EWMS - Extensible Workflow Management for Simulations

Abstract

Das Institut für Flugführung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig zählt zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen im Bereich des Luftverkehrsmanagements. Die Forschungsaktivitäten des Instituts konzentrieren sich auf die Validierung und Verifikation neuer Systeme und Prozeduren wie z. B. Infrastrukturänderungen, Routen oder Piloten- und Lotsen-Assistenzsysteme. In diesem Rahmen kommen eine Reihe verschiedener Simulationsumgebungen zum Einsatz. Echtzeitsimulatoren wie der Tower-Simulator oder der Approach- und Radar-Simulator sowie verschiedene Schnellzeit-Simulations-Systeme unterstützen die Beurteilung von Luftverkehrsszenarien. Bei den für die Simulationen eingesetzten Softwaresystemen handelt es sich meist um kommerzielle Produkte, deren Schwerpunkt auf der Simulation und nicht auf der Auswertung der Ergebnisse liegt. Der Tower-Simulator wie auch der Radar-Simulator beispielsweise wurden für die Lotsenausbildung entwickelt, und umfangreiche Auswertungen der Simulationsläufe waren nicht vorgesehen. Andere Tools stellen detaillierte Ausgaben zur Verfügung, aber die unterschiedlichen Daten und Datenformate erfordern für jedes Tool spezifische Auswertungsverfahren. In der Vergangenheit wurde eine große Zahl von Software-Tools entwickelt, um Daten aus verschiedenen Simulationsumgebungen aufzuzeichnen und auszuwerten. Diese wurden unabhängig voneinander für verschiedene Simulatoren, teilweise für einzelne Messkampagnen, und in verschiedenen Programmier¬sprachen implementiert. Die verwendeten Algorithmen waren oft nicht ausreichend getestet, kaum doku¬mentiert, und die Validierung der Algorithmen war vielfach ein Nebenprodukt der Simulationsauswertungen. Das Extensible Workflow Management for Simulations (EWMS) wurde entwickelt, um die Analyse und Evaluierung von Simulationen zu unterstützen, zu vereinfachen und zu verbessern. Hauptziele des EWMS-Konzepts sind: Datensicherung Berücksichtigt man den Aufwand, der für die Erstellung und Durchführung von Simulationen benötigt wird, so stellen die Ein- und Ausgabedaten einen erheblichen Wert da. Daher nutzt das EWMS eine Client-Server-Architektur, um eine konsistente Backup-Strategie zu gewährleisten. Das frei verfügbare Repository-System Subversion wird für Backup und Versionierung eingesetzt, um Datenverluste zu verhindern und gleichzeitig Qualitätsanforderungen hinsichtlich Datenhaltung und Anderungsverfolgung zu genügen. Transparente Datenverarbeitung Nutzer des EWMS benötigen keine detaillierten technischen Kenntnisse der Simulatoren oder mathe¬matischer Details der Auswertealgorithmen, und können sich so auf die Bewertung der Ergebnisse konzen¬trieren. Das EWMS ermöglicht eine weitgehende Automatisierung des Auswertungs-Workflows, insbeson¬dere der Transformation simulationsspezifischer Ausgabedaten in ein einheitliches Format für die weitere Verarbeitung. Standardisierte Berichte Bislang wurden für jede Simulationsumgebung und teilweise für jede Simulationskampagne eigene Algorithmen und Analysemethoden eingesetzt, was den Vergleich von Ergebnissen erschwerte oder unmöglich machte. Das EWMS bietet standardisierte, dokumentierte und getestete Algorithmen und Methoden, was den Vergleich über Kampagnen und Simulationsumgebungen hinweg ermöglicht und die Qualität der Ergebnisse sicherstellt und verbessert. Alle Simulationen, welche die für eine Auswertung benötigten Daten bereitstellen, können diese Auswertung in gleicher Weise nutzen. Die Ergebnisse lassen sich numerisch oder als standardisierte Diagramme darstellen und zur Einbindung in externe Dokumente exportieren.