KI bietet Mehrwert für die Prozessindustrie

Erfolgreiche Abschlusskonferenz des KI-Forschungsprojekts KEEN

Welchen Mehrwert können die Methoden der künstlichen Intelligenz für die Prozessindustrie schaffen? Nach drei Jahren Projektlaufzeit präsentierten die KEEN-Partner, unter ihnen INOSIM, ihre Ergebnisse in einer Abschlusskonferenz am 22. und 23. Mai 2023 in Frankfurt. Im Rahmen von KEEN wurden ca. 40 Anwendungsfälle bearbeitet, von denen ausgewählte Beispiele als Tandem-Vorträge aus Industrie und Wissenschaft vorgestellt wurden. Ein interessiertes Fachpublikum erhielt hier brandneue Informationen aus der Forschung zur industriell angewandten KI.

Innerhalb von KEEN hat INOSIM mit großen Industriepartnern und Universitäten zusammengearbeitet, um neue Methoden und Werkzeuge für industrielle Batchanlagen zu entwickeln. Insbesondere der Forschungsbeitrag zum KI-basierten Scheduling in der Prozessindustrie, der gemeinsam von Bayer und INOSIM entwickelt wurde, stieß auf positive Resonanz. Der kurzfristige Zugriff auf optimale Produktionspläne, zum Beispiel nach spontanen Änderungen, bietet zahlreiche Vorteile hinsichtlich Robustheit, Wirtschaftlichkeit und letztlich Kundenzufriedenheit, da Verzögerungen minimiert werden. Deep Reinforcement Learning (DRL) für eine optimierte Planung in einer typischen Chargenfertigungsanlage der chemischen Industrie wurde hier erstmalig erprobt und evaluiert. Die Pilotstudie zeigt, wie DRL mit einem Ansatz auf der Basis diskreter Ereignissimulation implementiert werden kann. Es ist zu erwarten, dass die Anwendung von DRL in der chemischen Industrie eine vielversprechende Forschungs- und Innovationsrichtung ist und dass DRL etablierte Methoden wie Prozesssimulation und mathematische Programmierung ergänzen kann.

INOSIM-Mitarbeiter Dominik Bleidorn promoviert zur Zeit in diesem Bereich an der TU Dortmund bei Prof. Dr.-Ing. Sergio Lucia (Laboratory of Process Automation Systems). Dominik hielt ferner bei der KEEN-Abschlusskonferenz im Rahmen des Doktorandenprogramms einen Vortrag über ChatGPT sowie die zugrundeliegenden Sprachmodelle. ChatGPT ist eine der größten Erfolgsgeschichten im Bereich der KI der letzten Jahre und wird auch im Bereich des Engineerings, der Simulation und der Produktionsunterstützung seine Spuren hinterlassen.

Weitere Fachvorträge betrafen hybride Modelle zur Vorhersage von Stoffdaten von Mischungen (TU Kaiserslautern-Landau), einen Anwendungsfall, der die Entwicklung einer Kolonnenregelung mithilfe datenbasierter KI-Modelle beinhaltete (Bayer AG und TU Dortmund) sowie die Möglichkeiten des systematischen Datenmanagements mit Hilfe der KI (TU Dresden). Ein weiterer Schwerpunkt war der Ausbau der KEEN-Datenplattform, die auf Dataverse basiert. In der abschließenden Podiumsdiskussion mit dem Titel „Are we still KEEN on AI?“ diskutierten die Teilnehmenden über den Wert von Daten und die Zukunft von KI in der Prozessindustrie. „KEEN hat mir eine realistische Vorstellung vermittelt, was KI leisten kann und was nicht“, war eine häufig geäußerte Einschätzung.

Eine Veröffentlichung zur Pilotstudie von Bayer und INOSIM zum KI-basierten Scheduling in der Prozessindustrie ist hier online erhältlich und erscheint demnächst in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift Chemie Ingenieur Technik zum KEEN-Projekt.

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