Selbstoptimierung (itsowl-SO)

Problemstellung
Selbstoptimierende Systeme sind ein Beispiel der intelligenten technischen Systeme. Unter Selbstoptimierung (S.O.) wird die endogene Anpassung der Ziele eines Systems auf sich ändernde Einflüsse und die daraus resultierende zielkonforme und autonome Anpassung des Systemverhaltens verstanden. Das Verhalten selbstoptimierender Systeme ist adaptiv, robust und vorausschauend.
Die Realisierung selbstoptimierender Systeme benötigt neben dem ingenieurwissenschaftlichen Entwurf die Einbindung der Ergebnisse der höheren Mathematik und der künstlichen Intelligenz, wie z.B. Optimierungs- oder Lernverfahren. Das entsprechende Wissen muss den Entwicklern in ingenieurgerechter Form zur Verfügung stehen. Durch die Beteiligung der verschiedenen Fachdisziplinen sowie die steigende Anzahl und die Heterogenität der Systembestandteile, nimmt sowohl die Komplexität der Systeme als auch ihrer Entwicklung zu. Dies erschwert auch eine Absicherung der Verlässlichkeit der Systeme.

Projektziele
Ziel des Projektes ist es, ein Instrumentarium zur Verfügung zu stellen, mit dem die Entwickler der Clusterunternehmen in die Lage sind, selbstoptimierende Systeme selbstständig zu generieren und somit die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen unmittelbar zu erhöhen. Hierfür sind Verfahren zur Selbstoptimierung, Konzepte für intelligente Steuerungen und Regelungen, Methoden für die Entwicklung selbstoptimierender Systeme und ingenieurgerecht aufbereitetes Lösungswissen bereit zu stellen.

Vorgehensweise
Das Projekt ist in sechs Teilprojekte gegliedert. Die Teilprojekte Maschinelles Lernen und Kognition, Anwenderunterstützung für mathematische Optimierungsverfahren, Konzepte intelligenter Steuerungen und Regelungen sowie Verlässlichkeit in intelligenten technischen Systemen bilden den Schwerpunkt des Clusterquerschnittprojekts. In diesen Teilprojekten werden die Methoden und Verfahren zur Realisierung der Selbstoptimierung erarbeitet bzw. an die Anforderungen der Innovationsprojekte angepasst. Die Teilprojekte Methodenbaukasten für die Entwicklung selbstoptimierender Systeme und Lösungsmuster zur Aufbereitung des Expertenwissens befassen sich mit der Aufbereitung dieser Methoden und Verfahren für die Entwicklungsingenieure.
In enger Zusammenarbeit mit den Innovationsprojekten des Spitzenclusters it´s OWL werden die Methoden und Verfahren anwendungsgerecht aufbereitet. Aus der frühzeitigen Anwendung der Teilergebnisse werden resultierende Erkenntnisse angepasst und in die Arbeiten dieses Querschnittprojekts zurückgespiegelt. Nach der Umsetzung der Selbstoptimierung mit Hilfe der Bestandteile des Instrumentariums, werden die Ergebnisse in den Innovationsprojekten validiert und ihr tatsächlicher Nutzen quantifiziert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Als Ergebnis steht am Ende des Projektes ein Instrumentarium bestehend aus Kognitiven Lernverfahren, mathematischen Optimierungsverfahren, einer Architektur für selbstoptimierte Regelungen, Methoden und Verfahren zur Steigerung der Verlässlichkeit, Methoden für den Entwurf selbstoptimierender Systeme und wiederverwendbaren Lösungsmustern.
Das Projekt leistet einen entscheidenden Beitrag für den angestrebten Innovationssprung von der Mechatronik zu intelligenten technischen Systemen. Selbstoptimierung trägt dazu bei, die für den Wettbewerbsvorteil besonders relevanten Akzente Ressourceneffizienz und Verlässlichkeit gemäß der Strategie des Clusters zu setzten. Über das Instrumentarium wird es zudem möglich sein, die Projektergebnisse regional und überregional zu verbreiten und insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (etwa 80 allein im Cluster) an der Technologie teilhaben zu lassen.

• Universität Bielefeld
• Universität Paderborn