Kurzbeschreibung des Projektes
Digitale Zwillinge verschiedenster Systeme werden immer öfter für die Entwicklung neuer, innovativer Produkte und Konzepte eingesetzt. Durch solche Modelle kann ein komplexes Systemverhalten einfach untersucht, verstanden und optimiert werden. Sie nehmen somit auch in der Lehre eine bedeutende Rolle ein, sowohl für das Blended-Learning als auch für das reine Distance-Learning.
Steigende Anforderungen an die Produktentwicklung erfordern, dass die Ingenieure von heute über das nötige Know-how verfügen, komplexe Zusammenhänge auch für multidisziplinäre, dynamische Systeme zu analysieren. In traditionellen Präsenzveranstaltungen wird dafür stark auf den Einsatz von Prüfständen im Labor gesetzt, womit die Veranschaulichung und die Analyse der dynamischen Vorgänge und Prozesse erleichtert wird. Die praxisorientierten Lernmodule bilden deswegen ein wesentlicher Bestandteil der Lehrpläne im Departement Technik und Architektur der Hochschule Luzern. Das Durchführen dieser praxisorientierten Lernmodulen wird aufgrund mehrerer Faktoren (Covid-19, grössere Unterrichtsklassen und zunehmende Heterogenität der Studierenden) schwierig.
Digitale Zwillinge tragen dazu bei, didaktisch qualitativ hochstehende Lehrmittel anzubieten, welche durch eine spielerische Herangehensweise (Gamification) das Interesse seitens der Studierenden an komplexen Systemanalysen steigern und somit zur effizienten Erreichung des Lernziels beitragen. Der Ausdruck «digitaler Zwilling» steht hier für ein Simulationsmodell von einem zu untersuchenden System, welches direkt in Webbrowsern ausgeführt werden kann. Unter «digitale Zwillinge» sind hier jedoch nicht nur einfache Webapps (z.B. interaktive Plots) gemeint, sondern aufwendigere Modelle, welche das komplexe dynamische Verhalten eines Systems beschreiben und somit nicht einfach, z.B. direkt in JavaScript (einer der Kern-Programmiersprachen für Webbrowser), zu programmieren sind. Das übergeordnete Ziel ist, den Studierenden künftig virtuelle Prüfstände in Form von digitalen Zwillingen, eingebettet in einer Lernplattform (LMS), anzubieten. Im Rahmen dieses Projekts sollen für drei Laboranwendungen aus verschiedenen Studiengängen (Maschinentechnik, Elektrotechnik & Gebäudetechnik) digitale Labors erarbeitet werden. Die Integration in die Lernplattform ILIAS ist Teil dieses Vorhabens. Ziel ist es, für die ausgewählten Laborversuche, Pilotdurchführungen in den entsprechenden Aus- und Weiterbildungsmodulen und darauffolgend eine Evaluation durchzuführen.
Projektergebnisse
- Laborprüfstände als Webapps:
- Online (Remote) Teaching for Laboratory Based Courses Using „Digital Twins“ of the Experiments – Fachpublikation im „Journal of Engineering for Gas Turbines and Power“
- Webseite DigiLab – Digitale Zwillinge von Laborprüfständen an der HSLU – Technik & Architektur
- Angebot & Unterstützung
Weiterführende Informationen / Links
- Beispiel eines digitalen Zwillings
- Blogbeitrag DigiLab: Digitale Zwillinge für Laborprüfstände (Januar 2022)
- Poster Mid Term Conference (3. November 2022)
- Blogbeitrag DigiLab: Einsatz von digitalen Zwillingen für Laborprüfstände in der Lehre (Dezember 2023)
Beteiligte Hochschule(n)
Hochschule Luzern
Projektteam
Dr. Ulf Christian Müller, HSLU, Projektleitung
Thomas Sergi, HSLU, Projektleitung
Ivo Steiner, HSLU
Tim Arnold, HSLU
Kilian Schuster, HSLU
Roger Buser, HSLU
Artem Sotnikov, HSLU
Carina Winiker, HSLU
Andres Wanner, HSLU
Kontaktmöglichkeiten
Dr. Ulf Christian Müller, HSLU –Technik & Architektur
Tel.: 041 349 39 53
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Thomas Sergi, HSLU – Technik & Architektur
Tel.: 041 41 349 39 32
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Projektdauer
1. April 2021 bis 31. März 2024