Doris Entner entwickelt spezielle Algorithmen für Konstruktionsaufgaben, die ohne Computerunterstützung sehr zeitaufwendig oder nur schwer lösbar wären.
Immer leichter, günstiger, stabiler. Dies scheint eine Grundvoraussetzung für die Markttauglichkeit moderner Industrieprodukte zu sein, etwa im Maschinenbau. Doch nicht nur Ingenieure stehen hier vor hochkomplexen Aufgaben. Damit sie diese effizienter und schneller bewältigen können, tüftelt die Wissenschaft an eigens dafür zugeschnittenen Softwarelösungen. Auch Doris Entner forscht in diesem Bereich. „Solche Verbesserungen lassen sich durch mathematische Optimierungsalgorithmen erreichen“, erklärt sie. Die 35-Jährige ist Expertin für computerunterstützte Konstruktionsaufgaben, im Fachjargon Engineering-Design-Automation.
Entners Arbeitgeber ist das überbetriebliche Vorarlberger Forschungsinstitut V-Research. Es ist Teil des Netzwerks Austrian Cooperative Research (ACR) und begleitet Unternehmen im Zuge von Forschungs- und Entwicklungspartnerschaften bei Innovationsvorhaben. „Die Firmen profitieren von unserem Wissen und wir umgekehrt von deren Anwendungsfällen, bei denen wir unsere Methoden verfeinern können.“
Digitalisierte Produktentwicklung
Algorithmen sind Anleitungen für den Computer, um ein Problem zu lösen. Beschreibungen, die er abarbeitet, vergleichbar mit einem Kochrezept. Bei nur wenigen, aber schwer zu findenden oder gar Tausenden bis Millionen Lösungsmöglichkeiten setzt man sogenannte Optimierungsalgorithmen ein. „Das sind Verfahren, die Lösungen auf ihr Potenzial prüfen und schrittweise verbessern.“ Als Beispiel nennt Entner ein kürzlich abgeschlossenes Projekt zur Bestimmung der Blechdicken von Portalen und Auslegern von Kränen. „Dickere Bleche machen einen Kran stabiler, aber auch schwerer und teurer. Mittels Optimierung konnten wir eine verhältnismäßig leichte und günstige Konstruktion finden, die zugleich die statischen Anforderungen erfüllt hat.“
Dahinter steckt auch Know-how aus den Bereichen Datenanalyse und maschinelles Lernen. Dies beruht auf Algorithmen, die man darauf getrimmt hat, in Datenmengen selbstständig Muster und Gesetzmäßigkeiten zu erkennen. Aus den Informationen, über die sie verfügt, kann die Software dann Schlüsse ziehen und den Weg zu einer guten Lösung finden. „Solche Methoden haben wir als Teil einer der Optimierungen in diesem Projekt angewandt. Unser Team hat Annäherungsmodelle erarbeitet, anhand derer der Computer die statischen Werte schätzt.“ Dieses Vorgehen erspare sehr viel Zeitaufwand für die statische Berechnung. Die Praxistauglichkeit der endgültigen Lösung werde dann am Schluss natürlich noch genau überprüft.
Eine andere Anwendung sind Routineaufgaben wie das Konstruieren von Bestandteilen in unterschiedlichen Abmessungen. „Zum Beispiel haben wir das Erstellen von Konstruktionsmodellen und Zeichnungen automatisiert“, erzählt Entner. „Die Ingenieure müssen nur noch die Eckdaten eines Produkts in die Bedienoberfläche eingeben, und das entsprechende Modell sowie die Zeichnungen werden automatisch angepasst.“
Früh begeistert und froh im Ländle
Die Vorarlbergerin hat sich schon als Kind gern mit Rätseln und Zahlen beschäftigt. „Das Studium der technischen Mathematik schien mir darum naheliegend“, sagt sie. Nach dem Abschluss an der Universität Innsbruck promovierte sie in Computerwissenschaften an der Universität Helsinki. Die viereinhalb Jahre als Doktorandin in Finnland hätten nicht nur ihre Sprachkenntnisse, sondern auch ihr Wissen über maschinelles Lernen erweitert.
Obwohl sie die Zeit im Ausland genossen habe, sei sie froh gewesen, ins Ländle zurückzukehren und sich hier wissenschaftlich weiterentwickeln zu können. Das Familienleben mit zwei Söhnen könne sie durch die Unterstützung ihres Mannes, ihrer Eltern und nicht zuletzt durch die Flexibilität ihrer Firma gut mit der Forschungsarbeit vereinen. Eine schöne Anerkennung gab es letzten Herbst: Entner erhielt den im Rahmen des Wissenschaftspreises des Landes Vorarlberg vergebenen Spezialpreis für Nachwuchsforscher.
ZUR PERSON
Doris Entner studierte technische Mathematik an der Uni Innsbruck und promovierte 2013 in Computerwissenschaft an der Universität Helsinki, Finnland. Seither ist sie bei dem Vorarlberger Forschungsinstitut V-Research in verschiedenen Forschungsprojekten im Bereich Datenanalyse, maschinelles Lernen und computerunterstützte Konstruktionsprozesse tätig.
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("Die Presse", Print-Ausgabe, 01.06.2019)