Zum Projektstart der KEEN-Plattform »Künstliche Intelligenz Inkubator Labore in der Prozessindustrie« trafen sich Ende April 2020 über 80 Teilnehmerinnen und Teilnehmer zum Kick-Off-Meeting in einer Webkonferenz. Forschende vom Fraunhofer ITWM unterstützen im BMWi-Projekt mit Expertise zur Entwicklung von KI-Methoden und deren Anwendung in der Industrie.
Die Plattform KEEN vernetzt 20 Industrie- und Wissenschaftseinrichtungen mit dem Ziel, den Einsatz von KI-Technologien und KI-Methoden in der Prozessindustrie zu beschleunigen und das Potential umfassend zu bewerten. Die Prozessindustrie, die u.a. die chemische und die pharmazeutische Industrie umfasst, ist die drittgrößte Industriebranche Deutschlands. Die Erweiterung der etablierten digitalen Technologien mit KI-Methoden kann einen direkten Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten. Sie ermöglicht, Produktionsanlagen flexibler, umweltschonender und wirtschaftlicher zu betreiben.
KEEN ist im September 2019 im KI-Innovationswettbewerb des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) ausgezeichnet worden und startete im April 2020 in die Praxis. Der Wettbewerb prämierte durchsetzungsstarke Leuchtturmprojekte, die die künstliche Intelligenz (KI) als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme einsetzen wollen.
Das KEEN-Konsortium forscht an der Implementierung von KI-Verfahren in drei großen Themenbereichen: der Modellierung von Prozessen, Produkteigenschaften und Anlagen, dem Engineering (besonders der Unterstützung komplexer Planungsprozesse und Sicherheitsengineering) sowie der Realisierung selbstoptimierender Anlagen.
Künstliche Intelligenz erkennt dabei Muster komplexer Prozesse und hilft, Ähnlichkeiten, statistische Auffälligkeiten und Simulationen einzubinden sowie Entscheidungsempfehlungen abzuleiten. Hier kommt auch die Expertise des Fraunhofer ITWM ins Spiel. »Wir wollen KI-basierte Lösungen erarbeiten, die am Ende einen echten Mehrwert für die Unternehmen darstellen. Durch die starke, breit aufgestellte industrielle Beteiligung – von Startups bis hin zu großen Konzernen – bietet das Projekt die Möglichkeit, die KI-Innovationen direkt in die Anwendung zu überführen«, so PD Dr. Michael Bortz, Abteilungsleiter »Optimierung – Technische Prozesse« am Fraunhofer ITWM.
Konkret heißt das für die Forschenden des mathematischen Instituts, Modelle für Stoffe und Stoffgemische zu entwickeln. »Denn erst, wenn ich weiß, wie Stoffe sich verhalten, kann ich ein Verfahren z.B. zur Trennung überhaupt erst entwerfen,« erklärt Bortz. Außerdem arbeitet das Team an Modellen für die Prozesse: »Prozesssimulationen sind oft sehr zeitaufwändig, da sie sehr rechenintensiv sind. Wir setzen KI-Modelle auf, die aus Simulationsdaten trainiert werden, und dann erheblich schneller rechnen und sogar echtzeitfähig sein können«, so Bortz. Die Forschungsarbeit im KEEN-Projekt soll bis 2023 laufen. Bis 2025 sollen die ersten kommerziellen KI-Produkte für die Prozessindustrie verfügbar sein.
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM