Eine KI-gestützte Plattform bietet Lösungen für vorausschauende Instandhaltung
Das EU-finanzierte Projekt SERENA (VerSatilE plug-and-play platform enabling remote pREdictive mainteNAnce) steht an der Spitze der KI-Revolution in der Industrie. Diese Plattform wurde speziell für die Fertigung entwickelt und basiert auf vier Schlüsseltechnologien: Zustandsfernüberwachung und -steuerung, zustandsorientierte Instandhaltung mit künstlicher Intelligenz, auf erweiterter Realität (Augmented Reality, AR) basierende Instrumente zur Fernunterstützung und Unterstützung menschlichen Bedienpersonals sowie eine Cloud-basierte Plattform für vielseitige Ferndiagnosen. „Zusammenfassend haben wir eine verteilte, leichte und skalierbare IIoT-Plattform (Industrielles Internet der Dinge) entwickelt, die durch die gemeinsame Nutzung ihrer integrierten Dienste vorausschauende Instandhaltungslösungen für Werkspersonal bietet“, bekundet der SERENA-Projektkoordinator Massimo Ippolito.
Industrielle Herausforderungen
Die Plattform verwendet eine kompakte Mikrodienstarchitektur, bei der Docker-Container verwendet werden, um die angebotenen Dienste in einsetzbare Einheiten zu verpacken. Die verteilten und zentralisierten KI-Komponenten für vorausschauende Analysen werden zur Abschätzung potenzieller Fehler in Fertigungsanlagen verwendet. Sie ermöglichen die Planung von Wartungsaktivitäten in einem bestimmten Zeitrahmen. So wird sichergestellt, dass nicht der gesamte Produktionsprozess innerhalb des Werks unterbrochen wird. Darüber hinaus erleichtert das SERENA-System die Fernunterstützung durch das Instandhaltungspersonal mithilfe von auf virtueller und erweiterter Realität basierenden Technologien und hilft bei der Beurteilung des Status von Maschinen und Gesamtgeräten innerhalb des Werks. Diese Funktionen werden mithilfe von intelligenten Brillen, Smartphones und Tablets bedient. Das Projektteam hatte nicht immer leichtes Spiel. „In den ersten Phasen des Projekts wurde deutlich, dass es bei der vorausschauenden Analyse nicht nur um die Verfügbarkeit von Daten geht, sondern auch um Daten mit der geeigneten Qualität“, erklärt Ippolito. „Falls die Daten nicht die Merkmale enthalten, die dem möglichen Ausfall von Geräten entsprechen, sind sie nutzlos.“ Darüber hinaus können nicht alle Fälle verallgemeinert werden, wodurch eine menschliche Analyse notwendig wird. „Trotzdem hat SERENA einen Schritt über diese Grenzen hinaus getan, indem es einen Selbstbewertungsmechanismus und eine Methodik eingeführt hat, die möglicherweise allgemein genug ist, um eine Vielzahl von Problemen zu erfassen“, fügt Ippolito hinzu. Eine weitere Herausforderung bestand darin, das SERENA-System in vielseitigen Umgebungen mit unterschiedlichen Konnektivitätsfunktionen und veralteten Systemen einzusetzen. Das SERENA-System wurde so konzipiert und umgesetzt, dass es viele verschiedene Fälle sowie die Bereitstellung über die Cloud oder physisch vor Ort unterstützen kann.
Blick in die Zukunft
Mit Blick auf die Zukunft ist Ippolito der festen Überzeugung, dass es jetzt allmählich an der Zeit ist, kommerziell realisierbare, auf künstlicher Intelligenz beruhende Lösungen auf den Markt zu bringen. „In Zukunft erwarten wir, dass Anwendungen mit künstlicher Intelligenz immer weiter in neue Bereiche vordringen und interpretierbare Ergebnisse mit höherer Genauigkeit und verkürzter Reaktionszeit liefern“, bemerkt er. Ippolito fügt hinzu, dass in der Entwicklung stets der ethische Einsatz dieser Technologie berücksichtigt werden sollte: „KI sollte sich positiv auf die Gesellschaft und die Umgebung auswirken, doch in manchen Fällen ist das nicht so einfach oder offensichtlich, wie es klingt.“ Seit dem Abschluss des Projekts im März 2021 haben die Partner des Konsortiums die Innovationen von SERENA weiterentwickelt, um sie auf dem Markt und in der industriellen Praxis einzuführen. In der Zwischenzeit wurde das SERENA-Buch, eine gemeinsame Verbreitungsaktion des gesamten Konsortiums, veröffentlicht. Parallel dazu hat der Cluster ForeSee, dem SERENA angehört, einen Fahrplan für die vorausschauende Instandhaltung fertiggestellt, dessen wichtigste Forschungsergebnisse nun umgesetzt werden. Derzeit werden sowohl von industriellen als auch von akademischen Partnern Weiterentwicklungen durchgeführt. „Auch wenn das Projekt SERENA abgeschlossen ist, arbeiten die Projektmitglieder noch immer gemeinsam, aber auch einzeln daran, dass das Erbe von SERENA noch lange bestehen bleibt“, so Ippolito abschließend. „Für jeden Konsortialpartner sind damit im Zusammenhang mit Projekten zur vorausschauenden Instandhaltung positive Auswirkungen verbunden, da die neuen Kompetenzen es ihnen ermöglichen werden, ihre internen und externen Nutzungserfahrungen besser zu verwerten.“
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