Anomalien erkennen: Algorithmen unterstützen den Menschen

Eine wichtige Aufgabe, die KI im Produktionsumfeld übernimmt, ist das Auswerten der gesammelten Daten. Maschinendaten wie Druck, Temperatur oder Durchfluss geben Aufschluss über den Zustand einer Anlage und ermöglichen dessen Überwachung (Condition Monitoring).

Die dabei generierten Datenmengen sind zu groß, als dass wir Menschen sie ohne technische Unterstützung schnell genug interpretieren könnten. Erst wenn die gesammelten Daten durch geeignete mathematische Analysemethoden (Data Analytics) verarbeitet sind, kann der Anlagenbetreiber einen Nutzen aus ihnen ziehen und mögliche Fehlfunktionen der Anlage vorhersagen. Dieser drohende Ausfall kann durch eine vorausschauende Wartung im Vorfeld behoben werden, was wiederum die Zeit für Anlagenstillstand und Reparatur minimiert.

Das Partnerkonsortium der SmartfactoryKL-Industrie-4.0-Produktionsanlage zeigte auf der Hannover Messe, wie Zustandsüberwachung und Anomalieerkennung (Anomaly Detection) eingesetzt werden können. Hierzu wurde ein neuer Use Case entwickelt: Verschleiß von Produktionsmodulen und Werkzeugen macht sich häufig bereits früh durch Signale bemerkbar, zum Beispiel in Form von Schleifgeräuschen. An einem Produktionsmodul wurde dazu im laufenden Betrieb zu Demonstrationszwecken eine Fehlfunktion in Form eines Schleifgeräuschs erzeugt. Die Geräuschumgebung innerhalb der Produktionsmodule kann akustisch aufgezeichnet und durch KI-Algorithmen ausgewertet werden.

Mit Hilfe des Algorithmus wird die Anomalie erkannt. Über das ERP-System kann ein Wartungsauftrag generiert werden, in dem angezeigt wird, wo sich der Fehler befindet. Diese Information erhält der Servicetechniker auf einem Tablet, Smartphone oder in einer Datenbrille angezeigt. Die Fehlersuche entfällt und die Anlage kann umgehend gewartet werden, bevor Ausschussmenge produziert oder technische Defekte an der Anlage entstanden sind.

Mit Hilfe von Augmented Reality kann der Mitarbeiter am Ort des Geschehens durch den Wartungsprozess geführt werden, zum Beispiel mit der Hilfe 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. Das ermöglicht eine intuitive und verbesserte Fehlerbehebung. Auch die Möglichkeiten der Fernwartung werden durch die Nutzung von Augmented Reality vereinfacht, indem zum Beispiel ein Ingenieur vom Büro aus den Techniker vor Ort unterstützt.

„In der vorausschauenden Wartung zeigt sich, wie KI den Menschen unterstützt. Der Beschäftigte hat die Aufgabe, anhand der von der KI ermöglichten Entscheidungshilfe die Angaben zu interpretieren und die richtigen Arbeitsschritte einzuleiten“, so Professor Martin Ruskowski, Forschungsbereichsleiter Innovative Fabriksysteme am DFKI und Experte für das Thema KI in der Produktion.

In einem weiteren Use Case zeigte SmartfactoryKL, wie Daten aus einem Anlagen-Dashboard für die Mitarbeiter praktisch visualisiert werden können. „Dieser Use Case der Datenvisualisierung ist uns wichtig, weil er einen einfachen Schritt in Richtung KI-Anwendung darstellt, den der Mittelstand bisher noch nicht getätigt hat. Es ist unser Ziel, den vielen kleinen und mittleren Unternehmen ebenfalls Ideen mit auf den Weg zu geben. Daten nur zu sammeln reicht nicht. Erst wenn man daraus Informationen ableitet, diese visualisiert und beispielsweise Grenzwertüberschreitungen anzeigt, entsteht ein Mehrwert“, so Professor Detlef Zühlke, Vorstandsvorsitzender der SmartfactoryKL.

Eine weitere Option besteht in der „Speech-to-text“-Anwendung: Eine KI-Anwendung übersetzt die Sprachbefehle des Mitarbeiters in Schrift und identifiziert die gesuchten Informationen in einer Datenbank. 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 Suche in Aktenordnern oder Textdateien am Computer entfällt. Auch diesen Anwendungsfall führte das Partnerkonsortium auf der Hannover Messe vor. Partner des Demonstrators sind: B&R Automation, Bosch Rexroth, Eplan Software & Service, Festo, Harting, Huawei, IBM, Kist Europe, Mettler Toledo, Mini Tec, Phoenix Contact, Pilz, Proalpha, TÜV Süd und Weidmüller. ck