Profil
Industrie 4.0 und Cyber-physische Systeme
Im Zuge der vierten industriellen Revolution werden sich die Methoden und Herangehensweisen in der Industrie grundlegend ändern. Die Verbindung von physischen Systemen wie zum Beispiel Produktionsanlagen in der Verfahrenstechnik und cyber-Systemen wie Kommunikationsnetzwerke zum Austausch von Informationen bilden sogenannte Cyber-physische Systeme.
So, werden zum Beispiel mehr und mehr Informationen drahtlos übertragen, was die Anpassung und Erweiterung der bestehenden Automatisierungssysteme notwendig macht. Gleichzeitig stehen durch die Verwendung von zusätzlichen Sensoren und der Vernetzung von Systemen eine Fülle von Daten zur Verfügung, die zur Verbesserung der Sicherheit und Effektivität in den Anlagen verwendet werden können.
Wir beschäftigen uns dabei speziell mit drahtlosen Sensoren und energy harvesting in der Prozess- und Verfahrenstechnik und bauen dazu ein Labor auf. Im Lab4.0 sollen Ideen, die später in der Industrie 4.0 umgesetzt werden, entwickelt, getestet und verfeinert werden. Dazu fließen sowohl theoretisches Wissen als auch Messungen und Ergebnisse von Experimenten und praktischen Arbeiten ein.
Skalierbarkeit von Multi-Agent-Systemen
Multi-Agent-Systeme werden heute in vielen Bereichen und Formen in vielen technischen Anwendungen eingesetzt und werden in Zukunft noch wichtiger. Oft entstehen sie durch die Vernetzung von verschiedenen technischen Systemen.
Dabei ist es wichtig, dass das entstandene Multi-Agent-System skalierbar ist. Das heißt, dass es die erforderten Aufgaben und wichtige Mindestanforderungen erfüllt, obwohl die Größe und / oder die Struktur des Systems sich zum Teil grundlegend ändern.
Ein wichtiges Problem bei Multi-Agent-Systemen ist, dass Störungen oder Fehler, die in einem Teil des Systems auftreten, sich nicht ausbreiten dürfen oder die Auswirkungen auf andere Systemteile so klein wie möglich gehalten werden muss.
Wir untersuchen in unserer Arbeit die Frage, welche Folgen lokale Fehler auf das gesamte System haben und ob sich Störungen durch das System ausbreiten.
Dieses Problem ist in einigen Netzwerken wie zum Beispiel in Fahrzeugkolonnen, wo es als Stringstabilität bezeichnet wird, gut bekannt. In unserer Arbeit beschäftigen wir uns im weitesten Sinne mit der Erweiterung dieses Konzeptes auf allgemeine Netzwerke und Multi-Agent-Systeme.
Medizintechnische Anwendungen
Konzepte aus den Bereichen Automatisierung, Regelungstechnik und Systemidentifikation können nicht nur zur Beschreibung und Regelung technischer Systeme herangezogen werden, sondern sind häufig auch in verschiedenen Bereichen wie Wirtschaft, Biologie und Medizin von Nutzen.
Ein Thema, das in der medizinischen Literatur im Wesentlichen vernachlässigt wurde, ist die sexuelle Gesundheit von Frauen, zu der verschiedene Zustände gehören, die zu Dyspareunie führen, d. H. Schmerzen beim vaginalen, penetrativen Geschlechtsverkehr. Ein weiteres bekanntes Problem sind schwache oder geschädigte Beckenbodenmuskeln.
In unserer Arbeit erarbeiten wir Modelle um diese Effekte mathematisch, quantitativ und dynamisch zu beschreiben und simulieren zu können. So haben wir zum Beispiel Modelle entwickelt, welche die wichtigsten Aspekte der Dyspareunie berücksichtigt.
In einer weiteren Studie programmierten wir eine Spiele-App, die durch das Anspannen der Beckenbodenmuskulatur gesteuert wird. Die Muskelaktivität wird mit Hilfe eines Vaginaldrucksensor gemessen. Durch das Spielen wird die Beckenbodenmuskulatur gestärkt, was bekanntermaßen verschiedene gesundheitliche Probleme wie Inkontinenz verhindern oder beheben können.
Bei dieser Arbeit ist das Verschmelzen von Theorie und Praxis besonders gut zu erleben. So werden zum Beispiel Messdaten von klinischen Studien und Experimenten ausgewertet um Modelle zu erstellen und Abzuleiten, wie technische Systeme entworfen werden müssen um die gewünschten positiven Effekte zu erzielen.