Forschungsschwerpunkt
Probabilistische Simulation und Mehrkriterien-Optimierung in der Gerätetechnik
Skripte, Tutorials und Lehrinhalte zum Thema unter: www.optiyummy.de
Die in der Gerätetechnik verwendeten numerischen Modelle arbeiten deterministisch mit "exakten" Zahlenwerten. Typische Modellklassen hierfür sind die Finite Elemente Methode, die Netzwerkanalogien für die Systemsimulation aber auch die Geometriemodelle in CAD-Systemen:
- Leider gibt es die benötigten "exakten" Modell-Parameter in der Realität nicht. Alle Werte streuen mit individuellen Verteilungsdichtefunktionen um ihre Nennwerte. Das betrifft neben den Abmessungen z.B. auch die Materialkenngrößen und die Umgebungsbedingungen.
- Unter diesen Bedingungen streut natürlich in der Realität das Verhalten der betrachteten Systeme. Diese Verhaltensstreuung wird durch deterministische numerische Modelle nicht abgebildet.
- Je weiter die Miniaturisierung in der Gerätetechnik voranschreitet, desto merklicher wird der Einfluss der allgegenwärtigen Streuungen.
Bei der Suche nach optimalen Entwurfslösungen müssen unterschiedlichste Gütekriterien und Randbedingungen berücksichtigt werden:
- Die Gütekriterien widersprechen sich zumindest teilweise. So gibt es z.B. in der Gerätetechnik meist Konflikte zwischen Miniaturisierung und Erwärmung, zwischen Kosten und funktioneller Leistung, zwischen Arbeitsgeschwindigkeit und Geräuschentwicklung usw.
- Optimale Lösungen können nur mit Methoden der Mehrkriterien-Optimierung gefunden werden. Dabei handelt es sich immer um Kompromisslösungen im Rahmen der aktuellen Realisierungs-, Nutzungs- und Vermarktungsbedingungen.
Im Rahmen des Forschungsschwerpunktes konzentrieren sich auf dem Gebiet der Gerätetechnik die folgenden Kompetenzen:
- Entwicklung geeigneter multidisziplinärer Modelle für die Berücksichtigung unterschiedlichster Kriterien innerhalb des Produktlebenszyklus (Funktion, Fertigung, Nutzung, ...).
- Aufbereitung von Abschnitten des konstruktiven Entwicklungsprozesses in Form verallgemeinerbarer Workflows für die Lehre und industrielle Anwendung.
- Methodik der "Probabilistischen Simulation und Mehrkriterien-Optimierung" in der F/E-Praxis (Siehe OptiYummy-Portal).