Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4487
Main Title: Concepts and implementation of collaborative modeling in MOSAIC
Translated Title: Konzepte für gemeinschaftliche Modellierung und die Implementierung in MOSAIC
Author(s): Kraus, Robert
Advisor(s): Wozny, Günter
Referee(s): Wozny, Günter
Batres Prieto, Rafael
Manenti, Flavio
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Zu den zentralen Arbeitsgebieten in der chemischen Prozesstechnik gehört die Entwicklung neuer und Verbesserung existierender Prozesskonzepte. Mathematische Modelle werden für die verschiedenen physikalischen und chemischen Vorgänge formuliert und in Simulationen verwendet, welche wiederum als Basis für Optimierungen dienen. Anlagen- ebenso wie Labordaten, können der Validierung der berechneten Ergebnisse und zudem als Ausgangspunkt für neue Entwicklungen dienen. Aufgrund der wachsenden Komplexität können diese Projekte nur gemeinschaftlich in Kooperation von interdisziplinären Fachexperten bearbeitet werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden neue Konzepte eingeführt und präsentiert, die Lösungsansätze für diese Herausforderung der gemeinschaftlichen Prozessentwicklung bieten. Darüber hinaus wird eine Datenbankstruktur für die integrierte Verwaltung von Modell- und Messdaten entwickelt. Die strikte Typisierung und Limitierung auf bestimmte Anwendungsbereiche von Prozessmodellen wird durch die Einführung von Modularitätskonzepten gelockert. Die Verschiebung mehrerer Modellspezifizierungen, wie z.B. die Auswahl der Zielfunktion, vor die Code-Generierung für die Zielprogrammiersprache ermöglicht Anwendern eine größere Flexibilität hinsichtlich der verwendeten Modellierungs- und Optimierungssoftware. Modelle können in Simulations- und Optimierungssoftware verwendet werden und die Definitionen von Umwandlungen für eine automatisierte Diskretisierung von ODE/DAE Systemen können erstellt werden. Dies wird erreicht ohne dabei das Ursprungsmodell zu ändern, welches dementsprechend in seinem gut dokumentierten Originalzustand erhalten bleibt. Eine Strukturanalyse ermöglicht die Zerlegung von Gleichungssystemen und die automatisierte Generierung von Lösungsalgorithmen. Zur vielfältigen Demonstration der Machbarkeit wurden die Konzepte in die Online-Modellierungsumgebung MOSAIC implementiert.
In process engineering a lot of resources are invested to improve existing and to develop new process concepts. Process unit models are derived and applied in simulations, which are the basis for further optimization work. Process data from the actual production plant, or the laboratory, can be used for the validation of the calculated results and as starting point for new developments. Due to the complexity, the work on large projects can only be realized in interdisciplinary collaboration with a team of specialists. In the scope of this work concepts are introduced and presented to meet the challenging demands for the collaborative process development. A database structure is generated for the integrated management of model and measurement data. The strict classification and area of application of process models is relaxed by the introduction of modularity approaches. A tool independence is achieved by moving several model specification features prior to the code generation of the target programming language. Models can be applied in simulation and optimization software and the specification of transformations for an automated discretization of ODE/DAE systems can be defined. This is achieved without altering the original equation system, which is thereby preserved in its original and well documented state. A structure analysis functionality offers decomposition concepts of equation systems and the automated development of solution routines. As a proof of concept, all the approaches are implemented in the online modeling environment MOSAIC.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-66872
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4784
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4487
Exam Date: 29-May-2015
Issue Date: 9-Jun-2015
Date Available: 9-Jun-2015
DDC Class: 660 Chemische Verfahrenstechnik
Subject(s): Datenintegration
Gemeinschaftliche Modellierung
Lösungsalgorithmus
Optimierung
Prozesssimulation
Collaborative modeling
Data integration
Optimization
Process simulation
Solution algorithm
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 3 Prozesswissenschaften » Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik » Publications

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