Fraunhofer-Studienbericht beschreibt KI-Anwendungsfälle und nachhaltige Energiekonzepte
Welche Digitalisierungsansätze eignen sich, um bestehende
Produktionsprozesse neu zu gestalten und zu optimieren? Das »International
Center for Networked, Adaptive Production (ICNAP)« stellt in seinem
jährlichen Studienbericht aktuelle Forschungsergebnisse zur
Digitalisierung der Produktion vor. Der kostenlose Bericht bietet
Einblicke in die Einbindung Künstlicher Intelligenz (KI) und
Implementierung Digitaler Zwillinge in der Produktion, beschreibt
Voraussetzungen für Plug-and-Produce-Technologien und betrachtet neue
nachhaltige Konzepte zur Überwachung und Steuerung von Energieverbräuchen
technischer Systeme.
Auch zehn Jahre nach der Einführung des Begriffs der Industrie 4.0 suchen
Unternehmen weiter nach Möglichkeiten, ihre Produktionsprozesse zu
modernisieren und zu digitalisieren. Ziel des International Center for
Networked, Adaptive Production, einem Zusammenschluss dreier Fraunhofer-
Institute in Aachen mit rund 30 Partnern aus verschiedenen
Industriezweigen, ist die fortschreitende Digitalisierung durch
kollaborative, praxisnahe Forschung zu unterstützen. Zu fünf einjährigen
Forschungsprojekten des Jahres 2023 haben die Partner auch in diesem Jahr
wieder einen umfangreichen Studienbericht veröffentlicht, der unter
www.ipt.fraunhofer.de/icnap-st
wird.
Praktische Anwendungen für Industrie 4.0
Hohe Kosten, fehlende Kenntnisse und wenig Erfahrung in der praktischen
Umsetzung von Industrie-4.0-Konzepten verhindern auch heute häufig in
vielen Unternehmen noch, dass das durchaus vorhandene Potenzial
ausgeschöpft wird. Drei der fünf Studien des Jahres 2023 befassen sich
deshalb mit praktischen und realistischen Anwendungsfällen für den
Technologieeinsatz. In einer Studie analysierten die Fraunhofer-
Forscherinnen und -Forscher die konkreten Herausforderungen, die mit der
Implementierung Digitaler Zwillinge in Produktionsumgebungen verbunden
sind. Der Leitfaden, der im Rahmen der Studie erstellt wurde, gibt
handfeste Vorschläge für die Integration des digitalen Zwillings in jedes
Produktionsumfeld und wurde zudem an einer »Modellfabrik 4.0« evaluiert.
In einer weiteren Studie wurden Anwendungsfälle untersucht, in denen KI
von großem Nutzen sein kann. Damit KI im gesamten Unternehmen leichter zu
integrieren und einzusetzen ist, erstellten die Forscherinnen und Forscher
eine technische Referenzarchitektur sowie ein organisatorisches Framework,
die als Modelle für verschiedene Anwendungsfälle dienen können.
Unter der Devise »Plug and Produce« konzentrierte sich das Forschungsteam
in einer dritten Studie auf eine vereinfachte Integration neuer
Technologien und Systeme in die laufende Produktion, bei der Flexibilität
und Anpassungsfähigkeit stets im Vordergrund stehen. »Plug and Produce«
beschreibt die Integration neuer Anlagen oder Systeme, ohne dass die
bestehenden Produktionsprozesse wesentlich gestört werden. Die drei
Studien befassen sich mit dem aktuellen Stand der jeweiligen Technologien,
zeigen die Herausforderungen auf, die der Nutzung in der Produktion im
Wege stehen, und untersuchen das Potenzial dieser Technologien anhand
konkreter Anwendungsfälle.
Nachhaltigkeit durch neue Energiekonzepte
Unternehmen, die Produktionsprozesse nachhaltiger gestalten wollen, können
durch geeignete Methoden und Tools zur Energieüberwachung ihren
Energieverbrauch zielgerichtet senken. In einer der fünf ICNAP-Studien
haben die Forscherinnen und Forscher deshalb einen Leitfaden für die
Überwachung des Energieverbrauchs industrieller Anwendungen entwickelt und
vorgestellt, um die Transparenz für eine nachhaltige Produktion zu
erhöhen.
Eine letzte Studie des diesjährigen Studienberichts konzentrierte sich auf
die Umwandlung drahtloser Sensoren, die normalerweise auf externe
Energiequellen angewiesen sind, in energieautarke Geräte. Auf diese Weise
lassen sich hohe Kosten einsparen und zeitaufwändige Prozesse zur
Herstellung der Energieversorgung wie der Austausch von Batterien
reduzieren sich. Die Studie untersuchte verschiedene Methoden zur
Verwirklichung einer autarken Stromversorgung und liefert umfassende
Informationen darüber, welche Quellen in der Produktion Energie für die
Sensoren liefern können.
Gemeinsames Arbeiten an Lösungen in der ICNAP Community
Das International Center for Networked Adaptive Production, ICNAP, ist ein
Zusammenschluss der drei Aachener Fraunhofer-Institute für
Produktionstechnologie IPT, für Lasertechnik ILT sowie für
Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, sowie weiterer Expertinnen
und Experten aus Industrie und Forschung. ICNAP wurde als offene
Forschungsplattform und industrielle Testumgebung gegründet, in der neue
Ansätze zur Digitalisierung in der Produktion entwickelt werden. Der
vorliegende Studienbericht wurde während des diesjährigen Jahrestreffens
der ICNAP Community vorgestellt, einer jährlich stattfindenden zweitägigen
Veranstaltung rund um neue Ansätze der Industrie 4.0.
Bei ihren Jahrestreffen stimmen die Mitglieder der ICNAP-Community
regelmäßig über die fünf neuen Studien des Folgejahres ab, die im Jahr
2024 durchgeführt werden:
- AI Everywhere – Generative AI for Production and Business Operations
- Seamless AI Integration through Plug and Produce Approach
- The Digital Twin Demonstrator – Bringing the Concept to Life. Better,
Faster, Smarter and Even More Connected
- Towards a Dark Factory – Leveraging Multidimensional Twins in a
Manufacturing Metaverse
- Zero-Trust Architectures for Interconnected Industry
In Zusammenarbeit mit den Industrie- und Forschungspartnern des ICNAP
werden die Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher diese Studien im nächsten
Jahr durchführen.
Der Studienbericht steht zum kostenlosen Download bereit unter:
www.ipt.fraunhofer.de/icnap-st
