Θέµατα ιπλωµατικών Εργασιών

Software and System Engineering Group Ακαδ. Έτους 2014-15 Θέµατα ιπλωµατικών Εργασιών (Ακαδηµαϊκό έτος 2014-2015) Σε htm µορφή - Σε pdf µορφή Περιοχές 1. Internet of Things Cloud Computing. 2. Embedded Java στην ανάπτυξη κατανεµηµένων ενσωµατωµένων συστηµάτων στα πλαίσια του Internet of Things. 3. Embedded Systems: Σχεδιασµός και Ανάπτυξη κατανεµηµένων ενσωµατωµένων συστηµάτων. 4. Σύγχρονες Τεχνολογίες του System Engineering (Model Driven Development, UML, component based development, Service Oriented Architectures, Web Services, Semantic Web. ) 5. Safety Engineering. 6. Mechatronic Systems: Σχεδιασµός και Ανάπτυξη συστηµάτων Μηχανοτρονικής. 7. Industrial Automation Systems 8. Embedded Systems development for Multicore and Multiprocessor systems 9. Ανάπτυξη Εκπαιδευτικού Λογισµικού. Θέµατα 1. Ενσωµατωµένα συστήµατα πραγµατικού χρόνου στα πλαίσια του Internet of Things. (new) Η διπλωµατική αυτή εργασία δίνει έµφαση στις τεχνολογίες που υποστηρίζουν την διασύνδεση συσκευών στα πλαίσια του Internet of Things. Σχεδιασµός και ανάπτυξη µελέτης περίπτωσης. To case study βασίζεται σε αυτό των παρακάτω εργασιών: 1. K. Thramboulidis, A Framework for the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLCs, paper 2. F. Basile, P. Chiacchio, and D. Gerbasio, On the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLC, IEEE Trans. on automation science and engineering, vol. 10, no. 4, pp.990-1003, Oct 2013. The Internet of Things probably already influences your life. And if it doesn t, it soon will, The Internet of Things refers to uniquely identifiable objects and their virtual representations in an Internet-like structure. Internet of Things (IoT) will comprise billions of devices that can sense, communicate, compute and potentially actuate. 2. Exploiting IoT and Meta-Modeling in Evolvable Assembly Systems Assembly systems constitute one of the most important fields in today s industry. For a manufacturing product to be produced in its final form, its constituent parts should be properly assembled. This process is well known as Assembly Process (AP). The entity that performs the assembly process is the Assembly System (AS). Automation technology has considerably increased the effectiveness of ASs. However, as product variety increases due to the shift from mass production to mass customization, ASs must be designed and operated to handle such high variety. Software Engineering Group 1 3/24/2015 10:47:00 AM

Evolvability is defined as the ability of complex systems to co-evolve with the changing requirements, to undergo modifications of different significance, from small adaptations on-the-fly to more important transformations. K. Thramboulidis, An Open Distributed Architecture for Flexible Hybrid Assembly Systems: A Model Driven Engineering Approach paper 3. Component Based development in Java (new) Για την αξιοποίηση των πλεονεκτηµάτων του component based development στις εφαρµογές που βασίζονται στην Java, η αρχιτεκτονική OSGI προσφέρει µια αξιόπιστη λύση. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής θα µελετηθεί η αρχιτεκτονική OSGI και η δυνατότητες εφαρµογής της στην ανάπτυξη ενσωµατωµένων συστηµάτων στα πλαίσια του IoT. Θα σχεδιασθεί και αναπτυχθεί πιλοτική εφαρµογή στην περιοχή των ενσωµατωµένων συστηµάτων. The OSGi technology is a set of specifications that define a dynamic component system for Java. These specifications enable a development model where applications are (dynamically) composed of many different (reusable) components. The OSGi specifications enable components to hide their implementations from other components while communicating through services, which are objects that are specifically shared between components. This surprisingly simple model has far reaching effects for almost any aspect of the software development process. The OSGi specifications have moved beyond the original focus of service gateways, and are now used in applications ranging from mobile phones to the open source Eclipse IDE. Other application areas include automobiles, industrial automation, building automation, PDAs, grid computing, entertainment, fleet management and application servers. 4. Μεταφορά του πακέτου RTSJ-AXE στο Raspberry Pi (new) Το RTSJ-AXE (http://seg.ece.upatras.gr/mim/rtsj-axepackage.htm) είναι ένα περιβάλλον εκτέλεσης εφαρµογών πραγµατικού χρόνου σε real-time Java που αναπτύχθηκε από την οµάδα στα πλαίσια του έργου Archimedes System Platform. Η παρούσα διπλωµατική εργασία έχει στόχο την µεταφορά (porting) του περιβάλλοντος αυτού στο Raspberry Pi. Οι παρακάτω δηµοσιευσεις προέκυψαν από διπλωµατικές εργασίες που υλοποιήθηκαν στα πλαίσια της ανάπτυξης του RTSJ-AXE συστήµατος. Εναλλακτικά η µεταφορά µπορεί να γίνει στην πλατφόρµα embedded Java. H διπλωµατική θα εκτελεστεί πάνω σε ειδικό embedded board που θα επιλεγεί για την εργασία αυτή. K. Thramboulidis, G. Doukas, and A., Zoupas, Performance Analysis of a Real-Time Java Execution Environment for IEC 61499, 13th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Moscow, June 3-5, 2009. paper K. Thramboulidis, A. Zoupas, Real-Time Java in Control and Automation: A Model Driven Development Approach, 10 th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, (ETFA 05), Catania, Italy, September 2005. paper 5. Using Android in Embedded Systems (new) Εναλλακτικά µπορεί να εστιάσει σε συστήµατα βιοµηχανικού αυτοµατισµού. Περιλαµβάνει εξέταση της τρέχουσας κατάστασης όσον αφορά την αξιοποίηση του Android σε συστήµατα βιοµηχανικού αυτοµατισµού και την ανάπτυξη πιλοτικής εφαρµογής σε εργαστηριακή διάταξη ή σε συνεργασία µε την τοπική βιοµηχανία για την αξιολόγηση των πλεονεκτηµάτων από την χρήση του. Linux has continuously grown in the embedded systems market for over a decade, gaining market share from proprietary operating systems. The proliferation of embedded devices, the explosion of Software Engineering Group 2 3/24/2015 10:47:00 AM

open source development, the inherent hardware support, the incredible networking capabilities, and the royalty-free economic model have all helped propel use of the Linux kernel into one of the best choices for the design of new embedded systems. While the success of Linux in the embedded market can not be denied, its notoriety was once confined to mostly technical professionals. That changed in 2008 with Google s release of the Android mobile phone operating system, based on the Linux kernel. Thus began the tremendous growth of Linux in the consumer world, with over one million Android devices being activated every day in 2012 and predictions of total Android devices shipped reaching one billion in 2013 Growth of Android in Embedded Systems 6. SysML στην ανάπτυξη Ενσωµατωµένων συστηµάτων (new) H SysML αποτελεί την πιο πρόσφατο πρότυπο προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης συστηµάτων που θα βασίζονται στο model driven paradigm. Είναι η πρόταση για την επέκταση της UML προς την κατεύθυνση του System modeling. Θα εξετασθεί η τρέχουσα έκδοση SysML και θα εξετασθεί η δυνατότητα της γλώσσας για ικανοποίηση των απαιτήσεων που τίθενται στα πλαίσια της ανάπτυξης Ενσωµατωµένων συστηµάτων. Μελέτη τρέχουσας κατάστασης, ανάπτυξη πιλοτικής εφαρµογής. Ως παράδειγµα µπορεί να χρησιµοποιηθεί αντλία έγχυσης φαρµάκου που αποτελεί πραγµατικό προϊόν Ελληνικής Εταιρείας του χώρου. Εναλλακτικά µπορεί να χρησιµοποιηθεί τo case study των παρακάτω εργασιών: 1. K. Thramboulidis, A Framework for the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLCs, paper 2. F. Basile, P. Chiacchio, and D. Gerbasio, On the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLC, IEEE Trans. on automation science and engineering, vol. 10, no. 4, pp.990-1003, Oct 2013. Σχετικές εργασίες K. Thramboulidis, The 3+1 SysML View-Model in Model Integrated Mechatronics, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), vol.3, no.2, 2010, pp.109-118. paper K. Thramboulidis, and G. Frey, Towards a Model-Driven IEC 61131-based Development Process in Industrial Automation, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), Vol. 4, No. 4, April 2011, pp. 217-226. paper K. Thramboulidis, "The IEC 61131 as Enabler of OO and MDD in Industrial Automation", 10 th IEEE International Conference on Industrial Informatics, july 25-27, 2012, Beijing, China, pp. 425-430. paper 7. Ανάπτυξη εφαρµογών µε βάση την έννοια της υπηρεσίας (Service Oriented Architecture). (new) Οι βασισµένες στην έννοια της υπηρεσίας Αρχιτεκτονικές διαδραµατίζουν όλο και πιο σηµαντικό ρόλο στην ανάπτυξη εφαρµογών. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής µελετάται και αξιολογείται η τεχνολογία αυτή και επιλέγεται ένα πλαίσιο το οποίο θα χρησιµοποιηθεί για την ανάπτυξη εφαρµογής (µελέτη περίπτωσης) που θα επιδεικνύει τα πλεονεκτήµατα αλλά και τις προκλήσεις στην περιοχή αυτή της ανάπτυξης συστηµάτων. Ιδιαίτερη έµφαση θα δοθεί στην κατηγορία των εφαρµογών που βασίζονται σε ενσωµατωµένα συστήµατα. To case study βασίζεται σε αυτό των παρακάτω εργασιών: 1. K. Thramboulidis, A Framework for the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLCs, paper 2. F. Basile, P. Chiacchio, and D. Gerbasio, On the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLC, IEEE Trans. on automation science and engineering, vol. 10, no. 4, pp.990-1003, Oct 2013. Software Engineering Group 3 3/24/2015 10:47:00 AM

8. Cloud Computing (new) Cloud Computing is the latest term encapsulating the delivery of computing resources as a service. Cloud computing relies on sharing of resources to achieve coherence and economies of scale similar to a utility (like the electricity grid) over a network. H σηµασία της τεχνολογίας αυτής που εξελίσσεται ραγδαία φαίνεται από τις παρακάτω προβλέψεις. Recent IDC research shows that worldwide spending on cloud services will grow almost threefold, reaching $44.2 billion by 2013. And a recent Gartner report predicts that the volume of enterprise data overall will increase by a phenomenal 650% over the next five years. In the most transformative technology shift since the personal computer and the Internet, it's apparent that migrating business to the cloud has reached a tipping point in 2012, where it is no longer a trend but rather an absolute business requirement. Το θέµα µπορεί να εστιάσει σε ένα από τα τρία επίπεδα IaaS, PaaS and AaaS. Μια περιοχή που έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την τεχνολογία είναι και η εκπαίδευση. To case study βασίζεται σε αυτό των παρακάτω εργασιών: 1. K. Thramboulidis, A Framework for the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLCs, paper 2. F. Basile, P. Chiacchio, and D. Gerbasio, On the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLC, IEEE Trans. on automation science and engineering, vol. 10, no. 4, pp.990-1003, Oct 2013. 9. Embedded Java (new) Αξιοποίηση της embedded Java στην ανάπτυξη ενσωµατωµένων συστηµάτων στα πλαίσια του Internet of Things. Σχεδιασµός και ανάπτυξη εφαρµογής για την επίδειξη των δυνατοτήτων και των περιορισµών της τεχνολογίας. Θα χρησιµοποιηθεί Evaluation Board ειδικό για ενσωµατωµένα συστήµατα. To case study βασίζεται σε αυτό των παρακάτω εργασιών: 1. K. Thramboulidis, A Framework for the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLCs, paper 2. F. Basile, P. Chiacchio, and D. Gerbasio, On the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLC, IEEE Trans. on automation science and engineering, vol. 10, no. 4, pp.990-1003, Oct 2013. Java ME technology was defined to fit such a limited environment and make it possible to create Java applications running on small devices with limited memory, display and power capacity. The devices supporting our daily activities are becoming more sophisticated and better connected at an astonishing rate. The Internet of Things is driving an explosion of devices and data, revolutionizing industry and commerce. Devices are smarter, faster, and better connected. To support these trends, increasingly sophisticated embedded devices must be developed more quickly, yet must also be secure, robust, and maintainable. Java technology is ideally suited to support this complexity,. JAVA TECHNOLOGIES FOR EMBEDDED DEVICES 10. Modeling Automation system using UML 2.0 (new) H UML αποτελεί την πιο πρόσφατο πρότυπο προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης συστηµάτων που θα βασίζονται στο model driven paradigm. Θα εξετασθεί η τρέχουσα έκδοση 2.0 της UML και θα εξετασθεί η δυνατότητα της γλώσσας για Software Engineering Group 4 3/24/2015 10:47:00 AM

ικανοποίηση των απαιτήσεων που τίθενται στα πλαίσια της ανάπτυξης Ενσωµατωµένων συστηµάτων. Τα activity diagrams της UML2 χρησιµοποιούνται εκτενώς στην τεκµηρίωση διεργασιών στην φάση του σχεδιασµού συστηµάτων. Η ανάλυση των διαγραµµάτων είναι απαραίτητη για τον έλεγχο ύπαρξης λογικών λαθών στο σχεδιασµό (verification). Αυτό είναι απαραίτητο πριν την φάση της υλοποίησης του συστήµατος καθώς η διόρθωση των λαθών αυτών µετά την υλοποίηση κοστίζει πολύ περισσότερο. Το στανταρτ δεν ορίζει αυστηρά τα execution semantics του AD. Υπάρχουν όµως εργασίες προς την κατεύθυνση αυτή. To Festo MPS είναι ένα εργαστηριακό σύστηµα αυτοµατισµού που χρησιµοποιείται για ερευνητικούς και εκπαιδευτικούς σκοπούς. Στόχος της διπλωµατικής εργασίας είναι η χρήση της UML 2.0 και κυρίως των AD για την µοντελοποίηση του συστήµατος ελέγχου του Festo MPS δίνοντας ιδιαίτερη έµφαση στα execution semantics του AD. K. Thramboulidis, Using UML for Embedded Software and System Modeling, κεφάλαιο στο βιβλίο The Embedded Systems Handbook, editor Richard Zurawski, CRC Press. 11. Using UML Testing Profile in Embedded Systems Development (new) Testing often accounts for more than 50% of the required effort during system development. However, testing is often not well integrated with other development phases. One reason for this is that designers, developers and testers all use different languages and tools, making it difficult to communicate with each other and to exchange documents. The UML 2.0 Testing Profile bridges the gap between designers and testers by providing a means to use UML for test specification and modeling. ( ) The UML 2.0 Testing Profile 12. Modeling, validation and verification of Industrial Automation systems(new) Validation & Verification is the process of checking that a software system meets specifications and that it fulfills its intended purpose. It may also be referred to as software quality control. V&V is a prerequisite for industrial automation systems. Στόχος της διπλωµατικής εργασίας είναι η αξιοποίηση του περιβάλλοντος UPPAAL στην διαδικασία Validation & Verification συστηµάτων βιοµηχανικού αυτοµατισµού. Uppaal is an integrated tool environment for modeling, validation and verification of real-time systems modeled as networks of timed automata, extended with data types (bounded integers, arrays, etc.). link To case study βασίζεται σε αυτό των παρακάτω εργασιών: 1. K. Thramboulidis, A Framework for the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLCs, paper 2. F. Basile, P. Chiacchio, and D. Gerbasio, On the Implementation of Industrial Automation Systems Based on PLC, IEEE Trans. on automation science and engineering, vol. 10, no. 4, pp.990-1003, Oct 2013. Σχετικές εργασίες D. Soliman, K. Thramboulidis, G. Frey, "Transformation of Function Block Diagrams to UPPAAL Timed Automata for the Verification of Safety Applications" IFAC Journal "Annual Reviews in Control", Volume 36, Issue 2, December 2012, Pages 338 345, paper Software Engineering Group 5 3/24/2015 10:47:00 AM

D. Soliman, K. Thramboulidis, G. Frey, Function Block Diagram to UPPAAL Timed Automata Transformation Based on Formal Models 14th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, 23-25 May 2012, Bucharest, Romania. K. Thramboulidis, D. Soliman and G. Frey, Towards an Automated Verification Process for Industrial Safety Applications, 7th Annual IEEE Conference on Automation Science and Engineering, August 24-27, 2011, Trieste, Italy, pp.482-487. paper 13. Using SOC and SOA in Mechatronic System development (new) SOC-based Process Modeling and Specification Languages PMS Languages are used to specify the process and logic based on the Service Oriented Computing (SOC) paradigm, without using a programming such as C++ and Java. This specification can be use to automatically generate the executable code. Σχετικές εργασίες K. Thramboulidis, G. Doukas, G. Koumoutsos, Device Modelling for a Flexible Embedded Systems Development Process, 10th IEEE International Symposium on Object/component/service-oriented Real-time distributed Computing, (ISORC 07), pp.337-343, May 7-9, 2007, Santorini Island, Greece. K. Thramboulidis, G. Doukas, G. Koumoutsos A SOA-based Embedded Systems Development Environment for Industrial Automation EURASIP Journal on Embedded Systems, Vol. 2008. 14. Object-Oriented extension of the IEC61131 programming language for industrial automation. To πρότυπο 61131 της IEC ορίζει τις γλώσσες προγραµµατισµού που χρησιµοποιούνται για ανάπτυξη λογισµικού σε συνδυασµό µε Programmable Logic Controllers (PLCs). Η νέα έκδοση του προτύπου αυτού είναι υπό έγκριση και περιλαµβάνει κυρίως την επέκταση της γλώσσας Function Block Diagram ώστε αυτή να υποστηρίζει το αντικειµενοστρεφές παράδειγµα προγραµµατισµού. Το περιβάλλον ανάπτυξης βιοµηχανικών εφαρµογών CoDeSys (http://www.3ssoftware.com/ ) αποτελεί αυτή την στιγµή το µοναδικό εργαλείο που υλοποιεί την νέα έκδοση. Η διπλωµατική εργασία έχει στόχο να αξιοποιήσει το περιβάλλον CoDeSys στην ανάπτυξη µιας πειραµατικής εφαρµογής µε κύρια έµφαση στην ΟΟ επέκταση του. K. Thramboulidis, Towards an Object-Oriented Extension for IEC 61131, 17 th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, (ETFA12), September 17-21, Krakow, Poland, 2012. paper K. Thramboulidis, G. Frey, An MDD Process for IEC 61131-based Industrial Automation Systems, 16 th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, (ETFA11), September 5-9, 2011, Toulouse, France. paper 15. Modeling Industrial Automation systems using IEC61131 και SysML (new) Αξιοποίηση της System Modeling Language (SysML) για την µοντελοποίηση συστηµάτων βιοµηχανικού αυτοµατισµού µε βάση την κατασκευή του Function Block που εισάγεται από το πρότυπο 61131 της International Electrotechnical Commission (IEC) και είναι το βασικό εργαλείο ανάπτυξης λογισµικού ελέγχου στο industrial automation. Η εργασία έχει στόχο την αξιοποίηση του model driven development paradigm στην περιοχή του λογισµικού αυτοµατισµού χρησιµοποιώντας ως περιβάλλον υλοποίησης το IEC61131 standard και πιο συγκεκριµένα την κατασκευή του Function Block. Περιλαµβάνει σε πρώτη φάση το σχεδιασµό και ανάπτυξη συστήµατος ελέγχου για πειραµατική διάταξη του Software Engineering Group 6 3/24/2015 10:47:00 AM

εργαστηρίου Συστηµάτων & Μετρήσεων (Γενικής Ηλεκτροτεχνίας). H διάταξη αυτή ακολουθεί το πρότυπο IEC61131 και υποστηρίζει την εισαγωγή Function Blocks σε περιβάλλον προγραµµατισµού STEP7 (Siemens) και για προγραµµατιζόµενο λογικό ελεγκτή S7-300. Σε δεύτερη φάση αξιοποιεί την SysML για τον σχεδιασµό του συστήµατος σε ένα πιο αφαιρετικό επίπεδο. H διπλωµατική βασίζεται στις παρακάτω εργασίες και είναι σε συνεργασία µε τον τοµέα Σ&ΕΑ. Μπορεί δε να ανατεθεί σε οµάδα 2 φοιτητών µε αρκετά διακριτό αντικείµενο για τον καθένα. K. Thramboulidis, G. Frey, An MDD Process for IEC 61131-based Industrial Automation Systems, 16 th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, (ETFA11), September 5-9, 2011, Toulouse, France. paper K. Thramboulidis, and G. Frey, Towards a Model-Driven IEC 61131-based Development Process in Industrial Automation, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), Vol. 4, No. 4, April 2011. paper 16. Modeling Industrial Automation systems using IEC61131 και real-time UML Αξιοποίηση της real-time UML για την µοντελοποίηση συστηµάτων βιοµηχανικού αυτοµατισµού µε βάση την κατασκευή του Function Block που εισάγεται από το πρότυπο 61131 της International Electrotechnical Commission (IEC) και είναι το βασικό εργαλείο ανάπτυξης λογισµικού ελέγχου στο industrial automation. Η εργασία έχει στόχο την αξιοποίηση του model driven development paradigm στην περιοχή του λογισµικού αυτοµατισµού χρησιµοποιώντας ως περιβάλλον υλοποίησης το IEC61131 standard και πιο συγκεκριµένα την κατασκευή του Function Block. Περιλαµβάνει σε πρώτη φάση το σχεδιασµό και ανάπτυξη συστήµατος ελέγχου για πειραµατική διάταξη του εργαστηρίου Συστηµάτων & Μετρήσεων (Γενικής Ηλεκτροτεχνίας). H διάταξη αυτή ακολουθεί το πρότυπο IEC61131 και υποστηρίζει την εισαγωγή Function Blocks σε περιβάλλον προγραµµατισµού STEP7 (Siemens) και για προγραµµατιζόµενο λογικό ελεγκτή S7-300. Σε δεύτερη φάση αξιοποιεί την real-time UML για τον σχεδιασµό του συστήµατος σε ένα πιο αφαιρετικό επίπεδο. H διπλωµατική βασίζεται στις παρακάτω εργασίες και είναι σε συνεργασία µε τον τοµέα Σ&ΕΑ. Μπορεί δε να ανατεθεί σε οµάδα 2 φοιτητών µε αρκετά διακριτό αντικείµενο για τον καθένα. K. Thramboulidis, G. Frey, An MDD Process for IEC 61131-based Industrial Automation Systems, 16 th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, (ETFA11), September 5-9, 2011, Toulouse, France. paper K. Thramboulidis, and G. Frey, Towards a Model-Driven IEC 61131-based Development Process in Industrial Automation, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), Vol. 4, No. 4, April 2011, pp. 217-226. paper 17. Integrating a SysML based development process with Safety Engineering (new) To Safety Engineering αποτελεί ένα πολύ ενδιαφέρον πεδίο και µια µεγάλη πρόκληση για τον Μηχανικό ανάπτυξης των σύγχρονων συστηµάτων στα οποία η ασφάλεια διαδραµατίζει πρωταρχικό ρόλο. K. Thramboulidis, D. Soliman and G. Frey, Towards an Automated Verification Process for Industrial Safety Applications, 7th Annual IEEE Conference on Automation Science and Engineering, August 24-27, 2011, Trieste, Italy, pp.482-487. paper D. Soliman, K. Thramboulidis, G. Frey, A Methodology to Upgrade Legacy Industrial Systems to Meet Safety regulations, 3 rd Inter. Workshop on dependable control of discrete systems, June 15-17, 2011, Saarbrucken, Germany. paper K. Thramboulidis, Sven Scholz, Integrating the 3+1 SysML View Model with Safety Engineering, IEEE International Conference on Emerging Technology and Factory Automation, (ETFA 2010) Bilbao, Spain, 13-16 Sept 2010. paper 18. Embedded Systems Development using Eclipse Software Engineering Group 7 3/24/2015 10:47:00 AM

The Model Driven Development Paradigm. Αξιοποίηση της τεχνολογίας µοντέλων στην ανάπτυξη ενσωµατωµένων συστηµάτων. To Eclipse θα χρησιµοποιηθεί ως βασική πλατφόρµα στα πλαίσια της διπλωµατικής αυτής. Η έµφαση µπορεί να είναι (όχι απαραίτητα) σε industrial automation systems. Στην περίπτωση αυτή ο στόχος θα είναι η ανάπτυξη εργαλείων µε την µορφή plug-ins του Eclipse για την υποστήριξη της model driven development τεχνικής στην διαδικασία ανάπτυξης συστηµάτων αυτής της κατηγορίας. To Model Driven Development παράδειγµα είναι ένα νέο παράδειγµα ανάπτυξης συστηµάτων που θα κυριαρχήσει στην περιοχή του λογισµικού και όχι µόνο, τα επόµενα χρόνια. Το παράδειγµα αυτό σε συνδυασµό µε την UML αποτελούν αναµφισβήτητα τα πλέον ισχυρά όπλα του Software Engineering προς την κατεύθυνση της αντιµετώπισης των πολλών προβληµάτων που υπάρχουν στην διαδικασία ανάπτυξης συστηµάτων. Το παράδειγµα έχει ήδη αξιοποιηθεί αποτελεσµατικά από την οµάδα Μηχανιστικής Λογισµικού (SEG - http://seg.ee.upatras.gr) στα πλαίσια του πλατφόρµας συστήµατος Archimedes (http://seg.ee.upatras.gr/mim) και του πλαισίου εργασίας CORFU (http://seg.ee.upatras.gr/corfu ). K. Thramboulidis, and G. Frey, Towards a Model-Driven IEC 61131-based Development Process in Industrial Automation, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), Vol. 4, No. 4, April 2011, pp. 217-226. paper K. Thramboulidis, The 3+1 SysML View-Model in Model Integrated Mechatronics, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), vol.3, no.2, pp.109-118, 2010, paper K. Thramboulidis, D. Perdikis, S. Kantas, Model Driven Development of Distributed Control Applications, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Volume 33, Numbers 3-4 / June, 2007, Springer-Verlag. Thramboulidis, K. Model Integrated Mechatronics Towards a new Paradigm in the Development of Manufacturing Systems IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 1, No. 1. February 2005. K. Thramboulidis and C. Tranoris, Developing a CASE Tool for Distributed Control Applications, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Volume 24, Number 1-2, July 2004, pages 24-31, Springer-Verlag. 19. Model-to-Model transformations in Model Driven Development H τεχνολογία model-driven-development δίνει λύση σε πολλά από τα προβλήµατα της διαδικασίας ανάπτυξης ενσωµατωµένων συστηµάτων. Ο µετασχηµατισµός µοντέλων αποτελεί βασικό συστατικό της τεχνικής αυτής. ιάφορα περιβάλλοντα εργασίας υποστηρίζουν την ανάπτυξη model-to-model transformers. Η διπλωµατική αυτή έχει στόχο να µελετήσει τις εναλλακτικές τεχνικές και να παρουσιάσει µία µελέτη περίπτωσης αξιοποίησης µίας τεχνικής για την ανάπτυξη ενός model-to-model transformer για την περιοχή των ενσωµατωµένων συστηµάτων. K. Thramboulidis, and G. Frey, Towards a Model-Driven IEC 61131-based Development Process in Industrial Automation, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), Vol. 4, No. 4, April 2011, pp. 217-226. paper K. Thramboulidis, D. Soliman and G. Frey, Towards an Automated Verification Process for Industrial Safety Applications, 7th Annual IEEE Conference on Automation Science and Engineering, August 24-27, 2011, Trieste, Italy, pp.482-487. paper 20. Verification of UML2 Activity Diagrams (new) Τα activity diagrams της UML2 χρησιµοποιούνται εκτενώς στην τεκµηρίωση διεργασιών στην φάση του σχεδιασµού συστηµάτων. Η ανάλυση των διαγραµµάτων είναι απαραίτητη για τον έλεγχο ύπαρξης λογικών λαθών στο σχεδιασµό (verification). Αυτό είναι απαραίτητο πριν την φάση της υλοποίησης του συστήµατος καθώς η διόρθωση των λαθών αυτών µετά την υλοποίηση κοστίζει πολύ περισσότερο. 21. ΕΗ Εξοικονόµηση ενέργειας O ατµοηλεκτρικός σταθµός του Αγίου ηµητρίου Κοζάνης αποτελείται από 5 λιγνιτικές µονάδες συνολικής ισχύος 1600MW. Ένα µεγάλο µέρος της παραγόµενης ενέργειας καταναλώνεται για Software Engineering Group 8 3/24/2015 10:47:00 AM

την λειτουργία των µονάδων. Σε καθηµερινή βάση αποφασίζεται πιο θα είναι το φορτίο των µονάδων ώστε να ικανοποιούν την απαίτηση που τίθεται από το κέντρο ελέγχου της επιχείρησης. Η επιχείρηση θέλει να εγκαταστήσει ένα σύστηµα που θα την βοηθά να καθορίζει τα φορτία των µονάδων µε τέτοιο τρόπο ώστε να βελτιστοποιεί την κατανάλωση ενέργειας. Η διπλωµατική έχει ως στόχο να περιγράψει το πρόβληµα, να ορίσει τις παραµέτρους και να συγκεντρώσει όλη την πληροφορία που απαιτείται για την δηµιουργία ενός τέτοιου συστήµατος. 22. Integrating SysML with Modelica Στόχος της διπλωµατικής αυτής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός απλού συστήµατος Μηχανοτρονικής αξιοποιώντας την SysML για την µοντελοποίηση του λογισµικού και την Modelica (http://www.modelica.org/) για την µοντελοποίηση του µηχανικού µέρους. http://www.omgwiki.org/omgsysml/doku.php?id=sysml-modelica:sysml_and_modelica_integration W. Schamai, U. Pohlmann, P. Fritzson, C.J. Paredis, P. Helle, C. Strobel, "Execution of UML State Machines Using Modelica", 3rd International Workshop on Equation-Based Object-Oriented Modeling Languages and Tools, P. Fritzson, E. Lee, F. Cellier, D. Broman, Eds., Sep. 2010 (Oslo, Norway). K. Thramboulidis, The 3+1 SysML View-Model in Model Integrated Mechatronics, Journal of Software Engineering and Applications (JSEA), vol.3, no.2, pp.109-118, 23. Αξιοποιώντας την Modelica στην ανάπτυξη ενσωµατωµένων συστηµάτων Modelica is a non-proprietary, object-oriented, equation based language to conveniently model complex physical systems containing, e.g., mechanical, electrical, electronic, hydraulic, thermal, control, electric power or processoriented subcomponents. https://www.modelica.org/ 24. Χρησιµοποιώντας την SysML σε συνδυασµό µε την Architecture Analysis & Design Language (AADL) Predictable Model-based Engineering http://www.aadl.info/aadl/currentsite/ 25. Esterel and Synchronous Reactive Programming (new) Esterel is both a programming language, dedicated to programming reactive systems, and a compiler which translates Esterel programs into finite-state machines. It is one of a family of synchronous languages, like SyncCharts, Lustre, Argos or Signal, which are particularly well-suited to programming reactive systems, including real-time systems and control automata. http://www-sop.inria.fr/meije/esterel/esterel-eng.html http://www.esterel-technologies.com/ 26. ES development for Multicore and Multiprocessor systems Στόχος της διπλωµατικής αυτής είναι να µελετήσει τις επιδράσεις στην διαδικασία ανάπτυξης λογισµικού που επιβάλλονται από τα επερχόµενα multicore and multiprocessor systems. Επιµέρους θέµατα στα οποία µπορεί να εστιάσει η εργασία είναι: inter-processor communications (IPC) in multicore and multiprocessor systems Scaling Software on a Multi-Core System (Symmetric Multiprocessing and Aymmetric Multiprocessing systems) Software Engineering Group 9 3/24/2015 10:47:00 AM

Design for Multicore and multiprocessing systems 27. User space scheduling για Function block network diagrams (IEC 61499 or extended IEC61131) Μια βιοµηχανική εφαρµογή (industrial application) µπορεί να µοντελοποιηθεί ως ένα σύνολο από function block network diagrams µε χρήση της σηµειολογίας IEC61499 ή της ΙΕC61131 βασισµένης στο event driven µοντέλο. Για την περίπτωση της κατανεµηµένης εφαρµογής και µετά το deployment απαιτείται scheduling των function blocks που απαρτίζουν την εφαρµογή. Στόχος της διπλωµατικής είναι να εξετάσει το πρόβληµα αυτό και να προτείνει λύσεις εστιάζοντας στο scheduling είτε στο πλαίσιο του ενός multicore κόµβου του δικτύου είτε στο σύνολο των κόµβων του συστήµατος. Doukas, G., K. Thramboulidis, Implementation Model Alternatives for IEC 61499 Function Block Networks, 6th IEEE International Conference on Industrial Informatics, July 13-16, 2008, Daejon, Korea. K. Thramboulidis, G. Doukas, IEC61499 Execution Model Semantics, International Conference on Industrial Electronics, Technology & Automation, (CISSE-IETA 06), Dec. 4-14, 2006. 28. Ανάπτυξη Software tool που θα υποστηρίζει την εκπαιδευτική διαδικασία στον ταυτόχρονο προγραµµατισµό. Η κατανόηση των βασικών εννοιών του ταυτόχρονου προγραµµατισµού απαιτεί την χρήση κατάλληλων εκπαιδευτικών εργαλείων. Στόχος της διπλωµατικής αυτής εργασίας είναι η µελέτη των διαθέσιµων εργαλείων αυτής της περιοχής και ο σχεδιασµός και η ανάπτυξη ενός νέου αντικειµενοστρεφούς περιβάλλοντος που θα βοηθάει τους εκπαιδευόµενους στην κατανόηση των βασικών εννοιών του ταυτόχρονου προγραµµατισµού όπως thread of control, mutual exclusion, deadlock, starvation, lockout, liveliness, κ.λ.π. αλλά και την επίδραση τους στην διαδικασία ανάπτυξης αξιόπιστων συστηµάτων. (http://seg.ee.upatras.gr/oocourse) K. Thramboulidis, A Constructivism-based Approach to Teach Advanced Computing Concepts in Introductory Java Courses, Journal of Informatics Education and Research (forthcoming). 29. Handling QoS σε επίπεδο σχεδιασµού Σηµαντικό ρόλο στην διαδικασία του deployment διαδραµατίζουν τα χαρακτηριστικά της ποιότητας της αιτούµενης (required Quality of Service characteristics) εξυπηρέτησης από το κάθε συνθετικό του λογισµικού. Η διπλωµατική έχει στόχο να εξετάσει και να προτείνει τρόπους έκφρασης των χαρακτηριστικών αυτών στην φάση του σχεδιασµού και να προτείνει τις κατάλληλες επεκτάσεις σε περιβάλλοντα σχεδιασµού. 30. Run-time reconfiguration σε real-time embedded systems Σαν Run-time reconfiguration είναι γνωστή η διαδικασία της αλλαγής της σύνθεσης µιας εφαρµογής κατά τον χρόνο εκτέλεσης της. Η διαδικασία αυτή έχει πολύ µεγάλο ενδιαφέρον όταν το σύστηµα στο οποίο θα εκτελεσθεί υπόκειται σε περιορισµούς πραγµατικού χρόνου (real-time constrains). Ένα περιβάλλον που υποστηρίζει τις βασικές λειτουργίες του run-time reconfiguration έχει αναπτυχθεί από την οµάδα µε πολύ καλά αποτελέσµατα Software Engineering Group 10 3/24/2015 10:47:00 AM

K. Thramboulidis, A. Zoupas, Real-Time Java in Control and Automation: A Model Driven Development Approach, 10 th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation, (ETFA 05), Catania, Italy, September 2005. G. Doukas, K. Thramboulidis, A Real-Time Linux Execution Environment for Function-Block Based Distributed Control Applications,3 nd IEEE International Conference on Industrial Informatics, Perth, Australia, August 2005, (INDIN 05). Στόχος της διπλωµατικής είναι να µελετήσει σε βάθος το θέµα, να προτείνει µια πλήρη λύση και προαιρετικά να επεκτείνει ένα από τα παραπάνω περιβάλλοντα προς την κατεύθυνση αυτή. Για περισσότερες πληροφορίες επικοινωνήστε µε τον Κ. Θραµπουλίδη https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/ Μπορείτε επίσης να επισκεφθείτε την ιστοσελίδα της οµάδας http://seg.ece.upatras.gr/seg καθώς και τις παρακάτω ιστοσελίδες: https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/teaching-2/teaching-oop https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/teaching-2/courses https://sites.google.com/site/thramboulidiskleanthis/mim http://seg.ece.upatras.gr/corfu/dev/index.htm Software Engineering Group 11 3/24/2015 10:47:00 AM