Via modelleringstechnieken richting efficiënter ontwerp

Ingenieurs gebruiken computers om het gedrag van elektrische, mechanische, chemische... systemen te voorspellen (Computer-Aided Engineering of CAE). Via modellen willen ze ook inzicht krijgen in dat gedrag om systemen te verbeteren of om te automatiseren. Vertrekkende van praktische toepassingen binnen de elektronica gebruiken onderzoekers van de VUB-departementen ELEC en ETRO daarom modelleringstechnieken om CAE te ondersteunen en om modellen te gebruiken om op een efficiëntere manier te ontwerpen (Model-Aided Engineering of MAE).

modellering Gerd VandersteenModellering stelt je in staat om het gedrag van een toestel te beschrijven zonder alle details te kennen. Vergelijk het met autorijden: als chauffeur moet je wel het gedrag van je auto kennen, maar niet alle onderliggende mechanismes. Zo moet een elektronica-ingenieur tijdens het ontwerp het gedrag kunnen voorspellen van complexe bouwblokken (denk maar aan de onderdelen van je smartphone), en dit op een algemener niveau dan in de onderliggende fysica van de elektronica.  Heel wat elektronische schakeling vertonen eigenschappen die ook terug te vinden zijn in andere vakgebieden (mechanica, optica…). Dit zal het op termijn mogelijk maken onderzoeksresultaten binnen MAE vanuit de elektronica te vertalen naar andere disciplines. Door de volledige ontwerpcyclus, van ontwikkeling tot levenseinde van het systeem, te ondersteunen, wil het MAE-onderzoeksteam een kader creëren waarin ingenieurs op een efficiëntere manier kunnen ontwerpen. De vier projectdoelen vormen een vloeiend in elkaar overgaand geheel:

 

 

Tijdens de ontwikkeling en ontwerp van het systeem zal de toekomstige ingenieur

- modellen gebruiken om op een efficiënte manier het gedrag van de systemen te voorspellen, ook in functie van ontwerpparameters. Zo modelleren zogenoemde metamodellen van motoren een hele set motoren, in plaats van één model voor één specifiek toestel.

- een betere scheiding van het gewenste en ongewenste gedrag in kaart kunnen brengen. Om een toestel te verbeteren, moet je ook het storende gedrag doorrekenen in je ontwerp. Dit vereist momenteel complexe wiskundige technieken die in de praktijk te zwaar blijken om een efficiënt ontwerp mogelijk te maken. Het onderzoeksteam stelt daarom een tussenstap voor die minder nauwkeurig is dan de huidige wiskundige technieken, maar de ingenieur voldoende inzicht geeft om beslissingen te nemen over waar het probleem zit.

 

Tijdens het gebruik van het toestel

- maakt modellering het mogelijk om te meten én aanpassingen voor te stellen (compenseren). Vergelijk het met een auto die een zwaardere lading registreert en daarom zijn schakelgedrag van de automatische versnelling automatisch aanpast.

- wordt de opportuniteit aangeboden om kwaliteitsstempels en onzekerheden te bepalen op gegevens die je aan gebruikers meldt, bv. naast het verbruik van de wagen ook de onzekerheid op die meting.

De data van het ontwerp tot het uiteindelijke product worden systematisch op een statistisch relevante manier behandeld. Zo kan je een kwaliteitsstempel garanderen in het hele proces. Het onderzoeksteam wenst zo de kwalitatieve methodes te verbeteren op de toepassingen die binnen de ingenieurstechnieken gangbaar zijn. Deze kwaliteitsverbetering zal door gebruikers niet noodzakelijk erkend worden als zodanig, maar heeft wel indirecte impact omdat het tot verbeterde toestellen leidt.

 

Contact

Prof. dr. ir. Gerd Vandersteen
Faculty of Engineering - Department of Fundamental Electricity and Instrumentation (ELEC)
Buiding K - Room K430, Pleinlaan 2, 1050 Brussels
02 629 29 44 - Gerd.Vandersteen@vub.ac.be

Onderzoek aan de VUB

Zoek hier projecten, publicaties, onderzoekers, teams,...