elements33 - Evonik

SElbStlERnEnDE pRoGRammE, die einen Prozess auch dann
zuverlässig steuern, wenn sich die Rahmenbedingungen plötzlich
ändern, sind begehrt: in der chemischen Industrie ebenso
wie etwa bei Fluggesellschaften, die damit den tatsächlichen
Marktwert ihrer Flugtickets zeitnah ermitteln wollen. Noch sind
solche breit einsetzbaren Programme, so genannte adaptive Softsensoren,
Zukunftsmusik, doch soll sich das bald ändern. INFER,
ein von der EU im 7. Forschungsrahmenprogramm gefördertes
Projekt, hat zum Ziel, eine modulare Softwareplattform zu entwickeln,
mit der sich adaptive Softsensoren für ein breites Anwendungsspektrum
erstellen lassen. INFER steht für Computational
Intelligence Platform for Evolving and Robust Predictive
Systems und ist im Marie Curie Industry­Academia Partnerships
& Pathways (IAPP) Programm der EU verankert.
An dem im Juli 2010 gestarteten Projekt sind drei Partner beteiligt:
das Smart Technology Research Centre der Universität
Bournemouth (England), das sich intensiv mit maschinellem Lernen
und automatisierten intelligenten Systemen beschäftigt, die
Evonik Industries AG, die über anerkannt breites Wissen in der
Prozesstechnik verfügt, sowie das in Polen ansässige Research
& Engineering Centre (REC), ein hochinnovatives Unternehmen
im Bereich Softwareentwicklung.
Vier Jahre haben die Partner Zeit, um ihr ehrgeiziges Ziel zu
erreichen: Bis Juni 2014 wollen sie die Softwareplattform zur
Marktreife entwickelt haben. Die damit erstellten Softsensoren
sollen dann sowohl in technischen als auch kaufmännischen Geschäftsprozessen
als präzise Prognosewerkzeuge zum Einsatz
kommen, die Änderungen von technischen Parametern, Märkten
oder menschlichem Verhalten sofort erkennen und das zu
Grunde liegende Prozessmodell iterativ an die neuen Gegebenheiten
anpassen. Den Projektpartnern stehen für die Entwicklung
insgesamt 1,55 Millionen Euro zur Verfügung.
Vorhersagen statt nachmessen
Softsensoren, eine Wortschöpfung aus Software und Sensor,
sind heute schon gang und gäbe. „Evonik programmiert Softsensoren
beispielsweise, um chemische Verfahren zu optimieren
oder die Mitarbeiter täglich bei der Prozessführung zu unterstützen“,
erklärt Reinhard Dudda. Er verantwortet INFER auf
Seiten von Evonik, wo er im Servicebereich Verfahrenstechnik
& Engineering die Gruppe Quality Engineering leitet. Die Softsensoren
messen keine physikalische Größe, sondern berechnen
ihre „Messwerte“ aus allen zugänglichen Prozessdaten. Sie können
so den Verlauf nicht direkt messbarer Merkmale vorhersagen,
etwa die resultierende Qualität der Produkte. „Zudem liefern
die Softsensoren ihre Ergebnisse in Echtzeit und machen so
das stundenlange Warten auf Analysenergebnisse überflüssig“,
beschreibt Dudda den Nutzen.
Allerdings haben diese empirischen Prozessmodelle derzeit
noch einen Nachteil. Sie „merken“ es nicht, wenn sich der zugrunde
liegende Prozess ändert – etwa die Betriebspunkte einer
chemischen Anlage, weil diese umgebaut wurde, oder das Buchungsverhalten
von Fluggästen, weil ein anderer Anbieter
plötzlich Billigangebote auf den Markt bringt. In solchen Fällen
müssen sie mühsam nachtrainiert werden.
Hier setzt INFER mit der Entwicklung adaptiver Softsensoren
an. Zukünftig sollen diese selbstlernenden Systeme auch
geänderte Rahmenbedingungen erkennen und sich selbstständig
an den neuen Zustand anpassen – ein Prognosewerkzeug, das
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nicht nur die chemische Industrie oder Fluglinien zu schätzen
wüssten, sondern auch zahlreiche andere Branchen wie etwa
Banken oder Telekommunikationsanbieter. Evonik fällt dabei die
Aufgabe zu, die zu entwickelnden Algorithmen an Prozessen zu
überprüfen, die zwar gut bekannt, aber schwer vorhersagbar
sind.
Neuland in der Softwareentwicklung
Die Projektbeteiligten betreten damit Neuland. „Bislang gibt es
keine technischen Anwendungen von adaptiven Softsensoren“,
bestätigt Dudda. „Es existieren zwar viele wissenschaftliche
Arbeiten dazu, aber die dort beschriebenen Methoden sind sehr
speziell. Sie passen immer nur auf das betrachtete System und
lassen sich nicht ohne weiteres auf andere Anwendungen übertragen.
Deshalb arbeiten im Moment viele Unternehmen an
einer eigenen Insellösung.“ Das wollen die drei Projektpartner
mit INFER ändern – durch die Bereitstellung einer modularen
Softwareplattform, mit der sich schnell und flexibel adaptive
Softsensoren für die jeweiligen Anwendungen entwickeln
lassen.
Dazu werden die rund 30 beteiligten Forscher, darunter
sechs Verfahrenstechniker von Evonik, in den nächsten vier
Jahren eng zusammen arbeiten, zwischen den drei Standorten
Deutschland, Polen und Großbritannien pendeln und ihr Wis ­
sen bereitwillig austauschen. Die an das Projekt geknüpften
Erwartungen sind groß: „Wir versprechen uns davon eine Standardsoftware,
mit der wir unsere Prozesse effizienter steuern
können, und die wir vor allem auch sofort bei neuen Anlagen
einsetzen können, um schnell den optimalen Betriebspunkt zu
finden“, fasst Dudda zusammen. Das REC und die Universität
Bournemouth planen dagegen, ein Spin­off zu gründen, um
die Softwareplattform zu vermarkten. Eine Entwicklung, die
Evonik begrüßen würde. „Die Vermarktung durch ein eigens
gegründetes Unternehmen stellt sicher, dass die adaptiven Softsensoren
auch nach dem Ende des Projekts kontinuierlich weiter
entwickelt werden. Davon würden wir als Nutzer natürlich
enorm profitieren“, so Dudda. 777
Reinhard Dudda leitet im
Servicebereich Verfah renstechnik &
Engineering die Gruppe Quality
Engineering und verantwortet INFER
auf Seiten von Evonik.
+49 2365 49-6233
reinhard.dudda@evonik.com
elements33 Ausgabe 4|2010