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Wie Künstliche Intelligenz die Messdaten-Analyse beschleunigt

Prüftechnik
Wie KI die Messdaten-Analyse beschleunigt

MCD Elektronik hat ein Entwicklungsprojekt mit Künstlicher Intelligenz (KI) gestartet. Das Ergebnis: Die Echtzeit-Verarbeitung großer Datenmengen im Prüffeld geschieht durch die KI-Funktionen schneller und genauer, als dies durch einen menschlichen Anwender jemals möglich wäre.

Was Mitte des 20. Jahrhunderts durch die Erkenntnisse von Alan M. Turing und John McCarthy seinen Anfang nahm, hat mittlerweile einen festen Stellenwert in Alltag und Wirtschaft gefunden. Denn durch „lernfähige“ Maschinen und die Nutzung von KI sind den produzierenden Unternehmen heute ganz neue Möglichkeiten gegeben. Die Kooperation von Anwendern und KI-basierten Assistenzsystemen ist so weit fortgeschritten, dass sie in Automobil-, Smartphone- oder medizintechnischen Anwendungen bereits zum Standard gehört. Auch im Bereich der Mess- und Prüftechnik ist KI heute schon nutzbar. Intelligente Software-Algorithmen explorieren die erhobenen Daten, um die komplexen Zusammenhänge herzustellen, Regelmäßigkeiten zu erkennen und daraus Prognosen für die Zukunft abzuleiten. Dadurch werden Fehlerpotentiale und Kostentreiber erkannt, die Prozesseffizienz erhöht und Voraussagen in Bezug auf Produkt- und Prüfqualität entwickelt.

Um diese Schlüsseltechnologie auch für die Ergebnisse seiner Prüfsysteme nutzen zu können, hat MCD Elektronik ein Entwicklungsprojekt gestartet, welches nun in der Reifephase steckt. Die Echtzeit-Verarbeitung von großen Datenmengen im Prüffeld geschieht dabei durch die KI-Funktionen schneller und genauer, als dies durch einen menschlichen Anwender jemals möglich wäre. Zusätzlich werden eine permanente Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) der Messdaten von standardisierten Prüfanlagen und dadurch Erkenntnisse für eine vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) geboten. Im Detail umfasst die MCD-Entwicklung die Kernpunkte Trenderkennung durch Clustering, Prüfschritt-Abweichungen, Testablauf- und Parameteroptimierung, sowie Messsystemanalyse (MSA) und Statistikerstellung.

KI als Herzstück einer „Virtual Machine“

Die KI wurde innerhalb einer Virtual Machine (VM) entwickelt, wodurch sowohl der lokale Zugriff auf die MCD-Server als auch die Nutzung einer vorhandenen Kunden-Cloud möglich ist. Der Upload der Daten erfolgt manuell über ein HTTPS-gesichertes Webinterface und kann von jedem beliebigen Gerät vorgenommen werden. Eine automatisierte Dateneinspeisung direkt vom Testsystem ist durch einen gesicherten Kommunikationstunnel per VPN ebenfalls möglich. Die hinterlegten Datensets werden innerhalb der VM auf einer KI-Plattform algorithmisch analysiert.

Mit der „Constant AI Analysis“ werden Datensätze permanent aktualisiert und miteinander verglichen, um Muster in den Prüfergebnissen und somit zukünftige Problemstellungen zu erkennen. Vom Anwender individuell angeforderte „On Demand Calculations“ geben beispielsweise Aufschluss über Anzahl und Größe von Messwerten, über arithmetische und geometrische Kennzahlen, empirische Varianzen, Mediane oder MSA-Daten. Je umfangreicher dabei die „eingelernten“ Daten sind, umso genauer können Zeitpunkte von Grenzwert-Überschreitungen oder eine notwendig gewordene Prüfmittel-Kalibrierung vorausgesagt werden.

Die Testablaufanalyse zeigt, welche Prüfschritte ungewöhnlich lange dauern, zu keinem Ergebnis führen oder ob der Ablauf zeittechnisch optimiert werden kann, um Stillstände zu reduzieren. Durch effiziente Nutzung von sogenannten Clusteranalysen lassen sich Abweichungen innerhalb von Testvorgängen mit Veränderungen der Testobjekte verbinden. So können beispielsweise abweichende Messwerte in unterschiedlichen Chargen erkannt werden. Auch der Einfluss von variierenden Umgebungstemperaturen auf denselben Prüfling kann Schwankungen und in der Folge Qualitätsmängel erzeugen, obwohl die Prüfergebnisse insgesamt positiv sind.

Der menschliche Anwender ist nicht zu ersetzen

Die KI-generierten Analysen und Optimierungsvorschläge werden dann im Nachgang durch die Messtechnik-Spezialisten von MCD gemeinsam mit dem Kunden ausgewertet. „Auch wenn die Möglichkeiten der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens für die Messtechnik ganz neue Maßstäbe setzen, wird dies nur einen Teilbereich der MCD-Dienstleistung darstellen“, sagt MCD-Entwicklungsleiter Gabor Tinneberg. „Denn wichtiger als das Analyse-Ergebnis ist die Umsetzung der Erkenntnisse im Prüffeld.“ Und diese Anpassungen von Prüfabläufen oder Grenzwerten sind nach wie vor anwendungs- und produktabhängig, weshalb selbst die klügste Intelligenz kaum das Know-how und die Erfahrung der Produktentwickler und Prüfsystem-Hersteller im Feld ersetzen kann.

Auf Entwicklungsprojekt folgt Dienstleistungspaket

Um den Kunden zukünftig die weitreichenden Vorteile der Künstlichen Intelligenz bieten zu können, plant MCD das Angebot eines Dienstleistungspakets. Dass die Software sehr flexibel genutzt werden kann, bestätigte die Inhouse-Testphase im Unternehmen. Die modulare Nutzbarkeit der Algorithmen und die wahre Intelligenz des Systems sollte auf die Probe gestellt werden, deshalb wurde zum Beispiel die Projektplanung von MCD durch einen Prototyp der Künstlichen Intelligenz analysiert. Dabei „fütterten“ die Entwickler die Datenbank mit realen Projektabläufen aus dem eigenen ERP-System, von der Projektanfrage über Angebotserstellung und Konstruktion bis hin zu Inbetriebnahme und Auslieferung.

„Durch die eingelernten Daten konnte der Auslieferungstermin von zwei neuen Projekten bis auf 48 Stunden genau vorhergesagt werden und es wurde sogar aufgezeigt, dass unsere Projektabläufe für die Zukunft an der ein oder anderen Stelle noch optimiert werden können. Unser Dienstleistungspaket wird solche Features allerdings nicht enthalten, da wir uns voll auf die Key Topics der Messdaten-Auswertung bei unseren Kunden fokussieren“, so Tinneberg. Dennoch ist dies eine Win-Win-Situation für MCD Elektronik, denn das Unternehmen macht damit einen weiteren Schritt in die technologische Zukunft.

Wie viel Potenzial KI bereithält, erkannte schon KI-Pionier Turing. Er sagte, dass man zwar nur über eine kurze Distanz in die Zukunft blicken kann, aber dabei bereits eine Menge zu erkennen sei.

MCD Elektronik GmbH
Hoheneichstr. 52
75217 Birkenfeld
www.mcd-elektronic.de


Tobias Stange
Marketing Coordinator
MCD Elektronik
www.mcd-elektronik.de



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