PTW News

Ein Jahr nach Start des Darmstädter Kompetenzzentrums für Arbeit und Künstliche Intelligenz (KompAKI), dessen Leitung im August von Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich übernommen wurde, gibt es in einigen Teilprojekten bereits weitreichende Fortschritte. Gemeinsam mit elf Instituten der TU Darmstadt und der Hochschule Darmstadt sowie acht Unternehmen und sieben Multiplikatoren sind MitarbeiterInnen unterschiedlicher Forschungsgruppen des PTW an insgesamt sieben der elf Entwicklungs- und Pilotprojekten beteiligt. Das Kompetenzzentrum für Arbeit und Künstliche Intelligenz (KompAKI) in Darmstadt zielt darauf ab, Potentiale einer menschengerechten Anwendung Künstlicher Intelligenz (KI) zu untersuchen und zu erschließen. Hierfür werden u.a. Ansätze kooperativer KIs erforscht sowie neue Methoden entwickelt, um die Arbeit in KI-unterstützten Arbeitssystemen zu bewerten. KompAKI verfolgt einen zweiteiligen Ansatz: Zunächst werden in sechs Entwicklungsprojekten die Potentiale von KI in der Arbeitswelt im Rahmen unterschiedlicher Themenfelder untersucht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend in fünf Pilotprojekten gemeinsam mit den Industriepartnern des Projekts validiert. Die Ergebnisse aller Teilprojekte werden nach deren Abschluss für einen Transfer in Lehre und Praxis aufbereitet. Mit dem Start des Projekts im Oktober 2020 begann auch für einige PTW-Mitarbeiter*Innen die Arbeit an ersten Entwicklungs- und Pilotprojekten. Neben der Entwicklung einer Methodik zur Identifikation von KI-Bedarfen in Entwicklungsprojekt 1 konnte eine umfangreiche Liste möglicher KI-Use Cases erstellt werden. Diese wird zu Beginn des Jahres 2022 auf der Projekthomepage veröffentlicht und kann im weiteren Verlauf als Inspiration für verschiedene Anwendungsfälle zur Deckung identifizierter KI-Bedarfe eingesetzt werden. In Pilotprojekt 1, welches die Erkenntnisse des ersten Entwicklungsprojektes nutzt, konnte die entwickelte Methodik zur Bedarfsidentifizierung bereits bei zwei Partnerunternehmen angewandt und validiert werden. In diesem Zuge entstanden Use Cases zum Einsatz von KI in digitalen Assistenzsystemen, deren Implementierung Bestandteil zukünftiger Arbeitspakete sein wird. Erste Ergebnisse zeigten sich ebenfalls in Entwicklungsprojekt 2, welches den Fokus auf die Entwicklung KI-basierter Geschäftsmodelle legt. Hierbei wurde durch Auswertung bestehender Geschäftsmodelle eine Taxonomie entwickelt, um unterschiedliche Geschäftsmodellansätze zu systematisieren und vergleichbar zu machen. Weiterhin wurden im Rahmen von Unternehmensbefragungen Erkenntnisse zur Zahlungsbereitschaft für KI-basierte Dienstleistungen gesammelt. Der Konferenzbeitrag zu den Ergebnissen dieses Teilprojekts wird im kommenden Jahr auf der Projekthomepage veröffentlicht. Das ebenfalls zu Beginn von KompAKI gestartete Pilotprojekt 3 behandelt den Einsatz von KI in der Qualitätssicherung. Hier steht der Paradigmenwechsel von der klassischen Post-Prozess statistischen Prozesskontrolle hin zur KI-basierten In-Prozessüberwachung mit Hilfe von Deep Learning im Fokus. Die Ergebnisse dieses Pilotprojekts resultieren in einem Demonstrator, der im Jahr 2022 in der Prozesslernfabrik CiP fertiggestellt wird. Neben den fünf bereits laufenden Teilprojekten werden im kommenden Jahr auch die letzten drei Pilotprojekte unter Beteiligung von PTW Mitarbeiter*Innen starten. Diese werden sich unter anderem mit dem Einsatz von KI im Kontext von Wertstromanalysen, Geschäftsmodellen sowie User Interfaces bei Werkzeugmaschinen befassen.

1000 Tonnen CO2 sparen

Am 02.11.2021 fand bei der IHK Darmstadt das Gründungstreffen des Netzwerks ETA-Plus Südhessen statt. Die regionalen Unternehmen und Netzwerkpartner setzten sich das gemeinsame Ziel, bis Ende 2023 mindestens 1000 Tonnen CO2 einzusparen. Dafür werden jährlich drei Netzwerktreffen bei Teilnehmern organisiert, um Best Practices zu teilen und neue Ideen zum Klimaschutz zu diskutieren. Wir als #ptwdarmstadt sind im Netzwerk als Partner dabei und bringen unsere Erfahrung aus Forschungs- und Umsetzungsprojekten zum Thema CO2-neutrale Produktion ein.

Im Rahmen des Kopernikus-Projekt Synergie wird u.a. von der Eta-Fabrik erforscht, wie sich die Industrie dem schwankenden Angebot erneuerbarer Energien anpassen kann. Der E-Flex Scanner ist eine vom PTW Darmstadt entwickelte Potenzialanalyse-App zur vereinfachten Wirtschaftlichkeitsbewertung des energetischen Flexibilitätspotentials in der Produktionsinfrastruktur. Wollen Sie das energieflexibilitätspotenzial Ihrer Industrieanlagen bewerten und von schwankenden Strompreisen profitieren? Dann nutzen Sie den E-Flex Scanner! Link zum E-Flex Scanner: www.synergie-projekt.de/ergebnis/e-flex-scanner.de

Um die CO2-Emissionen zu reduzieren, ist eine flexible Anpassung des industriellen Strombedarfs an das volatile Energieangebot aus erneuerbaren Energien notwendig. Zur Untersuchung der Energieflexibilität klimatisierter Räume in der Industrie wurde im Rahmen des Kopernikus-Projektes Synergie in der Eta-Fabrik ein innovativer Klimaraum aufgebaut. Für die Kühlung des Raumes sorgt eine smarte Kältemaschine, auf der Algorithmen zur Nutzenergiebedarfsprognose und Betriebsoptimierung implementiert werden. Das kurze Vorstellungsvideo gibt einen Überblick über die Versorgungstechnik des Klimaraums und der smarten Kältemaschine.

Seit Beginn des Jahres dürfen wir am PTW im Auftrag des EIT Manufacturing vier neue internationale Forschungsprojekte bearbeiten und damit relevante produktionstechnische Fragestellungen mit unseren europäischen Partnern thematisieren. Unter folgenden Links können Sie weiterführende Informationen zu den einzelnen Projekten erhalten:

Im Rahmen des Kopernikus Synergie Projektes wird untersucht, wie sich die Industrie dem schwankenden Angebot erneuerbarer Energien anpassen kann. Insbesondere die nachfrageseitige Flexibilisierung des industriellen Energiebedarfs wird einen wichtigen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten. Hohe Energieflexibilitätspotenziale liegen u.a. in der Bereitstellung von Prozesswärme und –kälte. Der VDI hat kürzlich die branchenübergreifenden Ergebnisse von vielversprechenden Energieflexibilitätsuntersuchungen in neun Industrieunternehmen veröffentlicht. Hier haben die DMK Deutsches Milchkontor GmbH und das PTW die innovativen Ergebnisse der energieflexiblen Prozesskältebereitstellung vorgestellt. Danke für die hervorragende Zusammenarbeit! Download des VDI Blauen Papiers „Energieflexibel in die Zukunft“ hier: www.synergie-projekt.de

Martin Beck blickt in einem kurzen Interview zurück auf seine Erfahrungen während seiner Zeit am PTW. Er hebt besonders die große Gestaltungsfreiheit, die er beispielsweise beim Aufbau der ETA-Fabrik im gleichnamigen Projekt genoss, hervor. Nach der Zeit am PTW hat er sich gemeinsam mit Dr.-Ing. Philipp Schraml selbstständig gemacht und die Firma ETA-Solutions GmbH gegründet. Heute beraten die beiden Unternehmen bei der Umsetzung energieeffizienter Energiesysteme. Lesen Sie Genaueres im vollständigen Interview: Benedikt Grosch: Wo arbeitest Du jetzt und was sind Deine Aufgaben? Martin Beck: Gemeinsam mit Philipp Schraml habe ich die ETA-Solutions GmbH gegründet. Hier greifen wir die Themenstellung der Energiesystemplanung in der Industrie auf, die wir gemeinsam am PTW rund um den Bau und Inbetriebnahme der ETA-Fabrik entwickelt haben. Aufbauend auf unserer Methode der industriellen Energiesystemplanung entwickeln wir effiziente Energiesysteme für unsere Kunden aufbauend auf dem Nutzenergiebedarf des wertschöpfenden Prozesses, d. h. mit Lösungen von der Komponente bis zum (Industrie-)Quartier und darüber hinaus. Benedikt Grosch: Wie fandest Du die Zeit am PTW rückblickend? Martin Beck: Befreit! Im Rahmen der „Umweltgerechten Produktion“, wie die Forschungsgruppe ETA zu meiner Zeit noch hieß, konnten wir die Inhalte, die Kooperationspartner*Innen und die Projekte frei aussuchen – natürlich musste alles aber einen Sinn ergeben. Doch auch an Fehlern durfte gelernt werden; was bei einem 15 Mio. €-Projekt, wie der ETA-Fabrik oder der Organisation der AMB 2012 nicht ausbleibt. Es war eine tolle Zeit in einem Mix aus Ernsthaftigkeit, Strebsamkeit, Wettbewerb um Projekte aber vor allem auch mit viel Spaß an der Arbeit und im Miteinander. Benedikt Grosch: Was vermisst Du am meisten? Martin Beck: Na klar – die Kolleginnen und Kollegen! Alle WiMis im fast gleichen Alter, alle mit der gleichen Motivation etwas gemeinsam erreichen zu wollen; der Support, der die organisatorischen Lücken geschlossen hat, ein offenes Ohr hatte und immer unterstützend zur Stelle war. Und die Institutsleitung, die diese Voraussetzungen geschaffen hat und der ich sehr viel verdanke. Auch der tägliche Blick in die ETA-Fabrik fehlt. Aber zum Glück darf ich immer zu Besuch kommen und habe auch dafür genügend Anlässe. Benedikt Grosch: Was nimmst Du aus deiner Zeit am PTW mit? Martin Beck: Dass Leidenschaft, die in Gestaltungswillen gemünzt wird, enorme Kräfte in einem Team entfesselt; mit der richtigen Kultur und der notwendigen Unterstützung kann man dann sehr viel erreichen. Ich kann mich dabei an keine Zeit erinnern, in der nicht viel gelacht wurde. Diese Kultur versuchen wir nun bei ETA-Solutions fortzuführen. Benedikt Grosch: Lieblingszeit der Woche: Martin Beck: Na klar – die Mettrunde von uns „Müslis“ freitagmorgens. Neben dem Frühstück war das fast eine Kabarettrunde; da wurde die Woche inhaltlich verarbeitet, persönliche Verbindungen geschaffen und vor allem viel gelacht. Wir danken Herrn Beck für das Interview, das Benedikt Grosch vom PTW führte. ------- Forschungsgruppe: ETA, bzw. früher UP Zeit am PTW: 09|2010 bis 12|2019

Unser neues Schulungsprogramm für 2022 ist da! In unserer #Lernfabrik vermitteln wir Ihnen und Ihren Mitarbeitenden die Anwendung von Methoden und Werkzeugen entlang der Themenblöcke #LeanFactory, #LeanManufacturing, #LeanQuality, #LeanManagement sowie ab nächstem Jahr auch zu den Themen #Energieeffizienz und #KünstlicheIntelligenz in der #Produktion. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann kontaktieren Sie uns gerne unter info@prozesslernfabrik.de und schauen Sie für weiterführende Informationen gerne direkt in unsere Broschüre!

Two weeks ago, the 16th International High Speed Machining (HSM) Conference started under the main topic Digitalisation in Future Machining. On Tuesday and Wednesday, 26th and 27th of October, about 65 presentations were held in front of 120 participants in the darmstadtium conference center and in the online conference.

Klimaneutrale Produktion hat viele Facetten, die auf dem Weg dorthin betrachtet und bearbeitet werden müssen. Insbesondere im Bereich Energie können dabei Digitalisierung und Algorithmen aus der Künstlichen Intelligenz unterstützen. Im Projekt KI4ETA wird daher, gemeinsam mit 13 Partnern aus Industrie und Forschung, der gesamte Energieregelkreis der Fabrik betrachtet – von der Datenerfassung aus den Prozessen über die Auswertung und Modellierung bis hin zur Implementierung von effizienten Anlagen und flexiblen Betriebsstrategien. Im Projekt werden bei den Industriepartnern mehrere Anwendungsfälle umgesetzt, welche im industriellen Umfeld die Nutzung von Künstlicher Intelligenz für Energieeffizienz und -flexibilität zeigen sollen. Dafür kommt eine zentrale Plattform zum Einsatz, welche von den Partnern etalytics GmbH und Software AG bereitgestellt und an die Projektanlagen angebunden wird. In der Plattform werden die Energiedaten gesammelt und weiterverarbeitet. Die Plattform wird dafür die Ausführung von Anwendungen erlauben, welche im Projekt von den Forschenden und den Industrieunternehmen gemeinsam entwickelt werden. Ein Anwendungsfall beschäftigt sich mit der Transparenzschaffung im Hinblick auf den Energieverbrauch der Produktion und verbundener Anlagen. Da es unwirtschaftlich wäre, alle Anlagen, oder gar einzelne Komponenten von Anlagen, mit eigener fest installierter Messtechnik auszustatten, kommt diesem Thema eine hohe Bedeutung zu: Wo sollten zuerst Messungen durchgeführt werden? Welche Einsparungen können mit einzelnen Energieeffizienzmaßnahmen erzielt werden? Können die Daten einer temporären, komponentenweisen Messung, mit geringem Aufwand auf zukünftige Betriebssituationen extrapoliert werden? Diese Fragen sollen im ersten Anwendungsfall bearbeitet werden. Ein weiterer Anwendungsfall beschäftigt sich mit dem energieeffizienten und -flexiblen Betrieb von Fabriken. Dabei werden wiederum die in der Plattform erfassten Daten genutzt, um Modelle der Fabrik zu erstellen, auf deren Basis unterschiedliche Betriebsszenarien bewertet werden können. So soll es möglich werden, die gesamte Fabrik hinsichtlich ihres CO2-Ausstoßes zu regeln. Wenn die Sonne scheint und der Wind weht, ist der CO2-Ausstoß der Stromerzeugung gering, daher kann es sinnvoll sein möglichst viele Anlagen zu betreiben und Material- sowie Energiespeicher aufzufüllen. Ist das Gegenteil der Fall – die Kohlekraftwerke laufen – sollten hingegen möglichst wenige Anlagen betrieben werden. In diesem Moment können die Speicher der Fabrik genutzt werden, um CO2-Emissionen zu vermeiden. Die Plattform industrie-energieforschung.de berichtet über das vom BMWi geförderte Projekt: www.industrie-energieforschung.de

Im September endete das Begleitforschungsprojekt EE4InG. Beim Abschlusstreffen präsentierten die Forschenden ihre Ergebnisse und Empfehlungen, wie die Energieforschung in Industrie und Gewerbe weiter unterstützt werden kann. Um die Energiewende zu meistern, muss die Industrie ihre Energieeffizienz deutlich steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch senken. Dazu ist es nötig, Effizienztechnologien entlang des gesamten Sektors weiterzuentwickeln. In den vergangenen drei Jahren haben die Forschenden der wissenschaftlichen Begleitforschung EE4InG Forschungs- und Entwicklungsansätze identifiziert sowie analysiert. Dabei fokussierten sie Technologien und Methoden, die noch nicht für die industrielle Praxis geeignet sind oder bisher nur in einzelnen Branchen Anwendung finden. So bestehen etwa teilweise noch erhebliche Forschungsbedarfe, die Unternehmen allein nicht stemmen können. Zudem gilt es, Methoden und Technologien auf unterschiedliche Branchen zu übertragen und entsprechend anzupassen. Das Team von EE4InG betrachtete insbesondere Vorhaben zu den sechs Forschungsfeldern der Forschungsnetzwerke Industrie und Gewerbe. Wissenschaftliche Begleitforschung ermöglicht einen Gesamtüberblick über Forschungsaktivitäten Bei der Abschlussveranstaltung, die nach eineinhalb Jahren Pandemie erstmals wieder in der ETA-Fabrik der TU Darmstadt in Präsenz stattfinden konnte, bekräftigten die Forschenden das Projektziel. Über die komplette Projektlaufzeit konnten sie ein umfassendes Bild über Forschungsaktivitäten, Herausforderungen, Hemmnisse, Potenziale und Erfolge in den Schwerpunktthemen der industriellen Energieforschung gewinnen. Insbesondere die enge Zusammenarbeit mit Industriepartnern und Fachspezialisten der jeweiligen Branchen — etwa in sogenannten Fachgesprächen — hat das Team von EE4InG positiv hervorgehoben. Zudem haben die Forschenden die gute und kooperative Zusammenarbeit mit Unternehmen, Verbänden und Experten sowie viele genutzte Synergien gelobt. Forschungsfelder der Forschungsnetzwerke Industrie und Gewerbe standen bei EE4InG im Fokus In der Veranstaltung präsentierte das Team von EE4InG zunächst seine Erkenntnisse in den Forschungsfeldern chemische Verfahrenstechnik, Eisen und Stahl, Fertigungstechnik, Abwärmenutzung, Tribologie sowie Hochtemperatursupraleiter. Hier haben die Forschenden jeweils Technologien und Methoden benannt, die große Effizienzpotenziale aufweisen und für die weitere Forschungs- und Förderbedarfe bestehen. Die einzelnen Fachbeiträge schlossen sie mit daraus abgeleiteten Forschungsempfehlungen. Know-How-Unterschiede bergen viel Verbesserungspotenzial Weiterhin konnten die Forschenden hier ihre Erfahrungen bezüglich bestehender Know-How-Unterschiede teilen. Geht es um die Energieeffizienz, sind diese Unterschiede allgegenwärtig: Das technische und methodische Wissen ist nicht gleichmäßig über alle Branchen beziehungsweise auf alle darin beteiligten Stakeholder verteilt. Das bedeutet, dass die Energieeinsparpotenziale entsprechend groß sind, würden diese Know-How-Unterschiede ausgeglichen. Entscheidend ist somit, zukünftig zielgruppengerechte Fortbildungs- und Kommunikationsstrategien zu entwickeln und damit Defizite abzubauen. Begleitforschungsprojekt bringt Politik und Industrie zusammen Mit ihrer Arbeit kann die wissenschaftliche Begleitforschung nun sowohl der Politik als auch der Industrie, den Wirtschaftsverbänden und Forschungseinrichtungen Handlungsempfehlungen mit auf den Weg geben. Dies ermöglicht es, die Energieforschung auch zukünftig praxisnah zu gestalten und an die Bedürfnisse der Industrie sowie von Forschung und Entwicklung anzupassen. Mehr Informationen zum Abschlusstreffen und zur Begleitforschung Industrie und Gewerbe finden Sie auf www.industrie-energieforschung.de

Der Produktionsanlauf ist eine Kernkompetenz für Unternehmen. In der Anlaufphase kommt es regelmäßig zu Problemen, die zu Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsverlusten führen. Sie müssen unter hohem Zeit- und Kostendruck nachhaltig gelöst werden. In der Dissertation wird eine Methodik entwickelt, die die Vorbereitung auf unvorhergesehene Probleme (Planung) und die flexible Reaktion (Anpassung) ermöglicht, wenn ersichtlich wird, dass bisherige Anstrengungen zur Problemlösung nicht ausreichen. Dazu beschreibt die Methodik eine systematische Vorgehensweise und berücksichtigt Risiken des Anlaufprojekts, Anforderungen, die bewertete Problemlösungsfähigkeit und relevante Stellgrößen digital unterstützter Problemlösungsprozesse. Die Dissertation kann hier eingesehen werden.

Ziel unseres Projekts KI4ETA ist es, den Regelkreis der vernetzten, energieintelligenten Fabrik zu schließen. Dazu betrachten wir im Projekt gemeinsam mit unseren Partnern den vollständigen Prozess von der Datenerfassung über die Modellbildung bis zur energetischen Optimierung. Im Ergebnis sollen Energieeffizienzmaßnahmen einfacher umzusetzen sein und ein energieflexibler Fabrikbetrieb möglich werden. Die Plattform industrie-energieforschung.de berichtet über das vom BMWi geförderte Projekt: www.industrie-energieforschung.de

Ziel des Tutoriums ist es, Studierenden den Umgang mit Methoden des maschinellen Lernens und der professionellen Softwareentwicklung im Kontext der Produktion, sowohl theoretisch als auch praktisch am Beispiel der Prozesslernfabrik CiP, zu vermitteln. Das Tutorium startet im Wintersemester 21/22. Weitere Informationen finden Sie hier: www.ptw.tu-darmstadt.de The aim of the tutorial is to teach students how to use machine learning methods and professional software development in the context of production, both theoretically and practically, using the process learning factory CiP as an example. The tutorial starts in the winter semester 21/22. Further information can be found here: www.ptw.tu-darmstadt.de

Ziel des Projektes Plattform dataPro ist der Aufbau einer in Deutschland einmaligen digitalen und physischen Umgebung für den Wissenstransfer von Forschungsergebnissen und Entwicklungstrends im Zukunftsfeld der datengetriebenen Produktion. Anhand der Produktion eines kundenindividuellen Produkts auf industrieüblichen