Ken Vanherpen is doctor in de toegepaste ingenieurswetenschappen

Datum: 7 september 2018

Inleiding: Sinds 4 september 2018 heeft de Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen er een doctor bij.

Ken Vanherpen verdedigde op 4 september zijn doctoraatsthesis aan de Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen (Universiteit Antwerpen) met professor Paul De Meulenaere en professor Hans Vangheluwe als promotoren. De doctoraatsthesis is getiteld A Contract-Based Approach for Multi-Viewpoint Consistency in the Concurrent Design of Cyber-Physical Systems.

Ken Vanherpen ontwikkelde een methode waardoor ingenieurs uit verschillende domeinen efficiënter tegelijkertijd aan hetzelfde systeem, instrument of product kunnen werken. Hierdoor worden er minder fouten gemaakt, gaat het ontwikkelen sneller en wordt er dus geld bespaard waardoor ze meer garanties hebben dat het product doet wat het moet doen.

Cyber-fysische systemen zijn systemen waarbij mechanische en elektrische onderdelen gecombineerd worden met software. Ze staan vaak in verbinding met het internet zoals bijvoorbeeld robots of slimme huishoudapparatuur. De exponentiële groei van cyber-fysische systemen en hun toenemende complexiteit zorgen voor nieuwe uitdagingen tijdens hun ontwerp. Door de heterogeniteit van cyber-fysische systemen worden meestal ingenieurs uit verschillende domeinen samengevoegd tot een ontwerpteam. Deze ingenieurs werken vaak gelijktijdig ieder aan een ander onderdeel van het systeem. Om het ontwerpproces in goede banen te leiden, wordt reeds gekozen voor een Model-Based Systems Engineering-aanpak waarbij modellen worden gebruikt ter ondersteuning van het ontwerpproces.

Helaas merken we dat het ontwerpproces vaak niet vlot verloopt, deels vanwege de betrokkenheid van verschillende ingenieursdisciplines die elk een andere zienswijze hebben op het te ontwerpen systeem. Dit zorgt voor vertragingen met de bijhorende kosten. Om dit te vermijden, wordt de Contract-Based Design-methode voorgesteld. Daartoe wordt een contract tussen verschillende ingenieurs gedefinieerd voordat de ontwerpfase start. Het contract bestaat uit een verzameling van aannames en garanties die beschrijven onder welke voorwaarden een systeem zal voldoen aan een verzameling van gewenste eigenschappen. Deze Contract-Based Design-methode blijkt echter enkel goed te werken wanneer de betrokken ingenieurs eenzelfde zienswijze op het systeem hanteren.

Dit doctoraat breidt de huidige methode uit door de principes van Contract-Based Design te combineren met het ontologisch redeneren zodat consistentie tussen verschillende zienswijzen gegarandeerd kan worden. De voorgestelde methode zorgt niet alleen voor consistentie tussen zienswijzen, maar maakt het ook mogelijk om ontwerpparameters te vertalen tussen ingenieursdomeinen. Dit blijkt nuttig aangezien ingenieurs vaak moeite hebben om te redeneren over elkaars domein. Dit kan als gevolg hebben dat simulatiemodellen het gedrag van het geïntegreerde systeem niet correct voorstellen. Onze methode, de Round-Trip Engineering-methode, zorgt ervoor dat eigenschappen die hun oorsprong hebben in een ander domein en een invloed kunnen hebben op het systeemgedrag mee in rekening kunnen worden genomen waardoor veel problemen tijdens het ontwerpen van het systeem kunnen vermeden worden.

De impact van het doctoraatsonderzoek zal groot zijn omdat er meer en meer cyber-fysische systemen gemaakt worden. Er komen veel meer slimme toestellen die communiceren met het internet, bijvoorbeeld slimme koelkasten die bestellen wat er op is, verwarming die je van op afstand kan bedienen, etc. En in de industrie zijn er nog veel meer van die systemen.



Link: https://www.uantwerpen.be/nl/personeel/ken-vanherpen/