Nenne die 4 Charakteristika eines Digital Twins.
Wo liegt der Unterschied zur Verwaltungsschale?
Reräsentiert eine Instanz eines Assets (nicht Typ)
kann in mehreren Produktlebenszykluspahsen einegsetzt werden
enthält Daten und prädiktive Modelle
mit phys. Asset in Echtzeit gekoppelt
Wie unterscheiden sich DT und Verwaltungsschale?
Ein DT erlaubt eine Simulation, die Verwaltungsschale nicht.
Was sind Anwendungsgebiete von DTs?
Energieerzeugungsanlagen (Turbinen, Triebwerke etc.)
Fertigungsanlagen
Gebäude und Raumstrukturen
Fahrzeuge
Human DT
Nenne Größen, die Teil des Modells eines DTs sein können.
Kinematik, Dynamik
Wärmespeicherung
Aerodynamik
Elektrische / elktromagnetische Zusammenhänge
Nenne Aspekte, die den Zweck einer Modellierung darstellen können.
Performance
Qualität (Produktionsanlage)
Energieeffizienz
Zuverlässigkeit (Verschleiss etc.)
Techno-ökonomische Kennzahlne / Wirtschaftlichkeit
Welche Arten von DTs gibt es?
Was umfasst ein DT?
Daten / Kommunikationsstellen (des Typs oder der Instanz)
Visualisierungen (z.B. für AR/VR)
Modelle
Was sind die essenziellen Schritte bei der Entwicklung eines Modells für einen DT?
Modellkalibrierung (Anpassung der Parameter des Modells, sodass es möglichst realitätsnahe Ergebnisse liefert)
Modellvalidierung (experimenteller Vergelich des Modells mit dem phy. System)
Nenne Probleme, die bei der Modellbildung häufig auftreten.
Relevante Einflussgrößen werden nicht berücksichtigt
Gültigkeitsbereiche werden verletzt
Falsche Kalibrierung von Modellparametern
Falche zugrundeliegende Annahmen
Welche Ansätze zur Modellierung für einen DT gibt es?
White Box ( Modellbildung auf Basis von physikalischen Gesetzen)
Black Box (Modellbildung ausschl. datenbasiert un dohne Berücksichtigung der Gesetze)
Grey Box (Hybridansatz - erst Modellbildung auf Basis von physikalischen Gesetzen, dann Kalibriereung mithilfe von Messdaten)
Was ist Modellreduktion und wofür findet sie Anwendung?
wird angewendet, wenn bereits ein White Box Modell mit physikalischen Gesetzen besteht, das aber echtzeitfähig Ergebnisse bereitsstellen soll
Also werden von diesem 3D-Modell (z.B. FEM oder CFD-Modell) Dimensionen reduziert, sodass schließl. nur noch 1D (Zeit, Raum) oder 0D (Zeit) übrig ist
Dieses vereinfachte (reduced Order Modell) wird dann mit dem White Box Modell abgeglichen und geprüft
Was ist mit Co-Simulation gemeint und warum ist das herausfordernd?
meint die Kombination mehrerer Modelle aus verschiedenen Tools, um komplexe Systeme zu modellieren
heraufordernd, weil Tools / Modelle hochgradig anwendunsgspezifisch sind und die Kombination nicht nahtlos geht
Nenne Phasen des Produktlebenszyklus, in denen ein DT zum Einsatz kommen kann.
Design / Engineering (als Digital Prototype)
Installation / Inbetriebnahme (um Virtuelle Inbetriebnahme vorab durchtesten zu können)
Betrieb / Wartung (Plug & Work - Änderungen / Optimierungen vorher virtuell simulieren und dann schnell physisch einbauen —> reduzierte Stilllstandszeiten)
Warum beschleunigt die Durchführung einer virtuellen Inbetriebnahme Projekte im Anlagenbau?
Tests der Hardware und Software können schon vorab, während andere Vorbereitsaktivitäten noch laufen, bereits durchgeführt werden
Eventuelle Konzeptionsfehler können vor phys. Inbetriebnahme bereits gefunden und behoben werden
Schulung des Personals kann auch bereits vorab passieren
Beschreibe die Vorgehensweise bei der Erstellung eines Modells für eine Offshore Windkraftturbine.
Erstellung eines Whitebox-Modells (CAD, CFD) des Rotors und seiner Eigenschaften —> hochgenau, aber nicht echtzeitfähig
Modellreduktion: Abstraktion des 3D-Modells zu 0D (nur jeweils eine Größe wird in Abh. von der Zeit modelliert)
Daraus kann eine kontinuierliche und echtzeitnahe RUL-Abschätzung / Predictive Maintenance Empfehlung abgeleitet werden
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