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Scherwey Roland

Ordentlicher Professor FH/Institutsleiter

Compétences principales

Model-Based System Engineering

Ordentlicher Professor FH/Institutsleiter

Téléphone: +41 26 429 65 90

Bureau: HEIA_C20.15

Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg
Boulevard de Pérolles 80, 1700 Fribourg, CH

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Terminés

NPR Téléopération : Développement et mise en place d’un concept de téléopération centralisée permettant de piloter à distance des véhicules automatisés et connectés sur la base des exigences de sûreté et de cybersécurité.

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: NPR

Description du projet :

À ce jour, plusieurs opérateurs de transports publics (CFF, CarPostal, TPF, TPG) ont effectué des essais avec des véhicules automatisés en Suisse. Si ces essais ont certes permis à chaque opérateur d'acquérir du savoir-faire tech-nique, opérationnel et organisationnel très utile, cette approche individualiste semble être arrivée à un "point mort". En effet, sur le terrain suisse, une approche coordonnée qui a une chance réaliste de faire un pas en avant dans la mise en place d'un concept de « transport as a service » fait défaut. Étant donné qu’en Suisse le transport public joue un rôle primordial pour la mobilité, il est indiqué de joindre les forces dans ce domaine. Actuellement, la pierre d'achoppement est à la fois de nature économique et technique. D'un point de vue économique, l'opération de navettes automatisées dans le secteur des transports publics n'aura guère d'avenir si l'on n’arrive pas, dans un premier temps, à substituer le conducteur d'un véhicule par un pilote à distance qui con-duit/surveille plusieurs véhicules par téléopération. Cette substitution permettra de réduire les frais d'exploitation et créera un intérêt économique à opérer des navettes automatisées p.ex. pour des lignes de transport non rentables qui sont mal ou plus desservies. D'un point de vue technique, le défi consiste à développer un système de téléopération centralisée qui permette de piloter à distance des véhicules automatisés et connectés tout en assurant la sûreté et la sécurité (y compris la cybersécurité). La combinaison d'une automatisation avancée des systèmes de conduite avec des nouveaux réseaux de télécommunications à très basse latence est une approche prometteuse pour un projet de faisabilité. Un troisième défi que soulève le transport public avec téléopération est l'acceptance sociale, notamment de la part des utilisateurs ayant des besoins particuliers (p.ex. des personnes âgées ou handicapées). A cet égard, il faudra prendre ces enjeux sociaux en compte dans toutes les phases de conception du projet. Démontrer la faisabilité technique d'un système de téléopération centralisée pour piloter à distance des véhicules automatisés - transportant, dans un premier temps, des marchandises et, plus tard, des personnes - constitue un élément-clé pour arriver à de nouveaux concepts commerciaux des entreprises de transport. Fribourg a une opportu-nité unique de se profiler dans ce secteur d’activité qui pourrait se révéler très porteur en termes d’innovation et d’em-ploi.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Berns Wolfgang , Scherwey Roland , Fénart Marc-Antoine , Bourquin Vincent , Python Gabriel

Partenaires académiques: Thomas Probst, UNIFR; Maurizio Caon, HEG-FR; BFH, Peter Affolter; Nadine Lacroix Oggier, Cluster Food&Nutrition

Partenaires professionnels: Laura Andres, TPF; Zoltan Laszlo, CFF; Scherwey Roland, HEIA-FR / iSIS / ROSAS; Thomas Nussbaumer, Ruag; Marcel Strub, DTC; Amin Amini, CertX

Durée du projet: 01.06.2020 - 30.06.2021

Montant global du projet: 508'500 CHF

Url du site du projet: https://www.innosquare.com/fr/projets-realises/projets-collaboratifs-npr-2020-2023/teleoperation/

Statut: Terminé

NPR E-CHS-CCMA

Rôle: Requérant(e) principal(e)

Financement: NPR

Description du projet :

Tout le monde sait que les véhicules autonomes joueront un rôle primordial lors de la prochaine décennie dans le cadre de la mobilité des personnes. L’apparition des véhicules automatisés engendre une nouvelle – et grande – complexité qu’il faut appréhender avec des outils et des méthodologies adéquates. L’objectif de ce projet consiste à introduire en Suisse la technologie adaptée, en anticipant les aspects de sécurité et de durabilité, c’est à dire en intégrant les paramètres technologiques, juridiques, sociétaux, économiques et environnementaux.

Résultats :

Le défi majeur auquel le projet devait répondre a été résolu. Une méthodologie d’homologation a été déterminée. Les équipements et les infrastructures nécessaires ont également pu être identifiés et formera la base du Centre d’Homologation Suisse (CHS) à Fribourg. Ces derniers seront également utilisés pour d’autres projets de recherche afin de mieux les rentabiliser. Le Centre de Compétences de Mobilité Autonome (CCMA) sera également un élément déterminant. Sa faisabilité économique a été démontrée et sa réalisation a démarré, tant sur le plan routier que ferroviaire. Le groupe de travail a pu :

Identifier les piliers essentiels pour l’homologation des systèmes automatisés
Développer un concept novateur pour l’homologation des voitures automatisées
Créer une analyse SWOT et commencer un plan de développement (PdD)
Recevoir les données d’accidents d’OFROU et commencer à les analyser
Discuter avec beaucoup de partenaires industriels et académiques et recevoir 6 LOI
Soumettre un deuxième projet NPR pour la préparation du CHS-CCMA

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Scherwey Roland

Partenaires académiques: Université de Fribourg

Partenaires professionnels: TPF Trafic SA; CertX SA

Durée du projet: 03.12.2018 - 30.09.2019

Statut: Terminé

SpikeOnChip: Analyse on-line et on-chip d'activité neuronale

AGP

Rôle: Co-requérant(s)

Requérant(e)s: ReDS, Thoma Yann, ReDS

Financement: HES-SO Rectorat

Description du projet : The last decade has witnessed a renewed interest for in vitro approaches in the fields of drug discovery and toxicity testing. One very promising approach is the use of engineered human neural tissue fabricated from iPS cells. To ensure the rapidity of the tests in neural tissues the traditional chemical, cytosolic and histologic read- outs have been replaced by an electrophysiological read-out, i.e. the recording of the electrical activity of neurons using smart Petri dishes that incorporate electrode arrays. A big challenge for recording such activity is the very large amount of data generated by the electrode arrays, resulting in cumbersome and long data analysis to be performed in order to get the final experimental results, and the reliability of the systems. Within this context, the aim of the SpikeOnChip project is to develop a platform for efficient processing and storage of neuronal spike activities. It will not only offer recording of observed electrodes (up to 64), but also an on-chip analysis that will allow to reduce the quantity of data by a factor of 20x, by selecting only the interesting portions. The platform will be based on a ZedBoard embedding a Zynq (FPGA + ARM processor in one die). This data reduction will allow to save memory, and as a result allow the system to run autonomously for a longer period of time. Connection will be supplied by a Wifi link in order to transfer data to a PC, however gaining autonomy will imply a more reliable system in the sense that if the connection is lost at some point, data can be stored for up to 3 hours without losing any important information. Data acquisition will be done by an Intan chip that translates raw voltages from the electrode array onto serial digital data that is sent to an FPGA. The processing performed on-chip will consist in signal filtering of the raw data, spike detection, noise rejection, and field potential frequency analysis. Finally a software will also be developed so as to let a user control the embedded platform and to visualize the analysis results. This project will imply a validation stage, performed by biologists, to ensure the system not only works with respect to the specifications, but is also usable by end users.

Equipe de recherche au sein de la HES-SO: Thoma Yann , Wertenbroek Rick , Scherwey Roland , Meury Mike , Mor Flavio , Stoppini Luc , Gachet Daniel

Partenaires académiques: ReDS; hepia inSTI; FR - EIA - Institut iSIS; Thoma Yann, ReDS

Durée du projet: 01.04.2017 - 30.09.2018

Montant global du projet: 143'774 CHF

Statut: Terminé

2021

Switzerland’s first teleoperated vehicle

Article scientifique

Fénart Marc-Antoine, Scherwey Roland, Python Gabriel

Mobility Research and Innovation Workshop, Lucerne, 2021

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Résumé:

En Suisse, la présence d'un conducteur à bord d'un véhicule autonome est obligatoire d'un point de vue légal. Le conducteur peut intervenir lorsque le véhicule rencontre une situation face à laquelle il n'est pas capable de réagir ou lorsque le véhicule présente des difficultés (ex: perte de signal, matériel). Sur le site du Marly Innovation Center à Marly, les navettes autonomes sont ainsi opérées environ 20% du temps en mode manuel.

Si d'un point de vue économique et de l'utilisation des compétences du conducteur cette situation n'est pas pertinente, ces opérations manuelles demeurent actuellement nécessaires. En ce sens, le groupe interdisciplinaire SwissMoves a développé un concept de téléopération, qui permet de prendre en main un véhicule à distance et de le conduire lorsque cela s'avère nécessaire.

2020

Model based safety analysis using SysML with automatic generation of FTA and FMEA artifacts

Article scientifique

Scherwey Roland, Hendriks Jonathan James, Baeriswyl Ivan, Girard Gaëlle, Rüdiger Lunde, Christian Müller, Philipp Hönig

Proceedings of the 30th European Safety and Reliability Conference and the 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference, 2020

Lien vers la publication

Résumé:

Today’s technical systems complexity is increasing in most industrial domains. In combination with the rapid increase in safety regulations and standards, it is therefore necessary to increase the scope and intensity of Safety Assessments of technical systems. Safety Assessment methods like Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) as well as Fault Tree Analysis (FTA) are typically applied in a classical manual form which are not easily reproducible and difficult to update in case of design changes. To meet these challenges, an automated workflow was developed that combines Model Based System Engineering (MBSE) and Model Based Safety Analysis (MBSA). This workflow includes the qualitative modelling of the system with its formalized requirements, the nominal and failure behavior using SysML (Systems Modelling Language) as a platform. The model is then automatically passed to a tool called smartIflow Workbench, which allows an extensive simulation and deep analysis of the nominal and failure behavior of the system based on modelchecking techniques and temporal logic for requirement specification. Finally, this workflow allows to automatically generate the FMEA and FTA safety artifacts and such enables to verify in a reproducible way, the critical and in many cases safety-related design aspects of complex technical systems in the preliminary MIL (Model in the Loop) concept phase. Using an example system, the proposed workflow is explained and the automatically generated FMEA and FTA results are compared with those of the classic manual methods.

A model based system engineering with fault injection using SysML

Article scientifique

Scherwey Roland, Hendriks Jonathan James, Baeriswyl Ivan, Girard Gaëlle

Proceedings IRF2020: 7th International Conference Integrity-Reliability-Failure, 6-10 September 2020, Funchal, Portugal, 2020

Lien vers la publication

Résumé:

Today’s technical systems are getting more and more complex associated with the rapid increase of new technologies in a number of industrial domains. These systems have to be safe for and against humans and the environment. A number of safety regulations and standards have emerged just over the last decade. Consequently, there is a significant growth of the scope and the intensity of safety assessments for technical systems, which need to comply with these new safety regulation and standards. A recent new approach emerging in the many industrial fields is Model-Based System Engineering (MBSE). It has already proven its use for simulating or demonstrating special use cases in terms of behavior. In regards to safety, the traditional approach is to run the analysis once the system is designed. However, this technique is no longer cost nor time effective. The design could be drastically enhanced if the detection and handling of possible system failures could be considered earlier in the design phase. To address this idea and to avoid late design issues, the nominal and failure behavior have to be linked together in a model e.g. by using SysML (System Modeling Language). The proposed workflow combining MBSE and fault injection is part of research projects and will be explained in this paper.

2021

Health management of power electronics systems

Conférence ArODES

Jürgen Schuderer, Chunlei Liu, Thomas Gloor, Silvan Rehm, Antoni Ruiz, Gontran Pâques, Antony Hilliard, Sarala M. Naidu, Roland Scherwey

PCIM Europe digital days 2021 ; Proceedings of International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management Proceedings, 3-7 May 2021

Lien vers la conférence

Résumé:

This paper provides an overview on the health management of power electronics (PE) converters. Reviewed topics encompass physics-based and data-driven prognostics, failure mechanism of PE components, and different aspects of PE condition monitoring. Examples and results for health management approaches are given for automotive power module fatigue life, for traction IGBT module humidity sensing, for data acquisition from smart gate drivers, for fault-tolerance strategies in modular multilevel converters, and for SCADA data analytics and machine learning.

2020

Model based safety analysis using SysML with automatic generation of FTA and FMEA artifacts

Conférence ArODES

Gaëlle Girard, Ivan Baeriswyl, Jonathan James Hendriks, Roland Scherwey, Christian Müller, Philipp Hönig, Rüdiger Lunde

Proceedings of the 30th European Safety and Reliability Conference and the 15th Probabilistic Safety Assessment and Management Conference (Esrel 2020 PSAM 15), 1-5 November 2020, Venice, Italy

Lien vers la conférence

Résumé:

A model based system engineering with fault injection using SysML

Conférence ArODES

Jonathan James Hendriks, Gaëlle Girard, Ivan Baeriswyl, Roland Scherwey

Proceedings IRF2020: 7th International Conference Integrity-Reliability-Failure, 6-10 September 2020, Funchal, Portugal

Lien vers la conférence

Résumé:

Réalisations

Recherche

Scherwey Roland

Ordentlicher Professor FH/Institutsleiter

Compétences principales

Project management

Model-Based System Engineering

Model-Based Safety Analysis

Smart Mobility

SwissMoves

Embedded Systems

C++

Ordentlicher Professor FH/Institutsleiter