Open Source im DLR

Open Source im DLR

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Andreas Schreiber

Chaosdorf Dsseldorf, 28.10.2015> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 1

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 2"Open Source im DLR"vonAndreas Schreiber (DLR)ist lizenziert unter einerCreative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz.

Software im DLRSoftware EngineeringOpen-Source-StrategieMigration nach PythonBeispiele fr Open-Source-Software

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 3berblick

ForschungsgebieteRaumfahrtLuftfahrtEnergieVerkehrSicherheitSoftwareforschung- und EntwicklungEinrichtung Simulations- und SoftwaretechnikSoftwareentwicklung in allen 33 DLR-Instituten> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 4Forschung im DLR

Einrichtung Simulations- und Softwaretechnik

DLR.de Folie 5> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015Zentrale Einrichtung mit SoftwarekompetenzStandorte Berlin-ZentrumBraunschweigKln-PorzCa. 50 Mitarbeiterhttp://www.DLR.de/sc

Software-ForschungErforschen und Entwickeln neuer SoftwaretechnologienDLR.de Folie 6> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Software-EntwicklungIndividualsoftware fr die Forschung im DLRDLR.de Folie 7> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Software-QualittVerbessern der Qualitt der Software im DLRDLR.de Folie 8> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

DLR Simulations- und SoftwaretechnikAktuelle Forschungsgebiete DLR.de Folie 9> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015High Performance ComputingSoftware EngineeringVerteilte SystemeSicherheitBig DataWissensmanagementEingebettete SystemeModellbasiertes Systems EngineeringMobile SystemeDatenmanagementVirtual und Augmented RealityInteraktive VisualisierungMultidisziplinre SimulationQuantencomputingUsability

Einige ZahlenMehr als 1200 Mitarbeiter entwickeln SoftwareMehr als 100 Mio EUR Personalkosten pro Jahr fr SoftwareentwicklungDLR ist eines der grten Softwarehuser in Deutschland> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 10Software im DLRUmfang

Im DLR entwickelte Software ist in der Regel Nicht-Standard-Software ( Individualsoftware)Oft spezielle und spezifische AnforderungenDie Entwickler haben oft keine Ausbildung in Software-EntwicklungVielzahl an eingesetzten Software-TechnologienSowohl Open-Source als auch proprietre SoftwareViele Fragen und Probleme mit Open-Source-LizenzenGroe Anzahl an Software-Projektenberblick ber existierende Software ist schwierig

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 11Software im DLRCharakteristiken

Software im DLRDLR.de Folie 12> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

DLR.de Folie 13> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Methoden und Werkzeuge fr die Software-EntwicklungEntwickeln von angepassten Prozessen fr Wissenschaftler, inklusive Web-basierter Dokumentation Integration von Entwicklungswerkzeugen in die Arbeitsumgebungen der WissenschaftlerWerkzeuge sind fr jeden verfgbar und einfach im Intranet zugreifbarSchulungen fr verbreitete Entwicklungswerkzeuge und Software-Technologien

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 14Software-Engineering-StrategieUntersttzen der Software-Entwicklung im DLR

Austausch von Wissen und InformationenNetzwerk von Software-Engineering-BeauftragtenInformationsaustausch per Intranet und auf WorkshopsSoftware-Engineering-Wiki fr Dokumentationen und ZusammenarbeitSoftware-KatalogInformationsbroschre und Schulungen zu Open-Source-Lizenzrecht

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 15Software-Engineering-StrategieWissensmanagement

Software-Engineering-WikiStartseiteDLR.de Folie 16> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Software-Engineering-WikiProgramming-Guides fr EntwicklerDLR.de Folie 17> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

DLR Software-Kataloghttp://software.DLR.deDLR.de Folie 18> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Verzeichnis fr alle Software-Projekte im DLRZugriff fr DLR-Mitarbeiter und die ffentlichkeitFr Open Source und proprietre Software

Open-Source-StrategieDLRs Open-Source-AgendaDLR.de Folie 19> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015Sortiert nach PriorittAnleitungen und Hilfe fr Open-Source-LizenzenKriterien fr Auswahl von Open-Source-SoftwareBest-Practices fr eigene Open-Source-ProjekteMigration nach Open Source

Bereits vorhandenStandard-Open-Source-Licenzen ausgewhltBroschre fr Open-Source-LizenzrechtSchulungenHilfe und UntersttzungNchste SchritteStandard-Hosting von Open Source Zur Zeit: SourceForge.net, Github, Google Code, Prozesse fr Auswahl und FreigabeTeil des Qualittsmanagementsystems> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 20Open-Source-StrategieStatus im DLR

Im DLR werden viele Open-Source-Lizenzen verwendetAGPLv3, GPLv2, GPLv3, EPL, QPL, LGPLv2, LGPLv3, CDDL, MPLv2, Apache 2.0, BSD 2/3, MIT, Zlib, ZPLv2, Python 2.0, Empfohlene Lizenzen (geprft durch Rechtsabteilung)Simplified BSD LicenseApache License 2.0Eclipse Public License 1.0DLR wird keine eigene Open-Source-Lizenz entwickelnDie OSI-zertifizierten Lizenzen reichen aus!

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 21Open-Source-StrategieLicenses

Open-Source-BroschreLizenzrechtDLR.de Folie 22> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Grundlagenwissen berOpen-Source-Lizenzrecht

Entwickelt durch Anwaltskanzlei

Finanziert und Herausgegeben von DLR-Technologiemarketing

Open-Source-BroschrePraktische InformationenDLR.de Folie 23> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

ChecklistenInfoboxen

Open-Source-BroschreEntscheidungshilfenDLR.de Folie 24> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Entscheidungs-baum

LizenzrechtRechtliche Aspekte der Open-Source-Nutzung im DLRRegelmige Standardschulung im DLR Bildungsprogramms Zustzlich bei Bedarf fr Institute oder TeamsEntwicklungWerkzeug-gesttzte Software-EntwicklungEntwicklung mit Open-Source-ToolsStandardschulung & nach Bedarf (siehe oben)

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 25Open Source Schulungen

Hilfe und Untersttzung je nach FragestellungAllgemeine Lizenzfragen, Schutzrechte DLR-TechnologiemarketingRechtliche Untersttzung fr Copyright- und sonstige Rechtsfragen DLR-RechtsabteilungLizenzkompatibilitt, Lizenzauswahl, Entwicklung DLR-Simulations- und [email protected]

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 26Open Source Hilfe & Untersttzung

Langfristig: Ersatz / Alternativen fr Standard-SoftwareMicrosoft OfficeMessenger und Telefonie (Microsoft Lync)Betriebssysteme...Kurzfristig: Alternativen fr techn./wiss. ToolsMATLABVisualisierungs-ToolsCompiler...> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 27Migration nach Open SourceErsatz fr kommerzielle Software

Migration nach Python

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Viele kommerzielle Anwendungen sind noch Standard Microsoft ExcelMATLABIDLFortran-Compiler

Der Weg nach Python...Einheitliche Sprache fr viele AnwendungsgebieteWorkshop Migration nach Python

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 29Wichtige AnwendungssoftwareWissenschaft und Technik

Wesentliche FunktionenTabellenSortier-, Gruppier-, FilterfunktionenPivot-TabellenDiagrammePython-AlternativeJupyter / IPythonpandas

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 30Microsoft ExcelVerarbeitung tabellarischer Daten

Wesentliche FunktionenEigene proprietre ProgrammierspracheViele Anwendungs-Toolboxesz.B. Statistik, Signal- und BildverarbeitungPython-AlternativeNumPyMatplotlib

Ntzliche Quelle: wiki.scipy.org/NumPy_for_Matlab_Users

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 31The MathWorks MATLABNumerische Matrixberechnungen

Wesentliche FunktionenArray-basierte ProgrammierspracheGute BildverarbeitungsfunktionenPython-AlternativeIDL-nach-Python-Compiler PIKE

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 32IDL Interactive Data LanguageAnalyse und Visualisierung von Daten

Free-Wake (DLR-Flugsystemtechnik)Simulation dreidimensionaler Strmungen um einen aktiv gesteuerten Rotor eines HelikoptersCode entwickelt 1994-1996MPI-parallelisiert in Fortran Aufwendige Performance-Optimierung 2013-2014MPI und Open ACC

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 33Python als Ersatz fr Fortran?Beispiel: Simulation von Hubschrauber-Rotoren

Visualisierung der WirbelDLR.de Folie 34> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Kern-Schleifen von Free-Wake (Standard Python)DLR.de Folie 35> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015for iblades in range(numberOfBlades): for iradial in range(1, dimensionInRadialDirection): for iazimutal in range(dimensionInAzimualDirectionTotal): for i1 in range(len(vx[0])): for i2 in range(len(vx[0][0])): for i3 in range(len(vx[0][0][0])): # wilin-Aufruf 1for iblades in range(numberOfBlades): for iradial in range(dimensionInRadialDirection): for iazimutal in range(1, dimensionInAzimualDirectionTotal): for i1 in range(len(vx[0])): for i2 in range(len(vx[0][0])): for i3 in range(len(vx[0][0][0])): # wilin-Aufruf 2for iDir in range(3): for i in range(numberOfBlades): for j in range(dimensionInRadialDirection): for k in range(dimensionInAzimualDirectionTotal): x[iDir][i][j][k] = x[iDir][i][j][k] + dt * vx[iDir][i][j][k]

Vergleich der hoch-optimierten Fortran-Version mit parallelen Python-VersionenMulti-core CPUsCython mit OpenMPPython-Bindings fr Global Array Toolkit

GPGPUsNumbaPro

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 36Free-WakePerformance-Vergleich Fortran Python

Performance-TestsSingle-Core Performance (Xeon E5645, 6 Cores)DLR.de Folie 37> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Performance-TestsMulti-Core Performance (Xeon E5645, 6 Cores)DLR.de Folie 38> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Performance-TestsGPGPU Perf. (NVIDIA Tesla C2075, 448 CUDA-Cores)DLR.de Folie 39> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Beispiele fr Open-Source-Projekte des DLR

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 40

Beispiel Software fr multidisziplinren EntwurfRemote Component Environment (RCE)


Ziel: Neue Flugzeugkonfigurationengeringere Betriebskostenumweltvertrglicher

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 42Entwurf in der Luftfahrt


Multidisziplinrer Entwurf

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 44Multidisziplinre Entwurfswerkzeuge

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 45Kopplung multidisziplinrer Entwurfswerkzeuge

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 46Kopplung verteilter, multidisziplinrer Entwurfswerkzeuge

SoftwaresystemZur Modellierung von EntwurfsprozessenZur automatisierten Ausfhrung von verteilten, verketteten EntwurfswerkzeugenHistorieEntwickelt fr den Schiffbau im Drittmittelprojekt SESISIm und frs DLR weiterentwickelt und inzwischen in Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr eingesetztExterne Nutzer> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 47Integrationsumgebung RCE

Open Source unter der Eclipse Public License (EPL)

LinksGithub: https://github.com/rcenvironmentWebsite: http://rcenvironment.deTwitter: @rcenvironmentYoutube: http://youtube.com/rcenvironment

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 48Integrationsumgebung RCEOpen Source

Grafische Benutzeroberflche von RCEDLR.de Folie 49> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Grafische BenutzeroberflcheDLR.de Folie 50> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Ergebnisdarstellung whrend und nach einerverteilten Ausfhrung der Werkzeuge

RCE in der RaumfahrtDLR.de Folie 51> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

RCE in der LuftfahrtDLR.de Folie 52> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Beispiel Numerische BibliothekenGeometriebibliothek TiGLDLR.de Folie 53> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Geometriebibliothek TiGLHerausforderungenDLR.de Folie 54> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015Berechnen einer 3D-Geometrie aus parametrisierten Daten (DLR-Format CPACS)Ausschnitte extrahieren Punkte auf der OberflchePunkte auf das Flugzeug projizierenSchnitte durch den RumpfSchnitte mit LinienSchnittkurve zwischen Flgel und Rumpf

Von parametrisiertenCPACS-Daten

zur 3D-CAD-Geometrie

Geometriebibliothek TiGLGeometrieoperationen fr FlugzeugentwurfDLR.de Folie 55> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Benutzt fr viele Simulations-codes des DLRMulti-purposeMulti-languageMulti-platform

AerodynamikRadar-SignaturInfrarot-SignaturStruktur und AeroelastikCPACS

Geometriebibliothek TiGLExport-FunktionenDLR.de Folie 56> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

VTK, BRep, IGESCollada, STLStep, IGESRendering, Visualisierung Gittergenerierung fr CFDModellierung (CAD)

3D-Druck

Geometriebibliothek TiGLPlattformunabhngige BetrachterDLR.de Folie 57> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015

Open Source unter der Apache License 2.0

LinksGithub: https://github.com/DLR-SC/tigl Android-App: https://play.google.com/store/apps/details?id=de.dlr.sc.tiglviewer.android

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Folie 58Geometriebibliothek TiGLOpen Source

> FSFE Fellowshiptreffen Dsseldorf > Andreas Schreiber Open Source im DLR > 19.05.2015DLR.de Chart 59

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