Hans Vangheluwe gewoon hoogleraar

Onderzoek Hans Vangheluwe

Onderzoeksgroep

Expertise

Modelbouw en simulatie, in het bijzonder van Cyber-Fysische Systemen. Zowel discrete-event (DEVS) als continue-tijd (Modelica). Modeltransformatie, Domein-Specifieke Talen.

Nexor - Cyber-fysische systemen ten bate van de vierde industriële revolutie 01/01/2021 - 31/12/2026

Abstract

De vierde industriële revolutie (Industrie 4.0 zoals het vaak wordt genoemd) wordt aangedreven door extreme digitalisatie, mogelijk gemaakt door een enorme rekenkracht, gestuurd door slimme machines en draadloze netwerken. In de laatste zes jaar heeft Nexor — een multidisciplinair samenwerkingsverband tussen vier Antwerpse onderzoekslaboratoria — daar een solide portfolio opgebouwd. Momenteel versterken we het consortium om ons toe te laten door te groeien tot een gevestigde waarde in het Europese landschap. Het voorliggende projectvoorstel beschrijft onze plannen voor 2021 - 2026, met de expliciete bedoeling om industriële partners in staat te stellen hun Industrie 4.0 uitdagingen aan te pakken. We volgen daarbij een vraaggedreven aanpak, om toekomstige partners te overtuigen onze innovatieve ideeën op te pikken. We mikken daarbij onder andere op gezamenlijke onderzoeksprojecten (TRL5—7) en licentieovereenkomsten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Dotatie i.k.v. structurele samenwerking met Flanders Make. 01/01/2021 - 31/12/2024

Abstract

Flanders Make heeft als missie het versterken van de internationale competitiviteit van de Vlaamse maakindustrie op lange termijn door industriegedreven, precompetitief, uitmuntend onderzoek uit te voeren op het gebied van mechatronica, productontwikkelingsmethodes en geavanceerde productietechnologieën en door valorisatie in deze domeinen te maximaliseren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Zinvol en schaalbaar hergebruik en compositie van modellen, met "frames". 01/01/2019 - 31/12/2024

Abstract

Hedendaagse complexe systemen zoals zelfrijdende wagen worden steeds complexer. Ze bieden steeds meer functionaliteit, en terzelfder tijd worden de vereisten van energie-efficiëntie en kostenreductie, alsook veiligheidsvereisten strikter. In een circulaire economie willen we daarenboven niet enkel producten maar ook productie, onderhoud en recyclage in rekening nemen tijdens het ontwerp. Het feit dat we dergelijke systemen kunnen bouwen is voornamelijk te danken aan het gebruik van modellen. Die modellen coderen onze kennis omtrent systemen en laten ons toe "virtuele experimenten" uit te voeren. Dit gebeurt door "what if" simulaties die toelaten alternatieve ontwerpen tegen elkaar af te wegen. Wanneer de "what if" analyses geautomatiseerd worden, dan kunnen miljarden alternatieven geëvalueerd worden, wat het zoekproces naar optimale oplossingen drastisch versneld. De belofte van exponentiële groei in het domein van complexe systemen staat echter voor een muur. Modellen kunnen slechts automatisch hergebruikt worden, ter ondersteuning van een zoekproces als we de garantie hebben dat dit hergebruik correct is. De bijdrage van dit project ligt in het ontwerpen van een formeel raamwerk voor correct hergebruik van modellen. De context waarin een model kan hergebruikt worden wordt expliciet gemodelleerd in een "frame", naar de notie van "experimental frame" eerst voorgesteld door Bernard Zeigler in 1984. Concreet starten we van onze ervaring in het ontwerpen van de modelleertalen Modelica (voor fysische systemen) en DEVS (voor discrete-event modelleren van software en netwerken) om de theoretische grondslagen alsook de toepassing van "frames" uit te werken. We gebruiken hiervoor een representatieve "case" van een autonoom voertuig. Een belangrijk aspect van het project is de industriële schaalbaarheid en adoptie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Smart Port 2025: verbeteren en versnellen van de operationele efficiëntie in een haven ecosysteem door toepassing van intelligente technologieën. 01/03/2021 - 29/02/2024

Abstract

Het Smart Port COOCK-project heeft als doel het verbeteren van de operationele efficiëntie binnen de context van de haven, door toepassing van intelligente technologieën. Het project is voornamelijk gericht op KMO's, maar ook op grote ondernemingen die samen de haven waardeketen vormen. De digitale maturiteit van deze actoren zal verhoogd worden via modellen (en "digital twins") en data gedreven digitalisering. Het project brengt technologie gebruikers samen met ontwikkelaars en integratoren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Een infrastructuur voor collaboratief ontwerp (CDF-Infra) 01/06/2020 - 30/09/2023

Abstract

Met de evolutie naar slimme, geconnecteerde producten en productiesystemen, wordt het ontwerp van fysische systemen steeds complexer. Het traditioneel ontwerpproces is sequentieel: ingenieurs uit verschillende domeinen werken op hun eigen problemen en de resultaten worden doorgegeven aan het volgende team in het ontwikkelingsproces. Dit leidt vaak tot lange iteraties. Om dit probleem op te losen gaan bedrijven over naar concurrente en multi-disciplinaire samenwerking. Hiebij wordt in parallel aan een enkel ontwerp gewerkt. Dit in dit project ontwikkelde infrastructuur zal collaboratief model-gebaseerd ontwerp ondersteunen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Raamwerk voor het systematisch ontwikkelen van digital twins (DTDesign). 01/04/2020 - 30/09/2023

Abstract

Dit project beoogt de ontwikkeling van een raamwerk, bestaande uit een methodologie en ondersteunende instrumenten, voor het systematisch en efficiënt ontwerp van Digitale Tweelingen die antwoord geven op twee vraagtypes: (i) productie parameters - productprestatie correlatie en (ii) foutdetectie en -diagnose. Het doel van het raamwerk is om de gebruiker te ondersteunen bij het kiezen van welke datasets en modellen te combineren en hoe deze in te zetten (Digital Twin implementatie) om een antwoord te krijgen op de gestelde vragen op basis van applicatie specifieke eisen en criteria. Het uiteindelijke doel is om het ontwikkelde raamwerk te gebruiken om efficiënt Digitale Tweelingen te ontwerpen en deze te implementeren voor zeven industriële use cases.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Product-Assemblage Co-Design (PACo). 01/09/2018 - 31/08/2023

Abstract

Het Product-Assembly Co-Design (PACo) -project is een project in het kader van de cluster Design & Optimisation of Flanders Make. Het project heeft tot doel de kloof te overbruggen tussen productontwerp en het ontwerp van het assemblagesysteem door kennis van assemblages op te nemen in vroegere stadia van de productontwikkeling. Tegenwoordig overwegen de meeste bedrijven montage-aspecten later in het ontwerpproces, vaak op een handmatige manier en uitsluitend op basis van de ervaring van assemblage-engineers. Dit leidt in de late fases van het productontwerp tot talrijke ontwerpwijzigingen, wat aanzienlijke extra kosten met zich meebrengt. De huidige industriële context vereist dat bedrijven streven naar een first-time-right, tot en met lot size 1 ten koste van de volumeproductiestrategie. Het is daarom niet meer mogelijk om montage-aspecten te laat of op een trial-and-error manier te beschouwen. Alle bedrijven die betrokken zijn bij de gebruikersgroep van dit project geven aan dat zij hun technici duidelijk moeten ondersteunen met methoden en softwaretools die de beoordeling van de complexiteit van de assemblage mogelijk maken in een vroeg stadium van het ontwerp, waardoor co-optimalisatie van de productprestaties met gemak van assemblage mogelijk is in een kwantitatief manier, en een trade-off analyse van verschillende oplossingen mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Geautomatiseerde en simulatiegebaseerde methode voor functionele veiligheidstechniek (aSET_ICON). 01/03/2018 - 31/08/2020

Abstract

Complexe veiligheidsgerelateerde producten die mechanica, elektrische componenten, elektronica en software combineren in hun ontwerp hebben een grote impact op het functionele functionele veiligheidsproces. Het doel van het aSET-project is om methodologieën te ontwikkelen om de functionele veiligheid te automatiseren engineeringproces om het proces minder gevoelig voor fouten te maken. Verder beoogt het ook de ontwerp tijd en kosten in vergelijking met de huidige handmatige state-of-the-practice te verminderen.  Meer specifiek zijn de doelstellingen van het project: (i) de ontwikkeling van een functional safety formeel model geïmplementeerd om de intrinsieke koppeling tussen alle functionele veiligheid mogelijk te maken. (ii) de ontwikkeling van een methode en demonstrator tooling voor de vertaling van tekstuele vereisten in wiskundige vergelijkingen (die als een ontwerp kunnen dienen contract voor het feitelijke hardware-ontwerp) die de functionaliteit van E / E / PE beschrijven de automatisering van HARA mogelijk maken met behulp van een functioneel E / E / PE-model en plant model; (iii) de validatie van deze methoden in een generieke use-case evenals in verschillende industriële use-cases die hun functionaliteit en het beoogde ontwerp aantonen tijd- en kostenstijgingen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Een Multi-Pardigma Modelleerbasis voor Collaboratieve Multi-View Model/Systeem Ontwikkeling. 15/07/2017 - 14/07/2018

Abstract

De compexiteit van huidige door de mens ontworpen systemen is over de laatste decennia drastisch toegenomen. De heterogeniteit van en de complexte interacties tussen fysische, software en netwerkcomponenten maakt het noodzakelijk deze systemen te modelleren om er "virtueel" (typisch door simulatie) mee te experimenteren. Deze vele modellen moeten consistent gehouden worden, in het bijzonder wanneer meerdere (teams van) modelleerders samen werken aan de ontwikkeling van één enkel systeem. Inconsistenties tussen modellen treden op ten gevolge van semantische overlap tussen elementen in verschillende modellen. Door deze inconsistenties te analyseren op een hoog niveau van abstractie wordt al snel duidelijk dat ze veroorzaakt worden door de complexiteit van de ontwerpprocessen. Menselijke ontwerpers kunnen niet langer de relaties tussen modellen bevatten. Het doel van dit doctoraatsproject is het identificeren van de oorzaken von inconsistenties in het ontwerp van complexe, heterogene systemen; het voorstellen van de meest geschikte analyse en resolutietechnieken voor het detecteren en oplossen van inconsistenties; en ten laatste, quantitatieve or qualitatieve evaluatie mogelijk maken van de consequenties van het toepassen van deze of gene resolutietechniek. Het werk wordt gevalideerd, in samenwerking met Flanders Make, aan de hand van een industriele studie van een "Automated Guided Vehicle" (AGV).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Efficiente Ontwikkeling en Validatie van Software Regelaar Varianten (ECoVaDeVa_ICON). 01/01/2017 - 30/06/2019

Abstract

Uitdaging Ondernemingen die producten ontwerpen en produceren, worden geconfronteerd met een toenemende vraag vanuit de markt naar kleine series van op maat gemaakte producten, wat resulteert in een enorme diversiteit van de projectportfolio en, vooral ook, van de geïntegreerde controllersoftware. Vandaag vragen de ontwikkeling en validering van deze controllersoftwarevarianten nog heel veel manuele inspanningen. Dit resulteert in lange marktintroductiecycli voor elke nieuwe variant en leidt bijgevolg tot enige terughoudendheid om nieuwe producten op de markt te brengen, waardoor businessopportuniteiten onbenut blijven. Projectdoelstellingen Met dit project willen we softwareproductlijnmethodes, -technieken en -tools voor de ontwikkeling van mechatronische softwarecontrollervarianten aanreiken om de tijd die nodig is voor de ontwikkeling en validering van nieuwe varianten aanzienlijk in te korten. Meer specifiek zijn de volgende projectdoelstellingen vastgelegd: Voor de ontwikkeling en validering van varianten die door de selectie, combinatie en configuratie van bestaande softwarecomponenten gebouwd kunnen worden, wil dit project het volgende aanreiken: 1. De benodigde configuratietools om applicatie-ingenieurs in staat te stellen om mechatronische softwarevarianten op maat van de industrie te bouwen en te valideren zonder dat hiervoor gedetailleerde kennis van de software-, installatie- en testarchitecturen en van de modelleringstools die door de verschillende disciplines gebruikt worden, nodig is. 2. Een methodologie en toolbox die mechatronische ondernemingen kunnen gebruiken om het ontwikkelings- en valideringsproces van hun mechatronische varianten op punt te stellen, rekening houdend met de specifieke vereisten van elke onderneming. Voor de ontwikkeling en validering van varianten waarvoor wijzigingen aan of aanvullingen op de verschillende bij de ontwikkeling en validering van nieuwe varianten betrokken modellen nodig zijn, zal dit project een prototype van een configureerbaar inconsistentiedetectietool creëren die door de verschillende ondernemingen aan hun specifieke variantontwerpprocessen en -tools aangepast kunnen worden. Deze tool laat toe om inconsistenties al vroeg in de ontwerpfase te detecteren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Een schaalbare onderbouw voor multi-paradigma modelleren. 01/10/2016 - 31/08/2018

Abstract

Dit project bouwt de fundamenten van Multi-Paradigma Modelleren in de vorm van de ModelVerse, een conceptueel raamwerk en een oplslagplaats voor multi-paradigma modellen. Dit vormt de basis voor gedistribueerd en collaboratief modelleren van systemen alsook van de gebruikte modelleertalen. Om modelleertalen expliciet te modelleren dienen hun concrete en abstracte syntax gemodelleerd, alsook hun semantiek. Voor semantiek moet ofwel een interpreter/simulator of een mapping (transformatie) naar een gekend formalisme gespecifieerd worden. De ModelVerse ondersteunt modelmanipulaties zoals documentatie, analyse, simulatie, (software) synthese en evolutie. Deze zijn alle gebaseerd op modeltransformatie. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Fundamenten voor Co-Simulatie. 01/01/2016 - 31/12/2019

Abstract

toenemende complexiteit. Deze complexiteit is vaak te wijten, niet enkel aan hun groot aantal componenten, maar bovenal aan de heterogeniteit van die componenten. Om deze complexiteit de baas te blijven, en om "intellectual property" (IP) van de auteurs van componenten te beschermen, stelt co-simulatie voor de modellen binnen de componenten te verbergen. Co-simulatie van de componenten wordt georchestreerd, met slechts minimale informatie uit de componenten die zichtbaar wordt gemaakt (doch voldoende om correcte simulatieresultaten te garadneren). De thesis werkt op de volgende problemen: 1. Model checking moet de correctheid van de te onwikkelen co-simulatie protocollen garanderen. 2. De verdere ontwikkeling van de Functional Mockup Interface (FMI) co-simulatie standaard vereist dat uitgemaakt wordt exact welke informatie in de interface van een Functional Mockup Unit (FMU) hoort om correcte en efficiente simulatie te garanderen. Zowel mappen op bestaande formalismen zoals DEVS als semantische adaptatie zullen onderzocht worden. De link met de High-Level Architecture (HLA) zal ook onderzocht worden. 3. Het overbruggen van de continu-discreet kloof in "hybride modellen".

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Volgende generatie van heterogene sensorische netwerken (NEXOR). 01/01/2015 - 31/12/2020

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Multi-paradigma modelleren voor cyber-fysische systemen (MPM4CPS). 01/01/2015 - 30/04/2018

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de opdrachtgever. UA levert aan de opdrachtgever de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Een schaalbare onderbouw voor multi-paradigma modelleren. 01/10/2014 - 30/09/2016

Abstract

Dit project bouwt de fundamenten van Multi-Paradigma Modelleren in de vorm van de ModelVerse, een conceptueel raamwerk en een oplslagplaats voor multi-paradigma modellen. Dit vormt de basis voor gedistribueerd en collaboratief modelleren van systemen alsook van de gebruikte modelleertalen. Om modelleertalen expliciet te modelleren dienen hun concrete en abstracte syntax gemodelleerd, alsook hun semantiek. Voor semantiek moet ofwel een interpreter/simulator of een mapping (transformatie) naar een gekend formalisme gespecifieerd worden. De ModelVerse ondersteunt modelmanipulaties zoals documentatie, analyse, simulatie, (software) synthese en evolutie. Deze zijn alle gebaseerd op modeltransformatie. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Dotatie i.k.v. structurele samenwerking met Flanders Make. 01/06/2014 - 31/12/2020

Abstract

Flanders Make heeft als missie het versterken van de internationale competitiviteit van de Vlaamse maakindustrie op lange termijn door industriegedreven, precompetitief, uitmuntend onderzoek uit te voeren op het gebied van mechatronica, productontwikkelingsmethodes en geavanceerde productietechnologieën en door valorisatie in deze domeinen te maximaliseren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

MBSE4 Mechatronica. 01/01/2014 - 31/12/2017

Abstract

Door de steeds toenemende complexiteit van hedendaagse mechatronische systemen, kunnen ontwerpers niet langer alle ontwerp aspecten vatten zonder computerondersteuning. Daarom wil dit project een Modelgebaseerde Systeem Engineering (MB SE) methodologie ontwikkelen voor mechatronische systemen, die de ontwerper zal begeleiden doorheen het volledige ontwerptraject. Door informatie van verschillende ontwerpdisciplines te integreren tijdens alle fases van het ontwerp, zal het mogelijk zijn om optimale producten te ontwerpen op een snelle en efficiënte manier. De twee belangrijkste uitdagingen zijn ondersteuning bieden voor het maken van optimale interdisciplinaire ontwerpkeuzes en het consistent houden van de verschillende discipline-specifieke ontwikkelingen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Het expliciet modelleren van debuggen en experimenteren van modellen. 01/01/2014 - 31/12/2017

Abstract

Het ontwerpen van systemen, gebruik makende van modelleren en simuleren, kan enkel succesvol zijn als de ontwerper (dikwijls een domeinexpert, bijvoorbeeld een elektromechanicus) beschikt over geavanceerde tools, die het mogelijk maken om modellen te creëren en die een framework bieden voor simulatie en het deployen van modellen op hardware. De omgeving moet de ontwerper genoeg controle geven over de uitvoering van de simulatie. Gedurende dit project zal ik huidige best-practices bij het debuggen van code transponeren naar de wereld van modelleren en simuleren en expliciet simulatie-omgevingen modelleren voor een aantal modelleerformalismen en hun combinaties. Dit zal resulteren in een aantal prototypes die ik zal valideren, gebruik makende van industriële cases.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Het testen van regelgebaseerde modeltransformaties. 01/10/2013 - 31/12/2013

Abstract

Dit onderzoeksproject heeft drie doelstellingen: (1) het formaliseren van de vereisten van modeltransformaties, (2) het automatisch genereren van een verzameling inputmodellen voor een regelgebaseerde modeltransformatie, die fouten in de transformatie kan onthullen, en (3) het ontwikkelen van een nieuwe orakelfunctie, om de implementatie van een modeltransformatie te testen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Studie naar de interactie tussen automative software en zijn omgeving door middel van modellering en co-simulatie. 01/01/2012 - 31/12/2015

Abstract

Tijdens de ontwikkeling van software-intensieve systemen, zoals automotive applicaties, is er nood aan simulatie om modellen en aannames te testen gedurende elke fase van het ontwikkelproces. Dit project onderzoekt technieken om efficiënt en correct co-simulaties van modelcomponenten uit te voeren. De focus lift op co-simulatie van software componenten en hun omgeving.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Evolutie van Modelleertalen. 01/01/2010 - 31/12/2010

Abstract

In modelgedreven ontwikkeling is evolutie alomtegenwoordig doorheen de levenscyclus van een complex software-intensief systeem, in het bijzonder hele productfamilies. Niet alleen instanties zijn onderhevig aan evolutie, maar ook modelleertalen zelf. Dit geldt in het bijzonder voor domeinspecifieke talen. Vandaag de dag gebeurt deze evolutie van modelleertalen manueel, met een lastige en foutgevoelige migratie van gerelateerde artefacten zoals instanties als resultaat. In dit project worden de verschillende evolutiescenario's onderzocht voor uiteenlopende modelleer-artefacten, zoals instanties, metamodellen en transformatiemodellen. Vervolgens wordt evolutie in vier primitieve scenarios opgedeeld, die alle mogelijke vormen van evolutie omvatten. Deze structurele aanpak maakt het ontwerpen van (semi-)automatische oplossingen voor evolutie van modelleertalen mogelijk.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject