In Zeiten der Globalisierung und des digitalen Wandels müssen insbesondere klein- und mittelständische Unternehmen auf die gestiegenen Anforderungen in der Produktion reagieren. Bestmöglich funktionierende Maschinen und Investitionen in neue Technologien sind für Unternehmen im Umfeld der Industrie 4.0 überlebenswichtig, um Produktionsprozesse stetig zu verbessern und die Produktivität zu erhöhen.
„Die IMPROVE-Tools steigern nicht nur die Funktionalität der Maschinen erheblich, sie vereinfachen gleichzeitig auch ihre Bedienung“, erklärt IMPROVE-Koordinator Prof. Dr. Oliver Niggemann von der Hochschule Ostwestfalen-Lippe. „Die in IMPROVE entwickelten Lösungen integrieren Methoden der Künstlichen Intelligenz in die Automation, z.B. Maschinelles Lernen. Gerade in Kombination mit Simulationsansätzen erschließen sich dadurch neue Möglichkeiten der Anlagenplanung und des Betriebs. “
Die Lösungen im Bereich Simulation & Optimization (Simulation & Optimierung), Condition Monitoring (Maschinelles Lernen), Alarm Management und Quality Prediction bieten vielfältige Vorteile für den Herstellungsprozess: Mithilfe der Tools wird die Produktqualität vorhergesagt und verbessert; Abnutzungsprozesse können automatisch erfasst werden, Produktionsprozesse optimiert, Abfall kann reduziert und eine deutliche Steigerung der Produktivität erreicht werden.
IMPROVE-Tools im Überblick
Mit der Simulation & Optimization-Lösung von IMPROVE können Maschinenhersteller den Produktionsprozess nachhaltig verbessern. Das Tool simuliert die Produktion, sodass die Betreiber schnellstmöglich die Maschineneinstellungen anpassen können. Weitere Vorteile: Die Lösung gibt eine Qualitätsprognose ab, kann einen Walzenwechsel simulieren, optimiert den Energieverbrauch und ermöglicht es, die Bedienung der Maschine mit Augmented-Reality-Brillen zu trainieren.
Die Condition Monitoring-Lösung ermöglicht präzise Vorhersagen zur Wartung der Maschinen. Aktuell wird Condition Monitoring meist von erfahrenen Mitarbeitern durchgeführt – mit einer hohen Fehlerquote. Das innovative IMPROVE-Tool beruht auf Methoden der künstlichen Intelligenz: Datenerfassungssysteme und Algorithmen lernen das Systemverhalten und können so Anomalien erkennen und an der Anlage lokalisieren. Das Ergebnis ist ein datenbasiertes, selbstlernendes Werkzeug, das Verschleiß berechnet, frühzeitig auf notwendige Wartungsarbeiten hinweist und damit teure Produktionsausfälle verhindert.
Die Alarm Management-Lösung von IMPROVE unterstützt Maschinenbetreiber dabei, Alarmfluten zu erkennen und aufzulösen. Grundlage des Algorithmus bildet ein datenbasiertes Similarity-Learning-Modell, das Case-Based-Reasoning und Expertenwissen integriert. Das Tool unterstützt den Maschinenbediener dabei, die Ursache von Alarmfluten zu erkennen und die entsprechende Problemlösung einzuleiten.
Die Quality Prediction-App von IMPROVE trifft Vorhersagen über die Qualität im Produktionsprozess. Dies geschieht anhand von datenbasierten Modellen, die sich an den Maschinenparametern orientieren. So können mithilfe der App sehr genaue Vorhersagen getroffen, die Qualität überwacht und der Produktionsprozess optimiert werden.
„Unsere Tools unterstützen die Maschinenbetreiber und vereinfachen die Bedienung der Industrieanlagen“, erklärt Professor Niggemann. „Mit den IMPROVE-Lösungen bieten wir ein passgenaues und intuitives Human Machine Interface (HMI) an, das den gesamten Produktionsprozess verbessert und den Bediener der Maschine optimal entlastet und unterstützt.“
IMPROVE-Tools: Anwendung in der Industrie
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden die erarbeiteten Lösungen in verschiedenen Fallstudien direkt in der Praxis angewendet. „Wir haben die IMPROVE-Tools in unseren Maschinen und Produktlinien erfolgreich getestet“, berichtet Davide Buratti, Forschungs- und Entwicklungsleiter bei dem italienischen Industriepartner OCME. „Die Ergebnisse waren sehr vielversprechend: Mit den neuen Lösungen haben wir die Engineering-Phase verkürzen können und die Konfiguration so optimiert, dass wir Raum in der Industrieanlage einsparen und den Energieverbrauch senken konnten. Nun planen wir die Implementierung der Technologien in andere Maschinen für unsere Kunden, um die Effizienz der Produktionsprozesse weiter zu steigern.“
Mehr über IMPROVE und die 4.0-Lösungen: improve-vfof.eu/findings/.