FORSCHUNGSPROJEKT: DIZPROVI

DIZPROVI - DIgitale Zwillinge für PROzessoptimierung und Vorausschauende Instandhaltung

Gegenstand des Projekts DIZPROVI, Projektstrang Digitaler Zwilling, war die technische Realisierung von Hybrid-Systemmodellen aus Physik- und Daten-basierten Modellteilen in Modelica, um vorhandene Betriebsdaten realer Kraftwerksanlagen für die Systemsimulation besser nutzbar zu machen (Modellidentifikation) bzw. große Systemmodelle numerisch performanter zu machen (Surrogat-Modelle). Die Vorteile und Grenzen eines solchen Ansatzes sollten untersucht und daraus allgemeine „Best-Practice”-Empfehlungen für die Erstellung hybrider Systemmodelle gegeben werden. Insbesondere sollte die Verallgemeinerbarkeit erstellter hybrider Modellteile hinsichtlich einer Anwendung in neuen Modellkontexten untersucht werden (Wiederverwertbarkeit).

Wesentliches Ergebnis dieses Projekts ist die Open Source Modelica Bibliothek SMArtInt für die Erstellung hybrider Systemmodelle. Die Bibliothek erlaubt die Nutzung trainierter neuronaler Netzwerke direkt aus Modelica heraus. Dabei werden sowohl Feed-Forward als auch rekurrente neuronale Netzwerke unterstützt, die in den Datei-Formaten „onnx” und „tflite” vorliegen können. Erweiterte Funktionalitäten, wie die automatisierte Erzeugung passender Modelica-Funktions-Blöcke aus neuronalen Netzwerken, eine Extrapolations-Warnung bei Inputdaten außerhalb der Trainingsdaten während der Simulation sowie die automatisierte Umrechnung einheitenbehafteter Inputs in dimensionslose Kennzahlen sollen in einer kommerziellen Version „SMArtInt+” bereitgestellt werden. Die gesammelten Erfahrungen bei der Erstellung hybrider Systemmodelle wurden in einem Best-Practice-Katalog zusammengefasst.

PARTNER

Das Projekt wurde in enger Kooperation mit folgenden Partnern durchgeführt:

Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems, Dresden
LEAG Kraftwerke AG, Cottbus
ABB AG, Cottbus
EMIS Electrics GmbH, Lübbenau
CombTec GmbH, Zittau
Hochschule Zittau Görlitz, Zittau

Forschungsförderung

Das Forschungsprojekt DIZPROVI, welches durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen [03WIR0105E] gefördert wurde, begann im April 2021 und endete im April 2024.