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Runder KI-Einsatz: Verschleißvorhersage von Mahlkugeln und -perlen bei ATN-Ceram

Herausforderung: Rundes Timing

Das mittelständische Unternehmen ATN-Ceram aus Bonn vertreibt keramische Mahlperlen und -kugeln, die unter anderem für die Dispergierung und Feinstzerkleinerung von Feststoffen genutzt werden. Die möglichen Einsatzbereiche der Keramikkugeln sind dabei vielfältig und individuell – von Pflanzenschutzmitteln und Pharmarohstoffen über Kosmetika bis hin zu Lacken und Farben. Ähnlich breit gefächert ist auch der Kundenstamm des mittelständischen Unternehmens: Neben Großunternehmen aus der Automobilindustrie betreut und berät Geschäftsführerin Do Diep Anh auch kleine und mittlere Unternehmen beim Einsatz von Mahlperlen. Die unterschiedlichen Kundengruppen bringen mit ihren individuellen Anforderungen aber nicht nur einen abwechslungsreichen Arbeitsalltag für Frau Do mit sich. Sie verlangen ihr und ihrem Team auch ein hohes Maß an Innovationsfähigkeit ab, um wettbewerbsfähig zu bleiben und zukunftsgerichtet handeln zu können.

Hier möchte das Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum eStandards gemeinsam mit ATN-Ceram ansetzen und dem mittelständischen Unternehmen neue, innovative Geschäftsmodelle durch eine Optimierung der Prozessabläufe bei den Kunden aufzeigen. Ein entscheidender Punkt ist dabei das Verschleißverhalten der Keramikkugeln. Bei der Nutzung von Mahlperlen gibt es prozessbedingte Unterschiede in den Einsatzparametern, die eine einheitliche Aussage zu Lebensdauer und Verschleiß der Kugeln sowie der daraus resultierenden Qualität der Feinstzerkleinerung von Feststoffen erheblich erschweren. Bei den Einsatzparametern handelt es sich zum Beispiel um die verwendeten Maschinen, die Drehgeschwindigkeit der Trommeln oder die Nutzungsdauer zwischen Nachfüllung und Neubefüllung.

Aus finanzieller Sicht sind weder ein zu früher noch ein zu später Tausch der Perlen sinnvoll, da dies zu erhöhtem Materialeinsatz, Verunreinigung des Produktes oder unzureichender Mahlleistung führen kann. Neben dem finanziellen Aspekt spielen auch die Nachhaltigkeit und Stabilität des Prozesses beim Kunden eine große Rolle und bilden – gerade im Hinblick auf die Beratungsqualität, Kundenzufriedenheit und Marktpositionierung – zentrale Bausteine im Arbeitsalltag der ATN-Ceram.

Zielsetzung: KI für Kugeln

Während des Projekts möchte das Kompetenzzentrum mithilfe von Standards die Voraussetzungen schaffen, das Verschleißverhalten der Keramikmahlperlen im Anwendungsprozess mittels künstlicher Intelligenz vorherzusagen. Folgende Standards kommen dabei zum Einsatz: die ISO 9241-11 (Gebrauchstauglichkeit von Anwendungen und Software), die ISO/IEC 42010 (Dokumentation von Systemdesign), die  ISO/IEC 19505 (UML, Dokumentation von Softwarearchitektur) und die ISO/IEC 19510:2013 (Modellierung von Geschäftsprozessen).

Das Ziel ist daher die Konzeptionierung einer Datenstrategie für den Einsatz von KI. Diese soll das KMU langfristig bei Entscheidungen unterstützen und vorhersagen, wann neue Mahlperlen eingesetzt bzw. alte ausgetauscht werden müssen – immer in Abhängigkeit vom Einsatzgebiet der Perlen.

Die vorausschauende Wartung der Keramikkugeln hat noch einen weiteren Vorteil, ganz im Sinne der Nachhaltigkeit: Lösen sich die Keramikkugeln zum Beispiel in einem Lack vollständig auf, wird dieser unbrauchbar und muss vollständig ersetzt werden. Mithilfe von KI und Standards kann diese Ressourcenverschwendung in Zukunft verhindert werden.

Lösungsansatz: KI-Algorithmen für optimale Abnutzung

Um das Konzept zur Datenstrategie zu realisieren und damit die Vorhersagen zur Abnutzung von keramischen Mahlperlen zu unterstützen, möchte das Kompetenzzentrum eStandards zunächst typische Anwendungsfälle bei den Kunden der ATN-Ceram identifizieren. Darauf aufbauend sollen dem KMU Empfehlungen zur Nutzung von Standards sowie Möglichkeiten zur Parametrisierung von geeigneten KI-Algorithmen gegeben werden. Zudem wird exemplarisch aufgezeigt, wie standardisierte Schnittstellen und Datenmodelle zwischen ATN-Ceram und ihren Kunden die entwickelte Datenstrategie unterstützen können.

Zitat der Geschäftsführerin:

„Vom Praxisprojekt mit dem Kompetenzzentrum eStandards und der damit einhergehenden Datenanalyse erhoffe ich mir, dass wir den Anwendern der Mahlperlen eine innovative und zukunftssichere Strategie zur Prozessoptimierung anbieten können. Ich möchte unseren langjährigen Kunden anhand eines Anwendungsbeispiels zeigen, wie durch die Verknüpfung unserer Mahlperlendaten mit prozessrelevanten Daten eine vorausschauende Instandhaltung realisiert werden kann. Dabei ist mir auch wichtig, eine Strategie zum Thema Datenschutz zu erarbeiten, um bei meinen Kunden Hemmungen abzubauen.

Ich freue mich darauf, durch das Praxisprojekt die Daten, die wir über Jahre gesammelt haben, noch effektiver nutzen zu können, um die Stellung der ATN als anerkannter Know-how-Träger auf diesem Spezialgebiet weiter zu verfestigen. Besonders gespannt bin ich auf die neuen Erkenntnisse, die wir durch den Einsatz von KI gewinnen können.“

 

Zeitplan: September 2021 – Dezember 2021

 

Copyright: ATN-Ceran

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