Datengetriebene Anlagenüberwachung und -auslegung zur Sicherung der ökologischen Effizienz im Betrieb, Teilvorhaben: Entwicklung datenbasierter Ansätzen zur Überwachung, Adaption und Auslegung pneumatischer Systeme

Description: Der effiziente Umgang mit Ressourcen und Energie ist eine essenziele Größe zum Erreichen der global gesetzten Klimaschutzziele. Insbesondere für die pneumatische Antriebs- und Vakuumtechnik zeigt sich ein bedeutendes Einsparpotenzial von bis zu 60 % des Druckluftverbrauchs, welches jedoch aufgrund von fehlenden Auslegungs- und Überwachungsstrategien unausgeschöpft bleibt. Des Weiteren besteht in der Automatisierungsindustrie ein Bedarf nach einer transparenten Vorgehensweise zur ökologischen Bilanzierung, die trotz der enormen Wichtigkeit kaum durchgeführt wird. Vor diesem Hintergrund ist das zentrale Vorhabenziel die Energieeffizienzsteigerung und die damit einhergehende Reduktion der Umweltauswirkungen der Antriebs- und Vakuumtechnik. Hierfür wird eine Methodik entwickelt, die den energetischen Anlagenzustand überwacht sowie Degradation und Fehlerfälle erkennt und prädiziert. Die Methodik wird durch eine ganzheitliche Bilanzierung der Umweltauswirkungen auf Anlagenebene erweitert und durch die Einbeziehung weiterer Kriterien wie Auslastung oder Robustheit einer Lösung praktisch nutzbar gemacht. Somit wird die Anlage aus ökologischer Sicht von den ersten Schritten der Planungsphase über den Betrieb bis zur Außerbetriebnahme begleitet und so der systematische Einsatz von energieeffizienten Automatisierungslösungen erleichtert. Am ISYS werden datenbasierte Ansätze zur Überwachung, Adaption und Auslegung pneumatischer Systeme mithilfe maschineller Lernverfahren entwickelt. Für die Überwachung erfolgt eine Analyse der Detektierbarkeit von Fehlerfällen, um diese zuverlässig detektieren zu können. Ziel der Ansätze zur Adaption der Steuerung und Regelung ist die Erhöhung der Fehlertoleranz und Robustheit von Vakuum- und Antriebslösungen bei minimalem Energieverbrauch. Modelle sowie Betriebsdaten werden genutzt, um optimierte Auslegungen von Systemen und Anlagen zu erhalten. Die Ansätze werden an Demonstratoranlagen der Industrieprojektpartner experimentell validiert.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Umweltauswirkung ? Betriebsdaten ? Vakuumtechnik ? Ökobilanz ? Anlagenüberwachung ? Energiesystem ? Energieverbrauch ? Minderungspotenzial ? Energieressourcen ? Ökoeffizienz ? Energieeffizienzsteigerung ? Klimaziel ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Stuttgart, Institut für Systemdynamik (Betreiber*in)

Time ranges: 2023-01-01 - 2025-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Development of data-based approaches for monitoring, adaptation and design of pneumatic systems
  Description: The efficient use of resources and energy is an essential factor in achieving the global climate protection targets. Especially for pneumatic drive and vacuum technology, there is a significant savings potential of up to 60 % of compressed air consumption, which, however, remains unexploited due to a lack of design and monitoring strategies. Furthermore, there is a need in the automation industry for a transparent approach to ecological balancing, which is hardly carried out despite its enormous importance. Against this background, the central project objective is to increase energy efficiency and thus reduce the environmental impact of drive and vacuum technology. For this purpose, a methodology will be developed that monitors the energetic plant condition and detects and predicts degradation and failure cases. The methodology is extended by a holistic balancing of the environmental impact on plant level and made practically usable by including further criteria such as utilization or robustness of a solution. Thus, the plant is accompanied from an ecological point of view from the first steps of the planning phase through operation to decommissioning, thus facilitating the systematic use of energy-efficient automation solutions. At ISYS, data-based approaches for monitoring, adaptation and design of pneumatic systems are developed with the help of machine learning methods. For monitoring, an analysis of the detectability of fault cases is carried out in order to be able to detect them reliably. The aim of the approaches for the adaptation of control and regulation is to increase the fault tolerance and robustness of vacuum and drive solutions with minimal energy consumption. Models as well as operating data are used to obtain optimized designs of systems and plants. The approaches are experimentally validated on demonstrator systems of the industrial project partners. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1124074

Status

Aktiv

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