O+P Fluidtechnik 7-8/2023

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INTERVIEW Informatik Mathematik Optimale Regelung Operations Research Maschinelles Lernen Begrenzte Rationalität Neurowissenschaft Ingenieurswissenschaft Belohnungssystem Bestärkendes Lernen (Reinforcement Learning) Konditionierung Psychologie können. Dann stellt sich natürlich die spannende Frage, an welchen Aufgaben ich einen Agenten trainiere. In der Regel wird ein Agent für seine eigentliche Zielaufgabe trainiert, zum Beispiel für das Ansteuern von Ventilen für eine präzise Positionsregelung des Stößels der Hydraulikpresse. Hier kann es durchaus sinnvoll sein, seltene Szenarien als Trainingsbeispiele einzustreuen, damit der Agent lernen kann, in solchen Situationen bestmöglich zu agieren. Ähnlich wie bei Schülern und Studenten wollen wir aber im Allgemeinen nicht, dass der Agent nur einzelne Situationen auswendig lernt, sondern dass er eine übergeordnete Entscheidungsregel erlernt, die in einem breiten Feld an Situationen das gewünschte Maschinenverhalten herbeiführt. Im Moment klingt das noch ziemlich kompliziert. Wie einfach könnte die Anwendung dieser Methode noch werden? FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Ökonomie 02 Die Grafik ordnet das Lernkonzept der agentenbasierten Ansätze in verschiedene Fachdisziplinen ein tems anhand von Daten zu bestimmen, wobei der Zustand in der Regel den Gesundheitszustand einer Maschine darstellt. Hierfür muss nicht zwingendermaßen maschinelles Lernen genutzt werden. Wenn dies jedoch der Fall ist, kommen statt Methoden des bestärkenden Lernens, Ansätze des überwachten oder unüberwachten Lernens zum Einsatz. Diese Methoden beruhen dann nicht auf Interaktion mit dem Zielsystem, sondern erfordern eine statische Datenbasis aus historischen Daten. Dementsprechend ist die agenten basierte Regelung eine Technik, die interaktiv lernt, Entscheidungsprobleme zu lösen, während beim datenbasierten Condition Monitoring auf Grundlage historischer Daten ein neue Beobachtung eingeordnet wird. Gesetzt den Fall, ich hätte nun eine Hydraulikpresse, die ich optimieren will. Wie beziehungsweise an was trainiere ich nun den Algorithmus? Der müsste ja dann auch sehr seltene Ereignisse als „Trainingsaufgabe“ erhalten. Für die agentenbasierte Regelung wird ein Agent durch Interaktion mit einer Umgebung trainiert. Das heißt, ich brauche den Software-Agenten und die Umgebung bzw. das System, das ich regeln möchte. Letzteres kann als physische Maschine oder zunächst als Berechnungsmodell vorliegen, um damit sicherer und effizienter Erfahrungswerte für die Agenten zu generieren. In unserem Fall würde die Hydraulikpresse die Umgebung des Agenten darstellen, während der Agent messbare Zustände des Systems wie Position und Druck als Inputs erhält. Als Aktionen kann der Agent etwa Pumpen oder Ventile der Presse ansteuern. Das Erinnerungsvermögen eines Agenten wird dann meist als neuronales Netz modelliert, damit es auch komplexe Zusammenhänge erfassen kann. Ich benötige also eine Umgebung als reales System oder als Berechnungsmodell, den Software-Agenten und eine Schnittstelle, über die die beiden kommunizieren Es ist tatsächlich so, dass solche agentenbasierte Ansätze in der Fluidtechnik noch nicht weit verbreitet sind und dass es dafür in der Entwicklung noch kein Standardvorgehen gibt, wie es sich bei konventionellen Methoden der Regler- und Steuerungsentwicklung über die letzten Jahrzehnte etabliert hat. Es existieren noch offene Fragestellungen bei der Nutzung dieser neuartigen Methoden, wie etwa, welche Algorithmen für welche Anwendungen am besten geeignet sind, wie wir Ersatzmodelle einbinden können, um effizienter zu trainieren, mit welchen Sensoren die Maschine dafür ausgestattet werden muss, wie ich die agentenbasierten Lösungen absichere etc. Teilweise finden sich schon einzelne Lösungsansätze in der Literatur aus verwandten Disziplinen wie der Robotik. Teilweise möchten wir solche Details im Rahmen vorwettbewerblicher Gemeinschaftsforschung erarbeiten, um daraus eine Art Kochrezept für das Nutzen von agentenbasierter Regelung und Steuerung für den Bereich der Fluidtechnik abzuleiten. Darüber hinaus schaffen die allgemeinen Bestrebungen rund um Industrie 4.0 einen Rahmen, der die Nutzbarkeit jener Methoden befördert. Dazu zählen die vermehrte Integration von Sensorik und Rechenleistung in hydraulischen Komponenten und Systemen, die verstärkte Nutzung virtueller Berechnungsmodelle sowie die Kommunikationsschnittstellen, die I4.0-Komponenten bieten. All diese technologischen Entwicklungen führen perspektivisch dazu, dass die Nutzung agentenbasierter Methoden in Zukunft einfacher und besser automatisierbar werden wird. Bilder: ifas Aachen/Privat www.ifas.rwth-aachen.de POINTIERT SOFTWARE-AGENTEN LERNEN DURCH TRIAL-AND-ERROR AGENTENBASIERTE REGELUNGEN WERDEN EINFACHER UND BESSER AUTOMATISIERBAR 24 O+P Fluidtechnik 2023/07-08 www.oup-fluidtechnik.de
MARKTPLATZ DATENLOGGING FÜR VENTILE AUTOMATISIERT Bürkert bietet ein automatisiertes Datenlogging für Ventile zur Prozessregelung als Dienstleistung an. Optimierungspotenziale können damit schnell erkannt werden, was den Instandhaltungsaufwand reduziert, Anlagenstillstände verhindert und dem Servicetechniker so manche Anfahrt erspart. Ein vorkonfiguriertes Logging-Modul wird eine bestimmte Zeit auf die Serviceschnittstelle des Regelsystems gesteckt und danach an den technischen Service zur Analyse geschickt. Per mobiler Internetverbindung können die Daten auch direkt in die Analyse-Cloud von Bürkert übertragen werden. Der kleine Mobilfunk-Router verbindet sich drahtlos mit der Cloud und wird mit einer Halterung am Regelsystem befestigt. Anlass für die Entwicklung der neuen Servicedienstleistung war ein Szenario aus der Praxis: Ein Prozessregelsystem mit Element-Sitzventil regelte in einer Prozessanlage die Temperatur. Der Antrieb des Ventils verschliss in unverhältnismäßig kurzer Zeit, was sich durch Leckage bemerkbar machte. Der komplette Antrieb des Ventils musste ausgetauscht werden. Auf der Suche nach der Ursache loggte ein Mitarbeiter des Serviceteams die Daten vor Ort per Laptop. Die Analyse ergab: Grund war ein ungünstig eingestellter Regler. Er regelte permanent kaum merklich nach, was zum Verschleiß der Spindeldichtung führte. Um die Datensammlung und Fehlersuche zu erleichtern, hat Bürkert ein automatisiertes Datenlogging entwickelt, das keinen Eingriff in die Steuerung erfordert und die Eigenschaften des Regelventils nicht beeinflusst. www.buerkert.de SEITENKANALVERDICHTER: TROCKEN, SAUBER UND ÖLFREI Atlas Copco erweitert sein Vakuumpumpen-Portfolio um die Seitenkanalverdichter der DB-Serie. Auf Basis des effizienten Funktionsprinzips entsteht dabei das Vakuum durch die kinetische Energie des rotierenden Laufrads. Die Räder sind an der Motorwelle befestigt und ermöglichen das Ansaugen des Fördermediums, das im Seitenkanal verdichtet wird. Seitenkanalverdichter sind prädestiniert für Applikationen, in denen hohe Durchflussraten gefordert sind. Damit eignet sich das trockene Grobvakuum der DB-Modelle für raue Industrieprozesse, wie beispielsweise in der Trocknung, pneumatischen Förderung, Absaugprozessen oder der Abwasseraufbereitung. Die modulare Bauweise sorgt für einen hohen Wirkungsgrad, eine zuverlässige Leistung und einen geräuscharmen Betrieb. Dank des trockenen, berührungslosen Pumpprinzips kann die Abluft der DB-Vakuumpumpen nicht kontaminiert werden. Das Vakuum ist völlig öl- und staubfrei, ohne jegliche Emissionen und Verunreinigungen. Serienmäßig sind die Modelle mit IE3-Motoren im Ecodesign ausgestattet und erfüllen die cURus-Normen. Diese Zertifizierung erfüllt sämtliche Sicherheitsanforderungen für den kanadischen und den amerikanischen Markt. www.atlascopco.com ULTRAPRÄZISE DANK ULTRASCHALL Die neuen kompakten Ultraschallsensoren der Serien HTU200 und DMU200 von Leuze erfassen Objekte unabhängig von ihrer Oberflächenbeschaffenheit per reflektiertem Schallimpuls. Sogar glänzende, transparente oder dunkle Oberflächen sowie Flüssigkeiten oder granulare Produkte detektieren sie problemlos. Leuze bietet mit den neuen Baureihen schaltende und messende Ultraschallsensoren in unterschiedlichen Baugrößen an. Die Geräte gibt es mit Betriebsreichweiten zwischen 0,1 und 6 Metern. Einige Varianten sind außerdem mit IO-Link Schnittstelle erhältlich. Die schaltenden Sensoren der Serie HTU200 bietet Leuze in insgesamt 20 Varianten an. Darunter die kompakten Ultraschallsensoren HTU208. Sie zeichnen sich durch eine sehr schmale Bauform (M8 Gewindehülse) aus. Dadurch lassen sie sich auch in engen Produktionsumgebungen montieren. Füllstände erfassen die Sensoren dank schmaler Schallkeule auch durch sehr kleine Behälteröffnungen. Ebenfalls in dieser Baureihe: die Taster in den Baugrößen M12, M18 und M30 mit noch größeren Reichweiten. Die messenden Ultraschall-Distanzsensoren der Serie DMU200 hat Leuze in acht Varianten im Portfolio. Die Sensoren DMU218 eignen sich mit ihrem Analogausgang für eine präzise Abstandsmessung. Die Sensoren DMU230 mit der Bauform M30 sind für Betriebsreichweiten von bis zu sechs Metern ausgelegt. www.leuze.com NEUE SERIE: SCHRÄGACHSENPUMPEN UND -MOTOREN Parker Hannifin hat die Einführung der neuen Produktserie F10 mit Konstanthubvolumen und Schrägachsenpumpen und -motoren mit mittlerer Beanspruchung angekündigt. Als Weiterentwicklung der Produkte F11 und F12, die von der Pump and Motor Division Europe von Parker hergestellt werden, bietet die neue Serie eine hervorragende Leistung in Bezug auf Energieeinsparung, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Sie eignet sich für mobile Maschinenanwendungen in der Landwirtschaft, im Bauwesen, im Bergbau, in der Schifffahrt und im Offshore- Bereich, in der Öl- und Gasindustrie sowie im Transportwesen. Die Produktserie F10 ist mit sieben Hubvolumen von 30 cm³ bis 125 cm³ erhältlich und für Getriebe mit offenem und geschlossenem Kreislauf konzipiert. Dank des patentierten kugelförmigen Kolbenkonzepts bietet die F10-Serie eine hervorragende Effizienz, was zu weniger Leistungsverlust führt. www.parker.com RKP-SERVICEZENTRUM ROBERT SCHÖNING Servicepartner für alle MOOG/Bosch Radialkolbenpumpen 24-Stunden- Notdienst Prüfung ∙ Reparatur ∙ Ersatz alle RKP-Typen ∙ Vor-Ort-Service 37170 Uslar · Tel.: +49 5571 9197510 www.radialkolbenpumpe.com www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2023/07-08 25 RKP.indd 1 28.04.2014 13:41:58
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Seite 39 und 40: 03 ENTSCHEIDUNG FÜR STAUFF FORM EV
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Seite 47 und 48: SONDERFAHRZEUGE Jeder Plattformwage
Seite 49 und 50: ANALYSE UND OPTIMIERUNG 01 01 Alles
Seite 51 und 52: WHEN KNOWLEDGE MATTERS Custom engin

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