Ein Jahr nach Start des Darmstädter Kompetenzzentrums für Arbeit und Künstliche Intelligenz (KompAKI), dessen Leitung im August von Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich übernommen wurde, gibt es in einigen Teilprojekten bereits weitreichende Fortschritte. Gemeinsam mit elf Instituten der TU Darmstadt und der Hochschule Darmstadt sowie acht Unternehmen und sieben Multiplikatoren sind MitarbeiterInnen unterschiedlicher Forschungsgruppen des PTW an insgesamt sieben der elf Entwicklungs- und Pilotprojekten beteiligt. Das Kompetenzzentrum für Arbeit und Künstliche Intelligenz (KompAKI) in Darmstadt zielt darauf ab, Potentiale einer menschengerechten Anwendung Künstlicher Intelligenz (KI) zu untersuchen und zu erschließen. Hierfür werden u.a. Ansätze kooperativer KIs erforscht sowie neue Methoden entwickelt, um die Arbeit in KI-unterstützten Arbeitssystemen zu bewerten. KompAKI verfolgt einen zweiteiligen Ansatz: Zunächst werden in sechs Entwicklungsprojekten die Potentiale von KI in der Arbeitswelt im Rahmen unterschiedlicher Themenfelder untersucht. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend in fünf Pilotprojekten gemeinsam mit den Industriepartnern des Projekts validiert. Die Ergebnisse aller Teilprojekte werden nach deren Abschluss für einen Transfer in Lehre und Praxis aufbereitet. Mit dem Start des Projekts im Oktober 2020 begann auch für einige PTW-Mitarbeiter*Innen die Arbeit an ersten Entwicklungs- und Pilotprojekten. Neben der Entwicklung einer Methodik zur Identifikation von KI-Bedarfen in Entwicklungsprojekt 1 konnte eine umfangreiche Liste möglicher KI-Use Cases erstellt werden. Diese wird zu Beginn des Jahres 2022 auf der Projekthomepage veröffentlicht und kann im weiteren Verlauf als Inspiration für verschiedene Anwendungsfälle zur Deckung identifizierter KI-Bedarfe eingesetzt werden. In Pilotprojekt 1, welches die Erkenntnisse des ersten Entwicklungsprojektes nutzt, konnte die entwickelte Methodik zur Bedarfsidentifizierung bereits bei zwei Partnerunternehmen angewandt und validiert werden. In diesem Zuge entstanden Use Cases zum Einsatz von KI in digitalen Assistenzsystemen, deren Implementierung Bestandteil zukünftiger Arbeitspakete sein wird. Erste Ergebnisse zeigten sich ebenfalls in Entwicklungsprojekt 2, welches den Fokus auf die Entwicklung KI-basierter Geschäftsmodelle legt. Hierbei wurde durch Auswertung bestehender Geschäftsmodelle eine Taxonomie entwickelt, um unterschiedliche Geschäftsmodellansätze zu systematisieren und vergleichbar zu machen. Weiterhin wurden im Rahmen von Unternehmensbefragungen Erkenntnisse zur Zahlungsbereitschaft für KI-basierte Dienstleistungen gesammelt. Der Konferenzbeitrag zu den Ergebnissen dieses Teilprojekts wird im kommenden Jahr auf der Projekthomepage veröffentlicht. Das ebenfalls zu Beginn von KompAKI gestartete Pilotprojekt 3 behandelt den Einsatz von KI in der Qualitätssicherung. Hier steht der Paradigmenwechsel von der klassischen Post-Prozess statistischen Prozesskontrolle hin zur KI-basierten In-Prozessüberwachung mit Hilfe von Deep Learning im Fokus. Die Ergebnisse dieses Pilotprojekts resultieren in einem Demonstrator, der im Jahr 2022 in der Prozesslernfabrik CiP fertiggestellt wird. Neben den fünf bereits laufenden Teilprojekten werden im kommenden Jahr auch die letzten drei Pilotprojekte unter Beteiligung von PTW Mitarbeiter*Innen starten. Diese werden sich unter anderem mit dem Einsatz von KI im Kontext von Wertstromanalysen, Geschäftsmodellen sowie User Interfaces bei Werkzeugmaschinen befassen.

Seit Beginn des Jahres dürfen wir am PTW im Auftrag des EIT Manufacturing vier neue internationale Forschungsprojekte bearbeiten und damit relevante produktionstechnische Fragestellungen mit unseren europäischen Partnern thematisieren. Unter folgenden Links können Sie weiterführende Informationen zu den einzelnen Projekten erhalten:

Unser neues Schulungsprogramm für 2022 ist da! In unserer #Lernfabrik vermitteln wir Ihnen und Ihren Mitarbeitenden die Anwendung von Methoden und Werkzeugen entlang der Themenblöcke #LeanFactory, #LeanManufacturing, #LeanQuality, #LeanManagement sowie ab nächstem Jahr auch zu den Themen #Energieeffizienz und #KünstlicheIntelligenz in der #Produktion. Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann kontaktieren Sie uns gerne unter info@prozesslernfabrik.de und schauen Sie für weiterführende Informationen gerne direkt in unsere Broschüre!

Der Produktionsanlauf ist eine Kernkompetenz für Unternehmen. In der Anlaufphase kommt es regelmäßig zu Problemen, die zu Verfügbarkeits-, Leistungs- und Qualitätsverlusten führen. Sie müssen unter hohem Zeit- und Kostendruck nachhaltig gelöst werden. In der Dissertation wird eine Methodik entwickelt, die die Vorbereitung auf unvorhergesehene Probleme (Planung) und die flexible Reaktion (Anpassung) ermöglicht, wenn ersichtlich wird, dass bisherige Anstrengungen zur Problemlösung nicht ausreichen. Dazu beschreibt die Methodik eine systematische Vorgehensweise und berücksichtigt Risiken des Anlaufprojekts, Anforderungen, die bewertete Problemlösungsfähigkeit und relevante Stellgrößen digital unterstützter Problemlösungsprozesse. Die Dissertation kann hier eingesehen werden.

Ziel des Tutoriums ist es, Studierenden den Umgang mit Methoden des maschinellen Lernens und der professionellen Softwareentwicklung im Kontext der Produktion, sowohl theoretisch als auch praktisch am Beispiel der Prozesslernfabrik CiP, zu vermitteln. Das Tutorium startet im Wintersemester 21/22. Weitere Informationen finden Sie hier: www.ptw.tu-darmstadt.de The aim of the tutorial is to teach students how to use machine learning methods and professional software development in the context of production, both theoretically and practically, using the process learning factory CiP as an example. The tutorial starts in the winter semester 21/22. Further information can be found here: www.ptw.tu-darmstadt.de

Fünf Jahre voller Erfolge im Mittelstand 4.0-Kompetenzzentrum Darmstadt gehen zu Ende. Mit über 300 Sensibilisierungs­veranstaltungen, mehr als 400 Workshops und fast 150 Fachgesprächen konnten in der Projektlaufzeit über 14.000 Teilnehmende aus der Industrie erreicht werden. Auch der Corona Pandemie konnte durch die Umstellung auf Onlineformate getrotzt werden, wodurch der Kreis der Teilnehmenden über die Region hinaus auf ganz Deutschland wuchs. Im August 2021 endete nun die Förderlaufzeit des Kompetenzzentrums. Wir danken den Partnerinstituten PtU, DiK, IAD, den Fraunhofer Instituten SIT und LBF und der IHK für die Zusammenarbeit im Projekt. Seit September wird das erfolgreiche Konzept unter dem neuen Namen „Mittelstand-Digital Zentrum Darmstadt“ für weitere drei Jahre gefördert. Im neuen Zentrum wird mittelständischen Unternehmen wieder eine große Bandbreite an kostenfreien Unterstützungsformaten im Themenbereich der Digitalisierung geboten. Hierzu konnten wir das Fraunhofer IGD als passende Ergänzung im Konsortium gewinnen. In den kommenden Monaten wird das Angebot in den Schwerpunkten plattformbasierte Wertschöpfung, datenbasierte Services, menschzentrierte digitale Arbeitsgestaltung, IT- und Datensicherheit, CO2 neutrale Wertschöpfung und künstliche Intelligenz präsentiert. Von niederschwelliger Sensibilisierung bis hin zu Qualifizierung und Umsetzung lassen sich kostenfreie Angebote über die Homepage des Zentrums buchen (www.mit40.de). Begleitend zum neuen Zentrum wurde das Impact Transferzentrum GmbH & Co. KG gegründet. Es hat die Aufgabe das geförderte Projekt in den kommenden drei Jahren in selbsttragende Strukturen zu überführen, um die geschaffenen Projektergebnisse (Formate, Strukturen, Netzwerke und Inhalte) langfristig für Unternehmen und beteiligte Projektpartner aufrechtzuerhalten. Anfragen, Angebote und Leistungen, die nicht durch die Förderung im Projekt abgedeckt sind, werden vom Impact Transferzentrum durchgeführt (www.impact-transferzentrum.de). Die Leitung der beiden Zentren liegt zu diesem Zweck personell in einer Hand. Wir wünschen allen Beteiligten viel Erfolg bei der Umsetzung!

Der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 untersucht in seiner neuen Expertise „KI zur Umsetzung von Industrie 4.0 im Mittelstand“ den Einsatz und die unternehmerischen Potenziale von KI-Lösungen. Sie zeigt grundlegende Vorgehensweisen bei der Durchführung von KI-Vorhaben auf und liefert Anwendungsbeispiele aus der industriellen Praxis. Die Expertise wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt auf Basis einer Online-Befragung erstellt. „KI ist der entscheidende Schlüssel, um Nutzen aus Industrie 4.0 Technologien zu ziehen. Wir beobachten, dass es insbesondere in mittelständischen Unternehmen eine Zurückhaltung in der Anwendung von KI gibt“, so Dietmar Goericke (VDMA – Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e. V.), Mitglied des Forschungsbeirats der Plattform Industrie 4.0. „Die vorliegende Expertise gibt wertvolle Hinweise zu den Gründen und erste Hilfestellungen in Form eines Leitfadens. Es besteht also weiter Aufklärungs- und Handlungsbedarf.“ Die Expertise „KI zur Umsetzung von Industrie 4.0 im Mittelstand“ ist fokussiert auf produzierende kleine und mittlere Unternehmen (KMU) und vergleicht ihre Situation mit der von großen Unternehmen. Die quantitativen Ergebnisse aus der Online-Befragung von 117 Vertreterinnen und Vertretern produzierender Unternehmen werden durch Interviews mit 20 Expertinnen und Experten ergänzt. Die Auswertung der Daten zeigt, dass nur ein Bruchteil mittelständischer Unternehmen tatsächlich schon Erfahrungen mit KI (Künstlicher Intelligenz) gesammelt hat. Ein Grund ist die immer noch unzureichende digitale Infrastruktur, die eine mangelnde Datenqualität zur Folge hat. Ein anderer ist das fehlende Know- how, um Sensorik, Datenerfassung, Aufbereitung und Anwendung von KI-Algorithmen zu planen und umzusetzen. Obwohl KI von vielen Befragten als wichtiges Thema für das Geschäftsmodell erkannt wird, kommt es in der Mehrzahl der mittelständischen Unternehmen nicht dazu, dieses Know-how aufzubauen. Orientierung an erfolgreichen Beispielen aus der Praxis Da bisher nur eine kleine Anzahl der befragten KMU von den umfangreichen Fördermöglichkeiten im KI- Umfeld Gebrauch gemacht haben, sollte der Nutzen der KI-Anwendungen in den Vordergrund gestellt werden. Dies gelingt glaubwürdiger durch Berichte anderer Unternehmen, die auf die eigene Problemsituation beziehungsweise Herausforderung übertragbar sind. Beispiele aus der Industrie zeigen daher auf, welche Anwendungen aus dem Produktionskontext bereits erfolgreich realisiert werden konnten – aber auch, welche Herausforderungen und Verbesserungspotenziale bestehen, beispielsweise vereinfachte Antragsverfahren und schnellere Bewilligungsentscheidungen. Leitfaden für den Einsatz von KI-Anwendungen Auf der Basis dieser Erkenntnisse werden abschließend die erkannten Stärken, Schwächen, Chancen und Risiken des Einsatzes von KI-Anwendungen in KMU zusammengefasst, um systematisch Handlungsoptionen für eine erfolgreiche strategische Antwort abzuleiten. Ein Leitfaden bietet KMU des Maschinen- und Anlagenbaus eine Orientierung, wie Probleme aus dem Produktionskontext mit KI- Anwendungen gelöst werden können. Prof. Dr.-Ing. Joachim Metternich, Leiter des PTW: „Unsere Untersuchung zeigt deutlich: Wer sich schneller als Mitbewerber einen thematischen Zugang verschafft und mit den passenden KI-Lösungen früher an den Start geht, hat einen Marktvorteil. Das zeigt unter anderem der Erfolg der Unternehmen, die wir im Rahmen der Expertise mit ihren KI-Anwendungen vorstellen. Allerdings wird KI erst dann in der Breite des Mittelstands Einzug halten, wenn individuelle Aufgabenstellungen durch eine anwendungsfreundliche KI auch von Nicht- Expertinnen und Experten gelöst werden können. Für diese datenarme KI ‚aus dem Baukasten‘ ist noch einiges an Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu leisten.“ Die Expertise und der Leitfaden stehen auf der acatech Webseite zum kostenlosen Download zur Verfügung. Über die Expertisen des Forschungsbeirats der Plattform Industrie 4.0 Als Sensor von Entwicklungsströmungen beobachtet und bewertet der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 die Leistungsprofilentwicklung von Industrie 4.0 und konzentriert sich inhaltlich auf folgende Themenfelder: Wertschöpfungsnetzwerke, Technologische Wegbereiter, Neue Methoden und Werkzeuge und Arbeit und Gesellschaft. Hier setzen die Expertisen des Forschungsbeirats an. Vor dem Hintergrund der Themenfelder werden klar umrissene Problemstellungen aufgezeigt, Forschungs- und Entwicklungsbedarfe definiert und Handlungsoptionen für eine erfolgreiche Gestaltung von Industrie 4.0 abgeleitet. Die Expertisen liegen in der inhaltlichen Verantwortung der jeweiligen Autorinnen und Autoren. Alle bisher erschienenen Publikationen des Forschungsbeirats sind hier zu finden. Über den Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 Der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0, der aus dem Wissenschaftlichen Beirat Industrie 4.0 aus dem Jahre 2013 hervorgeht, konstituierte sich 2018 in seiner aktuellen Zusammensetzung neu. Im Forschungsbeirat sind 19 Vertreter aus der Wissenschaft und 13 Repräsentanten aus der Wirtschaft tätig, um die Plattform Industrie 4.0, ihre Arbeitsgruppen und die Bundesministerien, insbesondere das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), unabhängig zu beraten. Die Arbeit des Forschungsbeirats zielt darauf ab, über die Erarbeitung von wissenschaftsbasierten Forschungsempfehlungen, die Weiterentwicklung und Umsetzungsplanung von Industrie 4.0 in der deutschen Wirtschaft voranzutreiben. Der Forschungsbeirat versteht sich als Impulsgeber für künftige Forschungsthemen und Berater zur Umsetzung von Industrie 4.0. Die Arbeit des Forschungsbeirats wird durch acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften koordiniert und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Im PPM Projekt wird in Kooperation mit Partnern aus der Industrie ein digitales Shopfloor Management Tool als Brücke zwischen Produktionsdaten und Endnutzer entwickelt. Hierdurch soll auf Basis von maschinellem lernen Anomalien in der Produktion identifiziert, an Entscheidungsträger kommuniziert und zu ergreifende Maßnahmen vorgeschlagen werden. Final können durch die gesammelten Erfahrungen Anomalien frühzeitig erfasst und präventiven Maßnahmen zur Vermeidung von Produktionsausfällen ermöglicht werden. Es besteht die Möglichkeit bei Interesse an dem Projekt mitzuwirken, melden Sie sich hierzu gerne bei: l.longard@ptw.tu-darmstadt.de

Ein Erfolgsfaktor zur Bewältigung aktueller Herausforderungen produzierender Unternehmen sind die Kompetenzen der Mitarbeitenden und ihre zielgerichtete Weiterentwicklung. Herr Dr.-Ing. Rupert Glass hat in seiner Dissertation ein Messverfahren für fachlich-methodische Kompetenzen entwickelt. Dieses ist in Lernfabriken und Unternehmen einsetzbar. Auf Basis der Messung können Schulungen mit Hilfe von erarbeiteten Erfolgsfaktoren zielgenau verbessert werden. Das PTW dankt Dr.-Ing. Rupert Glass für seine hervorragende Arbeit und wir freuen uns, weiterhin mit Ihm als Projektleiter des Mittelstand-Digital Zentrum Darmstadt zusammen zu arbeiten. www.mit40.de Die Veröffentlichung finden Sie hier.

In bester Lage entsteht ein neues Lernfabrikgebäude für die Produktionsforschung am PTW: Die FlowFactory. Das Gebäude wird sich westlich der bestehenden Prozesslernfabrik CiP in den Campus Lichtwiese einfügen und somit zentral sichtbar und gut erreichbar direkt neben dem Maschinenbaugebäude liegen. Die FlowFactory wird einen eigenen Seminarraum und temporäre Arbeitsplätze für Studierende beinhalten. Bei der Gestaltung der Produktionsfläche wird eine innovative Versorgungsinfrastruktur entwickelt, die große Layoutflexibilität ermöglicht: Dies ist die Basis für die Erforschung neuartiger technischer und organisatorischer Umsetzungsmöglichkeiten der digitalisierten, schlanken Produktion und Logistik. Ziel der FlowFactory ist es, die Wertschöpfung einer produzierenden Kleinserienfertigung der Zukunft vollständig abzudecken und weiterzuentwickeln. Im Gegensatz zur Prozesslernfabrik stehen dabei nicht aktuelle Gestaltungsmöglichkeiten einer schlanken Produktion im Fokus, sondern die Weiterentwicklung schlanker Produktionssysteme für zukünftige Anforderungen. Adressierte Herausforderungen in der Produktion sind dabei Prozess- und Produktstandardisierungen in der Einzelstück- und Unikatfertigung, eine Mehrwertgenerierung des Produkts durch Digitalisierung, ein schlankes Logistikkonzept für Unikatfertigungen sowie der Aufbau digitaler Architekturen der Leistungserbringung. In der FlowFactory wird auf über 500 m² Fläche ein variantenreiches Produktionsumfeld mit kundenindividuellen Aufträgen von Wareneingang bis Warenausgang entstehen. Neben einer additiven und zerspanenden Fertigung soll auch eine Oberflächenbehandlung realisiert werden. Im Fokus des Wertstroms stehen außerdem manuelle und teilautomatisierte Montageprozesse. Der Materialfluss wird durch innovative Formen der Lagerung, des Transports und der Bereitstellung ermöglicht. Der Material- und Informationsfluss muss dabei von Kunde bis Warenauslieferung gedacht werden. Technologische Entwicklungen wie der Einsatz Künstlicher Intelligenz oder Automatisierungspotentiale sollen nicht lediglich als Showcase gezeigt werden, sondern vielmehr einen zielgerichteten Mehrwert in der Produktion geben. In der FlowFactory wird zusätzlich ein MakerSpace entstehen. Dieser wird Studierenden und Forschenden ein freies, offenes Umfeld bieten, um Lehr- und Forschungsprojekte voranzutreiben. Der Neubau ist ein Resultat erfolgreicher Forschungsprojekte wie dem Mit 4.0 Darmstadt und kontinuierlicher Partnerschaften mit Industrieunternehmen. Er wird gefördert durch das Land Hessen im Rahmen eines EU-Förderprogramms. Die FlowFactory wird Forschenden, Studierenden und Industrieteilnehmer/Innen eine einzigartige Lernfabrik für ein wettbewerbsfähiges Hessen bieten. Die Bauarbeiten beginnen im Sommer dieses Jahres und die FlowFactory wird Anfang 2023 einsatzbereit sein.

Im Januar 2021 hat Dr.-Ing. Joscha Kaiser seine Doktorarbeit zum Thema „Logistische Planungsalternativen im Wertstromdesign“ erfolgreich abgeschlossen.

Künstliche Intelligenz (KI) bietet vielseitige Potenziale für den Einsatz in der Produktion und kann einen wichtigen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit produzierender Unternehmen leisten. Trotz der vorhandenen Potenziale und Initiativen zeigen Erhebungen aus den vergangenen Jahren, dass KI-Lösungen bisher nur von wenigen Unternehmen und in Randbereichen genutzt werden.

In der Problemlösung entsteht kontinuierlich neues Wissen. Das Projekt TexPrax zeigt welche Assistenzsysteme auf diesen wertvollen Textdaten aufgebaut werden können. Die Ergebnisse sind kostenfrei zugänglich: Entweder in den regelmäßigen Beteiligungsforen und jetzt neu auch auf Youtube

Die komplexen Prozesse in der Triebwerkswartung bedarfsgerecht durch digitale Technologien unterstützen – Für diese Herausforderung werden im Projekt BeST Lösungsansätze entwickelt und umgesetzt.

Am 7. und 8. April fand die METAV Digital Intelligente Produktion statt, in welcher die WGP (Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik e.V.) hochkarätige und international geachtete Forschungsergebnisse für eine effiziente, zukunftsfähige und nachhaltige Produktion vorstellte. Das PTW hat dazu zwei aktuelle Themen beigetragen.

Aktuelle Trends über die Wertschöpfung der Zukunft in Deutschland

Am 10. März fand digital der InnoPuls-Kongress des Bundesministeriums für Bildung und Forschung statt. Dieser hatte zum Ziel, aktuelle Trends über die Wertschöpfung der Zukunft in Deutschland aufzuzeigen, zu vermitteln und in Diskussionsforen Interessierten eine Plattform für Vernetzung und Austausch zu bieten. Das PTW war mit mehreren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in

European research project InterQ To achieve full control of the quality of industrial manufacturing processes and equipment, moving towards zero-defect manufacturing is a key challenge in strategic economic sectors, such as aeronautics, energy and automotive. Currently, thanks to digital means, a large volume of data is generated and

Ressourceneffizienz in industriellen Wertschöpfungsketten? Ja, bitte!

Das PTW und die Partner des ArePron-Transferprojekts stellen die Projektergebnisse bei der PIUS-Länderkonferenz vor.

Steigerung der Ressourceneffizienz entlang des Produktlebenszyklus

Im Januar 2021 ist das einjährige Transferprojekt ReOptify (Ressource Optimization along the product lifecycle) gestartet. Ziel des Projektes ist die Steigerung der Ressourceneffizienz.