Problembeschreibung
Bei der Optimierung von Prozessen stößt man schnell an die Grenzen der herkömmlichen Mathematik, da hier viele Gleichungen mit mehreren Unbekannten gelöst werden müssen. Die Abbildung 1 zeigt einen einfachen Regelkreis, bei dem dem Regler nur eine Führungsgröße vorgegeben wird. Hier sind mehrere Verfahren je nach Wahl des Reglers bekannt und Stand der Technik. Erfahrungen aus der Praxis haben jedoch gezeigt, dass auch bei diesen „einfachen“ Prozessen der Mensch dazu neigt, sich nicht mit der Mathematik zu beschäftigen. Die Folge ist, ein Regelkreis bringt nicht das Optimum an Möglichkeiten oder es müssen teure adaptive Regler eingesetzt werden, die selbsttätig eine Optimierung vornehmen können.
Mit dem Fortschreiten der Technik werden die Optimierungsaufgaben immer komplexer und somit auch die mathematischen Ansätze. Für einen Regelkreis mit zwei Stellgrößen sind noch Lösungen bekannt, werden es jedoch mehr, sind kaum noch Möglichkeiten vorhanden, den Regler auf ein Optimum ein zu stellen.
Ein Beispiel für einen solchen Prozess ist die Herstellung eines Produktes, das aus verschiedenen Stoffen zusammen gemischt werden soll (Abbildung 2). Bei der Papierherstellung aus verschiedenen zurückgeführten Rohstoffen, unterschiedlicher Zusammensetzung, tritt dieses Problem regelmäßig auf. Erschwerend kommt hier jedoch hinzu, dass die zugeführten Altpapiersorten die Umwelt unterschiedlich belasten. Eine Optimierung kann daher nach qualitativen wie auch nach Umweltbelastungsfaktoren erfolgen. Durch die Komplexität dieses Prozesses der Papierherstellung eignet er sich gut, um im Rahmen dieser Masterarbeit, die Möglichkeiten durch den Einsatz von evolutionären Algorithmen auf zu zeigen.