Expertensystem im Sondermaschinenbau

Die seit 50 Jahren familiengeführte WOLL Maschinenbau GmbH entwickelt, fertigt und liefert weltweit Sondermaschinen, Montagelinien und Produktionsanlagen in höchster Präzision und Termintreue. Sonderlösungen in den Bereichen Montageautomation und Prozesstechnik sind die Kernkompetenzen. Fa. Woll erstellt maßgeschneiderte innovative Konzepte und setzt diese in erstklassigen, hocheffektiven Produkten um. Woll hat sich über die Jahrzehnte auf die Bereiche Medizintechnik, Pharmaindustrie, Lebensmittelindustrie, Automotive und Elektroindustrie spezialisiert.

Herausforderung

Viele Unternehmen, insbesondere aus dem Bereich des Sondermaschinenbaus, sind gesetzlich dazu verpflichtet, ihre Bauteile und produziertes Material zu kennzeichnen. Die verwendete Technologie zur industriellen Kennzeichnung (bspw. Gravieren, Lasern, Stempeln, elektrochemisches Ätzen etc.) von Bauteilen und Material kann sich dabei stark voneinander unterscheiden und ist oftmals von vielen verschiedenen Faktoren abhängig. Es gilt sowohl funktionale, gesetzliche und kundenindividuelle Anforderungen zu erfüllen als auch wirtschaftliche Kriterien zu beachten. Der Auswahlprozess der richtigen Kennzeichnungstechnologie erfordert großes Expertenwissen sowie langjährige Erfahrung. Das notwenige Wissen ist in Unternehmen meist gar nicht oder wenig transparent dokumentiert und liegt in den Köpfen einzelner, erfahrener Mitarbeiter:innen. Scheidet diese:r erfahrene Mitarbeiter:in aus, ohne eine vorangegangene Wissensweitergabe, verliert das Unternehmen diese Kompetenz. An diesem Punkt stellt das Expert:innensystem eine Lösung dar. Es bietet sich an, das verteilte Wissen in definierten Regeln gebündelt festzuhalten und unterstützt Nicht-Expert:innen bei der Auswahl der geeigneten Kenn­zeichnungstechnologie. Gemeinsam mit der Firma WOLL Maschinenbau GmbH wurde ein solches KI-basiertes Expertensystem zur Kennzeichnung von Materialien entwickelt.

Analyse

Durch eine umfangreiche Ist-Analyse (Interviews, Workshops und Prozessanalysen mittels BPMN2.0) wurden Anforderungen an das Expertensystem, bezüglich Wartbarkeit, Funktionsumfang und tech­nischen Systemeigenschaften formuliert.

Konzept

Die Anwendung des Expertensystems findet in der Entwicklung und Konstruktion durch den:die Ingeni­eur:in statt. Das Expertensystem bezieht die Informationen zum Vorausfüllen der Dialogkomponente ggf. aus historischen Kennzeichnungsdaten zu einem ähnlichen Bauteil aus der Bauteilsuche oder durch manuelle Eingabe von projektspezifischen Informa­tionen (Wünsche der Kundinnen und Kunden, Werkstoff, Produkt für den Export etc.). Nachdem der:die Konstrukteur:in mit den Eingaben abgeschlossen hat, kann er:sie die Kennzeich­nungsermittlung starten und erhält in kürzester Zeit die richtige Kennzeichnungsvariante als Ergebnis. Durch die Funktion „Erklärkomponente“ kann sich der:die Konstrukteur:in, die vom Expertensystem ange­wendeten Regeln anzeigen lassen, ehe er:sie die Frei­gabe zur Übernahme der Kennzeichnung macht. In diesem Fall werden die Eingabeparameter zusam­men mit der ausgewählten Kennzeichnungsvariante in das Zeichnungsfeld der technischen Zeichnung übernommen. Mit der vorliegenden Information wird anschließend die Kennzeichnung von dem:der Mitarbeiter:in mit der vorgegebenen Technologie in der Produktion umgesetzt.

Validierung

In jeder Entwicklungsphase wurden sowohl mit den Anwender:innen als auch mit den Entwickler:innen die Zwischenergebnisse diskutiert und weitere Opti­mierungspotenziale abgeleitet. So konnten die Anwender:innen in den Entwicklungsprozess integriert und das System auf deren Bedürfnisse hin entwi­ckelt werden. Ziel war es, mögliche Barrieren bei der Systemnutzung abzubauen und die Akzeptanz bei den Mitarbeiter:innen für die Nutzung des Systems zu steigern.

Ergebnis

Durch die Teamarbeit der Mitarbeiter:innen der Firma WOLL und den Expert:innen des Kompetenzzentrums Saarbrücken konnte ein KI-basiertes Expertensystem zur industriellen Kennzeichnung erfolgreich eingeführt werden. Das strukturierte Vorgehen und die detaillierte Analyse haben dazu geführt, dass bei WOLL Maschinenbau das Wissen nun gebündelt ist und in Zukunft jedem zur Verfügung steht. Scheiden erfahrene Mitarbeiter:innen aus, können andere die Auf­gabe der Materialkennzeichnung problemlos über­nehmen. Außerdem kann so dem in der Branche herrschenden Fachkräftemangel begegnet werden.