KI-basierte Regelungssysteme für Maschinen, Anlagen und Prozessketten
Forschungsverbund FORinFPRO mit rund zwei Millionen Euro gefördert
Grundlegende Konzepte zur prozessspezifischen Sensorik- und Zustandsüberwachung sowie zur datenbasierten Modellierung, Regelung und Optimierung von Fertigungsprozessen erforscht in den kommenden drei Jahren der bayerische Forschungsverbund „Intelligente Fertigungsprozesse & Closed-Loop-Produktion – FORinFPRO“. Die Bayerische Forschungsstiftung fördert das Projekt mit rund zwei Millionen Euro. Tobias Gotthardt, Staatssekretär für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie, übergab heute den Förderbescheid. FORinFPRO ist ein gemeinsames Vorhaben der Universität Augsburg sowie zehn weiterer Partner aus Industrie und Forschung. Karosserieteile für Automobilindustrie und Luftfahrt sowie andere Leichtbau-Komponenten werden mit innovativen Verfahren wie der Nassvliesherstellung, dem Spritzguss oder Ultraschallschweißen gefertigt. Diese bestehen aus vielen kleinen Einzelprozessen und Parametern, beispielsweise der Temperatur von Öfen, der Laufgeschwindigkeiten von Bändern uvm. Wie kann man Regelungssysteme für entsprechende Maschinen, Anlagen und ganze Prozessketten realisieren, die dank künstlicher Intelligenz (KI) aus vergangenen Prozessschritten lernen, um sich an zukünftige Erfordernisse anzupassen und so effizienter zu arbeiten? Das Projekt FORinFPRO spannt einen großen Rahmen: „Wir analysieren die für die Herstellung von Leichtbau-Komponenten benötigen Einzelprozesse, überwachen diese mit Sensoren und erstellen digitale Modelle. So können wir neue Schnittstellen zwischen den Herstellungsverfahren und deren Steuerungen schaffen. Das Ziel ist eine komplexe Verkettung der Einzelprozesse und eine globale Regelung des Gesamtprozesses“, erklärt Verbundsprecher Prof. Dr.-Ing. Christoph Ament vom Lehrstuhl Regelungstechnik der Universität Augsburg. Neben der daraus resultierenden höheren Produktqualität ergibt sich der Vorteil, dass die Prozesse durch den Einsatz einer KI-gestützten Regelung gegenüber Schwankungen im verarbeiteten Material, beispielweise mit Recycling-Anteil, robust werden und diese aktiv kompensieren. Zudem eröffnen sich neue Möglichkeiten der Ressourceneffizienz, wenn unter anderem ganze Prozesse auf die Verfügbarkeit von Solarstrom reagieren. Prof. Dr. Dr. h.c. (NAS RA) Arndt Bode, Präsident der Bayerischen Forschungsstiftung, freut sich über die Förderung: „Das zukunftweisende Verbundvorhaben ist ein Paradebeispiel dafür, wie die Bayerische Forschungsstiftung effektiv den Transfer von neuesten Technologien aus der Wissenschaft in die Wirtschaft unterstützt. Seit Ihrer Gründung im Jahr 1990 hat die Stiftung für über 1.000 Projekte rund 644 Millionen Euro an Fördermitteln bewilligt und zusammen mit den Co-Finanzierungsanteilen der bayerischen Wirtschaft ein Gesamtprojektvolumen von rund 1,41 Milliarden Euro bewegt.“ Universität Augsburg, Prof. Dr.-Ing. Christoph Ament, Lehrstuhl für Regelungstechnik Universität Augsburg, Prof. Dr. Markus Sause, Lehr- und Forschungseinheit für Mechanical Engineering Universität Augsburg, Prof. Dr. Kay Weidenmann, Lehrstuhl für Hybride Werkstoffe Universität Augsburg, Prof. Dr. Wolfgang Reif, Institut für Software & Systems Engineering Universität Augsburg, Prof. Dr.-Ing. Michael Kupke, Lehrstuhl für Faserverbundkunststofftechnologie Technische Universität Nürnberg, Prof. Dr. Wolfram Burgard, Founding Chair Department of Engineering Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Augsburg DLR-Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie – ZLP Augsburg KraussMaffei Technologies GmbH, München MAGMA Gießereitechnologie GmbH, Aachen Vallen Systeme GmbH, Wolfratshausen BCMtec GmbH – Bavarian Consulting & Measurement Technologies GmbH, Augsburg soffico GmbH, Augsburg SGL Carbon, Meitingen Bolle & Cords Elektrotechnik GmbH, Horst
Diese Frage steht im Zentrum des bayerischen Forschungsverbundes „FORinFPRO – Intelligente Fertigungsprozesse & Closed-Loop-Produktion“. Staatssekretär Tobias Gotthardt überreichte heute den Förderbescheid der Bayerischen Forschungsstiftung über rund zwei Millionen Euro und zeigte sich begeistert: „Der Einsatz von KI in der Produktion - vom Mittelständler bis zum Weltkonzern - ist genau das, was wir brauchen, um den Industriestandort Bayern zukunftsfähig zu halten. Das Projekt leistet damit einen wesentlichen Beitrag zu unserer Hightech Agenda Bayern und ist uns deshalb einen besonders hohen Fördersatz wert. Der Zusammenschluss von acht Forschungs- und sieben Industriepartnern ist eine hervorragende Voraussetzung für wissenschaftlich anspruchsvolle und wirtschaftlich verwertbare Ergebnisse.“Das Ziel: Prozesse global regeln
Am konkreten Beispiel: Wenn ein Vlies, das Ausgangsprodukt vieler Leichtbau-Produkte, in der Herstellung zu dick gerät, müssen Mitarbeitende in den kommenden Prozessen die Parameter neu einstellen. In Zukunft sollen sich die folgenden Prozessschritte mittels Algorithmen der künstlichen Intelligenz automatisch anpassen und alles untereinander vernetzt sein. „Der Verbund erforscht, wie KI eingesetzt werden kann, um aus Prozessdaten stetig lernen zu können. Am Ende steht ein prozesskettenfähiges Closed-Loop-Konzept, bei dem die gewonnen Daten den Prozess auf Basis von KI-Modellen unmittelbar beeinflussen. Dies soll lernende Fertigungsprozesse von morgen ermöglichen, z.B. hinsichtlich einer möglichst prozessstabilen Verarbeitung von recycelten Materialien im Spritzgießen“, präzisiert Rupert Hirn, Teamlead Digital Applications & Data Intelligence bei der KraussMaffei Technologies GmbH und stellvertretender Sprecher des Verbundes.
Die Vorteile: Höhere Qualität, Robustheit und EffizienzDas Fazit: Ein zukunftweisender Verbund
Das im Verbundprojekt entwickelte Konzept soll dabei in Zukunft auch auf andere Fertigungsprozesse übertragen werden, wie sie beispielsweise das KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg erforscht. „Das Projekt FORinFPRO ist ein hervorragendes Beispiel dafür, was das KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg mit seinen Partnern erreichen möchte: Eine Verbindung von Fertigungstechnik und KI-Methoden mit Bezug zur industriellen Anwendung“, subsummiert Prof. Dr. Andreas Rathgeber, Vizepräsident für Bildungserfolg - Lehre und Studium der Universität Augsburg.
Das KI-Produktionsnetzwerk Augsburg ist ein Verbund der Universität Augsburg, des Fraunhofer-Instituts für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, des Zentrums für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Augsburg sowie der Technischen Hochschule Augsburg. Beteiligt sind zudem regionale Industriepartner. Ziel ist eine gemeinsame Erforschung KI-basierter Produktionstechnologien an der Schnittstelle zwischen Werkstoffen, Fertigungstechnologien, datenbasierter Modellierung und digitalen Geschäftsmodellen. Das KI-Produktionsnetzwerk Augsburg wird mit 92 Millionen Euro aus der Hightech Agenda der bayerischen Staatsregierung gefördert.
Beteiligt sind:
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