Verluste, die kein Dashboard mehr findet

Energie verbrennt, Ausschuss steigt, Inbetriebnahmen ziehen sich — und das nächste Dashboard findet die Ursache nicht. Sie sitzt eine Schicht tiefer: zwischen Messung, Modell und Regelkreis. Genau dort arbeite ich seit 2007.

Dieses Grundproblem zeigt sich in zwei typischen Situationen — Produktionsdruck im Mittelstand und anspruchsvolle technische Systeme, die unter Realbetrieb nicht robust genug laufen.

Produktion / Mittelstand

Typische Symptome in Produktionsunternehmen:

  • Versteckte Effizienzverluste, Ausschuss, Nacharbeit oder Materialverschwendung
  • Hoher Energieverbrauch bei schwankender Produktqualität
  • Prozesse zu empfindlich gegen Rohstoff- oder Lastschwankungen
  • Optimierungsideen lassen sich im laufenden Betrieb nicht sicher testen

Anspruchsvolle technische Systeme

Typische Symptome in technischen Systemen:

  • Eine neue Anlagen-Generation läuft, aber das geerbte Regelungskonzept passt nicht mehr
  • Wichtige Zustände sind nur indirekt messbar — es fehlt ein Soft Sensor oder Schätzer
  • Optimierung oder MPC wirkt offline plausibel, läuft im realen System aber nicht robust

Vor dem nächsten Tool: die richtigen Fragen

Diese Symptome sind selten reine Datenprobleme — sie entstehen aus dem Zusammenspiel von Physik, Regelkreis und Realbetrieb. Vor jeder Lösung muss klar sein:

  • welche Variable tatsächlich verändert werden sollte
  • welcher Messgröße man vertrauen kann
  • welches Modell gut genug ist
  • wie aus Prozesswissen eine stabile (teil-)automatische Regelung wird

Ihr Nutzen

  • Mehr Durchsatz und kürzere Zykluszeiten bei gleicher Qualität
  • Geringere Energie-, Kraftstoff- und Rohstoffkosten; weniger Ausschuss und Emissionen
  • Stabilere Prozesse trotz Störungen, schwankender Eingangsgrößen und Modellunsicherheiten
  • Schnellere Inbetriebnahmen und kürzere Versuchszeiten
  • Geringerer Komponentenverschleiß, Aktuatormüdigkeit und Wartungskosten
  • Geringere Abhängigkeit von knappen Spezialisten — fortschrittliche Automatisierung übernimmt komplexe Aufgaben rund um die Uhr, ohne Experten in jeder Schicht zu erfordern

So startet die Zusammenarbeit

Vom Erstgespräch bis zur laufenden Senior-Beratung — vier Schritte, ein bezahlter Einstiegspunkt.

Warum meine Expertise passt

Ich habe genau diese Problemklasse schon bearbeitet: nichtlineare Systeme mit unvollständiger Messung, harten Randbedingungen, wechselnden Betriebszuständen und übernommenen Reglern oder Optimierern, die nicht mehr zuverlässig reagieren.

Internationale Formation & Vor-Ort-Verfügbarkeit: PhD zwischen Spanien, der Schweiz (CERN) und Japan · Master zwischen Frankreich, Deutschland und Polen · C2 in 5 Sprachen (PL, DE, EN, FR, ES) · Vor-Ort-Tage EU-weit verfügbar.

Dr. Rafał Noga, Industrielle KI & Advanced Process Control
2000 Regelung in der Praxis seit
LHC Echtzeit-NMPC, am CERN getestet
PhD in Regelungstechnik
5 Sprachen
Erfahrung bei
CERN IAV GmbH Skysails Power GmbH evosoft GmbH (Siemens) Atena Engineering GmbH (Assystem Group)

Frühere Stationen, keine Kunden-Endorsements.

Werkzeuge & Plattformen
Python MATLAB / Simulink C / C++ CasADi / acados WinCC OA

Meine Erfolgsgeschichten

Kryotechnik · NMPC PUBLIKATION / PROOF-OF-CONCEPT Kryotechnik · NMPC

Echtzeit-NMPC für Kryotechnik mit sparsamer Messung

Output-Feedback Economic NMPC und nichtlineare Zustandsschätzung für einen hochgradig nichtlinearen LHC-Suprafluid-Helium-Prozess mit Totzeit, inverser Reaktion, Sättigung, Randbedingungen und sparsamer Instrumentierung.

Zeigt, wie First-Principles-Modellierung, Schätzung, Vereinfachung und Online-Optimierung Advanced Control für einen beschränkten kryogenen Prozess praktisch nutzbar machen.

Relevant für: Kryoanlagen, Beschleunigerlabore, Fusion, supraleitende Magnete und Prozessregelungs-Teams.

Belegte Aufgabe

"best possible controller for the temperature regulation … of the … superconducting magnets … (LHC)"

CERN · Empfehlungsschreiben (Geneva, 10.03.2009)
Bewertung

„Ich empfehle Herrn Noga ohne jegliche Vorbehalte."

CERN · Empfehlungsschreiben (Genf, 10.03.2009)
Airborne Systems · Trajektorienoptimierung PUBLIKATION + PROJEKTARBEIT Airborne Systems · Trajektorienoptimierung

Von übernommenen Prototyp-Reglern zu optimierten Flugtrajektorien

SkySails-Erfahrung von Full-Scale-Prototyp-Tuning, Flugdatenanalyse, Identifikation und modellbasierter Feedback-Verbesserung über Sollwertanpassung bis zur nichtlinearen, beschränkten Trajektorienoptimierung für Variable-Trim-Kites.

Zeigt den Weg vom nutzbaren realen Prototyp bis zu Optimierungs-Workflows für Sollwerte, Performance-Studien, Sensitivitäten und Komponentenentscheidungen.

Relevant für: AWES, Parafoil-, Tethered-Drone-, UAV- und Flight-Autonomy-Teams.

Belegte Aufgabe

„Nichtlineare Optimierung von Flugbahnen von gefesselten Drachen“

SkySails Power GmbH · Arbeitszeugnis (Hamburg, 31.03.2024)
Bewertung

„Aufgrund seiner sehr guten Leistungen und Fähigkeiten waren wir mit Herrn Noga stets außerordentlich zufrieden.“

SkySails Power GmbH · Arbeitszeugnis (Hamburg, 31.03.2024)
Windenergie · Große Maschinen PROJEKT / ÖFFENTLICHES MATERIAL Windenergie · Große Maschinen

Advanced Control für größere, elastischere Maschinen

Windturbinen-Regelung mit modellbasierter Architektur, Zustandsschätzung, Economic-NMPC-Denken, Parameteroptimierung, Diagnostik und dem Ausgleich von Energieertrag, Strukturbewegung, Ermüdungslasten, Aktuatorverschleiß und Randbedingungen.

Relevant, wenn eine neue Maschinengeneration flexibler oder stärker gekoppelt wird und das übernommene Regelungskonzept Performance und Lasten nicht mehr robust ausbalanciert.

Relevant für: Windturbinen-OEMs, Maschinenbauer, Renewable-Energy-R&D und Heavy-Machinery-Control-Teams.

Belegte Aufgabe

„Konzeption nichtlinearer modellprädiktiver Regler (NMPC) für eine Windenergieanlage“

IAV GmbH · Arbeitszeugnis (Gifhorn, 31.07.2020)
Bewertung

„Besonders hervorzuheben sind sein ausgesprochen analytisches Denkvermögen und seine sehr rasche Auffassungsgabe.“

IAV GmbH · Arbeitszeugnis (Gifhorn, 31.07.2020)
Soft Sensors · Sensorfusion PROJEKT + WIEDERKEHRENDES MUSTER Soft Sensors · Sensorfusion

Schätzen, was nicht direkt gemessen wird

Nichtlineare Datenfusions-Schätzung für ein Paragliding-Variometer — First-Principles-Aerodynamikmodell, Sensorfusions-Architektur und experimentelle Flüge — sowie das wiederkehrende Soft-Sensor-Muster, das sich quer durch die oben gezeigte Kryogenik-, Wind- und Airborne-Systems-Arbeit zieht.

Zeigt den Soft-Sensor-Ansatz als konkrete Produkt-Engineering-Arbeit: Modell + verfügbare Sensoren + nichtlineare Schätzung liefert die Größe, die Operator oder Regler tatsächlich braucht.

Relevant für: Prozessanlagen, Maschinenbauer, Sensorhersteller, Soft-Sensor-Projekte, F&E-Teams mit spärlichen oder verrauschten Messungen.

Belegte Aufgabe

„Entwicklung von Zustandsschätzern für lineare und nichtlineare Systeme“

SkySails Power GmbH · Arbeitszeugnis (Hamburg, 31.03.2024)

Meine Publikationen

Peer-Review-Artikel, Konferenzbeiträge und Dissertationen zu Model Predictive Control, Zustandsschätzung und Kryotechnik am CERN.

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Vom Symptom zur passenden technischen Schicht

Wenn das Symptom klar ist, geht es nicht um ein Schlagwort. Entscheidend ist, welche technische Schicht schwach ist: Messung, Schätzung, Überwachung, Regelung, Optimierung oder Simulation.

Schicht 1 Die richtigen Signale fehlen, sind inkonsistent oder nicht sauber historisiert.

Typische Lösung: Messung & Dateninfrastruktur

Bevor Optimierung oder fortgeschrittene Regelung greifen, braucht die Anlage belastbare Messwerte, Zeitstempel, Skalierung und Datenzugang.

Schicht 2 Die entscheidende Qualitätsgröße oder der wichtige innere Zustand wird nicht direkt gemessen.

Typische Lösung: Soft Sensors & Zustandsschätzung

Relevant bei verspäteten Laborwerten, versteckten Zuständen oder wenn eine inferentielle Messschicht fehlt.

Schicht 3 Der Prozess driftet, verhält sich auffällig oder produziert Anomalien ohne klare Ursache.

Typische Lösung: Prozessüberwachung (SPC / MSPC / FDD)

Damit werden Abweichungen früh sichtbar, bevor daraus Ausschuss, Qualitätsprobleme oder Stillstände werden.

Schicht 4 Verschleiß, Degradation oder Ausfallrisiko treiben ungeplante Stillstände und Wartungskosten.

Typische Lösung: Prädiktive Instandhaltung

Relevant, wenn das eigentliche Problem zustandsbasierte Instandhaltung ist und nicht Sollwertführung oder Prozessoptimierung.

Schicht 5 Regelkreise schwingen, Störungen wirken stark, und mehrere Variablen und Grenzen greifen ineinander.

Typische Lösung: APC / MPC / NMPC

Das ist die richtige Schicht, wenn die Anlage bessere geschlossene Regelung braucht und nicht nur mehr Sichtbarkeit.

Schicht 6 Die Anlage läuft, aber nicht im wirtschaftlich besten Betriebspunkt.

Typische Lösung: Echtzeit-Optimierung

Relevant, wenn Durchsatz, Energie, Ausbeute und Restriktionen unter wechselnden Bedingungen laufend gegeneinander abgewogen werden müssen.

Schicht 7 Teams brauchen sichere Tests, schnellere Inbetriebnahme oder Operator-Training ohne Produktionsrisiko.

Typische Lösung: Digitaler Zwilling

Nützlich, wenn das Nadelöhr in Experimenten, What-if-Analysen oder Vertrauensaufbau vor Änderungen an der realen Anlage liegt.

Meine Fokusbereiche

Die Arbeit konzentriert sich dort, wo modellbasierte Regelung, Schätzung und Optimierung direkt in den Betrieb eingreifen.

Prozessindustrie & Kryogene Regelung

Prozessindustrie — APC/MPC, Soft-Sensoren, kryogene Regelung

APC/MPC, Soft-Sensoren und modellbasierte Regelung für Prozessanlagen, einschließlich kryogener und thermo-hydraulischer Systeme mit harten Grenzen.

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Fertigung & CNC

Fertigung & CNC — Automatisierung, Roboterzellen, Maschinenbau

Zykluszeiten senken und Durchsatz erhöhen bei CNC-Bearbeitung, Roboterfräsen und Montagelinien. Konturfehler-Kompensation, Vorschuboptimierung und Auslenkungsvorhersage reduzieren Ausschuss und verbessern Oberflächenqualität.

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Windturbinen-Regelung

Windturbinen-Regelung — Pitch, Torque, Lastreduktion, Tower-Damping

Pitch-, Torque- und Supervisory-Control, Diagnostik sowie Economic-Control-Konzepte für Utility-Scale-Anlagen.

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Gleitschirm- & Drachensysteme

Gleitschirm- & Drachensysteme — Parafoil, AWES, UAV-Autopilot

Flugzustandsschätzung und geschlossene Regelkreise für Gleitschirme und Drachensysteme — Beobachterentwurf, Stabilitätsaugmentierung und autonome Führung, gestützt auf über 1.000 Gleitschirm-Flugstunden.

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Europäische F&E-Konsortien

Verfügbar als benannter technischer Partner / wissenschaftlicher Berater für Anträge in Eureka, Eurostars-3, Horizon Europe und ZIM-Kooperation international. Kredentialierte Tiefe in den Säulen Prozesstechnik, Mechatronik und autonome Flugsysteme. In Deutschland ansässig; ZIM-förderfähig.

Wie ich in Ihr Konsortium passe →

Häufig gestellte Fragen

Häufige Fragen zu Advanced Process Control und zur Zusammenarbeit.

Was ist Model Predictive Control (MPC)? +

MPC ist eine fortschrittliche Regelungsstrategie, die ein mathematisches Modell Ihres Prozesses nutzt, um zukünftiges Verhalten vorherzusagen und Stellgrößen zu optimieren. Sie eignet sich besonders für Mehrvariablen-Systeme mit Nebenbedingungen.

Wie lange dauert eine APC-Implementierung? +

Die Dauer variiert je nach Umfang. Eine Diagnosephase dauert typischerweise 2-4 Wochen. Ein vollständiger Proof-of-Concept kann in 2-3 Monaten abgeschlossen werden. Ich arbeite in agilen 2-Wochen-Sprints.

Welchen ROI können Sie erwarten? +

Veröffentlichte Referenzimplementierungen berichten: 17 % weniger Primärenergie in der Simulation gegenüber der bisherigen regelbasierten Steuerung eines Schweizer Bürogebäudes (ETH Zürich OptiControl-II, IEEE TCST 2016), mehr als 50 % geringere Variabilität der Calcinatortemperatur in einem Zementwerk (Holcim Lägerdorf / ABB, 2008) und den mittleren Brammentemperaturfehler eines Wärmofens von 13,0 K auf 0,9 K gesenkt (Dillinger / TU Wien, 2013). Die Amortisation hängt von Ihren Energie- und Qualitätskosten und vom Ausgangspunkt ab – deshalb schätze ich sie pro Fall, statt eine pauschale Spanne zu nennen. Jeder Prozess ist anders — ein 30-Min Technik-Fit-Call genügt, um das realistische Potenzial für Ihr System einzuschätzen.

Arbeiten Sie remote oder vor Ort? +

Beides. Viele Phasen können remote erfolgen: Datenanalyse, Modellentwicklung, Simulation. Vor-Ort-Präsenz ist wertvoll für Inbetriebnahme, Operator-Training und erste Diagnose.

Mit welchen Branchen arbeiten Sie? +

Prozessindustrie (Chemie, Pharma, Lebensmittel), Fertigung, Maschinenbau und Energieerzeugung. Jede Branche mit komplexen Mehrvariablen-Prozessen kann profitieren.

Können Sie eine NDA unterzeichnen, bevor ich Daten teile? +

Ja — eine gegenseitige NDA ist Standard. Ich unterzeichne, bevor Daten oder Prozessdetails ausgetauscht werden. Ich arbeite auch in exportkontrollierten und sicherheitssensiblen Umgebungen.

Was passiert, wenn das Projekt nicht die erwarteten Ergebnisse liefert? +

Jedes Engagement ist in Phasen mit klaren Lieferobjekten und Ausstiegspunkten strukturiert. Wenn eine Phase zeigt, dass der erwartete Nutzen nicht erreichbar ist, kommuniziere ich das klar — und stoppe — anstatt weiter zu fakturieren. Ein gescheiterter Proof-of-Concept früh ist weit günstiger als ein gescheitertes Deployment spät.

Können Sie mit unserem bestehenden SCADA / DCS / ERP arbeiten? +

Ja. Ich arbeite auf der Datenschicht — wenn Ihr Historian oder Ihre Dateninfrastruktur Standardformate exportiert (OPC-UA, CSV, REST), kann ich damit arbeiten, unabhängig vom DCS- oder SCADA-Anbieter. Integration auf SPS-Ebene erfordert Zusammenarbeit mit Ihrem Automatisierungsteam oder dem Anbieter.

Wem gehört das geistige Eigentum und der Code aus dem Projekt? +

Der entwickelte Code und die Modelle bleiben geistiges Eigentum von Dr. Noga. Der Kunde erhält eine im Entwicklungspreis enthaltene dauerhafte Nutzungslizenz. Exklusivlizenzen und Wettbewerbsverbote (NCA) sind möglich und verhandelbar. Details werden im Vertrag festgelegt.

Arbeiten Sie allein oder mit einem Team? +

Hauptsächlich allein — das bedeutet Aufmerksamkeit auf Senior-Level bei jeder Aufgabe, keine Junior-Übergaben und kein Account-Manager-Overhead. Für Projekte, die zusätzliche Kapazität erfordern, habe ich ein bewährtes Netzwerk von Spezialingenieuren.

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Dr. Rafał Noga

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