Digitalisierung & KI Krones optimiert Simulation in der Getränkeproduktion

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Bei Krones sorgen Digital Twins mit integrierten KI-Agenten jetzt für mehr Effizienz: Die Agentic Digital Twins kombinieren Echtzeit-Simulationen mit künstlicher Intelligenz, die selbst urteilen und Entscheidungen treffen kann. Das steigert die Effizienz in der Getränkeproduktion.

Krones reduziert die Simulationszeiten durch künstliche Intelligenz (KI) und Open-USD von 3 bis 4 Stunden auf weniger als 5 Minuten. Möglich machen dies physikalisch exakte digitale Zwillinge, entwickelt auf Basis der Nvidia Omniverse-Bibliotheken mit KI-Agenten. Dazu hat das Unternehmen mit Ansys (Teil von Synopsys), Cadfem, Microsoft, Nvidia und Soft-Serve zusammengearbeitet.

KI-Agent reduziert Aufwand für Simulationen von vier Stunden auf fünf Minuten

In nur zwei Monaten gelang es Krones, seine Simulationen von Maschinen und Anlagen grundlegend zu verbessern und die Effizienz der Getränkeproduktion auf eine neue Stufe zu heben:

• Bisher hatten die einzelnen Simulationsläufe drei bis vier Stunden benötigt, doch das war zu langsam für Optimierungen in Echtzeit in einer hoch dynamischen Fertigung.

• Die begrenzten Möglichkeiten, verschiedene Szenarien schnell zu testen, verzögerten Entscheidungen und führten zu einem höheren Ressourcenverbrauch, ineffizienter Produktion und mangelnder Agilität.

• Krones brauchte daher eine Lösung, die schnellere, skalierbare und intelligentere Simulationen ermöglichte, um wettbewerbsfähig in der Industrie 4.0 zu bleiben.

Zusammen mit Ansys (Teil von Synopsys), Cadfem, Microsoft, Nvidia und Soft-Serve entwickelte Krones deshalb einen physikalisch exakten digitalen Zwilling, der solche Simulationen in weniger als fünf Minuten schafft. Er lässt seinen KI-Agenten verschiedene Szenarien und Einstellungen in einem virtuellen Modell prüfen und optimiert Arbeitsabläufe dadurch automatisch. In einem Optimierungskreislauf analysiert die KI ihre Simulationsergebnisse, passt die Parameter an und startet dann neue Durchläufe. So lassen sich beispielsweise Geschwindigkeiten, Temperaturen oder Ablaufsteuerungen in Echtzeit ausprobieren und ihre Wirkungen vergleichen.

Digitaler Zwilling findet optimale Einstellungen selbstständig

Auf diese Weise lernt der digitale Zwilling selbstständig, welche Einstellungen die optimalen Ergebnisse liefern. Seine besten Lösungen werden danach auf die reale Anlage übertragen. So lassen sich Produktionsszenarien in Echtzeit vergleichen, Optimierungen sofort umsetzen und Ressourcen intelligenter nutzen. Die Ausführung dieser rechenintensiven Simulationen erfolgt in der Microsoft Azure Cloud auf der Nvidia Plattform für beschleunigtes Computing . Diese skalierbare Infrastruktur beschleunigt die Berechnungen um ein Vielfaches.

Getränkeproduktion digital abbilden und dank KI-Entscheidungen optimieren

Einer Mitteilung zufolge ist das ein Durchbruch für die ganze Industrie: Digitale Zwillinge mit Agenten-KI vereinen Simulation, Automatisierung und künstliche Intelligenz, um virtuelle Modelle von Maschinen, Anlagen oder Prozessen zu erstellen, die sich kontinuierlich selbst verbessern. Denn bisher erforderten digitale Zwillinge immer noch menschliche Entscheidungen und Eingriffe. Die neue Generation hingegen nutzt ihre Urteils-, Entscheidungs- und Handlungsfähigkeiten, um eigene Entscheidungen auf der Grundlage von Echtzeitdaten zu treffen. Ihre KI-Agenten simulieren Szenarien, reagieren auf Veränderungen und können automatisch Arbeitsabläufe auslösen. So lassen sich Automatisierungssysteme bauen, die eigenständig Verbesserungen erarbeiten, statt einfach nur den Ist-Zustand einer Anlage abzubilden.

Bis zum letzten Tropfen digital abbilden

Diese Vorteile nutzen besonders den Krones-Kunden aus der Getränkeindustrie:

• Die Verarbeitung von Flüssigkeiten erfordert ein präzises Zusammenspiel physikalischer Prozesse, die sich ständig verändern. Von der Abfüllgeschwindigkeit über das Flaschendesign bis zum Strömungsverhalten ist die Dynamik sehr komplex.

• Deshalb müssen Druck, Durchfluss und Turbulenzen kontinuierlich in Echtzeit überwacht, vorhergesagt und optimiert werden.

• Nur so lassen sich Ressourcenverschwendung oder Störungen in späteren Produktionsschritten vermeiden. Jede einzelne offen gebliebene Flasche kann eine neue Herausforderung für die Steuerung, Bedienung und Simulation der Maschinen sein.

Die Antwort darauf sind digitale Zwillinge mit KI-Agenten. Sie bilden die physikalische Welt bis zum letzten Tropfen digital ab und können eigene Entscheidungen treffen, um die Abläufe immer wieder zu optimieren. Krones definiert mit seinen Technologie-Ökosystem-Partnern neu, wie Maschinen sich verhalten und simuliert werden können. Der Einsatz von KI und Cloud Computing optimiert die Flüssigkeitsverarbeitung kontinuierlich, damit seine Kunden ihre Produkte effizienter, nachhaltiger und produktiver herstellen können.

Starkes Ökosystem und interdisziplinäre Zusammenarbeit

Dieser Erfolg wurde durch eine enge, interdisziplinäre Zusammenarbeit möglich: regelmäßige Engineering-Workshops, gemeinsame Entwicklungs-Sprints und ein klarer Fokus auf geschäftliche Ergebnisse brachten Fortschritte in kürzester Zeit. Zu den Ergebnissen gehören die schnellere Inbetriebnahme von Maschinen oder Anlagen, höhere Effizienz, weniger Stillstände und eine datengesteuerte Leistungserbringung. Der Wasserverbrauch sinkt und die Anlagen sind rund um die Uhr optimal konfiguriert.

Folgende Partner waren beteiligt:

• Ansys (Synopsys): Hochpräzise Strömungssimulationen

• Cadfem: Anwendungsexpertise für komplexe Simulationen

• Microsoft Azure: Skalierbare, sichere Cloud-Infrastruktur

• Nvidia: Offene Bibliotheken, Frameworks und GPU-beschleunigte Simulation

• Soft-Serve: Integration von Daten, Logik und KI als „Gehirn“ des digitalen Zwillings

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