Maschinenbau (MB)
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Das Internet of Things entfaltet erst durch die Überwindung von bestehenden Produkt- und Industriegrenzen sein volles ökonomisches Potenzial. Trotzdem werden Cyberphysische Systeme in der Forschung bisher oftmals isoliert betrachtet. Der Begriff des Internet of Production (IoP) steht für die Vision eines übergreifenden Austauschs von Daten und Informationen zwischen Produktentwicklung, Produktion und Nutzungsphase – über bestehende Organisationsgrenzen hinaus. Die Realisierung des IoP ist mit Herausforderungen im Bereich der datengetriebenen Modellierung sowie der Infrastruktur verbunden. In diesem Buchbeitrag werden die bestehenden Herausforderungen erläutert und Lösungsansätze skizziert. Der Schwerpunkt liegt auf der datengetriebenen Modellierung. Im Speziellen wird die Problematik des Lernens von kausalen Zusammenhängen, die Interpretierbarkeit von Machine-Learning-Modellen sowie die Integration von Domänenwissen in Lernalgorithmen diskutiert. Abschließend werden zwei Anwendungsbeispiele des „Digital Material Shadows“ vorgestellt. Diese veranschaulichen wie mithilfe von Machine Learning Erkenntnisse über den Materialzustand eines Werkstücks gewonnen werden können. Ziel dieser Digital Material Shadows ist es, langfristig Fertigungsprozesse adaptiv an die individuellen Materialeigenschaften des vorliegenden Werkstücks bzw. Rohmaterials anzupassen.
Experimental results are presented of a test of the theory of local turbulent heat transfer measurements proposed by Mocikat and Herwig in 2007. A miniaturized multi-layer heat transfer sensor was developed and employed in this study. The new heat transfer sensor was designed to work in air and liquids, and this capability enabled the simultaneous investigation of different Prandtl numbers. Two basic configurations, namely the flow past a blunt plate and the flow past an inclined square cylinder, were investigated in test sections of wind and water tunnels. Convective heat transfer coefficients were obtained through conventional testing (i.e., employing thoroughly heated test objects) and using the new miniaturized sensor approach (i.e., utilizing cold test objects without heating). The main prediction of the Mocikat-Herwig theory that a specific thermal adjustment coefficient of the employed actual miniaturized heat transfer sensor should exist in the fully turbulent flow regime was proven for developed two-dimensional flow. The observed effect of the Prandtl number on this coefficient was in good agreement with the prediction of the asymptotic expansion method. The square cylinder results indicated the inherent limits of the local turbulent heat transfer measurement approach, as suggested by Mocikat and Herwig.