Mit der geeigneten digitalen Sensorik zu guter Datenqualität

Textilien, die Feuerwehrleute schützen, die vor Regen schützen, in einer bestimmten Farbe verwendet werden oder hoher Beanspruchung standhalten müssen – damit Textilien ihre volle Funktion in verschiedenen Anwendungen entfalten können, werden sie mit bestimmten Eigenschaften ausgerüstet bzw. veredelt. Der Veredlungsprozess ist dabei auf die Eigenschaften des verwendeten Textils abgestimmt. Die Trocknungs- und Thermobehandlungsprozesse in Textilveredlungsunternehmen gilt es kontinuierlich zu optimieren, z. B. indem textile Eigenschaften des Trägermaterials automatisiert mittels eines Textilscanners erkannt werden.

An dieser Aufgabe arbeiten derzeit die Expertinnen und Experten der Mittelstand-Digital Zentren Klima.Neutral.Digital und Smarte Kreisläufe in einem Tandem-Projekt. Gemeinsam mit dem Unternehmen Brückner Textile Technologies GmbH & Co. KG und den Projektpartnern Hahn-Schickard sowie den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung, DITF, soll herausgefunden werden, welche Sensoren sich in einem Textilscanner besonders eignen, um textile Eigenschaften automatisiert zu erkennen.

Dafür wurden bereits vorhandene Datensätze von rund 120 Stoffproben, welche bei Hahn-Schickard über NIR-Spektroskopie und Impedanzspektroskopie gemessen wurden, herangezogen. Diese Daten wurden von den Projektpartnern eingelesen und erstmals analysiert. Die Projektpartner sind in einem gemeinsamen Online-Meeting zunächst in die Analyse des Datenraums eingestiegen. Hier wurde geprüft, wie häufig welche Werte der einzelnen Eigenschaften bei den untersuchten Textilproben vorkommen. Dies hat nachher Einfluss auf die Interpretation der von einer KI erzeugten Aussagen.

Um die KI später möglichst gut anzulernen, liegt bestenfalls eine Gleichverteilung der Stoffproben mit ihren jeweiligen Eigenschaften (Dicke, Druckverlust, Material etc.) über den gesamten Datenraum vor. Dies ist aber nicht für alle analysierten Proben und deren Eigenschaften gegeben. Es gibt Stoffproben mit Eigenschaften, die häufiger vertreten sind als andere. So sind z. B. bei der Eigenschaft „Bindungsunterstruktur“ Jersey und Leinwand häufiger vertreten als Doppel Jersey (DJ) und Satin und bei der Eigenschaft „Material“ Baumwolle häufiger als Wolle.

Im Verlauf des Projektes wird das Team von Hahn-Schickard und den DITF eine Machine Learning (ML)-Methode anwenden, um herauszufinden, ob die Datensätze der jeweiligen Sensortypen zur Bestimmung von textilen Eigenschaften geeignet sind. Wichtig hierbei ist es herauszufinden, welche Merkmale in den Sensordaten benötigt werden, um die KI anzulernen, die sogenannte Feature Extraction. Letztlich geht es darum herauszufinden: Wie gut sind die ML-Testdaten? Wie gut stimmen sie mit den angelernten Daten überein? Was kann ich von meinen Ergebnissen erwarten? Wie gut ist die ML-Methode für den Einsatz geeignet? Die Antworten auf diese Fragen sollen eine Basis für die Entscheidung des Projektteams legen, welcher Sensor zur Bestimmung von textilen Eigenschaften geeignet ist.

Wissenswertes zum Schwerpunkt KI im Mittelstand finden Sie hier.

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    Bei der Herstellung von Komponenten aus Edelstahl und anderen schwer zerspanbaren Werkstoffen, kommt es vor allem auf Genauigkeit an. Die Produktion muss effizient und gleichzeitig qualitativ hochwertig sein. Es entsteht ein Dreiklang aus Einkauf von Standardteilen, Produktion von Sonderteilen und Spezialanfertigungen.

    Doch auch wenn der handwerkliche Anteil in metallverarbeitenden Unternehmen hoch ist, wirkt sich die Digitalisierung in dieser Branche aus –  das Unternehmensumfeld ist in ständigem Wandel. Die Firma Schoch Edelstahl ist seit fast 60 Jahren in der Bearbeitung z.B. von Edelstahl tätig. Bereits in den 1980er Jahren etablierte das familiengeführte Unternehmen Importe aus Asien und erweiterte so das Portfolio in Richtung Handel. Nun steht es vor der Herausforderung, dass durch die Entwicklungen im Markt, die traditionellen Geschäftsmodelle unter Druck stehen. Die Chance sich vorbeugend abzusichern, möchte das Unternehmen nutzen und digitale Technologien und Geschäftsmodelle einführen.

    Mit dem Anspruch täglich an zukunftsweisenden Lösungen mit höchstem Qualitätsanspruch zu arbeiten, traf die die Geschäftsführung von Schoch Edelstahl auf die Klima-Coaches des Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital, zunächst um einen Aktionsplan zu erstellen. Daraus entwickelten sich unterschiedliche Projektideen, mit denen sich das Unternehmen für die Zukunft rüsten kann.

    Mit den Experten des Projektpartners Hahn-Schickard wurde in einem gesonderten Workshop das Thema Digitale und nachhaltige Geschäftsmodelle bearbeitet.

    Dafür wurde zunächst das Modell „D3-Model – Digitization Driven Design“ in Form eines Ideenworkshops eingesetzt, welches zur Bedarfsermittlung dient. Als Ergebnis der Analyse, bei der Aktivitäten aus 3 Perspektiven (Kunden, Geschäftspartner, Intern) systematisch abgeleitet werden, konnten über 25 konkrete Ansätze jenseits des klassischen Geschäftsmodells der Firma Schoch ermittelt werden. So wurde z.B. die datengetriebene Auswertung und Optimierung des eigenen Angebotsportfolios oder der Einsatz ressourcenschonender Fertigungsverfahren (Metall 3D-Druck) als Empfehlung abgeleitet.

    Schematische Darstellung des D3-Modells
    Schema der D3-Methode

    Im Ergebnis der D3-Analyse liegt der Fa. Schoch nun ein umfangreicher Ideenkatalog für den zielgerichteten Einsatz digitaler Werkzeuge für die Optimierung des Geschäftsmodells vor, der in einem internen Priorisierungsprozess selektiert und zur Umsetzung gebracht werden soll.  

    Kennen Sie schon den Klima.Neutral.Digital-Podcast? In Folge 13 können Sie sich einen ersten Überblick zum Thema digitale Geschäftsmodelle verschaffen.

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    Unsere stellvertretende Sprecherin und Klima-Coach Natalja Kleiner stand vor der Kamera um unser Mittelstand-Digital Zentrum vorzustellen.

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    Die im Rahmen der AG Nachhaltigket gegründete Taskforce “Energie und Ressourceneffizienz” hat mit dem aktuellen Whitepaper “Ressourceneffizienz im Fokus: Nachhaltige Maßnahmen für zukunftsorientierte Unternehmen” eine Richtlinie für kleine und mittlere Unternehmen erstellt.

    Zu den Kernthemen Ressourceneffizienz, inklusive praktischer Tipps, Energie und Bilanzierung werden die wichtigsten Aspekte dargelegt. Anschauliche Praxisbeispiele inspirieren dazu, die ersten Schritte zu mehr Effizienz zu gehen.

    Wenn Sie Interesse am Whitepaper haben, nehmen Sie Kontakt mit uns auf!

    Je nach geplantem Verwendungszweck, erhält textile Rohware im Herstellungsprozess die notwendigen Eigenschaften wie Form, Farbe und Funktion. So wird die spätere einwandfreie Anwendung, etwa als Filtermembran, medizinischer Artikel, Möbelstoff, Sonnenschutztextil, Regen- oder Sportbekleidung, ermöglicht. Weit verbreitet ist die Beschichtung mit flüssigen Lösungen. In Textilveredlungsanlagen werden dabei sehr häufig Stoffe unterschiedlicher Hersteller und aus nicht vollständig bekannten Vorprozessen als Trägermaterial verarbeitet. In jedem Fall ist eine Trocknung und Wärmebehandlung bei Temperaturen im Bereich 150 bis 190 °C über mehrere Sekunden notwendig, um die Beschichtung entsprechend zu verfestigen und die Gebrauchsfähigkeit herzustellen. Ein zeitaufwändiger als auch extrem energieintensiver Prozess, dessen Produktionsparameter stets von den textilen Eigenschaftsdaten abhängig sind.

    Die Brückner Textile Technologies GmbH & Co. KG entwickelt Maschinen zur Funktionalisierung und Beschichtung von textilen Flächen. Mit seinem Technologiezentrum ist das Unternehmen laufend auf der Suche nach Lösungen, die Trocknungs- und Thermobehandlungsprozesse zu optimieren bzw. Potentiale zum Energiesparen und zur Produktivitätssteigerung anhand der textilen Eigenschaftsdaten zu erschließen.

    In diesem Zusammenhang hat sich das Unternehmen an die Expertinnen und Experten des Mittelstand-Digital Zentrums Klima.Neutral.Digital gewendet. Das Team von Hahn-Schickard arbeitet gemeinsam mit dem Team der DITF des Mittelstand-Digital Zentrums Smarte Kreisläufe und dem Unternehmen daran herauszufinden, mit welchen Sensoren textile Eigenschaften erkannt werden können.

    Aufgrund der hohen Komplexität der mittels Sensoren von Hahn-Schickard gewonnenen Messdaten ist eine Datenanalyse mit einfachen Verfahren nicht möglich. Als ein möglicher Lösungsansatz wird die KI-unterstützte Vorab-Analyse (sog. Feature Extraction) gesehen. Dieses Analyse-Verfahren soll das Unternehmen bei der Entscheidung unterstützen, welche Sensoren zur Erfassung geeignet sind, um Textilien zu erkennen.

    Gemeinsam werden die Projektpartner im Laufe des Projektes eine geeignete Machine Learning Methode (ML) identifizieren und das Modell mit einem ersten Satz der generierten Messdaten anlernen. Im weiteren Verlauf soll mit einem zweiten Satz der generierten Messdaten festgestellt werden, ob die ML-Methode für den Einsatz geeignet ist. Am Projektende soll durch die Bewertung der Ergebnisse die Frage beantwortet werden können, welcher Sensor zur Bestimmung von textilen Eigenschaften geeignet ist.

    Mit einer automatischen Textilerkennung via Sensoren könnte der hohe Energieaufwand für den Trocknungsprozess deutlich minimiert werden. Außerdem wären solche Sensoren auch in der Recyclingindustrie, zum Trennen von Textilien unterschiedlicher Art, von großer Bedeutung.

    Haben Sie auch ein Digitalisierungsthema, bei dem Sie Unterstützung wünschen? Schreiben Sie uns!

    Eine Übersicht bisheriger Digitalisierungsprojekte finden Sie hier.

    Lunch & Learn feierte am 7. Februar 2024 seine Vor-Ort-Premiere in Karlsruhe: Für die Spezialausgabe von „Late Lunch & Learn“ wurde dieses Mal der späte Nachmittag genutzt, um den über 25 Teilnehmenden einen spannenden Impulsvortrag inklusive Demonstrator-Vorführung zum Thema „KI-Engineering in der Produktion“ zu präsentieren. Jana Deckers und Chenwei Sun vom FZI Forschungszentrum Informatik (FZI) stellten dabei anhand des Anwendungsfalls „Pick-and-Place-Roboter“ ein Beispiel für die Optimierung von Arbeitseffizienz und Energieverbrauch mittels KI und PAISE®-Vorgehensmodell vor. Im Anschluss fand eine virtuelle Führung durch das „Living Lab Industrial Intelligence“ im „FZI House of Living Labs“ statt, die den Teilnehmenden Einblicke in weitere Forschungsprojekte und Demonstratoren bot.

    Klima-Coach Jan Kramer vom FZI stellte das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital und die verschiedenen kostenlosen Angebote für KMU vor. In diesem Zuge wurde ebenfalls aufgezeigt, wie Synergien im Rahmen einer Kooperation mit dem „European Digital Innovation Hub applied Artificial Intelligence and Cybersecurity“ (EDIH-AICS) geschaffen werden. Dieser Beitrag war unter anderem deshalb besonders wertvoll, weil auch Mitglieder aus dem EDIH-Netzwerk in Deutschland anwesend waren. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch Networking bei einem kleinen kulinarischen Ausklang.

    Wie Cybersecurity und Risikobewertung im Mittelstand zusammenwirken

    Am 11. Dezember 2023 fand eine neue Ausgabe der Reihe „Lunch & Learn“ als Online-Veranstaltung statt. Die Teilnehmenden konnten über einen Impulsvortrag und eine virtuelle Führung durch das FZI Living Lab „Security and Law“ praxisorientierte Einblicke in die Herausforderungen und Bedarfe für IT-Sicherheit im Mittelstand erhalten.

    Akim Stark vom FZI Forschungszentrum Informatik ging hierbei insbesondere der Frage nach, wie durch die Modellierung von Angreifenden der Einsatz von Ressourcen für die Cybersicherheit in kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) sinnvoll geplant werden kann.

    In diesem Kontext wurde das Augenmerk auch auf den Prozess der Risikoanalyse gelegt und erläutert, warum Cybersecurity als zentraler Bestandteil dieser Betrachtung einbezogen werden muss. Eine wichtige Aussage in diesem Zusammenhang war, dass IT-Sicherheit als operatives Risiko verstanden werden muss und Angreifermodelle Unternehmen dabei helfen können, konkrete Risiken zu identifizieren und zu bewerten. Akim Stark gab den Teilnehmenden als Tipp mit, dass Schutzmaßnahmen zunächst dort angesetzt werden sollten, wo das Risiko für das Unternehmen am höchsten ist.

    Im Verlauf der Online-Veranstaltung wurde auch das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital vorgestellt. Jan Kramer, FZI-Mitarbeiter und Klima-Coach im Zentrum, gab einen Überblick über die verschiedenen kostenfreien Angebote für KMU. In der abschließenden Diskussionsrunde entwickelte sich ein spannender Diskurs und Potenzial zur weiteren Vernetzung.

    Wichtigstes Ziel: Risiken wie Datenverluste und Cyberangriffe minimieren

    Ein Informationssicherheitsmanagementsystem (ISMS) ist ein Rahmen von Richtlinien und Verfahren, der dazu dient, alle elektronischen und physischen Informationen eines Unternehmens oder einer Organisation zu schützen. Ziel des ISMS ist es, Risiken wie Datenverlust oder Cyberangriffe zu minimieren, indem es Sicherheitskontrollen und Managementstrategien bereitstellt.

    Durch die strukturierte Entwicklung von Informationssicherheit können Organisationen ihre kritischen Daten und Systeme effektiver schützen.

    Fragen wie „Ist ein ISMS für mein Unternehmen notwendig?“ und „Welche Aspekte muss ich bei der Einführung eines ISMS berücksichtigen?“ können in Zukunft durch die ISMS-Coaches in verschiedenen Mittelstand-Digital Zentren beantwortet werden. Diese Coaches bieten kleinen und mittleren Unternehmen eine grundlegende Unterstützung bei der Einführung eines ISMS.

    Sie möchten Unterstützung durch einen ISMS-Coach? Dann setzen Sie sich mit Martin Dukek, dem Koordinator der AG IT-Sicherheit in Verbindung: dukek@fzi.de.

    Die KooperationsveranstaltungCyberSecurityXP der Allianz Industrie 4.0 Baden-Württemberg und des FZI Forschungszentrum Informatik am 9. November 2023 zum Thema Cybersicherheit gab den Teilnehmenden aus dem Mittelstand einen breit gefächerten Einblick in die aktuelle Lage der IT-Sicherheit. Neben Keynotes und Workshops bot die Veranstaltung am FZI House of Living Labs einen Einblick in die einzelnen Living Labs.

    Den Auftakt bildete eine Keynote der Cyberabwehr im Verfassungsschutz Baden-Württemberg zur Darstellung der Cybersicherheitslage aus nachrichtendienstlicher Sicht. Dabei wurde sowohl ein Bezug zu allgemeinen als auch zu aktuellen Aufgabenfeldern aufgezeigt. 

    Martin Dukek, wissenschaftlicher Mitarbeiter am FZI Forschungszentrum Informatik, beleuchtete im Anschluss die Organisationsstrukturen des kriminellen Geschäftsmodells „Ransomware as a Service“. Dieses System wird in den letzten Jahren aufgrund technischer und sozialer Entwicklungen im gesellschaftlichen und betrieblichen Umfeld zu einer immer größer werdenden Bedrohung für KMU (kleine und mittlere Unternehmen).

    Weitere Highlights waren die Reallabor-Führungen im FZI House of Living Labs sowie zwei Workshops mit praxisrelevanten Schwerpunkten: Mirko Ross von asvin GmbH zeigte im ersten Workshop das Problemfeld der Absicherungspriorisierung der Supply Chains bezüglich IT-Sicherheit auf. Im zweiten Workshop lieferte Roland Hallau von der Transferstelle Cybersicherheit im Mittelstand und c/o tti Technologietransfer und Innovationsförderung Magdeburg GmbH einen Einblick in die Lage und die Handhabung eines Ransomware-Befalls in Unternehmen.

    Das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital, repräsentiert durch Jan Kramer als Klima-Coach, stellte während der Veranstaltung die verschiedenen Angebote und Handlungsfelder des Zentrums vor. Hierbei konnte sowohl der Direktbezug zur IT-Sicherheit als auch zur Klimaneutralität für KMU interdisziplinär erläutert werden.

    Die Abschlussrunde ermöglichte eine gezielte Vernetzung und einen spannenden Austausch mit den Unternehmen. „Wir haben heute gesehen, dass sich die Angreifer immer weiter professionalisieren. Wir haben aber auch gelernt, dass wir der Bedrohung nicht hilflos ausgeliefert sind, sondern auch etwas dagegen unternehmen können,“ so das Fazit von Dirk Achenbach, Leiter des Forschungsbereichs Cybersecurity and Law am FZI Forschungszentrum Informatik.

    Das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital präsentiert sich vor hochrangigem Besuch

    Das Mittelstand-Digital Zentrum Klima.Neutral.Digital war am 20. und 21.11.2023 auf dem 16. Digitalgipfel der Bundesregierung in Jena vertreten. Auf dem Gemeinschaftsstand mit dem Zentrum Ilmenau und dem Zukunftsprojekt EILE wurde in der Aula der Ernst-Abba-Hochschule auf dem Markt der digitalen Möglichkeiten das Angebot der Klima-Coaches sowie ein Demonstrator zu vernetzten Energiesystemen am Beispiel eines Prosumer-Haushalts vorgestellt. Über die Angebote informierten sich am Stand unter anderem Staatssekretär Stefan Schnorr aus dem Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), der ehemals beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (jetzt Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)) zu den Initiatoren des Mittelstand-Digital Netzwerks gehörte, die Referatsleiterin Mittelstand-Digital Frau Gesa Förster (BMWK) sowie der Oberbürgermeister der Stadt Jena Dr. Thomas Nitzsche.