Wer etwas verstehen will, der muss zuhören können. Das gilt nicht nur für den zwischenmenschlichen Bereich, sondern auch für Produktionsprozesse. In dem neuen Geschäftsfeld Industrial Media Applications verfeinern Forscher des Fraunhofer IDMT Methoden, um mit Hilfe akustischer Messdaten den Zustand von Maschinen zu »hören« und zu analysieren. So lässt sich die Qualität von Produktionsprozessen besser überwachen. Prof. Dr.-Ing. Thomas Sporer ist stellvertretender Institutsleiter am Fraunhofer IDMT.  Im Interview erklärt er, wie die Industrie von der akustischen Qualitätsprüfung profitieren kann. 

Hallo Herr Sporer, das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT hat mit »Industrial Media Applications« ein neues Geschäftsfeld eröffnet.

Das Geschäftsfeld definiert sich vor allem durch den praktischen Nutzen, der damit verbunden ist - insbesondere für die Industrie: Wir forschen zu einer individuell angepassten Kombination aus akustischer Messtechnik, Signalanalyse, Mustererkennung und sicherer Datenverarbeitung, um Produktionsprozesse bestmöglich zu überwachen. Damit können wir nicht nur die Qualität der Produkte sicherstellen, sondern auch mögliche Ausfälle von Maschinen frühzeitig erkennen.

Akustische Systeme und entsprechende Algorithmen einzusetzen ist nicht ungewöhnlich bei der Prozessüberwachung.

Akustische Methoden werden durchaus schon seit Längerem genutzt. Bislang allerdings mit dem Nachteil, dass die Toleranzfenster sehr klein sind. Es gibt für »klassische« Systeme kaum Erfahrungswerte über die akustischen Folgen für alle möglichen Defekte einer bestimmten Maschine. Wir arbeiten deshalb mit Big Data-Methoden. Dank ihnen können sich – vereinfacht gesprochen – unsere Algorithmen ein »Gehör« für einen sich ankündigenden Defekt beibringen und »lernen«, wie »gesunde« Maschinen klingen. 

Sie suchen also nicht nach einem bestimmten akustischen Ereignis, sondern versuchen, die Erfahrung eines Experten nachzuahmen, der gegen das Porzellan klopft und sofort etwaige Schäden »heraushört«, egal wo die schadhafte Stelle ist?

Ganz genau. Wobei wir in einer Produktionshalle ja noch weitere Probleme haben. Denn während es beim Porzellan-Test in der Regel ruhig ist, herrscht in Fabrikhallen meist beständiger Lärm. Wir müssen also in der Lage sein, die Störgeräusche von anderen Maschinen technisch auszublenden.

Dafür müssen Sie die Gesamtheit der Geräusche aufnehmen, verarbeiten und dann zuordnen können.

Es ist wie bei einem Orchester, wo wir als Menschen zwar die Gesamtheit wahrnehmen, letztlich aber bestimmte Missklänge heraushören und zuordnen können. Genau wie ein Dirigent sind wir nicht nur in der Lage, den Gesamtklang zu bewerten. Wir können die Quellen auch trennen, um einzelne Instrumente, sprich: Maschinen herauszuhören und deren Klang zu analysieren.

Sie forschen auch zum Datenschutz.

Natürlich. Das ist eines der K.-o.-Kriterien für die Anwendbarkeit!

Aber wieso ist der Datenschutz so wichtig? Durch den Klang einer Maschine kann ja nicht auf die Produktbeschaffenheit geschlossen werden.

Das nicht, aber wir hören natürlich, wenn eine Maschine in Begriff ist auszufallen. Zum Schaden für die Produktion und unter Umständen zum Vorteil der Konkurrenz. Es geht also nicht nur darum, den tatsächlichen Ausfall zu vermeiden, sondern Externen auch keinen Zugriff auf Informationen zum Zustand der Produktionsstätte zu geben. Problematisch ist der Datenschutz beispielsweise dann, wenn die erhobenen Daten an einen externen Dienstleister übermittelt werden. Zumal dieser in der Regel für eine Vielzahl von Kunden arbeitet. Wir forschen deshalb an zuverlässigen Methoden, wie sich diese Daten anonymisieren lassen - ohne an Aussagequalität zu verlieren.

Das neue Geschäftsfeld Industrial Media Applications unterbreitet keine konkreten Umsetzungsangebote?

Nein. Das Fraunhofer IDMT ist und bleibt ein Forschungsunternehmen mit hoher Expertise: ursprünglich eher im Bereich Klang und Musik, heute erweitert unter anderem um akustische Messtechnik und Spracherkennung. Hier haben wir Erfahrungen, die unter anderem für die Industrie und insbesondere die Industrie 4.0 hilfreich sein können. Deshalb stellen wir schon jetzt ein großes Interesse an unseren Forschungen fest.

Sie werden Ihr Geschäftsfeld auch auf der CeBIT vorstellen?

Auf der CeBIT wird es einen ersten Demonstrator geben und wir stellen unsere technologischen Ansätze vor. Es werden weitere Messeauftritte in 2017 auf den Fachmessen Hannover Messe und Control folgen.  

(aku)

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Prof. Dr.-Ing. Thomas Sporer
  • Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT
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