Digitale Plattformen und Digitale Zwillinge bilden das Rückgrat der Digitalisierung. Sie sind ein zentraler Bestandteil der modernen Entwicklungs- und Forschungsarbeit. Dadurch ermöglichen sie nicht nur effizientere Prozesse, sondern auch neue Formen der Zusammenarbeit und Kommunikation. Dies gilt insbesondere für Design- und Produktionsprozesse, die durch den Einsatz digitaler Methoden und Werkzeuge optimiert werden können. Digitale Plattformen bündeln Kompetenzen, integrieren Softwarekomponenten, bieten Schnittstellen zu performanten Rechnern und führen Entwicklungsarbeiten zusammen. Digitale Zwillinge ermöglichen es, den Zustand eines realen Systems zu überwachen, zu simulieren und zu optimieren.
Das Institut für Softwaretechnologie liefert im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Software-Expertise für die Arbeit mit digitalen Daten. Mit Blick auf die Potenziale der Digitalisierung entwickeln wir Plattformen und Digitale Zwillinge, die unterschiedliche Disziplinen vernetzen. So können über digitale Plattformen Werkzeuge integriert, Kompetenzen gebündelt, Fachwissen geteilt und technische Angebote umgesetzt werden. Digitale Plattformen ermöglichen die Integration von Softwarewerkzeugen sowie den niederschwelligen Zugang zu leistungsfähigen Rechenclustern, High-Performance Computern oder Quantencomputern. Wir tragen durch unsere Forschung dazu bei, dass die entwickelten Plattformen effektiv und effizient genutzt werden können. Digitale Zwillinge sind essentiell für das Design und den Betrieb realer Systeme. Ihre Entwicklung wird erst durch die Integration von Software Engineering- und Berechnungs-Kompetenzen – wie sie unser Institut bereitstellt – ermöglicht.
Beispiele für Digitale Plattformen, die das Institut für Softwaretechnologie entwickelt:
RCEist eine verteilte, Workflow-gesteuerte Integrationsumgebung für Entwicklungswerkzeuge, die speziell für das gemeinsame Arbeiten an komplexen Systemen, wie Flugzeugen, Schiffen oder Satelliten entwickelt ist. Mithilfe von RCE können die im Gesamtprozess räumlich und zeitlich verteilt arbeitenden Ingenieurinnen und Ingenieure die eigenen Entwurfs- und Analysetools integrieren und verwenden.
Mit paraDiGMSwird eine Open-Source-Toollandschaft für Geometriemodellierung und Computer Aided Design (CAD) zur Nutzung innerhalb und außerhalb des DLR aufgebaut. Diese benutzerfreundliche digitale Plattform ermöglicht eine gemeinsame, agile und anforderungsgetriebene Entwicklung von Methoden zur Geometriemodellierung. So sollen komplexe interdisziplinäre Modelle in kurzen Entwicklungszyklen gemeinsam entwickelt werden können. Ein Einsatzbereich sind Digitale Zwillinge in der Luft- und Raumfahrt, bei dem das virtuelle Modellieren und Simulieren eines Systems im Zusammenspiel mit einem realen Bauteil zu Optimierungen in Entwicklung und Instandhaltung führen.
Im Projekt CLIQUE wird eine digitale Plattform für Quantenanwendungen im DLR aufgebaut. Mit CLIQUE soll den Instituten und Einrichtungen des DLR aus allen Forschungsbereichen ein niederschwelliger Zugang zu den DLR-Quantenrechnern der nahen Zukunft geboten werden. Mithilfe einer Zugangssoftware, einem Compiler für Quantenschaltkreise und einer Datenbank mit Beispielanwendungen können die Quantencomputer des DLR für alle Nutzenden erschlossen werden. Die Software-Plattform koordiniert die verteilte Ausführung von Quantenalgorithmen auf den klassischen Rechnern der Nutzer, den HPC-Systemen des DLR und den DLR-Quantenrechnern.
Im Projekt VisPlorewird eine Datenanalyse- und Visualisierungsplattform entwickelt. Hierdurch soll eine verteilte Software-Infrastruktur innerhalb des DLR etabliert werden, die eine effiziente Analyse großer wissenschaftlicher Datensätze durch Methoden der interaktiven Visualisierung ermöglicht. Zum einen soll die Qualität von Datensätzen während der Generierung deutlich erhöht werden. Zum anderen wird die Verwaltung der Datensätze durch eine verteilte Speicherung und einen transparenten Zugriff verbessert. Letztendlich wird die Nutzung dieser Datenschätze durch eine lokale, interaktive Visualisierung und die Anbindung an die Hochleistungs-Infrastruktur überhaupt ermöglicht werden.
Erschließung von DLR-Quantencomputern im Projekt CLIQUE
Im Projekt CLIQUE entwickeln wir eine Anwendungsdatenbank von Algorithmen, die für die Ausführung auf den DLR-Quantencomputern optimiert sind.
VisPlore als Datenanalyse- und Visualisierungsplattform
Das Beispiel zeigt eine Visualisierung und Analyse von aufsteigender heißer Materie welche in den einzelnen Schichten des Erdmantels stagnieren. Die Visualisierung ist mit der Software CosmoScout VR erstellt.
