Kognitive Automation für die Produktion - Der modulare Softwarebaukasten für kognitive Automatisierungsfunktionen

Das geplante Forschungsvorhaben zielt darauf ab, bisher manuelle und komplexe Prozessschritte im produktionstechnischen Umfeld zu automatisieren, insbesondere in Bereichen wie dem Sonderanlagenbau oder der flexiblen Fertigung kleiner Losgrößen. Diese erfordern bisher menschliches kognitives Denken, da die Flexibilität und Variabilität gegenwärtiger Ansätze nicht ausreicht, um die notwendigen Anforderungen zu erfüllen. Ein zentraler Aspekt des Projekts ist daher die Entwicklung eines modularen Softwarebaukastens für kognitive Automatisierungsfunktionen. Dieser soll nicht nur für spezifische Anwendungen nutzbar sein, sondern auch auf andere Szenarien übertragbar sein und eine nachhaltige Verwertung sicherstellen.

Die angestrebte Lösung kombiniert innovative Ansätze aus den Bereichen künstliche Intelligenz (KI), Robotik und generativer Benutzerinteraktion, um eine intelligente Automatisierung zu ermöglichen. Ziel ist es, flexiblere Handhabungsprozesse, individualisierte Qualitätsprüfungen und selbstoptimierende Prozessführungen zu realisieren. Mit Technologien wie Reinforcement Learning, kognitiven Modellen und heuristischer Suche soll eine autonome und adaptive Produktionsweise geschaffen werden, die sich dynamisch an wechselnde Anforderungen und Bauteilvariationen anpassen kann.

Die wissenschaftlichen Herausforderungen liegen insbesondere in der Objekterkennung, flexiblen Bahnplanung von Robotern und der intelligenten Parametrierung von Überwachungsfunktionen. Gleichzeitig wird ein hoher Bedienkomfort durch innovative UX-Technologien angestrebt, um die Komplexität für Anwender zu minimieren. Das interdisziplinäre Konsortium aus wissenschaftlichen und industriellen Partnern stellt sicher, dass sowohl technologische Innovationen als auch die praktische Anwendbarkeit der Lösungen gewährleistet werden.

Durch den modularen und interoperablen Ansatz soll der Baukasten nicht nur die Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit der Industrie stärken, sondern auch eine Grundlage für zukünftige kognitive Automatisierungslösungen schaffen.

Das zentrale Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines modularen Softwarebaukastens, der kognitive Automatisierungsfunktionen integriert und auf unterschiedliche Produktionssysteme anpassbar ist. Dieser Baukasten soll hochkomplexe Produktionsprozesse automatisieren, darunter das Rüsten von (Laser-)Bearbeitungsanlagen, die Parametrierung von Überwachungsfunktionen bei Befüllanlagen sowie die individualflexible Qualitätsprüfung mit Robotern. Die Softwareplattform wird auf Modularität, Interoperabilität und Echtzeitfähigkeit ausgelegt, um neue Funktionen einfach hinzufügen und bestehende Module austauschen zu können.

Konkret sollen innovative Lösungen entwickelt werden, um den Automatisierungsgrad zu erhöhen und gleichzeitig die Flexibilität und Effizienz zu steigern. Dazu zählen das automatisierte Rüsten von Großbearbeitungsmaschinen durch kognitive Robotikfunktionen wie Werkstückerkennung, Bahnplanung und Spannstrategien; die adaptive Parametrierung von Überwachungsfunktionen für eine präzise Fehlererkennung in Befüllanlagen; sowie die Entwicklung intelligenter Qualitätsprüfsysteme, die sich flexibel an unterschiedliche Prüfanforderungen anpassen und autonom Prüfprozesse durchführen können.

Ein übergeordnetes Ziel ist die Integration kognitiver Funktionen wie maschinelles Lernen und selbstoptimierende Steuerungssysteme, um Produktionsprozesse autonom zu steuern, anzupassen und zu überwachen. Dabei wird besonderer Wert auf Echtzeitfähigkeit, Prozessstabilität und eine robuste Fehlervermeidung gelegt, um die Sicherheit und Verlässlichkeit der Systeme zu gewährleisten. Das Projekt zielt darauf ab, industrielle Produktionssysteme effizienter, flexibler und nachhaltiger zu gestalten, indem innovative kognitive Automatisierungsfunktionen entwickelt und praxisnah validiert werden.

Das geplante Forschungsvorhaben zielt mit der Entwicklung eines modularen Softwarebaukastens für kognitive Automatisierungsfunktionen darauf ab, eine durchgehende Automatisierung bei maximaler Flexibilität und Qualität zu ermöglichen, wodurch bedeutende technologische und wirtschaftliche Impulse für die Industrie in Sachsen und darüber hinaus gesetzt werden. Der Softwarebaukasten, der Schlüsseltechnologien wie künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und Robotik integriert, schafft eine Plattform zur Automatisierung hochkomplexer Produktionsprozesse und unterstützt damit die Wettbewerbsfähigkeit der sächsischen Industrie. Die Anwendungen reichen von der Automobilproduktion über den Maschinenbau bis hin zur Logistik und Elektronikfertigung, mit einem erheblichen Marktwachstumspotenzial im Kontext von Industrie 4.0. Neben der Verbesserung von Produktionsprozessen fördert das Vorhaben die Schaffung hochqualifizierter Arbeitsplätze, den Wissens- und Technologietransfer sowie die Innovationskraft des Standortes. Die wirtschaftlichen Vorteile umfassen Umsatzsteigerungen durch Lizenzvergaben, Serviceleistungen und neue Produkte sowie signifikante Kosteneinsparungen und Qualitätssteigerungen in der Produktion. Zusätzlich stärkt das Projekt die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie, adressiert gesellschaftliche Herausforderungen wie den Fachkräftemangel und trägt nachhaltig zur internationalen Positionierung des Innovationsstandortes Sachsen bei.

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01.01.2025 - 31.12.2027

Die Projektpartner danken der Europäische Union und dem Freistaat Sachsen für die finanzielle Unterstützung.