TraVer
Ausgangslage
Unternehmen verlieren wertvolles Erfahrungswissen, wenn Fachkräfte in den Ruhestand gehen oder den Betrieb wechseln, weil dieses Wissen bislang selten strukturiert dokumentiert wird. Handlungsabfolgen an Maschinen, akustische und visuelle Eindrücke von Prozessen sowie erfahrungsbasierte Interpretationen existieren häufig nur im Kopf einzelner Mitarbeitender, ohne dass dafür strukturierte Informationen oder Schemata vorliegen. Gleichzeitig fehlt in vielen Betrieben ein systematischer Abgleich zwischen diesem impliziten Erfahrungswissen und den tatsächlichen Maschinendaten aus ERP-, MES- oder Produktionssystemen, wodurch Optimierungspotenziale für eine sozial, ökologisch und ökonomisch nachhaltigere Nutzung von Mensch und Technologie ungenutzt bleiben.
Verschärft wird die Lage durch den Fachkräftemangel und die Notwendigkeit, neues Personal aus Ausbildung und Berufswechsel schnell und wirksam einzuarbeiten. Bestehende Schulungsangebote sind oft nicht durchgängig in den laufenden Betrieb integriert und bieten selten eine kontinuierliche, praxisnahe Begleitung direkt an der Maschine. Fremdsprachige Mitarbeitende stoßen zusätzlich auf Zugangsbarrieren, weil Schulungsinhalte in der Regel nicht mehrsprachig aufbereitet sind, was ihre sozioökonomische Integration erschwert. Das Projekt ordnet sich dem Förderprogramm „Nachhaltig im Beruf, zukunftsorientiert ausbilden“ zu, das Transformationsprojekte im Rahmen des ESF Plus unterstützt.
Ansatz
TraVer verfolgt einen Ansatz aus sechs ineinandergreifenden Bausteinen, die in sieben aufeinander aufbauenden Arbeitspaketen umgesetzt werden. Im ersten Schritt, der Wissensaufnahme und Integration, erfassen Mitarbeitende ihr Fachwissen direkt im Arbeitsalltag über Spracheingaben, kurze Videos oder Erfassungstools wie Bodycams. Diese Informationen werden automatisch strukturiert, kategorisiert und mit bestehenden Daten aus ERP-, MES- oder Produktionssystemen sowie Kontextdaten wie Drücken, Strömen, Verbräuchen oder Temperaturen verknüpft.
Im zweiten Schritt verarbeitet ein KI-System diese kombinierten Daten, um konkrete Handlungsempfehlungen abzuleiten, etwa zur Reduktion von Materialeinsatz und Energieverbrauch oder zur Identifikation von Betriebszuständen, die häufig zu Ausschuss führen. Im dritten Schritt werden diese Empfehlungen in Schulungsunterlagen überführt und über digitale Assistenzsysteme im laufenden Betrieb bereitgestellt, wobei Unternehmen selbst kontrollieren, welches Wissen intern, mit Lieferanten oder mit Kunden geteilt wird. Der vierte Baustein, die praxisnahe Qualifizierung, setzt auf unterbrechungsfreie Schulung direkt an den Maschinen mittels digitaler Assistenten, die flexibel in den Fertigungsprozess eingreifen. Der fünfte Baustein fördert kollektive Intelligenz durch einen Ideenpool, in dem Mitarbeitende Verbesserungsvorschläge einreichen, die von der KI analysiert und priorisiert werden. Der sechste Baustein zielt auf Vernetzung und Skalierbarkeit, das Projekt wird zunächst bei der LSA Systems GmbH erprobt, bevor die Erkenntnisse im Netzwerk der LASER.region.AACHEN und darüber hinaus verbreitet werden.
Methodisch stützt sich TraVer auf die Wissensspirale nach Nonaka und Takeuchi zur Transformation von implizitem zu explizitem Wissen, auf Lean-Management-Prinzipien wie Wertstromanalyse und Kaizen, auf Data Mining und KI-gestützte Mustererkennung sowie auf das didaktische Modell des Cognitive Apprenticeship für situatives, problemorientiertes Lernen. Die sieben Arbeitspakete reichen von der Anforderungsdefinition über die Entwicklung von Erfassungsmethoden und Softwareschnittstellen, die eigentliche Datenerfassung, die KI-basierte Auswertung, die Aufbereitung für Schulungskonzept und digitalen Trainer, bis zu Pilottestphasen und der abschließenden Erstellung von Handlungsempfehlungen und Handbüchern.
Beabsichtigte Ergebnisse
Das Projekt soll einen digitalen Assistenten hervorbringen, der Maschinenbedienern in Echtzeit Hinweise zu besseren, ressourcenschonenderen Prozessparametern gibt, inklusive mehrsprachiger Text-to-Speech-Unterstützung für fremdsprachige Mitarbeitende. Daraus entstehen digitale Handbücher und modulare Schulungsunterlagen, die Unternehmen für ein kontinuierliches Mitarbeitertraining im Bereich sozialer, ökologischer und ökonomischer Nachhaltigkeit nutzen können, sowohl als durchgängiger Ausbildungskurs für neues Personal als auch als laufendes Training im Betrieb.
Für die Erfolgsmessung definiert das Konsortium klare quantitative Ziele. Innerhalb der ersten zwölf Monate nach Projektabschluss sollen mindestens 100 Fachkräfte geschult sein, die entwickelten Lösungen sollen in mindestens fünf Unternehmen erfolgreich implementiert werden, und die Materialverluste in teilnehmenden Unternehmen sollen um mindestens 15 Prozent sinken. Zusätzlich soll die branchenübergreifende Übertragung der Konzepte gelingen und das Partnernetzwerk erweitert werden. Das Projekt trägt zu den Nachhaltigkeitszielen 4, Hochwertige Bildung, 5, Geschlechtergerechtigkeit, und 8, menschenwürdige Arbeit und nachhaltiges Wirtschaftswachstum, bei.
Bereich
TraVer ordnet sich in den Bereich Wissensmanagement, industrielle Digitalisierung und nachhaltige Kreislaufwirtschaft ein, mit klarem Bezug zur beruflichen Aus- und Weiterbildung. Inhaltlich verbindet das Projekt KI-gestützte Datenanalyse, Anbindung an ERP- und MES-Systeme, additive Fertigung als Anwendungskontext sowie didaktische Konzepte für digitale Lernplattformen und Assistenzsysteme. Es läuft als Verbundvorhaben im Rahmen des Programms „Nachhaltig im Beruf, zukunftsorientiert ausbilden“ und ist eng mit dem Netzwerk LASER.region.AACHEN verzahnt, das den Wissens- und Technologietransfer zwischen Wissenschaft und Wirtschaft in der Region unterstützt.
Partner
Die Verbundkoordination liegt beim Institut für werkzeuglose Fertigung GmbH, kurz IwF, mit Sitz in Aachen, vertreten durch Dr. Alexander Schwarz als Projektleitung und Prof. Dr.-Ing. Julia Kessler als Geschäftsführerin. Die IwF GmbH ist seit 2018 als DVS-zertifizierte Bildungseinrichtung für additive Fertigungsverfahren anerkannt und entwickelt im Projekt das didaktische Schulungskonzept aus Industriesicht.
Die Laser Analytical Systems & Automation GmbH, kurz LSA, aus Aachen ist ein 2004 gegründetes Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik und bringt Expertise in lasergestützter Inline-Analytik ein. Über die verbundene LSA Systems GmbH dient sie zugleich als industrieller Anwendungspartner, bei dem die entwickelten Lösungen zunächst pilotiert werden. Die FH Aachen, konkret das Lehrgebiet Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik und Additive Manufacturing unter Prof. Dr.-Ing. Sebastian Bremen, verantwortet die technische Entwicklung und wissenschaftliche Validierung der digitalen Lösungen und bindet die Ergebnisse in Lehrveranstaltungen und Pilotprojekte ein. Die Schloms Process GmbH aus Blumberg steuert ihre Erfahrung in ressourceneffizienter Prozessauslegung und Messsensorik zur Erfassung von Maschinenverbräuchen bei.
Als assoziierter Netzwerkpartner unterstützt die LASER.region.AACHEN den Transfer der Projektergebnisse in die Unternehmenslandschaft der Region, dokumentiert durch eine Absichtserklärung im Anhang der Vorhabensbeschreibung. Zusätzlich ist eine Kooperation mit der Kolping Bildung Deutschland gGmbH als Vermittlungsstelle zwischen Wirtschaft, Wissenschaft und Bildungseinrichtungen vorgesehen, um die Verbreitung der Schulungsmodelle zu unterstützen.
