Leitfaden zum Einsatz mathematischer Optimierung
Die folgenden Inhalte wurden im Querschnittsprojekt Selbstoptimierung im Rahmen des Spitzencluster-Wettbewerbs des Bundesministeriums für Bildung und Forschung erarbeitet.
Aus den während der Zusammenarbeit mit den Innovationsprojekten gemachten Erfahrungen beim Einsatz von Optimierungsverfahren wurde eine Aufstellung der aufgetretenen Anwendungshemmnisse sowie der jeweils verwendeten Maßnahmen zu ihrer Überwindung erstellt. Auf Basis dieser Aufstellung wurde ein Leitfaden für den Einsatz von Optimierungsverfahren im industriellen Umfeld entwickelt, der Anwendern in zukünftigen Projekten zur Verfügung steht.
Durch den Einsatz von Optimierungsverfahren in mechatronischen Systemen können diese intelligenter gestaltet werden. Insbesondere für den Entwurf optimaler Steuerungen und Regelungen lassen sich Optimierungsverfahren verwenden, welche z. B. den Entwurf von Regelungen ermöglichen, die sich im Betrieb hinsichtlich des Verbrauchs oder der Zeit optimal verhalten. Nach der Identifikation der Potentiale, die sich durch den Einsatz mathematischer Optimierungsverfahren ergeben können, gilt es die Optimierung vorauszuplanen, um den damit verbundenen Aufwand sowie die dafür notwendigen Kompetenzen abzuschätzen. Vor diesem Hintergrund wurde ein Vorgehensmodell erarbeitet, welches die Schritte bis zur tatsächlichen mathematischen Optimierung aufzeigt.
Hier startet die geleitete Vorgehensweise zum Erstellen und Lösen eines (Mehrziel-)Optimierungs- bzw. (Mehrziel-)Optimalsteuerungsproblems.
Schritte des Vorgehensmodells
1. | Optimierungszweck identifizieren |
2. | Modell prüfen bzw. anpassen |
3. | Zielfunktionen und Nebenbedingungen formulieren |
4. | Optimierungsalgorithmus auswählen |
5. | Optimierungsproblem lösen |
6. | Prozessmodelle berücksichtigen |
7. | Lösungen implementieren |