Erweiterte Prozessbewertung von Biogasanlagen unter Berücksichtigung organoleptischer Parameter und Erfahrungswissen

Landwirtschaftliche Biogasanlagen leisten mit ca. 9.300 Anlagen und einem Anteil von 5,3% an der Stromerzeugung, einen Beitrag zur Erzeugung Erneuer-barer Energien in Deutschland. Die Optimierung dieser Anlagen fördert die nachhaltige Bereitstellung von Strom, Wärme und BioErdgas. Das Ergebnis dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung eines mehrmethodi-schen Bewertungsansatzes zur Beschreibung der Qualität der Eingangs-substrate als Teil einer ganzheitlichen Prozessoptimierung. Dies gelingt durch die kombinierte Nutzung klassischer Analysesätze, der Nutzung organolepti-scher Parameter – der humansensorischen Sinnenprüfung – und der Integration von prozess- und substratspezifischem Erfahrungswissen. Anhand von halbtechnischen Versuchen werden Korrelationen und Kausalitäten zwi-schen chemisch-physikalischen, biologischen, organoleptischen und erfahrungsbezogenen Parametern erforscht. Die Entwicklung einer Fallbasis mit Hilfe des Fallbasierten Schließens, einer Form Künstlicher Intelligenz, zeigt das Entwicklungs- und Integrationspotenzial der Automatisierung auf, insbesondere auch im Hinblick auf neue Ansätze z.B. Industrie 4.0. Erste Lösungen zur Bewältigung der identifizierten Herausforderungen der mehrmethodischen Prozessbewertung werden vorgestellt. Abschließend wird ein Ausblick auf den weiteren Forschungsbedarf gegeben und die Übertragbarkeit des mehrmethodischen Bewertungsansatzes auf andere Anwendungsfelder z.B. Bioabfallbehandlung, Kläranlagen angeregt.Agricultural biogas plants significantly contribute to the generation of renewable energies in Germany. Approx. 9,300 facilities account 5.3% of the total generated electricity in Germany. Optimization of these biogas plants will undoubtably promote the sustainable provision of electricity, heat and natural gas. This research study developed a multi-methodical assessment approach to de-scribe the quality of input substrates as part of a holistic process optimization. This is achieved by combination of conventional analysis, use of organoleptic parameters, integration of process- as well as substrate-specific experient ba-sed knowledge. Correlations and causalities between chemical-physical, biological, organoleptic and experiential parameters are explored. These inves-tigations based on semi-technical experiments. Using case-based reasoning, a form of artificial intelligence, demonstrates the potential for development and integration of automation. Solving approaches to overcome the challenges of multi-methodical process assessment are presented. Finally, an outlook on further research needs is given. Furthermore, the trans-ferability of the multi-methodical assessment approach to other fields of application like bio-waste treatment or sewage treatment plants, is incited

Erfahrungsmanagement mit fallbasierten Assistenzsystemen

Erfahrungsmanagement (EM) ist eine Spezialform des Wissensmanagements, die sich mit aufgabenbezogenem Wissen beschäftigt. Diese Arbeit entwickelt ein Rahmenwerk für Assistenzsysteme, die Menschen bei EM-Aufgaben unterstützen. Es untersucht nicht nur technische Fragen (Erfahrungswissen sammeln, strukturieren, speichern und wiederverwenden) sondern auch organisatorische (Erfahrungswissen evaluieren und pflegen) und psychosoziale Aspekte (ein EM-System integrieren, Barrieren vermeiden, den Systemeinsatz bewerten). Fallbasierte Anwendungsbeispiele für industrielle und experimentelle Szenarien zeigen, welche Prozesse wo unterstützt oder gar teilautomatisiert werden können. Sie dienen der experimentellen Evaluierug der Fragen, die ich zu Beginn jedes Anwendungskapitels formuliert habe.Experience Management (EM) is a special form of Knowledge Management that deals with task-based knowledge. This thesis provides a framework for assistant systems that support human beings in EM tasks. It deals not only with technical issues (how to collect, structure, store, retrieve, and reuse experiential knowledge), but als with organizational issues (how to evaluate and maintain it) and psychosocial questions (how to integrate an EM system, how to avoid barriers, how to evaluate the success of the whole system). Case-based sample applications from both, industrial and experimental scenarios, show to what extend the particular EM processes can be supported or which sub-processes can even be automated. By means of experiments with these implemented samples, we evaluate the topics that are discussed at the beginning of each application chapter

Knowledge Extraction and Summarization for Textual Case-Based Reasoning: A Probabilistic Task Content Modeling Approach

Case-Based Reasoning (CBR) is an Artificial Intelligence (AI) technique that has been successfully used for building knowledge systems for tasks/domains where different knowledge sources are easily available, particularly in the form of problem solving situations, known as cases. Cases generally display a clear distinction between different components of problem solving, for instance, components of the problem description and of the problem solution. Thus, an existing and explicit structure of cases is presumed. However, when problem solving experiences are stored in the form of textual narratives (in natural language), there is no explicit case structure, so that CBR cannot be applied directly. This thesis presents a novel approach for authoring cases from episodic textual narratives and organizing these cases in a case base structure that permits a better support for user goals. The approach is based on the following fundamental ideas: - CBR as a problem solving technique is goal-oriented and goals are realized by means of task strategies. - Tasks have an internal structure that can be represented in terms of participating events and event components. - Episodic textual narratives are not random containers of domain concept terms. Rather, the text can be considered as generated by the underlying task structure whose content they describe. The presented case base authoring process combines task knowledge with Natural Language Processing (NLP) techniques to perform the needed knowledge extraction and summarization