IT4green: IKT für energieeffiziente Gestaltung von Produktions- und Transportsystemen

Beteiligte Personen: Susanne Boll, Martin Fränzle, Jorge Marx Gomez, Axel Hahn, Daniela Nicklas, Oliver Theel, Andreas Winter

Mission

Wir erforschen und entwickeln neue IT-Konzepte für die energieeffiziente Gestaltung, Modellierung und Bewertung von Produktions- und Transportsystemen.

Motivation

Die Bedeutung von Produktion und Transport für den Verbrauch von Primärenergie und die damit einhergehenden Einflüsse auf Umwelt und Gesellschaft sind enorm. Zudem zwingen gesetzliche Vorgaben und die zunehmenden Preissteigerungen für Öl, Gas und Strom Unternehmen und Verbraucher zum sparsamen Umgang mit Energie. Dabei setzt weniger Energieverbrauch bei unverändertem Produktionsumfang bzw. Transportleistung mehr Energieeffizienz voraus. Gerade energieintensive Branchen und das Transportwesen brauchen neue Ansätze um durch energieeffizientere Produktion und Transport auf die steigenden Kosten zu reagieren. Neue Maschinen-, Fahrzeug- oder Gebäudetechnik sind mit hohen Investitionen verbunden und finden oft nur bei Neuinvestitionen Berücksichtigung.
Moderne Produktions- und Transportsysteme sind ohne Informations- und Kommunikationstechnologie gar nicht mehr vorzustellen. Der Einfluss der Informations- und Kommunikationstechnik auf die Energieeffizienz erheblich. Diesen Einfluss gilt es für eine energieeffiziente Gestaltung solcher Systeme zu nutzen. Intelligente Steuerungen können schon mit geringen Investitionen erhebliche Einsparpotentiale erschließen. Damit einhergehend sind eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit, des Nutzens und auch der Ressourceneffizienz.

Wissenschaftliche Herausforderungen

Mit einem breiten Themenspektrum leistet die Oldenburger Informatik ihren Beitrag zur Planung, Gestaltung aber auch Überwachung und Optimierung von energieeffizente Produktions- und Transportsystemen.

  • Energiebewusste Kontext- und Systemmodellierung: Ein besseres Verständnis des Gesamtsystems ist die Voraussetzung für dessen Optimierung. Existierende Modelle berücksichtigen in der Regel die Energieaspekte nur unzureichend. Kontextmodelle sind eine wichtige Entscheidungsgrundlage für intelligente, autonom arbeitende Steuerungen. Auch hier gilt es, die Energieeffizienz bei Entscheidungen zu berücksichtigen.
  • Simulation, Planung und Optimierung: Der optimale Ressourceneinsatz, wobei Optimalität sich auf den Ressourcenverbrauch bei Normalverhalten oder den erwarteten Verbrauch über einer Menge von Störungen beziehen kann, wird für geschlossen modellierbare Systeme mittels Simulations-, Zustandexplorations- und Planungsverfahren ermittelt. Für nicht exakt modellierbare oder zeitlich veränderliche Systeme wird die erforderliche Adaptivität durch reaktive Planungsansätze und Vorabkonstruktion reaktiver Strategien sichergestellt.
  • Zuverlässigkeit von Daten und Diensten: Auch die Zuverlässigkeit von Daten und Diensten erhöht die Effizienz der Systeme. Stehen keine zuverlässigen Daten und Kommunikationsdienste bereit, können z. B. Transportketten nicht optimal aufeinander abgestimmt werden.
  • Nachhaltigkeitsorientierte betriebliche Umweltinformationssysteme (BUIS 2.0): Unter einem strategischen Gesichtspunkt sind BUIS solche Informationssysteme, die der Idee der nachhaltigen Entwicklung in einem Unternehmen dienen und diese unterstützen. Unter einem (mehr konkreten) taktischen Gesichtspunkt sind BUIS alle die Informationssysteme, die sich in einer ganzheitlichen Weise auseinander setzen mit Material-/Energieeffizienz, Emissions-/Abfallminimierung/Reduktion, Entsorgung, Stakeholderunterstützung und Erfüllung gesetzlicher Vorschriften.
  • Stoffstrommanagement: Das Stoffstrommanagement verfolgt und bewertet die eingesetzten Betriebsmittel im Zusammenhang der gesamten Verwertungskette insbesondere vor dem Hintergrund des Ressourcenverbrauchs.
  • Architekturen für Energieeffizienz und Zuverlässigkeit: Neue Systeme für die Steuerung benötigen neue Architekturen, die neue Regelkreise und Optimierungsverfahren in die Systeme integrieren. Ggf. stehen gesamte Unternehmensarchitekturen zur Disposition und sind Objekte einer Neugestaltung unter Energieeffizienzgesichtspunkten.
  • Sensornetze und Sensorik: Intelligente, autonom arbeitende Systeme, die reaktiv auf Situationen und Umweltveränderungen reagieren, benötigen Sensoren, deren Daten in Sensornetzwerken verdichtet und transportiert werden.
  • Interoperabilität: Bessere Abstimmung für die Gestaltung größerer Systeme benötigen Interoperable IKT-Systeme. Intermodaler Personentransport über verschiedene Verkehrssysteme hinweg benötigt z.B. den Austausch von Fahrplänen oder einen Information über Verspätungen.