Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
Daten – brachliegendes Potential für die Optimierung der Papierherstellung
Um den ökologischen Fußabdruck bei Papierherstellung zu verbessern, wird zunehmend Altpapier als Ausgangsmaterial eingesetzt. Allerdings ist der Herstellungsprozess aufgrund einer Vielzahl von unterschiedlichsten Parametern hochkomplex und bleibt sehr ressourcenintensiv. Dabei fallen Prozessdaten in großen Mengen an, die jedoch nicht miteinander vernetzt sind und nur zu einem Bruchteil weiter genutzt werden. Die Bedienenden müssen verschiedene Systeme beherrschen und die Deutung der Daten ist auch für Experten nicht immer eindeutig. Schwankungen im Produktionsprozess, die auf variierende Qualitäten des Eingangsmaterials zurückzuführen sind, erschweren die Kontrolle des Prozesses zusätzlich. Darüber hinaus können einige Qualitätsparameter nicht inline gemessen, sondern erst nach der Produktion im Labor bestimmt werden.
Ziel des Forschungsprojektes KIBAPap ist es, die anfallende Datenmenge für die Prozesssteuerung und -optimierung nutzbar zu machen. Dazu arbeiten Experten aus Produktion, IT, Datenanalyse und Psychologie eng zusammen.
Assistenzsystem zur effizienten Unterstützung des Personals im Produktionsalltag
Aufbauend auf den Ergebnissen des Forschungsprojektes ODiWiP liegt der Fokus der Forschenden des Fraunhofer IVV auf der Entwicklung eines Bedienerassistenzsystems für den Produktionsalltag im Kontext Papier. In diesem Assistenzsystem laufen die Informationen aus den verschiedenen Produktionssystemen, wie z. B. dem Prozessleitsystem oder der Maschinensteuerung zusammen und werden dort aufgabenorientiert gebündelt und präsentiert.
Das System ermöglicht eine digitale Speicherung des „Produktionswissens“ und eine bedarfsgerechte Unterstützung der Maschinenbedienenden bei der Situationsanalyse und nachhaltigen Lösungsfindung. Basierend auf einem KI-Modell präsentiert das Assistenzsystem dem Bedienpersonal ausgewählte und zur Situation passende Lösungsangebote in Form von Wissenskarten. Die Maschinenbedienenden können ein tieferes Prozessverständnis aufbauen, schneller und gezielter auf Störsituationen reagieren und diese nachhaltig beheben. Das Erfahrungswissen wird durch das Assistenzsystem im Unternehmen geteilt und auch im Unternehmen gehalten, wenn Mitarbeitende das Unternehmen verlassen. Das gespeicherte Produktionswissen kann zudem dynamisch an sich verändernde Rahmenbedingungen im Prozess, wie etwa Umbauten an der Anlage, angepasst werden.
Einfache Übertragbarkeit und signifikante Reduktion der Einführungszeit
Um das Assistenzsystem für den industriellen Einsatz zu optimieren, muss eine einfache Übertragbarkeit des Systems ermöglicht werden. Dazu soll das Assistenzsystem nicht spezifisch auf eine Papiermaschine zugeschnitten sein, sondern möglichst generisch an vielen Papiermaschinen zum Einsatz kommen können. Dort, wo Anpassungen unumgänglich sind, wird die Einführungszeit auf ein Minimum reduziert, indem z. B. schon generiertes Wissen im Assistenzsystem hinterlegt ist und die Machine-Learning-Modelle weitgehend übertragbar gestaltet werden. So lässt sich das Bedienerassistenzsystem schnell und wirtschaftlich auf neue Papiermaschinen übertragen und steht allen Papierfabriken zur Verfügung.
Projektinformationen KIBAPap
Das Verbundprojekt „KI-basiertes Bedienerassistenzsystem im Wertstoffkreislauf Papier“ wird gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen der Richtlinie zur Förderung der Nutzung und des Baus von Demonstrationsanlagen und von Beispielregionen für die industrielle Bioökonomie.
| Projektlaufzeit: | 07/2023 bis 06/2026 |
| Projektpartner: | Consultingtalents AG, LEIPA Group GmbH, Hochschule München, ITA der RWTH Aachen, Lehrstuhl für International Production Engineering and Management, Institut für Produktionstechnik der Universität Siegen, PROPAKMA GmbH, Veolia Umweltservice GmbH |