Jochen Müller

• Professor
• TH Köln - University of Applied Sciences

Zusammenfassung Im Rahmen von Industrie 4.0 wurde die Verwaltungsschale als die Technologie für Interoperabilität entwickelt und durch Spezifikationen definiert. Während die syntaktische Interoperabilität durch standardisierte Schemata, z. B. JSON Schema, XSD oder RDFS, erreicht werden kann, bleibt die Sicherstellung der semantischen Interoperabili...

Standardisierte Produktstammdaten bilden die Grundlage für interoperable Interaktion in In-dustrie 4.0 Wertschöpfungsnetzwerken. In diesem Zusammenhang hat sich ECLASS als se-mantischer Standard etabliert. Die Abbildung bestehender, z.B. proprietärer Produktkataloge auf den ECLASS-Standard ist jedoch mit einem hohen manuellen Aufwand verbunden. Für...

Aktuell stehen der Optimierung von Gebäuden durch einen bedarfsgerechten Gebäudebetrieb starre und nicht das reale Gebäudeverhalten adaptierende Automationslösungen entgegen. In diesem Paper werden modellprädiktive Ansätze sowie Reinforcement Learning Methoden im Hinblick auf definierte Anforderungskriterien zur Sollwertberechnung für einen bedarfs...

Die Erreichung ambitionierter Klimaziele ist für Kommunen unter anderem mit einer energetischen Sanierung des Gebäudebestands verbunden. Diese besteht im Wesentlichen aus dem Austausch von Wärmeerzeugern, der Installation von Photovoltaik, der Dämmung der Gebäudehülle und dem Austausch von Fenstern. Potenziale aus der Optimierung des automatisierte...

Für die informationstechnische Abbildung der prozessnahen TGA und GA fehlen in der Praxis grundlegende Festlegungen und Standards. Mangelnde Zugänglichkeit und Verfügbarkeit standardisierter Informationen erschweren das Engineering und den Betrieb. In 2024 wird die NE196 mit einem Geräteprofil von Digitalen Zwillingen, bezogen auf die Aspekte Proze...

Der CO2-neutrale Betrieb von öffentlichen Gebäuden rückt vor dem Hintergrund zunehmend verschärfter Klimaschutzvorgaben immer mehr in den Fokus. Um eine Reduzierung der Emissionen zu erreichen und einen effizienten Betrieb zu ermöglichen, kooperieren die Verantwortlichen der städtischen Gebäudewirtschaft in Köln seit Jahren mit der heimischen Techn...

Inhalt/Content Vorwort 1 Prozessautomation: Regelung & Optimierung Architectural elements for configuration and control of modular plants 5 Produktionsplanung für die Praxis: Simulationsgetriebene Optimierung für industrielle Batchprozesse mit Evolutionären Algorithmen 21 Containerisierung von Model Predictive Control für modulare Anlagen – Ein Sch...

Inhalt/Content Vorwort 1 Prozessautomation: Regelung & Optimierung Architectural elements for configuration and control of modular plants 5 Produktionsplanung für die Praxis: Simulationsgetriebene Optimierung für industrielle Batchprozesse mit Evolutionären Algorithmen 21 Containerisierung von Model Predictive Control für modulare Anlagen – Ein Sch...

Inhalt/Content Vorwort 1 Prozessautomation: Regelung & Optimierung Architectural elements for configuration and control of modular plants 5 Produktionsplanung für die Praxis: Simulationsgetriebene Optimierung für industrielle Batchprozesse mit Evolutionären Algorithmen 21 Containerisierung von Model Predictive Control für modulare Anlagen – Ein Sch...

In der täglichen Praxis scheitern Optimierungsvorhaben im Plant Asset Management (PAM) an der Zugänglichkeit und Verfügbarkeit von standardisierten Informationen der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA). Das Datenengineering gebäudetechnischer Systeme erfolgt durch manuelle Prozesse und Tätigkeiten unter großem Aufwand. Ein Geräteprofil, aufbauend a...

Selbstorganisierende Automatisierungssysteme erfordern die Abbildung von Systemkomponenten durch einheitliche digitale Zwillinge und deren semantisch interoperable Beschreibung. Die semantische Interoperabilität wird in aktuellen Entwicklungen im Rahmen von Industrie 4.0 durch ein homogenes Vokabular umgesetzt. Der durchgehende Einsatz dieses homog...

Vorwort Nur noch sieben Jahre bis 2030, dem Jahr, in dem wichtige Meilensteine der EU- und der deutschen Klimapolitik sowie vieler Industrieunternehmen auf dem Weg zu einer „net-zero“- Betriebsweise erreicht sein sollen! In dieser Zeit müssen die Konzepte entwickelt und zumindest großtechnisch erprobt werden, die uns dann im Zeitfenster 2045-2050 w...

Vorwort Nur noch sieben Jahre bis 2030, dem Jahr, in dem wichtige Meilensteine der EU- und der deutschen Klimapolitik sowie vieler Industrieunternehmen auf dem Weg zu einer „net-zero“- Betriebsweise erreicht sein sollen! In dieser Zeit müssen die Konzepte entwickelt und zumindest großtechnisch erprobt werden, die uns dann im Zeitfenster 2045-2050 w...

Vorwort Nur noch sieben Jahre bis 2030, dem Jahr, in dem wichtige Meilensteine der EU- und der deutschen Klimapolitik sowie vieler Industrieunternehmen auf dem Weg zu einer „net-zero“- Betriebsweise erreicht sein sollen! In dieser Zeit müssen die Konzepte entwickelt und zumindest großtechnisch erprobt werden, die uns dann im Zeitfenster 2045-2050 w...

Energy management systems are an important tool for increasing the energy efficiency of buildings. However, the widespread availability of such systems is offset by the complexity and high costs of implementation, as well as a lack of data. These obstacles can be addressed by using standardized digital twins of technical components. In combination...

Energy management systems are an important tool for increasing the energy efficiency of buildings. However, the widespread availability of such systems is offset by the high complexity and high costs of implementation, as well as a lack of data. By using standardized digital twins of technical components, these obstacles can be addressed. In combin...

Self-organizing systems represent the next stage in the development of automation technology. For being able to interact with each other in an interoperable manner, it requires a uniform digital representation of the system's components, in the form of digital twins. In addition, the digital twins must be semantically interoperable in order to real...

In today's building automation networks, automation functions of installed HVAC components are rigidly predefined. Increasingly hybrid HVAC systems combining different generators (e.g. heat pumps with fossil boilers) and different transmission options pose new challenges for the engineering of automation functions. Rigidly predefined automation fun...

Inhalt Vorwort . . . . . . .1 Fertigungsautomation – Digitaler Zwilling: Vom Konzept zur Anwendung Anwendungsfälle und Ansatz zur Erstellung des Digitalen Zwillings aus Sicht eines Komponentenherstellers . . . . . . 5 Interaktion zwischen Steuerungen auf der Basis von OPC UA FX und deren Konfiguration durch Verwaltungsschalen . . . . . . . . . . 19...

Inhalt Vorwort . . . . . . .1 Fertigungsautomation – Digitaler Zwilling: Vom Konzept zur Anwendung Anwendungsfälle und Ansatz zur Erstellung des Digitalen Zwillings aus Sicht eines Komponentenherstellers . . . . . . 5 Interaktion zwischen Steuerungen auf der Basis von OPC UA FX und deren Konfiguration durch Verwaltungsschalen . . . . . . . . . . 19...

Zusammenfassung Systeme im Bereich Industrie 4.0 sollen interoperabel miteinander agieren können. Damit dies automatisiert realisiert werden kann, müssen sie semantisch interoperabel sein. Hierfür fokussiert der aktuelle Industrie 4.0 Forschungsansatz einen semantisch homogenen Sprachraum. In diesem Paper wird eine Methode vorgestellt, die diesen A...

Industrie 4.0-Verwaltungsschalen bieten die Möglichkeit, ihre Informationen durch Referenzen auf externe Ontologien semantisch zu beschreiben. Neben Properties können in Verwaltungsschalen auch die Fähigkeiten eines Assets in Form von Capabilities definiert werden, die für die Übernahme gemeinsamer Funktionen notwendig sind. Im Bereich der Technisc...

In unserer Fachdisziplin bezeichnen wir komplexe technische Systeme als resilient, wenn sie auch beim Auftreten innerer und äußerer Ausfälle und Störungen die angeforderten Systemleistungen aufrechterhalten. Hier sind alle Ingenieurdisziplinen und insbesondere die Automation gefragt, denn eines ist offensichtlich: Die Herausforderungen können wir n...

Das Paper beschreibt die aktuellen Arbeiten des Arbeitskreis 1.7 „Prozessnahe Gebäudeautomation“ des NAMUR e. V. und der Technische Hochschule Köln (TH Köln). Ziel der Forschungskooperation ist die Standardisierung und informationstechnische Beschreibung von industriell verbreiteten Anlagentypen der prozessnahen Technischen Gebäudeausrüstung (TGA)....

Mit dem Oberbegriff Industrie 4.0 (I4.0) wird die Digitalisierung der produzierenden Industrie bezeichnet. Das Konzept sieht eine intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen vor. Aufbauend auf diesen Grundlagen werden im Folgenden Möglichkeiten betrachtet und spezifiziert, I4.0 auf die Gebäudeautomation anzuwenden. Die theoretisch erarbeitet...

In unserer Fachdisziplin bezeichnen wir komplexe technische Systeme als resilient, wenn sie auch beim Auftreten innerer und äußerer Ausfälle und Störungen die angeforderten Systemleistungen aufrechterhalten. Hier sind alle Ingenieurdisziplinen und insbesondere die Automation gefragt, denn eines ist offensichtlich: Die Herausforderungen können wir n...

In unserer Fachdisziplin bezeichnen wir komplexe technische Systeme als resilient, wenn sie auch beim Auftreten innerer und äußerer Ausfälle und Störungen die angeforderten Systemleistungen aufrechterhalten. Hier sind alle Ingenieurdisziplinen und insbesondere die Automation gefragt, denn eines ist offensichtlich: Die Herausforderungen können wir n...

In unserer Fachdisziplin bezeichnen wir komplexe technische Systeme als resilient, wenn sie auch beim Auftreten innerer und äußerer Ausfälle und Störungen die angeforderten Systemleistungen aufrechterhalten. Hier sind alle Ingenieurdisziplinen und insbesondere die Automation gefragt, denn eines ist offensichtlich: Die Herausforderungen können wir n...

Mit dem Oberbegriff Industrie 4.0 (I4.0) wird die Digitalisierung der produzierenden Industrie bezeichnet. Maßgebliche Interaktionsmechanismen von I4.0 wurden im ersten Teil dieses Beitrags (HLH Bd. 71 (2021) Nr. 5) allgemein auf die Gebäudeautomation angewendet und spezifiziert. Im Folgenden sollen verschiedene Anwendungsszenarien im täglichen Geb...

Im Reliability Center der BASF werden aktuell Zustände von etwa 300 kritischen Pumpen, Vakuumpumpen und Kompressoren analysiert und überwacht. Diese Zahl soll in den nächsten Jahren deutlich wachsen. Dagegen spricht der zunehmende Aufwand für die Integration der Maschinendaten in Asset-Management-Anwendungen. Eine Lösung bietet eine Verwaltungsscha...

Preface Our future is the world we are going to live in, attracting our fantasies, speculations, fears and hopes. We really would like to know something about it and want to be prepared. Therefore, we observe trends. An obvious trend is that our world gets more and more connected. Information is seamlessly following and doing this quickly. We learn...

Preface Our future is the world we are going to live in, attracting our fantasies, speculations, fears and hopes. We really would like to know something about it and want to be prepared. Therefore, we observe trends. An obvious trend is that our world gets more and more connected. Information is seamlessly following and doing this quickly. We learn...

Preface Our future is the world we are going to live in, attracting our fantasies, speculations, fears and hopes. We really would like to know something about it and want to be prepared. Therefore, we observe trends. An obvious trend is that our world gets more and more connected. Information is seamlessly following and doing this quickly. We learn...

Industrie 4.0 stands for intelligent networking of machines and processes. The I4.0 component is the core of the I4.0 developments. The I4.0 component consists of an administration shell and an asset. The administration shell represents the I4.0 component in the virtual digital world. The administration shell can be understood as a synonym for the...

The majority of all control devices of heating circuits, which are maintained by the building management of the city of Cologne, was set according to standard parameters and for this reason show either very slow control behaviour or an increased tendency to oscillate. Specialists who can only optimise the controllers of these systems at great expen...

Building automation systems are used to meet the increasing requirements for energy efficiency and sustainability of buildings. In such systems, BACnet has established itself as the standard communication protocol for communication between devices from different manufacturers. In order to ensure conformity with the BACnet standard, the devices are...

Vorwort Zum 20. Mal trifft sich die Community zum Leitkongress der Mess- und Automatisierungstechnik AUTOMATION im Juli 2019. Unter dem Motto „Autonomous Systems and 5G in Connected Industries“ erwartet Sie ein anspruchsvolles Programm! Wie wirken sich künstliche Intelligenz und autonome Systeme auf die Fertigungs- und Prozessautomation der Zukunft...

Eine digitale Verwaltungseinheit soll den Betrieb von Pumpen für Flüssigkeiten und Gase letztlich aller Hersteller verbessern. Betriebskosten sollen sinken, Ressourcen besser genutzt werden. Ein Team der Technischen Hochschule Köln bereitet die Pumpen für die Industrie 4.0-Welt vor.

Im Bereich Industrie 4.0 wurden in den letzten Jahren grundlegende Konzepte erstellt, wie eine I4.0 Landschaft aussehen kann. Zu den Ergebnissen dieser Entwicklungen zählen zum Beispiel das RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Komponente, bestehend aus Verwaltungsschale und Asset. Grundlage von Verwaltungsschalen sind Teilmodelle und standardisierte Merk...

BIM steht in der Technischen Gebäudeausrüstung stellvertretend für den Begriff der Digitalisierung, während in deutschen Industriebranchen der Begriff Industrie 4.0 als Synonym für die digitale Transformation verwendet wird. Obwohl beide Themengebiete die Verfügbarkeit standardisierter Informationen zu jeder Phase des Lebenszyklus fokussieren finde...

In der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) steht Building Information Modeling (BIM) stellvertretend für den Begriff der Digitalisierung, während in deutschen Industriebranchen Industrie 4.0 (I4.0) als Synonym für die digitale Transformation verwendet wird. Beide Konzepte beruhen auf der Beschreibung von Assets über ihren Lebenszyklus auf Basis sta...

BIM steht in der TGA stellvertretend für den Begriff der Digitalisierung, während in deutschen Industriebranchen der Begriff Industrie 4.0 als Synonym für die digitale Transformation verwendet wird. Obwohl bei beiden Themengebieten der Fokus auf der Verfügbarkeit standardisierter Informationen zu jeder Phase des Lebenszyklus liegt, findet bis jetzt...

Inhalt (Auszüge…) Fertigungsautomation – Plant Lifecycle Management Multidimensionale Datenmodellierung und Analyse zur Qualitätssicherung in der Fertigungsautomatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 B. Lindemann, N. Jazdi, M. Weyrich, Institut für Automatisierungstechnik und Softwar...

Inhalt (Auszüge…) Fertigungsautomation – Plant Lifecycle Management Multidimensionale Datenmodellierung und Analyse zur Qualitätssicherung in der Fertigungsautomatisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 B. Lindemann, N. Jazdi, M. Weyrich, Institut für Automatisierungstechnik und Softwar...

Flexible production tasks in modern process plants, changes of production strategies, the ongoing development of field devices, changing applications of the process control and operation management level highly require an optimally adaptive field device functionality. A flexible device functionality is especially motivated by its extension with inn...

In modern process plants, with constantly changing equipment and setup, the efficiency of any asset management application is reduced up to date by closed and fixed system solutions. On one side the lack of a configuration-free access to innovative fieldbus devices still leads to high investments in engineering their information sets into various a...