Wie Mensch und Maschine zusammenarbeiten: Einsatz von KI und AR

Künstliche Intelligenz als Partner des Menschen – wie sich dies in einem Industrie 4.0-Umfeld umsetzen lässt, zeigt das Partnerkonsortium der SmartFactory-KL-Industrie 4.0-Produktionsanlage auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April. Dabei werden drei Szenarien vorgeführt, die nur durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Augmented Reality (erweiterter Realität) überhaupt effizient realisierbar sind: vorausschauende Wartung, Fernwartung und Wissensmanagement. In allen Fällen geht es darum, dass große Datenmengen schnell und zuverlässig erfasst, ausgewertet und dem Menschen zweckgebunden und gefiltert zur Verfügung gestellt werden – eine Leistung, die der Mensch ohne technische Hilfe so nicht erfüllen kann. Der Gemeinschaftsstand von SmartFactory-KL und dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) ist in Halle 8, Stand D18 zu sehen

KI hilft dem Menschen, Daten aus unterschiedlichen Quellen zusammenzuführen und nur die relevanten Informationen gefiltert anzuwenden. Dabei kann Augmented Reality z.B. durch smarte Datenbrillen unterstützen.
  • SmartFactoryKL zeigt auf der Hannover Messe, wie Künstliche Intelligenz in der Produktion zum Einsatz kommt
  • KI als Vermittler zwischen der digitalen und der menschlichen Welt

Um KI in der Produktion sinnvoll nutzen zu können, müssen zuerst Daten gesammelt werden. Hier handelt es sich zum Beispiel um Maschinendaten wie Druck, Temperatur, Durchfluss, Vibration etc., mit deren Hilfe ihr Zustand überwacht werden soll (Condition Monitoring). Die dabei über Sensoren und Edge Devices generierten Datenmengen sind zu groß, um sie mit rein menschlicher Leistung schnell auszuwerten und zu interpretieren. Erst wenn die gesammelten Daten durch geeignete mathematische Analysemethoden (Data Analytics) in der Cloud verarbeitet und die Ergebnisse an den Anlagenbetreiber zurückgeschickt werden, kann man einen Nutzen aus ihnen ziehen und zum Beispiel einen drohenden Maschinenausfall vorhersagen. Dieser Ausfall kann durch eine vorausschauende Wartung im Vorfeld behoben werden, was wiederum den Anlagenstillstand und Reparaturzeiten minimiert.

Diesen Use Case „Predictive Maintenance“ zeigt das Partnerkonsortium der SmartFactoryKL-Industrie 4.0-Produktionsanlage auf der Hannover Messe. Augmented Reality ist hierbei eine vielversprechende Technologie, um Mitarbeiter am Ort des Geschehens durch den Wartungsprozess zu führen. Erprobt ist zum Beispiel der Einsatz von Datenbrillen: Dabei werden dem Werker Informationen und Arbeitsanweisungen in die Brille projiziert, sodass er gleichzeitig beide Hände für die Ausführung der Arbeitsschritte frei hat. Somit wird eine intuitive und verbesserte Fehlerbehebung ermöglicht. Auch die Möglichkeiten der Fernwartung werden durch die Nutzung von KI vereinfacht werden, in dem zum Beispiel ein Ingenieur vom Büro aus den Techniker vor Ort unterstützt.
„Im Use Case Predictive Maintenance zeigt sich, wie die vertikale Integration von Produktionsanlagen in beide Richtungen reibungslos funktioniert. Es werden nicht nur Daten von den Maschinen in die Cloud geschickt, sondern die ausgewerteten Ergebnisse kommen auch wieder auf dem Shopfloor an. Der Mensch hat dann die Aufgabe, an Hand dieser Entscheidungshilfe die Angaben zu interpretieren und die richtigen Arbeitsschritte einzuleiten“, so Prof. Dr. Martin Ruskowski, Forschungsbereichsleiter Innovative Fabriksysteme am DFKI und Experte für das Thema KI in der Produktion.

Use Case KI-basiertes Wissensmanagement

Auch für die Weitergabe von wertvollem Know-how der dienstälteren Mitarbeiter an jüngere Kollegen eignet sich die Nutzung von Künstlicher Intelligenz. Der erfahrene Beschäftigte soll künftig wichtige Schritte bei der Einrichtung, Bedienung oder Reparatur von Anlagen mit Hilfe von Kameras aufzeichnen können. Bei dem unerfahreneren Mitarbeiter kommen dann über die Datenbrille KI-Tools zur Bilderkennung zum Einsatz. So erhält er die richtigen Arbeitsanweisungen mit Hilfe der Augmented Reality in der Datenbrille angezeigt und kann seine Arbeit effizienter ausführen.

„KI-Systeme können kontextsensitiv Informationen bereitstellen, Bewegungsabläufe analysieren, das Ergebnis bestimmter Bewegungsabläufe verifizieren und dem Menschen bestimmte Eingaben während des Produktionsprozesses abnehmen. Gerade im Bereich des Wissensmanagements sehen wir deshalb großes Potenzial bei KI-gestützten Anwendungen“ ergänzt Ruskowski.

Eine weitere Option besteht in der „Speech-to-text“-Anwendung. Eine KI-Anwendung kann die Sprachbefehle des Mitarbeiters in Schrift übersetzen und somit die gesuchten Informationen in einer Datenbank identifizieren. Auf diesem Wege kann sich der Beschäftigte zum Beispiel aus der technischen Anlagendokumentation die benötigten Passagen von Bedienungs- oder Montageanleitungen in der Datenbrille anzeigen lassen. Die lästige Suche in Aktenordnern oder Textdateien am Computer entfällt. Auch diesen Anwendungsfall führt das SmartFactoryKL-Partnerkonsortium auf der Hannover Messe vor.

„Durch die Erweiterung der Fähigkeiten des Menschen und den Einsatz von neuen, KI-basierten Schnittstellen können wir den Automatisierungsprozess weiter denken und den Menschen in die komplexen Abläufe integrieren. Ziel ist es dabei, nicht mehr den Menschen an die Maschinen, sondern die Automatisierung an den Menschen anzupassen und Maschinen zu unserem nützlichen Begleiter zu machen“, so das Fazit von Ruskowski. 

Die Partner des SmartFactoryKL-Industrie 4.0-Demonstrators sind: Belden/Hirschmann, Bosch Rexroth, B&R Automation, EPLAN Software & Service, Festo, HARTING, Huawei, IBM, KIST Europe, LAPP KABEL, METTLER TOLEDO, MiniTec, PHOENIX CONTACT, Pilz, proALPHA, SAP, Siemens, TÜV SÜD, Weidmüller.

Über die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
Die Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V. wurde 2005 als gemeinnütziger Verein gegründet, um erstmals Akteure aus Industrie und Forschung in einem Industrie 4.0-Netzwerk zusammenzubringen und gemeinschaftlich Projekte zur Fabrik der Zukunft durchzuführen. Die im Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kaiserslautern beheimatete SmartFactoryKL ist eine weltweit einzigartige herstellerunabhängige Demonstrations- und Forschungsplattform. Hier werden innovative Informations- und Kommunikationstechnologien und deren Einsatz in einer realitätsnahen industriellen Produktionsumgebung getestet und weiterentwickelt. Die Technologie-Initiative hat, durch die aktive Beteiligung ihrer Mitglieder, bereits erste Produkte und Lösungen sowie gemeinschaftliche Standards im Bereich Industrie 4.0 etabliert. SmartFactoryKL wurde 2016, zusammen mit weiteren Kompetenzträgern aus der Region, vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie zum Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Kaiserslautern ernannt.
www.smartfactory.de
 

Presse-Kontakt:

Dr. Haike Frank
Leitung Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Technologie-Initiative SmartFactory KL e.V.
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
Tel.: 0631/20575-3406
E-Mail: frank@smartfactory.de

Christian Heyer
DFKI Unternehmenskommunikation
Kaiserslautern
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
Trippstadter Straße 122
67663 Kaiserslautern
E-Mail: uk-kl@dfki.de

Durch den Einsatz von Augmented Reality in der Datenbrille können dem Mitarbeiter zum Beispiel Wartungsanleitungen übermittelt werden.

Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
German Research Center for Artificial Intelligence