Untersuchung der Anwendbarkeit hybrider digitaler Modelle für Produktionssysteme unter Berücksichtigung variierender Modelleingangsgrößen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jan C. Aurich
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418818038

Das Konzept des Digitalen Zwillings wird als Kernelement von Industrie 4.0 gesehen, da hierbei unter Nutzung von Produktionsdaten Vorhersage-, Überwachungs- und Diagnosefunktionen realisiert werden können. Implementierungen des Digitalen Zwillings auf Fabrik-, Maschinen oder Prozessebene ermöglichen eine hohe Reaktionsfähigkeit in volatilen und schwer vorhersehbaren Situationen und tragen so zu einer wirtschaftlichen Produktion bei. Um diese Fähigkeiten zu ermöglichen, werden digitale Modelle des jeweiligen realen Betrachtungsobjekts benötigt. Insbesondere hybride digitale Modelle, die auf der integrierten Nutzung physik- und datenbasierter Modelle aufbauen, zeigen in diesem Zusammenhang ein hohes Potenzial, wie in der ersten Förderperiode des beantragten Vorhabens gezeigt werden konnte. Für die Entwicklung und den Betrieb derartiger Modelle in Digitalen Zwillingen ist das Vorliegen hinreichender Modelleingangsgrößen in Form von Daten, Informationen und Wissen erforderlich. Diese Voraussetzung ist jedoch in einer großen Zahl industrieller Produktionssysteme nicht vollständig erfüllt, was diesen Unternehmen den Zugang zu den Vorteilen des digitalen Zwillings erschwert. Hiervon sind insbesondere produzierende Unternehmen mit begrenzter Umsetzung von Industrie 4.0 benachteiligt, was häufig auf kleine und mittlere Unternehmen (KMU) betrifft.Um die Potenziale des Digitalen Zwillings auch für derartige Szenarien zu erschließen, muss daher die Anwendbarkeit hybrider Modelle in Umgebungen mit reduzierter Verfügbarkeit von Modelleingangsgrößen untersucht und Wege zur Überwindung der entstehenden Defizite zwischen verfügbaren und erforderlichen Modelleingangsgrößen erforscht werden. Trotz dieses Bedarfs und des sich hieraus ergebenden Potenzials wird die systematische Untersuchung dieser Forschungsfrage bislang in keinem Ansatz thematisiert.Anhand exemplarischer Anwendungsfälle werden daher die erforderlichen und verfügbaren Modelleingangsgrößen für verschiedene hybride Modelle beschrieben und die dabei vorhandenen Abweichungen untersucht. Dies bildet die Grundlage für die Erforschung von Methoden, die den Betrieb der Modelle unter Adressierung der Abweichungen ermöglichen. Dabei werden Methoden zur Anpassung der Modelle selbst, sowie der Eingangsgrößen zum Modellbetrieb erforscht. Abschließend werden die Methoden und Erkenntnisse in ein konzeptionelles Rahmenwerk überführt und mit dem Vorgehen aus der vorangegangenen Förderperiode integriert und anhand eines weiteren Anwendungsfalles validiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Partnerorganisation: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior; (CAPES); Setor bancario Norte
• Kooperationspartner: Professor Dr. Fábio José Pinheiro Sousa