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Advanced Methods for Timed Systems

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Auf der Suche nach dem optimalen Zeitplan

Es wurde ein Funktionsmodell entwickelt, das sich an Änderungen des Zeitplans industrieller Aufgaben anpasst, wenn deren gleichzeitiger Bedarf derselben Ressource die Verfügbarkeit dieser Ressource übersteigt. Das Modell ist für eine verbesserte Ausführungsüberwachung sowie für die Interaktion durch menschliche Bediener ausgelegt.

Digitale Wirtschaft

Der effizientere Einsatz einer begrenzten Anzahl an Maschinen zur Herstellung unterschiedlicher Produkte in einer Fabrik war das Ziel der Forschungsarbeiten im Rahmen des AMETIST-Projektes. Ein Merkmal dieses Problems ist die Zuweisung von Kanälen in einem Telekommunikationsnetzwerk oder der CPU (Central Processing Unit) und der Peripheriegeräte bei einem Multi-Tasking-Betriebssystem. Es muss ein Zeitplan erstellt werden, um Konflikte zwischen zwei oder mehr Aufgaben zu lösen, die auf dieselben Ressourcen zugreifen möchten. Die Vielzahl ähnlicher Zeitplanungsprobleme, mit denen sich Wissenschaftler und Techniker in verschiedensten Bereichen beschäftigen, hat häufig zu Ad-hoc-Methoden geführt, die ohne Entwicklung einer anwendungsunabhängigen Methode zur Zeitplanung immer wieder neu erfunden werden. Motiviert von der formalen Methode der Überprüfung wurde im Rahmen des AMETIST-Projektes ein einheitlicher Rahmen für die Entwicklung mathematischer Modelle für eine breite Palette von Problemen und Anwendungsbereichen vorgeschlagen. Ultimatives Ziel war der Beweis, dass sich offene reaktive Systeme in allen möglichen Umgebungen korrekt verhalten. Zeitgesteuerte Automatismen wurden als grundlegendes Modell für dezentrale Echtzeitsysteme eingesetzt, bei denen der nächste Zustand als Funktion des aktuellen Zustandes bestimmt wird. Weiterhin wurde eine Alternative zur sogenannten zonenbasierten Abstraktion gesucht, um Unsicherheiten bezüglich der künftigen Entwicklung sowohl der Anforderungen als auch der verfügbaren Ressourcen der Systeme zu berücksichtigen. Anstelle von Matrizen mit Konstanten für den Taktabgleich der zeitgesteuerten Automaten mithilfe von Überprüfungsmethoden wurden Vektoren der Taktvariablen eingesetzt. Der Automat wurde als 'Spiel' zwischen der Zeitplanung mit einem offenen reaktiven System und dessen Umgebung angesehen. Andererseits überwacht die Zeitplanung die Zuweisung von Ressourcen zur Ausführung der Aufgaben. Die Dauer jeder Aufgabe, einer der verschiedenen Unsicherheitsfaktoren, wurde als ständige zufällige Variable definiert. Wie bei einem plangesteuerten System wurde die Bestimmung des optimalen Aufgabenplans auf die Ermittlung des kürzesten Wegs in diskret gewichteten Schaubildern reduziert. Dieser Ansatz hat keinen Einfluss auf die zugrunde liegenden komplexen Berechnungen für das Problem. Er bietet jedoch eine größere Freiheit bei der Auswahl der Methode für den optimalen Kompromiss zwischen Berechnungskomplexität und Qualität der Lösung.

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