Forschung in der Arbeitsgruppe Digital Process Engineering

Im Zentrum der Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe stehen methodische und anwendungsorientierte Forschungsaktivitäten zur Automatisierung, Optimierung, Überwachung und Regelung von komplexen dynamischen Systemen, Prozessen und Anlagen. Dies umfasst sowohl modell- als auch datengestützte Konzepte mit dem Ziel, sogenannte First-Principle Ansätze mit modernen KI-Methoden im Rahmen von hybriden Ansätzen zu verknüpfen, um damit einen möglichst interpretierbaren Ausgangspunkt für die nachhaltige Automatisierung, Optimierung und Regelung zu schaffen. 

Methoden und Regelungstheorie

Aktuelle Schwerpunkte der methodischen Forschung sind 

• die interpretierbare Modellierung von Prozessen, Systemen und Anlagen durch die Verbindung von First-Principle Ansätzen, Domänenwissen und Datenwissenschaften
• die Entwicklung, Analyse und Integration von modell- und datengestützten Methoden und Konzepten zur dynamischen Online-Optimierung, Stabilisierung und optimal-prädiktiven, adaptiven bzw. lernenden Regelung von komplexen dynamischen Prozessen, Systemen und Anlagen
• die Entwicklung und Integration von Soft(ware)sensoren und modell- bzw. datenbasierter Zustands- und Parameterschätzverfahren
• die Entwicklung neuer effizienter Methoden zur Analyse, Optimierung und (dezentralen) Regelung
  vernetzter dynamischer Systeme und Prozesse unter Einbezug graphentheoretischer Konzepte
• die Entwicklung und Integration von neuromorphen lernenden Elementen zur Regelung und Prädiktion und von Konzepten des Reservoir Computing zur Systemmodellierung.

Anwendungen

Den Mittelpunkt der anwendungsorientierten Forschung stehen die Themenfelder

• Verfahrens-, Energie- und Produktionstechnik
• Nachhaltige Mobilität
• Life-Science und Bioprozesstechnik
• Kreislaufwirtschaft und Recycling
• Materialwissenschaften

sowie angrenzende Bereiche. Dies umfasst insbesondere Forschungsfragen zur Digitalisierung, Prozessgestaltung, Prozessoptimierung und Regelung bzw. Prozessführung, welche mit den methodischen Entwicklungen adressiert werden.

Robotik und Autonomie

Darüberhinaus verfolgt, untersucht und entwickelt die Gruppe sowohl methodische Konzepte als auch anwendungsorientierte Lösungen im Bereich der Robotik, robotischer Assistenzsysteme und autonomer Systeme. Anwendungsbereiche umfassen dabei die

• Autonome Schifffahrt
• Medizinrobotik
• Agrarrobotik
• Fertigungstechnik 

sowie Autonome Labore u.a. im Bereich der Verfahrenstechnik.