Welche Vorteile ziehen Unternehmen aus der Kunststoffindustrie aus der Digitalisierung und aktuellen Trendthemen wie der KI für beispielsweise eigene Produkte? (Bild: Dalle 3 / OpenAI)
In der heutigen dynamischen Geschäftswelt hat die Digitalisierung in Verbindung mit Industrie 4.0 und Künstlicher Intelligenz (KI) einen unaufhaltsamen Einzug in verschiedene Branchen gefunden, darunter die Kunststoffindustrie. Die Anwendung dieser Technologien entwickelt sich nicht nur zu einem Wettbewerbsvorteil, sondern vermehrt auch zu einem integralen Bestandteil des täglichen Betriebs für Unternehmen in diesem Sektor. Durch die Implementierung fortschrittlicher Technologien können Unternehmen in der Kunststoffindustrie ihre Produktionsprozesse optimieren, die Effizienz steigern und innovative Produkte mit hoher Präzision entwickeln. Diese digitale Transformation hat nicht nur erhebliche Auswirkungen auf die betriebliche Leistungsfähigkeit, sondern prägt auch die Art und Weise, wie Produkte in der Kunststoffindustrie konzipiert, hergestellt und vermarktet werden. In diesem Zusammenhang eröffnen sich neue Horizonte für die Branche, da sie in der Lage ist, flexibler auf Marktbedürfnisse zu reagieren, Ressourcen effizienter zu nutzen und letztendlich die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken.
Die Redaktion des PLASTVERARBEITER hat sich deshalb einmal mehr in der Branche umgehört und wollte wissen:
Digitalisierung, Industrie 4.0 und Künstliche Intelligenz gehören zwischenzeitlich zum Alltag der Kunststoffindustrie. Wie setzen Sie Künstliche Intelligenz in Ihrem Unternehmen und in Ihren Produkten ein?
Gerhard Böhm: Arburg beschäftigt sich intensiv mit den Themenfeldern Künstliche Intelligenz (KI) und Federated Learning. Mit dem Ziel, dass KI-basierte Systeme Korrelationen erlernen und Prozesse aktiv nachsteuern, um die Ausbeute und Qualität von Spritzgießteilen in der Serienfertigung zu optimieren. Bereits heute sind KI-gestützte Technologien zum Beispiel bei der Füllsimulation direkt in der Gestica-Steuerung unserer Allrounder im Einsatz. Dazu ist die Assistenzfunktion „axw Control Fill Assist“ mit dem Varimos Plug-in unseres Partners Simcon vernetzt. Damit ist man in der Lage, die Auswirkung einer Parametervariation vorherzusagen, noch bevor die Maschine mit diesen variierten Prozessparametern überhaupt ein Bauteil produziert. Diese automatisierte Variantenanalyse kann tausende Einzelsimulationen ersetzen und die Auslegung von Bauteil und Werkzeug von mehreren Wochen auf wenige Tage verkürzen. In jedem Fall gilt es beim Thema KI auch, eine möglichst einfache und sichere Infrastruktur für den Datenaustausch bereitzustellen. Mit unserer selbst entwickelten Steuerung, unserem eigenen Arburg Leitrechnersystem und unserem Kundenportal Arburgxworld sind wir hier optimal vorbereitet.
Gerd Liebig: Über unseren Maschinenpark in der Produktion, der über neueste Technologien verfügt und hoch vernetzt ist, sowie durch Digitalisierung aller anderen Bereiche haben wir die Voraussetzungen geschaffen, um Lösungen basierend auf künstlicher Intelligenz zielgerichtet einsetzen zu können. So sind wir in der Lage, unsere Abläufe beständig zu optimieren. In der Entwicklung nutzen wir Methoden der künstlichen Intelligenz, um Grundlagen für neue Funktionen der Spritzgießmaschine zu schaffen. So werden Daten beispielsweise bereits unterstützt durch KI effizient gefiltert, gelabelt und plausibel in Datenbanken abgelegt. Außerdem versuchen wir KI-gestützt Muster in Daten zu erkennen, Modelle für die Identifizierung von bestimmten Ereignissen im Spritzgießprozess zu trainieren und somit insgesamt Regelungen zu verbessern. Ziel ist es dabei immer, dem Bediener an der Maschine mehr Einblick in das Prozessgeschehen zu geben und neue Funktionen zur Verfügung zu stellen.
Dr. Stefan Sommer: Auch wir als Günther Heisskanaltechnik haben bereits erste Erfahrungen mit Künstlicher Intelligenz gesammelt. Die KI nimmt zunehmend einen wichtigen Bestandteil in unserer Innovationsstrategie zur Auslegung neuer, digitaler Produkte ein, um die Leistungsfähigkeit und Qualität kontinuierlich zu verbessern. Bei der Produktentwicklung nutzen wir KI, um präzisere Simulationen und Analysen durchzuführen. Diese Vorhersagen helfen uns, optimierte Designs zu erstellen, um den Anforderungen an energieffiziente und schmelzeschonende Heißkanalsysteme zu entsprechen. In der Fertigungsplanung setzen wir KI-gestützte Planungstools zur Ressourcenbelegung optimierten Ressourcenbelegung bereits länger ein, um Kapazitätsengpässe frühzeitig zu erkennen und auszuschließen. So schaffen wir es die Liefertermine unserer Produkte optimal vorhersagen zu können und durch Livedatenanbindung schnellstmöglich auf neue Situationen in der Fertigung reagieren zu können. Predictive Maintenance ist ein weiterer Bereich, in dem KI aktuell in der Entwicklung eingesetzt wird. Durch Datenanalyse versuchen wir in Kombination mit unserem Bluemaster Regelgerät den Zustand unserer Heißkanalsysteme, insbesondere der Verschleißteile, vorausschauend überwachen zu können, um so Wartungsarbeiten gezielter einplanen zu können, mit dem Ziel Ausfallzeiten zu minimieren. Unser Ziel ist es, KI kontinuierlich in unsere Prozesse zu integrieren, um innovative Lösungen zu entwickeln, die letztendlich der Steigerung der Qualität unserer Produkte und der Kundenzufriedenheit dienen. Künstliche Intelligenz ist für uns ein zentrales Werkzeug, um in der digitalen und vernetzten Welt zukünftig wettbewerbsfähig zu bleiben.
Dr. Stefan Engleder: KI ist schon seit einiger Zeit ein wesentlicher Grundpfeiler unserer digitalen IQ Assistenzsysteme. So beruht zum Beispiel der IQ Process Observer auf KI. Das System überwacht hunderte Prozessparameter der Spritzgießzelle gleichzeitig. Abweichungen werden so dargestellt, dass der Maschinenbediener diese und auch deren Ursachen einfach erkennt. Oft liefert der Process Observer auch direkt einen Lösungsvorschlag. Wir setzen also KI gezielt ein, um unsere Kunden in Zeiten des Fachkräftemangels dabei zu unterstützen, ihre Spritzgießproduktionen effizient und performant zu halten.
Neben dem Einsatz von KI in unseren Produkten und Lösungen setzen wir uns auch mit der Frage auseinander, für welche internen Prozesse die KI eine sinnvolle Ergänzung darstellen kann. Dazu gehören Bewusstseinsbildung und Schulung unserer Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter für einen sicheren Umgang mit den sich rasch vermehrenden KI-Tools.
Muhammed Kakis: Wir erkennen den großen Nutzen und das immense Potenzial, welches die Künstliche Intelligenz für die Industrie im Allgemeinen bietet. Es ist unser Ziel, mit Hilfe dieser Technologie nicht nur unsere Unternehmensleistung zu optimieren, sondern auch unseren Kunden im After-Sales Bereich die Vorteile, die die KI mit sich bringt, anzubieten. Um eine bestmögliche Kundenzufriedenheit zu erreichen, sollen auf Kundenbedürfnisse noch effizienter und effektiver eingegangen werden.
Jens Kaatze: Digitalisierung ist in unserer heutigen Arbeitswelt nicht mehr wegzudenken. In vielen Prozessen setzen wir tagtäglich auf die Unterstützung und Optimierung durch Digitalisierung. In administrativen Bereichen, aber auch beim Vertrieb und in der Planung setzen wir immer wieder auf RPA (Rapid Process Automation), welche uns ermöglicht, schnellere, oft bessere Entscheidungen zu treffen. Auch in der Produktentwicklung arbeiten wir am Einsatz von Digitalisierung und künstlicher Intelligenz, um schneller Produktlösungen zu finden und unsere Kunden so noch besser unterstützen zu können.
Michael Wittmann: Wir beschäftigen uns seit einigen Jahren sehr intensiv mit den Möglichkeiten der Nutzung von Künstlicher Intelligenz in und für unsere Produkte. Dabei handelt es sich ausschließlich um Entwicklungsprojekte, die noch nicht freigegeben wurden. Die größte Hürde für die Anwendung von Werkzeugen der Künstlichen Intelligenz in unserer Branche ist das Sammeln von aussagekräftigen Datensätzen, um Machine Learning Algorithmen anzuwenden und auf unsere konkreten Anforderungen eingehen zu können. Dies ist nun nach jahrelangen Bemühungen und Implementierungen gelungen und erlaubt weitere Schritte in Richtung Anwendung und zeitnaher Einführung künstlicher Intelligenz.
Markus Fischer: KI ist heute allgegenwärtig und wird von unserem Unternehmen schon eingesetzt zur Planung der Lagerbestände, der Logistikprozesse und Nachverfolgung von Waren. Auch unsere CRM- und ERP-Systeme sind Cloud basiert. Industrie 4.0 zielt darauf ab, die Produktionsprozesse effizienter und flexibler zu gestalten. Wir bieten unseren Kunden zu diesem Zweck unser hochentwickeltes Überwachungssystem MiND an, mit dem unsere Maschinen in existierende digitale BMS-Systeme integriert werden können.
Jürgen Schwarz: Unser Unternehmen hat sich seit über zwei Jahrzehnten der Transparenz in Produktionsprozessen verschrieben. Dieses Ziel haben wir durch unser hauseigenes MES-System weltweit implementiert. Nun sehen wir in der Künstlichen Intelligenz (KI) den nächsten logischen Schritt. Durch unsere Beteiligung am KI-Unternehmen Erium verfolgen wir drei Ziele: Wir kombinieren Prozessdaten aus den verschiedensten Teilprozessen mit dem Wissen unserer Mitarbeiter und den Mitarbeitern unserer Kunden. Das Problem, das wir hier lösen, ist die Komplexität der Entscheidungsfindung in Echtzeit. Unsere Lösung ist ein datenbasiertes Empfehlungssystem, das den Mitarbeitern schnelle und fundierte Handlungsempfehlungen für die jeweilige Situation bietet. Die Verantwortung für die Umsetzung der besten Option liegt dabei bei der Fachkraft. Wir haben zudem eine Rückkopplung der KI hinein in den Fertigungsprozess entwickelt. Bisher mussten Maschinenparameter stets manuell angepasst werden. Unsere Lösung ist ein System, das auf Basis von Daten und Prognosen Maschinenparameter in vorher definiertem Umfang automatisch anpasst. Die besten Ergebnisse konnten in der Anwendung bei komplexen und verketteten Gesamtprozessen erzielt werden. Wir arbeiten an der Entwicklung von voll-autonomen Systemen, die robust genug für den harten Alltag der Automatisierungstechnik sind. Das Problem hier ist die Notwendigkeit, Expertise von vielen verschiedenen Unternehmen und eine Vielzahl von Schnittstellen zu integrieren. In diesem Bereich haben wir noch kein Standardprodukt, sondern erarbeiten aktuell noch mit Individuallösungen.
Dr. Stefan Eimeke: Die Digitalisierung in der Konstruktion, der Fertigung und beim Geschäftsprozessmanagement ist bei Ewikon schon weit fortgeschritten. Ziel ist es, bei der bei uns vorherrschenden Kundeneinzelfertigung den maximalen Nutzen in Punkto Effizienz, Termintreue und Qualität zu erreichen und damit unsere Wettbewerbsfähigkeit zu sichern. Um die hier verwendeten digitalen Tools zu unterstützen und noch effizienter zu machen, werden wir verstärkt KI-Lösungen implementieren. Ein Großprojekt, das wir zurzeit mit einem starken Partner im Bereich Simulation und KI realisieren, hat zum Ziel, unsere Verteilersysteme unter thermischen und energetischen Gesichtspunkten vollautomatisiert und KI-gestützt auszulegen. Bei diesem in mehreren Phasen angelegten Projekt sind wir in der Umsetzung schon weit fortgeschritten.
Prof. Dr.-Ing. Holger Ruckdäschel: Die Einbeziehung digitaler Technologien ist für die moderne Material- und Verfahrensentwicklung eine entscheidende Voraussetzung, um erfolgreiche Produkte von morgen zu schaffen. Die NMB geht diesen Weg bereits konsequent und bindet beispielsweise Anlagen über IoT-Technologien an oder schafft digitale Zwillinge von Prozessen. So können Informationen nicht nur dargestellt, sondern auch miteinander vernetzt und für maschinelles Lernen eingesetzt werden. Wir etablieren beispielsweise derzeit eine vollvernetzte und digitalisierte Demonstrationsfabrik für das selektive Lasersintern von Kunststoffen. Dabei wird die gesamte Prozesskette digital und physisch automatisiert abgebildet – vom Pulver bis zum geprüften Bauteil. Die durchgängige Digitalisierung ermöglicht eine transparente Visualisierung aller Prozessdaten einschließlich Medien- und Stoffströme. Damit schaffen wir die Voraussetzungen für eine teileorientierte ökobilanzielle Betrachtung, kosteneffiziente Fertigung und optimierte Teilequalität. Weiterhin ist die NMB an mehreren Förderprojekten beteiligt, die sich mit digitalen Methoden beschäftigen.
Dr. Thomas Wolff: Wir setzen KI ein und entwickeln diese auch! Am Kunststoff-Zentrum haben wir die Zeichen der Zeit bereits früh erkannt und daher schon eine ganze Reihe von Forschungsprojekten zu diesem Themengebiet abgeschlossen. Unser Team in diesem Bereich wächst und beschäftigt sich von der Automatisierung über das effektive Sammeln und Nutzen von Daten bis hin zu KI-Algorithmen in Interaktion mit der Maschinensteuerung mit allen Facetten der Digitalisierung. Somit ist ein schöner Baukasten an Lösungen entstanden, mit dem wir unseren Kunden bei der Lösung ihrer individuellen Herausforderungen helfen können; denn die Digitalisierung einer Prozesskette ist immer individuell auf jeden Einzelfall abzustimmen.
Dafür braucht es aber auch Fachleute, die etwas von Kunststoffen und der Kunststoffverarbeitung verstehen. Hier sehen wir die große Herausforderung für die Branche, aber auch die Chance für unsere Geschäftsfelder. In den jüngsten Diskussionen mit unseren Kunden stellen wir darüber hinaus immer häufiger fest, dass die Digitalisierung als ein möglicher Weg bei der Bewältigung des Fachkräftemangels gesehen wird. Daher kommt bei allen Entwicklungen noch als zusätzliche Herausforderung hinzu, dass die erarbeiteten Lösungen später in der Praxis auch von Mitarbeitern ohne Kunststoffwissen angewendet werden sollten.
Prof. Dr.-Ing. Martin Bastian: Die Partner und Kunden des SKZ stammen zum großen Teil aus dem Mittelstand. Hier kann man leider noch nicht davon sprechen, dass digitale Technologien zum Alltag gehören. Aber die Kunststoffunternehmen erkennen in der Regel die Vorteile der Digitalisierung. Die Situation in der Branche ist sehr heterogen und lässt sich auch nicht über die üblichen pauschalen Aussagen hinsichtlich Größe des Unternehmens und alter der Führungsebene beschreiben. Auch große Konzerne mit bekannten Marken haben noch große Baustellen und auch kleine Familienunternehmen kurz vor dem Generationswechsel können sehr gut digitalisiert sein. Es ist am Ende eine Frage des Mindsets und der individuellen Notwendigkeit.
Am SKZ beschäftigen wir uns sehr engagiert in der Forschung mit digitalen Technologien. Wir bauen zum Beispiel volldigitale Fertigungszellen, auf an denen wir KI-Modelle entwickeln und erproben. Diese Infrastruktur sowie auch unsere Erkenntnisse stellen wir der Industrie als Best-Practice zur Verfügung, um daran wechselseitig zu lernen. Wir lernen von konkreten Problemen und liefern (fertige) Lösungen in die Industrie.
In den anderen Bereichen des SKZ wie in der Prüfung, Bildung und Zertifizierung setzen wir natürlich auch zum eigenen Nutzen verstärkt auf Digitalisierung. Unsere Prozesse sind digital abgebildet und wir erheben Daten über diese Prozesse. Der Schritt zur produktiven Nutzung von KI steht allerdings noch aus. Hier evaluieren wir gerade Anwendungsfälle und entsprechende Werkzeuge. In der Bildung setzen wir selbstverständlich lückenlos auf digitale Medien und erweitern unser Angebot ständig in Richtung unterschiedlicher digitaler Angebote wie Web Based Trainings. Der nächste geplante Schritt ist die Erweiterung unseres Angebots in Richtung branchenspezifischer Schulungen in Themen der Digitalisierung. So ermöglichen wir es dem Prozessexperten mittelfristig das Rüstzeug zu erhalten, um selbständig Datennutzung und KI voranzutreiben. Ein unausweichlicher Schritt, da die Verfügbarkeit von entsprechenden Fachkräften absehbar nicht besser werden wird.
Yong Li: Mit unserem digitalen Produktportfolio sind wir führend in den Bereichen Digitalisierung, Industrie 4.0 und künstliche Intelligenz. Ein Beispiel ist unser Produkt Processsupport aus der Produktfamilie Socialproduction. Mittels künstlicher Intelligenz werden Auffälligkeiten im Prozess durch kontinuierliche Analyse der Maschinendaten frühzeitig erkannt und proaktiv über Anomalie-Benachrichtigungen an den Nutzer kommuniziert. Die Bewertung der Prozessparameter erfolgt dabei vollständig autonom und trägt zur Steigerung der Prozessstabilität sowie zur Reduzierung von Stillstandszeiten bei.
Alfred Schiffer: Alle vom Markt angenommenen Produkte zur Einführung von Digitalisierung und Industrie 4.0 werden von unseren Kunden nachgefragt und angeboten. Dass sie zwischenzeitlich Alltag in der Kunststoffindustrie sind, können wir bestätigen, jedoch ist die Offenheit gegenüber diesen zurzeit noch begrenzt. Die Digitalisierung ist besonders hilfreich in allen Aspekten des Services und der Schulung.
Prof. Dr. h.c. Werner Koch: Unsere Unternehmensphilosophie ist geprägt von einem hohen Grad an Eigenproduktion und Kontrolle über unsere Produkte. Daher sind wir stolz darauf, betonen zu können, dass unsere Software für unsere Produkte zu 100 % intern entwickelt wird. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, nicht nur höchste Qualitätsstandards zu gewährleisten, sondern auch Flexibilität und Anpassungsfähigkeit in einer sich ständig wandelnden technologischen Landschaft. Künstliche Intelligenz (KI) hat sich als unverzichtbarer Partner in vielen Bereichen erwiesen, insbesondere in Forschung und Entwicklung. Wir haben festgestellt, dass KI-Technologien uns dabei unterstützen, komplexe Probleme schneller und effizienter zu lösen. Von der Datenanalyse bis zur Prognose von Trends hat KI unsere Innovationsfähigkeit gestärkt und unsere Produkte weiter verbessert.