Die Firma VÚTS, a.s., beschäftigt sich mit der Konstruktion und Herstellung von speziellen Einzweckmaschinen, die sie mit ihren entwickelten die Umsetzung der zuständigen Technologie ermöglichenden Steuerungssystemen bestückt. Die Abteilung für Mechatronik führt mehr als 10 Jahre die Anwendungsforschung von elektronischen Kurvenscheiben basierend auf HW und SW-Komponenten von Yaskawa (Japan) / 2 / durch. Da die Anwendung von elektronischen Kurvenscheiben mit den eigenen Steuersystemen zusammenhängt, wurde ein allgemeines Steuersystem entwickelt, das auf dem Konzept einer Zustandsmaschine mit manueller und automatischer Betriebsart basiert. Dieses Konzept ist im Bereich der Steuersysteme für Werkzeugmaschinen üblich. Der grundlegende Unterschied liegt jedoch in der automatischen Betriebsart, bei der die Programmlogik der elektronischen Kurvenscheiben zum Steuern einzelner NC-Achsen verwendet wird. Die Bewegung der Arbeitsglieder bzw. einzelner Achsen wird von den Bewegungsgesetzen abgeleitet, einschließlich der ersten und der zweiten Ableitungen, die in den Vorwärtskopplungen der Geschwindigkeit und des Momentes der Kaskadenregelstruktur in dem Servo-Wandler verwendet sind. Das Konzept des Steuersystems mit elektronischen Kurvenscheiben wurde für eine Anzahl von Einzweckmaschinen verwendet, von denen zwei Vertreter erwähnt werden. [... aus der Einleitung]

Die Firma VÚTS, a.s., beschäftigt sich mit der Konstruktion und Herstellung von speziellen Einzweckmaschinen, die sie mit ihren entwickelten die Umsetzung der zuständigen Technologie ermöglichenden Steuerungssystemen bestückt. Die Abteilung für Mechatronik führt mehr als 10 Jahre die Anwendungsforschung von elektronischen Kurvenscheiben basierend auf HW und SW-Komponenten von Yaskawa (Japan) / 2 / durch. Da die Anwendung von elektronischen Kurvenscheiben mit den eigenen Steuersystemen zusammenhängt, wurde ein allgemeines Steuersystem entwickelt, das auf dem Konzept einer Zustandsmaschine mit manueller und automatischer Betriebsart basiert. Dieses Konzept ist im Bereich der Steuersysteme für Werkzeugmaschinen üblich. Der grundlegende Unterschied liegt jedoch in der automatischen Betriebsart, bei der die Programmlogik der elektronischen Kurvenscheiben zum Steuern einzelner NC-Achsen verwendet wird. Die Bewegung der Arbeitsglieder bzw. einzelner Achsen wird von den Bewegungsgesetzen abgeleitet, einschließlich der ersten und der zweiten Ableitungen, die in den Vorwärtskopplungen der Geschwindigkeit und des Momentes der Kaskadenregelstruktur in dem Servo-Wandler verwendet sind. Das Konzept des Steuersystems mit elektronischen Kurvenscheiben wurde für eine Anzahl von Einzweckmaschinen verwendet, von denen zwei Vertreter erwähnt werden. [... aus der Einleitung]

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten.

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten.

Model-based design is a common methodology in the development of embedded complex control systems. Control system engineers typically prefer to use MATLAB® Simulink® and suitable automatic code generators for the development and deployment of software. Embedded systems are subject to random hardware faults; bit-flips, for example, may affect random access memory (RAM) cells and central processing unit (CPU) registers and cause data errors that may propagate to critical system outputs and result in system failures. From a dependability perspective, the design space of control systems includes the selection of a suitable (reliable) implementation of a control algorithm. Such algorithm can be implemented with model-based software development frameworks, such as Simulink using different, but functionally equivalent implementations. However, these functional equivalents may exhibit completely different reliability properties. This thesis proposes an analytical method for the evaluation of the reliability properties of control systems that are designed with Simulink models. The method is based on a transformation of the assembly code, which is generated from the Simulink model, into a formal stochastic error propagation model as well as its quantification through underlying Markov chain models and state-of-the-art probabilistic model-checking techniques. The application of the method to the functionally equivalent implementations can determine which one is less vulnerable to data errors due to random hardware faults. Fault tolerance is significant to dependable system design. Control systems can be protected with fault tolerance mechanisms to increase the reliability. Redundancy is the key underlying concept for achieving fault tolerance that is usually implemented at the hardware or software level. In the case of model-based development, redundancy mechanisms are preferable for direct application at the model level (Simulink model level). This thesis introduces a systematic classification of fault-tolerant design patterns. Such patterns can be applied to the Simulink model to tolerate random hardware faults, and taken into account during the control system design. In addition, it is more transparent and convenient for control system engineers to directly protect vulnerable parts with fault tolerance mechanisms at the model level. The rigorous reliability assessment of the embedded control systems must be conducted at the assembly level based on the modeling of data errors that occurred in RAM and CPU. However, the scalability of the assembly-level assessment method is challenging and even problematic in view of the state space explosion (SSE) problem of the underlying Markov chain models. The computational complexity may increase exponentially as the assembly code size increases. Moreover, the transformation from the Simulink models to the assembly code is a complicated procedure. It is also more convenient for control engineers to already be able to estimate reliability properties and implement possible reliability improvements at the model level in the early design phase, when the model-based design is actually applied. Therefore, this thesis proposes a model-level reliability evaluation of Simulink models to address the aforementioned problems. The efficiency of the proposed modellevel evaluation is verified by a comparison of the reliability properties that are assessed at the assembly and model levels.:1. Introduction 2. Preliminaries 3. Reliability evaluation of control algorithm implementations at the assembly level 4. Fault-tolerant design patterns 5. MORE: MOdel-based REdundancy for Simulink models 6. Model-level assessment of Simulink models 7. Conclusion

This dissertation is composed of three research papers that deal with the topic of “accounting and innovation” and provide evidence for the area of innovation from two accounting perspectives, i.e., the external disclosure perspective and the internal management control system perspective. The disclosure perspective is addressed in the first paper. Using content analysis, it examines the innovation capital disclosure characteristics, i.e., disclosure quantity and quality, in intellectual capital statements of 51 European for-profit firms. Additionally, the relationship between innovation capital disclosure characteristics and industry, firm size, region of domicile, and disclosure guidelines adopted are analyzed. The second and third paper address the management control system perspective. The second paper contributes to the research on management control systems in product development by exploring the performance effects and the interplay of the levers of control, i.e., interactive, diagnostic, beliefs, and boundary control systems, based on data from a survey of 468 senior managers from the manufacturing industry. Therefore, I compare by structural equation modeling a base model of unrelated levers of control (additive model) with (a) a model of mutual association of levers of control (interdependence model), (b) a model of joint use of levers of control (interaction model), and (c) a combined model of mutual association and joint use of levers of control (combined interdependence/interaction model). The best fitting and most parsimonious model is analyzed in terms of the performance effects of the levers of control. Based on the sample of the second paper, the third paper contributes to the recent literature on the relationship between management control systems and innovation by considering how the four levers of control are used as “packages” in product development. I employ cluster analysis to determine how the levers of control are combined, depending on the type of strategy formation (i.e., intended or emergent) and the degree of innovativeness of the firm. Furthermore, I explore which of these combinations are equifinal in terms of product development and organizational performance.

This dissertation is composed of three research papers that deal with the topic of “accounting and innovation” and provide evidence for the area of innovation from two accounting perspectives, i.e., the external disclosure perspective and the internal management control system perspective. The disclosure perspective is addressed in the first paper. Using content analysis, it examines the innovation capital disclosure characteristics, i.e., disclosure quantity and quality, in intellectual capital statements of 51 European for-profit firms. Additionally, the relationship between innovation capital disclosure characteristics and industry, firm size, region of domicile, and disclosure guidelines adopted are analyzed. The second and third paper address the management control system perspective. The second paper contributes to the research on management control systems in product development by exploring the performance effects and the interplay of the levers of control, i.e., interactive, diagnostic, beliefs, and boundary control systems, based on data from a survey of 468 senior managers from the manufacturing industry. Therefore, I compare by structural equation modeling a base model of unrelated levers of control (additive model) with (a) a model of mutual association of levers of control (interdependence model), (b) a model of joint use of levers of control (interaction model), and (c) a combined model of mutual association and joint use of levers of control (combined interdependence/interaction model). The best fitting and most parsimonious model is analyzed in terms of the performance effects of the levers of control. Based on the sample of the second paper, the third paper contributes to the recent literature on the relationship between management control systems and innovation by considering how the four levers of control are used as “packages” in product development. I employ cluster analysis to determine how the levers of control are combined, depending on the type of strategy formation (i.e., intended or emergent) and the degree of innovativeness of the firm. Furthermore, I explore which of these combinations are equifinal in terms of product development and organizational performance.