Digitalisierung & Automatisierung

  4 Dimensionen

Die Gruppe „Digitalisierung und Automatisierung“ schließt die Lücke zwischen heutigen Hightech-Komponenten der Fluidtechnik und der modernen Informationstechnologie.

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Gruppenvorstellung

Die Herausforderung der Digitalisierung innerhalb der Fluidtechnik liegt in der Implementierung von Konzepten zur Steigerung

  • der Wertschöpfung von neuen Komponenten
  • der Effizienz von digitalen Systemen und
  • der Robustheit moderner Fluidmechatronik.

Die vierte industrielle Revolution sollte eher als fortlaufende Evolution bezeichnet werden, deren Hauptmerkmal die globale Verbindung intelligenter Komponenten und Systeme ist. Dieses Unterfangen birgt ein enormes Potenzial und liefert neue Forschungsfragen, die beantwortet werden wollen.

Die Entwicklung ist nicht nur in einzelnen Branchen zu erkennen, sie breitet sich über die gesamte Industrie aus und vernetzt verschiedene Komponenten, Systeme und Technologien. Während bislang Lösungen für die Umsetzung von Condition Monitoring und Predictive Maintenance gesucht wurden, muss nun die ganzheitliche Digitalisierung in der Fluidtechnik ausgebaut werden.

Diese setzt voraus, dass grundlegende Funktionsmuster und Gestaltungsrichtlinien überdacht werden. Fluidmechatronische Systeme müssen

  • vernetzt
  • adaptiv
  • selbstbeschreibend und
  • sicher

sein. Hierbei kommen die Konzepte von Funktionsdefinitionen und Verwaltungsschalen zum Einsatz.

Schließlich können langfristig dadurch fortschrittliche Steueralgorithmen und Datenanalysetechniken unter Verwendung dynamischer und nahezu unbeschränkter Rechenleistung, z.B. über Cloudsysteme oder Hochleistungsrechner, zu unvorhergesehenen Funktionalitäten führen.

 
 

Forschungsschwerpunkte

Begriffe der Forschungsschwerpunkte umkreisen das Forschungsthema

Die Forschungsgruppe legt den Fokus der Untersuchungen auf die Schnittstelle zwischen fluidmechatronischen Systemen und der modernen Datenverarbeitung. Dieses breit aufgestellte Themenfeld wird in Teilforschungsgebiete untergliedert.

Verteilte Systeme & Dienste im IIoT

Der Trend hin zur dezentralen Datenverarbeitung ist deutlich erkennbar. Wo früher Großrechner die Steuerung und Analyse von Prozessen organisierten, findet man heute kostengünstige Kleinstgeräte zur Erfüllung der identischen Aufgabe. Jedoch muss für die erfolgreiche Implementierung dieses neuen IIoT die Frage erörtert werden, wie die Komponenten untereinander kommunizieren, sodass ein funktionssicherer und robuster Betrieb gewährleistet werden kann.

Condition Monitoring & Predictive Maintenance

Schon seit längerem werden Systeme entwickelt, welche den Anlagenzustand beschreiben können. Neue Herausforderungen bestehen in der automatisierten Analyse dieser Daten, um daraus gezielt Wissens generieren zu können. Die Entwicklung bedarfsgerechter Wartung stellt einen möglichen Anwendungsfall dieses Prozesses dar.

Intelligente Regelalgorithmen

Die Regelungstechnik ist schon lange fundamentaler Bestandteil fluidtechnischer Systeme. Neue Digitalisierungsaspekte ermöglichen durch Einbindung präziser Sensorik und eingebetteten Systemen die Verbesserung und Weiterentwicklung dieser einfachen Reglerstrukturen. Durch innovative Systeme (beispielsweise unterstützt durch maschinelles Lernen) können fundamental neue Funktionalität erreicht und der Automatisierungsgrad erhöht werden.

Erweiterte Datenanalyse

Ein zentrales Element im Themenfeld der Digitalisierung sind Daten. Ob Daten lokal gespeichert, verarbeitet und in höheres Wissens transformiert oder ob dies in großen cloud-basierten Netzwerken passieren soll ist Kernfragestellung im Bereich der Informationstechnologie. Diesen Prozess innerhalb der Fluidtechnik mit zu etablieren, ist eine essentielle Aufgabe, um den Anschluss an andere Branchen und Fachdomänen nicht zu verlieren.

Ganzheitliche Digitalisierung

Entlang der industriellen Wertschöpfungskette von Komponenten und Systemen werden Daten generiert, die für alle beteiligten Prozessteilnehmer von Interesse sind. Diese Informationen sind zwar existent, liegen jedoch oft verteilt und in unstrukturierter Form vor. Heute werden holistische Systeme entwickelt, die ein konsistentes Engineering ermöglichen, wodurch der Entwicklungsprozess effizienter und wirtschaftlicher wird.

Diese Forschungsschwerpunkte sollen schlussendlich neue Funktionalitäten von Komponenten und Systemen schaffen und die Entwicklung neuer, auf die individuellen Bedürfnisse der Kunden zugeschnittene Geschäftsfelder ermöglichen.

 
 

Laufende Forschungsprojekte

ProMaschinenDaten – Verfügbarkeitssteigerung mobiler Arbeitsmaschinen durch Prognose des Maschinenzustands auf Basis globaler Daten
Cloud vs. Edge – Potenzialanalyse von cloud- und edge-basierten Rechnerstrukturen zur Regelung und Diagnose einer pneumatischen Automationsanlage
selfCM - Condition Monitoring in fluidtechnischen Automationsanlagen durch selbstlernende Algorithmen
PnP - Funktionsnachweis der Interoperabilität von fluidtechnischen Komponenten am Beispiel von Plug-and-Produce
 

Abgeschlossene Forschungsprojekte

Studie Industrie 4.0 – Studie Industrie 4.0 in der Fluidtechnik am Beispiel der automatisierten Inbetriebnahme