Denk-Apparate

19. Februar 2024

Mit progressiven Sensortechnologien, Cloud-Konnektivität und moderner Analytik verleiht GEA seinen leistungsstarken Maschinen nun eine eigene Intelligenz. Und es zeigt sich, dass KI die Leistung und Nachhaltigkeit von Produktionsprozessen auf ein neues Niveau heben kann.

Auch wenn die rasante Digitalisierung so manch althergebrachtes Gerät an den Rand der Bedeutungslosigkeit gedrängt hat (man denke an Festnetztelefone und DVD-Spieler): Ohne die Maschinen, die das Rückgrat industrieller Anlagen und Prozesse in aller Welt sind, läuft nach wie vor nichts. Sie stehen sogar mehr denn je im Fokus. Stählerne Helfer wie Separatoren, Homogenisatoren, Sprühtrockner, Schneidemaschinen, Öfen, Kälteanlagen, Verpackungsmaschinen oder Wärmepumpen sollen von der Lebensmittelproduktion bis zur Abwasseraufbereitung immer mehr leisten, gleichzeitig aber weniger Energie verbrauchen und weniger Abfall erzeugen. Um den heutigen Anforderungen zu genügen, müssen Anlagenbetreiber ihre Maschinen so produktiv und effizient wie nie zuvor betreiben. Das ist zweifellos eine Herausforderung, doch verspricht ein Umstand Hoffnung: Die Maschinen selbst werden zusehends intelligenter.

GEA arbeitet seit Jahrzehnten daran, seine Maschinen smarter zu machen. Während in der Anfangszeit noch einfache Sensortechnik isolierte Daten zu Temperatur, Druck oder Durchflussmengen lieferte, kommen heute erheblich komplexere Sensoren viel flächendeckender zum Einsatz. Der Siegeszug des Industrial Internet of Things (IIoT) gekoppelt mit datenintensiveren Maschinen und Prozessen birgt für Maschinenbauer wie GEA ein enormes Potenzial, bei der Entwicklung neuer digitaler Lösungen für ihre Maschinen auf künstliche Intelligenz (KI) zu setzen.

GEA nutzt KI, um vorhandene Sensortechnologien, Daten und Analysen intelligenter zu machen. Neue Maschinengenerationen von GEA können bereits jetzt Echtzeitanpassungen vornehmen, weil sie die Prozessschritte und Betriebsabläufe jedes Kunden genau abbilden. Sie sind die Vorhut für automatisierte Systeme, die sich eigenständig anpassen und so kontinuierlich für maximale Produktivität sorgen. Kurzum: GEA hilft seinen Kunden also mittels künstlicher Intelligenz, ihre Maschinen optimal zu nutzen und die Herausforderungen unserer Zeit zu bewältigen, seien es Arbeitskräftemangel, ein wettbewerbsintensives Umfeld oder strengere Klima- und Umweltvorschriften. Gleichzeitig forscht GEA intensiv an generativen KI-Lösungen, die für mehr Produktivität in der eigenen Belegschaft sorgen, indem sie die Effizienz steigern, Innovationen fördern und in zahlreichen Bereichen wie F&E, Vertrieb oder Service datenbasierte Entscheidungsprozesse unterstützten.

GEA verleiht Maschinen Grips

GEA will als Kernstück seiner Klimastrategie die Effizienz und Umweltbilanz seiner Maschinen verbessern – und arbeitet mit Nachdruck daran, diese mittels KI smarter und nachhaltiger zu gestalten. Mit der GEA OptiPartner-Familie etwa bietet das Unternehmen einen umfassenden Prozessoptimierungs- und Wartungsservice, der die Produktivität maximiert. Prozessparameter werden dank intelligenter Software und Automatisierung in Echtzeit angepasst, wodurch der manuelle Aufwand sinkt. Wie eine Art Autopilot minimiert GEA OptiPartner Prozessschwankungen, sodass die Maschinen näher an ihre Maximalleistung herankommen. Das Bedienpersonal hat derweil bei voller Prozesstransparenz mehr Zeit für andere Aufgaben.

Angewendet in der Sprühtrocknung, die zum Beispiel aus Flüssigmilch Milchpulver macht, sorgt GEA OptiPartner für bis zu acht Prozent mehr Energieeffizienz. Da die Sprühtrocknung ein sehr energieintensives Verfahren ist, bedeutet das erhebliche Energieeinsparungen in Höhe des jährlichen Energieverbrauchs von 200 deutschen Haushalten. Die GEA OptiPartner-Lösungen sind zudem ISO-zertifiziert und tragen das Ökolabel AddBetter, von GEA, sind also durch den TÜV Rheinland validiert.

„GEA OptiPartner steht für die Entwicklung eines IT-basierten Geschäftsmodells, der Prozessoptimierung-as-a-Service. Hier können wir unser breites Know-how in der Prozessgestaltung und unser Wissen um die betrieblichen Abläufe jedes einzelnen Kunden zum Tragen bringen“, erläutert Dr. Hassan Yazdi, Director Program Management – Digital Solutions bei GEA. „GEA wird zu einem echten Partner im Produktionsprozess: Wir identifizieren Optimierungspotenziale, reduzieren ungeplante Stillstände und sind fester Bestandteil des Prozessoptimierungsteams.“

Mit GEA Intellicant – einer KI-gestützten, cloudbasierten digitalen Lösung, die aktuell in der Abwasseraufbereitung zum Einsatz kommt – ist GEA der Durchbruch in der Digitalisierung von Dekantern gelungen. Zum System gehört ein Sensorpaket und eine GEA Software namens Virtual Machine Operator (VMO). Das Sensorpaket überwacht drei kritische Prozessparameter in Echtzeit: die Feststoffkonzentration im Abwasserzulauf, die Trübung des abgetrennten Wassers (Zentrat) und die Trockensubstanz des entwässerten Schlamms (Kuchen). Diese „Sinnesorgane“ übermitteln Daten an die VMO-Software (das „Gehirn“), die wiederum automatisch und intelligent auf die eingehenden Daten reagiert.

Weil sich die Zusammensetzung des im Dekanter eintreffenden Klärschlamms ständig ändert, kann der Dekanter nur bei permanenter Justierung optimal arbeiten. „Durch GEA Intellicant läuft der Dekanter konstant im Optimum trotz schwankender Bedingungen. Damit lösen wir ein großes Problem von Kläranlagen. Bei manuellem Betrieb wäre das so kaum möglich“, erklärt Christian Schramm, gelernter Maschinenbauingenieur und aktuell Product Manager Commercial for Digital Products bei GEA.

Schon jetzt hilft GEA Intellicant Abwasseranlagen in Deutschland und Dänemark dabei, die Schlammentwässerung deutlich effizienter zu gestalten, das Abfallaufkommen zu minimieren und die Kosteneffizienz zu erhöhen. „Mit GEA Intellicant kann eine kommunale Kläranlage (für zirka 125.000 Einwohner) die Klärschlammmenge um rund 400 Tonnen im Jahr reduzieren. Das ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern senkt auch die Entsorgungskosten um bis zu 60.000 Euro pro Jahr“, so Schramm weiter.

GEA InsightPartner Brewery ist ein weiteres Beispiel dafür, wie künstliche Intelligenz flexibles Reagieren in Echtzeit möglich macht. Die Brauereilösung integriert prädiktive KI-Elemente in die Echtzeitüberwachung und erstellt auf dieser Basis Optimierungsvorschläge für den Betrieb.

Anstatt erst nach einem Sud Anpassungen für die Zukunft vorzunehmen, lässt sich der Prozess auch direkt im Verlauf verbessern, etwa, indem die Energierückgewinnung während des Würzekochens optimiert oder ein Ungleichgewicht im Energiespeichersystem berichtigt wird. „Auch hier ebnet die KI durch ihre Reaktionsschnelligkeit den Weg für einen ganz neuen Ansatz: weg vom ‚rezeptbasierten‘ Brauen und hin zum flexiblen Condition-based Brewing“, so Dr. Mark Schneeberger, Senior Director Product Development, Design & Research bei GEA.

GEA InsightPartner Brewery befähigt Brauereien durch moderne Analytik und ein übersichtliches Dashboard, kausale Zusammenhänge zwischen Daten zu verstehen. Neben den klassischen Sudhausdaten analysiert die Software auch Nachhaltigkeitskennzahlen anhand des Energieverbrauchs und der Wärmerückgewinnung im Prozesskreislauf. Bislang berichten Anwender von Produktionsgewinnen in Höhe von fünf bis acht Prozent.

Gemeinsam mit seinem Partner CattleEye, , einem Agrarunternehmen mit Sitz in Nordirland, bietet GEA eine KI-gesteuerte Lösung an, um Lahmheit bei Kühen schnell erkennen und behandeln zu können. Dabei wird über dem Ausgang des Melksystems eine Kamera installiert, die jede Kuh beim Verlassen des Melkstands erfasst und aufnimmt. Die zugehörige Software wertet dann Unregelmäßigkeiten im Bewegungsmuster der Tiere aus und bewertet im System die Mobilität eines jeden Tiers. Über die App können Landwirte kranke oder lahmende Kühe, die eventuell behandelt werden müssen, schnell erkennen

„Klauenkrankheiten und einhergehende Lahmheit sind die dritthäufigste Todesursache für Milchkühe – und damit insgesamt ein großer Risikofaktor für Betriebe“, so Holger Siegwarth, Vice President Digital Solutions and Services von GEA. “Mit CattleEye behalten Kunden die Klauengesundheit der Herde auf Basis von künstlicher Intelligenz im Blick und können bei Bedarf gegensteuern. Das macht Betriebe nicht nur profitabler, sondern lässt sie auch nachhaltiger agieren. Die Tiere sind insgesamt gesünder und leben länger.“

Grundlagenarbeit

Abwasseraufbereitung, Lebensmittel, Getränke und Molkereiprodukte sind kritische Bereiche, in denen einzelne KI-Lösungen bereits greifbaren Mehrwert für Kunden generieren. Gleichzeitig arbeitet GEA daran, KI generell stärker in seine Maschinen zu integrieren. Im Januar 2024 brachte das Unternehmen mit GEA X Control eine neue Anlagensteuerung für Zentrifugen auf den Markt, die Datenerhebungen und -auswertungen schneller und einfacher macht. Zudem ebnet sie den Weg für individualisierte Softwarefunktionen sowie selbstlernende Regelung und Selbstoptimierung. GEA X Control erreicht mit Hilfe modernster Mikrocontroller- und Prozessortechnologie einen neuen Grad der Konnektivität, der Anwendern eine noch schnellere und effizientere Anpassung ihrer Prozesse an veränderte Marktanforderungen erlaubt. Die Lösung ist für ausgewählte Separatoren- sowie Dekantertypen für die Molkereiindustrie und den Bereich Renewables erhältlich.

Generative KI bei GEA: vom Hype zum Alltagsnutzen

ChatGPT und die Frage, wie generative KI unsere Art zu lernen, zu arbeiten und zu gestalten dauerhaft verändern wird, sind nach wie vor heiß diskutierte Themen. Eine aktuelle McKinsey-Studie prophezeit, dass traditionelle KI – so auch die Edge-/Cloud-KI-Dienste, die GEA-Maschinen zukunftsfähig machen – künftig die größten wirtschaftlichen Auswirkungen haben wird. Generative KI dürfte Unternehmen zudem erhebliche interne Vorteile bringen, die weit über die reine Text- und Bilderzeugung hinausgehen.

„Generative KI spielt für die künftige Wettbewerbsfähigkeit von GEA eine entscheidende Rolle“, verdeutlicht Tom Oelsner, Chief Digital Officer bei GEA. „GEA wird die Chancen nutzen, die generative KI etwa in der KI-gestützten Softwareentwicklung, der generativen Maschinenkonstruktion, einer intelligenten technischen Dokumentation oder für die Optimierung von Vertriebs- und Serviceprozessen bietet.“

Um das Potenzial generativer KI-Lösungen besser zu nutzen, hat GEA mit GEA BetterBot AI einen eigenen Chatbot entwickelt, der auf ChatGPT von OpenAI sowie Azure OpenAI Service von Microsoft basiert. Der 2023 unternehmensweit eingeführte GEA BetterBot AI wird mit GEA-Daten trainiert und läuft sicher in der GEA Cloud. Beschäftigte können so in Sekundenschnelle auf Informationen mit GEA-Bezug zugreifen und müssen nicht befürchten, dass vertrauliche Daten nach außen gelangen. „Mit dem Chatbot können Mitarbeitende Service-Anfragen von Kunden schneller beantworten, auf Market-Intelligence-Daten zugreifen oder zu Marketing-Aktivitäten beitragen“, so Oelsner weiter.

Ein von der GEA Academy entwickeltes Tutorial zum Thema Prompt Engineering hilft den Mitarbeitenden beim Erlernen der richtigen „Chatbot-Sprache“. Die Academy bietet eine Vielzahl an Lernangeboten, die Kenntnisse in Bereichen wie digitaler Produktentwicklung, E-Commerce, Data Science oder auch agilem Projektmanagement vermitteln.

KI macht den Unterschied

Die Fortschritte in der traditionellen sowie generativen KI machen immer wieder Schlagzeilen und CEOs in aller Welt sehen sich unter Druck, mit den Entwicklungen Schritt zu halten. Derweil arbeitet GEA jenseits des Hypes konkret daran, künstliche Intelligenz in den Alltag des Maschinenbaus zu integrieren. Ob es darum geht, Produktentwicklungs-, Marketing- und Serviceprozesse zu optimieren, GEA Maschinen mit neuen leistungsstarken, digitalen Lösungen auszustatten oder die Grenzen von Sensortechnologie, Edge Computing und intelligenter Automatisierung neu auszuloten: GEA erreicht mit der Hilfe von künstlicher Intelligenz ein Level an Standardisierung, Konsistenz, Effizienz und Ausführungstempo, das ohne sie kaum möglich wäre. Während sich die Klimakrise zuspitzt und der Druck von Stakeholdern allerseits zunimmt, zeigt GEA, wie künstliche Intelligenz für das Unternehmen und seine Kunden einen echten Unterschied machen und zu „Engineering for a better world“ beitragen kann.