KI-Lösungen · Use Case

KI-gestützte Prozessoptimierung in der Glasherstellung

Forschungsinstitute erproben gemeinsam mit Glashütten in Innovationsprojekten, wie sich die Qualität der Glasmasse mit künstlicher Intelligenz verbessern lässt. Dabei werden Datenerfassungssysteme und automatische Bildanalysen von Glasproben im laufenden Betrieb eingeführt.

Optimieren Sie Ihre Glasmasse durch automatisierte Datenanalyse und Bildauswertung. So senken Sie Ausschuss und Energiekosten messbar an jedem Ofen.

Worum es geht

In öffentlich geförderten Forschungsprojekten bauen Institute und Glashütten einen geschlossenen Regelkreis aus Datenerfassung, Analyse und Rückkopplung auf, um die Qualität der Glasmasse vorherzusagen. Zur praktischen Erprobung werden Prototypen an mehreren Produktionsstandorten installiert. Ein Algorithmus wertet dabei sogenannte Glaspucks automatisch aus. Zudem wird Ultraschalltechnik getestet, um Bläschen in heißer Glasmasse früh zu erkennen. Die gewonnenen Modelle bilden eine technologische Basis, um Ausschuss und Energieverbrauch bei unterschiedlichen Ofentypen zu senken.

Einordnung

  • Reifegrad: Growing
  • Komplexität: Mittel
  • Technologie: Machine-Learning-Modelle zur automatisierten Bild- und Qualitätsanalyse von Glasproben sowie Ultraschall-Messtechnik zur Blasenerkennung

Passende Branchen

  • Glas- & Keramikindustrie

Typische Einsatzmuster

  • Automatische optische Untersuchung erkalteter Glaspucks zur Bestimmung von Reinheit und Defektverteilung.
  • Echtzeit-Detektion von Gasblasen in der flüssigen Glasmasse mittels akustischer Resonanzanalyse.
  • Systematische Rückkopplung von Qualitätsmetriken an das Ofensteuerungssystem zur Anpassung der Temperaturführung.

Voraussetzungen

  • Installation robuster Sensorik und Kamerasysteme, die der Hitze und Staubbelastung an Glasschmelzöfen standhalten.
  • Strukturierte Erfassung von Probendaten und Schmelzparametern als Trainingsbasis für die Modelle.
  • Bereitschaft der Fachkräfte an den Schmelzwannen zur Zusammenarbeit mit externen Datenanalysten.

Nutzen

Für Unternehmen

  • Frühzeitige Erkennung von Defekten und Gasblasen in der heißen Glasschmelze
  • Reduzierung des Energieverbrauchs durch optimierte Ofenführung und weniger Nachbearbeitung
  • Erhöhung der Ausbeute und Prozessstabilität bei unterschiedlichen Glassorten
  • Standardisierte Qualitätsbeurteilung über standardisierte Datenerfassungsprototypen

Für Beschäftigte

  • Entlastung von der rein visuellen, fehleranfälligen Stichprobenkontrolle
  • Schnellere Rückmeldung über den Schmelzzustand ohne lange Wartezeiten
  • Entscheidungsunterstützung bei der Justierung von Schmelz- und Kühltemperaturen

Für Privatpersonen

  • Gleichbleibend hohe Material- und Verarbeitungsqualität bei Kunstglasartikeln
  • Geringere Fehlerquote bei ästhetisch anspruchsvollen Glasprodukten
  • Unterstützung energieeffizienterer und nachhaltigerer Fertigungsmethoden

Herausforderungen

Für Unternehmen

  • Hohe Abhängigkeit von der engen Abstimmung zwischen externen KI-Experten und Hüttepersonal
  • Aufwendige Installation und Wartung robuster Sensorik in rauen Schmelzumgebungen
  • Verzögerungen im Projektablauf durch unzureichend koordinierte Steuerungsgremien

Für Beschäftigte

  • Notwendigkeit zur Einarbeitung in die Bedienung neuer digitaler Schnittstellen an der Schmelzwanne
  • Mögliche Skepsis gegenüber automatisierten Bewertungsvorschlägen bei traditionellem Handwerkswissen
  • Anfänglicher Mehraufwand bei der manuellen Erfassung von Kalibrierungsdaten

Für Privatpersonen

  • Keine unmittelbare Interaktionsmöglichkeit für Endverbraucher
  • Geringe Transparenz für Endkunden bezüglich der eingesetzten Schmelz- und Prüftechnologie
  • Nutzen für Konsumenten ist nur indirekt über das finale Produkt spürbar

Wirkung

Klassische Schwellenwert-Software scheitert an den komplexen, optisch variierenden Strukturen und Trübungen von Heißglas. Maschinelles Lernen hingegen kann komplexe Muster in Bilddaten und Ultraschallsignalen auch bei wechselnden Rohstoffzusammensetzungen präzise interpretieren. Ein starres Regelwerk aus Wenn-Dann-Bedingungen ist für die nichtlinearen Prozesse einer Glasschmelze zu unflexibel.

Für Unternehmen

Hütten mit automatisierten Analysesystemen können anspruchsvolle Glasqualitäten flexibler und mit niedrigerem Ausschuss produzieren. Wer rein manuell steuert, riskiert höhere Stückkosten und Margenverluste durch teure Schmelzfehler.

Fehlerhafte Schmelzchargen verursachen erhebliche Material- und Energiekosten, da Ausschussglas energieintensiv erneut aufgeschmolzen werden muss. Die KI-gestützte Frühwarnung stabilisiert den Gutanteil und schützt Betriebe vor kostspieligen Fehlproduktionen.

Die Prüfung wird von zeitverzögerten Laboranalysen auf echtzeitnahe, automatisierte Probenprüfungen umgestellt. Dadurch verkürzen sich die Reaktionszeiten bei Fehlentwicklungen in der Schmelzwanne deutlich.

Für Beschäftigte

Das Hantieren mit manuellen Inspektionswerkzeugen und die subjektive Sichtprüfung von Glaspucks treten in den Hintergrund. Mitarbeiter erhalten stattdessen datengestützte Analysen auf Monitoren und können gezielt eingreifen.

Die Tätigkeit wandelt sich vom rein erfahrungsbasierten Schmelzer hin zum datengestützten Prozessmanager. Diese Veränderung bedeutet eine langfristige technologische Aufwertung des handwerklichen Berufsbilds.

Bediener müssen lernen, Auswertungsdaten der Bilderkennung und Ultraschallmessungen richtig zu deuten. Grundlegende Kompetenzen im Umgang mit digitalen Feedback-Systemen werden am Ofen unerlässlich.

Für Privatpersonen

Endkunden erhalten Kunst- und Gebrauchsglas mit minimierten Einschlüssen und optischen Mängeln. Der Kaufprozess bleibt unberührt, jedoch steigt die Verlässlichkeit der Produktgüte.

Die Einführung ressourcensparender Fertigungstechnologien sichert den Erhalt traditioneller Glasmanufakturen als regionale Kulturgüter.

Praxisbeispiele

Verbreitung: Dokumentiert bei 1 Organisation – 1 Pilot/Erprobung · Stand 09/2024

Automatisierte Qualitätsanalyse von Glasproben in drei schwedischen Glashütten

Praxisbeispiel für Unternehmen · RISE Research Institutes of Sweden AB · Pilot (Stand 09/2024) · Beleglage mittel

RISE implementierte gemeinsam mit Partnern ein System zur automatisierten Analyse von Glaspucks und Blasenerkennung.

Im Rahmen des schwedischen PiiA-Innovationsprogramms entwickelten RISE Glas und das Partnerunternehmen Zenta ein Datenerfassungs- und Auswertungssystem. Getestet wurde der Prototyp in den Glashütten OKB, Reijmyre und Målerås. Parallel dazu erprobte das Unternehmen Acoustic Agree seine NAW-Ultraschalltechnologie zur Früherkennung von Blasen im flüssigen Glas. Trotz Herausforderungen während der Pandemie konnte eine verlässliche Basis für den Praxiseinsatz an unterschiedlichen Ofentypen geschaffen werden.

Auswirkungen – eingeordnet und belegt

Arbeit (Belegt)

Glasmacher und Laborpersonal arbeiten mit automatischer Bildanalyse von Proben statt rein manueller Prüfung. Ein staatlicher Innovationsförderer listet das Projekt zur Prozessoptimierung mit KI in der Glasindustrie.

Gestützt auf einen dokumentierten Praxisfall.

Wirtschaft (Eingeordnet)

Bessere Glasqualität kann Ausschuss und Energie senken; belastbare Zahlen liegen nicht vor.

Gestützt auf einen dokumentierten Praxisfall.

Gesellschaft & Alltag (Eingeordnet)

Eine Wirkung auf die Gesellschaft ist nicht dokumentiert.

Gestützt auf einen dokumentierten Praxisfall.

Umwelt (Belegt)

Weniger Ausschuss spart Rohstoffe und Energie in der energieintensiven Glasherstellung; belegt ist das nicht. Übergreifend erwarten Energieanalysen, dass sich der Strombedarf von Rechenzentren bis 2030 mehr als verdoppelt.

Gestützt auf einen dokumentierten Praxisfall.

Risiken & Regulierung (Belegt)

Falsche Analyseergebnisse können zu Fehleinstellungen im Schmelzprozess führen. Das System ist voraussichtlich kein Hochrisiko-System nach dem EU AI Act; Betreiber müssen voraussichtlich nach Artikel 4 für KI-Kompetenz sorgen.

Belegt: eine abgerufene Quelle oder ein freigegebener Praxisfall trägt die Aussage. Eingeordnet: redaktionelle Einschätzung. Offen: dazu ist nichts dokumentiert. Keine Rechtsberatung.

Quellen

Fachlich zugeordnete Tätigkeiten

Die Lösung passt zur Tätigkeit in einem fachlichen Kontext, aber nicht automatisch zu jedem Beruf mit dieser Tätigkeit.

Für diese Berufe ist die KI-Lösung relevant

Die fachliche Passung wurde KI-gestützt anhand der Anwendung und der beruflichen Aufgaben geprüft. Daraus folgt keine gemessene KI-Wirkung auf den gesamten Beruf.

  • Bediener von Anlagen zur Glas- und Keramikherstellung: Bediener von Anlagen zur Glas- und Keramikherstellung überwachen Glasschmelzöfen und die Qualität der Schmelze/Produkte. Die KI-gestützte Prozessoptimierung und Defekterkennung wirkt direkt auf ihre Anlagen- und Ofensteuerung ein.
  • Produkttester und -klassierer: Produkttester und Qualitätsprüfer untersuchen Werkstoffe und gefertigte Proben auf Fehler und Spezifikationsabweichungen. Die KI-gestützte Bild- und Ultraschallanalyse von Glaspucks und Glasmassen unterstützt sie unmittelbar bei der Qualitätsprüfung.
  • Chemieingenieure: Chemieingenieure steuern, erforschen und optimieren verfahrenstechnische Prozesse im großtechnischen Maßstab, überwachen Prozessvariablen und minimieren Qualitätsmängel sowie Energieverbrauch. Die KI-basierte Prozessoptimierung in der Glasherstellung passt direkt zu ihren Aufgaben.
  • Chemiebetriebs- und Verfahrenstechniker: Chemiebetriebs- und Verfahrenstechniker unterstützen verfahrenstechnische Prozesse und Laboruntersuchungen, überwachen technische Anlagen und testen Prototypen. Die KI-gestützte Prozessüberwachung und Analyse von Glasproben im laufenden Betrieb passt genau in dieses Tätigkeitsfeld.