Forschungsprojekt DeCap

Data Science und Künstliche Intelligenz in der f?higkeitsorientierten Produktentwicklung für eine nachhaltige Produktion
 

Die Materialzirkularit?t sollte mit minimalem Bearbeitungsaufwand auf einer hohen Produktstrukturebene erfolgen. Dies erfordert Design for Assembly, Disassembly and Reassembly (DfADR). Laut VDI/VDE 2206 ben?tigen Produktentwicklerinnen und -entwickler frühzeitig ein mentales Modell des Produktionssystems. Besondere Bedeutung haben hierbei die F?higkeiten der Mitarbeiter in Montage, Demontage und Remontage (ADR). Diese Arbeitsschritte k?nnen nicht vollst?ndig vorgeplant werden, sondern erfordern oft situative Entscheidungen. Entwicklerinnen und Entiwckler müssen daher kl?ren: Reichen aktuelle F?higkeiten aus, oder erfordert das Produkt spezifische Ma?nahmen, um weitere F?higkeiten auszubauen?

Der Ansatz Design for Capabilities (DeCap) erg?nzt DfADR um hybride Entscheidungsunterstützung und kombiniert Simultaneous Engineering mit Data Science und Künstlicher Intelligenz (DS/KI). Es werden aktuelle F?higkeiten bewertet und zukünftige Anforderungen auf Basis extremer Daten aus ADR-Prozessen antizipiert. Diese F?higkeiten gelten als Restriktionen für nachhaltige Produktkonzepte und begrenzen den L?sungsraum. Grundfertigkeiten werden oft mit Indikatoren wie Methods-Time Measurement (MTM) gemessen, w?hrend situative Entscheidungen von Prozessdaten abh?ngen, die fehlerbehaftet und komplex sind. Im Projekt wird hierzu ein Metadatenmodell entwickelt, das Produkteigenschaften und Mitarbeiterf?higkeiten ontologiebasiert abgleicht. Dadurch wird Nachhaltigkeit in Produktentwicklung und Wiederaufbereitung frühzeitig gesichert. Produktkonzepte profitieren von der Analyse: Welche Kompetenzen müssen gest?rkt werden, um wirtschaftliche Wiederaufbereitung zu erm?glichen? Hierzu werden menschliche F?higkeiten aus extremen Daten extrahiert und semantisch angereichert.

Zie­le des For­schungs­pro­jek­tes

  • Evaluierung von datenbasierten DS/KI-Ans?tzen zur Ableitung genauer Mitarbeiterf?higkeits-Beschreibungen aus extremen ADR-Daten
  • Matching zwischen spezifischen Produktmerkmalen innerhalb eines neuen Produktdesigns und erforderlichen F?higkeiten zur ADR-Nutzung wissensbasierter DS/KI-Ans?tze
  • Integrationskonzept für Informationsverarbeitung und methodische Ans?tze zur Entscheidungsunterstützung im Design for ADR

Schwer­punk­te des For­schungs­pro­jekts

  • Analyse und Integration von Metadatenmodellen zur Abbildung von Produkteigenschaften, ADR-Prozessen und F?higkeiten
  • Auswahl und Bewertung von DS/KI-Ans?tzen zur Ableitung von F?higkeiten aus Beobachtungs- und Trackingdaten
  • Prototypische Umsetzung zur datenbasierten Identifikation und semantischen Bündelung von F?higkeiten
  • L?sungsansatz für hybride Entscheidungsunterstützung zur Bewertung alternativer Produktdesigns im Hinblick auf Zirkularit?tsgrade
  • Durchführung von Simulationen und experimentellen Studien
     

Die Projektergebnisse werden die Produktentstehung zukünftig verbessern, ...

... da die im Unternehmen vorhandenen ADR-F?higkeiten durch Verwendung extremer Daten bereits bei der Entwicklung neuer Produkte berücksichtigt werden k?nnen.
 

For­schungs­team

Prof. Dr.-Ing. Iris Gr??­ler

Professorin Dr.-Ing. Iris Gr??ler ist Lehrstuhlinhaberin des Lehrstuhls für Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut sowie Mitglied des Instituts für Leichtbau mit Hybridsystemen der Universit?t Paderborn.

Prof. Dr.-Ing. Pe­ter Ny­huis

Professor Dr.-Ing. Peter Nyhuis ist stellvertretender Gesch?ftsführer des Instituts für Fabrikanlagen und Logistik der Leibniz Universit?t Hannover sowie Teil des Vorstands des Produktionstechnischen Zentrum Hannover (PZH).

Prof. Dr.-Ing. Matt­hi­as Schmidt

Professor Dr.-Ing. Matthias Schmidt ist Leiter des Instituts für Fabrikanlagen und Logistik der Leibniz Universit?t Hannover.

Fe­lix Vol­lenkem­per, M.Sc.

Heinz Nixdorf Institut, Lehrstuhl für Produktentstehung

Tho­mas Hes­se, M.Sc.

Heinz Nixdorf Institut, Lehrstuhl für Produktentstehung

Tim Mei­ne­ke, M.Sc.

Institut für Fabrikanlagen und Logistik, Leibniz Universit?t Hannover

Pu­bli­ka­ti­o­nen & re­le­van­te Vor­pu­bli­ka­ti­o­nen

Titel

Autor

DOI

Integrating human factors in the model-based development of cyber-physical production systems I. Gr??ler, D. Wiechel, D. Roesmann doi.org/10.1016/j.procir.2021.05.113
Human Factors in der integrierten Produktentwicklung I. Gr??ler, D. Roesmann, J. Pottebaum doi.org/10.1515/zwf-2023-1029
Approach for determining functional flexibility of the workforce based on training losses and employee specific risks J. Ast, P. Nyhuis doi.org/10.1016/j.procir.2022.05.072