Die Jade Hochschule ist Projektpartnerin des europäischen Forschungsprojektes COMPAS. Rund 560.000 Euro – gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung – werden nun eingesetzt, um die Industriemobilität zu verbessern. Prof. Dr. Tamara Bechtold leitet die hochschulseitige Projektgruppe und ist Expertin für Modellordnungsreduktion, welche die Basis des Forschungsprojektes darstellt. Durch dieses mathematische Verfahren kann die Berechnung am Computer um das Hundertfache beschleunigt werden – und dies bei gleichbleibender Genauigkeit.
Gemeinsam mit den Forscher_innen aus ihrem Team entwickelt sie neuartige Kompaktmodelle, sogenannte digitale Zwillinge, die die fortschreitende Digitalisierung in der Industrie effizienter gestalten sollen. Digitale Zwillinge sind verkleinerte Versionen von Computermodellen. Sie liefern beispielsweise eine genaue Kenntnis über den Zustand einer Maschine und leisten daher eine sehr effiziente Vorhersage, wann deren Verschleißkomponenten ersetzt werden müssen. Da sie eine simulierte Kopie des echten Bauteils sind, kann die Lebensdauer besser vorhergesagt werden. Dies fasst man unter dem Begriff „health monitoring“ zusammen. Zu nennen wären hier High-Tech-Systeme wie die Motorsteuerung in Maschinen und Elektrofahrzeugen, vollautomatische Fabriken, intelligente Infrastrukturen wie Straßenbeleuchtungen oder Stromnetze.
Projekt unterstützt Digitalisierung in Industrie und Elektromobilität
Konkrete Anwendungen in diesem Projekt sind intelligente Beleuchtungssysteme und autonom fahrende Elektroautos. Die Ergebnisse sollen in der Wertschöpfungskette von Komponentenherstellern, Systemintegratoren, Anbietern von Simulationstools und -services, Datenanalyseunternehmen und bei Standardisierungseinrichtungen Verwendung finden. Darüber hinaus kann die Marktorientierung auch auf andere Branchen ausgeweitet werden. „Ziel ist es, mit den COMPAS-Ergebnissen neue Geschäftsmöglichkeiten zu schaffen, verwandte Pilot-Initiativen jenseits des Konsortiums zu vernetzen und die Ergebnisse mit den verschiedensten Zielgruppen zu teilen. Dabei soll sichergestellt werden, dass die Ergebnisse in angemessener Form in Einklang mit deutschen, europäischen und internationalen Initiativen stehen“, erklärt Bechtold.
Unterstützung durch internationale Fachkräfte
Innerhalb des Projektes konnte Bechtold zwei internationale Fachkräfte gewinnen, die derzeit in Kooperation mit der Universität Rostock an der Jade Hochschule promovieren. Ibrahim Zawra studierte unter anderem in Alexandria und Nantes Numerische Mechanik und war zuletzt bei Siemens im Bereich Industrie Software beschäftigt. Er entschied sich für die Mitarbeit, weil er in diesem innovativen Forschungsprojekt die Zukunft der Branche beeinflussen und mitentwickeln kann.
Chisom B. Umunnakwe, hat Maschinenbau und Schiffstechnik in Nigeria und Belgien studiert. Er sieht die Promotion als persönliche Möglichkeit, sich beruflich in unterschiedliche Richtungen entwickeln zu können. Ihm stehe der Weg zu einer Professur, als Datenanalyst, Signal- und Bildverarbeitungsingenieur oder auch als Modellierungs- und Simulationsingenieur offen.
Hintergrund
COMPAS steht für “compact modelling of high-tech systems for health management and optimization along the supply chain”. An dem übergeordneten Europäischen ITEA-Projekt sind 14 Partner aus Europa beteiligt. Das Konsortium vereint wissenschaftliche Kompetenzen der akademischen Partner mit Expertise aus der Industrie. Neben der Jade Hochschule sind aus Deutschland Infineon Technologies, Siemens AG, eesy-innovation GmbH, MicroConsult Innovation und Fraunhofer ENAS an dem Projekt beteiligt.
560,000 euros for more speed with the same precision
COMPAS research project aims to accelerate digitisation in industry
Wilhelmshaven. Jade University of Applied Sciences is a partner in the European research project COMPAS. Approximately 560,000 euros - funded by the Federal Ministry of Education and Research - are now being used to improve industrial mobility. Prof. Dr. Tamara Bechtold heads the University's project group and is an expert in model order reduction, which forms the basis of the research project. This mathematical procedure can speed up calculations on a computer by a hundredfold - with the same accuracy.
"Just a few years ago, innovative ideas were tested exclusively in practice. This was expensive, took a lot of time in development and required skilled craftsmanship. Times have changed with the use of computer models," reports Bechtold. Together with the researchers in her team, she is developing new types of compact models, known as digital twins, which are intended to make the ongoing digitalisation in industry more efficient.
Digital twins are scaled-down versions of computer models. For example, they provide accurate knowledge about the condition of a machine and therefore perform very efficiently in predicting when its wear components need to be replaced. Since they are a simulated copy of the real component, the service life can be better predicted. This is summarised under the term "health monitoring". High-tech systems such as motor control in machines and electric vehicles, fully automated factories, intelligent infrastructures such as street lighting or power grids are good examples.
These compact models can also be used when companies need to exchange data without having to disclose confidential details of their products. Among other things, they help to prevent industrial espionage. In addition, by shortening the calculation path, the compact models are able to perform calculations much faster than before.
Project supports digitalisation in industry and electromobility
Examples of specific applications in this project include intelligent lighting systems and autonomously driving electric cars. The results are to be used in the value chain of component manufacturers, system integrators, providers of simulation tools and services, data analysis companies and at standardisation institutions. In addition, the market orientation can also be extended to other industries. "The aim is to use the COMPAS results to create new business opportunities, to network related pilot initiatives beyond the consortium and to share the results with a wide range of target groups. The aim is to ensure that the results are appropriately aligned with German, European and international initiatives," Bechtold explains.
Support from international experts
Within the project, Bechtold was able to recruit two international specialists who are currently working on their doctorates at the Jade University of Applied Sciences in cooperation with the University of Rostock. Ibrahim Zawra studied numerical mechanics in Alexandria and Nantes, among other places, and was most recently employed at Siemens in the industrial software division. He decided to join the team because he can influence and help develop the future of the industry in this innovative research project. Zawra explains: "I decided to join this PhD opportunity because it is really connected to the industry and in a new hot research field that can influence the future of the industry."
Chisom B. Umunnakwe studied mechanical engineering and marine engineering in Nigeria and Belgium. He sees the doctoral work as a personal opportunity to develop professionally in different directions. The path to a professorship, as a data analyst, signal and image processing engineer or as a modelling and simulation engineer is open to him. Umunnakwe notes: "I have seen this EU-COMPAS project as a bedrock to future successes, be it in academia or industry. It encompasses different aspects of engineering and it is really worth working on it. COMPAS radiates endless realms of possibilities".
Background
COMPAS stands for "compact modelling of high-tech systems for health management and optimisation along the supply chain". Fourteen partners from Europe are involved in the overarching European ITEA project. The consortium combines the scientific competences of the academic partners with expertise from industry. In addition to Jade University of Applied Sciences, the German partners involved in the project include Infineon Technologies, Siemens AG, eesy-innovation GmbH, MicroConsult Innovation and Fraunhofer ENAS.