Simulationen sind im Bereich von Produktionssystemen mittlerweile ein weit verbreitetes Werkzeug um diese komplexen Systeme zu analysieren und zu optimieren. Im Bereich der Virtuellen Inbetriebnahme können Fehler in der Auslegung der zahlreichen Komponenten oder der komplexen Steuerung durch die Nutzung von Simulationen schnell gefunden werden. Materialflusssimulationen von ganzen Fertigungslinien eignen sich dazu frühzeitig Bottlenecks aufzufinden und dadurch eine resiliente und zuverlässige Versorgung von Materialien in der Produktion sicher zu stellen.

Ebenfalls im Bereich der CO2-Neutralen Produktion finden Simulationen Einklang um den Energieverbrauch der Anlagen zu minimieren, Energiespeicher wirtschaftlich und effizient auszulegen und Erneuerbare Energien optimal einzubinden.

In Kooperation mit über 30 namhaften Partnern der Industrie baut der FAPS in seinen Laborhallen eine gleichstrombasierte Demonstratoranlage mit regenerativen Erzeugern, verschiedenen Speichern und industriellen Verbrauchern auf. Entstandene Simulationen können dort messtechnisch validiert und das Gesamtkonzept auf die praktische Umsetzbarkeit sowie die Wirtschaftlichkeit untersucht werden.

Aufgabenstellungen:

Im Rahmen der Arbeit soll basierend auf bereits bestehende Simulationsmodelle der gleichstrombasierten Demonstratoranlage aufgebaut werden.

Hierbei können Schwerpunkte in folgenden Bereichen gelegt werden:

Energiebezogene Ereignisdiskrete Simulation mit Plant Simulation

Implementierung von Energiemanagement Konzepten (z.B. Load Shifting), Speichermanagement und Erneuerbare Energien in die bereits bestehende Simulationsumgebung.
Erweiterung des Referenzmodells um energetische Kennzahlen zur Entwicklung eines Software-Demonstrators, der die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile vereint.

Prozesssimmulation des Digitalen Zwillings mit Siemens NX, TIA Portal und Siemens Simit

Erarbeitung eines Produktionsprozesses, welcher zunächst in der Simulation getestet und anschließend an der realen Anlage überführt wird.
Steuerungscode wird u.a. in Siemens Tia Portal programmiert und dieser als Software-in-the-Loop Framework am Simulationsmodell validiert.
Kommunikationssignale sollen in Siemens Simit überführt werden.

Möglichkeit der Einbindung von Energiemanagementkonzepten der existierenden Energiespeicher (Batteriespeicher und Ultracap)

Energetische Analyse mittels Digitalen Zwilling in Siemens NX

Bestehende Arbeiten ermittelten das energetische Verhalten von Komponenten (z.B. Kuka Roboter) durch Einbindung der Siemens NX Physics Engine.
Im Rahmen der Arbeit soll das Konzept erweitert werden um realistischere Ergebnisse zu erhalten.

Energienetzsimulation mit MATLAB / Simulink – Simscape

Das hybride Energienetz des Demonstrators, bestehend aus diversen Energieverbrauchern, -erzeugern und Speichersystemen, soll in MATLAB Simscape abgebildet werden.
Insbesondere soll Schalt- und Schutztechnik, Energiewandlungen, sowie Energiesteuerungskonzepte in der Simulation berücksichtigt werden.

Anforderungen und Informationen:

Profil:

• Studium der Elektrotechnik, Energietechnik, Mechatronik, Informatik, Maschinenbau oder eines verwandten Fachbereichs.
• Sehr gutes Deutsch und Englisch in Wort und Schrift
• Selbstständige Arbeitsweise erforderlich
• Interesse an innovativen Energieversorgungstechnologien, Simulationen oder Automatisierung
• Erste Erfahrungen mit Software-Tools wie TIA Portal, MATLAB/Simulink, Siemens NX, EPLAN oder ähnlichen CAD- und Simulationsprogrammen sind von Vorteil.
• Kenntnisse in der Programmierung und Interesse an Schnittstellentechnologien von Vorteil.
• Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise, Teamfähigkeit sowie gute Kommunikationsfähigkeiten.

Was wir bieten:

• Einblicke in die spannende Forschungsarbeit im Bereich Simulation, Automatisierung und Gleichstromnetzwerke und hybride Energienetze.
• Die Möglichkeit, an zukunftsweisenden Projekten in einem engagierten Team mitzuwirken.
• Eigenverantwortliches Arbeiten an realen Projekten mit modernster Technologie.
• Möglichkeit zur persönlichen und fachlichen Weiterentwicklung.
• Kooperation mit führenden und regionalen Industrieunternehmen zur Gleichstromtechnologie.
• Hoher Industriebezug durch Zusammenarbeit im Projektkonsortium möglich
• Bei Projekt-/Masterarbeit: Möglichkeit eines Research Masters und anschließender Promotion gegeben

Das DC-Team am Lehrstuhl besteht aus mehreren Wissenschaftlern und Studierenden, die ihre Arbeiten im Team erledigen und sich gegenseitig unterstützen, weshalb eine Bereitschaft für regen Austausch untereinander gewünscht ist. Auch in dieser Arbeit ist die Vergabe der Arbeitspakete konkurrenzlos in mehrere Teilaufgaben untergliederbar.

Beginn: Ab sofort möglich. Die Position ist als Bachelor- Projekt- oder Masterarbeit verfügbar.

Kontakt:
Interessierte Studierende senden bitte ihre Bewerbungsunterlagen (kurzes Motivationsschreiben, Notenzettel und Lebenslauf) an Martin.Barth@faps.fau.de

Hinweis: Aufgrund der hohen Anzahl an Anfragen werden Bewerbungen, die durch ChatGPT erstellt wurden, sowie Anfragen ohne alle relevanten Dokumente nicht beantwortet.

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