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.



  • 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

    25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

    Erwartungen an die Post-Covid-Zeit 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen 70 Prozent der Fertigungsunternehmen rechnen mit einem Wachstum ihrer Branche, gaben die Teilnehmer in einer Umfrage von CBAF an.…

    mehr lesen: 25 Prozent der Firmen planen höhere Investitionen

  • Cyberangriffsrisiko reduzieren

    Cyberangriffsrisiko reduzieren

    Bei sechs von zehn (63%) Cyberangriffen, die vom Kaspersky Global Emergency Response Team untersucht wurden, setzen die Angreifer Brute-Force-Methoden ein und nutzen Schwachstellen aus, um die IT-Systeme eines Unternehmens zu…

    mehr lesen: Cyberangriffsrisiko reduzieren

  • Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

    Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

    Schreiende Kinder, ungewohntes Arbeitsumfeld und schlechte Büroausstattung: Das Arbeiten im Homeoffice ist nicht für alle Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer nur angenehm.

    mehr lesen: Phishing-Mails verursachen die höchsten Schäden

  • Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

    Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

    In Teilen der IT-Welt dominiert die Meinung, dass einige Systeme keinen Endpoint-Schutz benötigen. Diese Einschätzung ist häufig für solche Geräte anzutreffen, die isoliert und nicht mit dem Internet verbunden sind…

    mehr lesen: Endpoint-Schutz bei Offline-Systemen

  • Top Malware im August 2021

    Top Malware im August 2021

    Check Point Research hat den Global Threat Index für August 2021 veröffentlicht. Formbook ist nun die am weitesten verbreitete Malware in Deutschland.

    mehr lesen: Top Malware im August 2021

  • Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

    Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

    Die 16. FMB – Zuliefermesse Maschinenbau findet vom 10. bis 12. November 2021 im Messezentrum Bad Salzuflen statt. Zu den Topthemen kürte Veranstalter Easyfairs die Oberflächentechnik und Digitalisierung.

    mehr lesen: Oberflächentechnik und IT in der Zulieferindustrie

  • Koexistenzmanagement von Funksystemen

    Koexistenzmanagement von Funksystemen

    Im September 2021 erscheint die Richtlinie VDI/VDE 2185 Blatt 2 ‚Funkgestützte Kommunikation in der Automatisierungstechnik – Koexistenzmanagement von Funksystemen‘. Wenn unterschiedliche Funksysteme bei Automatisierungsaufgaben unterstützen, ist mit einer gegenseitigen Beeinflussung…

    mehr lesen: Koexistenzmanagement von Funksystemen

  • Unternehmen zweifeln an Ransomware-Resilienz

    Unternehmen zweifeln an Ransomware-Resilienz

    Unternehmen verwalten heute mehr als zehn Mal so große Datenmengen wie noch vor fünf Jahren. Dabei befürchteten 62 % der Befragten in einer aktuellen Untersuchung von Dell Technologies, ihre Maßnahmen…

    mehr lesen: Unternehmen zweifeln an Ransomware-Resilienz

  • 71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software

    71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software

    Bitkom-Umfrage zu Open Source 71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software In einer aktuellen Befragung des Bitkom gaben 71 Prozent der Teilnehmer an, frei verfügbare Programme im Unternehmen zu nutzen.…

    mehr lesen: 71 Prozent der Firmen nutzen quelloffene Software

  • MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

    MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

    Der MES-Anbieter Proxia Software kapselt Funktionen seiner Software, um Anwendern mehr Flexibilität beim Cloud-Betrieb ihres Produktionssteuerungssystems zu ermöglichen. Eine Datenvorverarbeitung im sogenannten Fog Layer soll durch eine geringere Anzahl an…

    mehr lesen: MES zwischen On-Premise und Cloud-Betrieb

  • Zwei Neuzugänge bei Igel

    Zwei Neuzugänge bei Igel

    Christiane Ohlgart und Kris Hamner verstärken das Management-Team von Igel. Ohlgart wird als neue Finanzchefin und Hamner als neuer Personalchef zum Executive Team in San Francisco stoßen.

    mehr lesen: Zwei Neuzugänge bei Igel

  • Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

    Einheitliche Standards für die Industrie 4.0

    In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsprojekt InterOpera wollen Forscherinnen und Forscher zusammen mit der Industrie einheitliche Methoden zur Umsetzung der Verwaltungsschale in der Praxis erarbeiten.

    mehr lesen: Einheitliche Standards für die Industrie 4.0