KMU-innovativ Steigerung der Produkt- und Prozessqualität durch eine Echtzeit-Analyse von Signalparametern in Breitbandnetzen für KMU (DeltaPro)

Problemstellung
Effizienz und Qualität sind entscheidende Faktoren für den Erfolg eines produzierenden Unternehmens. Abweichungen von optimierten SOLL-Prozessen führen zu verminderter Produktqualität oder ineffizienten Prozessabläufen durch erhöhten Aufwand oder längere Produktionszeiten. Die Erfassung von IST-Prozessen erfolgt meist manuell oder mit Hilfe einer Vielzahl von Sensoren zur Ermittlung von Parametern, wie Temperatur, Abstand oder Geräuschen. Dies ist zeitaufwändig, fehleranfällig und nur stichprobenhaft möglich. Maschinendaten sind für die automatisierte Auswertung in KMU oft nicht ausreichend verfügbar. Der Einsatz von Sensorik ist aufgrund der notwendigen großen Anzahl oft nicht wirtschaftlich. Dies wird durch KMU-typische Fertigungsbedingungen, wie geringe Losgröße, hohe Variantenvielfalt der Produkte oder werkstattähnlicher, teilmanueller Fertigung weiter verstärkt.

Zielsetzung
Ziel des KMU-innovativ Projekts DeltaPro ist die Entwicklung eines Monitoringsystems von Produktionsprozessen unter KMU-typischen Fertigungsbedingungen. Durch den Einsatz von Vorort verfügbaren Breitbandnetzen (z. B. Mobilfunk, WLAN), der Erfassung der Signaländerungen und deren Auswertung mittels künstlicher Intelligenz (KI) werden Produktionsschwankungen in Echtzeit erkannt. Es entsteht eine Lösung, die effizient und unkompliziert auch in kleineren Produktionsbetrieben branchenübergreifend nachgerüstet werden kann (Retrofit).

Vorgehensweise
Zu Beginn des Projekts werden die Anforderungen der KMU-spezifischen Prozesse ermittelt und messbare Ausgabeparameter definiert. Dabei ist die Produktion als Blackbox zu verstehen, d. h. es wird eine makroskopische Betrachtung von außen durchgeführt, ohne den entsprechenden Prozess bis in jede Einzelheit zu dokumentieren und zu analysieren. Es folgt die Definition des Systemkonzeptes und die Entwicklung des Prädiktionsmodells. Dabei werden die vorhanden Breitbandnetze genutzt und deren Signaländerungen erfasst. Signaländerungen in Form eines geänderten Echos ergeben sich z. B., wenn sich eine Produktionsaktivität oder eine Geometrie verändert. Die kontinuierlich gesammelten Daten werden mittels KI ausgewertet und die Auswirkungen auf Produktqualität, Durchlaufzeit und Kosten vorhergesagt. Die prototypische Umsetzung und iterative Optimierung der Gesamtlösung erfolgt am Beispiel der Anhängerproduktion.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
KMU mit bisher niedrigem Digitalisierungsgrad werden mit DeltaPro in der Lage sein, ein Echtzeit-Frühwarnsystem jederzeit einzuführen, ohne die bestehenden Produktionsabläufe anpassen oder verändern zu müssen. Die Kosten für das marktfähige Produkt werden so kalkuliert, dass sie für die meisten KMU leistbar ist. Dadurch, dass in die aktuelle Produktion nicht eingegriffen werden muss, ist der Einsatz von DeltaPro branchenübergreifend möglich und beispielsweise auf die Elektronikfertigung und Medizintechnik übertragbar.

• ASTRUM IT GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• Qualigon GmbH
• STEMA Metalleichtbau GmbH