Wenn Künstliche Intelligenz und menschliche Erfahrung gemeinsam lernen
Das Innosuisse-Projekt PRIME untersucht, wie in der Produktion Fehler vermieden und Verschwendung minimiert werden können. ZHAW-Forschende entwickeln gemeinsam mit ABB Schweiz ein System, das Daten aus Produktionslinien auswertet und damit Prozesse optimiert.
Wie kann man Produktionsprozesse so gestalten, dass kein Ausschuss entsteht, Energie effizient genutzt wird und jede Maschine mitdenkt? Diese Frage steht im Zentrum des Forschungsprojekts PRIME (Process Refinement for Improved Manufacturing Efficiency), welches die ZHAW School of Engineering gemeinsam mit ABB Schweiz durchführt. PRIME wird durch Innosuisse finanziert und verfolgt ein ehrgeiziges Ziel: den Weg zur Zero-Defect-Manufacturing-Fabrik – zu einer Produktion ohne Fehler und ohne Verschwendung.
Vom Datenrauschen zum lernenden System
In modernen Produktionslinien entstehen täglich Millionen von Datenpunkten – Sensorwerte, Qualitätsmessungen, Prozessparameter. Doch häufig bleiben sie unverbunden oder unverständlich.
Die Forschenden entwickeln im Projekt PRIME nun ein System, das diese Daten intelligent verknüpft, interpretiert und kontinuierlich verbessert. Der Prototyp kommt direkt am ABB-Standort in Schaffhausen zum Einsatz, wo reale Produktionsdaten genutzt werden, um das System zu testen, zu validieren und im engen Austausch mit den ABB-Fachleuten weiterzuentwickeln.
Das Herzstück des Systems bildet eine adaptive KI-Architektur. Diese stellt sich auf wechselnde Produktionsbedingungen ein und lernt gleichzeitig vom Menschen. Ausserdem werden alle digitalen Bausteine in einer standardisierten Form, einer Asset Administration Shell (AAS), gespeichert. Dadurch kann das System von PRIME später problemlos in anderen ABB-Werken eingesetzt werden – ein wichtiger Schritt hin zu skalierbarer, nachhaltiger Industrie-KI.
«Mit PRIME bringen wir Künstliche Intelligenz und menschliche Erfahrung in Einklang – für eine Produktion, die aus Daten lernt, Fehler vermeidet und Ressourcen schont. Am Standort Schaffhausen gestalten wir diesen Wandel aktiv mit: durch adaptive Systeme, die mitdenken, mitlernen und mitwachsen. So entsteht industrielle Intelligenz, die nicht nur reagiert, sondern vorausgeht.»
Tommaso Abbattista, Business Line Leader Critical Power, ABB Schweiz
Mensch und Maschine im Dialog
Ein zentrales Element von PRIME ist der sogenannte Human-in-the-Loop-Ansatz. Das bedeutet, dass die KI keine Entscheidungen im luftleeren Raum trifft. Erfahrene Mitarbeitende überwachen den Vorgang und können jederzeit eingreifen, Parameter anpassen oder Korrekturen einbringen.
So entsteht ein lernendes System, das menschliche Erfahrung und maschinelle Präzision vereint.
Das Team entwickelt zudem eine Schnittstelle für Conversational AI, die komplexe Systemzustände und Modellentscheidungen in Alltagssprache übersetzt. Wer wissen will, warum ein Modell eine bestimmte Entscheidung getroffen hat, kann einfach nachfragen und erhält eine verständliche Antwort. Das schafft Vertrauen und Transparenz auf dem Fabrikboden.
«KI wird zum lebenden System»
Das technische Gesamtkonzept von PRIME wurde von Kiavash Fathi, Doktorand an der RWTH Aachen und Forscher im Kompetenzzentrum Automation & Digitalisierung, im Rahmen seiner Promotion entwickelt. Seine Arbeit bildet den Kern der heute realisierten Systemarchitektur, die industrielle Datenströme, erklärbare KI und menschliche Expertise in einem adaptiven, lernfähigen Gesamtsystem vereint.
«Unsere Vision war, die KI von einem starren Werkzeug zu einem lebenden System zu machen, das gemeinsam mit den Menschen in der Fabrik lernt. PRIME zeigt, dass menschliches Wissen und maschinelles Lernen sich gegenseitig verstärken können.»
Kiavash Fathi, Forscher im Kompetenzzentrum Automation & Digitalisierung und Doktorand an der RWTH Aachen
Ein starkes Team für nachhaltige Industrieinnovation
Das Projekt PRIME wird im Rahmen des Kompetenzzentrums Automation & Digitalisierung in Zusammenarbeit mit dem Team Industrie 4.0/5.0 am IMS unter der Leitung von Marcin Sadurski durchgeführt. Sein Team beschäftigt sich mit dem Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Produktion und mit der Etablierung nachhaltiger, datengetriebener Prozesse für die Industrie der Zukunft. PRIME ist Teil des Kompetenzzentrums Automation & Digitalisierung, dessen wissenschaftliche Leitung bei Prof. Dr. Hans Wernher van de Venn liegt.
«Wenn Industriepartner und Hochschule ihre Kompetenzen vereinen, entsteht Innovation mit direkter Wirkung – in diesem Fall für eine intelligentere, ressourcenschonendere Produktion.»
Prof. Dr. Hans Wernher van de Venn, Wissenschaftlicher Direktor des Kompetenzzentrums Automation & Digitalisierung
Mehr als Effizienz
PRIME steht für technische Exzellenz und einen Wandel im Denken – weg von reiner Automatisierung, hin zum bewussten Zusammenwirken von Mensch, Maschine und Daten. Damit ist PRIME ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer nachhaltigen, verantwortungsvollen Industrie 5.0.