Die Potenziale von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz
Eine der größten Herausforderungen in der Produktionstechnik ist die Maximierung der Gesamtanlageneffektivität. Angesichts des Zeit- und Kostendrucks gewinnen die Optimierung der Produktionsprozesse und der effektive Ressourceneinsatz an Bedeutung. Die konsequente Umsetzung von Digitalisierungsansätzen spielt dabei eine unverzichtbare Rolle. In diesem Zusammenhang leistet die Forschung im Bereich der Produktionstechnik einen entscheidenden Beitrag, der in den vorliegenden Beiträgen exemplarisch dargestellt wird.
Die einschlägigen Methoden und Tools der Digitalisierung sind bereits gut erforscht und stehen den Unternehmen zur Verfügung. Die eigentliche Schwierigkeit besteht jedoch darin, diese Technologien effektiv in der Produktion einzusetzen.
Besonders kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) stehen vor der Herausforderung, Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) schnell in ihren Betrieben zu implementieren. In diesem Kontext sind insbesondere anwendungsorientierte Konzepte, wie sie im Projekt „AutoLern“ realisiert werden, relevant. Durch die Bereitstellung einer durchgängigen Toolchain von der Datenerfassung bis hin zur Datenverarbeitung wird für KMU eine Grundlage für die Implementierung von KI geschaffen.
Neben der Vermittlung von KI-Rahmenkonzepten sollten auch die Vorteile digitaler Zwillinge hervorgehoben werden. Basierend auf präzisen Abbildern der Realität können Entwicklungen automatisiert und unter geringem Aufwand abgesichert werden. Ein Beispiel ist der Einsatz eines digitalen Zwillings eines Extruders zum Batterie-Slurry-Mischen, worauf basierend der Steuerungscode hinsichtlich der Funktionssicherheit entwickelt und validiert werden konnte.
Um Produktionsprozesse basierend auf realen Produktionsdaten zu simulieren und entsprechende Optimierungen oder Prozessauslegungen vornehmen zu können, ist die Integration von Inline-Sensorik sowie die direkte und effiziente Datenauswertung unerlässlich. Das Edge-Konzept bietet im Rahmen der produktionsnahen Datenakquise und -verarbeitung vielversprechende Möglichkeiten. Ein beispielhaftes Vorgehen zur Entwicklung eines Messsystems sowie eine zugehörige Edge Computing Software für die Prozessüberwachung wird in einem Beitrag dieser Ausgabe adressiert.
Der effektive Einsatz von Ressourcen ist ein oft vernachlässigter Aspekt der Effizienzsteigerung, der vor dem Hintergrund der aktuellen Nachhaltigkeitsdebatte jedoch an Bedeutung gewinnt. Durch geeignete Nachbearbeitungsstrategien können beispielsweise Produktionsausschüsse gezielt reduziert werden. Diese Ausgabe präsentiert zum einen ein Verfahren zur Verbesserung von Zahnflankenoberflächen. Zum anderen wird ein Verfahren für das Oberflächenfinishing additiv gefertigter Bauteile beleuchtet.
Um das volle Potenzial der Ressourceneinsparung auszuschöpfen, muss auch der Betriebsmitteleinsatz minimiert werden. Ein Beitrag dieser Ausgabe diskutiert eine Möglichkeit zur Echtzeit-Energieüberwachung in der Funkenerosion, um den Energieverbrauch zu optimieren.
Wie aufgezeigt, erfordert die Produktionstechnik ein umfassendes Zusammenspiel von Technologien, Methoden und strategischen Ansätzen. Nur durch eine effiziente Kooperation universitärer anwendungsnaher Forschung und den produktionstechnischen Unternehmen können die Herausforderungen gemeistert und die Produktionstechnik auf eine nachhaltige und effiziente Zukunft ausgerichtet werden.
Prof. Dr.-Ing. Jürgen FleischerInstitutsleiter Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung am wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Foto: wbk / KIT
