Informationsfusion in der Zustandsdiagnose und –prognose sowie Health Management Forschungsthema 3.2

Ein Smart Factory Grid ist ein modernes, servicebasiertes und dynamisch verteiltes Fertigungssystem. Es zeichnet sich durch hohe Flexibilit?t und Vernetzung aus und stellt eine zentrale Komponente der Industrie 4.0 dar. Innerhalb eines Smart Factory Grids interagieren modulare Produktionseinheiten, sogenannte Mobile Manufacturing Units, mithilfe heterogener Informationsquellen. Ziel ist die Optimierung von Instandhaltungs- und Fertigungsprozessen durch intelligente Diagnose und Prognose von Zust?nden der Mobile Manufacturing Units.

Der Fokus in der Forschungseinheit ?System Health“ am Institut für Technische Zuverl?ssigkeit und Prognostik (IZP) liegt auf der Entwicklung innovativer Methoden zur Zustandsdiagnose und -prognose, die eine pr?zise Einsch?tzung der aktuellen und zukünftigen Leistungsf?higkeit der Mobile Manufacturing Units erm?glichen. Dazu werden vielf?ltige Informationsquellen aus Sensorik, Simulationen und digitalen Modellen integriert. Ein zentraler Aspekt ist die Informationsfusion: Hierbei werden Daten unterschiedlicher Formate, Herkunft und Qualit?t kombiniert, um ein umfassendes Modell des Systemzustands zu generieren.

Mithilfe von Simulationen kann das Smart Factory Grid dargestellt werden und die Instandhaltung durch Optimierungsalgorithmen im Kontext Kosten, Auftr?gen, Nachhaltigkeit, Produktivit?t und weiteren Metriken optimiert werden. Dies ist eine wichtige Schnittstelle zu anderen Forschungseinheiten.

Herausforderungen

Die Entwicklung eines Smart Factory Grids bringt spezifische Herausforderungen mit sich. Insbesondere die Heterogenit?t der Informationsquellen stellt ein zentrales Problem dar. Die Daten sind oft hochdimensional, unterschiedlich formatiert und variieren in ihrer Verfügbarkeit und Qualit?t. Dies erschwert die Kombination und Nutzung dieser Daten zur Zustandsdiagnose und -prognose erheblich.

Ein weiteres Hindernis ist das Fehlen einer umfassenden Methodik zur Informationsfusion. W?hrend für einzelne Aspekte, wie die Verarbeitung heterogener Datenformate oder Transfer Learning, bereits erste L?sungen existieren, bleibt die systematische Integration dieser Ans?tze eine offene Forschungsfrage. Hinzu kommt die begrenzte Menge an verfügbaren Daten, die den Einsatz datengetriebener Modelle einschr?nken.

Zus?tzlich erfordert die flexible Anpassung von Betriebsstrategien eine Optimierung der Instandhaltungsplanung, welche aufgrund der Komplexit?t der Fertigung nicht mehr klassische Verfahren durchgeführt werden kann.

Forschungsansatz

Der Forschungsansatz zielt auf die Entwicklung einer ganzheitlichen Methodik zur Zustandsdiagnose und -prognose in einem Smart Factory Grid ab. Ein zentraler Schritt ist die Klassifikation der relevanten Informationsquellen, wie Sensor- und Betriebsdaten, Simulationsergebnisse oder physikalische Modelle. Darauf aufbauend werden problembezogene Methoden zur Informationsfusion erarbeitet. Ziel ist es, Daten unterschiedlicher Formate und Quellen konsistent zusammenzuführen und sowohl physikalische als auch datengetriebene Ans?tze zu kombinieren.

Der Forschungsansatz zielt darauf ab, das Health Management in einem Smart Factory Grid als komplexes Optimierungsproblem zu adressieren. Hier wird die Einbindung einer Fertigungssimulation, die bislang in der Literatur fehlt, untersucht. Mit Predictive bis Prescriptive Maintenance soll die automatisierte Generierung von Instandhaltungsvorschl?gen erm?glicht werden, um pr?zise und effiziente Entscheidungen für die Instandhaltung zu treffen.

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