Entwurf und prototypische Realisierung einer künstlichen Intelligenz zur Steuerung einer Papierschneidemaschine
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Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Künstliche Intelligenz, Note: 1,3, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (4 Wirtschaftswissenschaften II), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:Die Entwicklung von Software für Papierschneidemaschinen (PSM) begann bei der Firma MCS MICRONIC Computer Systeme schon vor über 15 Jahren. Die Technik verbesserte sich im Laufe der Zeit, ebenso die Visualisierung und Usability für den Benutzer. Eines hat sich jedoch nicht geändert: es wird immer noch ein kundiger Beschneider, also der Bediener der Masc...
Diplomarbeit aus dem Jahr 2005 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Künstliche Intelligenz, Note: 1,3, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (4 Wirtschaftswissenschaften II), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Einleitung:
Die Entwicklung von Software für Papierschneidemaschinen (PSM) begann bei der Firma MCS MICRONIC Computer Systeme schon vor über 15 Jahren. Die Technik verbesserte sich im Laufe der Zeit, ebenso die Visualisierung und Usability für den Benutzer. Eines hat sich jedoch nicht geändert: es wird immer noch ein kundiger Beschneider, also der Bediener der Maschine, benötigt, um die schnellste und wirtschaftlichste Schnittabfolge zu erstellen. Die Idee zu einer Software, die selbstständig sinnvolle Schnittfolgen generiert, entstand in Gesprächen mit meinem Erstbetreuer Professor Heßling und stieß sowohl bei MCS als auch bei Perfecta, einem Hersteller von PSM, auf reges Interesse.
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 soll demnach sein, 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:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung5
2.Grundlagen6
2.1Einführung künstliche Intelligenz6
2.2Künstliche neuronale Netze7
2.2.1Einführung7
2.2.2Natürliche und künstliche Neuronen8
2.2.3Aufbau neuronaler Netze13
2.2.4Eigenschaften neuronaler Netze13
2.2.5Netzarchitekturen15
2.2.6Lernen16
2.2.7Netzgrößen und Generalisierungsfähigkeit18
2.2.8Schematischer Überblick über neuronale Netze19
3.Analyse21
3.1Ausgangssituation und Problembeschreibung21
3.2Papierschneidemaschinen in der Praxis22
3.2.1Schneiden mit Schnellschneidern oder Planschneidern22
3.2.2Profil der beteiligten Firmen Perfecta und MCS25
3.2.3Schnellschneider der Firma Perfecta26
3.3Dateiformate und standards28
3.3.1JDF, CIP3 und CIP428
3.3.2Schnittprogramme28
3.3.3SNNS Netzdateien und Trainingsmusterdateien29
4.Anforderungsdefinition30
4.1Zielsetzung der Arbeit und Eingrenzung des Themas30
4.2Pflichtenheft31
5.Design37
5.1Benutzerführung37
5.2Model View Cont...
Die Entwicklung von Software für Papierschneidemaschinen (PSM) begann bei der Firma MCS MICRONIC Computer Systeme schon vor über 15 Jahren. Die Technik verbesserte sich im Laufe der Zeit, ebenso die Visualisierung und Usability für den Benutzer. Eines hat sich jedoch nicht geändert: es wird immer noch ein kundiger Beschneider, also der Bediener der Maschine, benötigt, um die schnellste und wirtschaftlichste Schnittabfolge zu erstellen. Die Idee zu einer Software, die selbstständig sinnvolle Schnittfolgen generiert, entstand in Gesprächen mit meinem Erstbetreuer Professor Heßling und stieß sowohl bei MCS als auch bei Perfecta, einem Hersteller von PSM, auf reges Interesse.
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 soll demnach sein, 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:Inhaltsverzeichnis:
1.Einleitung5
2.Grundlagen6
2.1Einführung künstliche Intelligenz6
2.2Künstliche neuronale Netze7
2.2.1Einführung7
2.2.2Natürliche und künstliche Neuronen8
2.2.3Aufbau neuronaler Netze13
2.2.4Eigenschaften neuronaler Netze13
2.2.5Netzarchitekturen15
2.2.6Lernen16
2.2.7Netzgrößen und Generalisierungsfähigkeit18
2.2.8Schematischer Überblick über neuronale Netze19
3.Analyse21
3.1Ausgangssituation und Problembeschreibung21
3.2Papierschneidemaschinen in der Praxis22
3.2.1Schneiden mit Schnellschneidern oder Planschneidern22
3.2.2Profil der beteiligten Firmen Perfecta und MCS25
3.2.3Schnellschneider der Firma Perfecta26
3.3Dateiformate und standards28
3.3.1JDF, CIP3 und CIP428
3.3.2Schnittprogramme28
3.3.3SNNS Netzdateien und Trainingsmusterdateien29
4.Anforderungsdefinition30
4.1Zielsetzung der Arbeit und Eingrenzung des Themas30
4.2Pflichtenheft31
5.Design37
5.1Benutzerführung37
5.2Model View Cont...
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