Alles geregelt – dank neuronaler Netze

Die H-BRS entwickelt intelligente Prozessregler in Kooperation mit Nolden Regelsysteme

Vom Legostein bis zur Computermaus – sehr viele Kunststoffprodukte werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Beim Produktionsprozess hängt alles davon ab, dass die Temperatur des flüssigen Kunststoffs konstant bleibt. Dafür sorgt ein Prozessregelsystem. Doch klassische Regelsysteme brauchen lange, um sich beim Sollwert einzupendeln, wodurch die Produktqualität leidet. Dieses Problem haben Professor Roustiam Chakirov vom Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus und sein internationales Forschungsteam an der H-BRS zusammen mit dem Unternehmen Nolden Regelsysteme als Kooperationspartner gelöst – mithilfe von künstlichen neuronalen Netzen.

Solche Datenverarbeitungsstrukturen sind den vernetzen Neuronen im menschlichen Gehirn nachempfunden. Sie gelten als zukunftsweisende Form künstlicher Intelligenz. „Jeder Knotenpunkt im neuronalen Netz löst nur eine einfache Gleichung“, erklärt Chakirov. Für sein Forschungsprojekt haben er und sein Team neuronale Netze mit industriellen Standardreglern verknüpft und anhand von Simulationen trainiert, denn „neuronale Netze sind eigentlich gar nicht intelligent, aber lernfähig“.

Am Messstand des Mittelständlers Nolden Regelsysteme in Meckenheim zeigte sich, dass die neuronalen Wärmeregler ihre Lektion gelernt hatten. Dank der Trainingseinheiten können sie die Temperatur nachweislich schneller und präziser regeln als herkömmliche Regelsysteme. Außerdem sind sie flexibler einsetzbar. Die Entwicklungsingenieure bei Nolden Regelsysteme sind Absolventen der H-BRS. „Da läuft die Kommunikation ganz anders, wenn man sich schon kennt“, sagt Chakirov.

Die Idee für das gemeinsame vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungsprojekt entstand in der langjährigen Zusammenarbeit der Hochschule mit der ukrainischen Chernihiv National University of Technology. Dort fand Professor Chakirov zwei promovierte Experten für Regeltechnik und gewann sie für Forschungsaufenthalte an der H-BRS. In zwei Jahren intensiver Forschungsarbeit betreuten die Wissenschaftler drei Masterarbeiten und führten ihre Entwicklung zur Serienreife. Zum Abschluss meldeten Nolden Regelsysteme und H-BRS ein Patent für den neuronalen Wärmeregler an. Beide Partner wollen die erfolgreiche Zusammenarbeit fortführen: Dazu vernetzen sie ihre innovativen Regelsysteme mit einer Cloud – der erste Schritt Richtung „Industrie 4.0“.

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