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Kongress in Darmstadt zeigt: KI ist auf dem Weg in die Praxis

Unternehmen haben die Bedeutung von künstlicher Intelligenz (KI) erkannt: Auf dem Anwendertag KI.produktiv 2022 versammelten sich Führungskräfte und Beschäftigte aus Industrie und Mittelstand im darmstadtium sowie an der Lichtwiese der TU Darmstadt. Der Tag drehte sich stets um die konkrete Anwendung: Wie erkenne ich, ob ich KI sinnvoll in meinem Unternehmen einsetzen kann? Wie helfe ich meinen Mitarbeitenden bei den Veränderungsprozessen? Welche neuen Geschäftsmodelle winken dem Mittelstand? Welche Expertise brauche ich oder meine Beschäftigten?

Digitaler nachhaltiger Produktentstehungsprozess

Das im Juli 2021 gestartet Projekt „DiNaPro“ hat das Ziel, einen integralen Digitalen Zwilling zur Optimierung der ökologischen Nachhaltigkeit entlang des Produktlebenszyklus zu entwickeln.

Online teilnehmen: Anwendertag KI.produktiv 2022 am 19. September 2022 | Teilnahme kostenfrei!

Welche Rolle kann Künstliche Intelligenz für Ihr Unternehmen spielen? Welche Erfolgsbeispiele des KI-Einsatzes gibt es schon? Wie können auch Sie Zugang zu dieser Schlüsseltechnologie finden?

Energieeffizienz durch intelligentes in-Prozess Quality Monitoring | Endi-QM

Wachsende Anforderungen an die Energieeffizienz und die Reduktion von CO2-Emissionen bei der industriellen Produktion stellen immer größere Herausforderungen für Unternehmen dar. Um das im Klimaschutzgesetz verankerte Ziel zu erreichen, bis zum Jahr 2045 klimaneutral zu sein, müssen die Produktionsunternehmen zunehmend mehr Verantwortung übernehmen. In diesem Zusammenhang ist die kunststoffverarbeitende Industrie mit einer jährlichen Produktionsmenge von über 14 Mio. Tonnen in Deutschland von großer Relevanz. Mit einem Jahresumsatz von etwa 61,5 Mrd. € und 322.000 Beschäftigten in 3.037 Betrieben ist sie einer der bedeutendsten Wirtschaftszweige in Deutschland und dabei größtenteils mittelständisch geprägt. Die zunehmende Digitalisierung und der Einsatz von Methoden der Datenanalyse im Zuge von Industrie 4.0 bieten Unternehmen umfangreiche Potenziale, ihre produktionsrelevanten Prozesse energie- und ressourceneffizienter zu gestalten (Siehe Abbildung 1). Das Projekt Endi-QM verfolgt dabei einen intelligenten, voll kontrollierbaren und energieeffizienten Spritzgießprozess.

Entwicklung einer sensorischen Spindel für Werkzeugmaschinen auf Basis von Wälzlagerimpedanzmessungen

Im Förderprojekt „ImpSpin“ (Start: Mai 2022) wird eine durchgängige, digitale Wertschöpfungskette für Werkzeugmaschinen untersucht und entwickelt, welche auf der Digitalisierung der Motorspindel basiert. Hierfür wird eine Motorspindel mit Sensoren zur Messung der elektrischen Impedanz der Spindellager ausgestattet, sodass u. a. Spindelkollisionen und der Zustand der Schmierung überwacht werden können. Das entstehende Ökosystem basiert auf einem durchgängigen Datenkonzept vom Sensor, über das Edge Device bis hin zur Verarbeitung in der Cloud und soll neue Geschäftsmodelle ermöglichen. Ziel dieser Geschäftsmodelle ist es, für alle Stakeholder die Kosten zu senken, die Qualität zu verbessernund zu einer nachhaltigen Steigerung der Material-, Ressourcen- und Energieeffizienz beizutragen. Das Projektkonsortium besteht neben dem PTW aus den Projektpartnern optiMEAS GmbH, Christ Feinmechanik GmbH & Co. KG, Datron AG und dem Fachgebiet pmd der TU Darmstadt. Ausgangssituation Vor allem kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) erleben Herausforderungen in den aktuellen Krisen durch schwankende Nachfragen, kurze Planungshorizonte und größer werdende technologische Vorsprünge von Großunternehmen mit Blick auf Trendthemen wie Digitalisierung und eine CO2-neutralen Produktion. Gleichzeitig besteht ein hoher Preisdruck bei wachsenden Kundenerwartungen an das Produkt-Service Bündel. In diesem Zuge kommt den F&EAktivitäten eine zentrale Bedeutung zu, um Kunden durch die Kombination innovativer Produkte und Dienstleistungen einen möglichst einzigartigen Nutzen bieten zu können. Das Angebot datenbasierter Funktionen und Services kann hier den Unterschied zu den Mitbewerbern machen. Zielsetzung Ziel des Vorhabens ist es, die Daten entlang der Datenwertschöpfungskette der Werkzeugmaschine zu verarbeiten. Dabei durchlaufen die Daten verschiedene Stufen von der Generierung und Erfassung bis hin zur Informationsbereitstellung für Geschäftsentscheidungen und steigern somit ihren Wert. Das zu entwickelnde Geschäftsmodell ermöglicht es jedem Teilnehmer, Daten bzw. Informationen an einer beliebigen Stelle der Wertschöpfungskette zu nutzen. Gleichzeitig behalten Nutzer und Datenlieferant die volle Kostenkontrolle. Für die Umsetzung werden verschiedene Technologien, wie bspw. eine Abonnementlösung oder eine Abrechnung nach Laufzeit- oder Datenmengen eingesetzt. Das Ertrags- und Kostenmodell zielt auf einen klaren, quantifizierbaren finanziellen Vorteil aller Stakeholder ab. Vorgehensweise Im Laufe des Projektes werden zunächst die konkreten Bedürfnisse der Unternehmen untersucht. Anschließend wird für das digitale Produkt der sensorischen Motorspindel inklusive der Geschäftsmodelle und zugehöriger digitaler Dienstleistungen der Funktionsnachweis auf Systemebene erbracht und validiert. Für den nächsten Schritt der Implementierung des digitalen Produkts in Kundenanwendungen ist insbesondere die Interoperabilität, Datensicherheit und die Zuverlässigkeit essenziell, da im Betrieb bestehende Funktionen nicht negativ beeinflusst werden dürfen. Mit der erfolgreichen Implementierung und Validierung soll das System auf andere Maschinen übertragen werden, um das digitale Produkt zu skalieren.

PTW-Strategietagung 2022 im Kleinwalsertal – ein voller Erfolg!

Nachdem die PTW-Strategietagung Quo Vadis Corona-bedingt in den letzten beiden Jahren in vorwiegend virtuellen Formaten stattgefunden hat, haben wir für 2022 einen neuen Anlauf gestartet, um das Format endlich wieder in Präsenz im Kleinwalsertal in Österreich stattfinden zu lassen. Mit stetigem Blick auf die Corona-Lage veränderten sich dabei unsere Planungsrandbedingungen häufig, sodass sich die Vorbereitung für dieses Jahr besonders herausfordernd gestaltete. Umso mehr freut es uns, dass die Anstrengungen in der Planung von Erfolg gekrönt waren. Quo Vadis hat am PTW Tradition seit über 20 Jahren und verfolgt u. a. die Ziele spannende Einblicke in Unternehmen zu gewinnen, den gruppenübergreifenden Austausch zu stärken und bestimmte strategische Themen zu diskutieren und zu erarbeiten. Zunächst besuchte das PTW-Team am Tag der Anreise TRUMPF in Ditzingen und hat sehr spannende Einblicke in die Smart Factory für flexible Blechbearbeitung wie auch in SYNCHRO – das Lean Management System von TRUMPF – erhalten. Ein ganz besonderer Dank gilt Alexander Kunz und Dr. Philipp Kuske, die den Besuch ermöglicht haben. Auf der Weiterreise in das Kleinwalsertal besuchten wir anschließend Bosch in Blaichach/Immenstadt und haben sehr spannende Einblicke in verschiedenste Bereiche des Bosch-Leitwerks erhalten. Ein ganz besonderer Dank gilt Jochen Kärcher, Dr. Anna Regensburg und Sylke Petzold-Witt, die den Besuch ermöglicht haben. Nach der Ankunft im Darmstädter Haus und gemeinsamen Abendessen standen ab Dienstagmorgen bis Donnerstagnachmittag verschiedene strategische Themen auf der Agenda. Bei überwiegend gutem Wetter konnten die Gruppenarbeiten häufig auch ins Freie rund um das Darmstädter Haus gelegt werden mit einem tollen Bergpanorama im Hintergrund. Natürlich durfte auch Teambuilding, insbesondere nach den über 2 Jahren Corona-bedingter Einschränkungen, nicht fehlen. In diesem Jahr galt es im Rahmen unseres Teambuildingevents Seifenkisten zu bauen, ein dazugehöriges Marketingkonzept zu entwickeln und die Qualität der Seifenkisten in der anschließenden Rallye unter Beweis zu stellen. Dabei sind acht kreative Seifenkisten-Konzepte entstanden mit denen die Pilot:innen und deren Teams in der Rallye mit mehreren Läufen an den Start gegangen sind. Die drei besten Teams wurden im Rahmen der Siegerehrung gekürt und vom gesamten PTW-Team entsprechend gefeiert. Daneben wurde das Programm in der Zeit außerhalb der fest geplanten Agenda individuell mit Wanderungen, Schwimmbadbesuchen, Gesellschaftsspielen und Fahrradtouren oder auch Fußballspielen abwechslungsreich ergänzt. Wir ziehen nach unserer Strategietagung ein durchweg sehr positives Fazit: Quo Vadis 2022 war ein voller Erfolg!

4 erfolgreiche Promotionen in den letzten zwei Monaten

Das PTW gratuliert Amina Ziegenbein, Felix Geßner, Jessica Walther & Adrian Meinhard zur erfolgreichen Verteidigung ihrer Promotion und dankt den Kolleg:Innen für ihre Arbeit am Institut.

Synergien zwischen „Pay-per-Stress“ und „TensorMill“

Gestern haben die Abschlussveranstaltungen der Projekte „Pay-per-Stress“ und „TensorMill“ am PTW stattgefunden. Während am Vormittag intensive projektinterne Diskussionen über die finalen Forschungsergebnisse entstanden, konnten sich die Teilnehmenden ab der gemeinsamen Mittagspause projektübergreifend austauschen. Der Nachmittag begann mit einem spannenden Impulsvortrag von Prof. Matthias Weigold über Herausforderungen und Potentiale in der „Produktion der Zukunft“. In der abschließenden Führung durch unser TEC-Lab konnten alle Anwesenden die entstandenen Projektdemonstratoren live erleben und durch fachlichen Austausch neue Ideen für die zukünftige Zusammenarbeit generieren. Die Zusammenlegung der Abschlussveranstaltungen von „Pay-per-Stress“ und „TensorMill“ war durch den intensiven und projektübergreifenden Austausch ein voller Erfolg und zeigt ein weiteres Mal wie wichtig die enge Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstituten und der Industrie ist.

Meeting in Spain

InterQ consortium was in Valladolid to visit the installations of Renault, where the digitalization group introduced RENAULT's Digitalization Strategy and its application in the manufacturing lines that are part of the automotive use case of InterQ project.

Das PTW auf der 21. Jahrestagung in Stuttgart

Am 17. und 18. Mai 2022 fand die 21. Jahrestagung für Produktion und Lean Management in Stuttgart statt. Die Referierenden lieferten Impressionen, wie Lean Management in Unternehmen umgesetzt werden kann. Wesentlicher Bestandteil war die fortschreitende

Die CPSL – Wissenschaftliche Austausch in Vancouver | Kanada 2022

Wir freuen uns, dass der wissenschaftliche Austausch wieder durch Begegnungen in Präsenz belebt wird! Neben einer Keynote von Prof. Metternich zum Thema #Hochleistungswertstrom sind 6 Mitarbeitende des PTW mit 7 Vorträgen auf der Conference on Production Systems and Logistics (#CPSL) in Vancouver vertreten.

Das 2021 gestartete Forschungsprojekt KI-ProLaser hat zum Ziel die Produktqualität während des Laserschweißprozesses zu erkennen und diese Information zur Echtzeit-Nachregelung zu verwenden. Genutzt wird dazu eine Kombination aus Maschinensteuerungs- und Sensordaten. Nach der Anforderungsanalyse freut sich das Projektteam auf den Einstieg in die Datenanalysephase des Projekts, um den Zusammenhang zwischen Steuerung, Prozess und Qualität datenbasiert zu beschreiben.

Analyse der Effekte von Werkerassistenzsystemen auf die Leistungsfähigkeit manueller Montagesysteme – Dissertation von Dr.-Ing. Thimo Keller

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.

Im EIT-Projekt AVISPA wird in Zusammenarbeit mit führenden europäischen Flugtriebwerksherstellern durch den Einsatz von maschinellem Lernen eine automatisierte optische Verschleißerkennung von Zerspanungswerkzeugen entwickelt, um die Prozesssicherheit kritischer Endbearbeitungsprozesse zu steigern.

Die komplexen Prozesse in der Triebwerkswartung bedarfsgerecht durch digitale Technologien unterstützen – Für diese Herausforderung werden im Projekt BeST Lösungsansätze entwickelt und umgesetzt.

Um stetige Effektivitäts- und Qualitätssteigerungen zu gewährleisten und entstehende Datenmengen gezielt nutzen zu können, werden Produktionsanlagen vermehrt mit Informations- und Kommunikationstechnologien sowie neuartigen Analysealgorithmen verknüpft.