggenheim Mu-seum in Bilbao, where the goal is to stimulate museumvisitors by presenting information in a brand new way. For

3333333333

3333333333

Struktur erreicht wird, was konventionelle (und kostspieli-ge) Schulungen ergänzen und zum Teil ersetzen kann.

Die zweite Anwendung wird für das Guggenheim-Mu-seum in Bilbao mit dem AMIRE-Autorensystem erstellt.Hier ist es das Ziel, Museumsbesucher mit einer völligneuen Art der Präsentation von Informationen zu begei-stern. Dazu wird in das reale Kunstobjekt z. B. virtuell derProzess seiner Entstehung eingeblendet.Gemischte Rea-lität ist also immer dann unschlagbar, wenn die Objektenicht physisch verändert werden können; sei es, weil sienicht abschaltbar sind (Raffinerie) oder weil sie Unikate(Museum) sind.

Das Autorensystem von AMIRE basiert auf Komponen-ten, die von einem Designer ähnlich wie bei anderen gra-fischen Programmen zu Szenen zusammengefügt und po-sitioniert werden können. Damit ist es erstmalig möglich,dass die Anwender selbst Szenen gemischter Realität indirekter visueller Kontrolle erstellen können.

Das AMIRE-Projekt hat erfolgreich den ersten Teil, dieErstellung der Basisversion des Autorensystems, abge-schlossen. Das Bild zeigt einen mit AMIRE erstellten Aus-schnitt aus einer Animation eines Ölventils. In dem AMI-RE-Projekt stellt das C-LAB durch eine Datenbank mitsog. MR-GEMS eine Sammlung von Basistechniken und -programmen bereit (http://amire.c-lab.de), die im Rahmender Entwicklung des AMIRE-Autorensystems und seinerKomponenten als „mixed reality“ relevant angesehenwurden. Außerdem betreut das C-LAB die Marktausrich-tung der Ergebnisse durch Marktanalysen und Anforde-rungsszenarien, die die Vermarktungsstrategien gestaltensowie auch den Transfer und die Verbreitung der Ergebnis-se des Forschungsprojekts prägen.

INFORMATIONSQUALITÄT IM INTERNET

Ob e (electronic)-, m (mobile)- oder c (collaborative)-business – die Qualität der zugrunde liegenden Informa-tionen ist ein wesentlicher Faktor. Die Arbeit in diesemThemenfeld konzentriert sich auf die Bewertung und Wir-kung der Informationsqualität im Medium Internet. Wichti-ge Informationsqualitätskriterien sind beispielsweise dieWahrheit, Glaubwürdigkeit, Relevanz, Aktualität von Infor-mationen sowie die Zugriffsmöglichkeit. Informationenvon hoher Qualität können den Informationsnutzern wich-tige Hinweise für ihre Entscheidungen geben. Informatio-nen schlechter Qualität können dagegen einen negativen

example, the real object of art is enriched with virtual ele-ments of its creation process. Mixed reality is unbeatablewhenever it is impossible to change the objects physical-ly either because they cannot be shut down (oil refinery)or because they are unique items (museum).

The AMIRE authoring system is based on componentsthat can be combined and positioned by a designer toform scenes in a similar way to other graphics programs.And, for the first time, it is possible for users to createmixed reality scenes with direct visual control.

The first part of the AMIRE project – the development ofthe basic version of the authoring system – has been con-cluded successfully. The figure shows a section of an oilvalve animation that has been created with AMIRE. In theAMIRE project, C-LAB is providing a collection of basictechnologies and programs through a database with so-called MR-GEMS (http://amire.c-lab.de) that were consid-ered to be relevant for mixed reality during developmentof the AMIRE authoring system and its components.C-LAB is also making sure that the results of this re-search project are oriented to the market by means ofmarket analyses and requirements scenarios that shapemarketing strategies, and is also in charge of the exploita-tion and dissemination of the results.

INFORMATION QUALITY ON THE INTERNET

The quality of the underlying information is a key factorfor business in its varied manifestations – electronic (e-),mobile (m-) or collaborative (c-) business. Our work inthis area is focusing on assessing the quality of informa-tion on the Internet and its effect. Important criteria for as-sessing information quality include, for example, validity,credibility, relevance, timeliness of information and ac-cessibility. High-quality information can provide userswith important details when they need to make decisions.Low-quality information, on the other hand, can have anegative impact on the decision-making process. Informa-tion quality criteria form the basis for the three researchissues that were examined:(1) How do Internet users deal with information whose

quality they cannot assess themselves?(2) In what situations do providers of information aim for

maximum information quality, and when are they ableto gain a competitive advantage from poor information?

(3) What are the characteristics of high-quality informa-

3434343434

3434343434

Einfluss auf die Entscheidungsfindung nehmen. Die erziel-ten Informationsqualitätskriterien bilden die Grundlage fürdrei bearbeitete Forschungsfragen:(1) Wie gehen Nutzer des Internets mit Informationen um,

deren Qualität sie nicht selbstständig bewertenkönnen?

(2) In welchen Situationen streben die Bereitsteller vonInformationen eine möglichst hohe Informationsqualitätan und wann ist es ihnen möglich, durch schlechteInformationen im Wettbewerb einen Vorteil zu erzielen?

(3) Was sind Merkmale qualitativ hochwertiger Informatio-nen und wie können sie durch automatische Informati-onsrecherche identifiziert werden?

Insbesondere diese dritte Fragestellung ist eine fruchtba-re Schnittstelle zwischen der wirtschaftswissenschaftli-chen bzw. informationsökonomischen und der informati-onstechnischen Kompetenz im C-LAB. Konkret bedeutetdies, dass die ökonomischen Erkenntnisse bei der tech-nischen Weiterentwicklung von bestehenden Recherche-agenten Berücksichtigung finden.

OPEN SOURCE

Open Source konnte in diesem Jahr zu einem breiterenThemenfeld entwickelt werden. Ergänzend zu den techni-schen Aktivitäten anderer C-LAB-Bereiche konnten we-sentliche nicht-technische Fragestellungen im ProjektNOW bearbeitet werden.

In dem vom BMBF finanzierten ForschungsprojektNOW „Nutzung des Open Source-Konzepts in Wirtschaftund Industrie", das im Oktober 2002 begonnen hat, wur-den die Arbeiten zusammen mit den Partnern TechnischeUniversität München, Siemens Corporate Technology und4Soft im Jahr 2003 fortgeführt (Website: http://now.c-lab.de; Portal: http://now-portal.c-lab.de). Ziel des Pro-jekts ist es, die heutigen Besorgnisse und Ressentimentsin deutschen Unternehmen hinsichtlich Open Source zuuntersuchen und Lösungskonzepte zu erarbeiten.

Hierdurch konnte ein breites Spektrum von Fragen, vonLizenzen bis zu Geschäftsmodellen im Spannungsfeldzwischen Softwareentwicklung und -nutzung diskutiertwerden. Das breite Feld der relevanten Fragestellungenwurde in einem umfangreichen Report zusammengestellt,der auf breite Resonanz gestoßen ist (http://www.c-lab.de/reports/). Da das Thema Open Source aktuell von breitemInteresse ist, konnten vielfältige Kontakte und Zusammen-

tion, and how can they be recognized by automaticinformation searches?

The third question, in particular, requires fruitful interac-tion between economic/business skills and informationmanagement/technology skills at C-LAB. Specifically,this means that economic and business findings are tak-en into consideration when existing search agents areenhanced.

OPEN SOURCE

Open source evolved into a broader topic this year.Major nontechnical issues were dealt with in the NOWproject as a supplement to the technical activities of otherC-LAB units.

Our work on the NOW research project "Utilization ofOpen Source Concept in Business and Industry", which isbeing financed by BMBF and began in October 2002,continued in 2003 in collaboration with our partners – theTechnical University of Munich, Siemens Corporate Tech-nology and 4Soft (Website: http://now.c-lab.de; portal:http://now-portal.c-lab.de). The goal of the project is toexamine current concerns and resentments at Germancompanies concerning open source and to work out con-cepts for solutions.

This gave rise to a discussion of a broad range of is-sues, extending from licenses to business models, in thearea of conflict between software development and utili-zation. The big variety of relevant issues were compiled inan extensive report that has met big response (http://www.c-lab.de/reports/). The subject of open source (OS) iscurrently attracting great interest, so it was possible toestablish a wide variety of contacts and collaborations.For example, legal issues were examined in cooperationwith the Chair for Private, Business and Media Law underProf. Barton (University of Paderborn) and also analyzedas part of a diploma thesis.

Knowledge-based collaborative processes – as aretypical for open source software (OSS) – were investigat-ed in the course of another diploma thesis using the ex-ample of the development of Compiere. A dissertation hasalso begun, which looks at OSS from the viewpoint of theproperty rights theory, as a possible approach to examinethe varied heterogeneous aspects involved and their rela-tionships.

Key aspects of our work toward the end of the year

3535353535

3535353535

arbeiten aufgebaut werden. So wurden rechtliche Frage-stellungen in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Pri-vat-, Wirtschafts- und Medienrecht von Prof. Dr. Barton(Universität Paderborn) untersucht und zusätzlich auch imRahmen einer Diplomarbeit analysiert.

Wissensbasierte Kooperationsprozesse – wie sie fürOSS (Open Source Software) typisch sind – wurden imRahmen einer weiteren Diplomarbeit am Beispiel derCompiere Entwicklung untersucht. Als ein möglicher An-satz, die vielfältigen heterogenen Aspekte und ihre Zu-sammenhänge zu untersuchen, wurde eine Dissertationzur Untersuchung von OSS aus Sicht der Property RightsTheorie begonnen.

Zentral für die Arbeiten zum Jahresende war zum einendie Erarbeitung erster Ansätze zu einer strukturierten Be-trachtung der Geschäftsoptionen und Geschäftsmodelleim Bereich OSS. Zum anderen wurde eine Checkliste fürdie Veröffentlichung von Open Source Software erarbeitet.

Forschungseinrichtungen wie die Universität Pader-born oder das C-LAB entwickeln im Rahmen von For-schung und Lehre in einer Vielzahl von ThemenfeldernSoftware verschiedenster Art. Um diese Ergebnisse derÖffentlichkeit zugänglich zu machen, bietet es sich als na-heliegende Möglichkeit an, diese mittels kommerziellerGeschäftsmodelle auf dem Softwaremarkt zu veräußern.Der Transfer dieser Software in kommerziell nutzbare An-wendungen stellt die Verantwortlichen aber regelmäßigvor unlösbare Aufgaben. Kommerzielle Anwender könnenForschungsprototypen nicht direkt in kommerziell ver-wertbare Anwendungen überführen bzw. scheuen denAufwand. Andererseits können Universitäten den Auf-wand der wirtschaftlichen, nutzbaren Bereitstellung underst recht eine eigene Vermarktung nicht leisten. Hier bie-ten sich Ansatzpunkte für die Open Source-Idee.

So wurde ein generisches Vorgehensmodell für die Ver-öffentlichung von Forschungsprototypen in Form einerkonkreten Checkliste entwickelt, das aber nicht nur fürdiesen Bereich nutzbringend angewandt werden kann.Auch privatwirtschaftlich entwickelte Software kann mit-tels dieses Vorgehensmodells in den Status einer OpenSource Software überführt werden, beispielsweise wennsie das Ende ihres Produktlebenszyklusses erreicht hat,eine Weiterentwicklung unter proprietären Bedingungennicht zielführend erscheint oder von Beginn an ein breitesPeer Review angestrebt wird.

KontKontKontKontKontakt:akt:akt:akt:akt: Dr. Heidi Hohensohn

were to develop initial approaches to a structured view ofbusiness options and models in the OSS area on the onehand, and to prepare a checklist on the open source re-lease on the other hand.

Research institutions such as the University of Pader-born and C-LAB are developing all kinds of software in avariety of areas as part of their research and teaching ac-tivities. The most obvious way of making the results avail-able to the public is to sell them on the software marketas commercial business models. Transferring such soft-ware to commercially usable applications, though, regu-larly confronts those involved with insoluble problems.Commercial users either cannot transfer research proto-types directly to commercially usable applications or theyshun the effort that this would entail. Universities, on theother hand, cannot afford the expense of providing suchsoftware for commercial use, and certainly not of market-ing it on their own. This is where the open source idea cancome in.

A generic procedural model was developed in the formof a specific checklist to publish research prototypes.However, this model can be used profitably for many ar-eas. Software that has been developed by businessescan also be turned into open source software by means ofthe procedural model that has been developed – for ex-ample, when software has reached the end of its productlifecycle, or when it does not seem appropriate to contin-ue developing it under proprietary conditions, or whenbroad peer review is desired from the very beginning.

Contact:Dr. Heidi Hohensohn

email:Heidi.Hohensohn@c-lab.de

3636363636

3636363636

3737373737

3737373737

-LAB's Advanced Design Technologies (ADT)group was set up as the successor to the VISgroup in the course of a process of reorientation

that has been going on for some time. In 2003, ADT fo-cused on the generation of interactive graphical user in-terfaces, interactive 3D animation and illustration, aswell as languages and tools for system specification andverification. Applications extend from home automation(VHELAB) [1], manufacturing automation, and circuit de-sign to multimedia system illustration. In addition, ADTplayed a major part in international projects for Proven-System Design, Augmented Reality (AR), and Collabora-tive Design Environments. The following overview pre-sents key activities in the areas of description, verifica-tion, and multimedia illustration of manufacturing sys-tems, automatic translation of information for multimodaluser interfaces, and new approaches to secure, distribut-ed, collaborative design environments.

Work on interactive verification was carried out in theGRASP project (Graphical Specification and Realtime Ver-ification of Production Automation Systems), which isfunded by the German Research Association (DFG). Thegoal of this project is to increase acceptance of the formalmethod of real-time model checking in engineering envi-ronments. The graphical description method MFERT,which was developed by Prof. Wilhelm Dangelmaier andhis group at the Heinz Nixdorf Institute, was used for mod-eling (see Fig. 1).

We examined how state-oriented MFERT diagrams andtime-annotated StateCharts can be translated into the in-put format of the RAVEN model checker from the Universi-ty of Tübingen with a focus on efficient verification atruntime. A temporal OCL extension (Object ConstraintLanguage of the UML), which has meanwhile attractedconsiderable international attention, was defined to speci-

ADVANCED DESIGN TECHNOLOGIES

ie Gruppe Advanced Design Technologies (ADT)entstand als Nachfolge der Gruppe VIS im Zugeeiner schon seit längerem vollzogenen Neuaus-

richtung. 2003 waren die Schwerpunkte von ADT die Ge-nerierung von grafisch interaktiven Benutzungsoberflä-chen, interaktive 3D-Animation und -Illustration, sowieSprachen und Werkzeuge zur Systemspezifikation und-verifikation. Die Anwendungsbereiche dieser Arbeitenreichen von der Heimautomatisierung (VHELAB) [1] undProduktionsautomatisierung bis zu Schaltkreisentwurfund multimedialer Systemillustration. Darüber hinauswirkte ADT maßgeblich an internationalen Projekten inden Bereichen Beweisbasierter Systementwurf, Augmen-ted Reality (AR) und Kollaborative Entwurfsumgebungenmit. Der folgende Überblick präsentiert die wichtigstenArbeiten auf den Gebieten der Beschreibung und Verifi-kation von Fertigungssystemen und deren multimedialerIllustration, der automatischen Umsetzung von Informa-tionen auf multimodale Benutzungsschnittstellen sowieneue Ansätze im Bereich sicherer, verteilter, kollaborati-ver Entwurfsumgebungen.

Arbeiten im Bereich der interaktiven Verifikation wur-den in dem von der DFG geförderten Projekt GRASP (Gra-fische Spezifikation und Echtzeitverifikation von Produkti-onsautomatisierungssystemen) durchgeführt. Ziel desProjekts ist, die Akzeptanz der formalen Methode derEchtzeit-Modellprüfung (Real-Time Model Checking) imingenieurwissenschaftlichen Umfeld zu erhöhen. Zur Mo-dellierung dient die grafische BeschreibungsmethodeMFERT (Modell der Fertigung), die am Lehrstuhl von Prof.Dangelmaier am Heinz-Nixdorf-Institut entwickelt wurde(vgl. Bild 1).

Zur Verifikation wurde untersucht, wie zustandsorien-tierte MFERT-Diagramme bzw. zeitbehaftete StateCharts indas Eingabeformat des Verifikationswerkzeugs RAVEN der

ADVANCED DESIGN TECHNOLOGIES

PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

3838383838

3838383838

Universität Tübingen zur laufzeiteffizienten Verifikati-on umgesetzt werden können. Zur Spezifikation vonEchtzeiteigenschaften im Umfeld von zustandsorien-tierten Systemen wurde eine mittlerweile internatio-nal beachtete temporale, zustandsorientierte Erwei-terung von OCL (Object Constraint Language derUML) definiert. Diese Erweiterung erlaubt insbeson-dere die Formulierung von Aussagen über zeitbehaf-tete Zustände von StateCharts und MFERT-Diagram-men. Temporale OCL-Ausdrücke können automa-tisch in temporallogische Formeln übersetzt werdenund sind damit auf ihre Gültigkeit im Kontext vonMFERT-Diagrammen und StateCharts formal durchdas Verifikationswerkzeug RAVEN überprüfbar. Zur Inte-gration mit weiteren Verifikationswerkzeugen wurden die-se Arbeiten im Zuge des Förderprojekts PUSSEE zur kom-binierten Anwendung mit formaler Verfeinerung auf Basisder Spezifikationssprache B zur Verfeinerung von zeitbe-hafteten endlichen Automaten weitergeführt.

Um Produktionsautomatisierungssysteme besser intui-tiv analysieren zu können, werden MFERT-Modelle durcheinen virtuellen 3D-Prototypen animiert. Dies ist insbe-sondere dann sinnvoll, wenn bei der formalen Verifikationeine Eigenschaftsverletzung nachgewiesen wird. Ein ent-sprechender Beispieldurchlauf, der zu einer Situationführt, in der die einzuhaltende Eigenschaft nicht gilt, istanhand des virtuellen 3D-Prototypen intuitiv nachzuvoll-ziehen. Hierzu wurde in einer Fallstudie ein flexibles Pro-duktionssystem mit freifahrenden Transportfahrzeugen ineiner virtuellen 3D-Umgebung untersucht, wobei das vonADT entwickelte i4D-System zur effektiven Animation ver-wendet wurde. In diesem Umfeld wurde ein System zursimulationsbasierten Animation von virtuellen 3D-Model-

fy real-time properties of state-oriented systems. This ex-tension supports, in particular, the formulation of proper-ties on time-annotated states of StateCharts and MFERTdiagrams. Temporal OCL expressions can be translatedautomatically into temporal logical formulae and RAVENcan therefore verify State Charts formally as regards theirvalidity with respect to a given MFERT diagram. Consider-ing integration with other verification tools, this work wascarried out as part of the funded PUSSEE project in combi-nation with formal refinement on the basis of the B speci-fication language to refine time-annotated finite state ma-chines.

To be able to analyze production automation systemsmore intuitively, MFERT models are animated by means ofvirtual 3D prototypes. This is especially useful when aproperty violation is found in the course of formal verifica-tion. A sample run that leads to a situation in which theproperty is violated can be understood more intuitivelybased on the virtual 3D prototype. For this purpose, a flex-ible production system with automated guided transportvehicles was examined in a simulation-based virtual 3Denvironment using the i4D system that ADT developed foreffective animation. Based on formal means, the couplingof SystemC with VR-based 3D models was investigated(see Fig.2). We also worked on SystemC standardizationby contributing to the SystemC V2.0 Language ReferenceManual (LRM) and by examining SystemC-based meth-ods and applications. Among other things, the work ofseveral European groups from academia and industry onSystemC was compiled in a book and published together[2].

As far as interactive 3D illustrations are concerned, weintensified our work on augmented reality and virtual pro-

Bild 9: MFERT-Modell der durchgeführten Fallstudie

Fig. 9: MFERT Model of the Case Study

Bild 10: Simulationsbasierte 3D-Animation

Fig. 10: Simulation-based 3D animation

3939393939

3939393939

len entwickelt. Hier wurden Untersuchungen zur seman-tikbasierten Kopplung eines SystemC-Simulators zur An-steuerung VR-basierter 3D-Modelle durchgeführt (vgl.Bild 10). Im Kontext von SystemC fanden Arbeiten zurStandardisierung durch Mitarbeit am SystemC V2.0 LRM(Language Reference Manual) sowie der methodischenAnwendung von SystemC statt. Ferner wurden unter an-derem die Ergebnisse mehrerer europäischer Arbeitgrup-pen aus Forschung und Industrie hinsichtlich der methodi-schen Anwendung von SystemC zusammengetragen undgemeinsam als Buch herausgegeben [2].

Die Arbeiten im Bereich interaktiver 3D-Illustrationenwurden bzgl. Augmented Reality und Virtual Prototypingausgebaut und vertieft. Interaktive 3D-Illustrationen sindmultimediale Anwendungen, die die Möglichkeiten vonAnimation, Interaktion und 3D-Grafik zur Präsentationkomplexer dynamischer und räumlicher Zusammenhängenutzen. Dabei werden Illustrationstechniken gezielt einge-setzt, um die zu kommunizierenden Inhalte möglichst klarund eindeutig darzustellen und Benutzern Hilfestellung beider Interaktion mit den präsentierten Inhalten zu geben.Anwendungen finden sich insbesondere in den BereichenPräsentation, Training und Lehre. Ein im C-LAB entwickel-ter Entwurfsprozess und unterstützende Werkzeuge wur-den erfolgreich zur Entwicklung klassischer 3D-Illustra-tionsanwendungen eingesetzt und die Einsatzmöglichkei-ten auf die Forschungsgebiete Mixed Reality (MR) undAugmented Reality (AR) erweitert, wo reale Umgebungenmit zusätzlichen Informationenangereichert werden. Prakti-sche Anwendung finden dieentwickelten Technologien dar-über hinaus zur Darstellungkomplexer Zusammenhänge imVirtual Prototyping mechatroni-scher Systeme, welche im SFB614 validiert wurden.

Im Bereich von interaktivenBenutzungsschnittstellen wur-de eine Systemarchitektur fürmultimodale und kontextsen-sitive Umgebungen erarbeitetund prototyphaft für dasSiemens Mobiltelefon M55 im-plementiert (vgl. Bild 11). Dabeiwurden erste Ansätze für ein

totyping. Interactive 3D illustrations are based on multi-media applications that make use of animation, interac-tion, and 3D graphics to present complex dynamic andspatial relationships. Illustration technologies are de-ployed specifically to represent the communicating con-tent as clearly as possible and to provide users with helpin their interaction with the presented content. Fields ofuse lie in presentation and training, in particular. A designprocess that was devised at C LAB and supporting toolswere deployed successfully to develop classic 3D illus-tration applications, and their scope was extended to re-search into Mixed Reality (MR) and Augmented Reality(AR), where real environments are enriched with addition-al information. The technologies that have been developedare also applied to represent complex relationships in thevirtual prototyping of mechatronical systems that werevalidated in SFB 614.

In our work on interactive user interfaces, we defined asystem architecture for multimodal and context-sensitiveenvironments and implemented it as a prototype for theSiemens M55 mobile phone (see Fig. 11). We developedinitial approaches to profile management that can be usedas a basis to select different user interfaces, dependingon the situation involved. An XML-based dialog descrip-tion language for PDAs and mobile phones was devel-oped in J2ME to define multimodal dialogs. Work is inprogress on the transformation of XML- and HTML-baseddescriptions with the aid of the Language for Tree Transfor-

Bild 11: Adaptive Systemarchitektur zur Verwaltung von multimodalen Benutzungs-schnittstellen

Fig. 11: Adaptive system architecture for the transcoding of multimodal user interfaces

4040404040

4040404040

Profilmanagement entwickelt, auf dessen Basis sich un-terschiedliche, der Situation angepasste Benutzungs-schnittstellen auswählen lassen. Zur Beschreibung vonmultimodalen Dialogen wurde eine XML-basierte Dialog-beschreibungssprache für PDAs und Mobiltelefone unterJ2ME entwickelt, während eine Transformation von XML-bzw. HTML-basierten Beschreibungen durch die in dieserArbeitsgruppe entwickelte Sprache RDL/TT (Rule Definiti-on Language for Tree Transformation) erfolgt.

Im Zuge des Förderprojekts E-COLLEG wurden im euro-päischen Projektverbund neue Peer-to-Peer-basierte An-sätze für ingenieurbasierte kollaborative, verteilte Ent-wurfsumgebungen untersucht. Zum effizienten intranet-übergreifenden Austausch von Entwurfsdaten wurdeANTS (Advanced Network Transport Service) entwickelt.ANTS implementiert einen sicheren Peer-to-Peer-basier-ten Entwurfsdaten- und Dokumentenaustausch auf Basiseines SOAP-Servers und einer XML-Verschlüsselung.Weitere Arbeiten umfassten hier die gemeinsame Anwen-dung von JXTA zum Instant Messaging und zur Fern-steuerung und -kontrolle von Entwurfswerkzeugen.

Arbeitsergebnisse aller durchgeführten Projekte flos-sen im Berichtszeitraum in Vorlesungen, Publikationenund Dienstleistungen ein. In den Projekten fanden diverseKooperationen mit nationalen und internationalen Partnernaus dem industriellen und akademischen Umfeld statt. In-tensivere Zusammenarbeit gab es mit Prof. Cheok (Natio-nal University of Singapore) und Prof. Bhatt (Indian Institu-te of Information Technology at Bangalore) im Zuge länge-rer Forschungsaufenthalte.

Des weiteren war ADT im Jahre 2003 leitend an derOrganisation und Durchführung mehrerer nationaler undinternationaler Workshops und Konferenzen beteiligt. Her-vorzuheben sind hier: Challenges in Collaborative Engi-neering (CCE'03, Poznan), Forum of Description Langua-ges (FDL'03, Frankfurt), Design Automation and Test in Eu-rope (DATE '03, München; DATE '04, Paris), 2nd IEEE AR-Toolkit Workshop (ART03, Tokio), IUI Interfacing AutonomicSystems Workshop (IAS04, Funchal).

Nähere Informationen zu weiteren Arbeiten finden Sieunter: http://www.c-lab.de/vis

Kontakt:Dr. Wolfgang Müller

mation (RDL/TT) that the ADT group developed.New peer-to-peer approaches to collaborative, distrib-

uted engineering environments were examined in a net-worked European project named E-COLLEG. The Ad-vanced Network Transport Service (ANTS) was developedto exchange design data efficiently across intranets.ANTS implements secure, peer-to-peer exchange of de-sign data and documents on the basis of a SOAP serverand XML encryption. Other work in this area covered jointuse of JXTA for instant messaging and remote monitoringand control of design tools.

In the period under review, results of the work that wecarried out on all projects were incorporated in presenta-tions, publications, and services. The projects involvedvarious collaborations with national and internationalpartners from industry and academia. More intense coop-eration took place with Professor Cheok (National Univer-sity of Singapore) and Professor Bhatt (Indian Institute ofInformation Technology at Bangalore) in the course oflonger research residencies.

Furthermore, ADT managed the organization and imple-mentation of several national and international workshopsand conferences. In 2003 they included, in particular,Challenges in Collaborative Engineering (CCE ’03, Poznan),Forum of Description Languages (FDL ’03, Frankfurt), De-sign Automation and Test in Europe (DATE ‘03, Munich;DATE ‘04, Paris), 2nd IEEE ARToolkit Workshop (ART ’03,Tokyo), and IUI Interfacing Autonomic Systems Workshop(IAS’ 04, Funchal).

You can find more information on our work at:http://www.c-lab.de/vis

[1] www.c-lab.de/vhelab[2] W. Müller, W. Rosenstiel, J. Ruf (eds.): SystemC – Methodol-

ogies and Applications, Kluwer, 2003.

Contact:Dr. Wolfgang Müller

email:Wolfgang.Mueller@c-lab.de

4141414141

4141414141

ACCESSIBILITY COMPETENCECENTER

BARRIEREFREIE PRODUKTE HELFEN ALLENNUTZERN

as Accessibility Competence Center (ACC) berätbei der barrierefreien Gestaltung von Produktenund Diensten. Wir helfen unseren Kunden, die

besonderen Anforderungen von älteren und behindertenMenschen an Alltagsprodukte sinnvoll und wirtschaftlichzu berücksichtigen. Dabei gilt es einerseits, ein Produktso zu gestalten, dass es von möglichst vielen Menschengenutzt werden kann (Design for all), andererseits, wennentsprechende Maßnahmen nicht sinnvoll machbar sind,Schnittstellen bereitzustellen, die die Nutzung mittelsspezieller Hilfsmittel erlauben.

WARUM "DESIGN FOR ALL"?

In Deutschland leben z.Zt. mehr als 8 Millionen Men-schen mit Behinderungen. 23% der Bevölkerung sind äl-ter als 60 Jahre, wobei diese Zahl bis 2050 auf ca. 50%anwachsen wird. Ab 2025 werden mehr Menschen über70 Jahre als unter 20 Jahre alt sein! Alter und Behinde-rungen stehen in engem Zusammenhang, denn zu mehrals 85% sind Krankheiten die Ursache für eine Behinde-rung.

Für ältere und behinderte Menschen eröffnen sich durchdie Informations- und Kommunikationstechnik neue Mög-lichkeiten der Teilhabe am gesellschaftlichen Leben. In-ternet, mobile Kommunikation, moderne Haushaltsgeräteund ein barrierefreier öffentlicher Personen(nah)verkehrverbessern die Lebensqualität für Menschen mit Behin-derungen. Durch entsprechend gestaltete Produkte kön-nen bestehende Einschränkungen teilweise sogar kom-

ACCESSIBILITY COMPETENCECENTER

ACCESSIBLE PRODUCTS HELP ALL USERS

-LAB's Accessibility Competence Center (ACC)provides advice on designing accessible prod-ucts and services. We help our customers im-

plement the special requirements of elderly and disabledpersons for mainstream products in a reasonable andeconomical manner. On the one hand, products need tobe designed in such a way that they can be used by asmany people as possible (the "design for all" principle).On the other hand, if certain measures cannot be carriedout reasonably, it is necessary to provide interfaces thatenable the products to be used with assistive devices.

WHY DESIGN FOR ALL?

There are currently more than 8 million disabled per-sons living in Germany. 23% of the population is olderthan 60 and, by 2050, this figure is due to rise to about50%. By 2025, there will be more inhabitants over 70years of age than under 20! Age and disability are closelyrelated because more than 85% of disabilities are causedby illness.

Information and communication technologies haveopened up new possibilities to allow elderly and disabledpersons to take part in society. The Internet, mobile com-munications, modern household appliances and accessi-ble public transportation have improved the quality of lifefor the disabled. Accessible products can even compen-sate for existing restrictions in some cases. For instance,persons with reduced mobility can shop or deal with pub-lic authorities more conveniently over the Internet.

PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

4242424242

4242424242

pensiert werden. So kann der tägliche Einkauf oder dieErledigung von Behördengängen über das Internet beieingeschränkter Mobilität der bequemere Weg sein.

Mit der alltäglichen Benutzung dieser Angebote undProdukte steigt jedoch dann, wenn diese nicht barrierefreisind, die Gefahr der Ausgrenzung behinderter und ältererMenschen. Immer mehr Produkte und Dienstleistungenwerden entworfen, ohne auf die Barrierefreiheit zu achten.Dadurch steigt die Gefahr der Ausgrenzung sowohl ältererals auch behinderter Menschen.

Behinderte Menschen können nur durch Integrationihre Begabung und Kreativität ausleben. Auch das Markt-potenzial dieser Bevölkerungsgruppe sollte nicht unbe-rücksichtigt bleiben.

Gesamtgesellschaftlich entstehen durch fehlende Mög-lichkeiten, ein weitgehend selbstständiges und eigenbe-stimmtes Leben bis ins hohe Alter zu führen, erheblicheFolgekosten. Konsequenterweise wurde darauf auf politi-scher Ebene reagiert. Im Behindertengleichstellungsge-setz vom 1. Mai 2002 hat die Bundesregierung das Erfor-dernis der Barrierefreiheit geregelt. Auch die EuropäischeKommission trägt im von ihr ausgerufenen „Jahr derMenschen mit Behinderungen 2003“ auf unterschiedli-chen Ebenen diesen Anforderungen Rechnung.

In den letzten Jahren hat sich ein Paradigmenwechselvon der Fürsorge zum selbstbestimmten Leben vollzogen.Heute entsteht eine Generation anspruchsvoller ältereroder behinderter Menschen, die selbstverständlich for-dert, dass alle technischen Errungenschaften, mit denensie zuvor z.B. im Beruf vertraut waren, auch weiterhin ge-nutzt werden können. Im Einzelfall kann die mangelndeBerücksichtigung älterer und behinderter Menschen so-gar eine Diskriminierung bedeuten. Die barrierefreie Ge-staltung von Produkten und Diensten bedeutet im Übrigennicht nur, dass Hindernisse, die die Benutzung durch be-hinderte und ältere Menschen erschweren, beseitigt wer-den müssen, sondern auch dass alternative Bedienkon-zepte und Informationspräsentationen hinzugefügt werdenmüssen.

The disabled and elderly run the risk of being marginal-ized if they are forced to use products and services intheir daily lives that are not accessible. On the otherhand, an increasing stream of products and services isbeing designed that does not incorporate design for allprinciples and thus increases the risk of this marginaliza-tion.

Disabled persons can only realize their talents and cre-ativity through integration in society. In addition, it is sim-ply unwise to ignore the market potential of this section ofthe population.

A lack of opportunities to lead a largely independent,self-determined life to an advanced age causes consider-able follow-up costs for society as a whole. This situationhas consequently resulted in a political response: theGerman government has set out requirements for barrier-free design in its Behindertengleichstellungsgesetz, a lawgoverning equal rights for the disabled that came intoforce on May 1, 2002. The European Commission desig-nated 2003 as the European Year of Disabled People andhas addressed these requirements on various levels.

In recent years there has been a paradigm shift fromthe care of the disabled to empowering self-determinedlifestyles. A new generation of sophisticated elderly anddisabled persons finds it logical and self-evident to wantto continue using all the technical facilities that it has be-come accustomed to in the workplace, for example. In in-dividual cases, failure to allow for elderly and disabledpersons can even constitute discrimination. Incidentally,designing accessible products and services means notonly the elimination of any obstacles to their use by thedisabled and elderly, but also alternative operating con-cepts and the presentation of information in differentways.

THE SIEMENS ACCESS INITIATIVE AND THE ACCES-SIBILITY COMPETENCE CENTER

To make provisions for this trend at an early stage, toact proactively and to do justice to the company's socialresponsibility, Siemens CT (Corporate Technology) set upthe Siemens Access Initiative (SAI). It is being supportedjointly by all affected Siemens units. The Accessibility

4343434343

4343434343

DIE SIEMENS ACCESS INITIATIVE UND DAS ACCES-SIBILITY COMPETENCE CENTER

Um diese Entwicklung schon frühzeitig und proaktivberücksichtigen zu können und um der sozialen Verant-wortung des Unternehmens gerecht zu werden, wurde1999 die „Siemens Access Initiative“ (SAI) von SiemensCT (Corporate Technology) ins Leben gerufen. Sie wird vonallen betroffenen Siemens-Bereichen gemeinsam getra-gen. Für die behindertenspezifische technisch-fachlicheBeratung der SAI und der beteiligten Bereiche sorgt das„Accessibility Competence Center“ (ACC). Sein Leiter,Herr Wegge, ist seit 1. Oktober 2002 auch gesamtverant-wortlich für die SAI.

Das ACC-Team hat bereits langjährige Erfahrungen mitder barrierefreien Gestaltung von Produkten, der Nutzungspezieller Hilfsmittel und beim Umgang mit behindertenKunden. Der Austausch mit Interessenverbänden, Hilfs-mittelherstellern und behinderten Menschen sowie diePräsenz auf Fachmessen oder bei Vorträgen gehören zuden Aufgaben des ACC. Herr Wegge vertritt die SiemensAG bei diversen Industrieverbänden in entsprechendenGremien und ist über den DIN und CEN aktiv an der Ge-staltung der internationalen Normung im Umfeld „Designfor All“ beteiligt.

Die gute Kenntnis aller relevanten Regulierungen, Nor-men und Richtlinien ist Voraussetzung für die erfolgreicheBeratung und Produktevaluierung in konkreten Projektenin den unterschiedlichen Siemens-Bereichen oder bei ex-ternen Kunden. Hierbei legen die teilweise selbst betroffe-nen Experten des ACC besonders großen Wert auf dietechnische und wirtschaftliche Machbarkeit sowie denerzielbaren Nutzen für ältere und behinderte Menschen.

AUS DER ARBEIT DES ACC IN 2003

Die Entwicklung des DIN Fachberichts 124 „Gestaltungbarrierefreier Produkte“ wurde abgeschlossen und seineÜbersetzung DIN Technical Report 124 „Products in De-sign for All“ wurde als Ergänzung zum ISO Guide 71 ein-gebracht.

Sowohl in den verschiedenen Siemens-Bereichen alsauch in den Industrieverbänden wurden Vorbereitungen

Competence Center provides technical and functional ad-vice on disability issues to the SAI and the units involved.The ACC's manager, Klaus-Peter Wegge, also took chargeof overall management of the SAI on October 1, 2002.

The ACC team already has many years of experience inthe design of accessible products and the use of assistivedevices, as well as in dealing with disabled customers.They cooperate with disability-related associations, man-ufacturers of assistive devices, and disabled persons,and also attend tradeshows and conferences on this top-ic. Klaus-Peter Wegge represents Siemens in committeesthat have been set up by various industrial associationsand, via DIN and CEN, is actively involved in the shapingof international "design for all" standards.

Sound knowledge of all relevant rules, standards andguidelines is the key to successful consulting and productevaluation in specific projects for the various Siemensunits and for external customers. The ACC's experts,some of whom are disabled themselves, attach particularimportance to technical and financial feasibility and thebenefits for elderly and disabled persons.

SOME OF THE ACC'S WORK IN 2003

DIN Technical Report 124 (Gestaltung barrierefreierProdukte) was completed and its translation (Products inDesign for All) has been added to ISO Guide 71.

Preparations to conclude target agreements in accor-dance with the German law governing equal rights for thedisabled have been made both at the various Siemensunits and industrial associations. Position papers for stan-dardization in the areas of “design for all” and “usabilityevaluation” were developed and distributed throughoutEurope via industrial associations.

Many workshops and courses on general topics suchas laws, relevant standards and guidelines, and specificproduct developments were held by the ACC at the vari-ous Siemens units. They focused on information, commu-nication and transportation technology, as well as on abarrier-free Internet and software accessibility.

4444444444

4444444444

für den Abschluss von Zielvereinbarungen gemäß demBehindertengleichstellungsgesetz getroffen. Über die In-dustrieverbände wurden Positionspapiere zur Normung inden Bereichen „Design for All“ und „Usability Evaluie-rung“ entwickelt und europaweit verbreitet.

Eine Vielzahl von Workshops und Schulungen zu allge-meinen Themen wie Gesetze, relevante Normen und Gui-delines sowie zu konkreten Produktentwicklungen wur-den in den Siemens-Bereichen durchgeführt. Schwer-punkte bildeten die Informations- und Kommunikations-technik, barrierefreies Internet, Software Accessibility,Hausgeräte und die Verkehrstechnik.

Auf den Messen Reha Care 2003 und Rehab 2003 so-wie den Linux-Tagen 2003 (Luxemburg) wurde zu folgen-den Themen ausgestellt:• Siemens Mobil- und Schnurlostelefone für Behinderte,

Gigaset E150, SX1 mit 2 Softwaresprachausgaben,akustische und Großdruckanleitungen, MobiltelefonALVA MPO mit Sprachausgabe und Braillezeile

• Behindertenfreundliche Siemens Hausgeräte (Wasch-maschine: großes Klartext-Display, gut erkennbareBedienelemente, akustische Signale; Kochfeld mitnebeneinander liegenden Kochfeldern, bedienbar imSitzen, rollstuhlunterfahrbar)

• Gestaltung von barrierefreien Internet-Angeboten• Linux und Internet für Sehbehinderte und Blinde

Als besondere Projekte sind hervorzuheben:• Seit dem 1. Oktober leitet Herr Wegge die CEN Arbeits-

gruppe BT/WG157 „Accessibility for All“ . In ihrwerden die Weichen bzgl. der Normung in Europa imUmfeld „Accessibility“ gestellt und Empfehlungen fürdie Europäische Kommission erarbeitet.

• Die Installation und Betreuung von nunmehr 11Arbeitsplätzen für Sehbehinderte unter PC-Solaris beider Oberfinanzdirektion Niedersachsen.

• Das Gigaset E150 Schnurlostelefon ist seit November2003 auf dem allgemeinen Markt. Mit großem,kontrastreichen Display, großer Tastatur, Rufnummern-ansage, SOS-Funktion und Kopfhöreranschluss handeltes sich um ein wirkliches „Design for All“-Produkt, beidessen Entwicklung das ACC beraten hat.

• Für das neue Siemens Mobiltelefon SX1 gibt es zweiunterschiedliche Softwarelösungen, die das Gerät zum

There were the following exhibits at the tradeshowsReha Care and Rehab, as well as at Linux Days (Luxem-bourg):• Siemens mobile and cordless phones for the disabled

Gigaset E150, SX1 mobile phone with two softwaresolutions for voice output , Audible and large-printoperating instructions, ALVA MPO mobile phone withvoice output and Brailledisplay

• Siemens household appliances suitable for thedisabled (for example, a washing machine with a largedisplay showing plain text, easily recognizablecontrols and audible signals; a ceramic cooktop withburners in a single row from side to side that permitoperation while seated and allow easier handling bypeople with a short reach)

• Design of barrier-free Internet sites• Linux and the Internet for the visually impaired and

blind

The following special projects are particularly notewor-thy:• Since October 1st, Klaus-Peter Wegge has been in

charge of the CEN workgroup BT/WG157 (Accessibilityfor All), which is paving the way for standardization ofaccessibility in Europe and making recommendationsfor the European Commission.

• The ACC installed and provided continued support for11 PC Solaris-based workstations for the visuallyimpaired at the Lower Saxony regional tax office - twomore than in 2002.

• The Gigaset E150 cordless phone has been generallyavailable on the market since November 2003. With itslarge, contrast-rich display, big keypad, caller numberannouncement, SOS function and headphone jack, it istruly a product that has been designed for all, and ACCprovided advice for its development.

• Two different software solutions are available for theSiemens SX1 mobile phone to make the device talk sothat the blind can use it. The ACC took over coordinationwith third-party vendors and tested the solutions.

The ACC's key tasks next year will be to work on Euro-pean (CEN) and international (ISO IEC) standardization aswell as on target agreements that allow for Germany'slaw on equal rights for the disabled. There will also bemore consulting and evaluations in projects at the various

4545454545

4545454545

Sprechen bringen und somit für Blinde bedienbarmachen. Das ACC hat die Koordination mit denDrittanbietern übernommen und die Lösungen getestet.

Im kommenden Jahr werden Arbeiten zur Europäischen(CEN) und internationalen (ISO IEC) Normung sowie Ziel-vereinbarungen zum Deutschen Behindertengleichstel-lungsgesetz zentrale Aufgaben des ACC sein. Hinzu kom-men vermehrt Beratungen und Evaluierungen in Projektenin den unterschiedlichen Siemens-Bereichen sowie beiexternen Kunden.

Dieses sind wichtige Schritte auf dem Weg zu einerbarrierefreien Gesellschaft.

Kontakt:Klaus-Peter Wegge

email:Klaus-Peter.Wegge@c-lab.de

Siemens units and external customers.

These are important steps on the path to a barrier-freesociety.

Contact:Klaus-Peter Wegge

email:Klaus-Peter.Wegge@c-lab.de

4646464646

4646464646

4747474747

4747474747

INTERAKTIVE DIALOG SYSTEME

as können Nutzer heute von Softwarelö-sungen und Computertechnologie erwar-ten? Was unterscheidet eine komplexe

Softwarelösung für den medizinischen Bereich von ei-nem Handy der neuen Generation oder von einer Weban-wendung, z.B. einem elektronischen Shop?

Eines der wesentlichen Erfolgsmerkmale für die Einfüh-rung von solchen interaktiven Systemen ist die Akzeptanzseitens der Nutzer. Akzeptanz stellt sich beim Nutzer be-kanntlich dann ein, wenn er mit dem, was er benutzt, zu-frieden ist. Gebrauchstauglichkeit und eine gute und effizi-ente Handhabbarkeit sind Faktoren, die die Zufriedenheitmaßgeblich beeinflussen. Damit tragen sie als wesentli-che Qualitätsmerkmale zum Kaufentscheid bei. Das ha-ben mittlerweile viele Hersteller und Verantwortliche fürdie Softwareentwicklung erkannt und integrieren zuneh-mend die Begriffe "intuitive Bedienbarkeit", "Workflow-Un-terstützung" oder "Benutzungsfreundlichkeit" in ihre Pro-duktbeschreibungen.

Welche Prozesse und Vorgehensweisen werden für dieEntwicklung benutzungsfreundlicher und gebrauchstaugli-cher Lösungen benötigt?

Nach wie vor entfallen bis zu 60% aller Quellcodes undca. 40% vom gesamten Entwicklungsaufwand für ein in-teraktives System auf die Benutzungsschnittstelle, das In-terface. Genau an dieser Stelle sind die meisten Problemefestzustellen, denn dort interagiert der Nutzer mit dem Sy-stem. Wird hier nun kein besonderes Augenmerk auf dieArbeitsweisen und die Zufriedenheit des Nutzers gelegtund verzichtet ein Unternehmen bei der Entwicklung einesProduktes auf ein systematisches Vorgehen nach demUsability Engineering Lifecycle, werden die Probleme erstwährend der Benutzung des fertigen Produkts sichtbarund erfahrbar. Das Resultat sind meistens nicht nur Mehr-kosten für das notwendige "Re-Design", eine Weiter- oder

INTERACTIVE DIALOG SYSTEMS

hat can users of software solutions andcomputer technology expect these days?What distinguishes a complex software

solution in the medical field from a new-generation mo-bile phone or from a Web application such as an elec-tronic shop?One of the main factors for successful introduction ofsuch interactive systems is user acceptance. Users areknown to accept products when they are satisfied withthem; thus, usability and efficiency have a major impacton satisfaction and are thus key quality aspects when itcomes to buying products. Many manufacturers and soft-ware development managers have now recognized thisand are increasingly using terms such as intuitive use,workflow support and user friendliness in their productdescriptions.Which processes and approaches are needed to developsolutions that are user-friendly and usable?Up to 60% of all source code and 40% or more of totaldevelopment expenditure for an interactive system canstill be attributed to the user interface. This is the point atwhich most problems occur, because it is where usersinteract with the system. If a company developing a prod-uct does not pay special attention to user satisfactionand fails to take a systematic approach according to theusability engineering lifecycle, then problems will not be-come apparent until the finished product is in use. Inmost cases, this will not only cause extra expense forthe necessary redesign with enhancement or redevelop-ment but also have consequences ranging from a fall insales to a negative response from the market and tradepress, even to a loss of image.The earlier the development of a solution is oriented tousers, and the earlier their specific tasks in the workprocess are known and the special requirements that

PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

4848484848

4848484848

these tasks entail have been recorded and analyzed, themore likely it is that a solution will be developed that isusable and helps users carry out their tasks. It is possi-ble to solve some problems by looking at a completedsolution at a late stage and then considering the prod-uct's users, but this will not eliminate the root causes ofthe problems. Through early integration in the productplanning process it is not only possible to identify andeliminate potential weaknesses in the interaction be-tween users and the system during the development pro-cess, but also to ensure continuous, systematic orienta-tion toward users.

The Usability group has already deployed this user-cen-tered design process successfully in a variety ofprojects. We help companies recognize the advantagesand added value of the process, use the process forthemselves, and develop software solutions in accor-dance with legal requirements for work at visual displaysand the international DIN EN ISO 9241 standard. TheSoarian project, which is described in more detail belowas an example, was handled for our customer SiemensMed and shows how valuable this investment can be forcompanies.Our iterative approach covers three phases:

PhasePhasePhasePhasePhase 1: 1: 1: 1: 1: AnalyAnalyAnalyAnalyAnalysississississisDevelopment of a software solution generally beginswith an extensive requirements analysis covering theidentification and documentation of technical constraints,as well as market and company requirements. The user-centered design process focuses on recording and ana-lyzing the expectations and requirements of future users.These are ascertained in a systematic requirementsanalysis using a set of analysis methods. Then user pro-files are worked out and characteristics defined for therelevant user groups.

PhasePhasePhasePhasePhase 2:2:2:2:2: ConceptionConceptionConceptionConceptionConception andandandandand designdesigndesigndesigndesignOn the basis of these results, in the conception phaseuser scenarios and usage concepts are developed to-gether with information and navigation structures, andthese are finally turned into specific design proposals inthe design phase.

Neuentwicklung, sondern auch mögliche rückläufige Ver-kaufszahlen, negative Resonanz vom Markt und vonFachmedien bis hin zum Imageverlust.

Je früher sich die Entwicklung einer Lösung am Nutzerorientiert, seine spezifischen Aufgaben und seinen Ar-beitsprozess berücksichtigt und die besonderen Erforder-nisse, die diese Aufgaben mit sich bringen, erfasst undanalysiert sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit,dass eine gebrauchstaugliche, den Nutzer in seinen Auf-gaben unterstützende Lösung entwickelt wird. Eine späteBesinnung auf die Nutzer durch ein sogenanntes "Hinein-prüfen" in eine fertige Lösung kann zwar immer nochSymptome kurieren, die Ursachen für die Probleme abernicht beheben. Durch die frühe Integration bereits in denProduktplanungsprozess können nicht nur möglicheSchwachstellen in der Interaktion zwischen System undNutzer im laufenden Entwicklungsprozess festgestellt undbehoben werden, sondern es wird auch die kontinuierli-che und systematische Orientierung am Nutzer sicherge-stellt.

Diesen User Centered Design-Prozess hat die Usabili-ty-Gruppe bereits in einer Vielzahl von Projekten sehr er-folgreich eingeführt. Wir unterstützen Unternehmen darin,die Vorteile und den Mehrwert des Prozesses zu erken-nen, für sich zu nutzen und Softwarelösungen entspre-chend den gesetzlichen Rahmenbedingungen bzgl. derBildschirmarbeitsverordnung und der internationalenNorm DIN EN ISO 9241 zu entwickeln. Wie lohnenswertdieses Investment für Unternehmen sein kann, zeigt unserausführlich beschriebenes Beispiel SOARIAN™ unseresKunden Siemens Med.Unser iteratives Vorgehen umfasst drei Phasen:

PhasePhasePhasePhasePhase 1:1:1:1:1: AnalyAnalyAnalyAnalyAnalyseseseseseDie Entwicklung einer Software-Lösung beginnt in derRegel mit einer umfassenden Anforderungsanalyse. Die-se beinhaltet die Erfassung und Dokumentation der tech-nischen Rahmenbedingungen, die Berücksichtung der Er-fordernisse des Marktes und des Unternehmens. ImUser Centered Design-Prozess liegt der Fokus auf der Er-hebung und Analyse der Erwartungen und Anforderungender zukünftigen Nutzer. In einer systematischen Anforde-rungsanalyse werden die passenden Analysemethodenaus einem Set ausgewählt, Nutzerprofile erarbeitet undCharakteristiken der relevanten Nutzergruppen festge-schrieben.

4949494949

4949494949

PhasePhasePhasePhasePhase 3:3:3:3:3: EvaluationEvaluationEvaluationEvaluationEvaluation andandandandand testingtestingtestingtestingtestingThese design concepts are validated iteratively and re-fined until a conclusive overall concept is available forthe solution that is due to be developed. Various testingmethods can be employed, and these are adjusted to theparticular context.

On top of this, we support our customers in rolling outand anchoring the user-centered design process in theirorganization. In addition to project management, our ser-vices include role and process descriptions as well astraining and coaching.

The success of such an approach always depends onthe parties involved, and thus on the interaction betweenvarious disciplines. Here we can fall back on many yearsof experience and in-depth process know-how with thenecessary bundling of design, psychology and informa-tion technology skills.

We operate in a technological environment that isevolving permanently and fast; our knowledge and skillsneed to be kept up to date. The necessary know-how isbuilt up through participation in various sponsoredprojects.

In the period under review we assisted various cus-tomers and projects with our user-centered design pro-cess and pure usability tests, and were also able to drawupon recent scientific research such as the DATechproject model and the DATech test method for the usabilityof products and the quality of the usability engineeringprocess.

SELECTED PROJECTS

Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):In the period under review we handled various projectphases and subprojects, actively participated in designand development, and carried out user evaluations forour customer Siemens Med. Development at SiemensMed has continuously received technical support fromIDS since 2000. In addition to handling the review of theuser interface specifications in the Soarian™ projectframework, we also took charge of process documenta-tion. This acknowledges and pays tribute to the group'sextensive process know-how yet again.

PhasePhasePhasePhasePhase 2:2:2:2:2: KonzeptionKonzeptionKonzeptionKonzeptionKonzeption undundundundund DesignDesignDesignDesignDesignAuf Basis dieser Ergebnisse werden in der Konzeptions-phase User-Szenarien entwickelt und Benutzungskon-zepte mit Informations- und Navigationsstrukturen ausge-arbeitet, die schließlich in der Designphase in konkreteGestaltungsvorschläge münden.

PhasePhasePhasePhasePhase 3:3:3:3:3: EvEvEvEvEvaluataluataluataluataluat ionionionionion undundundundund TTTTTestestestestestDiese Design-Konzepte werden solange iterativ überprüftund weiter verfeinert, bis ein schlüssiges Gesamtkon-zept für die zu entwickelnde Lösung vorliegt. Dafür kön-nen verschiedene Testmethoden zum Einsatz kommen,die auf den jeweiligen Kontext angepasst werden.

Wir unterstützen unsere Kunden darüber hinaus bei derEinführung des User Centered Design-Prozesses in dieOrganisation und dessen Verankerung. Zu unseren Lei-stungen zählen neben dem Projektmanagement Rollen-und Prozessbeschreibungen sowie Schulung und Coa-ching.

Der Erfolg eines solchen Vorgehens hängt auch immervon den Beteiligten und damit vom Zusammenspiel unter-schiedlichster Disziplinen ab. Wir können hier auf mehr-jährige Erfahrung und tiefes Prozess-Know-how mit derdafür notwendigen Kompetenzbündelung von Design,Psychologie und Informatik zurückgreifen.

Wir arbeiten in einem technischen Umfeld, das sichpermanent und schnell weiterentwickelt. Damit sind wirgefordert, mit dem Wissen und den Kompetenzen immerauf dem aktuellen Stand zu sein. Dieser notwendigeKnow-how-Aufbau erfolgt durch die Partizipation an unter-schiedlichen Förderprojekten.

Im Berichtszeitraum haben wir diverse Kunden undProjekte mit dem User Centered Design-Prozess undauch mit reinen Usability Testings unterstützt. Dabei ka-men auch neuere, an wissenschaftlichen Erkenntnissenausgerichtete Methoden und Verfahren zum Einsatz, z.B.das DATech-Projektmodell sowie die DATech-Prüfverfah-ren für die Gebrauchstauglichkeit von Produkten und dieQualität des Usability Engineering-Prozesses.

AUSGEWÄHLTE PROJEKTE

Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Siemens Medical Solutions (SMS):Für unseren Kunden Siemens Med haben wir im Be-richtszeitraum in verschiedenen Projektphasen und Teil-

5050505050

5050505050

Memphis:Memphis:Memphis:Memphis:Memphis:The goal of the Memphis project (Multilingual Content forFlexible Format Internet Premium Services) is to developpremium online services that are multilingual and inde-pendent of users' types of target platforms, and provideusers with new services in the media and financial ar-eas. The Memphis project is being sponsored by the Eu-ropean Union and is being handled in close collaborationwith, among others, Bertelsmann and the University ofAthens.The IDS group's task in the period under review involvedvalidating the Memphis prototype according to usabilityaspects.

The first time subscribers interact with any kind of In-ternet service involves registration. A complicated or in-convenient login dialog can cause interested parties toturn to a variety of alternate services. Equally, such ser-vices are only profitable when they are used frequently. Itis therefore necessary to design both the login dialog andalso every later change to user profiles in a user-friendlyfashion.

C-LAB evaluated the Memphis portal, which was de-signed by Inferentia DNM, under the aspect of usabilityon this basis. This portal is intended to help users carryout their tasks effectively and efficiently, and with satis-faction. The IDS group performed a test with a focus groupand an expert review in order to assess the usability ofthe Memphis portal.

The focus group method brings together various poten-tial users of a software product for discussions andmakes it possible to gather information from various userperspectives in a very economical manner. A moderatorled the group through seven application scenarios reflect-ing all relevant components of the Memphis system: reg-istration portal, setup and modification of subscribers, andlogging off the service. The participants' comments andopinions were recorded and then categorized and as-sessed.

In the expert review method, two usability experts fromthe IDS group examined the portal's functionality. Allavailable links and functions were checked, starting withthe home page. The two experts recorded the weakness-es that they spotted and discussed them subsequently.

Both methods identified various usability problems inconjunction with the Memphis portal, and these were cat-egorized according to their severity. Our experts made

projekten des komplexen und umfangreichen Soarian™Projektes Konzepte erstellt, aktiv bei der Designentwick-lung mitgewirkt und Nutzerevaluationen durchgeführt.Die Entwicklung wird seit dem Jahr 2000 kontinuierlichdurch Kompetenzen der Gruppe Interaktive Dialog-Syste-me (IDS) fachlich unterstützt. Neben inhaltlichen Aufga-ben zum Review der User Interface Spezifikationen imSoarian™ Projektrahmen haben wir verantwortlich dieAufgabe der Prozessdokumentation übertragen bekom-men. Damit wird das umfassende Prozess-Know-howder Gruppe nochmals bestätigt und gewürdigt.

Memphis:Memphis:Memphis:Memphis:Memphis:Das Projekt Memphis – Multilingual content for flexibleformat Internet premium Services – verfolgt das Ziel, an-spruchsvolle Online Premium-Services zu entwickeln,die multilingual und unabhängig von der Art der Zielplatt-form des Nutzers sind und Nutzern neue Services im Me-dien- und Finanzbereich anbieten. Das Projekt Memphiswird von der Europäischen Union gefördert und in engerKooperation u.a. mit der Firma Bertelsmann und der Uni-versität von Athen bearbeitet.

Die Aufgabe der Gruppe IDS im Berichtszeitraum um-fasste die Validierung des Memphis-Prototypen nachUsability-Gesichtspunkten.

Die erste Interaktion eines Abonnenten mit jeder Artvon Internet-Service besteht in der Registrierung. Einkomplizierter oder unbequemer Anmeldedialog kann dazuführen, dass Interessenten sich der Vielfalt anderer Ser-vices zuwenden. Gleichermaßen ist solch ein Servicenur profitabel, wenn er häufig benutzt wird; nicht nur derAnmeldedialog muss also nutzerfreundlich gestaltet sein,sondern auch jede spätere Änderung des Nutzerprofils.

Dementsprechend wurde das von Inferentia DNM (Ita-lien) gestaltete Memphis-Portal unter dem Gesichtspunktder Gebrauchstauglichkeit bewertet: Das Portal soll Nut-zer dabei unterstützen, ihre Aufgaben effektiv, effizientund mit Zufriedenheit zu erledigen. Um die Gebrauchs-tauglichkeit des Memphis-Portals sicherzustellen, führtedie Gruppe IDS einen Test mit einer Fokusgruppe und einExperten-Review durch.

Die Methode der Fokusgruppe bringt verschiedene po-tenzielle Nutzer eines Software-Produkts in einer Diskus-sionsrunde zusammen und ermöglicht es, auf ökonomi-sche Weise Rückmeldungen aus verschiedenen Nutzer-Perspektiven zu erheben. Ein Moderator führte die Gruppe

5151515151

5151515151

suggestions for modification for each weakness of theportals and these constituted the basis for work on thenext version.

VirVirVirVirVir toWtoWtoWtoWtoWeb:eb:eb:eb:eb:VirtoWeb is a BMBF-funded project that is being handledby DLR, the University of Paderborn, Siemens BusinessServices and the biotechnology companies AcrossBarri-ers and Labconsult. This project is looking at optimumsupport for virtual collaborations in order to strengthensmall and medium-sized businesses, and is using thebiotechnology industry as an example. Virtual collabora-tions are characterised by using modern information andcommuication technologies and grouping of core compe-tencies on a short term basis.

In this context, virtual collaborative processes coverall operations within the project to exchange knowledge,information and documents between employees at a com-pany and external partners and sponsors. This exchangeis independent of the geographical distribution of the par-ties involved in the process.

Joint processes and jointly required knowledge are thebasis for a technological solution which is intended tosimplify the exchange of existing knowledge and to im-prove communication between businesses.

The Usability group ascertains the specific user re-quirements in relation to the working situation and thecharacteristics of the activity (for example project or labmanager). We pay particular attention to the significanceof an increasingly virtual working environment and theparticular constraints and requirements that this entailsfor the system under development.

In the current phase, the usage concept is beingdeveloped on the basis of the results of requirementsanalysis. To do this, various application cases or userscenarios have been worked out and the possibilities ofuser interaction have been derived from them. Theseconstitute the necessary input to the system. An initialdraft for the usage concept has already been preparedand documented in the requirement specification report.

One of the major results of requirements analysis inthis case was the identification of two user groups withinthe companies, groups that can be supported by the sys-tem. One user group mainly deals with specific projectwork, whereas the other is primarily engaged in higher-

durch sieben verschiedene Anwendungsszenarien, diesämtliche relevanten Komponenten des Memphis-Sy-stems abbildeten: Das Registrierungs-Portal, das Einrich-ten und Verändern verschiedener Abonnements, sowiedas Abmelden vom Service. Kommentare und Einschät-zungen der Teilnehmer wurden aufgezeichnet und an-schließend kategorisiert und bewertet.

Bei der Methode des Experten-Reviews erkundetenzwei Usability-Experten der Gruppe IDS die Funktionalitätdes Portals. Beginnend auf der Homepage wurden alleverfügbaren Links und Funktionen geprüft. Beide Expertennotierten Schwachpunkte und diskutierten sie anschlie-ßend.

Mit beiden Methoden konnten verschiedene Usability-Probleme des Memphis-Portals aufgedeckt werden,die nach ihrer Schwere kategorisiert wurden. Für jedeSchwachstelle des Portals wurden Vorschläge zur Modifi-kation erarbeitet, die die Basis für Arbeiten an der näch-sten Version des Portals darstellen.

VirVirVirVirVir toWtoWtoWtoWtoWeb:eb:eb:eb:eb:Das Projekt VirtoWeb ist ein vom BMBF gefördertes Pro-jekt mit dem Projektträger DLR und den Partnern Univer-sität Paderborn, Siemens Business Services sowie denBiotechnologie Unternehmen AcrossBarriers und Lab-consult. In diesem Projekt geht es um die optimale Un-terstützung virtueller Kooperationen zur Stärkung kleinerund mittelständischer Unternehmen am Beispiel der Bio-technologie-Branche. Virtuelle Kooperationen zeichnensich durch den Einsatz moderner Informations- und Kom-munikationstechnologien und einen kurzfristigen Zusam-menschluss zur Bündelung von Kernkompetenzen aus.

Virtuelle Kooperationsprozesse in diesem Kontext sindsämtliche Vorgänge des projektbezogenen Austauschsvon Wissen, Informationen und Dokumenten der Mitarbei-ter innerhalb des Unternehmens und mit externen Part-nern und Sponsoren. Dieser Austausch ist unabhängigvon der räumlichen Verteilung der Beteiligten des Prozes-ses.

Gemeinsame Prozesse und gemeinsam benötigtesWissen stellen die Basis für eine technologische Lösungdar, die den Austausch von vorhandenem Wissen verein-facht und die Kommunikation zwischen den Unternehmenverbessert.

Die Usability-Gruppe ermittelt hierfür die spezifischenNutzeranforderungen bezogen auf die jeweilige Arbeitssi-

5252525252

5252525252

level tasks. Both user groups generate and require docu-ments that are regularly exchanged with collaboratingpartners.

The system’s information structure and the interfacedesign solution have to ensure an efficient and effectiveaccess to information for all user groups, support workingprocesses and – as a side effect – prevent errors. Thetask of the design is to align user’s mental model and thesystem model. The more both models are corresponding

Bild 12: Verschiedene Nutzersichten je nach Aufgabe und Rolle

Fig. 12: Task and role related user’s point of view

tuation und die Merkmale der Tä-tigkeit, z.B. von Projekt- und La-borleitern. Besonderes Augen-merk liegt dabei auf der Bedeu-tung einer zunehmend virtuellenArbeitsumgebung und der beson-deren Rahmenbedingungen undAnforderungen, die sich darausfür das zu entwickelnde Systemergeben.

In der aktuellen Arbeitsphasewird auf Basis der Ergebnisse derAnforderungsanalyse das Benut-zungskonzept entwickelt. Dafürwerden verschiedene Anwen-dungsfälle bzw. Nutzerszenarienerarbeitet und die Interaktions-möglichkeiten für die Nutzer ab-geleitet. Diese sind notwendiger Input für die Entwicklungdes Systems. Ein erster Entwurf für das Benutzungskon-zept wurde bereits erarbeitet und im Requirement Specifi-cation Report dokumentiert.

Ein wesentliches Ergebnis der Anforderungsanalyse istdie Identifikation von zwei verschiedenen Nutzergruppeninnerhalb der Unternehmen, die durch das System unter-stützt werden können. Eine Nut-zergruppe zeichnet sich dadurchaus, dass sie vorwiegend kon-krete Projektarbeit macht. Dieandere Nutzergruppe hat vor-wiegend übergeordnete Aufga-ben. In beiden Nutzergruppenwerden Dokumente erzeugt undbenötigt, die mit den Kooperati-onspartnern regelmäßig ausge-tauscht werden.

Um den Nutzergruppen effizi-ent und effektiv die benötigtenInformationen bereitzustellen,den Arbeitsprozess nachhaltigzu unterstützen und Fehlern vor-zubeugen, muss zunächst dienotwendige Informationsstrukturauf dieser Basis entwickelt wer-den und danach eine adäquate

Bild 13: Layoutentwurf für VirtoWeb

Fig. 13: Screenlayout for VirtoWeb

5353535353

5353535353

gestalterische Lösung gefunden werden. Aufgabe des De-signs ist es, das "mentale Modell" der Nutzer mit dem Sy-stemmodell in Einklang zu bringen. Je mehr die beidenModelle übereinstimmen, umso einfacher wird das Sy-stem für die Benutzung und umso effektiver werden dieNutzer in ihrer Arbeit unterstützt. Ein erster bisher nochunveröffentlichter Designentwurf ist im Bild 12 zu sehen.

Im Projekt-Meeting und Review-Meeting am 27. und28. Oktober 2003 in Freiburg wurden die Ergebnisse derAnforderungsanalyse präsentiert und das Konzept vorge-stellt. Bis zum Sommer nächsten Jahres soll ein Prototypdes Systems erstellt werden, der dann im Probebetrieb inForm von Nutzertests und Expertenreviews evaluiert wird.

Kontakt:Dr. Barbara Majonica

email:Barbara.Majonica@c-lab.de

the merrier user’s are effectively supported in the workingprocess. Fig. 12 shows a first draft of the future interfacedesign, which has not yet been published.

The results of requirements analysis and the conceptwere presented in Freiburg at the project meeting held onOctober 27 and 28, 2003. A prototype of the system is dueto be ready by summer next year, and this will then beevaluated with the help of user tests and expert reviews.

Contact:Dr. Barbara Majonica

email:Barbara.Majonica@c-lab.de

5454545454

5454545454

5555555555

5555555555

PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

SOFTWARE-KOMPONENTEN INMULTIMEDIA-NETZWERKEN

er andauernd harte Wettbewerb im Bereich derUnterhaltungselektronik hat in der Vergangenheitständig neue Produkte hervorgebracht. Einer ak-

tuellen Tendenz folgend werden dabei in A/V-Endgeräten(wie Settop-Boxen, Digitalen Video Rekordern, DVD-Playern oder Video-on-Demand-Server) zusätzliche Funk-tionalitäten, die bislang auf einzelne Subsysteme verteiltwaren, dort wo es sinnvoll ist integriert. Als Beispiel seihier die Kombination eines Festplattenrekorders nachDVB-Standard mit einem DVD-Player/-Rekorder erwähnt,so wie er auf der Funkausstellung 2003 von verschiede-nen Herstellern gezeigt wurde. Die Kriterien, ob solcheine Integration sinnvoll ist oder nicht, sind dabei zum ei-nen auf technisch/wirtschaftlicher Ebene angesiedelt(z.B. können einzelne Komponenten, beispielsweise einDekoder-Baustein, unter den Subsystemen mehrfach ge-nutzt werden, mithin also Kosten für die Hardware ge-senkt werden), zum anderen auf Nutzerebene (in dem o.g.Beispiel entsteht ein Nutzen durch die einfache Integrati-on einer Archivierungsfunktion). Die Rasanz der Entwick-lung derartiger Integrationsszenarien und die Realisie-rung entsprechender Systeme hat speziell in den letztenMonaten noch zugenommen.

Diese Gegebenheiten berücksichtigend wird schon seiteiniger Zeit von verschiedenen Systemanbietern unterdem Aspekt der Konvergenz von Unterhaltungselektronikauf der einen und Rechnertechnik auf der anderen Seiteder verstärkte Einsatz von Computertechnologie bei derMedienverarbeitung untersucht. Hinsichtlich der Motiva-tion ist hier die Mehrfachnutzung der Ressource Compu-ter (die im Gegensatz zu den Systemen der A / V-Elektronikeinem vorhersagbaren technischen Wandel unterworfenist) mit den Vorzügen der Flexibilität eines "General Pur-pose" Gerätes zu nennen. Hinzu kommt das sich aus dem

SOFTWARE COMPONENTS IN MUL-TIMEDIA NETWORKS

ersistently tough competition in the consumerelectronics industry has resulted, in the past, ina constant generation of new products. The cur-

rent trend is to integrate additional functions that to datehave been spread over individual subsystems in A / V de-vices where this makes sense (such as in set-top boxes,digital video recorders, DVD players and video-on-de-mand servers). For example, devices featuring a combi-nation of a hard disk recorder based on the DVG stan-dard and a DVD player/recorder were presented by vari-ous manufacturers at IFA 2003 in Berlin. Whether suchintegration makes sense or not depends on criteria onthe technical/financial levels (for example, can individualcomponents such as a decoder module be shared amongsubsystems to cut hardware costs?) as well as on theuser level (in the above-mentioned example, for instance,there is a benefit through simple integration of an ar-chiving function). The speed of development of such inte-gration scenarios and the implementation of such sys-tems have increased, especially over the past months.

With this situation in mind, various system vendorshave for some time been examining the prospects of us-ing more computer technology in media processing underthe aspect of the convergence of consumer electronicsand computer technology. These companies are motivatedby the idea of using a computer – which, unlike electronicA / V systems, is subject to predictable technologicalchange – as a shared resource, and thus obtaining theadvantages of flexibility that a general-purpose devicecan offer. Furthermore, there is the potential for computer-based integrated multimedia applications because it isbecoming easier and easier to set up home networks.(The background is that the number of households withmore than one computer is growing considerably, and the

5656565656

5656565656

zunehmend vereinfachenden Aufbau von Heimnetzwerkenergebende Potenzial für Computer-basierte, integrativeMultimedia-Applikationen. Dies hat vorrangig den Hinter-grund, dass die Zahl von Haushalten mit mehr als zweiComputern stark zu nimmt. Die Gründe scheinen ähnlichwie beim Entwicklungsverlauf des Fernsehens, wo in derVergangenheit zusätzliche Geräte angeschafft wurden, umNutzungskonflikten zu entgehen. Bei Computern wird diesdurch den Preisverfall leistungsstarker Computer nochbegünstigt. So hatten laut einer Recherche von Infineon imJahre 2001 26% der amerikanischen Haushalte mehr alseinen PC, im Jahr 2005 wird diese Zahl um 50% gestie-gen sein und 37% aller Haushalte werden einen PC besit-zen, was zu einer stärkeren Nachfrage nach Vernetzungs-technik im privaten Bereich führen wird, damit Computer-zubehör, wie Drucker und Scanner nicht mehrfach gekauftwerden müssen. In ähnlicher Art und Weise ist die Mehr-fachnutzung durch Vernetzung von A / V-Equipment zu be-rücksichtigen.

Entsprechende Architekturen, welche die Thematikadressieren und einen Komponenten-basierten Ansatzverfolgen, stehen dabei auch für andere Anwendungsge-biete im Bereich der Telematik oder der Robotik zur Dis-kussion. Als Komponenten können hier z.B. Bausteine zurSpeicherung und Formatierung von Daten und deren Wie-dergabe inklusive der Dekodierung, Bausteine zum Zugriffauf das Netzwerk oder Systemdienste, aber auch das ge-samte User Interface verstanden werden. Im Hinblick aufdiese Gedankengänge kann es also nicht verwundern,dass gegenwärtig beispielsweise Microsoft ein auf derWindows-Technologie beruhendes Derivat (Media CenterEdition) in Verbindung mit entsprechender Hardware aufden Markt gebracht hat, das als Komponentenmodell diebekannte DirectX/DirectShow-Technologie zur Basis hat.

Im Rahmen verschiedener Projekte (HiQoS, EAST, VHEMiddleware) hat sich das C-LAB in den Gruppen DIS(Distributed Interactive Systems), ADT (Advanced DesignTechnologies) und RLS (Ressource Limited Systems)ebenfalls mit dieser Thematik auseinandergesetzt. Dabeiwurde ein Schwerpunkt auf die Verwendung von OpenSource Software unter dem Betriebssystem Linux hin-sichtlich der Realisierung entsprechender Prototypen ge-legt. Die Wahl von Linux als Basistechnologie wird dabeivor allem durch den Sachverhalt unterstützt, dass bei der

reasons for this seem to be similar to those for television,where households bought additional TV sets in the past inorder to avoid conflicts of use. In addition, the acquisitionof multiple computers for the home has been encouragedby the fall in prices of powerful computers.) According toa study conducted by Infineon in 2001, 26% of Americanhouseholds owned more than one PC and this figure wasexpected to rise by 50% in 2005. If this is the case, then39% of households will own more than one PC, which willlead to greater demand for networking technologies athome so that computer peripherals such as printers andscanners do not have to be bought more than once. Shar-ing by networking A / V equipment should be seen in asimilar light.

Architectures that address this topic and pursue acomponent-based approach are being discussed for otherapplication areas too, such as telematics and robotics.Here, components could, for instance, be modules tostore, format, decode and output data, as well as modulesto access the network or system services and the entireuser interface. In view of these deliberations it is not sur-prising, for example, that Microsoft recently launched itsMedia Center Edition, which is based on Windows XPtechnology, in conjunction with hardware. Its componentmodel is based on DirectX/DirectShow technology.

C-LAB has also dealt with this subject in variousprojects (HiQoS, EAST, VHE Middleware) in the Distribut-ed Interactive Systems (DIS), Advanced Design Technolo-gies (ADT) and Resource-Limited Systems (RLS) groups.The focus was on using open source software on theLinux operating system to implement prototypes. The mainreason for choosing this operating system rather than aproprietary one as the basic technology is that Linux isbeing used increasingly in the development of embeddedsystems. There are also major advantages regarding runt-ime licenses, which can result in considerable costs, es-pecially for mass-produced products.

The open source community already offers a widerange of partial multimedia solutions. However, thesehave to date been somewhat immature in terms of func-tionality and interoperability, with the result that consider-able integration effort is still needed to design multimediasystems although many open components are readily

5757575757

5757575757

Entwicklung von eingebetteten Systemen statt der Ver-wendung von proprietären Betriebssystemen gegenwärtigauch zunehmend auf Linux zurückgegriffen wird. Zudemergeben sich erhebliche Vorteile in Bezug auf Laufzeitli-zenzen, die besonders bei Produkten der Massenproduk-tion erhebliche Kosten verursachen können.

Die Open Source Community bietet dabei bereits einenreichhaltigen Fundus an Teillösungen für den Multimedia-Bereich. Dieser ist allerdings bislang stark durch eine ge-wisse Unausgereiftheit in Funktionalität und Interoperabi-lität gekennzeichnet, so dass trotz des Vorliegens vieleroffen zugänglicher Komponenten immer noch erheblicherIntegrationsaufwand bei der Gestaltung von Multimedia-Systemen entsteht.

Daher besteht der hier gewählte Ansatz nicht darin, dasBetriebssystem direkt als Integrationsbasis zu verwen-den, sondern eine Abstraktionsebene zu schaffen. Mit de-ren Hilfe nicht nur ein flexibler und vielfältiger Einsatz inden verschiedenen Anwendungsdomänen ermöglichtwird, sondern auch die Kopplung der unterschiedlichenDomänen. Dies können neben Inhome-Entertainment auchdie Bereiche Automotive, Business/Office und Robotiksein. Für ein derartiges Rahmenwerk sind hier im Wesent-lichen die architekturellen Anforderungen zu ermitteln,entsprechende Dienste zu identifizieren und zu spezifizie-ren und für Validierungen prototypisch zu implementieren.Für die Realisierung kommen dabei verschiedene Middle-ware-Technologien in Betracht. So wurden im Rahmender o.g. Projekte der Java-basierte OSGi-Ansatz sowieHAVi/MHP und JXTA untersucht. Das Ziel ist es, am Endeeine Entwicklungsumgebung zu schaffen, mit der es demSystementwickler möglich ist, auf einfache Art und Weiseverschiedene (vorliegende) Komponenten zu einer Multi-media-Anwendung flexibel (d.h. soweit als möglich zu-kunftssicher, was in Bezug auf die o.g. unterschiedlichenInnovationszyklen im Bereich der Rechnertechnik und derUnterhaltungselektronik besonders wichtig ist) zusam-menzustellen.

Im Rahmen dieser Aktivitäten wird im C-LAB dabeiauch die Berücksichtigung von Kontextinformation resul-tierend aus entsprechender Sensorik (beispielsweise zurLokalisierung von Benutzern und Geräten in mobilen Um-gebungen und der situativen Anpassung der bereitgestell-

available.This is why the decision was made not to use the oper-

ating system directly as an integration basis, but to createan abstraction layer which not only permits flexible andvaried use in different application domains but also thecoupling of various domains. In addition to in-home enter-tainment, this could include the automotive, business/of-fice and robotics areas. For such a framework, the mainactivities are to determine the architectural requirements,identify and specify associated services, and to imple-ment prototypes for validation. Various middleware tech-nologies come into question for the implementation pro-cess. For example, the Java-based OSGi approach aswell as HAVi/MHP and JXTA were examined in theabove-mentioned projects. The ultimate goal is to set up adevelopment environment that enables system develop-ers to easily combine different (existing) components inorder to build a multimedia application in a flexible way(i.e. future-proof as far as possible, which is particularlyimportant for the above-mentioned different innovation cy-cles in computer technology and consumer electronics.

In the course of these activities, C-LAB is also examin-ing the incorporation of context information from sensorsin the sense of ubiquitous computing (for example, to lo-cate users and devices in mobile environments and toadapt the provided information to these contexts, takingthe situation and user preferences into account). This as-pect, in particular, is not very pronounced in commerciallyavailable systems at the moment. The results are beingpresented at a lab that has been set up specifically forthis purpose and were demonstrated in 2003 on variousoccasions, including a presentation to C-LAB's advisorycommittee.

Contact:Dr. Heinz-Josef Eikerling

email:Heinz-Josef.Eikerling@c-lab.de

5858585858

5858585858

ten Information an diese Kontexte unter Berücksichtigungder Präferenzen des Anwenders) im Sinne des UbiquitousComputing untersucht. Speziell dieser Aspekt ist in kom-merziell erhältlichen Systemen weitgehend unausgeprägt.Ergebnisse hierzu werden in einem hierfür eingerichtetenLabor ausgestellt und wurden im Jahr 2003 bei unter-schiedlichen Anlässen (u.a. dem C-LAB-Beirat) demon-striert.

Kontakt:Dr. Heinz-Josef Eikerling

email:Heinz-Josef.Eikerling@c-lab.de

5959595959

5959595959

ENTWURF VON EINGEBETTETENSYSTEMEN

urch die zunehmende Miniaturisierung auf denGebieten der eingebetteten und autonomen Sy-steme sowie der Kommunikationstechnik ist in

naher Zukunft eine Umgebung vorstellbar, in der nahezualle Objekte in unserem Alltagsleben mit eingebettetenMikroprozessoren, kabelloser Kommunikation und einge-betteter Software zur Wahrnehmung, Ausführung undSteuerung einer Vielzahl von Aufgaben und Funktionenausgestattet sind. Aufgrund der Verfügbarkeit unter-schiedlichster kleiner, leistungsfähiger und kostengünsti-ger Sensoren wie Kameras, Mikrofone etc. und wegender Fortschritte in der Realzeitverarbeitung dieserSensordaten wächst der Umfang und die Präzision, mitder die Umgebung wahrgenommen werden kann. Mit Hil-fe des gesteigerten Wissens über die Umgebung könnenzunehmend komplexere und intelligente Aufgaben mittelseingebetteter Software realisiert werden. Beispiele ausder Automobiltechnik sind unter anderem Systeme zurFahrererkennung und automatischen Einstellung der be-vorzugten Fahrzeugumgebung, Systeme zur intelligentenAnpassung der Fahrzeugregelung an die aktuellen Strek-keneigenschaften oder intelligente Verkehrsleitsysteme,die bei der automatischen Routenplanung auch aktuelleStaus berücksichtigen. Entsprechende Entwicklungensind auch in in anderen Gebieten wie der Bahntechnik,der Informations- und Kommunikationstechnik (z.B. digi-tales Fernsehen, Mobiltelefon) oder bei elektronischemSpielzeug zu beobachten.

Das C-LAB arbeitet an der Realisierung solcher intelli-genten, autonomen eingebetteten Systeme. Dabei wirdder gesamte Zyklus von der Wahrnehmung der Umweltüber die Handlungssteuerung und Planung bis hin zurAusführung von Aktionen auf unterschiedlichen Zielplatt-formen betrachtet. Begleitend werden auch Entwurfsme-thoden für eingebettete Systeme untersucht. Dies ge-

PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

DESIGNING EMBEDDED SYSTEMS

ncreasing miniaturization in the fields of embeddedand autonomous systems and communications tech-nology means that in the near future, an environment

is conceivable in which nearly all objects of our daily lifewill feature embedded microprocessors, wireless com-munications and embedded software to perceive, exe-cute and control a wide range of tasks and functions. Thescope and precision with which the environment can beperceived is increasing due to the availability of varioussmall, powerful and inexpensive sensors – such as cam-eras, microphones and the like – and because of theprogress that has been made in real-time processing. In-creasingly complex and intelligent tasks can be imple-mented by means of embedded software with the aid ofgreater knowledge of the environment. Examples fromautomotive engineering include, among other things, sys-tems to adjust vehicle control intelligently to the presentroad conditions, and intelligent traffic routing systemsthat take current traffic jams into consideration when au-tomatically planning routes. Corresponding develop-ments can also be observed in other areas such as rail-road engineering, information and communications tech-nology (for example digital television, mobile phones)and in electronic toys.

C-LAB is working on the implementation of such intelli-gent, autonomous embedded systems, and is examiningthe entire cycle from perception of the environment,through control and planning of actions, to the executionof actions on various target platforms. Alongside this,C-LAB is investigating design methods for embeddedsystems. This is being done in international, national andlocal projects that address different application areassuch as automotive, railroad and telecommunications en-gineering as well as robotics. Below, the projects handledby C-LAB in the area of embedded systems are described

6060606060

6060606060

schieht in internationalen, nationalen und lokalen Projek-ten, die unterschiedliche Anwendungsbereiche wie Auto-mobiltechnik, Bahntechnik, Kommunikationstechnik oderRobotik adressieren. Im Folgenden werden zunächst dieim C-LAB auf dem Gebiet der eingebetteten Systeme be-arbeiteten Projekte in den oben genannten Wahrneh-mungs-Aktions-Zyklus eingeordnet. Im Anschluss daranwerden sie detaillierter beschrieben.

WAHRNEHMUNG

Die Wahrnehmung der Umwelt wird im BMBF-Förder-projekt AR-PDA (Augmented Reality – Personal DigitalAssistant) neben anderen Themen bearbeitet. Ein Arbeits-schwerpunkt des C-LAB in diesem Projekt liegt im Be-reich der Bildverarbeitung in Realzeit. Diese Algorithmenwerden auch für den im C-LAB entwickelten RoboterkopfMEXI verwendet, der künstliche Emotionen durch Mimikund Sprache zeigen kann, sowie für die Paderkicker, eineRoboterfußballmannschaft. In beiden Projekten kommenneben Kameras weitere Sensoren zum Einsatz, wie z.B.Mikrofone bei MEXI oder Berührungssensoren bei denPaderkickern.

HANDLUNGSSTEUERUNG UND PLANUNG

Zur Handlungssteuerung und Planung werden verhal-tensbasierte Ansätze verfolgt. Für die Paderkicker wurdezunächst ein rein reaktiver Ansatz realisiert, basierendauf den Motor Schemes von Arkin. Dieser erlaubt die di-rekte Reaktion auf Wahrnehmungen aus der Umwelt mit-tels so genannter Basisverhalten, wie z.B. Hindernisver-meidung, Fahren zu einem bestimmten Zielort oder Ballschießen. Um komplexere zielgerichtete Verhaltensstrate-gien zu realisieren und diese selbstständig in Abhängig-keit von den aktuellen Wahrnehmungen aus der Umge-bung zu optimieren, wird der reaktive Ansatz im DFG-Son-derforschungsbereich "Selbstoptimierende Systeme desMaschinenbaus" (SFB 614) um eine regelbasierte Kompo-nente erweitert. Anwendungsgebiet im SFB 614 ist dieEntwicklung selbstoptimierender agentenbasierter Reglerfür die in Paderborn angesiedelte "Neue Bahntechnik".

Auch MEXIs Verhalten basiert auf einem rein reaktivenSystem. Hier wurden die ursprünglich zur Roboternaviga-tion entwickelten Motor Schemes angepasst, um MEXIs"Gefühlszustand" durch entsprechende Mimik und Kopfbe-

in relation to the above-mentioned perception-action cy-cle. Then they are described in detail.

PERCEPTION

The AR-PDA (Augmented Reality – Personal Digital As-sistant) project, which is funded by the German Ministryfor Education and Research (BMBF), is dealing, amongother topics, with the perception of one's surroundings.One of C-LAB's key activities in this project is to work onreal-time image processing. These algorithms are alsoused for the robot head MEXI which has been developedat C-LAB and can show artificial emotions through facialexpressions and speech, as well as for a robot soccerteam named Paderkickers. In addition to cameras, othersensors are being deployed in both of these projects – forexample microphones for MEXI and touch sensors for thePaderkickers.

CONTROL AND PLANNING OF ACTIONS

Behavior-based approaches are used when it comes toaction control and planning. An entirely reactive approachbased on Arkin's motor schemes was chosen initially forthe Paderkickers. This makes it possible to respond di-rectly to perceptions of the environment by means of ba-sic behaviors, for example avoiding an obstacle, movingto a specific destination, and kicking a ball. A rule-basedcomponent is being added to this reactive approach in theSelf-Optimizing Systems in Mechanical Engineering col-laborative research center (SFB 614) which is being fund-ed by the German Research Association (DFG) to imple-ment more complex, targeted behavioral strategies and tooptimize them independently on the basis of current per-ceptions of the environment. The application area in SFB614 is the development of self-optimizing, agent-basedcontrollers for the New Railroad Engineering project inPaderborn.

MEXI's behavior is also based on a reactive system.The motor schemes were originally developed for robotnavigation but they have been adjusted here to implementMEXI's "feelings" by means of facial expressions, headmovements and voice output. In contrast to the SFB 614application and the Paderkickers, where external targetsare pursued such as driving a rail shuttle in a manner op-timized for the part of the track in question or scoring as

6161616161

6161616161

wegungen sowie Sprachausgabe zu realisieren. Im Unter-schied zur Anwendung im SFB 614 und bei den Paderkik-kern, bei denen externe Ziele verfolgt werden, wie dasoptimal auf die Strecke angepasste Fahren eines Bahns-huttles oder das Schießen möglichst vieler Tore, werdenbei MEXI die Basisverhalten durch seine internen Emotio-nen und Bedürfnissen gesteuert – natürlich in Abhängig-keit von seinen aktuellen Wahrnehmungen der Umwelt.

HANDLUNGSAUSFÜHRUNG

Die Ausführung der von der Handlungssteuerung undPlanung selektierten Aktivitäten erfolgt je nach Anwen-dungsgebiet auf verschiedenen Zielplattformen, die mitunterschiedlicher Hardware zur Realisierung der einge-betteten Software bestückt sind. Für den RoboterkopfMEXI und die Paderkicker wurde auch die Mechanik imC-LAB entwickelt und auf der Basis von Modellbauser-vos und -motoren realisiert. Bei der Zielhardware handeltes sich in allen Anwendungen um verteilte Systeme, dieüber unterschiedliche Netzwerke wie z.B. CAN-Bus,Ethernet etc. kommunizieren. Um die Handhabung unter-schiedlicher Netzwerke für die eingebettete Software zuvereinfachen, wird im BMBF-geförderten ITEA-ProjektEAST-EEA ("Embedded Architecture and Software Techno-logies") an einer Middleware gearbeitet. Ein weiterer Ge-sichtspunkt für die Zielhardware, insbesondere für die im-mer kleiner werdenden mobilen Endgeräte wie PDAs oderMobiltelefone, ist die Leistungsaufnahme. C-LAB arbeitetim Projekt EVA (Entwurf verlustarmer Architekturen) desDFG-Schwerpunktprogamms VIVA an Ansätzen zur Redu-zierung der Leistungsaufnahme speziell für rekonfigurier-bare Hardware. Im DFG geförderten Projekt REDA wurdesolch eine asynchrone rekonfigurierbare Hardwarearchi-tektur entwickelt, die z.B. als Spezialhardware zur Reali-sierung von Teilalgorithmen der Bildverarbeitung bei-spielsweise der DCT (diskrete Cosinustransformation)eingesetzt werden kann.

METHODEN UND WERKZEUGE ZUR ENTWURFSUN-TERSTÜTZUNG

Zur Unterstützung des Entwurfsprozesses für intelligen-te mobile Systeme arbeitet das C-LAB im DFG-Sonderfor-schungsbereich "Massive Parallelität" (SFB 376) an derEntwicklung einer Entwurfsmethode für rekonfigurierbare

many goals as possible, MEXI's basic behaviors are con-trolled by its internal emotions and needs – depending onits current perceptions of the environment, of course.

EXECUTION OF ACTIONS

Depending on the application area, the activities se-lected in the course of action control and planning are ex-ecuted on various target platforms that feature differenthardware to implement the embedded software. The me-chanical parts of MEXI and the Paderkickers were alsodeveloped at C-LAB and implemented on the basis ofmodelcraft servos and engines. In all applications, the tar-get hardware involves distributed systems that communi-cate via various networks such as CAN bus, Ethernet andthe like. The BMBF-funded ITEA project EAST-EEA (Em-bedded Architecture and Software Technologies) is work-ing on middleware to simplify the handling of different net-works. Power consumption is another aspect for the tar-get hardware, especially for devices that are becomingever smaller, such as PDAs and mobile phones. In theEVA project (Design of Low-Power Architectures), whichis part of the VIVA priority program funded by the DFG,C-LAB is working on approaches to reduce power con-sumption, especially for reconfigurable hardware. Suchan asynchronous reconfigurable hardware architecture –which can be used, for instance, as special hardware torealize some image processing algorithms such as DCT(discrete cosine transforms) – was developed in theREDA project which is funded by the DFG.

METHODS AND TOOLS TO SUPPORT DESIGN

In order to support the design process for intelligentmobile systems, C-LAB is working on the development ofa design methodology for reconfigurable systems as partof the DFG's Massive Parallelism collaborative researchcenter (SFB 376). This design methodology is based on auniform internal model (extended predicate/transition nets)that is used for all design phases: specification, analysisand synthesis. In the period under review, SFB 376worked in particular on tools for the analysis of timing be-havior and load balancing, as well as for simulation andcode generation. A system or system part can be speci-fied in various specification languages that are mappedonto the internal model of the predicate/transition nets.

6262626262

6262626262

Systeme. Diese basiert auf einem einheitlichen internenModell (erweiteten Prädikat/Transitionsnetzen), das füralle Phasen des Entwurfs, Spezifikation, Analyse undSynthese, eingesetzt wird. Im SFB 376 wurde im Be-richtszeitraum insbesondere an Werkzeugen zur Analysedes Zeitverhaltens und der Lastverteilung, sowie zur Si-mulation und Codegenerierung gearbeitet. Die Eingabe ei-ner Spezifikation kann in verschiedenen Spezifikations-sprachen erfolgen, die auf das interne Modell der Prädi-kat/Transitionsnetze abgebildet werden.

Zur Spezifikation von eingebetteten Systemen entwik-kelt sich UML zu einem Standard. Das C-LAB arbeitet imProjekt EAST-EEA an der Entwicklung einer auf UML ba-sierenden Architekturbeschreibungssprache mit.

Im Folgenden werden einige der oben angesprochenenArbeiten näher erläutert.

BILDVERARBEITUNG / AR-PDA

Bei allen oben genannten Arbeiten und Projekten desC-LAB, in denen digitale Bildverarbeitung Verwendungfindet (insbesondere AR-DA, Paderkicker und MEXI), liegtein Hauptaugenmerk auf der Einhaltung der Realzeitfähig-keit. Daher ist im C-LAB das CV-SDF-Modell entwickeltworden, das die realzeitfähige Erstellung von Bildverar-beitungsalgorithmen unterstützt. CV-SDF steht für Compu-ter Vision-Synchronous Dataflow Graphs. Dabei handeltes sich um eine Erweiterung der Synchronen Datenfluss-graphen, die in weiten Teilen der digitalen Signalverarbei-tung verwendet werden. Die Erweiterung bezieht sich inerster Linie auf die Anwendbarkeit von Bildverarbeitungs-algorithmen mit dem Ziel der Latenz- und Ressourcenmi-nimierung.

Basierend auf CV-SDF wurden Basis-Merkmalsextrak-tionen entwickelt, die bei praktisch jedem Bildverarbei-tungssystem an erster Stelle stehen und einen großen Teilder Ressourcen benötigen. Diese Algorithmen extrahierenaus den pixelbasierten Eingabebildern vektorisierte Punk-te, Linien, Kanten und Flächen, die anschließend von denhöheren Schichten weiter verarbeitet werden können.

Im Projekt AR-PDA zum Beispiel werden diese Merk-male verwendet, um Küchengeräte zu erkennen und deren3-dimensionale Lage relativ zur Aufnahmekamera zu be-rechnen. Dies ermöglicht die Anreicherung der Kamera-bilder mit Techniken der Virtuellen Realität. Die Erkennungder Küchengeräte erfolgt mittels der aus den Bildern ex-

UML is becoming a standard for the specification ofembedded systems. In the EAST-EEA project, C-LAB isworking on the development of a UML-based architecturedescription language.

Some of the work outlined above is explained in moredetail below.

IMAGE PROCESSING / AR-PDA

All of the above mentioned work and projects at C-LABthat involve digital image processing (especially AR-PDA,Paderkickers and MEXI) focus on real-time opera-tions.This is why C-LAB developed the CV-SDF modelthat supports real-time creation of image processing algo-rithms. CV-SDF stands for Computer Vision - SynchronousDataflow Graphs. These are extensions of the synchro-nous dataflow graphs that are used widely in digital sig-nal processing. The extensions mainly concern the usabil-ity of image processing algorithms with the goal of mini-mizing latency and resources.

Basic feature extraction algorithms, which are the firststeps in practically every image processing system andtake up a lot of the resources, have been developed onthe basis of CV-SDF. From the pixel-based input images,these algorithms extract vectorized points, lines, edgesand regions that can then be processed further by thehigher image processing layers.

These features are used in the AR-PDA project, for in-stance, to identify kitchen appliances and to calculatetheir 3D position in relation to the camera. This makes itpossible to enrich the camera images by applying virtualreality techniques. The kitchen appliances are recognizedby means of edges that are extracted from the images. Theedges are extended virtually and an edge graph is calcu-lated from the resultant intersections. Then state-of-the-artgraph algorithms are used to search the edge graphs for2D structures of the objects to be identified. When suchan object has been found, the relative position of the ob-ject can be calculated using the correspondences of thefound edges and intersections and a world model of theobject.

The figure shows the individual image processingsteps of the AR-PDA project: edge extraction, calculationof the edge graph, searching for known structures, andcalculation of the relative position.

The incremental approach to 3D positioning that has

6363636363

6363636363

trahierten Kanten. Die Kanten werden virtuell verlängertund aus den daraus resultierenden Schnittpunkten wirdein Kantengraph berechnet. In die-sem Kantengraphen wird dannmittels bekannter Graphalgorith-men nach zweidimensionalenStrukturen der zu erkennendenObjekte gesucht. Wurde ein sol-ches Objekt gefunden, so kann mitden Korrespondenzen der gefun-denen Kanten und Schnittpunkteund einem Weltmodell des Objek-tes die relative Lage des Objektesberechnet werden.

Die Abbildung zeigt die einzelnen Schritte der Bildver-arbeitung des AR-PDA Projekts: Kantenextraktion, Be-rechnung des Kantengraphen, Suchen nach bekanntenStrukturen und Berechnung der relativen Lage.

Ein im C-LAB entwickelter inkrementeller Ansatz zur3D-Lagebestimmung verwendet statistische Filter (z.B.Kalman-Filter), um eine robuste Lagebestimmung auchdann zu gewährleisten, wenn aktuell keine bekannten Ob-jekte im Bild vorhanden sind.

Die Paderkicker und der Roboterkopf MEXI arbeitenebenfalls mit den auf CV-SDF basierenden Merkmalsex-traktionen. Die Paderkicker verwenden die Flächenex-traktionen, um die farbigen Tore, die Eckpfosten und dieGegner zu erkennen. Aus diesen Informationen wird dannähnlich wie bei AR-PDA die Position des Roboters aufdem Feld berechnet. MEXI verwendet die Flächenmerk-male, um menschliche Gesichter grob im Bild zu lokali-sieren. Eine genauere Lokalisierung und Identifizierung er-folgt anschließend durch ein Verfahren, das eine für einmenschliches Gesicht passende Schablone über die ex-trahierte Fläche schiebt und die Ähnlichkeit der Schablo-ne mit den Pixelbildern berechnet.

SELBSTOPTIMIERENDE SYSTEME DES MASCHINEN-BAUS

Das C-LAB bearbeitet im Rahmen des Sonderfor-schungsbereichs 614 Selbstoptimierende Systeme desMaschinenbaus (www.sfb614.de) in Zusammenarbeit mitdem MLaP (Mechatronik Laboratorium Paderborn) dasTeilprojekt C3 – Agentenbasierte Regler.

Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Realisierung

Bild 14: Schritte in der Bildverabeitung in AR-PDA

Fig. 14: Steps of image processing in AR-PDA

been developed at C-LAB operates with statistical filters(for example Kalman filters) to ensure robust positioning

even if no known objects are currently in the image.The Paderkickers and the robot head MEXI also oper-

ate with feature extractions based on CV-SDF. ThePaderkickers use region extractions to recognize the col-ored goals, corner posts and opponents. The position ofthe robot on the field is calculated from this information ina way similar to AR-PDA. MEXI uses region characteris-tics to roughly locate human faces in the image. This isfollowed by a more precise location and identification pro-cess based on a method that superimposes a template fit-ting a human face on the extracted region, and calculatesthe similarity of the template to the pixel images.

SELF-OPTIMIZING SYSTEMS IN MECHANICALENGINEERING

As part of the DFG's Self-Optimizing Systems in Me-chanical Engineering collaborative research center (SFB614; visit www.sfb614.de) C-LAB is working together withMLaP (Mechatronik Laboratorium Paderborn) on the C3subproject - Agent-Based Controllers.

Work here mainly focuses on the realization of hierar-chical, self-optimizing, behavior-based controller sys-tems. The concept of the Operator-Controller Module(OCM; see Fig. 15) was used for this purpose.

An OCM is split up into a quasi-continuous part (theoperator) and a discrete part (the controller). The controlleris used to control technical systems digitally. Togetherwith the technical system, it forms the actual control loop.Above the controller is the operator, in which both model-based and behavior-based optimizations are supported.

Model-based optimization relies on mathematical mod-

6464646464

6464646464

Bild 15: Das Operator Controller Modul

Fig. 15: The Operator Controller Module

els of the controlled system and controllers. Control pa-rameters are enhanced with an optimizer and adjusted toany new target vectors that come about. The parametersobtained in this way can then be dealt with in the control-ler (transferred/superimposed).

Behavior-based optimization pursues a similar goal,but with the difference that stimulus-response schemataare used for control and that, unlike classic control tech-nology, no explicit modeling is required. Modeling on thebasis of differential equation systems, which can be veryelaborate and time-consuming, is avoided. These purelyreactive systems are quite simple and originate from

hierarchischer, selbstoptimierender, verhaltensbasierterReglersysteme. Hierzu wird das Konzept des Operator-Controller-Moduls (OCM) genutzt (siehe Bild 15).

Ein OCM teilt sich auf in einen quasi-kontinuierlichen(den so genannten Operator) und einen diskreten Teil (denController). Im Controller befindet sich die digitale Rege-lung, die das technische System regelt. Er bildet mit demtechnischen System den eigentlichen Regelkreis. Ober-halb des Controllers befindet sich der Operator, in demsowohl modellbasierte als auch verhaltensbasierte Opti-mierungen möglich sind.

Die modellbasierte Optimierung basiert auf Grundlagevon mathematischen Model-len der Strecke und Regler.Regelungsparameter werdenmit einem Optimierer verbes-sert und auf sich möglicher-weise neu ergebende Zielvek-toren angepasst. Die so ge-wonnenen Parameter könnenanschließend im Controller inEingriff gebracht (übertragen/überblendet) werden.

Die verhaltensbasierte Op-timierung verfolgt ein ähnli-ches Ziel, nur mit dem Unter-schied, dass zur RegelungReiz-Reaktionsschemata ge-nutzt werden und keine expli-zite Modellbildung wie in derklassischen Regelungstech-nik benötigt wird. Die teilwei-se sehr aufwändige und lang-wierige Modellbildung auf derGrundlage von Differential-gleichungssystemen wird da-bei vermieden. Diese in einfa-cher Ausführung rein reakti-ven Systeme stammen ausder Agententheorie und wer-den durch Planungs- undLernkomponenten zu so ge-nannten deliberativen Syste-men.

In der ersten Phase wirddie Infrastruktur für agenten-

6565656565

6565656565

agent theory. They are turned into so-called deliberativesystems by means of planning and learning components.

The infrastructure for agent-based controllers is de-fined in the first phase. The expert system CLIPS (C Lan-guage Integrated Production System) was chosen for thedeliberative part of the OCM model. CLIPS is used tomanage, modify and extend specified knowledge. Inte-gratability was demonstrated on the basis of a runtimeplatform for distributed mechatronical systems. Integrat-ing the expert system in MLaP's runtime platform IPANE-MA (Integration Platform for Networked Mechatronic Ap-plications) showed that the OCM components presentedabove can be covered.

Work on adding the above-mentioned expert systemcomponent CLIPS to CAMeL-View from iXtronics, a com-mercial development environment for mechatronical sys-tems, is in progress. In a prototype, this extension is be-ing evaluated on the basis of an active suspension mod-ule of a vehicle. The tool makes it possible to develop andsimulate a system and generate code for different targetplatforms. The approach that has been chosen enables ad-ditional modules to be integrated in order to extend theoverall system, for example by adding learning capability.Such a learning module puts the system in a position, forexample, to adapt existing behaviors to new requirementsby analyzing success or failure, or to learn new behav-iors.

MEXI

MEXI (Machine with Emotionally eXtended Intelligence)is a robot head that shows artificial emotions in its com-munication with humans (see Fig. 16). MEXI has two cam-eras and two microphones to perceive its environment. Toexpress its feelings by means of facial expressions,MEXI has 15 degrees of freedom (DOF) that are controlledvia modelcraft servos. Loudspeakers in MEXI's mouthsupport the output of natural speech, which also showsMEXI's emotions through voice modulation and prosody.

As part of a student's thesis, MEXI is being enhancedto handle speech input and recognize speaker emotions.These inputs are used in conjunction with the visual in-puts to control actions. Action control consists of a behav-ior system and an emotion engine. The behavior systemprocesses perceptions in an entirely reactive way. It wasimplemented by means of a network of basic behaviors

basierte Regler festgelegt. Für den deliberativen Anteildes OCM-Moduls wurde das Expertensystem CLIPS (CLanguage Integrated Production System) gewählt. Die Ver-waltung von vorgegebenem Wissen und auch dessenModifikation und Erweiterung wird durch CLIPS ermög-licht. Die Integrationsfähigkeit wurde an Hand einer Lauf-zeitplattform für verteilte mechatronische Systeme ge-zeigt. Die exemplarische Integration des Expertensystemsin die im MLaP entwickelte Laufzeitplattform IPANEMA(Integration Platform for Networked Mechatronic Applica-tions) hat ergeben, dass die oben vorgestellten OCM-Komponenten abgedeckt werden können.

Laufende Arbeiten betrachten die Erweiterung der kom-merziellen Entwicklungsumgebung für mechatronischeSysteme, CAMeL-View der Firma iXtronics, um die zuvorgenannte Expertensystem-Komponente CLIPS. Diese Er-weiterung wird prototypisch an Hand einer aktiven Fede-rung eines Fahrzeuges evaluiert. Das Werkzeug bietet dieMöglichkeit, ein System zu entwickeln, zu simulieren undCode für unterschiedliche Zielplattformen zu erzeugen.Der gewählte Ansatz ermöglicht es, zusätzliche Moduleeinzubinden, um das Gesamtsystem um z.B. Lernfähigkeitzu erweitern. Das System wird durch ein solches Lern-modul in die Lage versetzt, z.B. durch Bewertung von Er-folg oder Misserfolg vorhandene Verhaltensweisen anneue Anforderungen anzupassen oder neue Verhaltens-weisen zu erlernen.

MEXI

MEXI (Machine with Emotionally eXtended Intelligence)ist ein Roboterkopf, der künstliche Emotionen in der Kom-munikation mit seinem menschlichen Gegenüber zeigt(siehe Abbildung 16). Zur Wahrnehmung seiner Umweltbesitzt MEXI zwei Kameras und zwei Mikrofone. Um sei-ne Gefühle mittels der Gesichtsmimik auszudrücken, be-sitzt MEXI 15 Freiheitsgrade (DOF), die über Modellbau-servos gesteuert werden. Lautsprecher in MEXIs Munderlauben die Ausgabe natürlicher Sprache, die durchStimmmodulation und Satzmelodie ebenfalls MEXIs Emo-tionen anzeigt.

Im Rahmen einer Diplomarbeit wird MEXI um die Ein-gabe gesprochener Sprache und die Erkennung von Spre-cheremotionen erweitert. Diese Eingaben werden zusam-men mit den visuellen Eingaben zur Handlungssteuerungverwendet. Diese besteht aus einem Verhaltenssystem

6666666666

6666666666

(for example smiling, following a human face) built ac-cording to the principles of behavior-based architecturesand Arkin's motor schemes. The emotion engine managesMEXI's internal state, which is made up of emotions andneeds. On the basis of this internal state and external per-ceptions, the emotion engine controls or configures theselection of behaviors in the behavior system. These inturn can influence MEXI's internal state.

In contrast to other agents whose purpose is mostly tofulfill a specific task in their environments, MEXI (emotionengine and behavior system) does not model the environ-ment but merely pursues the internal goal of keeping itsneeds in a homeostatic range.

At present MEXI's needs are to communicate with peo-ple and to play either with its toy or the penguin Tux. MEXItries to keep these needs in the homeostatic range. Forexample, the need to play increases over time. The stron-ger this need, the more MEXI will try to satisfy it by look-ing for its toy. During the game (looking at the toy) theneed diminishes until MEXI finally leaves the toy alone.

Needs are closely linked to emotions. For example,MEXI is pleased when its need to play is satisfied, andgets angry if the toy is taken away before its need to playhas been satisfied. MEXI shows these emotions in its fa-cial expression and uttered speech.

DEVELOPMENT OF MIDDLEWARE COMPONENTSFOR A FLEXIBLE ARCHITECTURE IN VEHICLES

In the BMBF-funded ITEA project EAST-EEA (EuropeanAutomotive Software Technology, Embedded Electronic Ar-chitecture) C-LAB is collaborating with partners from theautomotive industry (OEMs, suppliers and research/high-

und einer so genannten EmotionEngine. Das Verhaltenssystemverarbeitet die Wahrnehmungenrein reaktiv. Es wurde durch einNetzwerk von Basisverhaltenrealisiert (z.B. Lächeln, Verfolgeneines menschlichen Gesichts),das nach den Prinzipien der ver-haltensbasierten Architekturenund den Motor Schemes von Ar-kin aufgebaut ist. Die Emotion En-gine verwaltet MEXIs internenZustand, der sich aus Emotionenund Bedürfnissen zusammensetzt. Auf Grund des internenZustandes und der externen Wahrnehmungen steuert bzw.konfiguriert die Emotion Engine die Auswahl von Verhal-tensweisen im Verhaltenssystem. Diese können ihrerseitswiederum MEXIs internen Zustand beeinflussen.

Im Unterschied zu sonstigen zielgerichteten Agenten,die meistens eine bestimmte Aufgabe in ihrer Umgebungerfüllen sollen, baut MEXI (Emotion Engine und Verhal-tenssystem) kein Modell der Umwelt auf, sondern verfolgtallein das interne Ziel, seine Bedürfnisse in einem ho-möostatischen Bereich zu halten.

Zur Zeit hat MEXI die Bedürfnisse, mit Menschen zukommunizieren und zu spielen, entweder mit seinemSpielzeug oder dem Pinguin Tux. Er versucht, diese Be-dürfnisse im homöostatischen Bereich zu halten. Im Laufeder Zeit wächst z.B. das Spielbedürfnis. Je stärker diesesBedürfnis wird, desto mehr wird MEXI versuchen, es zubefriedigen, indem er sein Spielzeug sucht. Während desSpiels (Anschauen des Spielzeugs) wird das Bedürfniswieder schwächer, bis er das Spielzeug schließlich bei-seite lässt.

Die Bedürfnisse hängen eng mit den Emotionen zusam-men. Wird z.B. sein Spielbedürfnis erfüllt, so freut sichMEXI. Wird ihm das Spielzeug weggenommen, wenn seinSpielbedürfnis noch nicht befriedigt ist, wird er ärgerlich.Diese Emotionen zeigt MEXI in seinem Gesichtsausdruckund seinen sprachlichen Äußerungen.

ENTWICKLUNG VON MIDDLEWARE-KOMPONENTENFÜR EINE FLEXIBLE ARCHITEKTUR IM AUTOMOBIL

Im Rahmen des BMBF-geförderten ITEA-Projekts EAST-EEA (European Automotive Software Technology, Embed-

Bild 16: MEXI mit unterschiedlichen Gesichtsausdrücken

Fig. 16: MEXI with different facial expressions

6767676767

6767676767

er education institutions) to define a concept for a uniformarchitecture for electronic control units (ECUs) in vehi-cles. This project was motivated by the increasing amountof software in vehicles (steer by wire, brake by wire) andthe integration challenges that this entails, but also bychanges in the automotive industry's value chain.

The concept is not only intended to support softwareengineering in the automotive environment, for examplevia an architecture definition language (see below), butalso to provide technologies covering the requirements ofnew applications such as remote diagnosis and softwaredownloading.

Research is focusing in particular on the requirementfor software interoperability in the deployed ECUs. Onesub-target is therefore to design a suitable middleware ar-chitecture that will make applications within a sub-areaindependent of features of the platform (software, connec-tion medium, hardware, manufacturer). On top of this, thefour application areas in a vehicle – power train, chassis,body, and telematics and human-machine interface – aredue to be connected via middleware so that more dataand functions can be shared.

C-LAB is taking part in the specification of middlewarefor telematics. Two existing technologies are being evalu-ated according to this specification in conjunction withour partners Bosch, Fiat, Magnetti Marelli and Volvo.Here, C-LAB is implementing an application case involv-ing the coupling of a service gateway to a distributed mid-dleware solution. With the aid of a personal digital assis-tant or home PC, multimedia content such as audio MP3files can be loaded from the home area to the electronicnetwork in the vehicle where it can be stored or played onthe device in question.

This application case reflects a vehicle feature that isbecoming increasingly more important – the infotainmentsystem. This system supports new services and makesthe convergence of vehicle networks and home networksapparent. This is why the prototype for the applicationcase is being built from components originating from con-sumer electronics.

Our partners will later use this architecture as a refer-ence, in accordance with their application cases. Specificextensions will also be made, for example power man-agement for use in vehicles.

ded Electronic Architecture) wird mit Partnern aus der Au-tomobil-Industrie (OEMs und Zulieferern sowie For-schungsinstituten/Hochschulen) ein Konzept für eine ein-heitliche Architektur für elektronische Steuergeräte(ECUs) im Auto definiert. Motivation für das Projekt stelltunter anderem der zunehmende Anteil an Software imFahrzeug (Steer-by-Wire, Brake-by-Wire) mit seinen Inte-grationsherausforderungen dar, aber auch die Verände-rung der Wertschöpfungskette in der Automobil-Industrie.

Das Konzept soll nicht nur das Software Engineering imAutomobil-Umfeld unterstützen, z.B. durch eine Architek-tur-Definitionssprache, sondern auch Technologien bereit-stellen, die die Anforderungen neuer Applikationen wiez.B. "remote Diagnosis" oder "Software Download" abdek-ken.

Einen besonderen Schwerpunkt stellt die Forderungnach Interoperabilität der Software in den eingesetztenelektronischen Steuergeräten dar. Ein Teilziel ist deshalbder Entwurf einer geeigneten Middleware-Architektur, diedie Applikationen innerhalb eines Teilbereichs unabhängigvon charakteristischen Merkmalen der Plattform (Soft-ware, Verbindungsmedium, Hardware, Hersteller) macht.Darüber hinaus sollen die vier Anwendungsbereiche imFahrzeug – Powertrain, Chassis, Body, Telematik undMensch-Maschine-Schnittstelle – über eine Middlewareso verbunden werden, dass mehr Daten und Funktionengemeinsam verwendet werden können.

Das C-LAB beteiligt sich an der Spezifikation einerMiddleware für den Telematikbereich. Nach dieser Spezi-fikation in Zusammenarbeit mit den Partnern Bosch, Fiat,Magnetti Marelli und Volvo werden zwei existierendeTechnologien evaluiert. Dazu implementiert das C-LAB ei-nen Anwendungsfall, der die Kopplung eines Service Ga-teways mit einer verteilten Middleware-Lösung beinhal-tet. Mit Hilfe eines "Personal Digital Assistant" oder einesHome PCs werden Multimedia-Inhalte wie Audio MP3-Dateien aus dem Heimbereich in das elektronische Netz-werk im Automobil auf das entsprechende Gerät zumSpeichern oder Abspielen geladen.

Der Anwendungsfall reflektiert ein immer stärker in denVordergrund tretendes Merkmal eines Fahrzeugs, seinsogenanntes "Infotainment"-System (Kunstwort aus Infor-mation und Entertainment). Mit Hilfe der Eigenschaftendieses Systems werden neue Dienste möglich bzw. wirdauch die Konvergenz von Fahrzeugnetzen und Heimnetzendeutlich. Aus diesem Grund wird der Prototyp für den An-

6868686868

6868686868

SPECIAL LOW POWER ARCHITECTURE VARIANTS

As far as today's electronic devices are concerned, thelow power issues are just as important as performanceand space requirements. It is possible to extend the oper-ating times of such devices by using various methods onthe different design levels. The EVA project (Design ofLow-Power Architecture Variants) is part of the DFG's In-formation Processing with Low Power Consumption(VIVA) priority program, and is examining how different ar-chitecture variants could help to reduce power loss. Inaddition, a high-level synthesis has been developed forthese architecture variants. High-level synthesis involvesthe mapping of a behavior description onto a structure de-scription. The underlying architecture variants are two dif-ferent types of bit-serial architectures. The first type is theasynchronous bit-serial FLYSIG architecture (dataFLoworiented delaY insensitive SIGnal processing), which wasdeveloped in the REDA project as part of the DFG's priori-ty program Rapid Prototyping for Integrated Control Sys-tems with Hard Real-Time Conditions. The second type ofbit-serial architecture is a self-controlling reconfigurablepipeline architecture named MACT (see http://www.mact.de). A complete high-level synthesis was de-veloped for the MACT architecture. The goal of developingthe high-level synthesis was to integrate deactivationmechanisms (for example gated clocks or guarded evalu-ation) in the circuit design. The core of the synthesis pro-cess is formed by the scheduling and allocation of opera-tors and the binding of operators to real resources. In theEVA project, a special synthesis method has been devel-oped that makes it possible to integrate the above-men-tioned deactivation mechanisms in the synthesis process,in particular in scheduling. In the current funding period,we are investigating how to add the aspect of synthesisfor communication channels to the synthesis method thatwas developed in the previous funding period. In the past,when a system specification was mapped onto an archi-tecture the aspect of communication was not consideredfrom the low-power point of view. Here, two approachesare possible. Mapping of communication onto real com-munication resources is considered in the first approach.In the second approach, power can be saved by selectingthe real resource and the communication protocols. TheEVA project is looking at the first approach and concen-trating on the mapping process (communication synthe-

wendungsfall aus Komponenten aus dem Bereich Consu-mer-Elektronik aufgebaut.

Diese Architektur wird im Weiteren von den Partnernentsprechend ihrer Anwendungsfälle als Referenz genutzt.Zusätzlich werden spezifische Erweiterungen wie z.B. Po-wer-Management für den Einsatz im Fahrzeug vorgenom-men.

VERLUSTLEISTUNGSREDUKTION MIT HILFE SPEZIEL-LER ARCHITEKTURVARIANTEN

Bei den heutigen elektronischen Geräten ist die Reduk-tion der Verlustleistung ebenso wichtig wie die Perfor-manz und der Flächenbedarf. Eine Verlängerung der Be-triebszeiten solcher Geräte kann durch verschiedene Ver-fahren auf den unterschiedlichsten Entwurfsebenen desEntwurfs erreicht werden. Im Projekt EVA (Entwurf ver-lustarmer Architekturvarianten) des DFG-Schwerpunkt-programms "Grundlagen und Verfahren verlustarmer Infor-mationsverarbeitung" (VIVA) wird untersucht, inwieweitverschiedene Architekturvarianten zur Reduktion der Ver-lustleistung beitragen können. Weiterhin wurde für dieseArchitekturvarianten eine High-Level-Synthese entwi-ckelt. High-Level-Synthese ist die Abbildung einer Verhal-tensbeschreibung auf eine Strukturbeschreibung. Bei denzugrunde liegenden Architekturvarianten handelt es sichum zwei verschiedene Ausprägungen von bit-seriellenArchitekturen. Die erste Ausprägung ist die im DFG-Schwerpunktprogramm "Rapid Prototyping für integrierteSteuerungssysteme mit harten Echtzeitbedingungen" imProjekt REDA entwickelte asynchrone bit-serielle FLYSIG(dataFLow oriented delaY insensitive SIGnal processing)-Architektur. Bei der zweiten Ausprägung einer bit-seriel-len Architektur handelt es sich um eine selbststeuernderekonfigurierbare Pipeline-Architektur mit dem NamenMACT (siehe http://www.mact.de). Für die MACT-Archi-tektur wurde eine komplette High-Level-Synthese entwik-kelt. Das Ziel bei der Entwicklung der High-Level-Synthe-se war es, Deaktivierungsmechanismen (z.B. "gatedclocks" oder "guarded evaluation") in das Schaltungsde-sign zu integrieren. Den Kern des Syntheseprozesses bil-den die Ablaufplanung der Operatoren, die Allokation derOperatoren und die Bindung der Operatoren an reale Res-sourcen. Im Projekt EVA wurde nun ein spezielles Synthe-severfahren ermittelt, das es erlaubt, die zuvor bereits ge-nannten Deaktivierungsmechanismen in den Synthese-

6969696969

6969696969

sis). The methods for activation and deactivation (guards)that were developed in the initial funding periods are dueto be integrated in communications synthesis. Here, thescheduling procedure that was developed in the secondfunding period can be expanded by communication as-pects. The method that has been developed is intended tobe applied to examples from signal preprocessing and forfilter algorithms, as known from image and speech pro-cessing.

DESIGNING DYNAMICALLY RECONFIGURABLESYSTEMS

Additional components of a methodology for the end-to-end design of distributed, embedded real-time systemswere developed as part of the DFG's Massive Parallelismcollaborative research center. The focus remained on thehandling of components in this system that change dy-namically at runtime. The development of design methodsfor such systems enables us to handle systems whoseglobal structure changes at runtime, for example ad hocmobile networks. Crossroad management was developedin conjunction with the Rückert working group at the Uni-versity of Paderborn on the basis of Khepera mini robotsas a specific example of such a system (see Fig. 17). Thebehaviors of the individual robots in the scenario werespecified with extended predicate/transition nets (Pr/Tnets). The design tools that we provided made it possibleto evaluate this description on an abstract level by meansof simulation, and then to transfer it automatically to animplementation that can be executed on the Khepera mi-crocontrollers.

In addition to work on the demonstrator, various com-ponents of the methodology were enhanced on the con-ceptual level. Among other things, a simulation platformfor dynamically modifiable Pr/T nets was worked out onthe basis of Jini. Jini simplifies implementation because itis possible to map the treated dynamic systems directlyonto existing Jini classes. For example, processors canassume the role of Jini services, whereas nets aremapped on Jini clients that need a suitable service to beable to run. A code generator that generates interrupt-driv-en embedded control software from a Petri net has beenrealized in order to implement embedded systems auto-matically. For systems in which software implementationis impossible, we have developed initial concepts to map

prozess, dabei insbesondere in die Ablaufplanung zu inte-grieren. In der aktuellen Förderperiode wird untersucht,inwieweit das in der vorangegangenen Förderperiode ent-wickelte Syntheseverfahren um den Aspekt der Synthesefür Kommunikationskanäle erweitert werden kann. Beider Abbildung einer Systemspezifikation auf eine Archi-tektur wurde bisher der Aspekt der Kommunikation nichtunter dem Gesichtspunkt betrachtet, eine Verlustlei-stungsreduktion zu integrieren. Hier können zwei Ansätzeunterschieden werden. Im ersten Ansatz wird die Abbil-dung der Kommunikation auf reale Kommunikationsres-sourcen betrachtet. In zweiten Ansatz kann durch Selekti-on der realen Ressource und der Kommunikationsproto-kolle Leistung eingespart werden. Im Projekt EVA wirdder erste Ansatz betrachtet. Der Abbildungsprozess stehtdabei im Vordergrund (Kommunikationssynthese). Dazusollen die bereits in den ersten Förderperioden entwickel-ten Verfahren zum An- und Abschalten (guards) in dieKommunikationssynthese integriert werden. Dabei kanndas in der zweiten Förderperiode entwickelte Scheduling-Verfahren um Kommunikationsaspekte erweitert werden.Das entwickelte Verfahren soll auf Beispiele der Signal-vorverarbeitung und für Filteralgorithmen, wie man sieaus der Bild- und Sprachverarbeitung kennt, angewendetwerden.

ENTWURF DYNAMISCH REKONFIGURIERBARERSYSTEME

Im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereichs 376,"Massive Parallelität", wurden weitere Komponenten einerMethodik zum durchgängigen Entwurf verteilter einge-betteter Realzeitsysteme entwickelt. Im Mittelpunkt standweiterhin die Behandlung von Komponenten dieser Syste-me, die sich zur Laufzeit dynamisch verändern. Die Ent-wicklung von Entwurfsmethoden für derartige Systeme er-möglicht die Behandlung von Systemen, deren globaleStruktur sich während der Laufzeit verändert, d.h. bei-spielsweise von mobilen Adhoc-Netzwerken. Als konkre-tes Beispiel für ein solches System wurde in Zusammen-arbeit mit der Arbeitsgruppe Rückert an der UniversitätPaderborn ein Kreuzungsmanagement mit Khepera Mini-robotern realisiert (vgl. Bild 17). Die Verhaltensweisen dereinzelnen Roboter in dem Szenario wurden mit erweiter-ten Prädikat/Transitionsnetzen (Pr/T-Netze) spezifiziert. Mitden von uns bereitgestellten Entwurfswerkzeugen konnte

7070707070

7070707070

the extended Pr/T nets to SystemC code from which hard-ware implementations can be derived.

Other work involves analysis of timing behavior andload balancing in embedded real-time systems. The meth-ods that have been developed in the past years to analyzethe worst-case execution time (WCET) on the level of Pr/Tnets and constructive WCET analysis, which suggests asuitable processor for a given Pr/T net with real-time re-strictions, were developed further and integrated in theoverall design process for dynamically reconfigurablesystems.

In the systems considered here, both the current sys-tem (i.e. the number of tasks) and the target architecture(i.e. the number of available processors) can be changedat runtime. Constructive WCET analysis is therefore a ma-jor part of a method to allocate dynamically changeabletask graphs to changeable resource graphs. In contrast toconventional WCET analysis methods, constructive WCETanalysis can also take place online at system runtime.For a given task it then delivers a measure of the requiredcomputing power so that a suitable processor can be cho-sen online from those that are available at the moment.

This allocation problem is a load-balancing problem inprinciple, but other constraints and targets are consideredthan usually. Here, the goal is not to provide all existingprocessors with as even a workload as possible. Instead,it suffices when all existing tasks are executed fastenough, i.e. complying with real-time conditions. In addi-tion to computing performance it is also necessary to al-low for the available memory space, which is generallyvery limited in embedded systems. Existing load-balanc-ing algorithms have generally neglected this aspect. Thefact that the number of available processors is change-able was also disregarded in load-balancing methods to

diese Beschreibung auf einer ab-strakten Ebene durch Simulationevaluiert und anschließend auto-matisch in eine Implementierungüberführt werden, die auf den Mi-krocontrollern des Kheperas aus-führbar ist.

Neben den Arbeiten an demDemonstrator wurden verschie-dene Komponenten der Methodikkonzeptionell weiterentwickelt.U.a. wurde eine Simulations-plattform für dynamisch modifizierbare Pr/T-Netze auf derBasis von Jini erarbeitet. Jini erleichtert die Implementie-rung, da hier eine direkte Abbildung der behandelten dy-namischen Systeme auf bestehende Jini-Klassen möglichist: Prozessoren übernehmen beispielsweise die Rollevon Jini-Services, während Netze auf Jini-Clients abge-bildet werden, die einen geeigneten Service für ihre Aus-führung benötigen. Für die automatische Implementierungeingebetteter Systeme wurde eine Codegenerierung reali-siert, die aus einem Petri-Netz Interrupt-getriebene einge-bettete Steuerungs-Software erzeugt. Für Systeme, beidenen eine Software-Implementierung nicht möglich ist,haben wir erste Konzepte erarbeitet, um die erweitertenPr/T-Netze auf SystemC-Code abzubilden, aus dem Hard-ware-Implementierungen abgeleitet werden können.

Weitere Arbeiten beschäftigen sich mit der Analyse desZeitverhaltens und Lastbalancierung in eingebetteten Re-alzeitsystemen. Die in den vergangenen Jahren entwi-ckelten Verfahren zur Analyse der Worst-Case-Execution-Time (WCET) auf der Ebene von Pr/T-Netzen sowie diekonstruktive WCET-Analyse, die zu einem gegebenenPr/T-Netz mit Echtzeitrestriktionen einen geeigneten Pro-zessor vorschlägt, wurden weiter entwickelt und in denGesamt-Entwurfsablauf für dynamisch rekonfigurierbareSysteme integriert.

Bei den hier betrachteten Systemen ist sowohl das ak-tuelle System (d.h. die Menge der Tasks) als auch dieZielarchitektur (d.h. die Menge der verfügbaren Prozesso-ren) zur Laufzeit veränderlich. Die konstruktive WCET-Analyse ist daher ein wesentlicher Bestandteil eines Ver-fahrens zur Allokation von dynamisch veränderlichenTask-Graphen auf gleichermaßen veränderliche Ressour-cengraphen. Im Gegensatz zu herkömmlichen WCET-Ana-lyseverfahren kann die konstruktive WCET-Analyse auch

Bild 17: Kreuzungsmanagement

Fig. 17: Crossroad management

7171717171

7171717171

date.In conjunction with members of the Monien working

group at the University of Paderborn the distributed loadbalancing algorithms that were developed there wereadapted to our specific situation and integrated in ourmodeling paradigm.

DEVELOPING AN ARCHITECTURE DESCRIPTIONLANGUAGE

A design methodology and a language adapted to therequirements of real-time systems are very important inview of the increasing significance of software in embed-ded real-time systems in automotive engineering. A com-mon architecture description language that is geared tothe Unified Modeling Language (UML) is being developedin the BMBF-funded EAST project in order to provide auniform architecture description language for applicationsin the automotive industry.

Since the submodels developed in the uniform archi-tecture description language must be consistent and UMLis inadequate when it comes to support for consistency,one key research activity at C-LAB has been to investi-gate general consistency issues of UML models. In thepast years C-LAB has developed a general methodologyto deal with consistency problems in UML. This methodol-ogy is based on an examination of the relationships be-tween various UML diagram types and on the mapping ofsubmodels onto suitable formal models. Consistencyproblems arise because related aspects of a system (forexample exchange of messages) are modeled in differentsubmodels (for example in sequence diagrams and statecharts). Part of the methodology developed at C-LAB istherefore to identify these related aspects. Building onthis, a suitable formal model is sought for each aspect (forexample the formal language CSP). When a UML modelhas been transformed into such a formal model, preciseconsistency conditions can be specified in the formalmodel. The transformation of specific UML models into aformal model and the subsequent checking of consistencyconditions by suitable formal verification tools (for exam-ple model checkers) count as consistency checks. The re-sult of such a consistency check is that the UML model iseither consistent or inconsistent. In the latter case, themodel must be modified accordingly by software develop-ers.

online zur Laufzeit des Systems durchgeführt werden. Füreine gegebene Task liefert sie dann ein Maß für die erfor-derliche Rechenleistung, so dass unter den gerade vor-handenen Prozessoren online ein geeigneter ausgewähltwerden kann.

Bei diesem Allokationsproblem handelt es sich imPrinzip um ein Lastverteilungsproblem. Dabei werden je-doch andere Nebenbedingungen und Zielsetzungen be-trachtet als sonst üblich. Das Ziel ist hier nicht eine mög-lichst gleichmäßige Auslastung aller vorhandenen Pro-zessoren, sondern es genügt, wenn alle vorhandenenTasks schnell genug, d.h. unter Einhaltung ihrer Echtzeit-bedingungen, ausgeführt werden. Weiterhin muss nebender Rechenleistung auch der verfügbare – bei eingebette-ten Systemen ja üblicherweise sehr begrenzte – Spei-cherplatz berücksichtigt werden, was bei vorhandenenAlgorithmen zur Lastverteilung meist vernachlässigt wird.Auch die Tatsache, dass die Menge der verfügbaren Pro-zessoren veränderlich ist, wurde bisher bei Lastvertei-lungsverfahren nicht berücksichtigt.

In Zusammenarbeit mit Mitarbeitern der AG Monienwurden die dort entwickelten verteilten Algorithmen zurLastverteilung an unsere speziellen Gegebenheiten ange-passt und in unser Modellierungsparadigma integriert.

ENTWICKLUNG EINER ARCHITEKTURBESCHREI-BUNGSSPRACHE

Angesichts der zunehmenden Bedeutung von Softwarein eingebetteten Echtzeitsystemen im Bereich der Auto-mobilindustrie ist eine an die Bedürfnisse von Echtzeitsy-stemen angepasste Entwurfmethodik und Entwurfsspra-che von großer Bedeutung. Um eine einheitliche Architek-turbeschreibungssprache für Anwendungen im Automobil-bereich bereitzustellen, wird im BMBF-FörderprojektEAST eine gemeinsame Architekturbeschreibungsspracheentwickelt, die sich an die Unified Modeling Language(UML) anlehnt.

Da die in der einheitlichen Architekturbeschreibungs-sprache entwickelten Teilmodelle konsistent sein müssenund die Sprache UML bezüglich der Unterstützung vonKonsistenz noch nicht ausreichend ist, ist ein Schwer-punkt der Forschung des C-LAB die Untersuchung gene-reller Konsistenzfragen von UML-Modellen. In den ver-gangenen Jahren ist im C-LAB eine allgemeine Methodikentwickelt worden, wie mit Konsistenzproblemen in UML

7272727272

7272727272

The methodology that has been developed is beingtested in the EAST project to check the consistency of var-ious artifacts. The concept of a Consistency Workbenchwas developed in addition to the methodology itself be-cause UML models, in particular, can only be transformedinto formal models when software developers have suit-able tools for their day-to-day activities. This tool aims tosupport consistency management, which is required inUML-based development processes. Major componentsof the Consistency Workbench include rule-based defini-tion of transformations of UML models to formal modelsand the integration of these transformations in workflowsto describe consistency checks. This concept has beenimplemented in a research prototype by a project grouporganized by the Engels working group at the Universityof Paderborn. The Consistency Workbench currently sup-ports transformation of UML state charts and collabora-tion diagrams into a CSP language model.

Fig. 18 shows the definition of a consistency check inthe Consistency Workbench. Artifact selection in the Con-sistency Workbench can be seen in the left part of the fig-ure. A consistency check is modeled by means of anadapted activity diagram on the right. A consistencycheck comprises a workflow that integrates various ac-tivities. The figure shows different transformation activi-

umgegangen werden kann. Die Methodik basiert auf einerUntersuchung der Beziehungen verschiedener Dia-grammarten der UML und auf einer Abbildung von Teilmo-dellen in geeignete formale Modelle. Konsistenzproblemeentstehen dadurch, dass in verschiedenen Teilmodellen(z.B. in Sequenzdiagrammen und Statecharts) verwandteAspekte eines Systems modelliert werden (z.B. der Aus-tausch von Nachrichten). Ein Bestandteil der im C-LABentwickelten Methodik ist daher das Identifizieren dieserverwandten Aspekte. Darauf aufbauend wird für jedenAspekt ein geeignetes formales Modell gesucht (z.B. dieformale Sprache CSP). Nach einer Transformation einesUML-Modells in ein solches formales Modell, könnendann präzise Konsistenzbedingungen im formalen Modellangegeben werden. Die Transformation von konkretenUML-Modellen in ein formales Modell und die anschlie-ßende Überprüfung der Konsistenzbedingungen durch ge-eignete formale Verifikationswerkzeuge (z.B. Model Chek-ker) wird als Konsistenzcheck aufgefasst. Das Ergebniseines solchen Konsistenzchecks ist, dass das UML-Mo-dell entweder konsistent oder inkonsistent ist. Im letzte-ren Fall muss dann das Modell durch den Software-Ent-wickler entsprechend verändert werden.

Die entwickelte Methodik wird im Rahmen des EAST-Projektes für die Konsistenz von verschiedenen Artefak-ten erprobt. Da insbesondere dieTransformation von UML-Model-len in formale Modelle im tägli-chen Einsatz des Software-Ent-wicklers nur durch geeigneteWerkzeugunterstützung möglichist, wurde zusätzlich zur Methodikan sich das Konzept einer soge-nannten "Consistency Workbench"entwickelt. Ziel dieses Werkzeugsist es, das in UML-basierten Ent-wicklungsprozessen erforderlicheKonsistenzmanagement in geeig-neter Form zu unterstützen. We-sentliche Bestandteile der Consi-stency Workbench sind die regel-basierte Definition von Transfor-mationen von UML-Modellen informale Modelle sowie die Inte-gration dieser Transformationen inWorkflows zur Beschreibung von

Bild 18: Definition eines Konsistenzchecks in der Consistency Workbench

Fig. 18: Definition of a consistency check in the Consistency Workbench

7373737373

7373737373

Konsistenzchecks. Im Rahmen einer Projektgruppe istdieses Konzept in einem Forschungsprototypen umgesetztworden. Gegenwärtig unterstützt die Consistency Work-bench die Transformation von UML-Statecharts und UML-Kollaborationsdiagrammen in ein Modell der SpracheCSP.

In Bild 18 sieht man die Definition eines Konsistenz-checks in der Consistency Workbench. Auf der linken Sei-te der Abbildung ist die Artefaktauswahl der ConsistencyWorkbench zu sehen. Auf der rechten Seite wird ein Kon-sistenzcheck durch ein adaptiertes Aktivitätendiagrammmodelliert. Ein Konsistenzcheck besteht aus einem Work-flow, der verschiedene Aktivitäten integriert. In der Abbil-dung sind dazu unterschiedliche Transformationsaktivitä-ten ("Transformation"), eine Lokalisationsaktivität ("Locali-zation", zur Bestimmung der relevanten Statecharts desUML-Modells), eine Modelcheckaktivität ("Model Check")und Kombinationsaktivitäten ("Combine") zu sehen (sieheabgerundete weiße Rechtecke). Jede Aktivität verarbeiteteine oder mehrere Eingabemodelle und erzeugt Ausgabe-modelle, die durch weiße Rechtecke dargestellt werden.Der Kontrollfluss im Aktivitätendiagramm wird durchdurchgezogene Pfeile und der Objektfluss durch gestri-chelte Pfeile modelliert.

In der Consistency Workbench ist gegenwärtig im We-sentlichen ein Konsistenzcheck zur Überprüfung von Pro-tokollkonsistenz realisiert worden. Jedoch erlaubt es dasKonzept des Werkzeugs auch, weitere Konsistenzchecksfür andere UML-Modelle zu definieren. Dazu müssen wei-tere Abbildungen in geeignete formale Modelle entwickeltwerden und diese in einen geeigneten Workflow zur Be-schreibung eines Konsistenzchecks integriert werden.Gegenwärtig wird im C-LAB untersucht, ob und wie dieConsistency Workbench für weitere Konsistenzcheckseingesetzt werden kann. Mit der Einführung des neuenUML 2.0 Standards muss die Consistency Workbenchvoraussichtlich auch aus technischer Sicht erweitert wer-den, um diese UML-Modelle verarbeiten zu können.

Kontakt:Dr. Bernd Kleinjohann

email:Bernd.Kleinjohann@c-lab.de

ties, a localization activity to determine the relevant statecharts of the UML model, a model check activity, andcombined activities (see the white rectangles with round-ed corners). Each activity processes one or more inputmodels and generates output models that are representedby white rectangles. The control flow in the activity dia-gram is modeled by continuous arrows, and the objectflow by dashed arrows.

Basically a protocol consistency check has been im-plemented at present in the Consistency Workbench.However, the concept of the tool permits additional con-sistency checks to be defined for other UML models. Forthis, other mappings must be developed in suitable formalmodels, and these must be integrated in a suitable work-flow to describe a consistency check. C-LAB is currentlyexamining whether and how the Consistency Workbenchcan be used for other consistency checks. Introduction ofthe new UML 2.0 standard means that the ConsistencyWorkbench will probably need to be extended from atechnical viewpoint in order to be able to process theseUML models.

Contact:Dr. Bernd Kleinjohann

email:Bernd.Kleinjohann@c-lab.de

7474747474

7474747474

7575757575

7575757575

OPTISCHE AUFBAU- UND VERBIN-DUNGSTECHNIK

ÜBERBLICK

ie Arbeitsgruppe Optical Interconnection Techno-logy (OIT) hat ihr Ziel, die Entwicklung einer opti-schen Übertragungstechnik für sehr schnelle In-

tra-System-Datenverbindungen mittels in herkömmlichenLeiterplatten (PCB) integrierbaren optischen Multimode-Wellenleitern, konsequent weiterverfolgt. Im Rahmen derlaufenden Förderprojekte und Verbundvorhaben wurdendie Entwicklung eines Simulationswerkzeugs für die Sig-nalübertragung auf optischen Multimode-Wellenleiternund die Erweiterung der Labor-Messtechnik sowie dieAdaptierung und Modifikation standardisierter Messver-fahren für die Bestimmung der Wellenleiterdämpfung vor-angetrieben. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Erar-beitung von Konzepten für die Ein- und Auskopplung desLichtes in die optischen Wellenleiter in der Leiterplattedar.

Wesentlicher Aspekt sämtlicher Arbeiten ist dabei dieOrientierung an Randbedingungen und Forderungen, diesich aus der industriellen Einsetzbarkeit und kommerziel-len Verwertbarkeit der entwickelten Lösungen ableiten(z.B. Kompatibilität zu existierenden Lösungen der elektri-schen Verbindungstechnik, Kosteneffizienz, Standardisier-barkeit). Die industrielle Einsetzbarkeit der neuen Techno-logie wird dabei gemeinsam mit den entsprechenden Ent-wicklungsabteilungen und Bereichen des Siemens-Kon-zerns als auch mit den auf dem Gebiet der optischen Ver-bindungstechnik arbeitenden Partnern aus den aktuellenFörderprojekten OptiCon und HOLMS (Alcatel, HartingKG, ILFA GmbH, MiLaSys GmbH, Universität Hagen,Heriot-Watt University Edinburgh, ETH Zürich) vorange-trieben.

Der Trend ständig steigender Übertragungsraten ist in

PROJEKTÜBERSICHTEN / PROJECT OVERVIEW

OPTICAL INTERCONNECTION TECH-NOLOGY

OVERVIEW

n the year under review, C-LAB's Optical Intercon-nection Technology (OIT) group consistently pursuedits target of developing an optical interconnection

technology for very fast intrasystem data links using op-tical multimode waveguides that can be embedded inconventional printed circuit boards (PCBs). In publiclyfunded projects, our work continued with the develop-ment of a simulation tool for signal transmission on opti-cal multimode waveguides, the extension of laboratorymeasuring technology, and the adaptation and modifica-tion of standard measuring procedures to determinewaveguide attenuation. Another key activity was to drawup concepts for the coupling between optical wave-guides in a PCB and light-emitting/light-detecting devic-es.

A major aspect of all our work is orientation to the con-straints and requirements relating to the industrial appli-cability of the developed solutions (for example, compati-bility with existing electrical interconnection technologysolutions, cost efficiency, and standardizability). We arepushing ahead with our work on the industrial usability ofnew technologies together with the relevant developmentdepartments and units at the Siemens group and with opti-cal interconnection technology partners engaged in thepublicly funded OptiCon and HOLMS projects (Alcatel,Harting KG, ILFA GmbH, MiLaSys GmbH, University ofHagen, Heriot-Watt University in Edinburgh, Swiss Feder-al Institute of Technology (ETH) in Zurich).

The trend of constantly increasing data rates is undi-minished in datacom and storage as well as in the tele-com market. Several standards for high-speed interfaceshave already been defined (10 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit

7676767676

7676767676

der Datenverarbeitungs- und Speicherbranche sowie imTelekommunikationssektor ungebrochen. Es existierenbereits mehrere Standards für Schnittstellen mit sehr ho-hen Datenraten (10 Gigabit Ethernet, 10 Gigabit FibreChannel, Sonet OC-192 (10 Gbps) und OC-768 (40 Gbps)).Die Realisierung derartiger On-Board-Datenraten auf In-ter- und Intra-System-Verbindungen mittels herkömmli-cher Leiterplatten in Kupfertechnologie ist mit stark stei-genden Aufwänden und Kosten für Design und Fertigungder Sende- und Empfangskomponenten sowie der Über-tragungsstrecke verbunden. Die begrenzenden Faktorenreichen von den frequenzabhängigen Verlusten und Dis-kontinuitäten in den Verbindungsleitungen bis zu den enor-men Steckkräften, die bei Verwendung herkömmlicherHigh-Speed-Steckverbinder für die erforderliche hohe An-zahl von I/O-Verbindungen je Modul auftreten. Dies führtzu einem zunehmenden Interesse an der optischen On-Board-Verbindungstechnik und macht die Praxisrelevanzund die herausragende Bedeutung der F&E-Aktivitätender Arbeitsgruppe OIT deutlich.

Die Anerkennung der geleisteten Arbeiten manifestiertesich auch in dem Best Poster Award, der für die Präsenta-tion Improved Time Domain Simulation of Optical Multimo-de Intrasystem Interconnect auf der Date 2003 in Mün-chen ausgesprochen wurde, an der die Arbeitsgruppe OITmaßgeblich beteiligt war. In die-sem Zusammenhang ist auch dereingeladene Beitrag EmbeddedOptical Waveguides for On-Board Interconnections zu er-wähnen, der auf der KonferenzFrontiers in Optics, 87th OSA An-nual Meeting in Tucson, USA,präsentiert wurde. Weitere Bei-träge von OIT Mitarbeitern wur-den in renommierten, internatio-nalen Journalen veröffentlicht.

Neben der wissenschaftlichenAnerkennung der Arbeiten istdas starke Interesse von indu-strieller Seite an den OIT-Expo-naten auf der SMT/HYBRID/PACKAGING 2003 in Nürnberg,Deutschland, hervorzuheben.

Auf dem Stand des Industrie-arbeitskreises Mikrotechnische

Bild 19: OIT Exponate auf der SMT/HYBRID/PACKAGING 2003

Fig. 19: OIT exhibits at SMT/HYBRID/PACKAGING 2003

Fibre Channel, Sonet OC-192 (10 Gbps) and OC 768 (40Gbps)). Implementing such on-board data rates on inter-system and intrasystem interconnections with conven-tional PCBs based on copper technology is associatedwith increasing effort and cost for the design and manu-facturing of transmitter and receiver components and thetransmission link. Limiting factors range from frequency-dependent losses and discontinuities in the transmissionlines to the tremendous insertion forces that are involvedwhen using conventional high-speed connectors for thehigh number of I/O connections needed per module. Thisis raising interest in optical on-board interconnectiontechnology, and illustrates the practical relevance and theoutstanding significance of the OIT group's R&D activi-ties.

The work that we have done has received recognitionin the form of the Best Poster Award that was conferred atDate 2003 in Munich for the presentation Improved TimeDomain Simulation of Optical Multimode Intrasystem In-terconnects, in which the OIT group was heavily involved.In this respect we must also mention the invited paper ti-tled Embedded Optical Waveguides for On-Board Inter-connection, which was presented at Frontiers in Optics,the 87th OSA Annual Meeting in Tucson, Arizona, USA.Articles by OIT members were also published in re-

7777777777

7777777777

Produktion wurde der funktionsfähige Prototyp einer Lei-terplatte mit integrierten optischen Wellenleitern vorge-stellt. Die Entwicklung dieses Demonstrationsboards ba-siert auf im Rahmen des BMBF-Förderprojektes OptoSys[1] gewonnenen Forschungsergebnissen. Die optischeÜbertragungsstrecke inklusive der elektro-optischen undopto-elektrischen Wandlung sowie der Ein- und Auskopp-lung des Lichtes in die optischen Wellenleiter auf einer in-neren Lage der Leiterplatte ist Bestandteil einer Gigabit-Ethernet-Verbindung zwischenzwei Rechnern (vgl. Bild 20). Impraktischen Betrieb konnte mitdiesem Aufbau die gleiche Über-tragungsrate erzielt werden wiebei einer direkten Verbindungder beiden Rechner über eineGlasfaser. Nach derzeitigemKenntnisstand ist dies die erst-malige öffentliche Demonstrati-on einer optischen On-Board-Si-gnalübertragung mit Multimode-Wellenleitern auf einer Messeoder Konferenz. Bild 21 zeigt diebestückte opto-elektrische Lei-terplatte. Der Bildausschnitt un-ten links verdeutlicht das hierangewandte Prinzip der Licht-einkopplung in die Wellenleitermittels Umlenkspiegeln, die auf45º-Abschrägungen an denStirnseiten des Wellenleiters-tranges aufgebracht wurden.Die Darstellung unten rechts

nowned international journals.Our work has not only been recognized in scientific cir-

cles but has also attracted the attention of industry, aswitnessed by the great interest in OIT exhibits at SMT/HY-BRID/PACKAGING 2003 in Nuremberg, Germany.

The functional prototype of a PCB with integrated opti-cal waveguides was presented at the Microtechnical Pro-duction working group's stand. This demo board was de-veloped on the basis of the results of research carried outduring the BMBF-funded OptoSys [1] project. The opticallink - including electro-optical and opto-electrical conver-sion and coupling between optical waveguides on an in-ner layer of a printed circuit board and light-emitting/light-detecting devices – is part of a Gigabit Ethernet interfacebetween two computers (cf. Fig. 20). The transfer rateachieved in practical operations using this setup was thesame as with a direct fiber-optic interconnection betweenthe two computers. As far as we are aware, this is thefirst public demonstration of optical on-board signal trans-mission using multimode waveguides at a tradeshow orconference. Fig. 21 shows the populated opto-electricalPCB. The section at the bottom left illustrates the principle

Bild 20: Demonstrationsaufbau einer Gigabit-Ethernet-Verbindung zwischen zwei Rechnern über opto-elektrisches PCB (vgl. Bild 21)

Fig. 20: Demo setup of a Gigabit Ethernet interconnectionbetween two computers via opto-electrical PCB (cf. Fig. 21)

Bild 21: Demonstrationsboard mit integrierten optischen Wellenleitern für den Einsatz ineiner Gigabit-Ethernet-Verbindung. Ausschnittsvergrößerung unten links: Einkopplung desLichtes in die Wellenleiter mittels 45º-Spiegel. Ausschnittsvergrößerung unten rechts:Querschnitt der Leiterplatte mit den optischen Wellenleitern auf einer inneren Lage.

Fig. 21: Demo board with integrated optical waveguides for use in a Gigabit Ethernetinterconnection. Enlarged section at bottom left: Injection of light into the waveguide usinga 45° mirror. Enlarged section at bottom right: Cross-section of the PCB with the opticalwaveguides on an inner layer.

7878787878

7878787878

zeigt den Querschnitt der Leiterplatte mit den Wellenlei-tern auf einer inneren Lage. Die Kantenlänge der Wellen-leiter beträgt ca. 100µm. In Bild 22 ist ein Augendiagrammzur Charakterisierung der optischen Übertragungsstreckeinklusive der elektro-optischen und der opto-elektrischenWandlung dargestellt, das mit Hilfe eines PRBS-Genera-tors (Pseudo Random Binary Sequence) bei einer Daten-rate von 1.25 Gbps erzeugt wurde. Das weit geöffneteAuge verdeutlicht, dass eine fehlerfreie Signalübertra-gung über die optischen Wellenleiter realisiert werdenkann.

Auch der auf dem Messestandpräsentierte Prototyp der Simula-tionssoftware zur optischen Si-gnalübertragung in Multimode-Wellenleitern stieß auf großes In-teresse. Mit dieser Software kön-nen hinsichtlich ihres axial homo-genen Querschnitts und des Rou-tings (Geraden, Krümmungen) be-liebige Wellenleitergeometrienanalysiert werden (vgl. Bild 23).Dabei werden sowohl die Auswir-kungen mikrorauer Wellenleiter-oberflächen als auch intrinsi-scher Materialverluste (komplexeBrechzahlen) berücksichtigt. DieAnregung kann durch Vorgabevon Polarisation, Position undStrahlprofil vom Anwender defi-

used to couple light into the waveguides using 45° micromirrors mounted at the waveguide's ends. At the bottomright you can see a cross-section of the PCB with thewaveguides on an inner layer. The edge length of thewaveguides is approx. 100 µm. Fig. 22 shows an eye dia-gram that was generated using a pseudo-random binarysequence (PRBS) generator at a data rate of 1.25 Gbps tocharacterize the optical transmission link, including elec-tro-optical and opto-electrical conversion. The wide openeye shows that it is possible to implement error-free sig-nal transmission over optical waveguides.

The prototype of the simulation tool for optical signaltransmission in multimode waveguides also roused greatinterest when it was shown at the tradeshow. This soft-ware makes it possible to analyze any waveguide geome-try (cf. Fig. 23) showing a homogeneous cross-sectionalong its axial trajectory (routing consists of straight linesand circular bends). The impacts of both micro-roughwaveguide surfaces and intrinsic material losses (com-plex refractive indices) are taken into account in this pro-cess. Users can specify polarization, position and rayprofile in order to define excitation (cf. Fig. 24).

The software calculates step responses in the time do-main. Fig. 25 shows the step response of a 7 cm, S-shaped optical waveguide with cross-sectional dimen-sions of 70 µm x 70 µm, assuming an ideal surface and asurface with a mean surface roughness of Rq=30nm. The

Bild 22: Augendiagramm bei Ansteuerung der optischenÜbertragungsstrecke mit einer Datenrate von 1.25 Gbps

Fig. 22: Eye diagram when the optical transmission link isoperating at a data rate of 1.25 Gbps

Bild 23: Implementierung der Algorithmen in eine Simulationsumgebung(Forschungsprototyp)

Fig. 23: Implementation of the algorithms in a simulation environment (research prototype)

7979797979

7979797979

niert werden (vgl. Bild 24).Die Software berechnet die Sprungantworten im Zeitbe-

reich. Bild 25 zeigt die Sprungantwort eines 7 cm langenin einem S-Bogen verlegten optischen Wellenleiters mitQuerschnittsabmessungen von 70µm x 70µm, bei Annah-me einer glatten Oberfläche bzw. einer Oberfläche mit ei-ner mittleren Rautiefe von Rq=30nm. Zum einen nimmt dieBreite des Impulses beim Durchlaufen des Wellenleitersinfolge der Modendispersion zu und die Signalflankenwerden verschliffen. Zum anderen bewirkt die Oberflä-chenrauigkeit eine erhöhte Dämpfung von 0.517dB.

PROJEKTE ZUR OPTISCHEN AUFBAU- UND VERBIN-DUNGSTECHNIK

OptiConOptiConOptiConOptiConOptiConDer Fokus dieses vom BMBF geförderten Projektes liegtauf der industriellen Produktionstechnik für Baugruppenmit integrierten optischen Kurzstreckenverbindungen. In-nerhalb dieses Projekts hat die Gruppe OIT u.a. die Ar-beiten zur Festlegung einer standardisierten Dämpfungs-messprozedur für optische Multimode-Wellenleiter vor-angetrieben. Hierzu wurde der für Single- und Multimo-de-Fasern bereits existierende Standard im Hinblick aufseine Anwendbarkeit für optische Wellenleiter analysiert.Die Wirksamkeit der bisher erarbeiteten Maßnahmen zurVereinheitlichung der Dämpfungsmessprozedur wurdedurch zahlreiche Messreihen im OIT Labor und auchdurch Vergleichsmessungen in den Laboren der OptiConProjektpartner verifiziert.

Wichtig für die Anwendbarkeit der optischen On-Board-Verbindungstechnik ist es, auch Krümmungen vonWellenleitern im Entwurfsprozess berücksichtigen zu kön-nen. Dazu wurde der Prototyp der Simulationssoftware

pulse width increases when the pulse travels along thewaveguide because of mode dispersion, and the signalrise time increases. Surface roughness increases attenu-ation by 0.517 dB.

OPTICAL INTERCONNECTION TECHNOLOGYPROJECTS

OptiConOptiConOptiConOptiConOptiConThis BMBF-funded project is focusing on industrial man-ufacturing technology for modules with integrated short-range optical interconnections. In the course of thisproject, the OIT group has advanced the definition of astandardized attenuation measurement procedure for op-tical multimode waveguides. In doing so we analyzed theexisting standard for single and multimode fibers to seewhether it was applicable to optical waveguides. The ef-fectiveness of measures worked out so far to standardizethe attenuation measurement procedure was verified bya series of measurements at the OIT lab as well as bymeasurements at the labs of our OptiCon project part-ners.

An important aspect of the applicability of optical on-board interconnection technology is to allow for curva-tures of waveguides in the design process. The necessary

Bild 25: Normierte Sprungantworten eines s-förmigverlegten, 7 cm langen optischen Wellenleiters mit einerQuerschnittsfläche von 70 x 70 µm² in Abhängigkeit von derOberflächenrauigkeit Rq (TL = Signalverzögerung desWellenleiters, TA = Signalanstiegszeit der Sprungantwort)

Fig. 25: Normalized step responses of an S-shaped, 7 cmoptical waveguide with cross-sectional dimensions of 70 x70 µm² as a function of surface roughness Rq (TL = signaldelay of the waveguide, TA = signal rise time of the stepresponse)

Bild 24: Prinzipbild zur Simulation des Übertragungsver-haltens von optischen Wellenleitern

Fig. 24: The principle of simulating the transfer behavior ofoptical waveguides

8080808080

8080808080

(erweitertes Ray Tracing-Verfahren) um entsprechende Al-gorithmen ergänzt. Da eine exakte Lösung des Problemsfür Multimode-Wellenleiter nicht möglich ist, wurde zurVerifikation der Simulationsalgorithmen die Näherungnach Marcuse herangezogen. Bei diesem Verfahren wer-den die Verluste durch Integration der transversalen Kom-ponente des Poynting-Vektors außerhalb des Wellenleiter-kerns ermittelt. Im Ergebnis stellt sich eine modenabhän-gige Dämpfung ein, die von der Querschnittsgeometrie(Rechteck, Trapez) und den entsprechenden Abmessungensowie dem Krümmungsradius abhängt. Ein Vergleich derBerechnungsergebnisse mit Resultaten, die mit der Simu-lationssoftware nach dem Ray-Tracing Verfahren erzieltwurden, ist unter Beachtung einiger Randbedingungenmöglich. Dazu wurde die Dämpfung eines Schichtwellen-leiters mit einer 90º-Krümmung in Abhängigkeit des Krüm-mungsradius berechnet. Für den Schichtwellenleiter miteiner Kernschichtdicke von 100 µm wurde eine über alleausbreitungsfähigen Moden gleichverteilte Leistung an-genommen. Bild 26 zeigt die Gegenüberstellung der mit

den beiden Verfahren erzielten Ergebnisse. Aus dem Dia-gramm ist zum einen die sehr gute Übereinstimmung er-sichtlich. Zum anderen wird deutlich, dass für die be-trachtete Anordnung die Dämpfung bei kleinen Krüm-mungsradien sehr stark zunimmt. Bei großen Radien kanndie Dämpfung infolge der Krümmung dagegen vernachläs-sigt werden.

Bild 26: Simulationsergebnis zur Dämpfung in Abhängigkeitder Krümmung eines Schichtwellenleiters

Fig. 26: Results of simulating attenuation as a function of thecurvature of a slab waveguide

algorithms were added to the simulation software proto-type (extended ray tracing method). Marcuse's approxi-mation method was used to verify the simulation algo-rithms since there is no exact solution to this problem formultimode waveguides. In this method, the losses arecalculated by integrating the transversal component of thePoynting vector outside the waveguide's core region. Thisresults in mode-dependent attenuation which, in turn, de-pends on the cross-sectional geometry (rectangular, trap-ezoidal), the corresponding dimensions and the bendingradius. It is possible to compare the results of calculationwith the results obtained by the simulation software onthe basis of the ray tracing method when some con-straints are taken into consideration. To do this, the attenu-ation of a slab waveguide with a 90° curvature was cal-culated as a function of the curvature radius. For the anal-ysis of the slab waveguide with a core height of 100 µm itwas assumed that all guided modes were stimulated ho-mogeneously. Fig. 26 shows the comparison of the resultsachieved by the two methods. On the one hand, thecurves show a very good match. On the other hand, it isapparent that attenuation increases drastically in theevent of small bending radii for the setup that was investi-gated. As far as large radii are concerned, though, it is

Bild 27: Beispielhafte Teststrukturen zum Vergleich vonMess- mit Simulationsergebnissen für optische Wellenleitermit Bögen sowie die Hintereinanderschaltung von Bögenund Geradenstücken

Fig. 27: Sample test structures to compare measured andsimulated results for optical waveguides with bends and aseries connection of bends and straight lines

8181818181

8181818181

Durch die hier vorgestellten Algorithmen zur simulati-onstechnischen Analyse von Krümmungen konnte eineweitere Lücke im Entwurfsprozess für Wellenleiteranord-nungen geschlossen werden. Für die messtechnische Ve-rifikation der Algorithmen wurden Layouts für Testobjektemit entsprechenden Wellenleiterstrukturen entwickelt (vgl.Bild 27). Mit Hilfe derartiger Teststrukturen werden diemesstechnisch basierten Verifikationsarbeiten fortgesetzt.

HOLMSHOLMSHOLMSHOLMSHOLMSIn dem EU-Projekt HOLMS (High Speed Opto-ElectronicMemory Systems) wurden im Rahmen des TeilprojektsOptoelectronic PCB wesentliche Erweiterungen an denSimulationsalgorithmen vorgenommen. Dies bezieht sichzum einen auf die Implementierung eines Multidetektor-Ansatzes zur ortsabhängigen Ausgabe der Sprungantwor-ten. Dadurch wird z.B. ein Vergleich mit Messergebnis-sen zur Wellenleiterdämpfung einfach möglich, die nachder Cut-Back-Methode ermittelt werden. Zum anderenwurde die Simulationssoftware um Algorithmen zur Simu-lation von Punkt zu Punkt-Verbindungen erweitert, wel-che aus der beliebigen Hintereinanderschaltung mehre-rer Geradenstücke und Krümmungen entstehen.

Im Hinblick auf die im Projekt angestrebte Erstellungeines Prototypen für eine optische Processor-Memory-Verbindung, wurde das Layout(vgl. Bild 28) für eine optischeLage entwickelt, die in eineherkömmliche Leiterplatte inte-griert werden kann. Auf dieseroptischen Lage sind 192 Wel-lenleiter für die Verbindung vonzwei Prozessoren und vierMemory-Submodulen vorge-sehen. Jeder der in Bild 28dargestellten 16 Stränge ent-hält 12 Wellenleiter. Für dasLayout der Wellenleiter stehteine kreisrunde Fläche mit ei-nem Durchmesser von 7 Inchzur Verfügung. Weiterhin mussein minimaler Biegeradius von1 cm zur Begrenzung der Ver-luste eingehalten werden.

possible to neglect attenuation of bends.The algorithms to simulate and analyze bends that have

been presented here closed another gap in the designprocess for waveguide configurations. Layouts for testobjects were developed with corresponding waveguidestructures (cf. Fig. 27) in order to verify the algorithms bymeasurement. Verification based on measurements willcontinue using such test structures.

HOLMSHOLMSHOLMSHOLMSHOLMSThe simulation algorithms defined in the OptoelectronicPCB subproject of the EU-funded HOLMS project (High-Speed Opto-Electronic Memory Systems) were extendedconsiderably. On the one hand, this relates to the imple-mentation of a multidetector approach for location-depen-dent output of step responses, making it easy, for in-stance, to make a comparison with measured results ofwaveguide attenuation obtained according to the cut-back method. On the other hand, the simulation softwarehas been extended by means of algorithms to simulatepoint-to-point connections comprising multiple straightlines and bends connected in series.

One of the goals of this project is to create a prototypefor an optical processor-memory interface; thus, a layoutwas developed for an optical layer that can be integrated

in a conventional printedcircuit board (cf. Fig. 28).This optical layer incorpo-rates 192 waveguides toconnect two processorsand four memory submod-ules. Each of the 16waveguide channelsshown in Fig. 28 contains12 waveguides. A circulararea with a diameter ofseven inches is availablefor the layout of thewaveguides. In addition, aminimum bend radius of 1cm needs to be observedin order to limit losses.

Bild 28: Layoutentwurf für die optische Lage desSystemboards im HOLMS-Projekt

Fig. 28: Layout design for the optical layer of thesystem board in the HOLMS project

8282828282

8282828282

OUTLOOK

The demonstration of a functional printed circuit boardwith integrated optical waveguides has shown that OIT'sapproach to an opto-electrical module can be realized.Despite great progress, though, the technology cannot beused in industrial applications yet. A considerable amountof research and development effort is still needed in thisarea. C-LAB's OIT group is therefore working intensivelyon expanding the know-how that has been acquired in thefabrication of optical waveguides, their integration intoconventional PCBs, simulation of their static and dynamictransmission behavior as well as their coupling to photon-ic devices, and the use of this know-how together withbusiness partners as the basis for further research anddevelopment projects.

A key problem of on-board optical interconnectiontechnology is the coupling between waveguides that areembedded in a printed circuit board and light-emitting/light-detecting devices. Work on macromodeling of laserand photo diodes and on modeling and simulation of opti-cal coupling will be intensified in order to obtain better so-lutions here. Furthermore, work will continue on the im-plementation of enhanced coupling concepts.

[1] The BMBF-funded Optical Interconnection Systems(OptoSys) project was completed in 2002. The results ofthat project formed the basis of the presented demosystem which was developed jointly by Siemens, theUniversity of Paderborn, ILFA, Infineon and Daimler-Chrysler under the leadership of C-LAB's OIT group.

Contact:Dr. Jürgen Schrage

email:Juergen.Schrage@c-lab.de

AUSBLICK

Die Demonstration einer funktionsfähigen Leiterplattemit integrierten optischen Wellenleitern hat die Realisier-barkeit des OIT-Ansatzes einer opto-elektrischen Bau-gruppe gezeigt. Trotz großer Fortschritte ist die Technolo-gie jedoch noch nicht industriell einsetzbar. Hier bestehtweiterhin erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbe-darf. Daher arbeitet die Gruppe OIT des C-LAB intensivdaran, das auf den Gebieten der Herstellung von opti-schen Wellenleitern, ihrer Integration in herkömmlicheLeiterplatten sowie der Simulation ihres statischen unddynamischenÜbertragungsverhaltens und der Ein- undAuskopplung von Signalen gewonnene Know-how auszu-bauen und gemeinsam mit Partnern aus der Industrie alsBasis für weitere Forschungs- und Entwicklungsprojektezu nutzen.

Ein zentrales Problem der optischen On-Board-Verbin-dungstechnik ist die Ein- und Auskopplung des Lichtes indie in eine Leiterplatte integrierten Wellenleiter. Um hierzu verbesserten Lösungen zu kommen, werden insbeson-dere die Arbeiten hinsichtlich der Makromodellierung vonLaser- und Fotodioden sowie die Modellierung und Simu-lation von Koppeloptiken intensiviert. Darüber hinaus wirddie praktische Umsetzung von weiterentwickelten Kop-pelkonzepten konsequent verfolgt.

[1] Das BMBF-Projekt Optical Interconnection Systems(OptoSys) wurde bereits 2002 abgeschlossen. Ausgehendvon den Ergebnissen dieses Projekts wurde das vorge-stellte Demonstrationssystem unter der Leitung vonC-LAB/OIT gemeinsam entwickelt von Siemens, derUniversität Paderborn, ILFA, Infineon und DaimlerChrysler.

Kontakt:Dr. Jürgen Schrage

email:Juergen.Schrage@c-lab.de

8383838383

8383838383

8484848484

8484848484

8585858585

8585858585

B. Kleinjohann: Rechnerarchitekturen, Vorlesung an der Universität Kassel, (WS2003/2004)

C. Reimann: OpenGL-Programmierung, WS02/03, Hochschule Harz, Wernigerode

C. Reimann: Objektorientierte Programmierung, WS03/04, Hochschule Harz,Wernigerode

B. Kleinjohann: Mexi - Ein Roboterkopf, der Emotionen zeigen kann!, Vortrag imKurs "Emotion und Kommunikation" des Graduiertenkollegs "AufgabenorientierteKommunikation", Universität Bielefeld, Technische Fakultät und Fakultät fürLinguistik und Literaturwissenschaften (SS 2003, 25.07.03)

Universität Paderborn, Fakultät für WirtschaftswissenschaftenFachgebiete Wirtschaftsinformatik

Thronicke: Gastvortrag „Webservices“ im Rahmen einer Vorlesungsreihe mitIndustrieexperten

Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und MathematikAbteilung für Informatik

B. Kleinjohann, L. Kleinjohann: Intelligenz in eingebetteten Systemen (SS 2003)

B. Kleinjohann, L. Kleinjohann: Eingebettete Systeme (WS 2003/2004)

B. Kleinjohann, D. Stichling: Projektgruppe Paderkicker II, Teil 1 (WS 2002/2003)

B. Kleinjohann, Stichling: Projektgruppe Paderkicker II, Teil 2 (SS 2003)

B. Kleinjohann, Stichling: Projektgruppe Paderkicker III, Teil 1 (WS 2003/2004)

B. Kleinjohann, L. Kleinjohann: Eingebettete Systeme (WS 2002/2003)

F.-J. Rammig: Grundlagen der Rechnerarchitektur (WS 2002/2003)

F.-J. Rammig: Grundlagen der Technischen Informatik (SS 2003)

F.-J. Rammig: Grundlagen der Rechnerarchitektur (WS 2003/2004)

F.-J. Rammig: Real Time Operating Systems (SS 2003)

F.-J. Rammig: Introduction to Real-time Operating Systems (WS 2002/2003, WS2003/2004))

F.-J. Rammig, P. Altenbernd, C. Loeser, M. Ditze: Projektgruppe Peer to PeerVernetzung von digitalen Videorecordern, Teil 1 (WS2002/2003)

F.-J. Rammig, P. Altenbernd, C. Loeser, M. Ditze: Projektgruppe Peer to PeerVernetzung von digitalen Videorecordern, Teil 2 (SS 2003)

V. Paelke, C. Reimann: Oberseminar Visualisierung, Interaktion und Usability(WS2002/2003, SS03)

PUBLIKATIONEN, FÖRDERPROJEKTE UNDWISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEIT

PUBLICATIONS, FUNDED PROJECTS ANDSCIENTIFIC COLLABORATIONS

LEHRVERANSTALTUNGEN / LECTURES

T. Bierhoff: Informationstechnisches Praktikum der Elektrotechnik (WS 2002/2003)

A. Wallrabenstein: Übungen Theoretische Elektrotechnik A (WS 2002/2003)

A. Wallrabenstein: Übungen Theoretische Elektrotechnik B (SS 2003)

Y. Sönmez, A. Wallrabenstein: Übungen Feldtheorie (SS 2003)

Y. Sönmez, O. Stübbe: Übungen Elektromagnetische Wellen (WS 2003/2004)

Universität Paderborn, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Fachgebiete Betriebswirtschaftslehre

Externe Lehrveranstaltungen

H. Hohensohn: IT & Marketing (SS 2003) M. Rese, H. Schimmelpfennig, A. Krebs, G. Gräfe: Marketingseminar(WS 2002/2003)

Universität Paderborn, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und MathematikAbteilung für Elektrotechnik und Informationstechnik

8686868686

8686868686

BÜCHER, KONFERENZ- UND JOURNAL-BEITRÄGE /BOOKS, CONFERENCE AND JOURNAL PAPERS

D. Beier, R. Billert, B. Brüderlin, B. Kleinjohann, D. Stichling: "Marker-less VisionBased Tracking for Mobile Augmented Reality"; In Proceedings of the SecondInternational Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR 2003),October 2003, Tokyo, Japan; October 2003

F. Berger, S. Bublitz, W. Thronicke: "Kurzübersicht von Open Source Portalen"; Kern,W./ Rammig, F.-J. (Hrsg.): C-LAB Report, 2. Jg. (2002) Nr. 3.; 2003

C. Böke, M. Götz, T. Heimfarth, D. El-Kebbe, F.-J. Rammig: "(Re-) Configurable Real-time Operating Systems and Their Applications"; In Proc. WORDS 2003, IEEE;January 2003

S. Böttcher, S. Groppe: "Automated Data Mapping for Cross Enterprise Data Integra-tion"; International Conference of Enterprise Information Systems (ICEIS 2003),Angers, France; 2003

F. Dittmann, B. Kleinjohann, A. Rettberg: "Efficient Bit-Serial Constant Multiplicationfor FPGAs"; In Proceedings of the 11th NASA Symposium VLSI Design, Coeur dAlene Resort, Coeur d Alene, Idaho, USA, 28 - 29 May 2003; May 2003

M. Ditze, R. Bernhardi-Grisson, G. Kämper, P. Altenbernd: "Porting the InternetProtocol to the Controller Area Network"; RTLIA 2003, Porto; 2003

H.-J. Eikerling, W. Müller, T. Schattkowsky, J. Wegner: "Tool Integration andManagement in Heterogeneous Computer Networks"; DATE 2003, Munich(Germany); March 2003

G. Engels, R. Heckel, J. Küster: "The Consistency Workbench: A Tool forConsistency Management in UML-based Development"; Proceedings UML 2003 -The Unified Modeling Language. Modeling Languages and Applications. 6thInternational Conference, San Francisco, USA, LNCS, Springer; October 2003

G. Engels, J. Küster, R. Heckel, M. Lohmann: "Model Based Verification andValidation of Properties"; Uniform Approaches to Graphical SpecificationTechniques - UniGra 2003 - (@ ETAPS 2003), Warsaw; April 2003

A. Ermedahl, F. Stappert, J. Engblom: "Clustered Calculation of Worst-CaseExecution Times"; International Workshop on Compiler and Architecture Supportfor Embedded Systems (CASES; October 2003

E. Esau, B. Kleinjohann, L. Kleinjohann, D. Stichling: "MEXI - Machine withEmotionally eXtended Intelligence: A software architecture for behavior basedhandling of emotions and drives"; In Proceedings of the3rd InternationalConference on Hybrid and Intelligent Systems (HIS'03), IEEE Systems, Man andCybernetics Society, December, 2003, Melbourne, Australia; December 2003

E. Esau, B. Kleinjohann, L. Kleinjohann, D. Stichling: "VisiTrack - Video BasedIncremental Tracking in Real-Time"; In Proceedings of the 6th IEEE InternationalSymposium on Object-oriented Real-time Computing (ISORC '03), May, 2003,Hakodate, Japan; May 2003

S. Flake, W. Müller: "Semantics of State-Oriented Expressions in the ObjectConstraint Language"; Fifteenth International Conference on Software Engineeringand Knowledge Engineering (SEKE 2003), San Francisco, USA, pages 142-149;July 2003

S. Flake, W. Müller: "Expressing Property Specification Patterns with OCL"; The2003 International Conference on Software Engineering Research and Practice(SERP'03), Las Vegas, Nevada, USA. pages 595-601; June 2003

S. Flake, W. Müller: "Formal Semantics of Static and Temporal State-Oriented OCLConstraints"; Journal on Software and System Modeling (SoSyM), Volume 2,Number 3, Springer-Verlag, Heidelberg, Germany; September 2003

S. Flake: "Modeling and Verification of Manufacturing Systems: A Domain-SpecificFormalization of UML"; Proceedings of the 7th IASTED International Conferenceon Software Engineering and Applications (SEA 2003), Los Angeles, CA, USA;November 2003

S. Flake: "Temporal OCL Extensions for Specification of Real-Time Constraints(Position Paper)"; UML 2003 Workshop "Specification and Validation of UMLmodels for Real Time and Embedded Systems" (SVERTS), San Francisco, CA,USA; October 2003

S. Flake: "OclType - A Type or Metatype?"; UML 2003 Workshop "OCL 2.0 - IndustryStandard or Scientific Playground?", San Francisco, CA, USA; October 2003

S. Flake, W. Müller: "Formal Semantics of OCL Messages"; UML 2003 Workshop"OCL 2.0 - Industry Standard or Scientific Playground?", San Francisco, CA, USA;October 2003

R. Freitag, W. Dzida, B. Majonica, K. Nebe, N. Woletz: "Usability Laboratories -Quantitative and Qualitative Approaches"; Published: Proc. HCI International2003, Crete, Greece; 2003

J. Gerling, O. Stübbe, J. Schrage, G. Mrozynski, J. Teich: "Improved time domainsimulation of optical multimode intrasystem interconnects"; DATE 2003, pp. 1110-1111, Munich (Germany); March 2003

H. Giese, M. Tichy, S. Burmester, W. Schäfer, S. Flake: "Towards the CompositionalVerification of Real-Time UML Designs"; 9th European Software EngineeringConference (ESEC), Helsinki, Finland; September 2003

G. Gräfe: "Information Brokerage auf elektronischen Märkten: Eine ökonomischeAnalyse der kritischen Erfolgsfaktoren"; Dangelmaier, W./ Gajewski, T./Kösters,C.: Innovationen im E-Business, ALB-HNI-Verlagsschriftenreihe, Bd. 10, 1. Aufl.,Paderborn 2003, S. 61-70; 2003

G. Gräfe: "Incredible Information on the Internet: Biased Information Provision and aLack of Credibility as a cause of Insufficient Information Quality"; Eppler M./Helfert, M. (Eds): Proceedings of the 8th International Conference on InformationQuality at MIT, 2003, pp. 133-146; 2003

G. Gräfe, L. Werner: "Kontextbasierte Informationsrecherche zur Verbesserung derInformationsqualität in Entscheidungsprozessen"; R. Y. Wang, M. Mielke (Hrsg.): 1.German Information Quality Management Conference & Workshop, ConferenceProceedings, 2003, S. 485-499; 2003

S. Groppe, S. Böttcher: "XPath Query Transformation based on XSLT Stylesheets";Fifth International Workshop on Web Information and DataManagement (WIDM);November 2003

S. Groppe, S. Böttcher: "Querying Transformed XML Documents: Determining aSufficient Fragment of the Original Document"; Workshop Web Databases.Berliner XML Tage, Berlin, Germany; 2003

J. Hang, H. Hohensohn: "Eine Einführung zum Open Source Konzept aus Sicht derwirtschaftlichen und rechtlichen Aspekte"; Kern, W./ Rammig, F.-J. (Hrsg.): C-LABReport, 2. Jg. (2002) Nr. 2.; 2003

C-LABfocusSpezial "Schnell-Lesen", Markus Mersmann, 12. März 2003, 26. März2003 und 9. April 2003

C-LABfocusSpezial ""Emotionale Intelligenz erkennen und die persönliche Entwick-lung planen", Karin Brämisch-Meyer, 22. März 2003

Workshop "Virtual Product Creation"; Dr. Heidi Hohensohn, Christine Ludwig; 27./28. März 2003, Barcelona

C-LABfocus "Mitarbeitergespräche aus Mitarbeitersicht", Delia Plass, 9. April 2003

C-LABfocus "Erfolge bewegen", Renate Irena Mahr, 21. Mai 2003

Seminar "UML - Unified Modeling Language", Sascha Jahn, 29. Juli 2003

C-LABfocus "Mittelstandsmarketing", Till Grothus, 30. Juli 2003

Seminar "Web-Services", Dr. Wolfgang Thronicke, 5. August 2003

Workshop "Languages for Formal Method" im Rahmen der FDL 2003, Frankfurt, 23.- 26. September 2003. General Chair Dr. Wolfgang Müller.

C-LABfocus "Führung als Dienstleistung? ", Karin Brämisch-Meyer, 15. Oktober2003

C-LABfocus " Eigenschaften des Erfolgs - Leidenschaft als Grundlage", GuntmarWolff, 26. November 2003

C-LABfocusSpezial "Open Source Workshop", Markus Dubielzig, Dr. WolfgangThronicke, Matthias Lindemann, Rainer Glaschick, 10. Dezember 2003

WORKSHOPS & VERANSTALTUNGEN DURCHGEFÜHRT VOM C-LAB /WORKSHOPS & EVENTS ORGANIZED BY C-LAB

8787878787

8787878787

J. Hang, H. Hohensohn, K. Mayr, T. Wieland: "Benefits and Pitfalls of Open Source inCommercial Contexts"; Free/OpenSource Software Development, Wien 2003,Austria; 2003

R. Heckel, J. Küster, S. Thöne, H. Voigt: "Towards Consistency of Web ServiceArchitectures"; Proceedings of the 7th World Multiconference on Systemics,Cybernetics and Informatics (SCI) 2003, Orlando, USA; July 2003

T. Heimfarth, M. Götz, F.-J. Rammig, F.-R. Wagner: "RTC: A Real-timeCommunication Middleware on Top of RTAI-Linux"; In Peter Puschner, TatsuoNakajima, and Arif Ghafoor, editors, The Sixth IEEE International Symposium onObject-Oriented Real-Time Distributed Computing (ISORC 2003), pages 19-25,Hakodate, Hokkaido, Japan, 14 - 16 May 2003; May 2003

H. Hohensohn, J. Hang: "Product - and Service Related Business Models for OpenSource Software"; Tagungsband Net.ObjectDays 2003, Erfurt, Germany; Septem-ber 2003

B. Kleinjohann, L. Kleinjohann, D. Stichling, E. Esau: "MEXI - Machine withEmotionally eXtended Intelligence"; In Proceedings of the 4th InternationalScientific and Technical Conference on Intellectual and Multiprocessor Systems(IMS 2003), Gelendzhik, Russia; September 2003

M. Koch, C. Rust, B. Kleinjohann: "Design of Intelligent Mechatronical Systems withHigh-Level Petri Nets"; IEEE/ASME International Conference on AdvancedIntelligent Mechatronics (AIM2003), Kobe, Japan.; July 2003

T. Kostienko, W. Müller, A. Pawlak, T. Schattkowsky: "An Advanced Infrastructurefor Collaborative Engineering in Electronic design Automation"; CE Research andApplications 2003, Madeira, Portugal; July 2003

D. Krause: "Interkulturelle Zusammenarbeit in virtuellen Kooperationen"; Kern, W./Rammig, F.-J. (Hrsg.): C-LAB Report, 2. Jg. (2002) Nr. 1.; 2003

A. Krupp, W. Müller: "Formale Verfeinerung und Modelchecking von zeitbehaftetenendlichen Automaten"; GI-Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zurModellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen, Bremen, Germany,pages 219-228; February 2003

A. Krupp, W. Müller: "Combining Formal Refinement and Model Checking for Real-Time Systems Verification"; Proceedings of the Forum on Design Languages(FDL'03), Frankfurt, Germany; September 2003

J. Küster, R. Heckel, G. Engels: "Defining and and Validating Transformations of UMLModels"; Proceedings of the IEEE Symposium on Visual Languages and FormalMethods, Auckland, New Zealand; October 2003

J. Küster, J. Stehr: "Towards Explicit Behavioral Consistency Concepts in the UML";Proceedings of the 2nd International Workshop on Scenarios and State Mach-ines: Models, Algorithms, and Tools. Portland, USA.; May 2003

W. Y. Liu, C. Rust, F. Stappert: "A Simulation Platform for Petri Net Models ofDynamically Modifiable Embedded Systems"; European Simulation and ModellingConference (ESMc 2003), Naples, Italy; October 2003

Ch. Loeser, W. Müller, F. Berger, H.-J. Eikerling: "Peer-to-Peer for Virtual HomeEnvironments"; Proc. of the 36th Hawaii international Conference on SystemSciences (HICSS-36), Big Island, Hawaii; January 2003

Ch. Loeser, M. Ditze, P. Altenbernd: "Architecture of an intelligent Quality-of-Serviceaware Peer-to-Peer Multimedia Network"; Proc. of the 7th World ofMulticonference on Systemics, Cybernetics and Informatics (SCI-2003), Orlando,Florida; July 2003

Ch. Loeser, M. Dücker: "Peer-to-Peer Technologies for Collaborative Engineering";Proc. of the international Workshop on Challenges in Collaborative Engineering(CCE-2003), Poznan, Poland; April 2003

Ch. Ludwig, H. Hohensohn: "How to develop successful and consumer-orientatednew mobile and online services?"; Kern, W./ Rammig, F.-J. (Hrsg.): C-LAB Report,2. Jg. (2002) Nr. 4.; 2003

P. Lukowicz, J. Jahns, R. Barbieri, Th. Bierhoff, A. Gauthier, M. Jarczynski, G. A.Russel, J. Schrage, W. Süllau, J. F. Snowdon, M. Wirz, G. Tröster:"Optoelectronic Interconnection Technology in the HOLMS System"; IEEE Journalof Selected Topics in Quantum Electronics, March/April 2003, Volume 9, Number2; March 2003

W. Müller, W. Rosenstiehl: "An ASM Based SysyemC Simulation Semantics"; In W.Mueller, W. Rosenstiel, J. Ruf (eds.). SystemC - Methodologies and Applications.Kluwer, Dordrecht (Netherlands); June 2003

W. Müller, W. Rosenstiehl, J. Ruf: "SystemC - Methodologies and Applications";SystemC - Methodologies and Applications. Kluwer, Dordrecht (Netherlands);June 2003

W. Müller, R. Schaefer: "Adaptive profiles for Multi-Modal Interaction in IntellignetFrameworks"; Joint Workshop IJCAI Workshop on Artificial Intelligence, Infor-mation Access, and Mobile Computing, Acapulco (Mexico); August 2003

W. Müller, J. Wang: "SmartCard for Secure Collaborative Engineering"; Challengesin Collaborative Engineering (CCE’03), April 15-16, 2003, Poznan (Poland);April 2003

F.-J. Rammig, C. Rust: "Modeling of Dynamically Modifiable Embedded Real-TimeSystems"; 9-th IEEE International Workshop on Object-oriented Real-timeDependable Systems (WORDS 2003F), Capri Island, Italy.; October 2003

M. Rese, G. Gräfe: "Information Supply on the Internet - An Analysis of SupplierBehaviour and Consequences for Customer Decision Making"; InternationalJournal of Management and Decision Making, Vol. 4, Nos. 2/3, pp 161-177; 2003

A. Rettberg, F. Dittmann, M. Zanella, T. Lehmann: "Towards a High-Level Synthesisof Reconfigurable Bit-Serial Architectures"; In Proceedings of the 16th Symposi-um on Integrated Circuits and System Design (SBCCI), Sao Paulo, Brazil, 8 - 11September 2003; September 2003

A. Rettberg, M. Zanella, T. Lehmann, U. Dierkes, C. Rustemeier: "ControlDevelopment for Mechatronic Systems with a Fully Reconfigurable PipelineArchitecture"; In Proceedings of the 16th Symposium on Integrated Circuits andSystem Design (SBCCI), Sao Paulo, Brazil, 8 - 11 September 2003; September2003

A. Rettberg, M. Zanella, T. Lehmann, C. Bobda: "A New Approach of a Self-TimedBit-Serial Synchronous Pipeline Architecture"; In Proceedings of the RapidSystem Prototyping Workshop, Bahia Hotel, San Diego, CA, USA, 9 - 11 June2003; June 2003

A. Rettberg, F.-J. Rammig, B. Kleinjohann: "Low Power Driven High-Level Synthesisfor Dedicated Architectures"; In Proceedings of the 11th NASA Symposium VLSIDesign, Coeur d Alene Resort, Coeur d Alene, Idaho, USA, 28 - 29 May 2003;May 2003

A. Rettberg, M. Zanella, C. Bobda, T. Lehmann: "A Fully Self-Timed Bit-SerialPipeline Architecture for Embedded Systems"; In Proceedings of the DesignAutomation and Test Conference (DATE), Messe Munich, Munich, Germany, 3 - 7March 2003; March 2003

C. Rust, F. Stappert, T. Lukovszki: "A Petri Net Model for the Network Layer of aMobile Ad Hoc Network Architecture"; 7th World Multiconference on Systemics,Cybernetics and Informatics (SCI 2003); July 2003

C. Rust, F. Stappert, R. Künnemeyer: "From Timed Petri Nets to to Interrupt-DrivenEmbedded Control Software"; International Conference on Computer,Communication and Control Technologies (CCCT; July 2003

C. Rust, A. Rettberg, K. Gossens: "From High-Level Petri Nets to SystemC"; 2003IEEE International Conference on Systems, Man & Cybernetics, Hyatt Regency,Washington, D.C., USA.; October 2003

C. Rust, F. Stappert, S. Schamberger: "Integrating Load Balancing into Petri-Netbased Embedded System Design"; European Simulation and ModellingConference (ESMc 2003), Naples, Italy.; October 2003

T. Schattkowsky, W. Müller: "Distributed Engineering Environment for the Design ofElectronic Systems"; Challenges in Collaborative Engineering (CCE’03),April 15-16, 2003, Poznan (Poland); April 2003

J. Schrage, Th. Bierhoff: "Embedded Optical Waveguides for on-boardinterconnections"; Frontiers in Optics, 87th OSA Annual Meeting, Tucson, Arizo-na, USA; October 2003

Y. Sönmez, A. Himmler, E. Griese, G. Mrozynski: "A Ray Tracing Approach to ModelWave Propagation in Highly Multimode Graded Index Optical Waveguides";International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 2003, Vol. 17, T.1/3, S. 157-168; 2003

F. Stappert, C. Rust: "Worst Case Execution Time Analysis for Petri Net Models ofEmbedded Systems"; Published: The 2003 International Conference on EmbeddedSystems and Applications (ESA'03: Las Vegas, Nevada, USA); June 2003

D. Stichling, B. Kleinjohann: "Edge Vectorization for Embedded Real-Time Systemsusing the CV-SDF Model"; In Proceedings of the 16th International Conference onVision Interfaces (VI2003), June 2003, Halifax, Canada; June 2003

O. Stübbe, Th. Bierhoff: "The Influence of Surface Roughness on the Bandwidth ofOptical Multimode Waveguides analysed by Modal Noise Theory"; Proceedingsof SPIE's International Symposium on Optical Science and Technology (SPIE Vol.5181), San Diego, USA; August 2003

M. Visarius, J. Lessmann, W. Hardt, F. Kelso, W. Thronicke: "An XML Format basedIntegration Infrastructure for IP based Design"; SBCCI 2003 16th SYMPOSIUMON INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEM DESIGN CHIP IN SAMPA, Sao Paulo,Brazil; September 2003

H. Zhang, G. Mrozynski, A. Wallrabenstein, J. Schrage, E. Griese: "Self-consistentModel and Numerical Analysis of VCSEL's Laser Diodes"; International Journal ofInfrared Millimeter Wave, March 2003, Volume 24, Number 3; March 2003

H. Zhang, G. Mrozynski, A. Wallrabenstein, J. Schrage: "Numerically Investigationof the Effects of the Injection Current on the SHB-Effects of VCSEL's"; Internatio-nal Journal of Infrared Millimeter Wave, August 2003, Volume 24, Number 8;August 2003

8888888888

8888888888

GRASP; Graphische Spezifikation und Echtzeitverifikation; DFG (Deutsche For-schungsgemeinschaft);10/2000 - 09/2004Universität Paderborn; Universität Tübingen

VIVA; Entwurf verlustarmer Architekturvarianten (Schwerpunktprogramm: "Verfah-ren zur verlustarmen Informationsverarbeitung"); DFG (Deutsche Forschungsge-meinschaft); 05/2001 - 03/2005;Universität Paderborn und weitere Universitäten

REDA III; (Schwerpunktprogramm "Rapid Prototyping für integrierte Steuerungssy-steme mit harten Zeitbedingungen"); Realzeitsteuerung durch Datenfluss-architekturen; DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft); 08/2001 - 07/2003;Universität Paderborn und weitere Universitäten

SFB 376 (Teilprojekt B1 "Methodischer Entwurf Massiv Paralleler Realzeit-systeme")Universität Paderborn: Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik,Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Fakultät für Naturwissenschaften,Fakultät für Maschinenbau, PC² - Paderborner Zentrum für Paralleles Rechnen,Heinz Nixdorf Institut, C-LAB - Cooperative Computing & CommunicationLaboratory, PaSCo - Paderborn Institute für Scientific Computation, Fraunhofer-

Anwendungszentrum für Logistikorientierte Betriebswirtschaft, InternationalGraduate School on Dynamic Intelligent Systems

SFB 614 (Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus; Teilprojekt B3 "VirtualPrototyping" und Teilprojekt C3 "Agentenbasierte Regler")Universität Paderborn: Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik,Fakultät für Maschinenbau, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, C-LAB -Cooperative Computing & Communication Laboratory

EAST-EEA (ITEA); Embedded Electronic Architecture; 05/2001 - 07/2004DaimlerChrysler, Bosch, BMW, Audi, Vector Informatik Stuttgart, ETAS Stuttgart,Opel, SiemensVDO, Siemens Business Services, Universität Paderborn, ZFFriedrichshafen, TU Darmstadt, weitere außerdeutsche ITEA-Partner

AR-PDA; Ein digitaler Assistent für VR/AR Inhalte; 03/2001 - 02/2004Miele, Lunatic Interactive Prod., myview technologies, TU Ilmenau, HNI, Univer-sität Paderborn, Siemens Business Services

IPQ (MEDEA); IP-Qualifikation für effizientes Systemdesign; 12/2000 - 11/2003AMD Saxony Manufactoring GmbH, sci-worx GmbH, tec:inno GmbH, InfineonTechnologies AG, Forschungszentrum Informatik (FZI), Siemens Business Ser-vices, Universität Paderborn

FÖRDERPROJEKTE / FUNDED PROJECTSNATIONALE FÖRDERPROJEKTE / NATIONALLY FUNDED PROJECTS

DIPLOMARBEITEN/STUDIENARBEITEN / MASTER THESESBerger, Sören: Aufgabenbasierte Entwicklung eines Content-Management UI für ein

mobiles Mehrwertsystem mit Hilfe eines Aufgabenmodellierungswerkzeuges,Universität Paderborn, Prof. Dr. Gerd Szwillus, Fakultät für Elektrotechnik,Informatik und Mathematik

Birkenheuer, Georg: An XPath Query Translation Framework Based on XSLTStylesheets, Universität Paderborn, Prof. Dr. Stefan Böttcher, Fakultät für Elektro-technik, Informatik und Mathematik

Brähler, Tobias: Analyse iterativer Algorithmen zur optischen Phasen-rückgewinnung, Universität Paderborn, Prof. Dr. Ing. G. Mrozynski, Fakultät fürElektrotechnik, Informatik und Mathematik

Canares, Khrisna: Vermarktungsoptionen von Open Source-Technologien: Eineökonomische Analyse auf Basis des Property-Rights-Ansatzes, UniversitätPaderborn, Prof. Dr. Mario Rese, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Dittmann, Florian: High-Level Synthese für eine rekonfigurierbare selbststeuerndebitserielle Architektur, Universität Paderborn, Prof. Dr. Franz J. Rammig, Fakultätfür Elektrotechnik, Informatik und Mathematik

Efe, Hakan : Identifikation und empirische Untersuchung erfolgsrelevanter Bedin-gungen für Kooperationen aus der Sicht klein- und mittelständischer Unterneh-men, Prof. Dr. Leena Suhl, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Ghouati, Asmaa: Analyse der Verluste eines Tapers mit Hilfe der Coupled ModeTheory, Universität Paderborn, Prof. Dr. Ing. G. Mrozynski, Fakultät für Elektro-technik, Informatik und Mathematik

Grötzbach, Lennart: Entwicklung eines Entwurfsprozesses für mobile AugmentedReality-Anwendungen, Universität Paderborn, Prof. Dr. Gerd Szwillus, Fakultät fürElektrotechnik, Informatik und Mathematik

Harder, Anatolij: Adaptive Antriebsregelung mit Positionsbestimmung für Roboter-fußball-Anwendungen, Universität Paderborn, Prof. Dr. Franz J. Rammig, Dr.habil. Wolfram Hardt, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik

Hartwig, Christine : Informationsqualität im Internet, Universität Paderborn, Prof. Dr.Bernard Michael Gilroy, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Hennig, Andreas: Entwicklung Rekonfigurierbarer Schaltelemente für eine bit-serielle asynchrone Architektur, Universität Paderborn, Prof. Dr. Franz J.Rammig, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik

Krause, Daniela: Ermittlung der individuellen Anforderungen der Mitarbeiterinnenund Mitarbeiter von virtuellen Kooperationen vor dem besonderen Hintergrundinterkultureller Zusammenarbeit, Universität Paderborn, Prof. Dr. Bernard Micha-el Gilroy, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Stephan Flake: UML-Based Specification of State-Oriented Real-Time Properties.Gutachter: Prof. Dr. Franz J. Rammig (Universität Paderborn), Prof. Dr. Gregor

Engels (Universität Paderborn), Prof. Dr. Martin Gogolla (Universität Bremen),Shaker Verlag, 2003, (ISBN 3-8322-2312-6)

DOKTORARBEITEN / PHD THESES

Kurz, Daniel: Entwicklung einer WebDAV-Server-Schnittstelle und Anbindung andas Wissensmanagementsystem VKC, Berufsakademie Mannheim, Prof. Dr. H. J.Müller, Dietmar Nolte, Studiengangs Informationstechnik

Lietsch, Stefan: Peer-to-Peer Kommunikationsdienste in drahtlosen Netzen, Univer-sität Paderborn, Prof. Dr. Odej Kao, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik undMathematik

Liu, Wang Yan: Konzeption und Implementierung einer Ausführungsplattform fürdynamische eingebettete Systeme, Universität Paderborn, Prof. Dr. Franz J.Rammig, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik

Neumayer, Andrea: Automatische Gesichtsanalyse und Mimikerkennung, Universi-tät Paderborn, Dr. Bernd Kleinjohann, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik undMathematik

Oberließen, Markus: Adaption und Komposition verhaltensbasierter Systeme mitHilfe eines Expertensystems, Universität Paderborn, Prof. Dr. Franz J. Rammig,Dr. Bernd Kleinjohann, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik

Schilken, Eugen: Evaluierung und Weiterentwicklung von Werkzeugen zum PetriNetz basierten Entwurf von Steuerungen des Khepera Miniroboters, UniversitätPaderborn, Prof. Dr. Franz J. Rammig, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik undMathematik

Schlicht, Alexander: Kongruenz des Blickverlaufs bei virtuellen und realen Auto-fahrten - Kraftfahrzeugsimulatoren als virtuelles Entwicklungswerkzeug zurEvaluation neuer Scheinwerfersysteme, Universität Paderborn, Prof. Dr. GerdSzwillus, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik (in Kooperationmit der Hella KG Lippstadt)

Steinhaus, Susanne: Wissensintensive Prozesse in kooperativen Beziehungen,Universität Paderborn, Prof. Dr. Bernard Michael Gilroy, Fakultät für Wirtschafts-wissenschaften

Stübbe, Oliver: Adaption und Hardwareimplementierung eines rekursiven Faltungs-algorithmus zur Zeitbereichsanalyse optischer Multimode-Wellenleiter, Universi-tät Paderborn, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich, Fakultät für Elektrotechnik, Informatikund Mathematik

Werth, Stefan: Rechtliche Aspekte von OSS Einsatz, Universität Paderborn, Prof.Dr. Barton, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

Wiese, Marc-Andre: Abschätzung und Optimierung des Leistungsverbrauchsdigitaler Systeme auf Register Transfer Ebene, Universität Paderborn, Prof. Dr.Franz J. Rammig, Fakultät für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik

You, Ji-Seun: Dienstleistungsaspekt im E-Banking, Universität Paderborn, Prof. Dr.Bettina Schiller, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

8989898989

8989898989

OptiCon; Industrielle Produktionstechnik für Baugruppen mit integrierten optischenKurzstreckenverbindungen; 01/2001 - 06/2004Siemens AG ICN, Siemens AG CT, Alcatel SEL AG, Harting KGaA, W.L. Gore &Associates GmbH, ILFA Feinstleitertechnik GmbH, Universität Paderborn, Univer-sität Dortmund

NOW; Nutzung des Open-Source-Konzepts in Wirtschaft und Industrie; 10/2002 -02/20054Soft GmbH, Technische Universität München (Lehrstuhl für Software & SystemsEngineering), Siemens AG Corporate Technology, Siemens Business Services

Virtoweb; Virtuelle Organisationsformen für wissensbasierte Biotechnologie-prozesse ; 09/2002 - 02/2005

ACM, IEEE:

IFIP:National representative of Germany in IFIP TC 10 (Rammig)

Member of IFIP WG 10.5 (Rammig)

Member of IPIP WG 10.5 SIG DL (Müller, Rammig)

Chair of IFIP WG 10.5 SIG Embedded Systems (B. Kleinjohann)

PC Member of IPIP WG 10.5 SIG Embedded Systems (Rettberg)

Member of IPIP WG 10.5 SIG Embedded Systems (L. Kleinjohann)

Member of GI FB 3 "Technical Informatics" (Rammig)

Member of RSS-LG (GI FA3.5, GMM FB8, ITG FA 8.2) (Rammig)

Member of GI/ITG/GME Fachgruppe 3.5.7 / 5.2.2 / 5.7 (Müller)

Member of GI-Fachgruppe "Virtuelle Realität und Augmented Reality" im GI Fachbe-reich Graphische Datenverarbeitung (Paelke)

WISSENSCHAFTLICHE ZUSAMMENARBEIT /COLLABORATION IN TECHNICAL SCIENTIFIC BODIES

GI, GMM, ITG:

Familien-Tag im HNF, Paderborn, 26. Januar

Design Automation and Test in Europe (DATE), Präsentation auf der University Boothmit dem Titel "A Fully Self-Timed Bit-Serial Pipeline Architecture for EmbeddedSystems (MACT-Architecture)", München, 03.-07. März

Cebit 2003, Hannover, 12. - 19. März

Abiturientenmesse, Köln, 21. - 22. März

"Zukunft & Beruf" Messe für Informationstechnologie-, Medien- und Ingenieurberufin HNF, 2. - 5. April

Hannover Messe, 6.4. - 12. April

SMT/HYBRID/PACKAGING 2003, Messestand des Industriearbeitskreises "Mikro-

technische Produktion", Präsentation eines funktionsfähigenDemonstrationsboards zur optischen Signalübertragung in einer Leiterplatte amBeispiel einer Gigabit Ethernet Verbindung sowie von Simulationssoftware,Nürnberg, Deutschland, 6.-8. Mai, 2003

Sonderausstellung "Computerwelten - Vom Abakus zum Avatar" SiemensForum,Erlangen, 14. Juli

Reha Care 2003, Düsseldorf, 15. - 18. Oktober

net's work - Forum für innovative Unternehmensnetzwerke, Bad Salzuflen, 7. - 8.November 2003

solutions OWL 2003, Paderborn, 13. November 2003

AUSSTELLUNGEN / EXHIBITIONS

AMIRE; Authoring Mixed Reality; 04/2002-06/2004Labein S.A (E), Guggenheim Bilbao Museum (E), FAW (A), FH-Hagenberg (A),OMV (A), Talent Code OY (SF), Helsinki University of Technology (SF), FraunhoferGesellschaft AG (D), Siemens Business Services (D)

E-COLLEG; Advanced Infrastructure for Pan-European Collaborative Engineering ;01/2000-12/2003Thomson-CSF Optronique (F), FTL Systems (UK), Infineon (D), Silesian University(PL), Siemens Business Services (D), Universität Paderborn (D)

HOLMS; High Speed Opto-Electronic Memory Systems; 04/2002 - 03/2005Heriot-Watt University (UK), Swiss Federal Institute of Technology (CH), Thales

Member of ACM SIGGRAPH (Paelke)

Member of ACM SIGGRAPH (Reimann)

Member of ACM SIGGRAPH (Müller)

Member of ACM SIGDA (Müller)

Siemens Business Services, Universität Paderborn, InterScience ConsultingGmbH, LabConsult® Gesellschaft für Labordiagnostik in der Klinischen Pharma-kologie mbH, Across Barriers GmbH

SIRENA; Dienste-Infrastruktur für echtzeitkritische, eingebettete vernetzte Anwen-dungen; (ITEA-Projekt im Rahmen des internationalen EUREKA-Projektes) 10/03 -09/05Siemens Business Services, Universität Paderborn, ESC GmbH, FraunhoferFIRST, INVERNA GmbH, iXtronics GmbH, Kachel IT Beratung und Lösungen,MATERNA GmbH Information & Communications, Traveltainer GmbH, UniversitätDortmund, Universität Rostock,

Communications S.A. (F), Siemens Business Services (D), Fernuniversität GHHagen (D), Ecole Superieure d Electicite Supelec (F), Universität Paderborn (D),ILFA GmbH (D)

MEMPHIS; Multilingual Content for Flexible Format Internet Premium Services; 03/2001 - 06/2004Bertelsmann Media Systems (D), DNM S. P.A. (I), Dt. Forschungszentrum fürkünstl. Intelligenz (D), Universität St. Gallen (CH), University of Athens (GR), SailLabs GmbH (D), Siemens Business Services (D), Universität Paderborn (D)

EVENTS; Computer Vision Enables Non-Constrained Transmission of Scenarios;10/2000 - 12/2003

EUROPÄISCHE FÖRDERPROJEKTE / EUROPEAN FUNDED PROJECTS

9090909090

9090909090

Barrierefreiheit im Internet, WDR Regionalfenster, 30. Oktober 2003

Partizipation und Barrierefreiheit, Die BITKOM Innovations Initiative, 20.Oktober 2003

So wird das Internet für Blinde sichtbar, Westfälisches-Volksblatt, 15.Oktober 2003

Siemens-Innovationen erleichtern Menschen mit Behinderungen dasLeben, Siemens CT, 14. Oktober 2003

Internet ohne Hürden, Pictures of the Future, Herbst 2003

Open-Source-Portale, c't, 8. September 2003

Augmented Reality Service Applications for Mobiles, Technologies ToWatch, May 2003, Nr. 16

Mit "Mexi" zur Hannover-Messe, Neue Westfälische, 4. April 2003

Universität reist mit "MEXI" zur Hannover Messe, Westfälisches-Volksblatt,4. April 2003

Prof. Dr. Franz Rammig neu in der Akademie, Neue Westfälische, 29./30.März 2003

Ministerin lernt "Mexi" kennen, Westfalen-Blatt, 19. März 2003

Forschungsland NRW wirbt mit "Mexi", Die Glocke, 14. März 2003

Say It with Feeling, engine , 0/03 März 2003

Wohlfühlsoftware, c't , Heft 6 März 2003

Barrierefreiheit im Internet - notwendig und nützlich für alle, BremenOnline Services, März 2003

Forschungsprojekte für Across Barriers, Wirtschaft, Journal der IHK Saar-land, Februar 2003

Augmented Reality-PDA Projekt im C-LAB, Weekly SI Newsletter, Februar2003

Rahmenbedingungen in Paderborn sind Weltklasse, Neue Westfälische,27. Januar 2003

PRESSESPIEGEL / PRESS REVIEW

ITEA:Member of the ITEA Board (Information Technology for European Advancement)

(Kern)

Member of the ITEA Board Support Group (Information Technology for EuropeanAdvancement) (Niemeyer)

Member of the ITEA Steering Group (Information Technology for EuropeanAdvancement) (Glaschick)

OTHERS:Chairman of the Board InnoZent OWL e.V. (Regional Association for the Promotion

of Internet Technologies and Multimedia Compentencies) (Kern)Mitglied der Nordrhein-Wesfälischen Akademie der Wissenschaften (Rammig)

PROGRAM COMMITTEES, ORGANIZATION OF SESSIONS AT CONFERENCES:Organisation Committee Member, IAS 2004, Funchal, January 2004 (Paelke)

Reviewer, IEEE and ACM ISMAR 2003, Tokyo, September 2003 (Paelke)

Reviewer, ACM CHI 2004, Vienna, April 2004 (Paelke)

Reviewer, HCI 2003, Crete, September 2003 (Paelke)

PC Member, Fourth International Workshop "Engineering Societies in the AgentsWorld", Londen, UK (Flake)

PC Member, Second IEEE Workshop on AR-Toolkit, ART03, Tokyo, Japan, October2003 (Paelke, Reimann)

Steering Committee Member, Second IEEE Workshop on AR-Toolkit, ART03, Tokyo,Japan, October 2003 (Reimann)

Treasurer, Second IEEE Workshop on AR-Toolkit, ART03, Tokyo, Japan, October2003 (Reimann)

Reviewer, 7th IEEE International Symposium on Wearable Computers, ISWC03,New York, USA, October 2003 (Reimann)

PC Member, Workshop of "Distributed and Parallel Embedded Systems" (DIPES2004), Toulouse, France (L. Kleinjohann, Rettberg)

PC Member, WORDS 2003, Guadalajara, Mexico, January 2003 (B. Kleinjohann)

PC Member, ISORC 2003, Hakodate, Japan, April 2003 (B.Kleinjohann)

PC Member and IFIP Link, Third International Conference on Application ofConcurrency to System Design (ACSD 2003), Guimeraes, Portugal (B.Kleinjohann)

PC Member, FDL 2003, Frankfurt, Germany September 2003 (B. Kleinjohann)

PC Member, WORDS 2003 Fall, Capri Island, Italy, October 2003 (B. Kleinjohann)

Chair, IFIP Working Conference on Distributed and Parallel Embedded Systeme(DIPES'04) (B. Kleinjohann)

PC Member IEEE ISORC 2003, Hakodate, Japan, May 2003 (Rammig)

PC Member IEEE WORDSF 2003, Capri, Italy, October 2003 (Rammig)

PC Member IEEE ISORC 2004, Vienna, Austria, May 2004 (Rammig)

General Chair, Workshop on UML for SoC at DAC 2004, San Diego, USA, June2004.

Electronic Review Chair, DATE 2003, Munich, Germany, March 2003 (Müller)

Electronic Review Chair, DATE2004, Paris, Germany, February 2004 (Müller)

General Chair , Workshop on Languages for Formal Methods at FDL 2003, , Frank-furt, Germany, September 2003 (Müller)

General Chair , Workshop on Languages for Formal Specification and Verification atFDL 2004, Lille, France, September 2003 (Müller)

General Chair, Challenges on Collaborative Engineering, Poznan, Poland, April 2003(Müller)

PC Member, GI/ITG/GMM Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zurModellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen, February 2003,Bremen, Germany (Müller)

9191919191

9191919191

9292929292

9292929292

9393939393

9393939393

GREMIEN / BOARD MEMBERS

VORSTAND / EXECUTIVE BOARD OF DIRECTORS

VORSITZENDER DES BEIRATES / CHAIRMAN OF THE ADVISORY BOARD

Herr Dr. KernSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Prof. Dr. RammigUniversität Paderborn

Herr Dr. Sauer

MITGLIEDER DES BEIRATES / MEMBERS OF THE ADVISORY BOARD

KOOPTIERTE MITGLIEDER DES BEIRATES /ASSOCIATED MEMBERS OF THE ADVISORY BOARD

Herr BreidlerSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Prof. Dr. EngelsUniversität Paderborn

Herr GeorgiSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Prof. Dr. HauenschildUniversität Paderborn

Herr Dr. KauscheSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Dr. KopitschSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Prof. Dr. MrozynskiUniversität Paderborn

Herr AhleSiemens Business Services GmbH & Co. OHG

Herr Prof. Dr. BöttcherUniversität Paderborn

Frau Prof. Dr. DomikUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. GilroyUniversität Paderborn

Herr KapplerFujitsu Siemens Computers GmbH

Herr Prof. Dr. Kleine-BüningUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. MeerkötterUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. RosenbergUniversität Paderborn

Herr Prof. Dr. RückertUniversität Paderborn

Frau WoletzUniversität Paderborn

Stand 28.11.2003 / Position as per 28.11.2003

9494949494

9494949494

9595959595

9595959595

IMPRESSUM:C-LABCooperative Computing & Communication LaboratoryFürstenallee 11D-33102 PaderbornFon: +49 (0) 52 51 / 60 60 60Fax: +49 (0) 52 51 / 60 60 66URL: www.c-lab.deemail: c-lab@c-lab.de

ISSN 1439-5797

© Siemens Business Services GmbH & Co. OHGund Universität Paderborn 2004

Alle Rechte sind vorbehalten.Insbesondere ist die Übernahme in maschinenlesbare Form sowie dasSpeichern in Informationssystemen, auch auszugsweise nur mitschriftlicher Genehmigung der Siemens Business Services GmbH &Co. OHG und der Universität Paderborn gestattet.

All rights reserved.In particular transfer of data into machine readable form as well asstorage into information systems, (even extracts) is only permittedprior to written consent by Siemens Business Services GmbH & Co.OHG and Universität Paderborn.

Redaktion:Edited by:Gerhard Schulzemail: Gerhard.Schulz@c-lab.de

Textrevision, Grafik und Layout:Text revision, graphic design and layout:Siemens Business Services GmbH & Co. OHGCEC Medien- und Publishing ServicesD-81730 München · Otto-Hahn-Ring 6Tel.: +49 (0) 89 / 636 - 4 28 44URL: www.siemens.com/sbsemail: Siegfried.Baumueller@siemens.com

Übersetzung:Translation:Siemens Business Services GmbH & Co. OHGSBS SprachenDienstD-33106 Paderborn · Heinz-Nixdorf-Ring 1Tel.: +49 (0) 52 51 / 8 -1 15 57URL: www.siemens.de/sprachendienstemail: Mary.Tannert@siemens.com

Druck:Printed by:Color-Offset GmbHD-81379 München · Geretsrieder Straße 10Tel. +49 (0) 89 / 78 04 10URL: www.color-offset.deemail: info@color-offset.de

9696969696

9696969696

JAHRESBERICHTANNUAL REPORT

2 0 0 3JA

HR

ES

BE

RIC

HT

/

AN

NU

AL

RE

PO

RT

2

00

3C

-LA

B

ISSN 1439-5797