Wissensgraphbasierte Methodik zur Synthese, Analyse und Bewertung robuster Lösungskonzepte für sensorische Funktionen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stephan Husung; Professor Dr.-Ing. Eckhard A. Kirchner
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574438156

Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung einer Methodik zur Synthese, Analyse und Bewertung robuster Lösungskonzepte für sensorische Funktionen unter Nutzung von Erfahrungswissen und Wissensgraphen. Der Fokus liegt auf sensorischen Funktionen zur in-situ Kraftmessung, die in der Betriebsmesstechnik (pmd) von zentraler Bedeutung sind. Die Detaillierung solcher sensorischen Funktionen führt zu Sub-Systemen der Präzisionsmesstechnik (PSE), z. B. zur Messung belastungsabhängiger Verformungen. Die Synthese, Analyse und Bewertung robuster Lösungskonzepte für sensorische Funktionen erfordert eine aussagekräftige Beschreibung der Konzepte und Prinzipe mit geeignetem Detaillierungsgrad der Elemente und ihrer Beziehungen. Aufgrund der notwendigen semi-formalen Beschreibung werden Ansätze aus dem Umfeld des MBSE untersucht. Die zentrale Forschungshypothese lautet, dass Erfahrungswissen, z. B. aus der Systemgenerationsentwicklung, im Kontext der bereits betrachteten Systemmerkmale, des spezifischen Anwendungskontextes und vorgenommener Idealisierungen für die Synthese, Analyse und Bewertung robuster Lösungskonzepte für sensorische Funktionen wiederverwendbar ist. Um die Ziele des Vorhabens zu erreichen, werden fünf Forschungsfragen (FF) in zugeordneten Arbeitspaketen (AP) beantwortet: FF1: Welche robustheitsbestimmenden Soll-Eigenschaften enthalten repräsentative Sensoren zur in-situ Kraftmessung? (AP1) FF2: Welche Metriken ermöglichen eine Beschreibung der konzeptionellen Robustheit von Lösungsprinzipen bis hin zu integrierten Lösungskonzepten mit unterschiedlichen Reifegraden im Kontext der Betriebs- und Präzisionsmesstechnik? (AP2) FF3: Wie kann Erfahrungswissen zur Synthese, Analyse und Bewertung robuster Lösungskonzepte für sensorische Funktionen eingesetzt werden? (AP3) FF4: Wie muss ein Wissensgraph beschaffen sein, um die Synthese, Analyse und Bewertung robuster Lösungskonzepte für sensorische Funktionen effektiv und effizient zu unterstützen und welche Informationen müssen dafür wie im Graphen hinterlegt werden? (AP4) FF5: Wie effektiv und effizient ist die wissensgraphbasierte Methodik und welche Auswirkung hat sie auf die Robustheit der konzeptionierten sensorischen Funktionen? (AP 5) Dem Projekt liegen folgende Forschungshypothesen (FH) zugrunde, deren Gültigkeit in den genannten AP überprüft wird: FH1: Die konzeptionelle Robustheit von Lösungsprinzipen bis hin zu Lösungskonzepten im Bereich der Betriebs- und Präzisionsmesstechnik kann auf Basis bestehender Metriken und deren Anpassungen beschrieben und bewertet werden (AP2). FH2: Aufbereitetes und nutzbar gemachtes Erfahrungswissen kann die Synthese, Analyse und Bewertung robuster sensorischer Funktionen in der Konzeptphase unterstützen (AP3). FH3: Erfahrungswissen über sensorische Funktionen kann effektiv in Form eines Wissensgraphen aufbereitet, repräsentiert und für die Synthese, Analyse und Bewertung robuster sensorischer Funktionen nutzbar gemacht werden (AP4).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen