Modellierung auf der Dokumentationsebene und Einsatz von Datenbanken zum Reuse von Teilmodellen

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Vincent Waldfogel
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1 Modellierung auf der Dokumentationsebene und Einsatz von Datenbanken zum Reuse von Teilmodellen S. Kuntsche, R. Kraus, H. Arellano-Garcia, G. Wozny Technische Universität Berlin Symposium Informationstechnologien für Entwicklung und Produktion in der Verfahrenstechnik

2 Inhaltsangabe 1. MOSAIC Motivation Konzept und Grundlagen 2. Modularität Ziele und Möglichkeiten Wiederverwendung von Gleichungssystemen Anwendungsbeispiel 3. Anwendungsbeispiel 4. Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Motivation Zusammenarbeit? Matlab Aspen Fortran Stoffeigenschaften Phasengleichgewicht Kinetik 3

4 Konzept Das Internet x LV i, j γ i, j Po, i, j = yi, j P j Simulation Results Aspen Custom Model 4 Docu 1 Docu 2 Docu 3 Docu 4 Docu 5 Matlab Program gproms sdacl Custom Export

5 Verwendung von Datenbanken Zentraler Zugriff auf MOSAIC Java-Applet Einfache Verwaltung Einheitliche Version Dezentrale Ablage der Modelle Datenhoheit der Standorte Umfangreiche Möglichkeiten bei der Zugriffsbeschränkung 5

6 Zugriff auf die Modelldatenbank Eindeutige Packetbezeichnungen Hierarchische Namensgebung 1. Top Level Domain 2. Organisation 3. Fachbereich 4. Packet Namen 6

7 Analogie zu Veröffentlichungen Artikel Übersicht Artikel Gleichungen Notation Context MOSAIC Notation Gleichungen Notation sdacl Fortran 1 Modell in XML/MathML Other languages gproms GAMS Matlab Aspen ACM Chemcad UAM 7

Variable besteht aus Basis C, Notation Information:

8 Variablen Namen und Notationen Variablen: Wird von MOSAIC bei der Übertragung des Modells aus MathML erkannt. Variable besteht aus Basis C, Notation Information: concentration variable [kmol/m3] Index A, Notation Information: pertaining to species A 8

9 Inhaltsangabe 1. MOSAIC Motivation Konzept und Grundlagen 2. Modularität Ziele und Möglichkeiten Wiederverwendung von Gleichungssystemen Anwendungsbeispiel 3. Anwendungsbeispiel 4. Zusammenfassung und Ausblick 9

10 Motivation - Modularität Allgemeiner Flash MESH Gleichungen K i = y i /x i Keine Vereinfachungen DOF > 0 Ideal K i mit Raoult Ideale Mischung Druck und Flüssigvolumen festgesetzt Real K i mit γ i Mischungsregeln Druck und Flüssigvolumen geregelt Totaler Kondensator D = 0 kg/s F Dampf B Flüssig Kühlleistung geregelt 10

11 Ziele - Modularität Wiederverwenden von Gleichungen und Gleichungssystemen Vermeiden von Redundanz Weniger Fehler bei der Modellierung 1. Erweitern des Gleichungssystems A mit weiteren Elementen 2. Erweitern über mehrere Ebenen 3. A als allgemeine Grundlage für Gleichungssystem B und C 4. Mehrfachvererbung 5. Kombinationen 11

12 Zusammenfügen in ein Gleichungssystem Zwei Gleichungen werden getrennt gespeichert: eq_i : eq_ii : 0 = a (1 x) 2 0 = b ( y x ) Ziel: Existierende Gleichungen zu einem Gleichungssystem verschalten Gleichungssystem: 0 = a (1 x) 2 0 = b ( y x ) Traditionell: Zuweisung nötig -> extra Gleichungen (z.b. in Modelica:) eq_i.x = eq_ii.x unerwünscht In MOSAIC Gleichungenwerden einzeln gespeichert ExtraGleichungen werden vermieden Abgleichen der Variablen 12

13 Einbinden von Gleichungselementen "Integrate" Integrate : Verwenden einer Notation, Übersetzen der Variablen in den Namensraum CE Connected Element = Gleichung oder Gleichungssystem Connector =List of synonymous Variable Namings Resultierende Variablenliste 13

14 Einbinden von Gleichungselementen "Encapsulate" Encapsulate : Mehrere Namensräume möglich durch die Verwendung von Connectoren Encapsulate = bewahren des eigenen Namesraums CE Connected Element = Gleichung oder Gleichungssystem Connector Unterschiedliche Bedeutung 14

15 Inhaltsangabe 1. MOSAIC Motivation Konzept und Grundlagen 2. Modularität Ziele und Möglichkeiten Wiederverwendung von Gleichungssystemen Anwendungsbeispiel 3. Anwendungsbeispiel 4. Zusammenfassung und Ausblick 15

16 Beispiel - Reaktor OCM - Prozess 16

17 Modellansicht in MOSAIC Generische Gleichungssystem mit Gleichungen und Funktionen 17

18 Modellansicht in MOSAIC Instanziertes Gleichungssystem (Hier nur Gleichungen) 18

19 Code für Matlab Matlab unterstützt Funktionen. r b 19 Funktionen werden direkt eingefügt und bei der Berechnung aufgerufen Matlab ODE Funktionsaufruf

20 Code für den Aspen Custom Modeller Aspen Custom Modeller unterstützt keine Funktionen. Functionen werden umgewandelt in algebraische Gleichungen und in zu dem Gleichungssystem hinzugefügt Gleichungen des DAE-Systems im Aspen Custom Modeler 20

21 Ergebnisse MOSAIC Matlab Aspen Custom Modeler 21

22 Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung MOSAIC, eine webbasierte Modellierungsumgebung Dezentrale Ablage der Modellkomponenten Ansatz für modulare Modellierung Ausblick Bewertungsmechanismen für die Gleichungssysteme Entwurf und Anbindung einer Datenbank für Messwerte Berechnung höherer Ableitungen z.b. für die Optimierung mit dem hauseigenen Löser sdacl und optimale Versuchsplanung 22

23 Danksagung Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Die Arbeit wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)im Rahmen des Transregio-Sonderforschungsbereiches SFB/TR 63 InPROMPT Integrierte chemische Prozesse in flüssigen Mehrphasensystemen gefördert. 23

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