Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus
Ein herausragender Aspekt, der sich aus der Integration der Informationstechnik in maschinenbauliche Produkte ergibt, ist die Selbstoptimierung.
Die Betrachtung von selbstoptimierenden Systemen beruht auf den vier Aspekten Zielsystem (z.B. hierarchisches System von Zielen bzw. ein Zielvektor), Struktur (d.h. Topologie von mechanischen Komponenten, Sensoren und Aktoren), Verhalten und Parameter (Bild). Die Selbstoptimierung zeichnet sich dementsprechend durch zwei Eigenschaften aus:
1) die endogene Änderung des Zielsystems aufgrund veränderter Einflüsse auf das technische System und
2) die zielkonforme, selbständige Anpassung von Parametern, Verhalten und Struktur.
- Die Aspekte Ziel, Struktur, Verhalten und Parameter eines selbstoptimierenden Systems.
Die Struktur selbstoptimierender Systeme baut auf der Struktur mechatronischer Systeme auf, indem der regelnden Informationsverarbeitung der Mechatronik eine selbstoptimierende Informationsverarbeitung überlagert wird (Bild unten). Die selbstoptimierende Informationsverarbeitung gibt der regelnden Informationsverarbeitung das Zielsystem, die Struktur, das Verhalten und die Parameter vor. Dafür benötigt die selbstoptimierende Informationsverarbeitung zwei Kategorien von Wissen:
1) Wissen über mögliche Zielsysteme, Strukturen, Verhalten und Parameter.
2) Wissen über Auswahl- bzw. Adaptionsprozesse vorstehender Aspekte.
Angesichts der Strukturierung mechatronischer Systeme in mechatronische Funktionsmodule (MFM), autonome mechatronische Systeme (AMS) und vernetzte mechatronische Systeme (VMS) sind die vier folgenden Aspekte besonders zu betonen.
Selbstoptimierung auf allen Ebenen: Die selbstoptimierende Informationsverarbeitung kann auf allen Ebenen mechatronischer Systeme (MFM, AMS, VMS) stattfinden. Auf dieser Basis können auf jeder Ebene Mechanismen der Selbstoptimierung realisiert und mittels der Strukturierung soweit verallgemeinert werden, daß wiederverwendbare selbstoptimierende Module entstehen.
Nähe zum Aktor: Die betrachteten mechatronischen Systeme werden hierarchisch strukturiert. Auf der untersten Ebene, d.h. auf der Ebene der mechatronischen Funktionsmodule (MFM), werden die Aktoren angesprochen.
Reaktionszeiten: Aus heutiger Sicht wird die „schnelle und sichere“ Selbstoptimierung durch Parameterumschaltung gelöst werden. Des weiteren wird es erforderlich sein, die Veränderungen vorhersagbar vorzunehmen. Demgegenüber wird es eine sogenannte „langsamere“ Selbstoptimierung geben: Das System wird Veränderungen während des Betriebes wahrnehmen, analysieren, daraus Schlüsse ziehen und sich darauf einstellen. Es weist eine inhärente Teilintelligenz auf. Dabei wird es sehr wahrscheinlich zu Konstellationen/ Topologien kommen, die im Entwurf noch nicht vorausgedacht worden sind.
Hybride Informationsverarbeitung: Dies bedeutet, daß die Online-Informationsverarbeitung generell diskret und kontinuierlich – bedingt durch die maschinenbauliche Struktur – sein kann.
- Die Überlagerung der regelnden Informationsverarbeitung durch die selbstoptimierende Informationsverarbeitung führt zu selbstoptimierenden Systemen.
Literatur
[GEK01] | Gausemeier, J.; Ebbesmeyer, P.; Kallmeyer, F.: Produktinnovation – Strategische Planung und Entwicklung der Produkte von morgen. Carl Hanser Verlag, München, 2001 |
