Expertensystem in der Produktion. © EXP: ZeMA

Gemeinsam mit dem Maschinenbauer WOLL entwickelte das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken ein KI-basiertes Expertensystem für die industrielle Kennzeichnung von Materialien bei der Konstruktion maßgeschneiderter Maschinen.

Die industrielle Kennzeichnung ist im Maschinebau aus vielerlei Gründen unerlässlich. Sie ermöglicht beispielsweise die Identifizierung der einzelnen Komponenten des Produktionsprozesses, dient der Bedienbarkeit und Wartung oder warnt vor möglichen Gefahren. Die Kennzeichnung kann sowohl direkt auf einem Bauteil oder auf einem Trägermedium erfolgen. Das klassische Beispiel dafür ist ein Typenschild aus Metall, das direkt an einer Maschine montiert wird und Hersteller- und Leistungsdaten bietet. Zum Einsatz kommen aber auch Materialien wie Folien, Kunststoffe oder Materialmixe, auf denen die Kennzeichnung über sogenannte DataMatrix Codes, RFID, Barcodes oder ähnlichem erfolgt.

Schon beim Entwurf ihrer Sondermaschinen müssen die Konstrukteure von WOLL jeweils neu entscheiden, welche Art der Kennzeichnung sie wählen. Dabei spielen funktionale sowie kundenindividuelle Anforderungen an die Maschine eine ebenso große Rolle wie die Erfahrungen der Mitarbeiter bei der Auswahl der für das jeweilige Material bzw. Bauteil geeigneten Kennzeichnungstechnologie wie etwa Gravieren, Lasern, elektrochemisches Ätzen etc. Dieser Erfahrungsschatz wird bislang in den Unternehmen überwiegend von Mitarbeiter zu Mitarbeiter im Arbeitsalltag weitergegeben. Scheidet ein Mitarbeiter aus dem Unternehmen aus, geht oft wertvolles Wissen einfach verloren.

Mithilfe eines sogenannten Expertensystems kann dieses Wissens festgehalten und nutzbar gemacht werden. Expertensysteme arbeiten mit Künstlicher Intelligenz. Um sie zu erstellen, wird das Wissen von Experten in Wenn-Dann-Regeln festgehalten und so formalisiert, dass diese Regeln für Computer berechenbar sind. Im Ergebnis entsteht ein Computerprogramm, das auf der Basis des gesammelten Expertenwissens in der Lage ist, Probleme zu lösen und Handlungsempfehlungen zu geben.

Im gemeinsamen Projekt der WOLL Maschinenbau GmbH und dem Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken wurde dafür zunächst analysiert, was das Expertensystem leisten, über welche technischen Systemeigenschaften es verfügen und wie es zu warten sein sollte. Alle Anwender wurden dabei durch Interviews, Workshops sowie Prozessanalysen von an Anfang an eingebunden. Dadurch wurde sichergestellt, dass das System nutzerfreundlich zu bedienen ist und alle gewünschten und notwendigen Unterstützungen bietet.
Das anschließend entwickelte Expertensystem kann nun zur Planung der industriellen Kennzeichnung von Bauteilen genutzt werden. Das System wird über ein Dialogmenü gesteuert. Wurde ein ähnliches Bauteil bereits in der Vergangenheit genutzt, spielt das Expertensystem vorausgefüllte Dialogkomponenten aus, die von den Konstrukteuren ergänzt oder geändert werden können, bis sie mit dem Ergebnis zufrieden sind. Die Kennzeichnungsermittlung erfolgt dann automatisiert, allerdings muss die vom System vorgeschlagene Lösung von den Konstrukteuren freigegeben werden. Dabei haben sie die Möglichkeit, die vom System angewendeten Regeln zu überprüfen. Ist alles in Ordnung, wird die gefundene Kennzeichnungsvariante in die technische Zeichnung übernommen und in der Produktion abschließend umgesetzt.

Weitere Informationen zum Projekt bietet das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Saarbrücken.