In der aktuellen Ausgabe stellen wir einige unserer Arbeitsbereiche im IPH vor. Im Interview sprechen wir mit Tom Strating über den KI-Demonstrator. Zudem stellen wir unsere Expertenfabrik im Bereich Industrie 4.0 vor. Außerdem haben wir unser E-Labor renoviert. Viel Spaß beim Lesen!
Drei Fragen an... Tom Strating
Künstliche Intelligenz (KI) ist ein Thema, das immer relevanter wird – auch bei uns am IPH. Um KI auch in der Praxis erleben zu können, gibt es am IPH einen sogenannten KI-Demonstrator. IPH-Ingenieur Tom Strating erklärt in dem Format "Drei Fragen an...", was es mit dem KI-Demonstrator auf sich hat.
1. Was ist ein KI-Demonstrator?
Der KI-Demonstrator ist ein technisches Gerät, mit dem wir unseren Kunden zeigen können, wie KI (Künstliche Intelligenz) in der Praxis funktioniert. Das Projekt ist eine Kooperation des IPH mit mitunsdigital und Bitmotec. Dieser Demonstrator ist darauf spezialisiert Gegenstände zu erkennen und zu klassifizieren. Dabei wird gezeigt, dass der Einsatz von Künstlicher Intelligenz auch ohne weitreichendes Fachwissen und ohne größeren Aufwand möglich ist.
2. Wie funktioniert der KI-Demonstrator?
Der Demonstrator nutzt eine Kamera, um Objekte zu erkennen. Wenn eine Schraube unter die Kamera gelegt wird, erstellt das Gerät auf Basis weniger Fotografien eine größere Menge synthetischer Eingangsdaten und speichert diese unter der vorher festgelegten Kategorie „Schraube" ab. Mithilfe dieser Bilder kann ein bereits vortrainiertes Berechnungsmodell in kürzester Zeit individuell an den Anwendungsfall angepasst werden. Lege ich nun einen anderen Gegenstand unter den Demonstrator, kann dieser anhand der vorhandenen Fotografien berechnen, mit welcher Wahrscheinlichkeit dieser Gegenstand ebenfalls eine Schraube sein könnte. Dies lässt sich mit beliebig vielen Gegenständen durchführen. Infolgedessen erlernt der Demonstrator mehr Kategorien und kann Unterschiede feststellen. Dies geht soweit, dass er problemlos erkennt, ob sich auf einer Visitenkarte ein Wort unterscheidet.
3. Was macht den KI-Demonstrator für KMU attraktiv?
Der Demonstrator zeigt den Einsatz von Objekterkennung durch Digitalisierung und die damit verbundenen Vorteile. Objekte können aufwandsarm kategorisiert und erkannt werden, sodass dies nicht mehr manuell vonstatten gehen muss. Dies ist vor allem bei der Erkennung von Fehlern nützlich. KI kann dabei helfen, Produktions- oder Montagefehler schneller und aufwandsärmer zu erkennen und schont Ressourcen. Für uns ist es wichtig, dass unsere Kunden, Forschungspartner und Besucher von uns nicht nur theoretisch etwas über die Möglichkeiten von Künstlicher Intelligenz erfahren. KI muss man erleben. Deswegen laden wir auch alle Interessierten herzlich dazu ein, sich den Demonstrator einmal live anzuschauen.
Die Expertenfabrik – Industrie 4.0 hautnah erleben
Was kann und wie funktioniert Industrie 4.0? Diese Fragen beantwortet die Expertenfabrik des IPH, die wir hier im Video vorstellen. In der Demonstrationsanlage sind verschiedene Variationen von Industrie 4.0 integriert. Diese gibt Interessierten einen tieferen Einblick in die Funktionsweise.
Ein kleiner schwarz-weißer Würfel liegt am Ende eines Transportbandes, ein Roboter nimmt ihn auf und sortiert ihn in ein Lager – alles vollautomatisiert. Die beiden Teile des Würfels entstehen ganz zu Beginn der Expertenfabrik in der additiven Fertigung. Diese wurde im Rahmen von Niedersachen Additiv zur Projektfabrik hinzugefügt. Dort drucken neun 3D-Drucker schwarze und weiße Würfelhälften. Ein RFID-Chip wird beim Druck direkt integriert. Anschließend nimmt ein Roboter die Hälften auf und führt sie der Produktionsstraße zu. Diese besteht aus insgesamt vier Stationen, die alle miteinander vernetzt sind.
Station eins besteht aus Lager und Halbzeug. Die Würfelhälften kommen aus dem Lager auf das Transportband. Auf dem Weg zur nächsten Station kontrollieren fünf Sensoren unter anderem Material, Farbe und Größe des Teils. Wenn das Teil nicht passt, wird es aussortiert. Sind es die richtigen Teile, fahren sie weiter zu Station zwei. Hier wird der Würfel mithilfe von Pins und einer Verpressvorrichtung zusammengebaut. Anschließend lagert ein Roboter in Station drei den Würfel ein. Station vier zeigt schließlich, dass das Endprodukt weiterverarbeitet werden kann. Ein weiterer Roboter entnimmt die Würfel automatisch von hinten aus dem Rega und „spielt" zu Demonstrationszwecken ein Hütchenspiel mit ihnen.
Diese kleine Anlage enthält alle wichtigen Komponenten von Industrie 4.0. Die Bestellung der Würfel erfolgt über ein SAP-System. Auf Grund des RFID-Chips weiß das System immer, an welcher Stelle sich welches Bauteil befindet. Die permanente Produktüberwachung dient zudem dazu, den Lagerzustand zu messen und den Zustand des Teils zu überwachen. Außerdem wird der Zustand der Gesamtanlage rund um die Uhr überwacht. Alle Sensoren werden ausgelesen und gespeichert. Sie melden, wenn Teile bald ausgehen oder wenn etwas kurz davor ist, kaputt zu gehen. So kann die Wartung geplant und eingetaktet werden. Sollten Fehler in der Anlage auftreten, kann die Anlage auch über verschiedene IoT-Systeme von extern angesteuert werden. Die Wartung an der Anlage kann via Augmented Reality erfolgen. Mit dem Tablet können Codes auf der Maschine gescannt werden, dadurch werden Bauteil und Anleitung angezeigt.
Die Industrie 4.0-Anlage im IPH zeigt auf kleinstem Raum, wie Vernetzung und Digitalisierung in der Produktion funktionieren können – und lässt Besucher und Interessierte Industrie 4.0 hautnah erleben.
Renovierung Elektroniklabor
Wir haben im IPH renoviert – dieses Mal unser Elektroniklabor. Damit mechanische und elektronische Arbeiten weiterhin gefahrlos stattfinden können, gibt es nun einen festen ESD-Arbeitsplatz (elektrostatischer geschützter Bereich). Zudem wurde die Lötrauchabsaugung erneuert. Für mechanische Arbeiten haben wir außerdem einen Arbeitsplatz bestehend aus Shadowboard und Werkzeugschränken aufgebaut. Um auch weiterhin auf hohem Niveau arbeiten zu können, haben wir den allgemeinen Werkzeugbestand erneuert, inventarisiert und ein neues Ordnungssystem implementiert. Zur besseren Sensorenentwicklung installierten wir ein lokales MQTT-Netzwerk (Message Queue Telemetry Transport – ein offenes Netzwerkprotokoll für Machine-to-Machine-Kommunikation) und zusätzliche LoRa-Gateways.
Neben Labornetzteilen für die Spannungsversorgung und Frequenzgeneratoren für die Signalerzeugung gibt es im Elektroniklabor auch ein analoges und digitales Oszilloskop für die Signalanalyse.
Um auch mobile Montagearbeiten durchführen zu können – beispielsweise an Drohnen – haben wir außerdem nun einen mobilen ESD-Arbeitsplatz.
