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.



  • Kudelski Security mit deutschem Standort

    Kudelski Security mit deutschem Standort

    Mit Kudelski Security expandiert ein neuer Player aus dem Bereich Security in den deutschen Markt.

    mehr lesen: Kudelski Security mit deutschem Standort

  • Lieferketten laufen langsam an

    Lieferketten laufen langsam an

    Shippeo macht Lieferketten transparent und zeigt, dass Corona-Lockerungen viele Sektoren aufatmen lassen

    mehr lesen: Lieferketten laufen langsam an

  • Mehr Sicherheit in der Cloud

    Mehr Sicherheit in der Cloud

    McAfee kündigt die Zusammenarbeit mit Atlassian an, einem Anbieter für Softwareentwicklungs- und Kollaborations-Tools. Ziel ist es, gemeinsamen Kunden, die den Umstieg in die Cloud beschleunigen wollen, verbesserte Sicherheit und Bedrohungserkennung…

    mehr lesen: Mehr Sicherheit in der Cloud

  • Lückenloses Fahrzeug-Tracking

    Lückenloses Fahrzeug-Tracking

    Täglich werden Millionenwerte auf öffentlichen Straßen bewegt. Die scheinbar leichte Beute für Kriminelle zwingt Wert- und Geldtransportunternehmen, die Fahrzeuge entsprechend vor Raubüberfällen zu schützen.

    mehr lesen: Lückenloses Fahrzeug-Tracking

  • Produktionsplanung und -steuerung mit Obeya

    Produktionsplanung und -steuerung mit Obeya

    Für die Produktionsplanung und –steuerung wird in der Lern- und Musterfabrik am TZ PULS in Dingolfing jetzt mit einer Obeya-Kommunikationszentrale gearbeitet. Der große Raum, japanisch Obeya, kombiniert analoge Lean-Methoden mit…

    mehr lesen: Produktionsplanung und -steuerung mit Obeya

  • Datensicherung auf OT ausweiten

    Datensicherung auf OT ausweiten

    Waxar erinnerte am World Backup Day daran, dass regelmäßige Datensicherungen nicht nur für die IT, sondern auch für die OT eine wichtige Präventionsmaßnahme darstellen.

    mehr lesen: Datensicherung auf OT ausweiten

  • Additive Fertigung von keramischen Bauteilen

    Additive Fertigung von keramischen Bauteilen

    Die neue Richtlinie VDI 3405 Blatt 8.1 soll Grundlagen für 3D-Druckverfahren von keramischen Bauteilen vermitteln,

    mehr lesen: Additive Fertigung von keramischen Bauteilen

  • Nach Lockdown: Vorsicht beim Hochfahren von Anlagen

    Nach Lockdown: Vorsicht beim Hochfahren von Anlagen

    Weltweit wurden in Folge der Coronavirus-Pandemie Unternehmen auf der ganzen Welt vorübergehend geschlossen. Nach der Phase des Stillstands bereiten sich nun viele Firmen auf die Wiedereröffnung vor.

    mehr lesen: Nach Lockdown: Vorsicht beim Hochfahren von Anlagen

  • Wirtschaftsleistung sinkt weltweit

    Wirtschaftsleistung sinkt weltweit

    Das Coronavirus stürzt fast die ganze Welt in eine Rezession. Das geht aus der neuesten Umfrage des Ifo-Instituts hervor, an der 1.000 Experten in 110 Ländern teilgenommen haben. Demnach könnte…

    mehr lesen: Wirtschaftsleistung sinkt weltweit

  • Unternehmen oftmals unzufrieden mit der DSGVO

    Unternehmen oftmals unzufrieden mit der DSGVO

    Die Unternehmen der deutschen Informationswirtschaft sind oftmals unzufrieden mit der im Mai 2018 in Kraft getretenen EU-Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO). Das zeigt eine Umfrage des ZEW. Demnach überwiegen in jedem zweiten Unternehmen…

    mehr lesen: Unternehmen oftmals unzufrieden mit der DSGVO

  • Crate.io und M&M Software kooperieren

    Crate.io und M&M Software kooperieren

    Crate.io und M&M wollen künftig als Technologiepartner für die IoT-Datenbank CrateDB zusammenarbeiten.

    mehr lesen: Crate.io und M&M Software kooperieren

  • Sick erreicht prognostizierte Ziele für 2019

    Sick erreicht prognostizierte Ziele für 2019

    Sick hat im Geschäftsjahr 2019 seinen Umsatz um 7% auf 1,7Mrd.€ erhöht. Der Auftragseingang lag bei 1,8Mrd.€ (2018: 1,7Mrd.€).

    mehr lesen: Sick erreicht prognostizierte Ziele für 2019