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Systemdesign leicht gemacht

Eine technologische Revolution?

In einem aktuellen Forschungsprojekt beschäftigen wir uns mit der Entwicklung einer Software zur automatisierten Systemsynthese, welche vor allem bei der Planung von Versorgungsnetzwerken zum Einsatz kommen soll. Während mathematische Verfahren des Operations Research in betriebswirtschaftlichen Bereichen wie Lagerhaltung und Logistik bereits weit verbreitet sind, erfahren sie im technischem Umfeld noch kaum Beachtung. Hier wird in der Regel noch per Hand oder mit Hilfe veralteter Vorgehensweisen geplant. Der noch junge Bereich Technical Operations Research versucht diese verkrusteten Strukturen aufzubrechen und das Bewusstsein für algorithmische Lösungen zu schärfen. Unsere Software soll hierbei eine wichtige Rolle in Sachen technischer Umsetzung spielen. Sie wird sich nahtlos in das gewohnte Arbeitsumfeld von Ingenieuren einbetten und so den Planungsprozess vereinfachen.

Funktionsumfang

Um Ingenieuren ein intuitives Arbeitsumfeld zur algorithmischen Systemplanung zu schaffen, entwickeln wir eine neuartige Software. Diese wird entweder von unserer eigenen graphischen Benutzeroberfläche oder von bestehenden Softwarewerkzeugen, die heutzutage in Ingenieurbereichen zur Modellierung, Planung und Simulation genutzt werden, angesteuert.

Unsere graphische Oberfläche ermöglicht dem Benutzer die Rahmenbedingungen für die Optimierung festzulegen. Der Benutzer kann die benötigten Bauteile aus einem Komponentenkatalog auf einem interaktiven Reißbrett (vgl. Abbildung 1) platzieren. Die für die Optimierung notwendigen Informationen wie zum Beispiel Kennlinien oder Anschaffungskosten der Bauteile sind in einer Datenbank hinterlegt, die bei Bedarf erweitert werden kann. Die auftretenden Lastszenarien können vom Anwender angegeben werden.

 

Das resultierende System kann anhand verschiedener Zielsetzungen berechnet werden werden. Mögliche Zielfunktionen sind etwa minimale Anschaffungskosten (vgl. Abbildung 2), minimaler Energieverbrauch (vgl. Abbildung 3) oder die Minimierung der Lebenszykluskosten (vgl. Abbildung 4).

Im Hintergrund wird ein mathematisches Optimierungsmodell erstellt und von effizienter, praxiserprobter Optimierungssoftware gelöst. Um das Optimierungsergebnis in einen Kontext mit dem Ausgangsmodell zu stellen ist eine Übersetzung nötig. Die zugehörige Parameterbelegung wird abhängig vom Lastszenario angegeben. Bei Bedarf kann sich der Anwender die Schaltungsempfehlung jedes einzelnen Szenarios ausgeben lassen. Die Optimierungssoftware garantiert, dass mit keiner anderen Systemauslegung eine bessere Lösung gefunden werden kann.

Abbildung 1: Modelliertes Metasystem mit Freiheitsgraden

Abbildung 2:Das in der Anschaffung günstigste System (Effizienz egal)
 

Abbildung 3: Das energieeffizienteste System (Investment egal)
 

Abbildung 4: Das System mit optimalen Lebenszykluskosten
 

Wirken Sie aktiv an der Entwicklung mit!

Wir suchen Partner, welche unsere Demoversionen im Praxistest erproben und deren Feedback in die Weiterentwicklung einfließt. Dies gibt Ihnen die einmalige Möglichkeit, dass Ihre Wünsche bei der Entwicklung berücksichtigt werden. Unseren Partnern bieten wir nach Fertigstellung der Software günstige Konditionen sowie kostenlosen Support für den Umstieg von der Demoversion an.