Prof. Dr. F. Breitenecker
Abt. Simulationstechnik
Inst. f. Technische Mathematik
8.30 Uhr. Herbert Labmater betritt sein Büro. Sein erster Griff – das Einschalten seines PC. Nach einem kurzen Blick in die Email und Erkennen der wesentlichen Mitteilungen durch jahrelange Übung (30% sofort löschen ohne Lesen, 30% löschen nach dem Lesen, 30% zur eventuellen Bearbeitung aufheben, 10% echt kognitiv erfassen) zeigt ihm der Terminkalender, daß für 9.00 Uhr eine Besprechung des Y10-Projektes geplant ist. Dafür muß Herbert Labmater noch eine Prinzipskizze für eine neue Gleichrichterschaltung vorbereiten. Kein Problem für Herbert Labmater, er verwendet die MWARE, und innerhalb Minuten hat er einen Leistungsgraphen skizziert und grob analysiert. Graphische Nachbearbeitung vertuscht noch etwas die doch geringe Vorbereitungszeit, denn in fünf Minuten beginnt das Meeting.
Vor dem Verlassen des Büros noch zwei Handgriffe, einmal der Griff zur Kaffeetasse, und einmal noch zum Keyboard: während des Meetings wird die MWARE eine Optimierung über den Gleichrichterentwurf fahren.
Die Sitzung läuft zufriedenstellend: der Entwurf und die Kenntnis des neuen Moduls kamen glänzend an (30 Minuten), des weiteren mußte ein etwas aufmüpfiger neuer Mitarbeiter erst davon überzeugt werden, doch die MWARE für seine Entwicklung zu verwenden (90 Minuten) – Herbert Labmater erinnert sich, früher ebenso rebellisch fadenscheinige Argumente gegen die MWARE verwendet zu haben.
11.00 Uhr. Herbert Labmater kehrt in sein Büro zurück. Nicht nur die Optimierung ist fertig, auch die Kaffeemaschine mit dem frischen Kaffee (leider übergeronnen). Es ist eine Espressomaschine, und befriedigt erinnert sich Herbert Labmater an die angebliche Auslegung der Funktion der Maschine – die MWARE hat unter Verwendung eines Modells mit partiellen Differentialgleichungen die optimale Dampfeinströmmenge berechnet – dieser Espresso muß einfach gut sein.
Die Entspannung nach dem Meeting läßt noch auf sich warten, nicht jedoch das Telefon: der Kollege aus der Schulungsgruppe für die MWARE ist krank, Herbert Labmater muß nachmittags die Einschulung der neuen Kollegen (größtenteils Hochschulabsolventen mit tech- nisch-naturwissenschaftlichem Background bzw. äquivalente Ausbildung) in die MWARE übernehmen.
Kein Problem für Herbert Labmater (außer der Frage, warum schon wieder er): die MWARE erstellt durch die Notebookfunktion sozusagen selbst Lehrunterlagen, und das bis zur Mittagspause.
12.30 Uhr. Mittagspause. Herbert Labmater strebt der Kantine zu – und ist verblüfft. Kein langen Warteschlangen, kein Gedränge. Sein Gedächtnis schlägt zunächst im Terminkalender nach – auf der Suche nach einem vergessenen Fenstertag, bevor es die Antwort gibt: ab heute gilt ja die neue Essensordnung, bei der Abteilungen – abhängig von ihrer Größe, ihrer Entfernung am Betriebsgelände etc. unterschiedliche Essenszeiten haben – optimiert nach Zeit und Ort durch die MWARE (eine dankenswerte Leistung der Arbeitsgruppe Public Relations).
13.15 Uhr. Herbert Labmater kehrt daher früher in sein Büro zurück. Er hat noch Mittagspause und erinnert sich an eine unangenehme Sache: morgen soll er in seiner Arbeitsgruppe über eine neue Entwurfs- und Analysemethodik berichten, „Fuzzelsysteme“ oder so ähnlich. Er wirft die MWARE an, und vergräbt sich in die Verzeichnisse der nichtoffiziellen Teilmodule.
Sein Ziel ist der Modul, der ihm – alle Gegebenheiten in Betracht ziehend und seine Zulagen optimierend – aussagt, ob er morgen noch gleitzeiten kann, oder ob ein taktischer Arztbesuch noch sinnvoller wäre – womit der leidige Vortrag zwar nicht aufgehoben, aber aufgeschoben wäre. Auf dieser Suche stößt Herbert Labmater auf die (natürlich) HTML-unterstützte Einführung und Bedienung eines „Fuzzy System“ Teilmodul. Er lehnt sich zufrieden zurück, der Vortrag morgen ist gerettet, kein Problem mehr für Herbert Labmater.
14.09 Uhr. Krise: Herbert Labmaters Tochter hat angerufen. Die Mathematikschularbeit ist vorverlegt worden. Er muß die für das Wochenende versprochenen Lösungen der Vorbereitungsbeispiele noch heute liefern. Herbert Labmater erinnert sich mit Widerwillen an das Buch in seinem Aktenkoffer: „Mathematik für die Oberstufe“. Dieses Buch sollte ihm die Lösungen ermöglichen und sein Gesicht in der Familie wahren helfen (ein Entwicklungsingenieur wird doch die paar Integrale lösen können !).
Herbert Labmater ist nicht umsonst dabei, in die Managementebene aufzusteigen: er probiert Krisenbewältigung nach dem Delegationsprinzip. Er will einer Kollegin, der die Fama die Fähigkeit zur analytischen Berechnung von Integralen nachsagt und die zumindest bis gestern dringend eine zeitliche Analyse des Dining Philosophers’-Problem suchte, ein Tauschgeschäft vorschlagen: Berechnung der Integrale gegen einen Tip zur Berechnung des Dining Philosophers’-Problems. Herbert Labmater will ihr Petrinetze als Beschreibungsform vorschlagen, und als Implementierungs- und Analysewerkzeug die State Machine der MWARE anraten, von der nur er zu wissen glaubt, da diese erst gestern mit der neuen Release der MWARE (die erst vierte in diesem Monat) kam. Die Enttäuschung folgt auf dem Fuße: die Kollegin gehört zur d-Testgruppe der MWARE und weiß schon lang von der State Machine, und hat sie gestern abend mit Erfolg auf ihr Problem angewendet.
Glücklicherweise ist die Kollegin eine echte Kollegin und noch nicht im Management, sie gibt einen heißen Tip ohne Gegenleistung: ein Modul der MWARE. Nach kurzer Suche findet sich der Symbolic Modul der MWARE, und in 30 Minuten sind alle neunzehn Integrale gelöst, und darüber hinaus noch fein säuberlich gemalt – kein Problem mehr für Herbert Labmater.
15.03 Uhr. Der Einführungskurs in die MWARE ist von ausgesprochener Langweiligkeit. Nicht, daß die Materie uninteressant wäre, die neuen Kollegen lernen mit der MWARE programmieren, sie lernen technische Berechnungen ansetzen und analysieren, sie lernen begleitende betriebswirtschaftliche Kalkulationen durchzuführen und zu dokumentieren und dabei zu beschönen, aber heute ist es besonders öd, fast alle Teilnehmer scheinen zu schlafen.
Herbert Labmater erinnert sich an vergangenes Jahr, wo er zufällig denselben Teil der MWARE vorzutragen hatte, und an das vorvergangene Jahr, wo er selbiges noch als Mitglied der MWARE-Ausbildungscrew tat: voriges Jahr hatte wenigstens die Hälfte der Teilnehmer Interesse gezeigt, ein Viertel selbiges geheuchelt, und nur der Rest hatte geschlafen. Vor zwei Jahren war es noch besser: fast alle hatten nicht geschlafen, denn von einer Beherrschung der MWARE hängt der Aufstieg in der Firma ab.
Herbert Labmater will der Sache auf den Grund gehen: er synchronisiert seine Bedürfnisse mit dem eines Teilnehmers und hat daher Gelegenheit, diesen vor der Tür nach dem Grund der allgemeinen Fadesse und Tristesse zu fragen. Die Antwort zeigt Herbert Labmater, wie richtig es war, die MWARE-Schulungsabteilung zu verlassen: fast alle Teilnehmer haben während ihrer Hochschulausbildung bzw. sonstigen Ausbildung die MWARE zumindest kennengelernt, und viele haben mit ihr ihre Diplomarbeit oder noch Ärgeres gemeistert.
Herbert Labmater tut das einzig Richtige: er verabschiedet die Teilnehmer mit „Sie wissen alle schon sehr viel über die MWARE, wir machen morgen weiter“ und fügt in Gedanken hinzu „dann kann sich ein anderer Kursleiter fadisieren und frustrieren“.
16.15 Uhr. Beinahe schon Büroschluß, der Tag scheint friedlich auszuklingen. Herbert Labmater bereitet sich bereits geistig auf seine Beschäftigung nach Büroschluß vor (Stichwort Carrera), als ihn ein zwar privater, aber sehr unheildrohender Anruf aus dieser angenehmen Beschäftigung reißt. Am Telefon ist die gute alte Tante (und Erbtante) Margarete. Sie ist aufgeregt: der Berater in ihrer Bank hat dringend zu einer Umstellung der Anlagen geraten, besonders wichtig sei der rascheste Ankauf bestimmter Aktien, die nur mehr kurzfristigst zu erhalten seien und die einen guten Gewinn versprächen.
Herbert Labmater ist ein Mann schneller Entschlüsse: bevor er sich mit der Tante in endlosen Diskussionen ergeht, läßt er sich von ihr die Eckdaten dieses hochgepriesenen Angebots per Fax schicken und verspricht noch vor Bankschluß eine Antwort.
Aber wie ? – kein Problem für Herbert Labmater. Er versteht zwar wenig bis gar nichts von Anlagenbewertung, Portfolios und Ähnlichem, aber die MWARE hat auch einen finanzmathematischen Modul für Laien.
Fünf Minuten vor 17.00 Uhr ist die Angelegenheit mit einem Anruf bei der Tante und mit einem Anruf bei der Bank – mit der dringenden Empfehlung, die Tante eher bei der Umstellung auf den Euro denn bei der Veranlagung ihrer Gelder zu beraten, erledigt, und um 17.00 Uhr kann Herbert Labmater die Mühen des Bürotages beenden.
Die letzte Tätigkeit Herbert Labmaters im Büro: er beendet mit einem dankbarer Blick auf das MWARE- Logo die MWARE, die natürlich im Autostart steht und sich nun auch eine Ruhepause verdient hat.
17.30 Uhr. Herbert Labmater trifft zu Hause ein, und übergibt seiner Tochter als erstes die Lösungen der Integrale. Dann zieht er sich in seine Garage zurück, denn er hat noch besonderes vor: als Obmann des Carrera-Modell-Racingclubs ist er seinem Verein zur Generalversammlung etwas besonderes schuldig: er wird einen Modellwagen mit einem Mikroprozessor ausrüsten, der mit einer intelligenten Steuerung dem Lichtsignal eines vor ihm auf der Nebenbahn fahrenden Wagens folgen und dabei alle Beschleunigungs- und Bremsmanöver mitmachen wird – auch das erledigt die MWARE (natürlich auch zu Hause auf allen Rechnern installiert) für Herbert Labmater, aber das ist eine andere Geschichte.
22.17 Uhr. Herbert Labmater hat den Prototyp des Verfolgewagens zum Laufen gebracht, er entspannt sich in seinem Arbeitszimmer, und am Computer geht er seinem geheimsten Hobby nach, dem Betrachten der Schönheit der Mathematik: Die MWARE berechnet und zeigt ihm die schönsten Fraktale. Das braucht seine Zeit, denn gut Ding braucht Weile, vor allem die MWARE, und Herbert Labmater kann Gedanken zu diesem ereignisreichen Tag seinem Tagebuch anvertrauen: Dir mein liebes Tagebuch, höchst vertraulich: MWARE hat mir heute den Tag gerettet, verschönt, versüßt – wie habe ich früher ohne MWARE arbeiten, leben, sein können – auch du kannst mir darüber keine Auskünfte geben – und wie sieht eine Zukunft ohne MWARE aus – wenn die Lizenzen unbezahlbar werden, das Chaos ?, und dann wieder prosaischer (Herbert Labmater leistet sich nur selten derartige barocke philosophische nicht ernstzunehmende verbale Ausschweifungen): und übrigens wirst du, liebes Tagebuch, nächste Woche durch ein MWARE Notebook ersetzt.
Das Fraktal erscheint, die Faszination wird allerdings durch einen kleinen Zettel, an den Bildschirmrand geklebt, beeinträchtigt. Herbert Labmater liest mit Stirnrunzeln: Internet war heute den ganzen Tag belegt, bitte am Abend nochmals die Homepage der MWARE kontaktieren und drei Mousepads, sechs Kaffehäferl, und drei T-Shirts (S, M und XXL) mit dem Aufdruck MWARE, die farbige Version, bestellen; danke übrigens für Zahlung mit deiner Kreditkarte.
Gedankenverloren tippt Herbert Labmater ein http://www.mathworks.com, bevor ihm die Augen zufallen. Sein letzte Wahrnehmung vor dem Schlaf ist das blinkende MWARE-Logo:
Ist, wird MATLAB die MWARE ? Vor etwa zwei Jahren konnte noch zusammengefaßt werden, daß MATLAB ein sehr guter Interpreter für Matrix- und Vektor- operationen ist, und durch die vielen Toolboxen auch ein sehr weites Anwendungsspektrum hat, aber als „Universalmittel für Alles“ nur die zweitbeste Lösung in der Mehrzahl der Aufgaben ist. In den letzten zwei Jahren allerdings hat MATLAB in vielen Bereichen den ersten Platz übernommen, und manche Konkurrenzprodukte führen einen verzweifelten Abwehrkampf.
MATLAB hat derzeit auf drei neuen Fronten die Mitbewerber gehörig in die Zange genommen: im Anwendungsbereich der Finanzmathematik, im Bereich der Zustandsgraphenbeschreibung und -Analyse und im Bereich der graphischen Modellbildung kontinuierlicher Prozesse.
MATLAB hat mit seiner Financial Toolbox den Einstieg in die Finanzmathematik versucht, angekündigt im MATLAB Universe im Jahr 1995.
Der Einstieg den Finanzbereich sowie der Begriff des MATLAB Universe ist anfangs belächelt worden. Die Leistungen der Financial Toolbox (siehe obige Abbildung) sind zwar gediegen, aber dennoch erreichen sie nicht den Umfang und vor allem die Bequemlichkeit von eingesessenen Werkzeugen.
Mathworks verweist zwar noch auf Features der Statistik Toolbox und der Neural Network Toolbox, geht aber dennoch andere Wege, nämlich den der Zusammenarbeit mit Analysefirmen wie J. P. Morgan im Rahmen des Programms „Partners and Colleagues“. J. P. Morgan wird z.B. die MATLAB Engine als Basis seiner neuen Version des Value-at-Risk-Programms verwenden.
Wesentliche und essentielle Erweiterungen hat gemeinsam mit MATLAB 5 auch SIMULINK 2 erfahren, indem die klassische regelungstechnisch orientierte graphische Modellbeschreibung nun wesentlich erweitert wurde:
Stateflow, die Zustandsmaschine von MATLAB (siehe obige Abbildung) ist wie SIMULINK mehr als eine Toolbox. Mit Stateflow können Zustandsautomaten und komplexe logische Zusammenhänge dynamisch beschrieben werden. Stateflow wurde auf Druck der Industrie eingeführt, als dynamische Alternative zu Statemate. Erwähnt sei, daß auch MATRIXX mit BetterState einen derartigen Modul entwickelt hat.
Betrachtet man die Stateflow-Dokumentation sowie die Beispiele in der MATLAB Demo (siehe obige Abbildung), so fällt ein beschränkter und relativ einfacher Einsatz auf.
Es scheint, daß für Mathworks selbst die Möglichkeiten von Stateflow überraschend sind, von der Steuerung hybrider Modelle bis zur diskreten Simulation. Insbesondere bei rekursiven Graphen entstehen sehr komplexe Strukturen. Stateflow wird noch manche Überraschung bringen.
Mit Stateflow geht Mathworks auch in den Bereich der klassischen technischen Planung, und Stateflow zielt eindeutig in Richtung von Statemate, das in der Industrie sehr weit verbreitet ist.
Ein Blick in die SIMULINK Library zeigt die Vielzahl der Blocksets und der Erweiterungen, u.a. auch Stateflow und das im folgenden beschriebene Power System Blockset:
Die dritte wesentliche Entwicklung besteht im „Aufbrechen“ der klassischen regelungstechnisch orientierten graphischen Modellbeschreibung in SIMULINK. Eine Verbindung zwischen zwei Blöcken ist in der klassischen Beschreibung ein eindeutig gerichtetes zeitabhängiges Signal k(t), mit wohldefinierten Eingängen und Ausgängen, Rückkoppelungen müssen über Integrierer oder andere Memory-Blöcke gehen (siehe folgende Abbildung), um algebraische Schleifen zu verhindern und bei der Analyse den Aufbau der Zustandsraumbeschreibung
in Form einer s-function zu ermöglichen.
Die erste Erweiterung besteht in Verbindungen zu / in getriggerten bzw. enable- oder disable-fähigen Teilmodellen, wodurch die graphische Modellbeschreibung auch rein sequentiellen Code formulieren kann.
Der wesentliche Schritt wurde allerdings mit der Leistungsgraphen-orientierten Beschreibung im neuen Power System Blockset getan. Die Verbindungen sind nicht mehr kausale Signale, sondern Leistungsflüsse, aus denen die Modellbeschreibung in Zustandsform erst ermittelt werden muß. Die folgende Abbildung zeigt einen Ausschnitt aus der Library powerlib.
Ein Modell wird aus der Power System Toolbox aufgebaut, ein Blick hinter die Blöcke durch Unmasking z.B. des Blockes „Current Measurement“ zeigt größtenteils reines Handling von Input- und Outputrelationen (folgende Abbildung, links unten).
Im Prinzip sind die Measurement-Blöcke jene, in denen z. B. nach den Kirchhoffschen Regeln dann das klassische Modell abgeleitet wird.
Die Funktionsweise der Blöcke ist in ihrem Funktionsnamen verborgen und wird erst bei Aktivierung des Modells relevant: beim ersten Aufruf einer Simulation wird das SIMULINK Modell erst erzeugt, wie die Meldung
Power System Blockset Version 1.0 processing psbfilter
...
Computing state-space representation of linear electrical circuit...
(3 states ; 2 inputs ; 2 outputs)
Simulink equivalent state-space system stored in block: psbfilter/Current
Measurement
Ready for simulation
im MATLAB Command Window zeigt.
Das Modell wird dabei im Prinzip auf eine lineare Zustandsraumdarstellung abgebildet, die in den Block „Source“ gespeichert wird (vorhergehende Abbildung, rechts unten: Öffnen des Blockes „source“ im Block „Current Measurement“).
Mit dem Power System Blockset stellt MATLAB ein Werkzeug für die Entwicklung im Bereich der Leistungs- elektronik zur Verfügung MATLABs Zielrichtung ist damit u. A. SPICE.
Angekündigt als Third-Party-Produkt ist bereits ein Mechanic Blockset, das Leistungsgraphen-ähnliche Beschreibungsformen im mechanischen Bereich anbietet. Damit geht MATLAB auch in den Bereich der mechanischen bzw. mechatronischen Simulatoren wie SIMPACK, Mesa Verde etc.
Bei Toolboxen scheint sich MATLAB generell auf eher methodische Kernbereiche zurückzuziehen, während spezialisiertere Anwendungen den Third-Party-Produkten überlassen werden. Nur mehr selten werden derartige Third-Party Toolboxen auch über Mathworks vertrieben (wie die PDE Toolbox).
Insbesondere im deutschsprachigen Bereich finden Third-Party-Entwicklungen im Echtzeitbereich statt (Fa. dSPACE), und Third-Party Toolboxen der Firma Delzer stellen Werkzeuge für Microcontroller-Design und Identifizierung mit kontinuierlichen Strecken zur Verfügung.
Fast wöchentlich wird allerdings auch die Liste der Toolboxen- bzw. Module-erzeugenden Firmen länger (siehe Mathworks-Server).
Es scheint tatsächlich so zu sein, daß uns das MATLAB Universe Wirklichkeit wird, und Mathworks wird gut daran tun, mit dem beginnenden Monopol sehr vorsichtig umzugehen.
Ein Monopol ist prinzipiell schlecht, und eine Monopolstellung verdirbt den besten Charakter.
Das Gewicht von Mathworks bei Intel und Microsoft ist nicht zu vernachlässigen (Zusammenarbeit beim Pen- tium-Bug, Fehler bei der Notebook-Funktion unter Office 97 – wo Mathworks auf Nachbesserung durch Microsoft wartet und nicht vice versa).
Die Schwachstellen in MATLAB / SIMULINK sind einerseits hausgemacht: Probleme mit neuen Versionen, Inkompatibilitäten etc. Mathworks entwickelt teilweise zu rasch, rascher als es Vertrieb, Dokumentation und Anwender verkraften.
Essentielle Schwachstellen allerdings sind immer noch vorhanden – hier hat MATLAB / SIMULINK noch einen weiten Weg zur Nummer Eins. Einige sind:
Wurde Herbert Labmater an der TU Wien ausgebildet – oder bekommt er demnächst eine Stelle an der TU Wien ? Kaum, wohl eher werden wir gewollt oder ungewollt zu Herbert Labmater – denn es sind alle Toolboxen, auch Third-Party Toolboxen verfügbar, Projekte werden in MATLAB durchgeführt etc.
Einerseits ist es gut, wenn eine Arbeitsumgebung international anerkannt ist, den Austausch erleichtert etc. – aber dennoch ist eine kritische Betrachtung sinnvoll.
In diesem Zusammenhang ist es bemerkenswert, daß beim MATLAB-Seminar im März dieses Jahres viel weniger kritische Stimmen zu hören waren als beim Seminar im Vorjahr – sind wir wirklich so zufrieden ?
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