Das Beschneiden von großformatigen Papierbögen aus Druckereien erfordert einen geeigneten Beschneider, der auf Grund seiner Erfahrung eine effektive und ressourcenschonende Schnittfolge gewährleistet. Ziel dieser Arbeit ist es, die Möglichkeiten zur Ermittlung eines sinnvollen Schnittes, abhängig von der jeweiligen Situation, zu untersuchen, die eine künstliche Intelligenz (KI) auf Basis eines neuronalen Netzes (NN) bietet. Außerdem soll das Schnittgut mit allen Nutzen und möglichen Schnitten visualisiert werden. Die Visualisierung und Bedienung der Benutzeroberfläche ist intuitiv zu gestalten, um das Arbeiten an der PSM auch ungelernten Kräften zu ermöglichen. Unter Umständen besteht die Chance, einen kundigen Beschneider durch einen weniger versierten Bediener zu ersetzen.
Die Abschlussarbeit wird von MCS MICRONIC Computer Systeme GmbH begleitet, da potentielles Interesse am zukünftigen Einsatz und der Vermarktung des erarbeiteten Prototyps besteht.
Die vorliegende Diplomarbeit mit dem Titel „Entwurf und prototypische Realisierung einer künstlichen Intelligenz zur Steuerung einer Papierschneidemaschine“ untersucht, inwieweit sich eine KI auf Grundlage eines NN zur Generierung von sinnvollen Schnittvorschlägen bei einer Software für PSM eignet.
Dazu werden zunächst die Grundlagen in den Bereichen KI und NN erarbeitet, anschließend die Kriterien für den zu entwickelnden Prototyp aufgezeigt und die Aufgaben genauer spezifiziert. Danach folgt eine Beschreibung der Entwurfsphase. Erläuterungen der einzelnen Programmteile und –abläufe führen schließlich zu umfangreichen Tests über die Korrektheit, Leistungsfähigkeit und dem Innovationspotential der KI sowie der Qualität der Benutzeroberfläche. Abschließend werden die erarbeiteten Ergebnisse zusammengefasst, um mögliche Ausblicke für die Weiterentwicklung zu geben.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen
- Einführung künstliche Intelligenz
- Künstliche neuronale Netze
- Einführung
- Natürliche und künstliche Neuronen
- Aufbau neuronaler Netze
- Eigenschaften neuronaler Netze
- Netzarchitekturen
- Lernen
- Netzgrößen und Generalisierungsfähigkeit
- Schematischer Überblick über neuronale Netze
- Analyse
- Ausgangssituation und Problembeschreibung
- Papierschneidemaschinen in der Praxis
- Schneiden mit Schnellschneidern oder Planschneidern
- Profil der beteiligten Firmen Perfecta und MCS
- Schnellschneider der Firma Perfecta
- Dateiformate und -standards
- JDF, CIP3 und CIP4
- Schnittprogramme
- SNNS Netzdateien und Trainingsmusterdateien
- Anforderungsdefinition
- Zielsetzung der Arbeit und Eingrenzung des Themas
- Pflichtenheft
- Design
- Benutzerführung
- Model View Controller
- Prototyping
- Unified Modeling Language
- Implementierung
- Das Entwicklungsumfeld
- Stuttgarter Neuronale Netz Simulator
- Entwicklungsumgebung Microsoft .net
- Strukturierung und Workflow des Prototyps
- Look 'n Feel und Workflow der GUI
- Workflow der Core
- Künstliche Intelligenz des Prototyps
- Kommunikation des Programms mit dem Netz
- Beschreibung besonderer Codefragmente
- Untersuchungen
- Erfüllung der Randbedingungen
- Kontrolle: Benutzerfreundlichkeit der GUI
- Kontrolle: Ausgabewerte des NN im Vergleich zum SNNS
- Kontrolle: Koordinatenunabhängigkeit des Prototyps
- Kontrolle: Wiedergabe einer erlernten Schnittabfolge
- Kontrolle: Wiedergabe zweier erlernter Schnittabfolgen
- Kontrolle: Wiedergabe fünf erlernter Schnittabfolgen
- Denkbares Innovationspotential des Prototyps
- Untersuchung: Übertragbarkeit von Wissen auf andere Konstellationen I
- Untersuchung: Übertragbarkeit von Wissen auf andere Konstellationen II
- Untersuchung: notwendige Größe der Zwischenschicht
- Untersuchung: Wiederholung 7.2.2 mit Zwischenschichtgröße aus 7.2.3
- Untersuchung: Übertragbarkeit von Wissen auf andere Konstellationen III
- Untersuchung: Aussagekraft 7.2.5
- Ergebnis und Zusammenfassung
- Zusammenfassung
- Bewertung und Fazit
- Software anderer Hersteller im Vergleich zum Prototyp
- Ausblick und Ideen
- Abbildungsverzeichnis
- Abkürzungsverzeichnis
- Glossar
- Danksagung
- Quellenverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines prototypischen Ansatzes für eine Software zur Steuerung einer Papierschneidemaschine. Das Ziel ist es, eine benutzerfreundliche Oberfläche zu schaffen, die eine Visualisierung des Schnittguts und eine Auflistung möglicher Schnitte ermöglicht. Außerdem soll die Software einen KI-gestützten Schnittvorschlag unterbreiten, der auf einem neuronalen Netz basiert. Der Prototyp soll für Schnellschneider der Firma Perfecta konzipiert werden, die Ablaufprogramme im CIP3-Format verarbeiten.
- Künstliche Intelligenz und neuronale Netze
- Benutzerfreundliche Gestaltung der Bedienoberfläche
- Visualisierung des Schnittguts und möglicher Schnitte
- Generierung von Schnittvorschlägen durch ein neuronales Netz
- Trainings- und Lernprozesse des neuronalen Netzes
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in die Thematik der Diplomarbeit ein und beschreibt die Motivation für die Entwicklung einer KI-gestützten Software zur Steuerung einer Papierschneidemaschine. Das Kapitel „Grundlagen" behandelt die theoretischen Konzepte der künstlichen Intelligenz, neuronaler Netze und der Funktionsweise von Papierschneidemaschinen. Die Analyse beleuchtet die Ausgangssituation und die Problembeschreibung, wobei die verschiedenen Arten von Schneidemaschinen, die beteiligten Firmen und die relevanten Dateiformate und Standards im Detail erläutert werden. Die Anforderungsdefinition spezifiziert die Ziele und Anforderungen an den Prototyp, inklusive eines exemplarischen Pflichtenheftes. Das Kapitel „Design" beschreibt die Benutzerführung, die Architektur des Prototyps nach dem MVC-Modell und die Verwendung der UML zur Modellierung der Software. Die Implementierung des Prototyps wird im Detail erläutert, wobei das Entwicklungsumfeld, die Strukturierung und der Workflow des Prototyps sowie die Kommunikation des Programms mit dem neuronalen Netz beschrieben werden. Die Untersuchungen überprüfen die Korrektheit des Prototyps und dessen Innovationspotential, indem verschiedene Tests zur Generalisierungsfähigkeit des neuronalen Netzes durchgeführt werden. Abschließend werden die Ergebnisse und Erkenntnisse der Diplomarbeit zusammengefasst, bewertet und ein Ausblick auf mögliche Weiterentwicklungen gegeben.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die Steuerung einer Papierschneidemaschine, die Entwicklung einer künstlichen Intelligenz, die Nutzung neuronaler Netze, die Visualisierung von Schnittgut und die Generierung von Schnittvorschlägen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Anwendung des Stuttgarter Neuronalen Netz Simulators (SNNS) für das Training und Lernen des neuronalen Netzes. Weitere Themen sind die Benutzerfreundlichkeit der Bedienoberfläche, die Implementierung des Prototyps in der Programmiersprache C# und die Untersuchung der Generalisierungsfähigkeit des neuronalen Netzes.
- Quote paper
- Dipl. Inf. (FH) Bastian Schindler (Author), 2005, Entwurf und prototypische Realisierung einer künstlichen Intelligenz zur Steuerung einer Papierschneidemaschine, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/54313
-
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X.