Implementierung des Matlab-Web-App-Servers
In der Konzeptionsphase wurde die Anforderung aufgenommen, den digitalen Zwilling auch im Browser verfügbar zu machen, um eine bessere Integration in Moodle, der Lernplattform der Hochschule, zu ermöglichen. Der Matlab-Web-App-Server bietet die Möglichkeit, Matlab-Apps, die ansonsten nur als eigenständige Installation verfügbar sind, im Browser auszuführen.
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Beschreibung
Herausforderung
Für die Entwicklung des digitalen Zwillings wurde aufgrund der vorhandenen Infrastruktur und Expertise Matlab verwendet. Standardmäßig bietet Matlab jedoch keine Möglichkeit, Programme im Browser auszuführen. Abhilfe schafft hier der Matlab-Web-App-Server, der die Ausführung von Matlab-Applikationen im Browser ermöglicht. Durch den Einsatz browserbasierter Anwendungen entfallen Installationsroutinen für die Studierenden. Zudem können die Anwendungen besser in LMS wie Moodle integriert werden.
Herangehensweise
Zunächst wurde geklärt, ob die Lizenz für den Matlab-Web-App-Server im Matlab-Landesvertrag Baden-Württemberg enthalten ist. Da dies der Fall war, hat das Rechenzentrum anschließend einen Server zur Verfügung gestellt, auf dem der Matlab-Web-App-Server installiert und konfiguriert wurde.
Zusammenhang
Diese Maßnahme wurde im Rahmen eines Online-Eingangstests für das Labor Bioverfahrenstechnik erprobt. Dieses Testat müssen alle Teilnehmenden vor Beginn der Laborveranstaltung bestehen. Dieser Online-Test wurde in Moodle implementiert. Insgesamt müssen drei Fragen mithilfe einer Simulation mit dem digitalen Zwilling beantwortet werden. Mit dem Matlab-Web-App-Server kann der digitale Zwilling direkt aus Moodle aufgerufen werden, ohne dass er auf dem lokalen Rechner installiert werden muss.
Voraussetzung
Die Installation und Wartung des Matlab-Web-App-Servers ist zeitaufwändig. Die Bereitstellung der erforderlichen personellen Ressourcen des Rechenzentrums muss frühzeitig geplant werden. Ebenso ist die Zeit zu berücksichtigen, die das IT-Personal für die Einarbeitung in die Thematik und die lauffähige Konfiguration des Systems benötigt.
Eignung
Die Durchführung des Online-Testats in Moodle ist nur mithilfe des Matlab-Web-App-Servers möglich, da dieser Test im Browser bearbeitet werden muss. Die Simulation mit dem digitalen Zwilling im Rahmen des Online-Testats bietet zudem noch einen weiteren wichtigen Vorteil. Bevor die Studierenden im Labor eine reale Kultivierung mit E.coli-Bakterien zur Herstellung von rekombinanten Proteinen in einem Bioreaktor durchführen, können sie den entsprechenden Bioprozess im digitalen Zwilling zeitbeschleunigt durchführen und lernen somit das Prinzip und den Ablauf des realen Versuchs kennen.
Vorgehen/Schritte
Es ist sicherzustellen, dass eine dauerhafte Lizenz für den Matlab-Web-App-Server vorhanden ist. Der Vertrag des Landes Baden-Württemberg mit MathWorks läuft im März 2026 aus. Planen Sie ausreichend Zeit ein, bis die entsprechende IT-Infrastruktur aufgebaut und der Server funktionsfähig konfiguriert ist. Ein direkter Kontakt zu MathWorks kann hierbei hilfreich sein.
Ermitteln Sie die benötigte Rechenleistung für Ihre Anwendung unter Berücksichtigung der Anzahl paralleler Zugriffe durch die Teilnehmer (ggf. externes Hosting abklären). Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Zugriffsberechtigung. Ursprünglich war geplant, dass die Studierenden über eine VPN-Verbindung auf den digitalen Zwilling zugreifen können. Es zeigte sich jedoch, dass nur wenige Studierende eine VPN-Verbindung eingerichtet hatten. Im Nachhinein hat es sich als zielführend erwiesen, den Zugang über ein Single-Sign-On-Login zu ermöglichen.
Hinweise
Effekte
Der Anfangsaufwand ist relativ hoch. Der laufende Betrieb erfordert zwar regelmäßige Wartung, der Aufwand hierfür ist jedoch überschaubar.
Learnings
Eine enge Zusammenarbeit mit dem Rechenzentrum ist entscheidend für die erfolgreiche Implementierung des Matlab-Web-App-Servers.
Fälschlicherweise wurde davon ausgegangen, dass die Studierenden über eine funktionierende VPN-Verbindung verfügen. Tatsächlich ist dies jedoch nur bei einem Bruchteil von ihnen der Fall.
Empfehlung
Zu Beginn des Projekts war nicht klar, dass der Landesvertrag für die Matlab-Lizenzen nicht verlängert werden würde. Dies hätte vermutlich zur Wahl einer anderen Programmiersprache (Python) geführt.
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