Gastbeitrag: Online-Prozessbewertung durch lernende Prozessmodelle an der Leibniz Universität Hannover


Im Rahmen unsere Gastbeitragsreihe zum Thema Microsoft Azure in der universitären Forschung zeigt diesmal Marc-André Dittrich von der Leibniz Universität Hannover wie Azure dort eingesetzt wird.

Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) an der Leibniz Universität Hannover beschäftigt sich mit sämtlichen Aspekten der spanenden Fertigungstechnik: vom Zerspanprozess über die Maschinenentwicklung bis zur Fertigungsplanung und -organisation. Durch theoretische, experimentelle und simulationsgestützte Methoden werden innovative Lösungen im Bereich der Grundlagenforschung entwickelt, die anschließend im Rahmen gemeinsamer Projekte mit Industriepartnern umgesetzt werden. Der enge Austausch mit den industriellen Anwendern und die Beratung dieser in der Umsetzung ist ein wesentliches Merkmal des IFW. Ein zentraler Arbeitsschwerpunkt des Instituts innerhalb des Sonderforschungsbereich 653 ,,Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus“ ist der Themenkomplex Industrie 4.0.


PZH Gebäude. Foto: sliwonik.com

Der Begriff „Industrie 4.0“ wird häufig im Kontext der Flexibilisierung und Individualisierung der industriellen Produktion genannt. Besonders in der Einzel- und Kleinserienfertigung spielt das Erfahrungswissen bei der Planung von Fertigungsprozessen eine große Rolle. Das IFW verfolgt das Ziel durch die Kombination realer Messdaten und Simulationsergebnisse neue Möglichkeiten der Prozessbewertung und -optimierung zu eröffnen. Hierzu werden die Prozesseingangsgrößen (z. B. Schnittgeschwindigkeit oder Vorschub) und die gemessenen Qualitätsmerkmale um simulierte Eingriffsbedingungen erweitert. Die Kombination der realen Prozesse mit ihrem digitalen Schatten erlaubt das Aufstellen verbesserter Modelle für die Planung künftige Prozesse. Allerdings erfordern insbesondere die detaillierte Simulation sowie die Prozessmodellierung das effiziente Verarbeiten großer Datenmengen. Zu diesem Zweck werden am IFW die Möglichkeiten genutzt, die Microsoft Azure als Sammlung integrierter Clouddienste bietet. Durch die Verknüpfung der am IFW entwickelten Simulationssoftware CutS mit Microsoft Azure als Web-Applikation können die durch die Simulation erzeugten Datenmengen aufwandsarm und schnell ausgewertet werden. Die von Microsoft Azure erarbeitete Qualitätsprognose kann anschließend wieder in CutS exportiert werden, sodass auf Basis der Daten eine visuelle Darstellung der Bauteilqualität erstellt wird (siehe Abbildung).

Microsoft Azure ermöglicht innerhalb dieser individuellen Anwendung eine spezifische Auswahl geeigneter Methoden, beispielsweise die Wahl eines Regressionsmodells zur Analyse der Zusammenhänge zwischen Ein- und Ausgangsgrößen. Unter Zugriff auf die hinterlegten Trainingsdaten wird das Modell damit angelernt. Als ein besonderer Vorteil der Anwendung ist dabei zu nennen, dass zahlreiche Methoden für die Analyse großer Datenmengen bereits hinterlegt sind. Ein weiterer Vorteil der cloudbasierten Dienste ist ihre Skalierbarkeit. Die Wissenschaftler des IFW möchten dies für den Aufbau maschinen- und standortübergreifender Prozessmodelle nutzen. In der Praxis könnten Unternehmen dann automatisch von dem an verschiedenen Standorten vorhandenen Prozesswissen profitieren.

Weitere Gastbeiträge zum Thema Azure in der universitären Forschung:
Microsoft Azure am Institut für Institut für Datenbanken und Informationssysteme (DBIS) der Universität Ulm
Microsoft Azure an der Georg-August-Universität Göttingen

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