Das Potenzial technischer Zeichnungen heben

Innovative Mechanical Engineer Designs 3D CAD Model
Beispiel einer technischen Zeichnung – Bild: ©Andrey Popov/stock.adobe.com

Technische Zeichnungen gehören in nahezu jedem Industrieunternehmen zu den wichtigsten Informationsquellen. Sie sind Bestandteil in der Konstruktion, im Einkauf sowie in der Produktion und liefern Geometrie, Abmessungen, Materialien und weitere Eigenschaften von Bauteilen. Häufig werden diese Informationen jedoch nicht digital genutzt, sondern manuell in ERP-, PDM- oder Logistiksysteme übertragen. Dieser Bruch bedeutet hohen Aufwand und beeinträchtigt die Qualität der Stammdaten. Vor allem in der Intralogistik wirken sich ungenaue oder fehlende Daten direkt auf Lager, Verpackung und Transportplanung aus.

KI und Zeichnungen

Der große Vorteil technischer Zeichnungen liegt in ihrer Standardisierung. Trotz unterschiedlicher Normen folgen sie klaren visuellen Strukturen. Das macht sie zu einem idealen Anwendungsfeld für KI-gestützte Verfahren, die Gegenstand aktueller Forschung sind. Neben klassischen Texterkennungsmethoden werden etwa Ansätze untersucht, die 2D-Zeichnungen direkt in 3D-Modelle überführen. Diese Entwicklungen zeigen, dass sich semantische Inhalte grundsätzlich automatisieren lassen. Nutzt man dieses Potenzial gezielt, lässt sich die Stammdatenqualität deutlich verbessern.

Vom Dokument zur Datenquelle

Ein praxisnaher Ansatz verbindet mehrere Technologien in einer Verarbeitungskette (siehe Abbildung 1). Zunächst kommt eine Vorverarbeitung der Zeichnung zum Einsatz, etwa mit OpenCV, um Linien, Ansichten und Bemaßungen sichtbar zu machen. Dann erfolgt die Extraktion von Text und Spezifikationen mit OCR- und Vision-Services. Dienste wie Google Cloud Vision können Inhalte aus komplexen Zeichnungen erkennen, liefern aber in der Praxis nicht immer die nötige Genauigkeit – besonders bei variierenden Layouts oder Scan-Qualitäten. Darüber hinaus haben sich Deep-Learning-Methoden wie Yolo bewährt. Yolo (You Only Look Once) nutzt neuronale Netze zur Objekterkennung und analysiert ein Bild in einem einzigen Durchlauf, um Elemente wie Bemaßungen oder Zeichnungsbereiche zu identifizieren. Die Echtzeitfähigkeit und hohe Genauigkeit machen den Ansatz besonders attraktiv für industrielle Anwendungen.

Weiter verstärkt wird der Nutzen, wenn verschiedene Verfahren kombiniert werden. Während OCR- und Vision-Dienste oft generisch arbeiten, helfen trainierte Modelle auf Basis von Yolo, domänenspezifische Objekte wie Bemaßungslinien, Toleranzen oder Zeichnungsköpfe robuster zu erkennen. In der Praxis entsteht der größte Mehrwert oft durch hybride Ansätze, bei denen mehrere Modelle parallel laufen und ihre Ergebnisse zusammengeführt werden. So verringern sich Unsicherheiten und die Gesamtgenauigkeit steigt.

Entsprechend gehen spezialisierte Anbieter noch einen Schritt weiter: Sie liefern fertige Systeme zur strukturierten Extraktion technischer Daten um zum Beispiel Prüfungspläne automatisiert erzeugen zu lassen. Die anschließende semantische Interpretation kann sich mit Sprachmodellen durchführen lassen, etwa um Bezeichnungen zu vereinheitlichen oder Werte plausibilisieren zu lassen. Allerdings setzt letzteres eine tiefere Auseinandersetzung voraus, da Sprachmodelle zur Validierung von Ergebnissen im Bereich technischer Zeichnungen nicht stark erforscht sind.

Prozesskette zur KI-gestützten Analyse technischer Zeichnungen - von der Bildverarbeitung bis zur Integration in Zielsysteme
Prozesskette zur KI-gestützten Analyse technischer Zeichnungen – von der Bildverarbeitung bis zur Integration in Zielsysteme – Bild: Fraunhofer-Institut IML

Von 2D zu 3D

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Rekonstruktion von 3D-Geometrien aus 2D-Zeichnungen. Ziel ist, aus mehreren Ansichten automatisiert ein konsistentes 3D-Modell abzuleiten. Zeichnungen könnten dadurch künftig nicht nur als Informationsquelle dienen, sondern direkt in digitale Modelle überführt werden, die sich sofort für Simulation, Fertigung oder Logistik nutzen lassen.

Mehrwert für Stammdaten und Intralogistik

Die automatische Extraktion schafft zentrale Kennzahlen wie maximale Abmessungen, Volumen oder Gewichtsschätzungen. Diese Daten können direkt in Zielsysteme übertragen werden und die Basis für operative Entscheidungen wie beispielsweise Verpackungsplanung, Losgrößenoptimierung oder Flächendimensionierungen. Qualitativ hochwertige Stammdaten sind zudem die Grundlage für weitere datengetriebene Optimierungen. Erst mit konsistenten, vollständigen Daten lassen sich zusätzliche KI-Anwendungen – etwa Prognosen, Optimierungen oder Simulationen – sinnvoll einsetzen. Die Stammdatenqualität wirkt somit als Multiplikator für weitere Digitalisierungsinitiativen.

Technologische Entwicklung als Enabler

Gleichzeitig haben Fortschritte in der Hardware die Umsetzung deutlich erleichtert. Leistungsstarke GPUs und spezialisierte KI-Beschleuniger ermöglichen Training und Betrieb komplexer Modelle auch in industriellen Umgebungen. Und mit Cloud-Plattformen gibt es skalierbare Infrastrukturen, die eine flexible Wahl zwischen Eigenbetrieb und externen Services erlauben.

Neue Datenquelle nutzen

KI-gestützte Analyse technischer Zeichnungen eröffnet eine bislang weitgehend ungenutzte Datenquelle. Obwohl die Grundlagen vorhanden sind und Forschung sowie erste kommerzielle Systeme Fortschritte zeigen, wird das Potenzial in vielen Unternehmen noch nicht ausgeschöpft. Die durchgehende Integration in Stammdatenprozesse und der Einsatz zur Optimierung der Intralogistik stehen oft am Anfang. Durch eine Mischung aus Bildverarbeitung, OCR, Deep Learning und Sprachmodellen lassen sich aber bereits relevante Informationen automatisiert extrahieren und nutzen. Damit steigt die Stammdatenqualität, und gleichzeitig entsteht eine Grundlage für weitere datengetriebene Optimierungen.



  • Der Dataspace for Everybody ist da

    Der Dataspace for Everybody ist da

    Am Dienstag (7. Mai) fand die offizielle Eröffnungsfeier des AAS Dataspace for Everybody statt. Die Plattform soll kleinen und mittleren Unternehmen den Zugang zu Datenräumen, digitalen Zwillingen und Verwaltungsschalen erleichtern.

    mehr lesen: Der Dataspace for Everybody ist da

  • Achema 2024 wird internationaler denn je

    Achema 2024 wird internationaler denn je

    Am 10. Juni wird die Achema eröffnet. Und wie die Veranstalter mitteilen, wird die diesjährige Ausgabe internationaler denn je. Mehr als 60 Prozent der Aussteller kommen aus dem Ausland. Ein…

    mehr lesen: Achema 2024 wird internationaler denn je

  • Axians Deutschland richtet Struktur und Management neu aus

    Axians Deutschland richtet Struktur und Management neu aus

    Jacques Diaz, CEO von Axians Deutschland, wird das Unternehmen Ende August verlassen. Im Rahmen einer Neuausrichtung entstehen zwei neue Management-Bereiche, die mit Managern aus den eigenen Reihen besetzt werden.

    mehr lesen: Axians Deutschland richtet Struktur und Management neu aus

  • Gaia-X Hub startet Veranstaltungsreihe für den Mittelstand

    Gaia-X Hub startet Veranstaltungsreihe für den Mittelstand

    Ab Mai tourt der Gaia-X Hub Deutschland mit einer eigenen Veranstaltungsreihe für den Mittelstand quer durchs Land. Kleine und mittelgroße Unternehmen haben die Gelegenheit, sich vor Ort über Einsatz und…

    mehr lesen: Gaia-X Hub startet Veranstaltungsreihe für den Mittelstand

  • Potenziale und Grenzen KI-gesteuerter Roboter

    Potenziale und Grenzen KI-gesteuerter Roboter

    In einem neuen Webspecial bietet die Plattform Lernende Systeme einen Überblick über die lernfähige Robotik. Ein Dashboard zeigt unter anderem Einsatzbereiche und Entwicklungen.

    mehr lesen: Potenziale und Grenzen KI-gesteuerter Roboter

  • Kriminelle setzen auf neue Ransomware ’Marke Eigenbau’

    Kriminelle setzen auf neue Ransomware ’Marke Eigenbau’

    Ransomware-as-a-Service gilt als lukratives Geschäft und ist fest in der Hand professionell organisierter Gruppen. Kriminelle, die nicht auf die teuren Bausätze zurückgreifen wollen, könnten nun auf eine schnell zusammengebastelte ’Ramsch-Ransomware’…

    mehr lesen: Kriminelle setzen auf neue Ransomware ’Marke Eigenbau’

  • AutoID-Märkte auch im 2. Halbjahr stabil

    AutoID-Märkte auch im 2. Halbjahr stabil

    Der Industrie-Verband AIM-D befragt seine Mitglieder regelmäßig zur wirtschaftlichen Lage. In der aktuellen Erhebung erweist sich die AutoID-Branche als stabil.

    mehr lesen: AutoID-Märkte auch im 2. Halbjahr stabil

  • Entspannungssignale trotz hohem Monatsminus

    Entspannungssignale trotz hohem Monatsminus

    Im März 2024 lag der Auftragseingang im Maschinen- und Anlagenbau 17 Prozent unter dem Vorjahreswert. Die VDMA-Volkswirte erkennen jedoch erste Anzeichen einer Entspannung.

    mehr lesen: Entspannungssignale trotz hohem Monatsminus

  • Risikoreiche KI per Red Teaming testen

    Risikoreiche KI per Red Teaming testen

    Red Teaming ist eine Möglichkeit, um etwa die Sicherheit von künstlicher Intelligenz zu testen. Jedoch gibt es hierfür keine standardisierten Ansätze. Wissenschaftler des ZEW in Mannheim haben dafür einen Vorschlag.

    mehr lesen: Risikoreiche KI per Red Teaming testen

  • Heute die Materialien von morgen modellieren

    Heute die Materialien von morgen modellieren

    Welche Faktoren bestimmen, wie schnell sich eine Batterie laden lässt? Dieser und weiteren Fragen gehen Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit computergestützten Simulationen nach.

    mehr lesen: Heute die Materialien von morgen modellieren

  • Eduard Daoud leitet Vertrieb der SQL Projekt AG

    Eduard Daoud leitet Vertrieb der SQL Projekt AG

    Seit Beginn des Jahres leitet Eduard Daoud das fünfköpfige Transconnect-Vertriebsteam der SQL Projekt AG. Für Unternehmensvorstand Stefan Ehrlich ein Schritt zu noch mehr Professionalisierung, der genau zum richtigen Zeitpunkt komme.

    mehr lesen: Eduard Daoud leitet Vertrieb der SQL Projekt AG

  • Altair übernimmt Cambridge Semantics

    Altair übernimmt Cambridge Semantics

    Mit Cambridge Semantics übernimmt Altair einen Spezialisten für Datenmanagement. Die Software des 2007 gegründeten Unternehmens soll RapidMiner-Plattform von Altair integriert werden.

    mehr lesen: Altair übernimmt Cambridge Semantics