Die Prozessindustrie mit vier Automatisierungsstufen umgestalten
Durch Digitalisierung kann die Nachhaltigkeit der Prozessindustrien erhöht werden, indem in Prozessen mit weniger Aufwand mehr produziert wird – wodurch weniger Energie und Material verbraucht wird, letzteres durch Minimierung von Abfällen. Dadurch verkleinert sich der CO2-Fußabdruck. Nirgendwo ist dies wichtiger als in energieintensiven Industrien. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CAPRI wurde eine kognitive Automatisierungsplattform entwickelt, die dieses Ziel erreicht und gleichzeitig die Qualität, Flexibilität und Leistung erhöht. Die Lösungen wurden in drei ganz unterschiedlichen Anwendungen demonstriert: Asphalt, Stahl und Pharmazeutika.
Digitale Transformation mittels kognitiver Lösungen
Projektkoordinatorin Cristina Vega von CARTIF Technology Center kommentiert: „Wir haben Sensoren für die Messung der Eigenschaften von Rohstoffen, Zwischenprodukten und Endprodukten konzipiert, z. B. für den Staubfluss oder den Zunder in Stahl. Kognitive Planungsinstrumente erlaubten eine effiziente Zuweisung von Ressourcen. Fortgeschrittene Steuerungsalgorithmen wurden erschlossen, um Energie zu sparen oder die Qualität eines Schlüsselparameters eines pharmazeutischen Wirkstoffs zu erhalten.“ Mit der kognitiven Automatisierungsplattform von CAPRI wurden alle technischen Lösungen integriert. Sie wurde auf einer Referenzarchitektur aufgebaut, die maschinelles Lernen und kognitive Mensch-Maschine-Interaktion nutzt und aus Verbindungen des Internets der Dinge, KI-basierter Entscheidungshilfe, intelligenter Ereignisverarbeitung und Wissensdatenmodellen besteht. Diese Instrumente koordinieren die kognitive Automatisierung auf vier Ebenen: Planung, Sensoren, Steuerung und Betrieb.
Modulare, skalierbare, quelloffene Plattform erweitert Wirkung
Die Plattform und die Instrumente sind modular und skalierbar und gestatten eine maßgeschneiderte kognitive Automatisierungsplattform für verschiedene Anwendungsfälle. Vega betont, „wie wichtig es ist, Lösungen zu entwickeln, die die Arbeitskräfte in den Fabriken brauchen, einschließlich der Flexibilität, die Lösungen an reale Umgebungen anzupassen. So wird gewährleistet, dass sie sie auch nutzen werden.“ Zudem wurde die kognitive Automatisierungsplattform mit dem frei zugänglichen FIWARE-Framework entwickelt, um die sogenannten „FAIR-Grundsätze“ der Auffindbarkeit, Zugänglichkeit, Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit zu erreichen. Dies wird die Verwendung mit anderer Software und in Webinaren und Schulungsprogrammen über CAPRI hinaus erleichtern, um bei Forschenden und Fachleuten ein Bewusstsein für die Einführung kognitiver und intelligenter Technologien zu schaffen.
Nachweisliche Erfolge in verschiedenen Branchen
Insgesamt wurden acht kognitive Sensoren für die drei Anwendungsfälle sowie kognitive Planungs-, Steuerungs- und Betriebslösungen erstellt. Dank der maßgeschneiderten Umsetzungen konnten alle drei energieintensiven Industrien den Energieverbrauch und die damit verbundenen Emissionen senken. Im Anwendungsfall Asphalt konnte der Hersteller beispielsweise die Zusammensetzung der Mischung in Echtzeit bestimmen – wichtige Daten, durch die es möglich war, auf das Erhitzen von Materialien zu verzichten, die er letztlich nicht verwenden konnte. In der Pharma- und Stahlindustrie waren die Hersteller in der Lage, Probleme mit dem Produkt bereits in einem frühen Stadium des Prozesses und nicht erst gegen Ende zu erkennen, was zu einer Verringerung der Materialverschwendung und des Energieverbrauchs führte. In allen drei Anwendungsfällen konnte die Produktqualität optimiert werden. Besonders deutlich waren die Auswirkungen in den Bereichen Asphalt und Pharmazie, wo in der Endanwendung konstatiert wurde: „Wir können uns nicht mehr vorstellen, ohne die im Projekt umgesetzten Lösungen zu arbeiten.“ Die modulare, skalierbare quelloffene Plattform für kognitive Automatisierung wird energieintensive Industrien in ihrem digitalen Wandel unterstützen. Sie lässt sich leicht für den Einsatz in einer Vielzahl von Industriezweigen anpassen und verspricht, den CO2-Fußabdruck der Industrie erheblich zu verkleinern und gleichzeitig die Produktqualität zu vergrößern – und damit sowohl die europäischen Energie- und Klimaziele als auch die EU-Wirtschaft zu unterstützen.
Schlüsselbegriffe
CAPRI, Automatisierung, Energie, Pharmaindustrie, Sensoren, Stahl, Asphalt, digitaler Wandel, KI, energieintensive Industrien, Prozessindustrie
