Mit KI schneller zum fertigen Produkt_伟德国际

Im Rahmen des KI-Produktionsnetzwerks an der Universit?t Augsburg arbeiten Forschende daran, wie künstliche Intelligenz (KI) das Konstruieren in CAD erleichtern kann. Sie blicken auf einen erfolgreichen Projektabschluss zurück.

Am Anfang ist die CAD-Zeichnung: Handys, Back?fen, industrielle Produktionsanlagen – viele Produkte erblicken am virtuellen Rei?brett das Licht der Welt. ?Computer-Aided Design“ (CAD), also rechnerunterstütztes Konstruieren, erleichtert Ingenieurinnen und Ingenieuren die Gestaltung neuer Produkte. Einem Baukastensystem gleich stehen in einer Vielzahl riesiger Datenbanken Bauteile zur Verfügung, aus denen sie w?hlen k?nnen. Diese ?Kataloge“ sind oft ebenso umfachgreich wie unübersichtlich, sodass die Suche nach der richtigen Komponente

viel Zeit in Anspruch nimmt. Forschende des KI-Produktionsnetzwerks am Institut für Software & Systems Engineering (ISSE) der Universit?t Augsburg entwickelten zusammen mit dem Augburger Softwareentwickler CADENAS ein KI-gestütztes und somit deutlich schnelleres CAD-Assistenzsystem und blicken positiv auf den Projektabschluss zurück.

Wie entsteht ein Produkt in CAD?

?Wenn eine Firma ein Produkt zum ersten Mal in CAD entwirft, wird der Bauplan erfasst“, erkl?rt Prof. Dr. Wolfgang Reif, Direktor des ISSE und Projektleiter. ?ber die Jahre hinweg entstehen so riesige Bauplansammlungen. Wenn nun ein Nachfolgemodell erstellt werden soll, kann auf dem bestehenden Bauplan aufgebaut werden. Unerfahrende Konstrukteure stehen dabei vor folgendem Problem: Einerseits müssen sie schnell in die üblich verwendeten Baupl?ne des Unternehmens eingelernt werden und andererseits endlose Bauteil-?Kataloge“ nach passenden Teilen durchsuchen. ?60 bis 70 Prozent der Arbeitszeit an einer CAD-Konstruktion geht so verloren“, wei? Carola Lenzen, Projektmitarbeiterin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am ISSE. Um die Suche zu erleichtern, exitsieren bereits Assistenzsysteme, die allerdings vorab skizzierte 2D-Modelle und genaue Vorgaben ben?tigen, um ein passendes 3D-Modell vorschlagen zu k?nnen. Da CADENAS bereits seit 30 Jahren CAD-f?hige Daten für Kataloge erstellt, konnte das Unternehmen die Forschungsarbeit bereichern.

CAD-Bauteilen eine Identit?t geben?

Das Team um Wolfgang Reif w?hlte einen neuen Weg: Sie setzten auf künstliche Intelligenz, die jedes Bauteil in seinem Platz im Gesamtgefüge, seinem Zusammenspiel mit anderen Komponeten erfasst – sozusagen dessen individueller Fingerabdruck oder Stimme ist. ?Wir erkannten, dass das Konstruieren in CAD ?hnlichkeiten zur menschlichen Sprache aufweist. So wie eine Wortfolge in einem Satz eine sprachliche Konstruktion darstellt, kann man eine CAD-Konstruktion eines Produkts als eine Folge von Bauteilen auffassen“, erl?utert der Informatik-Professor. Das stellte die Forschenden vor eine neue Herausforderung: Bestehende künstliche neuronale Netzwerke, also die Algorithmen hinter der ?KI‘, sind darauf ausgelegt Bilder oder Sprache zu verarbeiten. ?Wir mussten einen Weg finden, Bauteile in ?W?rter‘ zu übersetzen, um die Komplexit?t zu erfassen“, erkl?rt Lenzen.

Wie funktioniert das neue KI-Assistenzystem?

Was macht nun die KI im Assistenzsystem? Zun?chst ben?tigt sie viele Beispieldaten, um zu lernen: ?Sagen wir, eine Firma nutzt das neue Assistenzsystem. Dafür lernt es anhand vorhandener CAD-Daten, welche Bauteile und Produkte es gibt und wie deren ?Fingerabdrücke‘ oder ?S?tze‘ aussehen“, so Lenzen. Wenn anschlie?end ein Mitarbeiter oder eine Mitarbeiterin einen Bauplan ver?ndern m?chte, dann muss er oder sie nicht endlose Datenbanken w?lzen. Stattdessen greift die KI auf alle Daten und damit auf das Wissen aller Konstrukteure zurück und wei?, welche Bauteile wo in welcher Abh?ngigkeit verwendet werden und macht so zielgenau Vorschl?ge, statt zum Beispiel nur Bauteile ?hnlicher Form zu pr?sentieren.

?Wir freuen uns sehr, dass wir unser Projekt erfolgreich abschlie?en konnten“, resümiert Institutsdirektor Reif. ?Unser KI-gestütztes System liefert automatisiert Bauteilvorschl?ge und ben?tigt dabei keinerlei weitere Informationen“, erkl?rt er den Unterschied zu den bestehenden Systemen. Die Forschenden hoffen, dass das Konstruieren damit in Zukunft schneller geht und denken bereits darüber nach, wie sie ihr System weiter verbessern und ausbauen k?nnen. ?Die KI k?nnte zum Beispiel im Konstruktionsprozess auf unpassende oder ungew?hnliche Bauteile hinweisen“, zeigt Lenzen m?gliche neue Ans?tze auf.
Das Projekt wurde unter dem Titel ?Konstruktionsunterstützung durch künstliche Intelligenz und automatisiertes maschinelles Lernen“ (KOGNIA) vom Freistaat Bayern gef?rdert.

Das KI-Produktionsnetzwerk Augsburg

Das KI-Produktionsnetzwerk Augsburg ist ein Verbund der Universit?t Augsburg, des Fraunhofer-Instituts für Gie?erei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, des Zentrums für Leichtbauproduktionstechnologie (ZLP) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Augsburg sowie der Hochschule Augsburg. Beteiligt sind zudem regionale Industriepartner. Ziel ist eine gemeinsame Erforschung KI-basierter Produktionstechnologien an der Schnittstelle zwischen Werkstoffen, Fertigungstechnologien, datenbasierter Modellierung und digitalen Gesch?ftsmodellen. Der Freistaat Bayern f?rdert das Projekt mit 92 Millionen Euro im Rahmen der Hightech Agenda Plus.