Künstliche Intelligenz : Trumpf erprobt Einsatz von Quantencomputern für die Blechbearbeitung

Quantencomputer versprechen eine schnellere, bessere und effizientere Leistung, und sie könnten große Fortschritte im Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) ermöglichen. Die Erschließung und Erweiterung von Anwendungsbereichen wie der Entwicklung lebensrettender Medikamente oder der automatisierten Echtzeitsteuerung im Straßenverkehr sind nur zwei Beispiele dafür. Das Projekt PlanQK, das vom deutschen Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird, hat zum Ziel, den Weg für die industrielle Anwendung von Quantencomputern zu ebnen. Die webbasierte PlanQK-Plattform ermöglicht es Fachleuten im Bereich Quantencomputing und KI, QKI-Algorithmen aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen und in verschiedenen Anwendungsfällen zu testen. Unternehmen können nach passenden Algorithmen, Datenpools und Lösungspartnern suchen und sogar Rechenleistung für anwendungsgeeignete Quantencomputer mieten.

Der Maschinenbauer Trumpf ist an einem der Anwendungsfälle von PlanQK beteiligt. Im Bereich der Blechbearbeitung ermöglicht Quantencomputing eine effiziente und schnelle Lösung für die Produktionsplanung, bei der möglichst viele Teile aus einer Blechplatte geschnitten werden sollen, während der Rohstoffverbrauch minimiert wird. Eine Faktor-1.000-Beschleunigung der Berechnungen könnte den Unterschied zwischen vier Wochen und 40 Minuten Rechenzeit bedeuten. Konkret besteht die Aufgabe in dem Anwendungsfall darin, Daten aus dem Nesting und Scheduling zu analysieren und so aufzubereiten, dass ein Quantencomputer effizient damit arbeiten kann. Dabei handelt es sich um die geometrische Anordnung der einzelnen Schnittteile auf dem Blech und die Planung der Maschinenbelegung. Das Ziel besteht darin, die optimale Lösung für den Blechverarbeitungsprozess in Echtzeit zu ermitteln. Dadurch können Materialien in kürzester Zeit optimal genutzt werden, wodurch der Schnittverschleiß minimiert wird.

Nicht nur die Produktionsplanung kann durch diese Methode deutlich beschleunigt werden, sondern auch die individuelle Gestaltung von Teilen kann potenziell aufgrund der erwarteten hohen Rechenleistung effizienter in die Produktionsprozesse integriert werden. Dies ist insbesondere in vielen Industrieunternehmen erforderlich, da die Blechindustrie zunehmend auf die Produktion von Einzelstücken fokussiert ist. Eine schnelle Planung der Zuschnitte, bei der möglichst wenig Materialüberschuss entsteht, stellt eine immer größere Herausforderung für Unternehmen dar.

Trumpf hat verschiedene KI-basierte Software-Anwendungen entwickelt, die für unterschiedliche Hardware-Ansätze geeignet sind. Zusammen mit dem Fraunhofer FOKUS wurde eine klassische Referenzlösung entwickelt. Obwohl die erforderliche Rechenleistung noch nicht flächendeckend verfügbar ist, ermöglicht die proaktive Forschung und Entwicklung deutschen Unternehmen, die Zukunftstechnologie zu nutzen, sobald sie zur Verfügung steht.

PlanQK arbeitet an vielen weiteren Anwendungsfällen, darunter die automatisierte Betrugserkennung im Finanzsektor, der Ausgleich von Stromschwankungen bei der Nutzung erneuerbarer Energien und die Berechnung von Dienstplänen im medizinischen Bereich. Das Projekt soll zeigen, was durch Quantencomputing, Big Data und Künstliche Intelligenz möglich ist und den Grundstein dafür legen, dass diese Innovationen auch vom Mittelstand genutzt werden können.

>> Immer up to date mit der Branche sein? Hier geht’s zum Factory-Newsletter!