Philipp Leise M.Sc.

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64287 Darmstadt

Die nachhaltige Gestaltung technischer Systeme rückt zunehmend in den gesellschaftlichen Fokus. Im Rahmen des SFB 805 wird deshalb in Teilprojekt A9 („resiliente Strukturfindung“) an der Entwicklung von Optimierungsansätzen für die Auslegung technischer Systeme unter Berücksichtigung von Unsicherheit während des Auslegungsprozesses geforscht.

Ziel der Forschung ist die effiziente Modellierung sämtlicher Entscheidungen, die während der frühen Entwicklung technischer Systeme getroffen werden. Da diese Menge zu manuell nicht mehr lösbaren Probleminstanzen führt, werden effiziente mathematische Optimierungsalgorithmen aus dem Bereich der gemischt-ganzzahligen (nicht-)linearen Optimierung eingesetzt, um Lösungen in akzeptabler Zeit zu finden. Insbesondere wird zur Modellierung auf Ansätze der stochastischen (Mehrziel-)Optimierung zurückgegriffen. Darüber hinaus werden explizit diskrete Ausfälle während der Nutzungsphase bereits in der Systemauslegung berücksichtigt, um so resilientere Systemstrukturen zu bestimmen, die bei Ausfällen immer noch eine vorher definierte Mindestfunktion bereitstellen können.

Zur Erzeugung der Modellinstanzen werden Methoden des maschinellen Lernens eingesetzt um aussagekräftige problemspezifische Parameter zu schätzen. Als Anwendungsbeispiele der entwickelten Modellierungs- und Lösungsansätze dienen die effiziente Gestaltung von Antriebssträngen in batterie-elektrischen Fahrzeugen, sowie die Wasserversorgung.

Für die resiliente Gestaltung dynamischer technischer Systeme werden darüber hinaus eine Reihe an Algorithmen mit Hilfe eines entwickelten Prüfstands am Beispiel einer Wasserversorgung validiert, um so neben der statischen Auslegung durch die Abdeckung von Ausfallszenarien, wie oben beschrieben, auch resilientere dynamische Systeme zu erzeugen.

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