Studienbericht beschreibt KI-Einsatz, Datentechnologien und neue Geschäftsmodelle für die Produktion

Werkstoffe 06. 11. 2022
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Wie lassen sich bestehende Produktionsprozesse mit digitalen Methoden neu gestalten und optimieren? Wann lohnt es sich für Unternehmen, in solche Prozesse einzugreifen und sie durch digitale Technologien zu verändern? Das International Center for Networked, Adaptive Production ICNAP, ein Zusammenschluss aus drei Fraunhofer-Instituten aus Aachen, stellt in einem frisch veröffentlichten Studienbericht aktuelle Forschungsergebnisse zur Digitalisierung in der Industrie vor. Der kostenlose Bericht fasst praxisnahe Forschungsarbeiten zum Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion, zur maschinenintegrierten Echtzeitkommunikation auf Basis von 5G-Netzwerken und zur Monetarisierung von Industriedaten zusammen und steht ab sofort zum kostenlosen Download bereit.

Die digitale Vernetzung im Sinne der Indus­trie 4.0 soll Prozessketten effizienter, flexibler und nachhaltiger machen. Immer mehr Unternehmen suchen daher nach Möglichkeiten, ihre Produktion zu digitalisieren, doch die Auswahl passender Maßnahmen erfordert häufig tiefgreifendes technologisches Hintergrundwissen. Ziel des International Center for Networked, Adaptive Production ICNAP ist es, dieses Wissen gemeinsam mit Unternehmen auf wissenschaftlicher Grundlage zu erarbeiten und die Partner gleichzeitig auf dem Weg zur Digitalisierung unterstützend zu begleiten. In öffentlich geförderten, einjährigen Forschungsprojekten haben sich die Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher mit den drängenden Fragen rund um die Digitalisierung der Produktion befasst. In fünf Praxisstudien haben sie Ergebnisse erarbeitet, die sie interessierten Unternehmen nun im gerade erschienenen ICNAP Study Report 2021 kostenlos zur Verfügung stellen. Das Themenspektrum der Arbeiten reicht von der Maximierung des Nutzens von bereits existierenden Daten über die Einsatzfelder von maschinen- und sensorintegrierter Echtzeitkommunikation bis zu Anwendungen der künstlichen Intelligenz.

Daten effektiv ­nutzen und monetarisieren

Während der Produktion entstehen große Mengen an Sensor- und Maschinendaten, die genutzt werden können, um in der Entwicklung, der Produktion oder mit produktbezogenen Dienstleistungen Mehrwerte für Unternehmen und Kunden zu erzielen. Eine der fünf ICNAP-Studien beschreibt, wie Unternehmen entlang ihrer Wertschöpfungskette die Erkenntnisse aus der Analyse industrieller Daten am besten nutzen und schließlich auch monetarisieren können. Im Rahmen einer Fallstudie legen die Autoren beispielhaft dar, wie sich mit den passenden Strategien der Zeitaufwand zur Sicherung der gewünschten Produktqualität deutlich minimieren lässt.

Echtzeitkommunikation ­verhindert Bauteilfehler

Fehler, die in der Fertigung entstehen, lassen sich durch passende Sensorik zwar registrieren, aber häufig erst im Nachgang des Prozesses auswerten. Gerade für kostspielige Bauteile ist es daher wünschenswert, Korrekturen durch eine adaptive Regelung schon im laufenden Prozess auszugleichen. Dies erfordert jedoch eine Echtzeitkommunikation zwischen Sensor und Maschinensteuerung. In mehreren Forschungsprojekten haben Forscherinnen und Forscher untersucht, welche technologische Infrastruktur für die Echtzeit-Datenübertragung geeignet ist. 5G-Netzwerke und Edge-Cloud-Systeme können hier vielversprechende Ansätze bieten.

Anleitung zur Integration von KI und ­XR in Produktionsprozesse

Künstliche Intelligenz (KI) oder Extended ­Reality (XR) haben das Potenzial, Mitarbeitenden, etwa Maschinenbedienern, die Arbeit zu erleichtern und dadurch die Produktion ­effektiver zu gestalten. Wie sich das Deploy­ment von trainierten Machine-Learning-­Modellen in der Produktion realisieren lässt und wie Extended-Reality-Anwendungen die Interaktion zwischen Menschen und Produktionsanlagen vereinfachen können, beschreiben die Forschenden in zwei weiteren Studienberichten. Das Resultat sind Schritt-für-Schritt-Anleitungen für eine erfolgreiche Integration in bestehende Produktionsprozesse. Der Studienbericht steht zum kostenlosen Download bereit unter:

www.ipt.fraunhofer.de/de/publikationen/whitepaper-trendreporte-studien/icnap-­study-report-2021.html

Die ICNAP-Community

Das International Center for Networked, Adaptive Production ICNAP ist ein Zusammenschluss der drei Aachener Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT, für Lasertechnik ILT sowie für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, sowie ­weiterer Experten aus Industrie und Forschung. Es wurde mit dem Ziel gegründet, eine offene Forschungsplattform und industrielle Testumgebung aufzubauen, in der innovative Ansätze der Digitalisierung in der Produktion unter realistischen Bedingungen ent­wickelt und evaluiert werden können. Zurzeit umfasst die ICNAP-Community mehr als 20 Partner, die gemeinsam erarbeiten, mit welchen neuen Lösungsansätzen aus der Informationstechnologie der Wandel zur Industrie 4.0 tatsächlich gelingen kann und welche Voraussetzungen es dabei zu erfüllen gilt.

 

(Bild: Fraunhofer IPT)

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