Inbetriebnahme intelligenter Produktionssysteme
Inbetriebnahme lernender Regler am Beispiel einer komplexen Prozesskette mit einem zusätzlichen Befeuchtungssystem zur Herstellung gezogener Kartonbecher
In der Verpackungsindustrie sind Nachhaltigkeit und Kunststoffreduktion wichtige Trends. Der Prozess "Ziehen" bietet großes Potenzial, um Verpackungen aus naturfaserbasierten Materialien in großen Stückzahlen herzustellen und somit Kunststoffverpackungen zu ersetzen.
Produktionsanlage zur Herstellung von Bechern aus Karton durch Kompressionsziehen.
In diesem Projekts streben wir ein übertragbares Konzept zur schnellen Inbetriebnahme (IBN) intelligenter Fertigungssysteme für Verpackungen aus Karton und anderen Naturstoffen an. Unser Ziel ist es, Unternehmen dabei zu unterstützen, modulare und leicht konfigurierbare Anlagen anzubieten. Davon profitieren kleine und mittlere Unternehmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, darunter Hersteller von Sonder- und Verpackungsmaschinen, Mess-, Steuerungs- und Automatisierungstechnik, Komponentenhersteller sowie Hersteller von Verpackungen.
Der reale Prozess wird mit dem selben lernenden Regler betrieben, der zuvor in der virtuellen Umgebung traininert hat.
Im Rahmen des Projekts wird eine Technologieregelung für eine Kartonbecherziehanlage umgesetzt. Dabei werden Algorithmen des maschinellen Lernens auf Basis synthetischer Daten angewendet. Um dies zu erreichen, nutzen wir digitale Zwillinge der zentralen Prozessstufen und verknüpfen sie über die verschiedenen Prozessschritte hinweg. Dadurch generieren wir Daten, die zur Bestimmung von Regelalgorithmen verwendet werden.
Konkret bedeutet dies, dass wir virtuelle Modelle der Kernprozesse erstellen, um die Zusammenhänge abzubilden. Diese Informationen werden dann in eine Regelstrategie übertragen, um die Leistung und Kontrolle des Produktionsprozesses zu verbessern. Zur Validierung dieser Methoden erweitern wir die Kartonbecherproduktionsanlage um ein Befeuchtungsmodul und nehmen es in Betrieb. Dieses Beispiel wird gewählt, weil sich gezeigt hat, dass bei Herstellung von Kartonbechern neben den Materialeigenschaften, der Faltenhalterkraft und der Temperatur auch die Materialfeuchte ein entscheidender Faktor für einen stabilen Ziehprozess ist. Dabei setzen wir lernende Regler ein, um die erforderlichen Anpassungen und Regelungen vorzunehmen. Durch dieses Vorgehen können wir auf ressourcenintensive Tests zur Inbetriebnahme komplexer Produktionssysteme verzichten und den Entwicklungsprozess optimieren.
Dieses Projekt ist der Nachfolger vom IGF-Projekt inkoprod - intelligente Konsumgüterproduktion.
Projektfinanzierung:
Das Projekt "Inbetriebnahme intelligenter Produktionssysteme" der Industrievereinigung für Lebensmitteltechnologie und Verpackung IVLV e.V. wird im Rahmen des Programms "Industrielle Gemeinschaftsforschung" durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Projektlaufzeit:
02.2023 - 03.2025
Projektbearbeitung und Kontakt:
Projektleitung:
Prof. Jens-Peter Majschak
Projektbearbeitung:
© Nils Eisfeld
Verarbeitungssysteme
NameDipl.-Ing. Lena Berthold
Arbeitsgebiet Umformen faserbasierter Materialien
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
© Clemens Troll
Verarbeitungssysteme
NameDipl.-Ing. Georg Steinert
Arbeitsgebiet Bewegungstechnik
Eine verschlüsselte E-Mail über das SecureMail-Portal versenden (nur für TUD-externe Personen).
