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Qualität unter Beobachtung

Stahlhersteller führt seine Produktionsdaten zusammen
Qualität unter Beobachtung

Big Data | Im Rahmen des Forschungsprojekts iProdict verknüpft Saarstahl sein Sensornetzwerk mit der betriebswirtschaftlichen Ebene. So lassen sich Fehler frühzeitig erkennen und Prozesse anpassen.

Markus Strehlitz Journalist in Mannheim

Mehr als 100 Terabyte – das ist die Menge an Prozessdaten, die beim Stahlproduzenten Saarstahl jährlich für die Qualitätsüberwachung anfällt. Das entspricht dem Inhalt von über 30 Millionen Telefonbüchern. Die Daten kommen unter anderem von Laser-, Ultraschall-, Schwingungs- und Temperatursensoren.
70 % der 2,5 Millionen Stahl, die das Unternehmen jährlich erzeugt, werden in die Automobilindustrie geliefert. „Dort gibt es einen großen Qualitätsanspruch“, berichtet Karlheinz Blessing, Vorstandsvorsitzender von Saarstahl. „Die Qualität muss dabei kontinuierlich hoch sein. Das ist eine Herausforderung.“
Um dieser zu begegnen, werden die riesigen Mengen an Daten erhoben. Doch deren Wert kann noch größer sein für das Unternehmen, wenn diese in Zusammenhang gebracht werden mit anderen schon vorhandenen Informationen wie etwa historischen Daten.
Versuchskaninchen Saarstahl
Um das volle Potenzial der Prozessdaten auszuschöpfen, beteiligt sich Saarstahl daher am Forschungsprojekt iProdict, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. Unter der Konsortialführung des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) soll in dem Projekt ein intelligenter Ansatz zur automatisierten Verbesserung von Geschäfts- und Produktionsprozessen erforscht werden. Beteiligt sind unter anderem das Fraunhofer Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) sowie Partner aus der Industrie wie IT-Anbieter Software AG und Datenanalysespezialist Blue Yonder.
Die Stoßrichtung von iProdict lautet Industrie 4.0. Im Rahmen des Projekts wird bei Saarstahl das komplexe Sensornetzwerk mit der betriebswirtschaftlichen Ebene verknüpft. „Wir sind quasi das Versuchskaninchen“, sagt Blessing. Das Projekt soll zeigen, wie auch Unternehmen aus klassischen Branchen von Industrie-4.0-Ansätzen profitieren können. „Da gibt es riesige Chancen, Innovationen zu entwickeln“, glaubt Wolfram Jost, Technikvorstand der Software AG.
Im konkreten Fall bietet sich durch die Vernetzung der Daten für Saarstahl die Möglichkeit, Qualitätsschwankungen bei der Stahlherstellung frühzeitig zu entdecken und sie durch Anpassungen der Produktions- beziehungsweise Geschäftsprozesse zu antizipieren. So kann zum Beispiel ein Temperaturabfall in Verbindung mit einer bestimmten chemischen Struktur des Stahls zu Qualitätseinbußen führen. Wird dies dank der Datenanalyse erkannt, lassen sich die entsprechenden Parameter korrigieren. Und der erzeugte Strang kann einer anderen Produktion zugeführt werden, in der die Qualitätsanforderungen etwas geringer sind.
In die Datenauswertung bei Saarstahl werden auch Bild- und Videodaten miteinbezogen, was die Analyse komplexer macht. „Big-Data-Technologien leiden derzeit noch daran, dass Bild- und Video-Daten nicht einfach integriert werden können, obwohl sie in vielen Fällen nützliche Informationen enthalten, die jedoch erstmal aus den vielen Gigabyte an Pixeldaten extrahiert werden müssen“, erklärt Erhardt Barth, Geschäftsführer von PRC.
Sein Unternehmen entwickelt Software und Technologien für den Bereich Maschinelles Sehen sowie Datenanalyse und ist Partner im iProdict-Projekt. In diesem Zusammenhang arbeitet PRC an einer Technologie, die automatisch relevante Informationen aus den Bild- und Videodaten extrahieren soll. „Aufgrund generischer Ansätze sind wir zuversichtlich, diese Technologie auch in zukünftigen Industrie-4.0-Projekten einsetzen zu können“, so Barth.
Während die Smarte Fabrik in vielen Punkten noch Zukunftsvision ist, macht die Analyse von Daten, die aus vielen verschiedenen Quellen kommen und miteinander verknüpft werden, den Nutzen von Industrie 4.0 tatsächlich greifbar. Mit Big-Data-Werkzeugen würden die „umfangreichen Produktionsdaten, die heute ungenutzt bleiben, zu einer wertvollen Ressource für die Produktion“, meint Professor Wolf-Dieter Lukas, verantwortlicher Abteilungsleiter im BMBF. Und das Wort „Big“ ist dabei entscheidend. Denn „nur große Datenmengen geben eine relevante Auskunft“, sagt Jost.
Im Fall von Saarstahl zeigt sich der konkrete Nutzen darin, dass Fehler frühzeitig erkannt und aufwendige Nacharbeiten reduziert werden können. So könnten laut Saarstahl-Chef Blessing Produktionsprozesse verbessert oder sogar eingespart werden. Das führe auch zu einem effizienteren Einsatz von Energie. „Unser Ziel ist es, mit weniger Ressourcen gleich viel oder sogar mehr herzustellen“, verdeutlicht Blessing.
Die Auswertung der Daten soll aber nicht nur eine schnellere Reaktion ermöglichen. „iProdict entwickelt die nächste Generation von Produktionsplanungssoftware“, sagt Dirk Werth, Konsortialführer von iProdict. Mit solchen Systemen ließe sich auch die Zukunft prognostizieren. „Damit wird es Unternehmen möglich, bereits auf Ereignisse zu reagieren, noch bevor diese passieren“, so Werth.
Der entwickelte iProdict-Ansatz wird als technologischer Prototyp in die Prozessfertigung bei Saarstahl implementiert, getestet und validiert. Die Laufzeit des Projekt beträgt drei Jahre. •
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 19
Ausgabe
19.2021
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