Der FMI-Standard und seine Bedeutung für die Industrie

This article is also available in English: The FMI standard and its significance in industry

FMI als Mittel zur Beschleunigung der Produktentwicklung

Der Functional Mock-up Interface (FMI, auf Deutsch: Schnittstelle für Funktionsmodelle) Standard ist ein offener Standard, der erstmals 2010 als Lösung zur Reduzierung des Integrationsaufwands zwischen Simulationsmodellen und -werkzeugen veröffentlicht wurde.

FMI ermöglicht es Ihnen, Modelle verschiedener Simulationstools nahtlos zusammenzuführen, um präzisere und effizientere Simulationen durchzuführen. Mit FMI können Sie Modelle entweder als Differentialgleichungen austauschen (Model Exchange) oder sie mit ihren eigenen Solvern gleichzeitig ausführen (Co-Simulation). Dieser Standard wird bereits branchenübergreifend beispielsweise in der Automobil-, Luftfahrt-, Energie- und Prozessindustrie eingesetzt und verbessert die Interoperabilität und Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Softwareanwendungen.

Seit seiner Veröffentlichung hat der FMI-Standard positive Auswirkungen auf die Industrie. Anbieter von Simulationsmodellen und ihre Kunden konnten den Integrationsprozess verbessern und straffen. Darüber hinaus hat der Standard ermöglicht, die Modellentwicklung zu vereinfachen, die Kosten für Werkzeugentwicklung und -verwaltung zu senken und Produktentwicklung und Iterationszyklen zu beschleunigen.

FMI als Mittel zur Trennung von Belangen

Mit FMI sind die Anbieter von Simulationsmodellen und -werkzeugen für die Einhaltung des Standards verantwortlich. Die Kunden können sich dadurch ganz auf die Entwicklung ihrer Zielprodukte konzentrieren.

Was ist der Unterschied zwischen FMI und FMU?

Der Unterschied zwischen FMI und FMU liegt in ihren Definitionen und Anwendungen:

FMI (Functional Mock-up Interface):
- Definition: FMI ist ein offener Standard für den Austausch von Simulationsmodellen, wobei ihre domänenspezifischen Implementierungen verborgen bleiben.
- Funktion: Es definiert die gemeinsamen Schnittstellen und die Betriebssemantik, die FMUs einhalten sollten.
  Die folgenden drei Klassen von Schnittstellen sind definiert:
  Co-Simulation, Modellaustausch und geplante Ausführung.
FMU (Functional Mock-up Unit):
- Definition: FMU ist ein konkretes Simulationsmodell, das dem FMI-Standard entspricht und mit dem Code, den Daten und allen für seine Ausführung erforderlichen Informationen ausgestattet ist.
- Funktion: Eine FMU ist ein ausführbares Simulationsmodell, bei dem der Benutzer ausschließlich über die FMI-Schnittstelle interagiert.

Zusammengefasst:

- FMI ist die standardisierte Spezifikation für die Entwicklung von FMUs.
- FMU ist die konkrete Umsetzung des FMI-Standards, bei der das ausführbare Modell über die FMI-Schnittstelle gesteuert wird und alle für seine Ausführung erforderlichen Ressourcen mitbringt.

Größere Flexibilität geht mit größerer Komplexität einher

Im Vergleich zu seiner Vorgängerversion, dem FMI 2-Standard, erweitert der FMI 3-Standard die Anwendungsfälle beträchtlich. Er besteht aus drei Arten von Schnittstellen, circa 70 Funktionssignaturen, neuen Datentypen und neuen Modi für die Zustandsmaschinen. Außerdem sind neue Abstraktionen wie superdichte Zeit- und Taktsemantik enthalten. Infolge der beträchtlichen Zunahme der Funktionalität steigt auch die Komplexität, wenn es darum geht, sicherzustellen, dass die erforderlichen Verhaltensweisen bereitgestellt werden. Darüber hinaus müssen auch die potenziell damit verbundenen Kosten berücksichtigt werden. In dieser Hinsicht steht das Fraunhofer IESE Kunden, die mit FMI 3-Projekten arbeiten, zur Seite, um bei der Straffung der Entwicklung von Functional Mock-Up Units (FMU) mit FMI 3 zu unterstützen. Wir können beim Entwurf, bei der Einrichtung und bei der Kontrolle von Prozessen helfen, die Entwicklungs- und Bereitstellungskosten für neue FMUs zu senken.

FMI Standard (Functional Mock-up Interface) - ein grafischer Überblick über den Gesamtkontext FMI un dFMU — Die Bedeutung des FMI-Standards in der Industrie – Überblick über den Gesamtkontext. Kunden sind an der Entwicklung von Produkten interessiert. Wenn der Kunde feststellt, dass eine Simulation benötigt wird, werden Simulationsingenieure beauftragt. Simulationsingenieure sind für die richtige Modellierung des Produkts und seines Kontexts verantwortlich. Darüber hinaus können sie für einen Teil der Bewertung der Produktleistung verantwortlich sein. Zur Erfüllung seiner Aufgaben kann ein Simulationsingenieur die Verwendung von Simulationsmodellen Dritter in Betracht ziehen. Diese können als wiederverwendbare FMUs bereitgestellt werden, die von verschiedenen Simulationsmodellanbietern separat verkauft werden. Zur Ausführung der entwickelten Simulationen ist ein Simulationswerkzeug erforderlich, das FMI 3-konforme FMUs importieren kann. Als Anbieter von Simulationswerkzeugen bietet das Fraunhofer IESE FERAL als Lösung für den Einstieg an.

Unsere Virtual-Engineering-Lösung

Das Fraunhofer IESE entwickelt Lösungen für die Simulation beliebiger Szenarien, die die Einbindung von FMI 3 FMUs im Plug-and-Play-Verfahren erfordern. Zu diesem Zweck sollen beliebige FMUs und Simulationsszenarien mithilfe unseres Simulationsframeworks FERAL ausgeführt werden. Unsere Absicht ist es, dies so einfach zu machen wie die Bereitstellung der FMU-Dateien und die Einrichtung eines Simulationsszenarios.

FERAL ist ein leistungsstarkes und effizientes Simulationstoolset. Es bietet ein Framework für die Erstellung beliebiger Simulationsakteure. Außerdem enthält es fertige und einfach zu verwendende Bussimulationsmodelle, um deren Kommunikation zu realisieren.

Wir wollen die Vielfältigkeit des Marktes nutzen und alle Akteure befähigen, indem wir die Verwendung von Standardsimulationsmodellen ermöglichen, die von Drittanbietern entwickelt wurden. Des Weiteren steht die Unterstützung des FMI 3-Standards durch FERAL im Einklang mit unserem Ziel, eines der effizientesten und flexibelsten Simulationsframeworks auf dem Markt anzubieten.

Unsere FMI-bezogenen Dienstleistungen und Produkte

Kategorie	Service	Beschreibung
Training	FMI 3-Trainings und Workshops	Wir bieten eine Vielzahl an Schulungen und Workshops zum Thema FMI an, die auf die Bedürfnisse der Teams in Ihrem Unternehmen zugeschnitten sind.
Beratung	FMU-Bewertung	Wir können frühe Entwicklungsaktivitäten wie Anforderungsanalyse und Durchführbarkeitsanalyse sowie Qualitätssicherungsaktivitäten wie z.B. Überprüfungen und Inspektionen von FMUs unterstützen.
Beratung	Einrichtung des Entwicklungsprozesses	Auf Basis Ihrer Ziele können wir die Erstellung von maßgeschneiderten Entwicklungsprozessen unterstützen, die sich auf FMI 3-bezogene Aktivitäten konzentrieren, um die Bedürfnisse Ihres Unternehmens abzudecken.
Beratung	Bewertung und Verbesserung des Entwicklungsprozesses	Wir können Ihr Unternehmen unterstützen, indem wir suboptimale Prozessschritte aufspüren und Hinweise darauf geben, wie diese verbessert werden können.
Beratung	Allgemeine Unterstützung	Unsere Beratungsleistungen umfassen zahlreiche Domänen im Bereich des Software Engineerings. Für mehr Informationen nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.
Toolset	FERAL	Ein flexibles und effizientes Simulationstoolset und -framework mit Unterstützung für FMI 2 und FMI 3 Co-Simulation.

Wir bieten Kompetenz

Erfahren Sie mehr über die Vorteile von FMI und wie Sie diesen Standard in Ihren Projekten einsetzen können, um Ihre Entwicklungsprozesse zu optimieren und Ihre Innovationskraft zu steigern. Sei es, um eine FMU zu entwickeln, ihre Qualität zu sichern oder sie in Verbindung mit anderen FMUs und Simulationsakteuren auszuführen – das Fraunhofer IESE bietet Ihnen mehr als 26 Jahre Erfahrung im Software Engineering, um Sie zu unterstützen.

Unsere Abteilung Virtual Engineering verfügt über spezielles Wissen, das sie bereits in vielen Simulationslösungen angewandt hat, und bietet Beratungsleistungen zu verschiedenen Themen im Bereich Virtual Engineering an. Außerdem lizenziert die Abteilung ihre Werkzeuge an wichtige Akteure in der Industrie.

Unser Ziel ist es, Dienstleistungen und Lösungen anzubieten, die einen positiven Einfluss auf Ihr Produkt haben. Wir sind gespannt darauf zu erfahren, wie wir Sie dabei unterstützen können, Ihre Ziele effizienter zu erreichen.