Von der Fabrikplanung über die Fertigung bis zur Logistik: Wie lassen sich mit Hilfe von Daten einzelne Prozesse bis hin zur gesamten Produktion eines Unternehmens effizienter und produktiver gestalten? Pionierarbeit für diese Herausforderung leistet derzeit das Projekt „Datenfabrik.NRW“ des Spitzenclusters it's OWL. In dem Projekt erarbeiten die Weltmarktführer CLAAS und Schmitz Cargobull gemeinsam mit NTT Data, Duvenbeck Kraftverkehr und MotionMiners sowie den Fraunhofer-Instituten IEM, IML, IOSB-INA und IAIS ein Modell für eine datengetriebene Fabrik der Zukunft. Neue Methoden und Technologien setzen die Unternehmen direkt in ihrer Produktion um. Insgesamt sollen 50 Use Cases implementiert werden. Dadurch entstehen hochmoderne Produktionsstandorte, die anderen Unternehmen den Mehrwert einer datengetriebenen und KI-gestützten Fertigung verdeutlichen. Damit soll das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Sicherung der Produktion am Standort Deutschland leisten. Auf der HANNOVER MESSE 2023 können sich Interessierte auf dem OWL-Gemeinschaftsstand jetzt umfassend über Ansätze und Ergebnisse informieren lassen.

KI als Schlüssel für die datengetriebene Fabrik der Zukunft

„Künstliche Intelligenz hat enorme Potenziale, um Maschinen und Anlagen effizienter und produktiver zu fertigen. Mit der Datenfabrik wollen wir Produktion komplett neu denken. Und von der Fabrikplanung über die Fertigung bis zur Logistik Daten konsequent erfassen und verwerten. Von den Ergebnissen und Erfahrungen können produzierende Unternehmen in ganz OWL und darüber hinaus profitieren“, sagt Günter Korder, Geschäftsführer it’s OWL Clustermanagement. Die „Datenfabrik.NRW“ ist das mit Abstand größte Projekt des Spitzenclusters it ́s OWL – Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe. Insgesamt rund 200 Unternehmen und Forschungseinrichtungen erschließen darin neue Technologien für Maschinelles Lernen, Plattformen und die Arbeitswelt der Zukunft.

So ist für den am Projekt beteiligten Landmaschinen-Hersteller Claas die Datenfabrik.NRW ein wichtiger Baustein für die Umstellung der Fertigung von Mähdreschern. „Das Projekt Datenfabrik.NRW kommt genau zur richtigen Zeit und passt hervorragend zu unserer Werksmodernisierung“, sagt Stefan Schulte, Geschäftsleitung Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH.

Die modernste Mähdrescherproduktion der Welt soll noch intelligenter werden

CLAAS hat 44 Millionen Euro in die Hand genommen und im Herzen seiner Produktion im Stammwerk Harsewinkel auf 15.000 Quadratmetern eine komplett neue Halle für die modernste Mähdrescherproduktion der Welt geschaffen. Im Projekt „Datenfabrik.NRW“ sollen nun digitale Lösungen erarbeitet werden, die für mehr Qualität, Effizienz und bessere Arbeitsplätze sorgen – wie die KI-gestützte Produktionsplanung.

Gestiegene Komplexität beherrschen

Individuelle Kundenwünsche, Arbeitskräftemangel und der Wunsch nach einer möglichst energieeffizienten Fertigung sind nur einige Zielgrößen, die es in der Produktionsplanung zu berücksichtigen gilt. Das oftmals implizite Wissen eines Produktionsplaners und das Informationsmanagement mittels Excel-Listen kommen dabei schnell an Grenzen. „Unternehmen erreichen zunehmend einen Punkt, an dem sie auf Datendurchgängigkeit und Künstliche Intelligenz in der Produktionsplanung angewiesen sind, um die gestiegene Komplexität beherrschen zu können”, sagt Dr. Arno Kühn, Leiter Strategie, Forschung und Entwicklung des Technologie-Netzwerks it‘s OWL.

Auf der Suche nach geeigneten Algorithmen

Wie Algorithmen die Planung unterstützen können, indem sie Daten schneller und besser analysieren als der Mensch, erarbeiten im Projekt die Forschenden der Fraunhofer-Institute mit den Unternehmen. Dabei sucht der Algorithmus nach den besten Planungsschritten, um Ziele zu erfüllen, die das Unternehmen zuvor festgelegt hat – von der Minimierung von Engpässen über Kostenreduktion bis hin zum geringen Energieverbrauch.

KI-Lösungen schnell skalieren

Insgesamt 50 Use Cases sollen umgesetzt und miteinander in Einklang gebracht werden. Dabei werden die neuen Technologien und Methoden direkt in der Produktion getestet, so dass die Auswirkungen auf Prozesse, IT und Organisation sofort erkennbar sind und gegebenenfalls Anpassungen vorgenommen werden können. Diese Vorgehensweise bietet sowohl für die Unternehmen als auch die Forschungseinrichtungen einen großen Mehrwert. „Wir wollen Insellösungen vermeiden und sicherstellen, dass die entwickelten KI-Lösungen schnell skalieren und auf andere Anwendungsfälle und Standorte angepasst werden können. Durch die Datenfabrik entstehen Strukturen und Prozesse im Unternehmen, die es ermöglichen, die Potenziale von KI zu erkennen und nachhaltig im Unternehmen zu verankern“, erläutert Kühn. Das gewonnene Wissen über die Barrieren und Lösungsansätze bei der Einführung von KI-Lösungen werden die Forschungseinrichtungen in zukünftige Projekte im Kontext der industriellen Transformation transferieren.

Datenfabrik-Expertise: Fabrikplanung wird digital

Eine KI-gestützte Produktion ist auch Thema beim führenden Hersteller von Sattelaufliegern, Aufbauten und Anhängern in Europa: Schmitz Cargobull. Das Unternehmen treibt die Digitalisierung sowohl in der Produktion als auch im Produkt- und Serviceangebot konsequent voran, zumal die Branche stark von konjunkturellen Schwankungen abhängig ist, was eine schnelle Anpassung an sich rasch ändernde Rahmenbedingungen vor allem in der Produktion erfordert. Die Hauptproduktionsstandorte von Schmitz Cargobull sind im Münsterland – mit den Werken in Vreden und in Altenberge. Das Werk für die Kühlkofferfertigung in Vreden nimmt mit der „Datenfabrik.NRW“ in Hinsicht auf die Digitalisierung des Produktionsnetzwerks eine Vorreiterstellung ein.

„Die Erkenntnisse, die wir durch die Mitarbeit am Projekt für die Produktion, die Produktionsplanung und Produktionslogistik gewinnen, werden wir direkt am Werksstandort Vreden erproben. Das Werk Vreden übernimmt dann in unserem internationalen Produktionsnetzwerk eine Modellfunktion für die Weiterentwicklung der Produktion insgesamt“, sagt Vorstandsvorsitzender Andreas Schmitz.

Für den Standort in Vreden plant das Unternehmen eine Werkserweiterung. Die Planung findet mit Hilfe der „Datenfabrik.NRW“ digital statt. „Wir setzen die Planung von Gebäude, Fertigungsbereichen, Arbeitsplätzen und Anlagen schon vor der Realisierung weitestgehend digital um“, sagt Stefan Cramer, Leiter des Werks in Vreden. Ohne Unterstützung wäre das nicht möglich. „Bisher haben wir das noch nicht gemacht und sind technisch noch nicht entsprechend aufgestellt“, sagt Cramer.

Vom Austausch profitieren

Mit Unterstützung der Experten und Expertinnen der „Datenfabrik.NRW“ kann das Unternehmen die Herausforderung allerdings angehen. „Wir bekommen Zugang zu Wissen und zu Partnern wie den Fraunhofer-Instituten und profitieren natürlich auch von dem Austausch mit anderen Unternehmen wie der Firma CLAAS, die bereits vor ähnlichen Herausforderungen gestanden haben“, sagt Cramer.

3D-Simulationen erleichtern die Planung

Der Vorteil einer digitalen Planung der Werkserweiterung: Mit einem 3D-Modell kann bereits vor dem Bau des Werks simuliert werden, wie das Werk funktionieren wird, wenn es in Betrieb ist. Dadurch können Engpässe in der Produktion und Materialflüsse rechtzeitig erkannt und entsprechend optimiert werden. Bei der Erstellung von virtuellen Fabrikmodellen anhand einer realen Fabrik kann Künstliche Intelligenz unterstützen. Ein Algorithmus zur 3D-Rekonstruktion kann verschiedene Bilder oder Videos der realen Werkshalle verarbeiten und zu einem virtuellen Modell zusammenfügen. Zudem können Algorithmen zur Objekterkennung dazu genutzt werden, Maschinen und Arbeitsbereiche automatisch zu identifizieren und für ein 3D-Modell zu verarbeiten. Mit diesen Informationen können Unternehmen ihre Prozesse in der Werkshalle verbessern, um dadurch ihre Effizienz und Produktivität zu steigern.

Transfer in den Mittelstand

Die Ergebnisse und Erfahrungen aus dem Projekt sollen auch andere Unternehmen nutzen können, um ihre Produktion zukunftsfähig zu gestalten. Dazu werden das Technologie-Netzwerk it’s OWL und die Landesinitiative KI.NRW umfangreiche Aktivitäten umsetzen. Beispielsweise mit Touren durch die neuen Fabriken und Workshops mit den Projektpartnern, Transferprojekte und Qualifizierungsangebote. Auf der HANNOVER MESSE 2023 können sich Interessierte auf dem OWL Gemeinschaftsstand an einer Modellfabrik über Einsatzbereiche und deren Wirkungen informieren.

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