KI-basiertes Bedienerassistenzsystem im Wertstoffkreislauf Papier

FORSCHUNGSPROJEKT

Verbundprojekt KIBAPap

Herausforderung

  • extreme Komplexität des Papierherstellungsprozesses
  • Vielzahl an Überwachungssystemen notwendig
  • Mangel an erfahrenem Personal
  • Potential vorhandener Daten wird nicht ausgeschöpft

Forschungsergebnis

  • Datenzusammenführung verschiedener Systeme zur Bündelung und Vereinfachung des Arbeitsalltags von Mitarbeitern einer Papiermaschine
  • Entwicklung eines auf Prozesswissen basierenden und übertragbaren Assistenzsystems
  • Echtzeitanalyse von Sensordaten zur Unterstützung bei der Entscheidungsfindung im Produktionsalltag

Nutzen

  • bedarfsgerechte, nachhaltige Unterstützung bei der Störungsbehebung und -prävention
  • digitale Speicherung von Expertenwissen
  • kurze Systemeinführungszeiten
  • Ressourcenschonung
  • Steigerung der OEE von Papiermaschinen und -anlagen

 

Abbidung einer Papiermaschine mit digitalen Icons im Vordergrund
© LEIPA Group GmbH I Fraunhofer IVV
Förderlogo BMWK

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.

Projektwebseite

 

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

»KIBAPap« gewinnt den European Paper Recycling Award 2023

Preisträger des European Paper Recycling Awards
© Thibault Belvaux

Das BMWK-Verbundprojekt »KIBAPap« hat den European Paper Recycling Award 2023 in der Kategorie „Innovative Technologien und F&E“ gewonnen!

Mit dem Preis honoriert der European Paper Recycling Council (EPRC) Initiativen, die wegweisend für das Papierrecycling in Europa sind.

Bei der Verleihung betonte Andrea Orallo, Vorsitzender des EPRC (European Paper Recycling Council) die Bedeutung der Forschungsergebnisse für das Erreichen der Ziele der European Declaration on Paper Recycling::

"Diese Projekte versuchen, die Grenzen dessen, was wir beim Recycling für möglich halten, zu verschieben, und zwar sowohl aus technologischer Sicht als auch aus der Sicht der breiteren sozioökonomischen Systeme, in denen die Akteure des Recyclings tätig sind."

Die Auszeichnung ehrt und motiviert uns zugleich!

 

Was Sie auch interessieren könnte