Wartung, Fernwartung und Wissensmanagement mithilfe künstlicher Intelligenz

Das Partnerkonsortium der ‚SmartFactoryKL‘-Industrie-4.0-Produktionsanlage hat auf der Hannover Messe drei Szenarien vorgeführt, die nur durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und Augmented Reality überhaupt effizient realisierbar sind: vorausschauende Wartung, Fernwartung und Wissensmanagement.

02. Mai 2018
Durch den Einsatz von Augmented Reality in der Datenbrille können dem Mitarbeiter zum Beispiel Wartungsanleitungen übermittelt werden. Bild: SmartFactoryKL/A.Sell
Durch den Einsatz von Augmented Reality in der Datenbrille können dem Mitarbeiter zum Beispiel Wartungsanleitungen übermittelt werden. (Bild: SmartFactoryKL/A.Sell)

Um künstliche Intelligenz (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“ zeigte 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 Deutschen Forschungszentrum für künstliche Intelligenz (DFKI) und Experte für das Thema KI in der Produktion.

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 führte 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 und Weidmüller.