Das neue Zentrum CCI (Cyber Cognitve Intelligence) will nicht nur die Forschung in Sachen Künstlicher Intelligenz voranbringen. Wichtig ist den Experten auch die Umsetzung in die Praxis.
Auf dem Weg zu personalisierten Produkten zu Kosten der Massenproduktion sorgt Künstliche Intelligenz (KI) für einen enormen Produktivitätsschub. Das liegt daran, dass sich Maschinen und Roboter perspektivisch mithilfe von Algorithmen selbst an veränderte Gegebenheiten in der Produktion anpassen können. Basierend auf großen Datenmengen und deren Auswertung mithilfe von KI werden Produktionen effizienter, flexibler einsetzbar und fertigen hochwertigere Ware. Und auch im Alltag wird KI zunehmend Einzug halten.
Im März 2019 wurde deshalb das Zentrum für Cyber Cognitive Intelligence CCI in Stuttgart gegründet, um die Forschung und den Technologietransfer von KI und maschinellem Lernen (ML) voranzutreiben. Professor Marco Huber ist Leiter des CCI und stellvertretender Leiter des WGP-Institutes für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universität Stuttgart, mit einer eigenen Abteilung für Kognitive Produktionssysteme Außerdem ist er Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.
Entwicklungen nach Bedürfnissen der Anwender
Aus einer Werkzeugbox eine Schraube herauszufischen und der Produktion zuzuführen, das scheint auf den ersten Blick ganz einfach zu sein. Doch hinter dem Vorgang verbirgt sich eine Vielzahl an Teilschritten: Die Schraube im Durcheinander der Teile zu erkennen, sie an der richtigen Stelle zu greifen, das Werkstück anzusteuern, die Schraube an der richtigen Stelle und in der richtigen Richtung einzudrehen – der Mensch erfasst solche Abläufe intuitiv. Ein klassischer Produktionsroboter dagegen muss für jeden einzelnen Teilschritt von einem Experten programmiert werden. „Bis der Roboter zuverlässig funktioniert, vergeht viel Zeit, und die personalintensive Programmierung ist teuer“, erklärt Professor Marco Huber.
In einem kognitiven Produktionssystem erfolgt eine solche Programmierung ohne menschliches Zutun. Der Roboter lernt autonom, zum Beispiel in einer simulativen Umgebung oder durch Nachahmung, welche Schritte er auszuführen hat. Daraus generiert er selbst sein Programm und führt dieses schließlich aus. Dass Maschinen sich tatsächlich selbst programmieren, sei zwar noch Zukunftsmusik, „aber in Teilbereichen, wie etwa der Objekterkennung, funktioniert das zumindest unter Laborbedingungen schon sehr gut“, erläutert Huber. „Das wollen wir jetzt mit dem CCI in die Praxis bringen“, ergänzt der Wissenschaftler.
Die Entwicklungen innerhalb des Zentrums werden an den Bedürfnissen der Anwender ausgerichtet. Die Unternehmen werden direkt einbezogen, um einen schnellen Transfer zu gewährleisten.
FabOS verbindet IT-Infrastruktur und Automatisierungstechnik um KI-Anwendungen zu befähigen. | Quelle: Fraunhofer IPA, Rainer Bez
Offenes und sicheres Betriebssystem für die Fabrik der Zukunft
Erste Projekte des Zentrums sind schon gestartet. In FabOS – Vision für ein offenes, verteiltes, echtzeitfähiges und sicheres Betriebssystem für die Produktion arbeiten u.a. die WGP-Institute IFF und ISW der Universität Stuttgart zusammen.
„Unser Ziel ist es, ein offenes und verteiltes sowie echtzeitfähiges und sicheres Betriebssystem für die wandlungsfähige Automatisierung der Fabrik der Zukunft zu entwickeln“, so Projektleiter Daniel Stock. Das System dient dann als Grundlage eines Ökosystems für datengetriebene Dienste und KI-Anwendungen.
Hybride Cloud-Plattformen und IIoT (Industrial Internet of Things)-Anwendungen sind Kernelemente cyber-physischer Architekturen und werden die Basis der zukünftigen Produktions-Lösungen sein. FabOS stellt die Komponenten bereit und verknüpft Maschinen, Infrastruktur und Dienste. So wird die Wandelbarkeit der Systeme und Infrastruktur in der Produktion vom Sensor über die Maschine bis zur kompletten Fabrik ohne Systemgrenzen sichergestellt.
„Wir wollen bei der Strukturierung von Daten unterstützen und damit die aufwändige Datenvorverarbeitung erleichtern. Über die Integration und Bereitstellung von leistungsfähigen Rechenressourcen wie z.B. GPU-Cluster können wir das Fachpersonal und Domänenexperten bei der Umsetzung von KI-Projekten entlasten, auch weil wir entsprechende Werkzeuge und Dienste anbieten,“ so Daniel Stock.
Gemeinsam mit Industrieunternehmen wurden in einem Workshop Anfang Juni die ersten FabOS-Fallstudien diskutiert. Das Feedback der Unternehmen hilft den Wissenschaftlern bei der Schärfung der Anforderungen und bei der Ausarbeitung des detaillierten Umsetzungskonzepts.
Das FabOS-Konsortium bewirbt sich nun gemeinsam mit ausgewählten Industriepartnern in der zweiten Phase des KI-Innovationswettbewerbs des BMWi. Die Entscheidung wird Ende August fallen.
Beitragsbild: Ein Betriebssystem für die Produktion ermöglicht die Verschmelzung von Informationstechnik (IT) und operativen Technologien (OT). | Quelle: IFF Stuttgart, Rainer Bez
Mehr Informationen
Cyber Cognitive Intelligence
www.ipa.fraunhofer.de/de/zusammenarbeit/industry-on-campus/s-tec/zentrum_fuer_cyber_cognitive_intelligence.html
Förderer
Das CCI wird gefördert vom: Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg
FabOS wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert, Projektträger ist DLR
Ansprechpartner
Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb IFF
Universität Stuttgart
Prof. Thomas Bauernhansl
Institutsleiter
Tel.: +49 (711) 970-1101
E-Mail: thomas.bauernhansl@iff.uni-stuttgart.de
Prof. Marco Huber
Stv. Institutsleiter, Leiter des CCI
Tel.: +49 (711) 970-1960
E-Mail: marco.huber@iff.uni-stuttgart.de
Daniel Stock
Projektleiter FabOS
Tel.: +49 (711) 970-1215
E-Mail: daniel.stock@ipa.fraunhofer.de
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