Interaktiv – Der Podcast des Fraunhofer IPA

Im Podcast berichten und diskutieren unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler – mal kompakt und kurzweilig, mal ausführlich und tiefsinnig – über ihren Arbeitsalltag, spannende Forschungsprojekte, aufschlussreiche Erkenntnisse, zukunftsweisende Themen und die Zusammenarbeit mit Kunden und Projektpartnern. Reinhören lohnt sich – getreu dem Motto: Geht ins Ohr, bleibt im Kopf! 

#Interaktiv_Der_Podcast  

Wir sind die Übermorgen-Macher. Forscher, Entwickler, Vordenker und Gründer. Wir arbeiten eng mit Unternehmen und Institutionen zusammen und sind immer auf der Suche nach passenden Lösungen für Industrieanwendungen aller Art. Methoden, Komponenten und Geräte bis hin zu kompletten Maschinen und Anlagen werden von uns interdisziplinär entwickelt.

Gast: Franz Falkenau, Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung des Fraunhofer IPA

Als nächste Entwicklungsstufe des Internets im dreidimensionalen Raum sollen physische und virtuelle Welten in bisher nicht gekannter Weise miteinander verschmelzen. Die dadurch ermöglichten neuen Formen sozialer Interaktion und wirtschaftlicher Transaktionen eröffnen Potenziale für innovative Geschäftsmodelle und neue Formen kollaborativer Wertschöpfung. Doch wie können sich insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen in Baden-Württemberg auf diese Entwicklungen einstellen? Gemeinsam mit 30 Unternehmen aus verschiedenen Branchen wurde das Thema in einer Studie unter die Lupe genommen.

Gäste: Christoph Leipoldt und Roman Ungern-Sternberg, beide Gruppenleiter Operational Excellence in der Abteilung Fabrikplanung und Produktionsmanagement des Fraunhofer IPA

Die Informationsverfügbarkeit hat sich in den letzten Jahrzehnten – auch aufgrund der Digitalen Transformation – gravierend verändert. Das Gute daran: In Echtzeit liegen Produktions- und Prozessdaten zur Einsicht vor, können direkten Einfluss auf den laufenden Fabrikbetrieb haben. Die Herausforderung dabei: Eine sinnvolle Interpretation vorzunehmen. Denn Studien zeigen: Je mehr Informationen vorliegen, umso schwieriger tut man sich damit, Entscheidungen zu treffen. Hier einen klaren Filter zu setzen und aus 200 Seiten Report ein übersichtliches und intuitiv bedienbares Dashboard zu konfigurieren, ist eine der Aufgaben des neu gebildeten Teams am Fraunhofer IPA. Denn nur so können Unternehmen im Arbeitsalltag schnell und kompetent die richtigen Entscheidungen treffen.

Gäste: Dennis Bauer, Gruppenleiter Energieflexible Produktion & Energiedatenanalyse in der Abteilung Industrielle Energiesysteme des Fraunhofer IPA, und Philipp Hofmann, GreenProduction Projektleiter bei der Mercedes-Benz Group AG

Unternehmen werden grüne Energie zukünftig nicht nur flexibel nutzen können, sondern auch müssen, um ihre Energiekosten wettbewerbsfähig zu halten sowie einen entscheidenden Beitrag zum zukünftigen Energiesystem zu leisten. Dafür braucht es intelligente Lösungen, die bereits heute vom KMU bis zum Großkonzern in enger Zusammenarbeit mit der Forschung entwickelt und umgesetzt werden. Die Kooperation der Mercedes-Benz Group AG mit dem Fraunhofer IPA zeigt im Rahmen des Forschungsprojektes SynErgie (https://synergie-projekt.de/) eindrücklich, wie Theorie in die Praxis überführt werden kann. Am Beispiel der Factory 56, der modernsten Montagehalle des Automobilherstellers in Sindelfingen, wird deutlich, dass insbesondere die Vernetzung bestehender und neuer energieflexibler Technologien sowie die intelligente Automatisierung des Fabrikbetriebs entscheidende Schritte sein werden.

Das im Podcast angesprochene SynErGame und das kurz vorgestellte Energieflexibilitätsaudit sind online zu finden.

Gäste: Malte Volkwein, Gruppenleiter Organisations- und Prozessinnovation in der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung des Fraunhofer IPA, und Sebastian Seutter, Global Manufacturing Lead beim Unternehmen UiPath

Industrieunternehmen suchen heute vermehrt nach intelligenten Lösungen für zukünftige Produkte und Services, vernetzte Wertschöpfungsketten und neue Formen der Kunden- und Mitarbeiter-Interaktion. Robot Process Automation, kurz RPA, beispielsweise unterstützt menschliche Arbeit durch software-basierte Roboter (»bots«). Dabei sind bots in der Lage, zu sehen, zu bewerten und autonom Entscheidungen zu treffen. Das Fraunhofer IPA und UiPath kooperieren in diesem Feld und verbinden Domainexpertise in der Produktionsautomatisierung und Expertise in der Entwicklung von RPA-Software. Aktuelle Anwendungsfälle in Reinraum- und Laborumgebungen zeigen die hohen Nutzenvorteile.

Gast: Marius Moosmann, Fachthemenleiter Künstliche Intelligenz in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme

Die »Vision Zero« – eine ganz leere Kiste bei Griff-in-die-Kiste-Anwendungen – ist das Ziel. Dank Künstlicher Intelligenz wird daraus Realität. Eine Realität, die für viele Branchen einen großen Nutzen stiftet und die Industriearbeit in Summe erleichtert. Maschinelle Lernverfahren wie neuronale Netze helfen dabei, auch schwierige Objektgeometrien robust zu handhaben. Um Bauteile richtig erkennen zu können, muss der Algorithmus diese bereits hundertfach gesehen haben und wird in Simulationen trainiert. »In unserer Vorlaufforschung entwickle ich Dinge, die vorher noch niemand gemacht hat. Gleichzeitig steht unsere Arbeit immer im direkten Bezug zum Kunden, zu seinen Anforderungen und Rahmenbedingungen«, verrät Moosmann.

Gäste: Markus Böhm, Projektleiter und Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Fabrikplanung und Produktionsmanagement am Fraunhofer IPA, und Jörg Drees, einer der Gründer der iFAKT GmbH, einem Stuttgarter Beratungs- und Softwareunternehmen

Der Wertstrom, engl. Value Stream, umfasst alle Aktivitäten, sprich die Gesamtheit aller wertschöpfenden und nicht-wertschöpfenden Geschäftsprozesse, die notwendig sind, um ein Produkt beziehungsweise eine Dienstleistung herzustellen. Produktionsverantwortliche auf der ganzen Welt werden durch ihn aktiv im Tagesgeschäft unterstützt, u.a. bei der Anomalieerkennung, Bestandsreduktion und Durchlaufzeitoptimierung. Durch die Digitalisierung des Wertstroms können nunmehr alle Daten in Echtzeit erfasst werden. Die gesamte Produktion wird nicht selektiv, sondern vollständig über Sensoren erfasst und dadurch empirisch genau berechenbar. Die Vorteile liegen klar auf der Hand. Kein Wunder, dass diese klassischerweise analoge Methode bereits digital auf dem Siegeszug ist. Die beiden Gäste bringen im gemeinsamen Projekt ECOWERT den digitalen Wertstrom in die Umsetzung

Gäste: Arik Lämmle, Projektleiter in der Gruppe Montageautomatisierung, und Prof. Dr. Marco Huber, Leiter der Abteilungen Cyber Cognitive Intelligence (Künstliche Intelligenz für die Produktion - Fraunhofer IPA) sowie Bild- und Signalverarbeitung .

Künstliche Intelligenz und Robotik sind Themen, die man als »Hype « bezeichnen könnte. Sie sind in aller Munde. Die neunte Folge von #Interaktiv_Der_Podcast behandelt das Zusammenspiel von beiden. Entsprechend den zwei Themensträngen sind auch zwei Gesprächspartner zu Gast. Prof. Dr. Marco Huber gibt Einblicke in das Thema KI, ordnet es fachlich ein und beschreibt Anwendungsmöglichkeiten und Mehrwerte, aber auch noch bestehende Hürden von KI im Produktionsumfeld. Ein wichtiges Thema ist hier die Erklärbarkeit maschineller Lernverfahren, für die Huber und sein Team Lösungen entwickeln. Arik Lämmle informiert über das Thema Montageautomatisierung mit Robotern, warum KI deren Programmierung deutlich erleichtern kann und wie es dank maschinellem Lernen möglich wird, dass ein Roboter sich selbst Prozessschritte beibringt. Dabei kommt auch das Forschungsprojekt rob-aKademI zur Sprache.

Gast: Dr. Werner Kraus, Abteilungsleiter Roboter- und Assistenzsysteme

Die gute Nachricht: Roboter sind so günstig wie nie bei gleichzeitiger Leistungssteigerung. Die schlechte Nachricht: 80 Prozent der Kosten werden immer noch für die jeweils individuelle Systemintegration fällig. Dieses »Bottleneck« gilt es mit pfiffigen Open-Source-Ansätzen und intuitiven und simplen Lösungen für Jedermann zu schließen. Vier Trends spielen dabei in die Karten: Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz und Digitalisierung, die Demokratisierung der Robotik, die Automatisierung der Automatisierung und der Einsatz von Mensch-Roboter-Kollaboration. Ein systemischer Ansatz aus Potenzialanalyse, Konzeption, Machbarkeitsuntersuchung und Realisierung hilft dabei, das Ganze auf Shopfloor-Ebene zu operationalisieren. 

Gast: Dr. Udo Gommel, Bereichsleiter Intelligente Automatisierung und Reinheitstechnik und Abteilungsleiter Reinst- und Mikroproduktion 

Warum Reinheit für die Industrie so wichtig ist und wie sie konkret angewendet wird, lässt sich am besten über anschauliche Anwendungsfälle zeigen. Drei davon werden in dieser Podcastfolge beleuchtet. Erstens: Das Projekt Healthy Air Initiative, ein Forschungs- und Beratungsprogramm für gesunde Raumluft. Relevant im Umgang mit Virenpandemien. Zweitens: Gute Herstellungspraxis, auf Englisch Good Manufacturing Practice. Relevant u.a. für die Pharmaindustrie und deren Impfstoffproduktion. Und drittens: Saubere und trockene Produktionsumgebungen für Halbleiter, Batterien und schon bald die Bewerbung der Wasserstofftauglichkeit. 

Gast: Dr. Kai Pfeiffer, Gruppenleiter Servicerobotik für Industrie und Gewerbe der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme

Nicht nur in der Logistikbranche stehen Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) hoch im Kurs. Auch in den Produktionshallen von Automobilherstellern und auf den Äckern von Landwirten kommen die digital vernetzten Helfer zum Einsatz. Autonome mobile Roboter (AMR), die historisch gesehen der mobilen Robotik entstammen, haben ihren Fokus eher auf der Fahrzeugtechnik. Was beide Technologien verbindet: die Zielvision. Hardware und Software in Einklang zu bringen, für noch mehr Robustheit, Sicherheit und Geschwindigkeit. Genau hier setzt die Wissenschaftscommunity in gemeinsamen Projekten mit Partnern aus der Industrie an. Neuester Clou: Die Erarbeitung eines Autonomieleitfadens, der Vor- und Nachteile verschiedener Funktionen aufzeigt und passende Autonomiegrade für individuelle Anwendungsfälle wiedergibt.  

Gast: Oliver Schöllhammer, Leiter der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung

Das Arbeiten als solches und der vordefinierte Arbeitsplatz wurden durch die Corona-Pandemie weltweit auf die Probe gestellt und werden aktuell neu bewertet. Das bereits letztes Jahr im Herbst initiierte, Fraunhofer-interne Projekt »Next Normal« hat sich dieser Thematik systematisch angenommen und kommt zu spannenden Erkenntnissen, die sich nun auch auf andere Unternehmen übertragen lassen. Eine Quintessenz der Ausarbeitung: Alle wollen hybrid. Die Mehrheit der Befragten wünscht sich weiterhin die Möglichkeit von Flexwork, also der Kombination aus virtueller Zusammenarbeit und der Zusammenarbeit in Präsenz. So genannte Teamchartas regeln individuell und passgenau auf Gruppenebene die Verhältnismäßigkeiten.

Gäste: Andreas Traube, Abteilungsleiter Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik am Fraunhofer IPA, und Dr. Kai Sohn, Leiter Innovationsfeld In-vitro-Diagnostik am Fraunhofer IGB

Eines vorweg: Die Antwort lautet »sehr gewinnbringend«. Der Grund dafür liegt auf der Hand: Die interdisziplinäre Zusammenarbeit über das eigene Aufgabengebiet hinaus eröffnet oft ganz neue Lösungsansätze auf nicht immer ganz einfache Frage- oder Problemstellungen von Seiten der Kunden. Gerade im Gesundheitswesen und der Pharmaindustrie, wo es um Reproduzierbarkeit, Durchsatz und höchste Qualitätsansprüche geht, laufen die beiden genannten Disziplinen in Kombination zur Höchstform auf. Aktuelle Beispiele bei der Herstellung von Impfstoffen belegen das – über Ländergrenzen hinweg. Da lässt die nächste Sprunginnovation nicht mehr lange auf sich warten.  

Gast: Ivica Kolaric, Abteilungsleiter Funktionale Materialien und Geschäftsfeldleiter Prozessindustrie

Elektroaktive Polymere (EAP), häufig auch »künstliche Muskeln« genannt, sind meist im Labor hergestellte polymere Mehrschichtsysteme, die beim Anlegen kleinster elektrischer Spannungen ihre Form verändern können bzw. eine mechanische Bewegung ausführen. In der Abteilung Funktionale Materialien wird an ionischen EAPs geforscht, deren Wirkungsmechanismus auf elektrochemischen Prozessen in den Elektrodenschichten beruht. Ivica Kolaric berichtet über Anwendungsfälle in der Softrobotik, Handhabungstechnik und von textilen Gebäudehüllen.

Gäste: Petra Foith-Förster, Geschäftsfeldleiterin Automotive, und Brandon Sai, Gruppenleiter Autonome Produktionsoptimierung der Abteilung Fabrikplanung und Produktionsmanagement

Krisen treten in unterschiedlicher Form, jedoch in einer gewissen Regelmäßigkeit auf. Aus wertschöpfender Sicht wirken sich diese »Schocks« negativ auf das Angebot und die Nachfrage aus. Um Verluste zu vermeiden, sollten sich Unternehmen resilient, also prophylaktisch widerstandsfähig aufstellen. Mit dem Leit- und Zukunftsthemen »Resiliente Wertschöpfung« zeigt das Fraunhofer IPA das Spektrum an Handlungsmöglichkeiten auf. Petra und Brandon stellen ihren systematischen Ansatz eines resilienten Wertschöpfungssystems für die Industrie vor.

Gast: Malte Volkwein, Gruppenleitung Organisations- und Prozessinnovation bei der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung

Malte Volkwein und sein Team unterstützen Unternehmen bei der Auswahl, Priorisierung und Umsetzung von Digitalisierungstechnologien in indirekten Unternehmensbereichen. Es werden Schmerzpunkte identifiziert und Lösungsansätze überlegt und systematisch mit Kunden und Projektpartnern umgesetzt. Malte berichtet im Podcast über eine aktuelle Metastudie, die untersucht hat, unter welchen Voraussetzungen agile Organisationsformen sinnvoll sind, welche Abteilungen sich am besten dafür eignen und wie die Umstellung zum Erfolg wird.