Netzwerke und Kooperationen

Ziel des Forscherteams »KI-noW« ist die Entwicklung durchgängiger Szenarien, die Unternehmen aufzeigen, welchen Nutzen der Einsatz Künstlicher Intelligenz für das produzierende Gewerbe hat und wie eine Integration entsprechender Anwendungen in den laufenden Betrieb erfolgen kann. Im Zuge der ganzheitlichen Einführung soll gezeigt werden, wie KI aufbauend auf einer umfassenden, vernetzten Datenbasis in der modernen Produktion eingesetzt und dem Menschen als »mächtiges« Werkzeug bereitgestellt werden kann. Dabei werden die drei Bereiche Fertigung, Montage und Supportprozesse adressiert.
 

Mit praxisnahen Anwendungen die regionale Industrie unterstützen
 

»Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es, den Einsatz von KI-Verfahren in der Produktion zu erforschen und eine Demonstrationsumgebung zu schaffen, die das Wissen rund um die Nutzbarmachung von Daten sowie zu weiteren wichtigen Themen der Digitalisierung nachhaltig in der Region bündelt und der regionalen Wirtschaft zur Verfügung stellt«, so Prof. Alexander Sauer, Institutsleiter des Fraunhofer IPA.

Im Auftrag der Stadt Schweinfurt hatte das Fraunhofer IPA im Vorfeld eine Potenzialanalyse zur Verbreitung und dem Einsatz von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz durchgeführt. Hierbei wurden regionale Großunternehmen, kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), die Industrie- und Handelskammer, das Gründerzentrum sowie die Hochschule Würzburg-Schweinfurt in Interviews und Workshops befragt. Die Analyse zeigt, dass vor allem KMU meist nur einen geringen Umsetzungsgrad und wenig Fachkenntnisse in den Bereichen Digitalisierung und KI vorweisen können. Die bisher erfolgreichen, stark historisch gewachsenen Unternehmensstrukturen bergen zukünftig das Risiko, in der globalen Auseinandersetzung mit Produkten, Prozessen und Dienstleistungen Wettbewerbsvorteile zu verlieren.

»Die enge Vernetzung mit anderen bayerischen Fraunhofer-Einrichtungen, die überregionale Einbindung in das KI-Netzwerk Bayern sowie die Kooperation auf lokaler Ebene mit der Fachhochschule Würzburg-Schweinfurt (FHWS) bieten mit einer engen Zusammenarbeit mit regionalen Unternehmen optimale Voraussetzungen für den erfolgreichen Aufbau unserer neuen Arbeitsgruppe«, weiß Prof. Frank Döpper, der die Arbeitsgruppe KI-noW und darüber hinaus auch die Fraunhofer-Projektgruppe Prozessinnovation in Bayreuth verantwortet.

Das Reutlinger Zentrum Industrie 4.0 (RZI 4.0) ist Anlaufstelle, Wissens- und Transferzentrum für den Mittelstand in Baden-Württemberg, wenn es um die Umsetzung von Industrie 4.0-Konzepten und Digitalisierung geht. Es verbessert …

• den Zugang kleiner und mittlerer Unternehmen zu Forschungsergebnissen,
• die Initiierung von interdisziplinären Projekten mit den drei beteiligten Instituten (ESB, IAO und IPA),
• den Wissens- und Innovationstransfer durch Vorträge, Informationsveranstaltungen, Schulungen, Workshops, berufsbegleitende Studiengänge etc.,
• die Erlebbarkeit von Praxisbeispielen in Produktion und Logistik durch die Lern-, Forschungs- und Entwicklungsumgebung »Werk150« in Reutlingen,
• den Kontakt zu Nachwuchskräften mit adäquater Ausbildung.
   

Das RZI 4.0 bündelt sein Leistungsangebot im Forschungs- und Beratungsbereich in vier Themenbereiche:
 

Digitale Transformation und Geschäftsmodelle für Industrie 4.0

• Potentiale der Digitalisierung: Analyse und Umsetzung im industriellen Umfeld
• Digitale Geschäftsmodelle: Smarte Produkte und Services
   

Wertschöpfungsnetzwerke

• Wertschöpfungsnetzwerke: Gestaltung, Planung und Optimierung von Leistungserstellungsprozessen
• Produktionsmanagement: Leistungserstellung in kollaborativ genutzten Netzwerken
• Blockchain: Potenziale, Nutzungsmöglichkeiten, Prozess und Transaktionsautomatisierung in Produktionsnetzwerken
• Circular Economy: Optimale Nutzung von Ressourcen in Wertschöpfungskreisen
• Business Process Management: Geschäftsprozesse ganzheitlich optimieren und Workflows automatisieren
   

Industrie 4.0-Technologien

• Technologie-Integration: Industrie 4.0-Technologien im Unternehmen orchestrieren
• Innovative Technologien: Potenziale erkennen, Auswahl und Nutzung innovativer Technologien zum Beispiel 3D-Druck, Smart Glasses, Distributed Ledger und viele mehr 
  
  

Smarte vernetze Produktion und Logistik

• Digitales Industrial Engineering: durchgängiges Produkt- und Prozessengineering, Digital Twin von Produktionssystemen, Arbeitssystemgestaltung
• Technische Assistenzsysteme: Hybride Arbeitssysteme in Produktion und Logistik
• Informatorische Assistenzsysteme: Informationsbereitstellung im Unternehmen, in Produktion und am Arbeitsplatz
• Smarte Logistiksysteme: Erschließung von Potentialen der intelligenten Automatisierung und Digitalisierung in der Intralogistik
• Predictive Maintenance: Smarte Instandhaltung
• Selbststeuerung: Gestaltung dezentraler Entscheidungs- und Steuerungssysteme
  
  

Die Kooperation mit der Hochschule Reutlingen wird innerhalb der FhG als Außenstelle des Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) geführt. Seit 2016 arbeitet die FhG mit der ESB Business School in diesem Rahmen zusammen.

Weitere Informationen:

• Website der Außenstelle
• Website der Forschungs- und Entwicklungsumgebung »Werk150« in Reutlingen

Das »Fraunhofer Project Center for Smart Manufacturing« in Shanghai/Lingang ist eine Kooperation zwischen dem Fraunhofer IPA und der Shanghai Jiao Tong University (SJTU). Im Project Center werden anwendungsbezogene Lösungen im Bereich Produktionsmanagement, Mensch-Roboter-Kollaboration und Industrie 4.0 erforscht und entwickelt. 

Ziel der Zusammenarbeit ist es, gemeinsam mit Industriepartnern Forschungsprojekte zur digitalen Transformation und Smart Manufacturing im chinesischen Markt umzusetzen. Dies geschieht im Rahmen gemeinsamer Forschungsaktivitäten von Wissenschaftlern aus Deutschland und China. Das Project Center wird von Michael Lickefett, Abteilungsleiter Fabrikplanung und Produktionsmanagement am Fraunhofer IPA, und Prof. Hao Wang, Vizedekan der Fakultät für Maschinenbau an der SJTU, geleitet.

Den Schwerpunkt der Zusammenarbeit stellt die Etablierung einer Demonstratoren-Umgebung dar. Diese dient als Forschungs- und Anwendungszentrum zum Thema Industrie 4.0. Industrieunternehmen können sie als Testumgebung für eigene und gemeinsame Forschung und Entwicklungen nutzen.
 

Das Project Center unterstützt Unternehmen, die auf dem chinesischen Markt tätig sind und innovative Projektvorhaben zu folgenden Zukunftsthemen umsetzten möchten:

• Intelligente Fabrik
• Digitaler Schatten
• Cyber-physische Systeme
• Digitale Geschäftsmodelle
   

Entwickeln Sie mit uns in verschiedenen Projektformaten individuelle Industrie-4.0-Lösungen:  

• Strategische Kooperationen in Form eines Labs
• Projektspezifische Beauftragungen
• Testumgebungen
• Industrie-4.0-Trainings

Geschäftsbereich Produktions- und Logistikmanagement

Gegründet 2004 als Projektgruppe und Außenstelle des Fraunhofer IPA ist die Niederlassung in Wien mittlerweile unter dem Dach der Fraunhofer Austria Research GmbH aktiv, die 2008 als erste europäische Tochtergesellschaft der Fraunhofer-Gesellschaft gegründet wurde. Die gemeinnützige, nicht gewinnorientierte Forschungsorganisation ist heute in die zwei Geschäftsbereiche Produktions- und Logistikmanagement (Wien) und Visual Computing (Graz) gegliedert.

Der Gescäftsbereich »Produktions- und Logistikmanagement« unterstützt die Planung und Optimierung von Struktur, Organisation und Prozessen in Industrie- und Dienstleistungsunternehmen oder deren Logistiknetzwerk. Unter dem Leitthema »ganzheitliche Lösungen in Produktion und Logistik« beschäftigen sich die Wissenschaftler mit der Fragestellung, wie Exzellenz in den operativen Unternehmensbereichen erreicht werden kann. In Kooperation mit der TU Wien, dem Fraunhofer IPA und anderen Partnern werden Lösungen und Methoden erforscht, die Antworten auf die Produktionsstrategien der Zukunft für Unternehmen in Hochlohnländern liefern. Fraunhofer Austria unterstützt mit einem breiten Leistungsspektrum von Planungs- und Optimierungsaufgaben Unternehmen jeder Größe bei der Sicherung und dem Ausbau der Wettbewerbsfähigkeit. Der regionale Fokus liegt dabei vor allem auf Österreich und die angrenzenden Länder in Zentral- und Osteuropa.

Arbeits- und Forschungsschwerpunkte

• Industrie 4.0 Roadmapping – Entwicklung von intelligenten Produkten und Geschäftsmodellen
• Gestaltung von Cyber-physikalischen Montagesystemen
• Integrierte Logistik- und Produktionsplanung
• Simulationsgestützte Produktions- und Logistikplanung
• Fabrikplanung und Produktionsorganisation
• Wertschöpfungsketten für Generative Fertigung
• Multimodalverkehr im Donauraum – Verkehrssystem Wasserstraße
• Optimierung des Auftragsabwicklungsprozesses
• Ganzheitliches Wertstrommanagement
• Ergonomische Arbeitssystemgestaltung

Innovationen beschleunigen, industrielle Lösungen umsetzen und hochqualifizierte Fachkräfte ausbilden sind drei der übergeordneten Ziele des Wissenszentrums für Produktionsinformatik und -steuerung (EPIC CoE). Damit unterstützt EPIC die Entwicklung eines nachhaltigen und wettbewerbsfähigen europäischen Produktionsökosystems.

EPIC CoE besteht aus dem SZTAKI CoE, das Kompetenzen in der Grundlagenforschung vertieft, und dem EPIC Innolabs Ltd. Die eigenständige juristische Organisation wurde im Juni 2018 von Konsortialpartnern mit Beteiligung von Fraunhofer in Ungarn gegründet. EPIC Innolabs Ltd. basiert auf der Erweiterung und Migration des zuvor bestehenden Fraunhofer-SZTAKI-Projektzentrums PMI. Unter seinem Dach sind die Aktivitäten des PMI fortgesetzt worden und langfristig strategisch besser aufgestellt.

Die wichtigsten strategischen Ziele von EPIC CoE sind:

• Initiierung, Fokussierung und Beschleunigung der Grundlagenforschung und anwendungsorientierten Entwicklung
• Wissenschaftliche Profilierung und Qualifizierung durch Soft-Skills der Mitarbeiter und Institutionen, die an sieben ausgewählten Forschungsfeldern aus dem Bereich Industrie 4.0 und cyberphysische Systeme beteiligt sind
• Intensivierung des Technologietransfers und der industriellen Innovationen in Ungarn
• Stärkung der Beziehungen zwischen Industrie und regionaler Infrastruktur wie Universität und Politik
• Stärkung der Kommunikation und des Verständnisses zwischen Öffentlichkeit und Wissenschaft
• Ermöglichung der Teilnahme ungarischer kleiner und mittlerer Unternehmen an Forschungsprojekten

Unser Anspruch ist es, Treiber der Innovation zu sein und zentrale Beiträge zur medizinischen Versorgung der Zukunft zu leisten. Dazu bilden wir belastbare Netzwerke und sind Pioniere in unseren Fachgebieten. Als Teil des CUBEX⁴¹ stehen wir in unmittelbarem Austausch mit der Universitätsmedizin Mannheim und hochkarätigen Startups. Wir nutzen diese Umgebung, um neue Ideen zu entwickeln, sie voranzutreiben und direkt in die Klinik zu bringen – ob im Rahmen eines informellen Austauschs oder einer Studie. Das macht uns zu einem einzigartigen Partner von Klinik und Industrie in der Metropolregion Rhein-Neckar und darüber hinaus.

Unsere Arbeitsgebiete

Prozessintelligenz und Maschinelle Intelligenz
Eines unserer zentralen Forschungsgebiete ist die Digitalisierung und Automatisierung von Prozessen in Medizin und Biotechnologie sowie deren Optimierung mittels analytischer Verfahren und maschineller Intelligenz.

Biomedizinische Messtechnik und Sensorik
Sensoren und Messtechnik sind Schlüsselelemente zur Digitalisierung biomedizinischer Anwendungen. Sie stellen die Eingangs- und Kontrolldaten für die Steuerung, Überwachung und Auswertung zur Verfügung. Spezielle Messtechnik ermöglicht die Erhebung von Prozessdaten in-vitro oder sogar in-vivo ohne den entsprechenden Prozess zu beeinflussen. Einmalig erhobene Daten können offline zur Diagnose, Optimierung oder zur Modellierung von Prozessen verwendet werden. Digital vernetzte Online-Messtechnik ermöglicht eine angepasste Therapie und effiziente Prozessführung.

In der Abteilung »Klinische Gesundheitstechnologien« arbeiten wir an der Entwicklung und dem Transfer der Messtechnik der Zukunft in biomedizinische Anwendungen. Diese umfassen neue Messverfahren sowohl für die Klinik, als auch für die Biotechnologie sowie kombinierte Sensorik für spezielle Anwendungen. Experimentelle Sensorik kann über unsere Zusammenarbeit mit klinischen Partnern zügig erprobt werden und schafft so schnelle Iterationen für die Entwicklung. Erfolgreiche Forschungsprojekte, Veröffentlichungen sowie Patentanmeldungen untermauern dabei unsere langjährige Expertise.

Intelligente Assistenzsysteme und Medizinrobotik
Fortschritte bei minimalinvasiven Techniken und die Weiterentwicklung von Bildgebungsmodalitäten wie z.B. der Computertomografie (CT) und der Magnetresonanztomografie (MRT) ermöglichen bereits heute bessere Behandlungen von Schlaganfällen, Herzinfarkten und Krebserkrankungen. Mit unseren starken Kompetenzen im Bereich digitaler Technologien (Maschinelle Intelligenz, Modellierung & Simulation, 5G-Kommunikationsstandard, CAD-Design und 3D-Druck) und Erfahrung im klinischem Workflow sowie im regulatorischen Bereich, sind wir in der Lage zielgerichtete Lösungen zu entwickeln. Diese reichen von der mechanischen Auslegung über die Schaltungsentwicklung bis hin zum Regelungsalgorithmus von Interventions- und Therapiesystemen.

Technologietransfer und Netzwerke
Mit unserem Standort im Herzen der Universitätsklinik sind wir so nah am Geschehen, wie nur möglich. Ein konstanter Austausch zwischen unseren Forschern und der Klinik ist dabei unverzichtbarer Bestandteil für unsere Arbeit.

Neben unseren Büroräumen im Kompetenzzentrum für Medizintechnik Cubex⁴¹ verfügen wir über einen vollausgestatteten Hybrid-OP, in welchem medizintechnische Entwicklungen und Prozesse frühzeitig in realistischem Szenario erprobt werden können.
Dieser Hybrid-OP befindet sich noch einmal gespiegelt im echten Einsatz in der Universitätsmedizin Mannheim und erlaubt so einen direkten Transfer der Forschung und Entwicklung in die Praxis. Diese Infrastruktur bieten wir auch Industrie- und Forschungspartnern im Rahmen unseres Mannheim Medical Transfer Center (M²TC) zur Nutzung an.

Darüber hinaus bilden wir belastbare Netzwerke und sind essentieller Teil des Mannheim Molecular Intervention Environment (M²OLIE) sowie ein europäischer Digital Innovation Hub für Healthcare Robotics (DIH-HERO). Als Partner in diesen Netzwerken sind wir am Puls der Zeit der medizintechnischen Forschung und Entwicklung und dabei auch international bestens aufgestellt.

Der Campus Schwarzwald ist in der Region Schwarzwald das Zentrum für Lehre, Forschung und Technologietransfer der Maschinenbau- und produzierenden Industrie mit den Schwerpunkten Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit. Er entstand durch die Initiative der regionalen Unternehmen, dem Landkreis und der Stadt Freudenstadt sowie der Industrie- und Handelskammer Nordschwarzwald.

Durch die Kooperation mit der Universität Stuttgart und den kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie den Hidden Champions der Region wurde mit dem Campus Schwarzwald ein wichtiger Baustein für eine exzellente, universitäre Ausbildung und die Ausprägung neuester Technologien im Feld der Digitalisierung im Maschinenbau gelegt. Das Fraunhofer IPA ist Mitglied des Campus Schwarzwald und engagiert sich und kooperiert in verschiedenen Initiativen und Projekten.
  

Hochmodernes Labor

Das hochmoderne Labor mit einer Gesamtfläche von über 800 m², stellt viel Platz für Lehre, Praktika und Forschungsprojekte bereit. Zur Grundausstattung gehören Roboter-Greifsysteme, CNC-Maschinen, Anlagen zur additiven Fertigung und weitere Bearbeitungszentren und Fördertechnik mit bester IT-Vernetzung und Anbindung an das Hochleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart.
 

Authentische Versuchsreihen und Praktika

Den Studierenden kommt hier nicht nur die hochmoderne Ausstattung des Produktionslabors zugute. Der Campus Schwarzwald legt besonders auf den Praxisbezug der Lehre wert. So werden Studierende bereits während des Studiums in Unternehmensprojekte einbezogen und können Praktika und Laborversuche unter realen Bedingungen auf dem Campus oder bei den Netzwerkpartnern absolvieren.
 

Kaizen durch Innovation und Wissen

Auch für das Partnernetzwerk des Campus ist die Forschungsausrichtung von großer Bedeutung. Kooperative Entwicklungsprojekte können in kurzer Zeit und zu geringeren Kosten umgesetzt werden, da Studierende des Campus zur Unterstützung bereitstehen. Die Bedingungen vor Ort, das moderne Produktionslabor mit Mess- und Prüfeinrichtungen und die Anbindung an den Wissenspool der Universität Stuttgart ermöglichen den weiteren Ausbau der Technologieführerschaft und vergrößern den Innovationsvorsprung. Vorteile, von denen auch kleinere Unternehmen profitieren.

In enger Kooperation mit dem Lehrstuhl Umweltgerechte Produktionstechnik der Universität Bayreuth forschen wir mit insgesamt 40 Ingenieuren und Wissenschaftlern vor allem auf den Gebieten der Produktion und Logistik. Im Fokus stehen drei Themenfelder:
 

Innovative Prozesse

Hier stellen vor allem die additiven Fertigungsverfahren mit den zugehörigen unterstützenden Prozessen einen Schwerpunkt dar. Zur Erforschung neuer Anwendungen stehen mehrere vollständig ausgestattete Labors zur Verfügung. In praxisnahen Projekten lernen Industriepartner die Mehrwerte der additiven Fertigung wie Funktionsintegration oder Bauteilkonsolidierung kennen. Darüber hinaus werden Lösungsansätze entwickelt, wie die Prozesse der additiven Fertigung industrialisiert werden können.
 

Intelligente Wertschöpfungsketten

Mit innovativen Lösungen, methodischer Exzellenz und Werkzeugen der Digitalisierung unterstützen wir Unternehmen insbesondere im Kontext der Produktion. Mit Data Analytics, Prozess- und IoT-Kompetenz optimieren und digitalisieren wir die Produktion und tragen so zur digitalen Transformation der Wertschöpfung bei. Wir unterstützen Sie gerne von der Konzeption bis hin zur Umsetzung.
 

Effiziente Wertschöpfungssysteme

Wir sind Ihr Ansprechpartner für die ganzheitliche und nachhaltige Gestaltung von effizienten Wertschöpfungssystemen (Produktionssysteme und Supply Chains) sowohl in der Neuteile- als auch in der Austauschteileproduktion (Refabrikation/Remanufacturing). Mit methodenbasierten Ansätzen unterstützten wir Unternehmen unterschiedlichster Branchen zur Steigerung Ihrer Produktivität, Flexibilität und Liefertreue. Senken Sie zudem mit uns Durchlaufzeiten, Bestände und Rüstzeiten in Ihrer Produktion.

Das Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) ist eines der größten, forschungsstärksten und traditionsreichsten Institute der Fakultät für Produktions- Konstruktions- und Fahrzeugtechnik an der Universität Stuttgart. Mit den Forschungsbereichen Fabrikbetrieb und Fertigungstechnik sowie dem Applikationszentrum Industrie 4.0 und der innovativen Lernfabrik für advanced Industrial Engineering bietet es den Studierenden ein breites spannendes Portfolio. Modern eingerichtete Fertigungsmess- und Versuchslabors, Versuchsfelder für Industrieroboter, CAD-Labor, Oberflächentechnikum, Auftragsmanagementlabor betreiben das IFF und das Fraunhofer IPA gemeinsam.

Arbeits- und Forschungsschwerpunkte

Fabrikbetrieb

• Fabrikplanung und Produktionsoptimierung
• Auftragsmanagement & Wertschöpfungsnetze
• Komplexitätsmanagement
• Nachhaltige Produktion und Qualität
• Produktionsinformatik Industrie 4.0
  

Industrielle Fertigung

• Beschichtungssystem- und Lackiertechnik
• Galvanotechnik
• Fertigungsmesstechnik
• Funktionale Materialien
• Generative Fertigung/FDM

Das EEP hat die Aufgabe, Licht in die Studien- und Zahlenvielfalt im Bereich Energieeffizienz zu bringen. Es veröffentlicht regelmäßig den Energieeffizienz-Index der deutschen Industrie. Vorbild dafür ist der ifo Geschäftsklimaindex. Den produzierenden Unternehmen und der Gesellschaft wird anhand von Fakten aufgezeigt, welche messbaren Wertgewinne durch entsprechende Effizienzmaßnahmen möglich sind. Somit kann die volkswirtschaftliche Verantwortung jedes Einzelnen aufgezeigt und umgesetzt werden.

Der Politik und Gesellschaft werden Entscheidungsgrundlagen gegeben, um nachvollziehbare und effektive Investitions- und Subventionsentscheidungen treffen zu können und um die Zahl von Fehlentscheidungen zu minimieren. Ein besonderer Schwerpunkt am EEP ist der Praxisbezug. Ziel ist die schnelle Entwicklung und Umsetzung von Lösungen für die Industrie mit innovativen und integrierten Systemen zur Steigerung der Energieeffizienz und hieraus folgenden signifikanten Reduzierungen von Verlusten.

Arbeitskreise mit Industrieunternehmen dienen nicht nur dem Erfahrungsaustausch bei der Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen, sondern sollen auch neue energiesparende Technologien initiieren.

Arbeits- und Forschungsschwerpunkte

Betrieblicher Schwerpunkt: Technologie, Organisation und Wirtschaftlichkeit

• Energieeffizienz-Technologien: Erzeugung, Speicherung/Verteilung, Verwendung
• Energieeffizienz-Methoden: Managementsysteme, Energieoptimierte Wertschöpfungssysteme, Energieorientierte Produkt- und Prozessgestaltung
• Geschäftsmodelle mit/für Energieeffizienz: Identifikation von Handlungsfeldern, Entwicklung von Modellen

Volkswirtschaftlicher Schwerpunkt: Wirksamkeit und Wahrnehmung

• Wirksamkeitsprüfung: Statistische Daten, Metastudien, Studien, Indikatorerhebung
• Wirtschaftspolitische Gestaltung: Interessengruppen, Verbände, Parteien, Bundesregierung, EU, International
• Gesellschaftliche Wahrnehmung: eigene Veranstaltungen, Veröffentlichungen – auch außerhalb der Fachwelt