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Volkan Gezer - A Modular and Scalable Software Reference Architecture for Decentralized Real-Time Execution on Edge Computing

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Volkan Gezer

A Modular and Scalable Software Reference Architecture for Decentralized Real-Time Execution on Edge Computing

Series: Informatik/ Kommunikation

Volume 874 2021

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Scheduling and Decision Making Methodology S. 55-64

„… 55 3 Scheduling and Decision Making Methodology In the previous chapters, existing technologies on …” „… technologies were listed. This chapter will introduce a novel scheduling algorithm (Sec. 3.1), explaining why …” „… the problems will be shown. 3.1 NAPATA Scheduling Limited hardware resources require a fair …”

State of the Art S. 11-54

„… Computing. It also explains its challenges (Sec. 2.2.1) and how the scheduling works on real‐time operating …” „… introduces a new preemptive and online scheduling algorithm called Non‐ resumable And Preemptible Aperiodic …” „… TAsk (NAPATA) scheduling, which is integrated into the 2.1 Cloud Computing and Edge Computing 17 …”

Bibliography S. 129-152

„… Approximability of Scheduling Multiprocessor Tasks with Time‐dependent Processor and Time Requirements. In …” „… , C. L.: On a Real‐Time Scheduling Problem. Operations Research 26/ 1, pp. 127–140, 1978. [DS12 …” „… .; Ali, H. H.: Task Scheduling in Parallel and Distributed Sys‐ tems. Prentice‐Hall, Inc., Upper Saddle …”

Implementation and Validation S. 83-115

„… scheduling plan for the ex‐ ecution of all tasks. This component is calledwhen the sumofWorst‐Case …” „… execution overheads, reducing efficiency [LHK03]. Moreover, finding an optimal scheduling diagram on …” „… multiprocessors is NP‐hard [LW82]. Lee et al. [LHK03] intro‐ duced a scheduling algorithm for multiprocessor …”

Conclusion and Outlook S. 116-128

„… . Chapter 3 brought the first three chapters together, introduced the novel scheduling algorithm, called …” „… Non‐resumable And Preemptible Aperiodic TAsk (NAPATA) scheduling, and formulated one of the problems: server …” „… scheduling algorithms have no overhead, which may delay the calculation. • Decision mechanisms have no …”

Titelei/Inhaltsverzeichnis S. I-XIV

„… : 51,30 EUR Für die Dokumentation: edge computing – echtzeit scheduling – fog computing – aufgabe …” „… – real-time scheduling – fog computing – task offloading – edge in manufacturing – edge server – software …” „… Real‐Time Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2.2 Scheduling for Real‐Time Processing …”

Introduction S. 1-10

„… . The dissertation also introduces decision making method for offloading, a novel scheduling algorithm …” „… also became multitasking, meaning they provide prioritization or scheduling to plan executions of the …” „… as externally between Edge Servers in the Edge Network. The thesis also introduces a novel scheduling …”

Software Reference Architecture S. 65-82

„… , scheduling them or offloading to their neighbouring servers. This process will be seamless, and the End …” „… bounded inter‐ arrival times [Au91]. These categories define the relevant scheduling algorithms for the …” „… they are expected to arrive always at the specified intervals, the scheduling al‐ gorithm keeps enough …”

doi.org/10.51202/9783186874108

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VDI Wissensforum GmbH (ed.)

Automation 2020

Series: VDI-Berichte

Volume 2375 2020

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S. Baer, F. Baer, D. Turner, S. Pol, T. Meisen Integration of a Reactive Scheduling Solution using Reinforcement Learning in a Manufacturing System S. 645-658

„… Integration of a Reactive Scheduling Solution using Reinforcement Learning in a Manufacturing …” „… , Universität Wuppertal Abstract In this article, we describe a way to integrate a reactive scheduling …” „… scheduling functionality in a modular MES with the necessary exchange of information between the …”

C. Diedrich, A. Belyaev, T. Schröder, P. Kamensky, V. Braun, T. Benesl, J. Arm, P. Marcon, F. Zezulka, Prof. Z. Bradac Produktgesteuerter Produktionsablauf basierend auf I4.0-Verwaltungsschalen S. 89-100

„… bei Fehlern das Scheduling des Gesamtsystems neu berechnet werden. Am Ende stehen ermittelte …”

Titelei/Inhaltsverzeichnis S. I-XX

„… Scheduling Solution using Reinforcement Learning in a Manufacturing System …”

M. Azarmipour, C. von Trotha, U. Epple, C. Gries Entwicklung eines Architekturkonzepts für zukünftige prozessnahe Komponenten S. 303-316

„… ausgeführt werden. DTs werden für verschiedene Ziele, wie beispielsweise predictive Maintenance, Scheduling …”

T. Miny, M. Thies, U. Epple, S. Wein, C. Diedrich Konzept für die automatisierte Erstellung von Verwaltungsschalen-Teilmodellen mit Hilfe domänenspezifischer Transformationssprachelemente S. 393-406

„… : Standortbestimmung, Determinismus und Scheduling o Regelorganisation: Modularisierung, Wiederverwendung …”

C. Huang, S. Seidel, F. Alberto Velarde Gonzales, D. Mayer Kostenoptimale Steuerung eines multivalenten Gebäudeenergiesystems mittels modellprädiktivem Ansatz und Reinforcement Learning S. 43-58

„… .2011.2158841. [6] Wigstrom O, Lennartson B. Scheduling model for systems with complex alternative behaviour …”

J. Herzog, H. Röpke, A. Lüder Management der Produktvarianz in der Anlagenplanung der Automobilendmontage unter Nutzung der PPRS Modellierung S. 549-564

„… , G., Zoitl, A. (2014): Capability-based Planning and Scheduling for Adaptable Manufacturing Systems …”

D. Schulz, L. Simora, C. Lithoxopoulos „Individualisierte Massenfertigung“ mit Losgröße Eins – Auftragsgesteuerte Produktion in wandlungsfähigen Fabriken S. 71-88

„… , konnte durch entsprechende AGP Auft ragsgest euert e Produkt ion MES Planung, Scheduling SP2 Smart e …”

doi.org/10.51202/9783181023754

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VDI Wissensforum GmbH (ed.)

Autoreg 2019

Series: VDI-Berichte

Volume 2349 2019

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F. Hundertmark, M. Grotjahn Automated design of structured gain-scheduling oil pressure controllers by modern synthesis methods S. 403-416

„… Abhängigkeit der Scheduling-Variable berechnet. Der resultierende Gain-Scheduling-Regler zeigt daher unabhängig …” „… Gain-Scheduling-Regelung des Öldrucksystems von Verbrennungsmotoren vorgestellt. Hierfür werden optimale lineare …” „… alle Arbeitspunkte identisch. Für den Gain-Scheduling-Ansatz wird keine Überlagerung der Ausgangsgrößen …”

F. Nolteernsting, R. Röthig, T. Oehlschlägel, M. Schultalbers, U. Becker Gain-Scheduling-Regelung des Ladedrucks eines Ottomotors auf Basis lokal linearer strukturierter H∞-optimaler Regler – Systematische robuste Bedatung einer konventionellen Reglerstruktur S. 389-402

„… Arbeitspunkte der lokal linearen Modelle. Im Hinblick auf das vorgeschlagene klassische Gain- Scheduling-Konzept …” „… Scheduling-Parameter stark variiert. 4.3.2 Ergebnisse In Versuchen wird der dargestellte Lastschlag je 50-mal auf den …” „… vorliegenden Artikel wird ein systematischer Entwurfsprozess für eine Gain- Scheduling-Regelung auf Basis lokal …”

N. Althar Udupa, E. Schulz, M. Schultalbers Polytopic LPV Controller Design to Control the Boost Manifold Pressure in an Internal Combustion Engine S. 377-388

„… . “Gain - Scheduling-Regelung des Ladedrucks eines Ottomotors auf Basis lokal linearer strukturierter …” „… ], the so-called classical gain-scheduling, involves smartly tuned local linear timeinvariant (LTI …” „… , where the model’s system and input matrices have a functional dependency on the three affine scheduling …”

S. Kettlitz, E. Schulz, M. Schultalbers Identifikation lokal linearer Modelle am Beispiel der Ladedruckstrecke eines Ottomotors S. 19-20

„… werden. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass das Scheduling eines Systems über seine Zustandsgrößen, wie …” „… Scheduling über den Ladedruck anhand eines gemessenen Signals und bei der anderen anhand des Modellausgangs …” „… Schedulingparameter abhängen. Physikalische und experimentelle Vorbetrachtungen haben ergeben, dass das …”

Titelei/Inhaltsverzeichnis S. I-X

„… Gain-Scheduling-Regelung des Ladedrucks eines Ottomotors auf Basis lokal linearer strukturierter H∞-optimaler Regler …” „… Automated design of structured gain-scheduling oil pressure controllers by modern synthesis methods …”

S. Rothfuß, R. Prezdnyakov, M. Flad, S. Hohmann Decentralized Path Planning for Cooperating Autonomous Vehicles S. 271-284

„… . 403-406. [7] Tazaki, Y., Suzuki, T.: Multi-robot scheduling and trajectory planning using state roadmap …”

P. Vogt, S. Schulze, E. Lenz, U. Konigorski, A. Klug, H. Westerfeld Vorsteuerungsentwurf fur einen robusten Zwei-Freiheitsgrade Schlupfregler fur Antiblockiersysteme S. 209-220

„… Regelung mit Gain-Scheduling, die in [12] beschrieben ist. Da der Regler inklusive Vorsteuerung auf einem …”

doi.org/10.51202/9783181023495

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VDI Wissensforum GmbH (ed.)

Automation 2021

Series: VDI-Berichte

Volume 2392 2021

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S. Baer, S. Pol, D. Turner, F. Baer, T. Meisen Scaling a Reinforcement Learning Approach for Online Job Shop Scheduling in Flexible Manufacturing Systems to Various Products S. 505-516

„… a reactive scheduling solution for flexible manufacturing systems. The number of product variants …” „… specification formats. With this design, we achieve a self-learning reactive scheduling system that is flexible …” „… that their arrival time will deviate from the plan. Future scheduling systems could therefore be …”

C. Sonntag, D. Wolff, D. Bleidorn, E. Balling, F. Marx Maximizing Efficiency and Transparency in Batch Processing with Simulation-driven Predictive Decision Support S. 249-260

„… with existing tools, both on shorter time horizons (e.g. for the exact scheduling of routine …” „… . • Detailed scheduling of manual routine operator interactions can be accurately predicted and visualized …” „… scheduling, thus saving time and money. It increases the work motivation of the operations personnel, plant …”

T. Zeun, A. Frotzscher, A. Nicklas, E. Schmitt, D. Schulze-Zipper, H. Zipper Selbstorganisation und Co-Management verteilter Automatisierungssysteme mit dem Kommunikationssystem S. 751-762

„… provided by the communication management and the self-organization forum. One solution could be scheduling …” „… (satisfiability modulo theories) is stated that allows not only to find the most efficient scheduling for one sub …” „… scheduling calculated from the SMT problem results in a list of jobs assigned to the specific components …”

P. Ochudlo, S. Stemmler, D. Abel Adaptive Massenstromregelung einer Pfannen-Gießmaschine mittels virtueller Sensorik S. 235-248

„… Gain-Scheduling entworfen. Durch das frequenzbasierte Tuning des Reglers mittels des Verfahrens des Open- Loop …” „… Kapitel 5 wird ein PI-Regler mit Gain-Scheduling entworfen, welcher den Massenstrom auf Basis eines …” „… eines PI-Reglers mit Gain-Scheduling geregelt. Als Stellgröße wird, wie in Bild 2 dargestellt, die …”

L. Underberg, S. Willmann, S. Kerschbaum , S. Höme Estimation of 5G Cell Capacity in Industrial Environments S. 141-154

„… corresponding scheduling mechanisms, which of course reduces the maximal data rate available to an individual …” „… sharing resources betwe n multiple UEs and the corresponding scheduling mechanisms, which of course …”

Titelei/Inhaltsverzeichnis S. I-XVI

„… Scaling a Reinforcement Learning Approach for Online Job Shop Scheduling in Flexible Manufacturing …”

A. Sohr, R. Rosen, J. C. Wehrstedt, J. Fischer, F. G. Listl, M. Schellander, R. Haar Digitale Zwillinge für Shopfloor-Management und -steuerung S. 17-28

„… : https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.2805. [7] M. Pinedo, Scheduling, vol. 29. Springer, 2012. [8] ASSISTANT …”

S. Merkelbach, L. Urbas, J. Gatter, R. Tan, M. Gärtler, R. Gedda, F. D. Bähner Automatic Detection of Start and End Times of Batch Phases for the Process Industry S. 477-490

„… arise if operators interfere with the batch control system to enact manual scheduling decisions or react …”

J. Fischer, R. Rosen, F. G. Listl, A. Sohr, J. C. Wehrstedt Assistenzsysteme der nächsten Generation für Produktionssysteme S. 461-476

„… solve the production scheduling of a case study bakery“, Expert Systems with Applications., S. 5882–5891 …”

doi.org/10.51202/9783181023921

Sten Grüner - Ressourcenadaptive Anwendungen für die operative Prozessleittechnik

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Sten Grüner

Ressourcenadaptive Anwendungen für die operative Prozessleittechnik

Series: Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik

Volume 1257 2017

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Analyse der Ansätze für Anwendungen mit flexiblen temporalen Eigenschaften S. 47-57

„… Ergebnis in diskreten Schritten verbessern. Die monotonen Berechnungen sind aus der Scheduling-Sicht am …” „… Tasks statisch oder dynamisch durchgeführt. Aus der Scheduling-Perspektive werden die einzelnen Tasks Ti …” „… optimale polynomielle Algorithmen bekannt [LLS+91]. Das nicht-unterbrechende Scheduling-Problem ist NP-hart …”

Titelei/Inhaltsverzeichnis S. I-XIV

„… . Scheduling-Facette einer selbstständigen Komponente (Task- Eigenschaften …” „… Anwendungen – IEC 61131 – Slackzeit – Scheduling – Laufzeitumgebung Die aktuellen Entwicklungen der …” „… . Automatisierungstechnik und Prozessleittechnik . . . . . . . . . . . 6 2.1.2. Echtzeitsysteme und Scheduling …”

Ein Rahmenwerk für die Integration von ressourcenadaptiven Anwendungen S. 58-107

„… Architektur für den Aufbau von RA- Anwendungen, • Predictably Flexbile Scheduling als das Scheduling-Prinzip …” „… . Einheitliche Laufzeitarchitektur Bevor ein Scheduling-Problem aufgestellt und ein Algorithmus zu dessen Lösung …” „… Gegensatz dazu stehen im Rahmen dieser Dissertation die Scheduling-Aspekte der einzelnen Komponenten im …”

Diskussion der Ergebnisse S. 122-125

„… Umstrukturierung der Scheduling-Tabelle. Die implizite „Abgabe“ der ungenutzten Zeit an Tasks mit niedrigerer …” „… Komponentenschedulers bedient sich der breiten Auswahl der existierenden Scheduling-Konzepte wie Predictably Flexible …” „… Suche nach geeigneten Heuristiken, die das effiziente Erstellen der Scheduling-Tabellen auf dem …”

Evaluierung und Anwendungsszenarien S. 108-121

„… zeichnet die reine Ausführungszeit der Tasks auf. Die Scheduling-Overheads wurden herausgerechnet. Das …” „… den expliziten Scheduling-Overhead. Dieser setzt sich aus dem Overhead des internen Scheduler des …” „… innerhalb des gesamten Zyklus, des Jitters und des Scheduling-Overheads in einem repräsentativen Zeitraum …”

Grundlagen S. 6-27

„… zugehörige Entscheidungsproblem wird als Scheduling-Problem bezeichnet. 10 2.1. Allgemeine Grundlagen 0 Zeit …” „… einsetzen, werden als preemptive oder unterbrechende Scheduler bezeichnet. Scheduling-Verfahren, die die …” „… . • Komplexität des Scheduling-Problems: Die Komplexität der nichtunterbrechenden Scheduling-Probleme, z. B. die …”

Stand der Wissenschaft und Technik S. 28-41

„… Scheduling übernimmt. Es werden sowohl das Preemptive als auch das Cooperative Scheduling-Modell des …” „… Modelltransformationen Scheduling-TabellenScheduling-TabellenScheduling-Tabellen ausführen En gi ne er in g En gi ne er …” „… Scheduler realisiert, dessen Scheduling-Tabelle sich ebenfalls im Objektspeicher befindet und somit zur …”

Literaturverzeichnis S. 136-154

„… , 3.3.4 [AMM04] Kapitel Periodic Reward-Based Scheduling and Its Application to Power- Aware Real-Time …” „… , Christian: Scheduling and (Integer) Linear Programming. Nantes : Master Class CPAIOR 2012, 2012 6.3.2 [ASS97 …” „… Through Elastic Scheduling. In: Real-Time Syst. 23 (2002), Nr. 1/2, 7–24. http://dx.doi.org/10.1023/A …”

Einleitung S. 1-5

„… erreichen. • Ein Scheduling-Modell, das die Ausführung einzelner Anwendungskomponenten zur Laufzeit …” „… offline und online Scheduling-Verfahren. Das offline Problem wird mithilfe der Methoden der …” „… Informatik und der Mathematik, z. B. aus den Bereichen des Software-Engineerings, der Scheduling Theorie, der …”

Anforderungsanalyse und -spezifikation S. 42-46

„… Scheduling-Verfahrens macht, werden in den Umsetzungsempfehlungen [IEC03b] das unterbrechende und das kooperative …” „… Scheduling Auch wenn die IEC 61131-3 keine Aussage bezüglich des Einsatzes eines bestimmten …” „… Scheduling miteinander verglichen (vgl. Einführung in Abschnitt 2.1.2). Die Vorteile des kooperativen, von …”

doi.org/10.51202/9783186257086

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