Datengetriebene Gießerei: Mehr Effizienz und weniger Fehler durch digitale
Vernetzung

Motivation:

Die Digitalisierung ist ein zentraler Hebel, um die Gießereiindustrie effizienter, flexibler und zukunftsfähiger zu gestalten. Im Cluster Digitalisierung verfolgen wir das Ziel, Daten aus einer Vielzahl von Quellen zusammenzuführen und gezielt nutzbar zu machen, um so umfassende Transparenz in den komplexen Produktionsprozessen zu schaffen. Diese konsolidierte Datenbasis schafft nicht nur die Grundlage für präzise Analysen und prädiktive Wartung, sondern ebnet den Weg für eine neue Qualität in der Effizienz und Fehlerminimierung. Damit diese Potenziale voll ausgeschöpft werden können, liegt ein besonderer Fokus auf der Förderung von Interoperabilität zwischen den Systemen und Standards wie OPC-UA und der EDC aus dem CATENA-X Projekt. Die Integration solcher Standards ermöglicht es, starre Strukturen aufzubrechen und adaptive, vernetzte Systeme zu schaffen, die flexibel auf wechselnde Anforderungen und Marktentwicklungen reagieren können. Cloud-Plattformen, wie etwa BREOS Core, bieten die technologische Basis, um solche Daten intelligent zu verarbeiten und Erkenntnisse nutzbar zu machen, was die Gießereiindustrie einen entscheidenden Schritt näher an die ökologische und wirtschaftliche Zukunftsfähigkeit im Sinne des European Green Deal bringt.

Vorgehensweise:

Im Rahmen des Themenclusters Digitalisierung werden bestehende Standards und Technologien auf die spezifischen Anforderungen der Gießereiindustrie angepasst und weiterentwickelt, um einen umfassenden Datenaustausch innerhalb und zwischen Unternehmen in Europa zu ermöglichen. Ein zentraler Schwerpunkt liegt hierbei auf der Weiterentwicklung und Anpassung des OPC-UA-Standards für den Gießereibereich, der als Rückgrat für einen robusten, verlässlichen Datenaustausch dient. Durch die Verfeinerung bestehender Ansätze und die Integration branchenspezifischer Anforderungen wird eine Basis für eine nahtlose, vernetzte Kommunikation geschaffen, die langfristig den Aufbau eines europaweiten Ökosystems fördert. Darüber hinaus werden im Projekt Use Cases von CATENA-X gezielt für den Kontext der Gießereiindustrie erweitert. Diese Anwendungsfälle ermöglichen es, komplexe Produktionsdaten entlang der Wertschöpfungskette auszutauschen und für die Optimierung von Fertigungsprozessen nutzbar zu machen. Dies stärkt nicht nur die Transparenz und Flexibilität innerhalb der Produktionssysteme, sondern unterstützt auch die gesamte Branche dabei, resilienter und nachhaltiger auf zukünftige Herausforderungen zu reagieren. Ein weiterer wichtiger Baustein ist der Einsatz von Cloud-Systemen wie BREOS Core, die eine Plattform für die Aggregation, Verarbeitung und Analyse großer Datenmengen bereitstellen. Diese Systeme fungieren als flexible Grundlage für die Entwicklung und Integration intelligenter KI-Modelle, die auf die spezifischen Anforderungen der Gussteilfertigung zugeschnitten sind. BREOS Core schafft dabei eine Umgebung, in der innovative Algorithmen zur Qualitätssteigerung und zur Effizienzverbesserung eingesetzt und weiterentwickelt werden können. Durch die Verbindung dieser Ansätze und die enge Zusammenarbeit zwischen den Partnern im Projekt entstehen Synergien, die zur Entwicklung neuer, digital gestützter Fertigungskonzepte führen. Diese Arbeit legt den Grundstein für ein vernetztes, europaweites Ökosystem in der Gießereiindustrie, das die Branche nicht nur im Sinne des European Green Deal ökologisch nachhaltiger macht, sondern auch ihre internationale Wettbewerbsfähigkeit langfristig stärkt.

Ergebnis:

Zur Erreichung der übergeordneten Ziele werden im Projekt (i) standardisierte Datenmodelle mit zugehörigen Schnittstellen für CATENA-X geschaffen, (ii) KI- und Simulationsansätze zur Optimierung multipler Zielgrößen für Gießereiprozesse und Produktionssysteme, insbesondere zur Steigerung der Resilienz und der Verbesserung des CO2-Footprint erarbeitet, und ein KI-App Ökosystem zur föderierten ML- und Datenanalytik entwickelt sowie (iii) die Ergebnisse in eine branchenweite und -übergreifende OPC UA Standardisierung und den Technologietransfer überführt. Zur Erreichung dieser Ziele werden folgende wissenschaftliche und technische Arbeitsziele im Prozesscluster verfolgt: Im Themencluster Digitalisierung wird der Fokus auf praxisnahe Lösungen gelegt, die den gesamten Produktionsprozess der Gießereiindustrie nachhaltig optimieren. Ein zentraler Bestandteil ist die Entwicklung und Nutzung standardisierter Datenmodelle und Schnittstellen für CATENA-X, die eine einheitliche Datenbasis schaffen und den Datenaustausch über verschiedene Produktionssysteme hinweg ermöglichen. Diese Standardisierung fördert die Implementierung spezifischer Use Cases, etwa zur Echtzeitüberwachung von Produktionsdaten oder zur Optimierung von Logistikketten durch verlässliche und kompatible Datenflüsse. Ergänzend dazu wird ein KI-App-Ökosystem aufgebaut, das föderierte Datenanalysen und maschinelles Lernen in der Gießereiindustrie unterstützt. Mit diesem Ökosystem können Prozesseffizienz, Resilienz und CO2-Reduktion gezielt verbessert werden. Cloud-Plattformen wie BREOS Core bieten hier eine technologische Basis zur flexiblen Verarbeitung großer Datenmengen und zur Anwendung spezieller KI-Modelle, wodurch Unternehmen ihre Produktionsprozesse datenbasiert und dynamisch an neue Anforderungen anpassen können. Durch die Integration von Standards wie OPC-UA und CATENA-X werden adaptive Systeme gefördert, die flexibel auf Prozessänderungen reagieren und eine robuste Produktionssteuerung ermöglichen. Diese intelligenten Assistenzsysteme helfen dabei, Produktionsprozesse zu stabilisieren und in Echtzeit anzupassen, was zur Optimierung der Qualität und zur Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz beiträgt. Insgesamt schafft das Cluster Digitalisierung die Grundlage für eine resiliente und ressourcenschonende Produktionsstruktur, die auf die Anforderungen der Gießereiindustrie zugeschnitten ist und gleichzeitig zur Verwirklichung der Ziele des European Green Deal beiträgt.