Hannover Messe

Durch digitale Datenmodelle können Produkte intelligent entwickelt werden, beispielsweise Waschmaschinen.

Bild: Miele

Neue Ansätze für Machine Learning Maschinen intelligent entwickeln

28.01.2019

Vernetzte Fertigung, intelligente Produkte und Smart Services: Maschinelles Lernen hat für die digitale Transformation der Industrie eine hohe Bedeutung. Im Spitzencluster it‘s OWL entwickeln über 40 Unternehmen und Forschungseinrichtungen neue Ansätze für den Mittelstand und zeigen diese auf der Hannover Messe an einem Gemeinschaftsstand. Neben maschinellem Lernen geht es um Assistenzsysteme, additive Fertigung, intelligente Produktentwicklung und Smart Services.

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„Maschinelles Lernen spielt für alle Unternehmensbereiche eine wichtige Rolle. In unseren Projekten entwickeln wir neue Technologien, wie maschinelles Lernen zum Beispiel für die Optimierung von Produktionsprozessen und Produkte genutzt werden kann und wie neue Geschäftsmodelle daraus entstehen“, erklärt Prof. Dr. Roman Dumitrescu, Geschäftsführer it‘s OWL Clustermanagement und Direktor des Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM. Bei it's OWL gebe es dafür die besten Voraussetzungen: „Unsere Weltmarktführer in der Automatisierung sind wichtige Treiber und Impulsgeber. Darüber hinaus verfügen wir über eine ausgewiesene Forschungskompetenz im Bereich Künstliche Intelligenz.“

Wissen der Beschäftigten in die Maschine integrieren

Wie Maschinen und Anlagen mit Methoden des maschinellen Lernens intelligent werden, zeigt das Fraunhofer IEM. Ein typischer Anwendungsbereich ist beispielsweise die Betriebsüberwachung einer mechanischen Industriezentrifuge, die für die Produktion von Apfelsaft eingesetzt wird. Dabei nutzen Unternehmen das Erfahrungswissen ihrer Mitarbeiter, um Abweichungen vom Normalzustand zu erkennen.

Das Fraunhofer IEM hat ein digitales Expertensystem entwickelt, das Mitarbeiter künftig bei dieser Aufgabe unterstützt. Dazu wurden maschinelle Lernverfahren genutzt, die den Zusammenhang zwischen Daten von gezielt integrierter Sensorik und dem personenbezogenen Expertenwissen erlernen.

Auf diese Weise können Produktionsfehler frühzeitig erkannt und verhindert werden, ohne dass eine kontinuierliche Überwachung der Zentrifuge durch die Beschäftigten erfolgen muss; Wartungsarbeiten werden vereinfacht. Besucher der Hannover Messe können erleben, wie das Expertensystem den Betriebszustand des Separators kontinuierlich überwacht, analysiert und Abweichungen vom Normalbetrieb anzeigt.

Intelligente Automatisierung für lernende Maschinen

Neue Ansätze im Bereich Maschinelles Lernen präsentieren auch die Automatisierungsunternehmen Beckhoff, KEB, Lenze, Phoenix Contact, Wago und Weidmüller. Messebesucher sollen so einen einzigartigen Überblick über die unterschiedlichen Lösungen und deren Mehrwerte erhalten.

Weidmüller zeigt eine Live-Applikation zur vorausschauenden Wartung, die bereits beim Kompressorenhersteller Boge eingesetzt wird. Mithilfe von Industrial Analytics können Vorhersagen über einen zukünftig anstehenden Wartungsbedarf während des laufenden Betriebs getroffen und Serviceeinsätze optimal geplant werden. Durch den Abgleich mit automatisch erlernten Modellen auf Basis von Echtzeit-Daten werden Anomalien frühzeitig registriert und eingeordnet. Somit kann der Anwender präzise auf potenzielle Probleme reagieren, bevor sich diese auf die Leistung der Maschinen oder Anlagen auswirken.

Beckhoff präsentiert, wie Monitoring-, Analyse-, Regelungs- und Optimierungsverfahren in die Steuerung von Produktionssystemen integriert werden können. Dadurch werden Maschinen und Anlagen in die Lage versetzt, Verschleiß zu erkennen, Wartungen vorausschauend einzuleiten und Komponentenausfälle vorübergehend auszugleichen.

Vom digitalen Modell zum intelligenten Produkt

Durch immer intelligenter werdende Produkte steigen die Anforderungen an die Produktentwicklung. Wie die intelligente Produktentwicklung der Zukunft aussieht, demonstrieren das Fraunhofer IEM, Miele, Dassault Systèmes und die Universität Paderborn gemeinsam auf dem Messestand. Sie stellen Advanced Systems Engineering (ASE) als einen Ansatz für die fachübergreifende Entwicklung vor, der den gesamten Innovationsprozess von der strategischen Planung bis hin zum Markterfolg im Blick hat. Ein Kernelement des ASE ist etwa die Arbeit mit digitalen Modellen, die sämtliche Entwicklungsdaten virtuell abbilden – und dies bereits in der Konzeptphase.

Am Beispiel verschiedener Miele-Produkte wird deutlich, wie mit ASE und digitalen Modellen Produkte von der Anforderung bis zum fertigen Produkt entworfen und digital nachverfolgt werden können. So können Daten aus dem realen Betrieb die Entwicklung im virtuellen Modell optimieren. „Die Digitalisierung wird nicht nur die Produkte von morgen verändern, sondern auch die Art und Weise, wie wir diese entwickeln. Intelligente Entwicklungsprozesse sind künftig ein wesentlicher Schlüssel für die Innovationskraft unserer Wirtschaft“, so Dumitrescu.

Software für die additive Fertigung

Aus der Zusammenarbeit im Netzwerk entstehen neue Geschäftsideen. Auf dem OWL-Gemeinschaftsstand in Hannover präsentieren insgesamt acht Start-Ups ihre Konzepte. So bietet beispielsweise AMendate eine Software für die vollautomatisierte Optimierung von Bauteilen für die additive Fertigung. Das Paderborner Start-Up wurde Mitte 2018 aus der Universität Paderborn heraus gegründet.

Die Software erstellt in kurzer Zeit organisch wirkende Strukturen mit glatten, optimal geformten Oberflächen. Die Bauteile werden so passgenau auf ihre individuellen Einsatzbereiche ausgerichtet. Dadurch wird sowohl die Entwicklung als auch die Produktion der Bauteile schneller und kostengünstiger. Fehler und Ausschuss werden vermieden, die Qualität der Bauteile steigt. Die Dienstleistung richtet sich vor allem an Kunden im Bereich Luftfahrt- und Automobilindustrie sowie Anlagenbau. Das Branchenportal 3D-Natives hat AMendate als innovativstes Start-Up des Jahres 2018 ausgezeichnet.

Alle vertretenen OWL-Aussteller in der Übersicht

Auf dem OWL-Gemeinschaftsstand, der von OstwestfalenLippe und OWL Maschinenbau organisiert wird, präsentieren sich folgende Aussteller:

  • Unternehmen: Adamos, Beckhoff, Betron, Boge, Böllhoff, Claas, Contact Software, Dassault Systèmes, Denios, GSR Ventiltechnik, KEB, Lenze, Miele, Phoenix Contact, Steute, Topocare, Torwegge, Wago, Weidmüller

  • Forschungseinrichtungen: CoR-Lab und Citec (Universität Bielefeld), Fraunhofer IEM, Fraunhofer IOSB-INA, Institut für industrielle Informationstechnik (Hochschule OWL), Institut für Energietechnik (Fachhochschule Bielefeld), Universität Paderborn

  • Start-ups und Gründungsinitiativen: Startup Region_OWL, InnovationslaborOWL, Founders Foundation, Garage33, knOWLedgeCube Hochschule OWL, Universität Bielefeld, TecUP (Universität Paderborn), Fachhochschule Bielefeld

  • Netzwerke und Organisationen: Clarion/FMB Zuliefermesse Maschinenbau, Digital in NRW, Energie Impuls OWL, it‘s OWL Clustermanagement, OstwestfalenLippe, OWL 4.0, OWL Maschinenbau, Wege Wirtschaftsentwicklungsgesellschaft Bielefeld

Weitere Informationen zum Messeauftritt

Bildergalerie

  • Auf dem OWL-Gemeinschaftsstand präsentieren über 40 Clusterpartner neue Ansätze für maschinelles Lernen, intelligente Produktentwicklung, Smart Services und die Arbeitswelt der Zukunft.

    Bild: OWL

  • Durch ein Expertensystem vom Fraunhofer IEM kann die Überwachung von Maschinen und Anlagen mithilfe von maschinellem Lernen optimiert werden.

    Bild: Fraunhofer IEM

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