Die Studierenden erwerben die Kompetenz, ein gegebenes Thema auf wissenschaftliche Weise zu bearbeiten, indem sie eine Literaturrecherche durchführen, eine Präsentation mit anschließender Diskussion vorbereiten und halten sowie einen schriftlichen Bericht ausarbeiten.

• Pflichtfächer des Studienschwerpunktes Automatisierungstechnik

•  Eigenverantwortlich zu vereinbaren: Treffen mit Betreuer
• spät. 29.06.26: erste Abgabe des Berichts zur Korrektur beim Betreuer
• spät. 20.07.26: zweite Abgabe des korrigierten Berichts beim Betreuer
• 13.07 & 20.07.2026: Seminarvorträge (inkl. eigenen Seminarvortrag halten)

• Der Termin zum 1. Treffen mit dem Betreuer erfolgt eigenverantwortlich.
• Der Termin zum 2. Treffen erfolgt spätestens zwei Wochen vor erster Berichtabgabe.
• Der Probevortrag wird spätestens eine Woche vor „Seminarvorträge“ gehalten.
• Termine sind in angemessener Vorlaufzeit mit dem Betreuer zu vereinbaren.
• Nichtbeachtung der Fristen führt zum Ausschluss aus dem Seminar.

1. Implementierung von Grafcets (IEC 60848) mittels IEC 61499
Dieses Thema beschäftigt sich mit der systematischen Übersetzung von GRAFCET-Modellen (IEC 60848) in IEC 61499-Anwendungen zur Realisierung verteilter Steuerungssysteme. Dazu werden Übersetzungsmuster für die wichtigsten GRAFCET-Sprachelemente auf die Architektur von IEC 61499 abgebildet. Ein selbst gewähltes Steuerungsproblem soll eigenständig in 4diac und geeigneter Grafcet-Software implementiert werden, wobei die Grenzen der Methodik experimentell herausgearbeitet werden sollen.

2. Eigenschaften und Analysemethoden von Petri-Netzen
Petri-Netze sind ein mathematisches Modell zur Beschreibung paralleler, verteilter und ereignisgesteuerter Prozesse. Ziel dieses Seminarthemas ist es, die grundlegenden Eigenschaften – wie Erreichbarkeit, Lebendigkeit und Deadlock-Freiheit – sowie die zugehörigen Analysemethoden systematisch darzustellen. Anhand eines selbst modellierten und in einer geeigneten Petri-Netz- Software simulierten Beispiels sollen eigene Analyseergebnisse erstellt und kritisch bewertet werden.

3. Knowledge-Graph-basierte Ingenieurwesenanalyse
Eine Knowledge-Graph-basierte Analyse nutzt strukturierte Wissensnetze, um Prozesse, Abhängigkeiten und Entscheidungslogiken im Ingenieurwesen transparent darzustellen. Dabei werden Datenquellen, Systeme, Rollen und Regeln als Knoten modelliert und ihre Beziehungen semantisch miteinander verknüpft. Wie können wir diese Kapazität gezielt für die Automatisierung von Analysen im Ingenieurwesen nutzen?

4. Die Rolle der Asset Administration Shell (AAS) in der Interoperabilität der Automatisierungstechnik
Die Asset Administration Shell (AAS) spielt eine zentrale Rolle für die Interoperabilität in der Automatisierungstechnik. Sie stellt eine standardisierte digitale Repräsentation von Anlagen, Maschinen und Komponenten dar und ermöglicht einen einheitlichen Informationsaustausch zwischen unterschiedlichen Systemen. Wie verbessert AAS die Interoperabilität in der Automatisierungstechnik?

5.  Greiferdesign in Pharma-Anwendungen (3D Modellierung)
Systematische Entwicklung und Bewertung mechanischer Parallelgreiferfingergeometrien /Greiferkonzepte für das Handling flexibler Schläuche. Der Studierende recherchiert Greiferkonzepte (Formschluss, Kraftschluss, Kombinationen), analysiert spezifische Anforderungen (definierte Lagepositionierung, Straffung, Integration zur Aufnahme kleinster Bauteile wie Pharmazeutischer Klingen) und entwickeln Konzepte des Greifvorgangs mit einem Parallelgreiferfingerdesign. Zur Unterstützung können Animationen mit Programmen wie Fusion oder 3D gedruckte Bauteile erstellt werden. 3D Daten der Greiferbasis liegen vor.

6. Computer-Vision-basierte Greifpunktbestimmung für Pharma-Anwendungen
Systematische Analyse von Bildverarbeitungsmethoden zur zuverlässigen Greifpunktbestimmung an flexiblen und schmalen Objekten (Schläuche, Klingen) in automatisierten Handling-Systemen. Als Ausgangspunkt kann eine bereits vorsegmentierte Szene durch ein Modell dienen. Der Studierende recherchiert klassische Bildverarbeitungsalgorithmen sowie KI-basierte Ansätze und bewertet deren Eignung für eine zuverlässige Bestimmung von Greifpunkten (aus z.B. Punktewolken/Tiefenkarte/IMU Daten/Konfidenzmap/RGB Bild, …) bei Parallelgreifern mit zwei Greifpunkten unter gegebenen Nebenbedingungen. Zur Validierung können Daten genutzt werden und die Methoden/Algorithmen visualisiert werden.

7. Erklärbarkeit KI-basierter Korrekturentscheidungen unter variierenden Toleranz- und Konfigurationsvorgaben
In der Flugzeugmontage können KI-Modelle genutzt werden, um unter vorgegebenen Randbedingungen geeignete Aktuatorpositionen und Korrekturkräfte zur Formkorrektur vorzuschlagen. Das Seminar untersucht, wie sich solche Entscheidungen bei veränderten Toleranzvorgaben oder eingeschränkten Aktuator-Konfigurationen verändern und wie diese Änderungen für einen industriellen Anwender nachvollziehbar dargestellt werden können. Neben einer Literaturrecherche ist eine begrenzte Anwendung eines vorhandenen Modells auf ausgewählte Testfälle vorgesehen.

8. Analyse und Bewertung lokaler Erklärungsverfahren für kleine neuronale Netze in einer ingenieurtechnischen Korrekturaufgabe
Lokale XAI-Verfahren wie SHAP, Integrated Gradients oder Sensitivitätsanalysen versprechen Einblicke in das Verhalten neuronaler Netze. Das Seminar untersucht, inwieweit solche Verfahren geeignet sind, ein kleines neuronales Netz in einer ingenieurtechnischen Korrekturaufgabe sinnvoll zu erklären, und bewertet ihren praktischen Nutzen sowie ihre Grenzen im industriellen Kontext. Der Schwerpunkt liegt auf einer kritischen Literatur- und Bewertungsarbeit mit optional kleinem Demonstrationsanteil.

9. Klassischer vs. moderner datengetriebener Reglerentwurf
Im Rahmen dieses Seminarthemas sollen zunächst klassische und moderne datengetriebene Reglerentwurfsverfahren gesammelt und anschließend je ein geeignetes Exemplar gegenübergestellt werden. Dabei soll analysiert werden welche Vor- und Nachteile die beiden ausgewählten Verfahren hinsichtlich Aufwands, Robustheit und Performance bieten. Ziel ist es, Stärken, Schwächen und Einsatzgrenzen beider Ansätze systematisch zu analysieren, kritisch zu bewerten und an einem Anwendungsbeispiel, z.B. basierend auf Simulationsuntersuchungen, zu validieren.

10. Sichere Parameteridentifikation mit garantierten Bounds für dynamische Systeme
Dieses Seminarthema behandelt Parameteridentifikation vor dem Hintergrund, dass neben der Punktschätzung auch garantierte Schranken für die unbekannten Parameter bestimmt werden sollen. Grundlagen für diese Art der Parameteridentifikation bilden robuste Optimierung oder Intervallrechnung, die Unsicherheiten explizit berücksichtigen. Anhand eines Anwendungsbeispiels soll u.a. untersucht werden, wie Modellfehler und Messrauschen, die identifizierten Parameterbereiche beeinflussen.

11. Bestimmung konsistenter Modellparametermengen mittels des Algorithmus SIVIA
In diesem Seminar soll auf Basis vorhandener Literatur erarbeitet und vorgestellt werden, was eine konsistente Parametermenge eines dynamischen Systems ist und wie diese als Mengeninversionsproblem formuliert werden kann. Außerdem soll erläutert werden, wie der Algorithmus "Set Inverter via Interval Analysis" (SIVIA) funktioniert. Ein einfaches, illustratives Beispiel soll erarbeitet und unter Verwendung einer vorhandenen Programmbibliothek in MATLAB implementiert werden.

12. Kontraktion äußerer Approximation von konsistenten Modellparametermengen
In diesem Seminar soll auf Basis vorhandener Literatur erarbeitet und vorgestellt werden, was eine konsistente Parametermenge eines dynamischen Systems ist. Ebenso soll erarbeitet werden, was unter einem "Contractor" in der Intervallanalysis verstanden wird und wie äußere Approximationen einer konsistenten Parametermenge kontrahiert werden können. Ein einfaches, illustratives Beispiel soll erarbeitet und in MATLAB implementiert werden.

13. Semantic Gap in technischen Dokumenten der Automatisierungstechnik – Klassifikation, methodische Erkennung und die Rolle von LLMs
Technische Dokumente in der Automatisierungstechnik – von Funktionsspezifikationen über Alarmkonfigurationen bis hin zu GRAFCET-Ablaufbeschreibungen – sollen das Verhalten eines Systems eindeutig beschreiben. In der Praxis entstehen jedoch häufig semantische Lücken zwischen dokumentierter Anforderung und tatsächlicher Umsetzung, ein Problem, das aus dem Requirements Engineering bekannt ist und zunehmend durch Large Language Models (LLMs) adressiert wird. Im Rahmen dieses Seminars erarbeiten Sie eine systematische Klassifikation von Gap-Typen (z. B. terminologische, strukturelle oder logische Lücken), untersuchen Möglichkeiten und Grenzen des LLM-gestützten Konsistenzabgleichs zwischen Spezifikation und Implementierung und wenden die gewonnenen Erkenntnisse exemplarisch auf ein bereitgestelltes Dokumentenpaar aus der Automatisierungstechnik an.

14: Alarmsysteme für autonome Prozessanlagen – Welche Designprämissen müssen überdacht werden?
Alarmsysteme in der Prozessindustrie werden nach IEC 62682 und ISA 18.2 konsequent auf den menschlichen Operator ausgelegt: Prioritätsstufen reduzieren kognitive Last, Quittierungskonzepte steuern Aufmerksamkeit, und Alarmtexte sind auf menschliche Wahrnehmung optimiert. Mit zunehmender Autonomie von Prozessanlagen stellt sich die Frage, welche dieser Designentscheidungen dem menschlichen Operator geschuldet sind und welche auch für einen maschinellen Operator sinnvoll bleiben. Im Rahmen dieses Seminars analysieren Sie die menschenzentrierten Designprämissen bestehender Alarmnormen, leiten daraus ab, welche Aspekte für autonome Systeme grundsätzlich neu gedacht werden müssen, und entwickeln ein begründetes Anforderungsprofil für ein maschinengerechtes Alarmsystem.