2. Anwendertreff Maschinenkonstruktion

Künstliche Intelligenz kann Emotionen nicht ersetzen

| Autor: Ute Drescher

Systems Engineering und der Einsatz der Künstlichen Intelligenz im Produktentstehungsprozess gehörten zu den Top-Themen des 2. Anwendertreffs Maschinenkonstruktion.
Systems Engineering und der Einsatz der Künstlichen Intelligenz im Produktentstehungsprozess gehörten zu den Top-Themen des 2. Anwendertreffs Maschinenkonstruktion. (Bild: K. Juschkat/konstruktionspraxis)

Ohne Systems Engineering und den Einsatz Künstlicher Intelligenz wird der Produktentstehungsprozess den Herausforderungen der Zukunft nicht gewachsen sein. Das wurde auf dem 2. Anwendertreff Maschinenkonstruktion deutlich.

Systems Engineering sowie der Einsatz von Künstlicher Intelligenz sowohl im Produktentstehungsprozess als auch in der Maschine waren zwei der wichtigsten Themen, die auf dem 2. Anwendertreff Maschinenkonstruktion diskutiert wurden. „Die Künstliche Intelligenz wird die Entscheidungsfindung in Zukunft automatisieren“, sagte Dr. Patrick Glauner, Innovationsmanager für Künstliche Intelligenz bei der Krones AG. In seiner Keynote zeigte Glauner anhand verschiedener Beispiele, wo der Konzern vom Einsatz der KI u.a. in der Produktion aber auch in Entwicklung und Konstruktion profitiert.

In der Produktion will Krones KI nutzen, um die Fertigung in Losgröße 1 zu erreichen, Maschinen sich selbst konfigurieren zu lassen sowie Ressourcen zu schonen. Ein Beispiel für den Einsatz in Entwicklung und Konstruktion war die Simulation des Flüssigkeitsverhaltens in den Flaschen, bevor sie verschlossen werden. Ziel ist es, möglichst ein Überschwappen der Flüssigkeit in den Flaschen direkt nach dem Abfüllen zu vermeiden, um ein sauberes Verschließen der Flaschen zu erreichen. Bisher setzte Krones CFD-Methoden ein, um die Bewegung der Flüssigkeit zu simulieren, ein Prozess, der sehr rechen- und zeitintensiv ist, so Glauner. Basierend auf dem Methoden des maschinellen Lernens haben die Entwicklungsingenieure nun eine KI entwickelt, die Vorhersagen trifft. „Die KI ersetzt jetzt zwei Drittel der bisherigen Simulationen“, erklärte Patrick Glauner.

Software-Entwicklung wird immer wichtiger für den Maschinenbau

Dass die Digitalisierung des Maschinenbaus weit mehr IT-Fachkräfte benötigt als heute am Markt verfügbar sind, war das zentrale Thema der zweiten Keynote, die Frank Maier hielt, Vorstandsmitglied von Lenze und dort u.a. für Innovation zuständig,. „Im Maschinenbau benötigen wir einen Quantensprung bei der Produktivitätssteigerung im Software-Entwicklungsprozess“, forderte Maier. Lösen lasse sich dieses Problem nur mit objektorientierter Programmierung von Softwaremodulen, die je nach Anwendung wiederverwendbar seien. Darüber hinaus müssten in Zukunft vor allem Schnittstellen herstellerübergreifend standardisiert werden, so dass ein Austausch einzelner Maschinenmodule nach dem Motto „Plug&Produce“ möglich werde. Als dritten Lösungsweg sieht Maier, ebenso wie Glauner, die Methoden des maschinellen Lernens, die nicht auf reiner Programmierung basieren, sondern auf der Auswertung vorhandener Daten und damit auf Erfahrungswerten.

Eindrücklich zeigte Frank Maier abschließend mit zwei kurzen Videos die Grenzen der Künstlichen Intelligenz auf: Zu sehen waren nacheinander ein Roboter sowie eine Zwölfjährige beim Geigenspielen. Deutlicher lässt sich kaum darstellen, wie es nur dem Menschen gelingt, Emotionen zu transportieren.

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In den darauffolgenden Praxisforen stellten die Referenten Methoden und Tools vor, die helfen, den Herausforderungen des Maschinenbaus in Zukunft zu begegnen. Schnell wurde deutlich, dass der Produktentstehungsprozess in Zukunft wohl kaum ohne den Systemgedanken auskommt, den das Systems Engineering strukturiert verfolgt, wie u.a. Dr. Christian Tschirner, Sprecher der Gesellschaft für Systems Engineering, aber auch Matthias Knoke, Leiter des Zentralbereichs Virtuelle Produktentwicklung bei Miele an Beispielen zeigten.

Zu den weiteren unverzichtbaren Tools werden außerdem Simulation sowie der digitale Zwilling gehören. So zeigten Peter Scheller und Bernd Mussmann, beide Siemens Industry Software, anhand einer gemeinsamen Entwicklung mit Greifer-Hersteller Schunk, wie der digitale Zwilling den Maschinenbau erobert. „Wir werden in Zukunft in Lösungen denken müssen“, fasste Scheller zusammen. Auch Rüdiger Kampfmann, Applikationsingenieur bei Bosch Rexroth gab anhand konkreter Beispiele sehr praxisnah einen Überblick über den Einsatz digitaler Methoden in der Produktentwicklung bei Rexroth.

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Um das von Frank Maier angesprochene Konzept des Plug&Produce in der Praxis umsetzen zu können, müssen Komponenten und Systeme herstellerübergreifend miteinander kommunizieren können. Hierbei spielt die einheitliche, herstellerunabhängige Bereitstellung der Daten eine zentrale Rolle, ein Unterfangen, dem sich die Hersteller im Rahmen eines ZVEI-Arbeitskreises stellen, dessen Ergebnisse Martin Hankel, Leiter Digital Business bei Bosch Rexroth im Bereich Hydraulik vorstellte. Noch für 2019 ist ein erster Demonstrator geplant, der auf der Arbeit des Arbeitskreises basiert.

Kaum ein Thema findet derzeit so viel Beachtung wie das Konzept des digitalen Zwillings. Allerdings gibt es dafür keine allgemeingültige Definition: Die damit verbundenen Vorstellungen weichen vielmehr zum Teil stark voneinander ab. Das war Anlass genug für Dr.-Ing. Lydia Kaiser vom Paderborner Fraunhofer IEM, einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten digitaler Abbilder und die dahinterliegenden Konzepte zu geben.

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Grundlagenkenntnisse aus der Informatik unabdingbar

Immer wieder tauchte in den einzelnen Vorträgen und Praxisbeispielen die Forderung auf, dass Konstrukteure und Entwickler in Zukunft neben den grundlegenden Kompetenzen in den jeweiligen Ingenieurdisziplinen in Zukunft auch system- und lösungsorientiert denken und arbeiten müssen.

Welche zusätzlichen Fähigkeiten schon an Hochschulen gelehrt werden müssen, war die Kernfrage einer großangelegten Studie des VDMA, die Bildungsreferenten des VDMA Dr. Franziska Schmid abschließend vorstellte. So seien in den Fachrichtungen Maschinenbau und Elektrotechnik künftig Grundlagenkenntnisse aus der Informatik unabdingbar. Genauso brauche die Informatik den Maschinenbau und die Elektrotechnik. Auch hier, machte Schmid deutlich, gebe es noch viel zu tun.

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Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion wurde von einer begleitenden Ausstellung ergänzt, die den Teilnehmern Gelegenheit gab, sich über aktuelle Produkte zu informieren. Nicht nur das: Die Pausen wurden auch intensiv für den Austausch mit den Referenten oder anderen Teilnehmern genutzt.

Der 3. Anwendertreff Maschinenkonstruktion findet im Frühsommer 2020 statt.

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