Projekte

ProKInect

Herstellerübergreifende und verteilte KI-Agenten zur Zustandsüberwachung in Werkzeugmaschinen (ProKInect)

Programm: PDA Forschung für Produktion
Bekanntmachung: Lernende Produktionstechnik - Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in der Produktion (ProLern)
Wettbewerb: Lernende Produktionstechnik - Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in der Produktion

Kurzbeschreibung:
Ziel des Projektes ProKInect ist die Entwicklung kooperierender, herstellerübergreifender KI-„Agenten“ zur Zustandserkennung, -prognose und prädiktiven (Fern-)Wartung, sowohl auf Komponenten- als auch Maschinenebene. Dafür sollen die wissenschaftlichen, technischen und unternehmerischen Voraussetzungen für deren zukünftigen Einsatz geschaffen werden. Im Ergebnis steht ein digitales Assistenzsystem als „Agent“ zur Verfügung, das Betreiber, Bediener und (Komponenten-)Hersteller bei der proaktiven Wartung und Instandhaltung unterstützt.

Projektdauer: 01.08.2021 − 31.07.2024

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Alexander Mager
Telefon: +49 721 608-31427
E-Mail: alexander.mager@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Betreiber moderner Werkzeugmaschinen stellen höchste Anforderungen an die Maschinen-verfügbarkeit und -zuverlässigkeit. Qualitätsabweichungen im Fertigungsprozess durch beginnenden Verschleiß oder eine Fehlfunktion lassen sich mit bestehenden Ansätzen zur vorbeugenden Wartung nicht zweifelsfrei einem Bauteil oder einer Komponente zuordnen. Daher besteht bei Herstellern, Betreibern und Bedienern moderner Werkzeugmaschinen der Bedarf, das qualitätsbestimmende Zusammenwirken einer Vielzahl von verbauten Komponenten, wie beispielsweise Antriebs-, Getriebe- Sensor- und Automatisierungstechnik, und der Werkzeugmaschine selbst zu verstehen, Zustandsveränderungen frühzeitig zu erkennen und Produktionsausfälle proaktiv zu vermeiden.

Ziel
Ziel des Projektes ProKInect ist die Entwicklung kooperierender, herstellerübergreifender KI-„Agenten“ zur Zustandserkennung, -prognose und prädiktiven (Fern-)Wartung, sowohl auf Komponenten- als auch Maschinenebene. Dafür sollen die wissenschaftlichen, technischen und unternehmerischen Voraussetzungen für deren zukünftigen Einsatz geschaffen werden. Im Ergebnis steht ein digitales Assistenzsystem als „Agent“ zur Verfügung, das Betreiber, Bediener und (Komponenten-)Hersteller bei der proaktiven Wartung und Instandhaltung unterstützt.

Vorgehensweise
Im Projekt werden typische Maschinen- und Komponentenausfälle analysiert und geeignete KI-Bausteine zur Zustandsdiagnose ausgewählt und weiterentwickelt. Diese werden auf Sensor-, Komponenten-, Maschinen- und Serverebene implementiert, miteinander vernetzt und an einer Laserschneidemaschine validiert. Dazu ist ein sicherer Datenraum zu entwickeln, durch den die KI-Agenten in der Lage sind, Zustandsinformationen im Betrieb kontinuierlich und herstellerübergreifend auszutauschen. So kann die Qualität der Zustandsdiagnose erheblich verbessert werden. Das Vorhaben nutzt dazu unter anderem durch den Menschen interpretierbare, wissensbasierte KI-Modelle. Diese sollen die physikalischen Wirkzusammenhänge und grundlegende Fehlerwirkmechanismen in verständlicher Form automatisiert modellieren und visualisieren. Im Rahmen des Projektes werden die Ergebnisse am Beispiel einer Werkzeugmaschine mit integrierten mechatronischen Antriebssystemen umgesetzt und iterativ validiert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch den kollaborativen KI-Ansatz von ProKInect soll die Verfügbarkeit Produktionsmittel in Unternehmen erheblich gesteigert werden. Die Ergebnisse sind in weitere industrielle Branchen, wie z. B. die Energietechnik und die Chemiebranche, zu überführen. Die wissenschaftlichen Projektergebnisse werden für eine breite Öffentlichkeit sichtbar und zugänglich gemacht. Darüber hinaus sollen Unternehmen im Bereich der Produktionstechnik durch zu etablierendes ein Schulungs- und Demonstrationskonzept bei der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle und der Integration kollaborativer KI-Systeme direkt unterstützt werden.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Celina Gabber und Solvig Grünitz

+49 (0)721 608-25281
zentralessekretariat@ptka.kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu