B1 – Systemmodellierung & digitaler Prozesszwilling
Prognosen erstellen
Im Teilprojekt B-1 wird ein digitaler Prozesszwilling des CUBES Circle entwickelt, der die biologischen, technischen und infrastrukturellen Prozesse der Pilotanlage präzise abbildet. Ziel ist eine datenbasierte Modellierung von Wasser-, Nährstoff- und Energieflüssen sowie von Wachstums- und Umweltaustauschprozessen in allen Produktionsmodulen.
Auf Grundlage kontinuierlicher Sensor- und Betriebsdaten werden standardisierte Modelle entwickelt, parametrisiert und validiert. Diese ermöglichen nicht nur die Abbildung des aktuellen Systemzustands, sondern auch die Simulation alternativer Betriebs- und Stressszenarien, Skalierungsstufen und Ressourcenverfügbarkeiten.
Kern des Arbeitspakets ist die systematische Integration biologischer Produktionslogiken mit KI-unterstützten Steuerungsmechanismen und Energie- bzw. Stoffstromdaten. Dadurch entsteht ein hochauflösendes Simulationstool, das sowohl reale Betriebsdaten verarbeitet als auch Vorhersagen zu Prozessstabilität, Kreislaufeffizienz und Systemresilienz ermöglicht.
Der digitale Prozesszwilling funktioniert damit als wissenschaftliche Infrastruktur zur quantitativen Bewertung und Optimierung des Gesamtsystems sowie als Grundlage für Prognosen, Entscheidungsunterstützung und Skalierungsstrategien in zukünftigen urbanen Produktionsumgebungen.
Prof. Dr.-Ing. habil Stefan Streif studied engineering cybernetics and biochemical engineering at the University of Stuttgart and University of Sheffield (UK) until 2005. In 2011, he obtained a PhD in the area of systems biology at the University Magdeburg, the Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems in Magdeburg and at the Max Planck Institute for Biochemistry in Martinsried/Munich. After that, he became a group leader at the University of Magdeburg and he spent several years abroad, e.g. at the Massachusetts Institute of Technology. After his habilitation in systems theory and control engineering, he became an Assistant Professor at the Ilmenau University of Technology in 2014. Since 2015, he is a full professor in automatic control at the Technische Universität Chemnitz Since 2019 he fills the position dean of Faculty of Electrical Engineering and Information Technology.
The research focus of Stefan Streif’s group comprises the holistic, system theoretical treatment of (cyclic) processes, value chains and dynamic networks, the mathematical rigorous development of methods for optimal, robust and learning control as well as the analysis and verification of uncertain systems. To this end, different approaches from control theory, applied mathematics, optimization and computer science are synergistically combined, applied and further developed. The developed methods are applied in various interdisciplinary application-oriented projects ranging from agriculture, food production, and energy systems to systems biology. In addition to a solid method-oriented and theoretically well-founded research, applications and interdisciplinary projects in the areas of agricultural and energy systems, automation engineering and systems biology are of importance.
The research group currently comprises three postdocs, twelve PhD students and further technical and administrative personnel. Modern research equipment from the energy- and agricultural sectors can be found in the lab and are used to address different research questions. The IT infrastructure is used for computationally intensive research projects in the area of modeling, optimization and ‘Big Data’-analysis.
Contact: stefan.streif(at)etit.tu-chemnitz.de
Alexander Kobelski is a scientific staff at the Chair of Automatic Control and System Dynamics. His research focuses on the development of control engineering models as well as control algorithms for the control of biological systems.
In CUBES Circle, he develops mathematical models of the individual CUBES and the ConnectivitySystem as well as control algorithms for the optimal exchange of mass and energy fluxes between the CUBES.
Contact: alexander.kobelski(at)etit.tu-chemnitz.de
