Forschung & Entwicklung

OffshorePlan

Komplementäre Nutzung mathematischer und ereignisdiskreter Modelle zur Lösung komplexer Planungs- und Steuerungsprobleme in der Offshore-Baustellenlogistik

Die Offshore-Baustellenlogistik mit Schwerpunkt der Windenergie definiert ein komplexes Planungs- und Steuerungsproblem. Aufgrund der Neuartigkeit der Offshore-Windenergietechnik gibt es keine etablierten Planungs- und Steuerungsmethoden für die Errichtungsplanung von Windenergieanlagen. Grundsätzlich werden hierzu ereignisdiskrete Simulationsverfahren oder Ansätze der mathematischen bzw. stochastischen Optimierung eingesetzt. Beide Methoden besitzen Vor- und Nachteile hinsichtlich Laufzeit, Detaillierungsgrad und Optimalitätsbedingungen. Das Ziel des Gesamtprojekts war die Untersuchung dieser Vor- und Nachteile sowie die Entwicklung von Ansätzen und Methoden diese für eine komplementäre Nutzung zu Kombinieren.

Im ersten Schritt wurde die Problemstellung der Offshore-Baustellenlogistik für Windkraftanlagen aufbereitet um spezifische Anforderungen für die beinhalteten Teilprobleme zu identifizieren. Anschließend wurden verschiedene mathematische Modelle für die Teilprobleme „Installationsplanung“, „Transportplanung“, und „Kapazitätsoptimierung am Basishafen“ entwickelt. Zeitgleich wurden ereignisdiskrete Simulationsmodelle erarbeitet, anhand von Metaheuristiken möglichst optimale Lösungen liefern.
Im zweiten Schritt wurde unter Verwendung des Model Driven Architecture Standards ein einheitliches Metamodell zur Modellgenerierung erarbeitet. Aufbauend wurden Modelltransformation zwischen dem Metamodell, dem ereignisdiskreten Simulationsmodell und den mathematischen Modellen definiert.

Im Ergebnis entstanden Methoden und Werkzeuge die durch die erstmalige Nutzung aktueller Wetterdaten und -vorhersagen operative Entscheidungsunterstützung bieten und durch die einheitliche Metamodellierung in beliebiger Kombination verwendbar sind. Insbesondere die mathematische Installationsplanung nutzt hierzu eine neuartige Kombination aus modellprädiktiver Regelung, Mixed-Integer Linear Programming und Markov-Ketten.

Das Projekt fand in Kooperation mit Helena Szczerbicka vom Forschungszentrum L3S an der Leibniz Universität Hannover statt und wurde von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) gefördert.

Bildrechte:  Das Projektbild wurde originär für den Steckbrief erstellt. Die eingebettete Grafik ist ein Screenshot aus der im Projekt erstellten Simulation.

Eckdaten

Projektlaufzeit
04/2019 – 09/2021

Ansprechpartner

BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH
Michael Lütjen
Hochschulring 20
28359 Bremen
+49 (0) 421 218-50123
ltj@biba.uni-bremen.de

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