Forschung und Entwicklung

Anwendung von fortgeschrittenen Regelungs- und Diagnoseverfahren bei Pumpensystemen

Im Projekt "Anwendung von fortgeschrittenen Regelungs- und Diagnoseverfahren bei Pumpensystemen" wird gemeinsam mit der Hochschule Rapperswil (Frau Prof. Dr. Koller-Hodac und der Firma Allweiler in Radolfzell, einem führenden Pumpenhersteller, untersucht, wie sich die Effizienz, Zuverlässigkeit und Vernetzbarkeit von Pumpensystemen durch innovative modellgestützte Verfahren der Regelung und Diagnose verbessern lässt.

Das Projekt wird von der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung im Interreg IV-Programm "Alpenrhein-Bodensee-Hochrhein" Interreg IV zusammen mit dem Schweizer Bund und dem Fürstentum Lichtenstein sowie der Internationalen Bodensee-Hochschule gefördert

Die Erzeugung von Energie bei gleichzeitiger Schonung der Umwelt ist eine zentrale Herausforderung für die Zukunft. In Mitteleuropa entfallen ca. 20 % des industriellen Stromverbrauchs auf den Betrieb von Pumpensystemen. Durch die Optimierung von Pumpensystemen können Schätzungen zufolge bis 50% des jährlichen Strombedarfs eingespart werden. Ziel des Projektes ist es, fortgeschrittene Verfahren zur Regelung und Diagnose für Pumpensysteme zu entwickeln und zu implementieren. Solche Pumpensysteme werden u. A. vielfach in der Energieerzeugung eingesetzt. Die kooperierende Firma Allweiler AG ist Partner von großen Kraftwerksplanern und -lieferanten, renommierten Anlagenbauern sowie Endanwendern im Bereich der Energieerzeugung. Die Produkte der Allweiler AG werden in Entlade- und Zubringerstationen, industriellen Brennersystemen, zur Brennstoff- und Wassereinspritzung in Gasturbinen, für Brennstoffzufuhr-, Einspritz-, Schmieröl-, Anhebe-, Dichtöl- und Kühlpumpen sowie zur Rauchgasentschwefelung eingesetzt. In diesen Bereichen ist eine Steigerung der Energieeffizienz und Zuverlässigkeit absolut erstrebenswert, die Hochschulen um den Bodensee können hierzu einen entscheidenden Beitrag leisten, der Modellcharakter aufweisen wird.

Für einen sinnvollen Einsatz von Regelungssystemen bei Pumpen werden die beiden Herausforderungen Energieeffizienz und Zuverlässigkeit simultan betrachtet werden, um eine weite Verbreitung dieser Regelungssysteme zu erreichen. Die im Projekt zu entwickelnden Verfahren basieren auf der fortgeschrittenen Regelung, Fehlerkennung und Diagnose von Prozessen und vergleichen auf der Basis geeigneter Modelle der Systems und seiner Bestandteil das Verhalten des Systems vorhersehen mit aktuellen Messwerten. Aus den Vergleichen ziehen die Verfahren Schlüsse über den Systemzustand und bewerten den Unsicherheitsgrad dieser Schlüsse. Dadurch lässt sich eine effizientere Regelung der Pumpen mit einer erhöhten Zuverlässigkeit verbinden.

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Product-Lifecycle-Management- Kostenrechnung und Controlling

Zu den wichtigen neueren Kostenmanagement-Systemen zählt ohne Zweifel Product-Lifecycle-Costing, ein zentraler Bestandteil des Product-Lifecycle-Managements. Vor allem in Zeiten eines verschärften Preiswettbewerbs in vielen Branchen, wie z.B. der Automobilzulieferindustrie, ist es notwendig, die Kosten und Erlöse sowie die Cashflows von Produkten über deren ganzen Lebenszyklus (von der Entwicklung über die tatsächliche Produktion bis hin zu Entsorgungs- und Gewährleistungsphase) mittels Simulationsrechnungen zu kalkulieren.

Hinzu kommt ein zweiter Aspekt: Umweltschonende Produkte und Verfahren haben oft erst dann eine Chance entwickelt und eingeführt zu werden, wenn sich auch mittels harter ökonomischer Fakten deren Vorteilhaftigkeit belegen lässt. Eine ausschließliche Betrachtung der Entwicklungs- und Marktphase greift dabei zu kurz. Gerade auch bei der Beurteilung ökologisch vorteilhafter Produkte und Verfahren muss der gesamte Lebenszyklus inklusive der Entsorgungsphase berücksichtigt und berechnet werden.

Aus diesem Grunde wurde im September 2009 zwischen der Hochschule Ravensburg-Weingarten und der FACTON GmbH ein Kooperationsvertrag geschlossen. Die Firma FACTON ist ein führender Anbieter von Product-Lifecycle-Costing Lösungen. Die von ihr entwickelte Software erlaubt Simulationsrechnungen für alternative Produkt- und Produktionskonzepte über sämtliche Lebensphasen. Die Software wurde bereits an der Hochschule installiert. Sie wurde im Rahmen von Workshops (Facton-Schulung am 5.-6.7.2010 an der Hochschule Ravensburg-Weingarten), Bachelor- und Projektarbeiten zur Schulung der Studierenden eingesetzt. Die Studierenden haben dabei Anwendungsbeispiele aus der Elektronikindustrie (Prof. Neff, Prof. Simon), der Automobilindustrie (Prof. Smets, Formula Student) und der Modebranche (Prof. Neff) mit der Software von Facton kalkuliert.

Außerdem unterstützt die Software von FACTON den Wissenstransfer zwischen der Hochschule und betrieblicher Praxis. Vertreter der Firma Facton stellten - unter Begleitung von Prof. Neff und Prof. Smets - die Controlling-Software im Rahmen der Frühjahrstagung des Arbeitskreises Bodensee-Oberschwaben des Internationalen Controlling Vereins (ICV) einem regionalen Unternehmerforum vor.

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Lenk- und Bremssysteme für autonome Fahrzeuge in Service- und Logistikanwendungen (LuBFSL)

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes der Förderlinie IngenieurNachwuchs des BMBF sollen auf der Basis von umfangreichen Vorarbeiten Konzepte für innovative Lenk- und Bremssysteme für autonome Fahrzeuge in Service- und Logistikanwendungen entwickelt werden. Dabei kooperiert die Hochschule mit den beiden Industrieunternehmen Buck Engineering und Daum + Partner Maschinenbau sowie mit der polnischen Universität in Zielona Gorá.

Die Lenkung des autonomen Fahrzeugs erfolgt ohne gesonderten Lenkmechanismus nur über Drehzahl- und Drehmomentunterschiede der schwenkbaren Antriebsräder, dieses spezielle Lenksystem wurde bereits zum Patent angemeldet. Im Rahmen des Projekts wird dieses System weiterentwickelt und an Industriebedingungen angepasst. Im Moment wird ein marktreifer Prototyp realisiert, bei dem jedes einzelne Rad von einem Motor angetrieben und gleichzeitig gelenkt wird. Dadurch kann das Fahrzeug in kürzester Zeit praktisch jede Bewegung ausführen.

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