Prozesssimulation
FACHBEREICH 2.2
Vision des Fachbereichs ist die Entwicklung der Prozesssimulation zur Kernmethode bei der Bewertung der Prozess- und Anlagensicherheit. Dies betrifft den gesamten Lebenszyklus chemischer bzw. verfahrenstechnischer Anlagen von der Synthese, über das Design, bis hin zu Betrieb und Demontage oder Modifikation. Entlang des Lebenszyklus werden digitale Methoden, Werkzeuge und Prozessmodelle benötigt, um die Transformation hin zu einer nachhaltigen, sicheren Verfahrenstechnik zu meistern.
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Kompetenzen
- Modellierung, Simulation und Optimierung chemischer / verfahrenstechnischer Anlagen
- Modellierung auf Dokumentationsebene / Weiterentwicklung von MOSAICmodeling
- Modellierung und Simulation gekoppelter Mehrfeldprobleme mit FEM: Fluidprozesse, elektrochemische Systeme, Fluid-Struktur-Interaktion
- Gemischt-ganzzahlig nichtlineare Optimierung für Prozesssynthese und -design
- Dynamische Optimierung des Betriebs verfahrenstechnischer Anlagen
- Unsicherheitsquantifizierung für Parameterschätzung und Versuchsplanung
- Digitalisierung des Lebenszyklus chemischer Anlagen: Informations- und Vorgehensmodelle
- Interoperabilität in der Verfahrenstechnik (z. B. CAPE-OPEN, DEXPI, IFC)
- Entwicklung von KI-Agentensystemen zur Unterstützung von Engineering und Betriebsabläufen
- Machine Learning und hybride Modellierung für dynamische Systeme
- Prozessautomatisierung sowie Mensch-Maschine-Interaktion an autonomen oder automatisierten Anlagen
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Arbeitsschwerpunkte
Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung dynamischer Prozessmodelle zur Beschreibung aller Anlagenzustände vom An- bis zum Abfahren. Hierfür wird eine offene Bibliothek für dynamische, druckgetriebene Modelle aufgebaut. Die Software MOSAICmodeling wird vom Fachbereich als Werkzeug für Transparenz und Vertrauen in Modellierung, Simulation und Optimierung fortentwickelt. Darüber hinaus werden Multiskalenmodelle entwickelt, um Transportphänomene in Fluidprozessen und komplexe Wechselwirkungen besser zu verstehen. Hierfür werden Kontinuumsmodelle entwickelt, die mit leistungsfähigen Diskretisierungsverfahren (Finite-Elemente-Methode, FEM) und Algorithmen gelöst werden. Um Echtzeitanwendung und Anlagenüberwachung voranzutreiben, setzt der Fachbereich auf Methoden des Machine Learning, der Unsicherheitsquantifizierung, hybrider Modellierung sowie der robusten Regelung. Ferner wird bei der Prozessautomatisierung und -regelung die Mensch-Maschine-Interaktion methodisch berücksichtigt. Für die durchgängige Digitalisierung der Verfahrenstechnik forscht der Fachbereich zudem an Informations- und Datenmodellierung sowie Vorgehensmodellen vom Engineering bis in den Betrieb chemischer Anlagen. Dies wird ergänzt um Methodenentwicklung für die sichere und optimale Transformation chemischer Anlagen. Darüber hinaus erforscht der Fachbereich agentische Systeme, die Prozess- und Workflowmodelle zur Unterstützung und Steuerung von Engineering- und Betriebsabläufen nutzen, insbesondere im Kontext von HAZOP-Studien.
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Angebotsspektrum/Technische Ausstattung
- Unterstützung in der Modellierung, Simulation und Optimierung verfahrenstechnischer Anlagen
- Optimierung für Prozesssynthese und -design
- Optimale Versuchsplanung für verfahrenstechnische Anlagen
- Simulation und Optimierung für Betriebsüberwachung, Regelung und Automatisierung
- Sicherheitsbewertung dynamischen Anlagenbetriebs
- Entwicklung von Forschungssoftware für Prozesssimulation sowie Prozess- und Anlagensicherheit
- Informations- sowie Vorgehensmodellierung im Engineering verfahrenstechnischer Anlagen
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Publikationen des Fachbereichs
In der Datenbank PUBLICA finden Sie Veröffentlichungen von Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen der BAM.
Veröffentlichungen des Fachbereichs Sicherheit in der Prozesstechnik in PUBLICA
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Dr.-Ing. Erik Esche
Die BAM ist eine wissenschaftlich-technische Bundesoberbehörde
im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.
