ASSISTANT - Lernende und robuste Entscheidungsunterstützungssysteme für agile Fertigungssysteme

Das von der EU geförderte Projekt ASSISTANT zielt darauf ab, wegweisende Lösungen für die Produktionsindustrie zu entwickeln, die künstliche Intelligenz zur Optimierung von Produktionssystemen nutzen. Einer der Schwerpunkte von ASSISTANT ist die Erstellung von intelligenten digitalen Zwillingen. Durch die Kombination von maschinellem Lernen, Optimierung, Simulation und Domänenmodellen entwickelt ASSISTANT Werkzeuge und Lösungen, die alle erforderlichen Informationen für effiziente und effektive Entscheidungen bereitstellen. Mit diesen werden Prozessingenieure und Produktionsmanagern bei der Gestaltung von Produktionslinien, der Produktionsplanung und der Verbesserung von Maschineneinstellungen unterstützt, wodurch Produktqualität und -sicherheit garantiert wird.

Motivation

Während Künstliche Intelligenz (KI) für Google, Apple, Facebook und Amazon (GAFA) bereits zur Realität gehört, wird sie in der produzierenden Industrie kaum angewendet. Die GAFAs nutzen KI, um Dienstleistungen für ein großes Publikum zu ermöglichen. Die Geschäftsmodelle und Bedürfnisse von Herstellern sind anders: Sie adressieren kleine Märkte mit abgestimmten Produkten, die spezialisierte digitale Zwillinge für prädiktive und präskriptive Analysen erfordern. Unabhängig davon ist das Potenzial von KI klar: Unternehmen, die KI im Laufe der nächsten Jahre einsetzen, können ihren Cashflow verdoppeln.

Zielsetzung

Mit 12 beteiligten Partnern zielt ASSISTANT darauf ab, eine Reihe von KI-basierten, intelligenten digitalen Zwillingen bereitzustellen, die Prozessingenieure und Produktionsplaner unterstützen. Dadurch können kollaborative Produktionslinien betreiben werden, die auf den von IoT-Geräten und externen Datenquellen gesammelten Daten basieren. Ein solches Werkzeug hilft Ingenieuren, die Montagelinie zu entwerfen, die Produktion zu planen, die Linie zu betreiben und die Prozessabstimmung zu verbessern. Darüber hinaus überwacht das System die Linie in Echtzeit, stellt sicher, dass alle erforderlichen Ressourcen verfügbar sind, und ermöglicht bei Bedarf eine schnelle Neuplanung. ASSISTANT zielt darauf ab, kosteneffiziente Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig die Produktqualität, die Sicherheit und das Wohlbefinden der Arbeiter zu gewährleisten sowie die verschiedenen Quellen von Unsicherheiten zu verwalten. Die resultierenden intelligenten digitalen Zwillingssysteme werden datengesteuert, agil, autonom, kollaborativ, erklärbar, sicher und reaktiv sein.

Vorgehen

Die Architektur der intelligenten digitalen Zwillingsnetze folgt dem dreistufigen Framework (Perception, Reasoning, Actuation), das in der KI-Definition der Europäischen Kommission vorgesehen ist. Zunächst werden die Daten von Sensoren in der Fabrik und von externen Quellen erfasst (Perception), wodurch ein digitales Abbild der Fabrik in Echtzeit entsteht. Daneben umfasst der Schritt des Reasonings die drei Entscheidungsmodelle (Prozessplanung/Produktionsplanung/Scheduling), die aus dem Echtzeitbild der Fabrik erstellt werden, sowie fortschrittliche präskriptive Analysetechniken, um die Pläne zu erstellen, die durch Simulation validiert werden können. Der Plan wird dann durch ein Echtzeit-Steuerungsmodul ausgeführt (Actuation).

Das iwb beteiligt sich im Projekt an der Entwicklung eines datenorientierten digitalen Zwillings für die Planung von Produktionsprozessen. Anhand einer digitalen Repräsentation der Produktionslinie und ihrer Ressourcen sagt der digitale Zwilling die Produkt- und Prozessqualität voraus, schließt auf die Auswirkungen von Produkt- und Prozessänderungen und entwirft Prozesspläne, die vordefinierte KPIs erfüllen. Der digitale Zwilling in der Prozessplanung identifiziert mögliche Prozesspläne und beinhaltet Visualisierungs- und Prüftechniken für verschiedene Produktionsrollen (z. B. Prozessplaner). Er ermöglicht die ethische Integration der folgenden KI-Funktionalitäten und -Module. Predictive-Analytics-Module ermitteln die Prozess- und Produktqualität und berücksichtigen die Auswirkungen von Änderungen. Eine generative und automatisierte Prozessplanungsfunktionalität gestaltet robuste Prozesspläne, indem sie Anforderungen mit Fähigkeiten vergleicht.

Konsortium

ASSISTANT ist ein komplexes Forschungs- und Entwicklungsprojekt mit 12 Partnern aus 7 europäischen Ländern. Mit einem multidisziplinären Konsortium, das Schlüsselkompetenzen in den Bereichen der künstlichen Intelligenz, der Fertigung, des Edge Computing und der Robotik vereint, zielt ASSISTANT darauf ab, intelligente digitale Zwillinge durch den gemeinsamen Einsatz von maschinellem Lernen, Optimierung, Simulation und Domänenmodellen zu erstellen. Das Konsortium setzt sich aus dem Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TU München, fünf weiten Universitäten und/oder Forschungs- und Technologieorganisationen und sechs Unternehmen zusammen.

Danksagung

Das Projekt ASSISTANT wird mit der Förderung der EU-Kommission unter der Grant No. 101000165 finanziert. Wir danken der EU-Kommission für die hervorragende Unterstützung. Nähere Informationen finden Sie unter assistant-project.eu.

Laufzeit 01.11.2020 - 31.10.2023
Projektpartner EU – Horizon 2020