Themenbroschüre visIT: Aktuelle Einblicke in unsere Forschung

In unserer Themenbroschüre visIT bekommen Sie in konzentrierter Form tieferen Einblick in jeweils ein Schwerpunktthema unserer Forschung. Hier kommen unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler selbst zu Wort und berichten über Projekte, Entwicklungen und Ergebnisse.

Auf Wunsch nehmen wir Sie gerne in den Verteiler für die Print- oder Digitalausgabe - Sie bekommen visIT dann ca. zwei bis drei Mal pro Jahr kostenlos zugeschickt. Schreiben Sie dazu einfach eine E-Mail an: publikationen@iosb.fraunhofer.de oder nutzen Sie das in der Teaserbox rechts bzw. unten verlinkte Bestellformular.

Begleitend zu visIT erscheint jeweils der vierseitige Newsletter InfOSB mit aktuellen Informationen aus allen Sparten des Instituts. visIT-Abonnenten bekommen ihn automatisch.

Im März 2022 haben wir – unterstützt und gefördert vom Bund und Land Baden-Württemberg – nach zweijähriger Bauzeit die Karlsruher Forschungsfabrik in Betrieb genommen. Mit unserem damals gewählten Motto: »Forschungsfabrik für KI-integrierte Produktion« liegen wir – mehr als wir es damals dachten – im Trend der Anstrengungen der deutschen Industrie. Inzwischen laufen in der Karlsruher Forschungsfabrik Projekte mit unterschiedlichen Partnern: Start-ups, mittelständischen Maschinenbauer, BMWE-Projekte wie Catena-X und Factory-X oder eine DFG-Forschergruppe zu »Unreifen Produktionsprozessen«. 

Das Gegenstück in Lemgo, die SmartFactoryOWL, hat sich seit ihrer Einweihung 2016 zum weithin anerkannten Reallabor für Smart Automation, energetische Optimierung und neuerdings verstärkt kognitive Robotik entwickelt. Kernidee beider Einrichtungen ist es, Industrie 4.0-Technologien sprichwörtlich greifbar zu machen: So werden sie verständlich, ihr Nutzen für Entwickler und Anwender transparent und es wird auch klar, welches Potenzial und welche Entwicklungschancen immer noch in ihnen stecken. Gleiches gilt für den Einsatz von Maschinellem Lernen und Künstlicher Intelligenz: Unsere Forschungsfabriken helfen dabei, zu erkennen, was die KI leistet, welche Möglichkeiten sie bietet, aber auch, an welchen Stellen menschliche Kreativität und Expertise unersetzbar sind.

Forschungsfabriken sind Showrooms, Testfelder und Erprobungsumgebungen für neue Werkstoffe, neue Produktionsprozesse, neue Maschinen und neue IT-Lösungen, und zwar in ihrem Zusammenspiel: Nur in der Kooperation der Disziplinen und an den Nahtstellen zwischen den Fachgebieten entstehen Innovationen, die das Potenzial haben, industrielle Anwender zu überzeugen und sich letztlich in der Praxis durchzusetzen. In Karlsruhe arbeiten darum das Fraunhofer ICT, das Institut für Produktionstechnik (wbk) am KIT und das Fraunhofer IOSB eng zusammen, in Lemgo kooperieren TH OWL und Fraunhofer IOSB-INA.

In diesem Heft zum vierten Geburtstag der Karlsruher Forschungsfabrik sowie zum zehnjährigen Bestehen der SmartFactoryOWL stellen wir einige Beispiele vor, die in unseren Forschungsfabriken realisiert sind; Sie sind herzlich eingeladen, ihre eigenen Fragestellungen mit unseren Ansprechpartnern zu teilen und dann gemeinsam mit uns zu lösen.

Inhalt

Die Links führen Sie direkt auf die entsprechende Seite des ePapers:

• KI in der Produktion:vForschung, Anwendung und Transfer in vernetzten Fabriken
  Florian Mayr, Constanze Hasterok, Nissrin Heymann
• KI-Methoden zur schnellen Ertüchtigung unreifer Produktionsprozesse – DFG-Forschungsgruppe FOR 5339
  Jürgen Beyerer, Frank Döhner
• Souveräne Datenräume in der Praxis – Vom Messedemonstrator zur kognitiven Forschungsfabrik
  Boris Schnebel
• Next Level für die Forschung: Realproduktion in der SmartFactoryOWL bringt Forschung und Industrie zusammen
  Jürgen Jasperneite, Nissrin Heymann
• Wenn Batteriezellpoduktion lernfähig wird – Ansätze des wbk für eine effiziente Produktion
  Jan-Niklas Sturm, Jürgen Fleischer
• Autoinspect – Multisensorielle Inspektion großer Werkstücke zur Inline-Qualitätskontrolle
  Ilja Kaufmann, Dirk vom Stein
• KI-unterstützter Assistent für die manuelle Montage – Von automatischen Arbeitsanweisungen bis zur Zukunftsvision der humanoiden Assistenz
  Frederik Diederichs, Matthis Leicht
• SafeInLoc – Software-definierte Sicherheit für dynamische Produktionsumgebungen
  Holger Flatt, Dennis Sprute
• GLUE – Ein Framework für den sicheren Datenaustausch in industriellen Produktionsprozessen
  Paul-Georg Wagner, Pascall Birnstill
• Drohnen im Praxistest: Testfeld in der Karlsruher Forschungsfabrik
  Matthias Kollmann, Wilmuth Müller
• Schwenkprüfstand – Innovation zur Validierung elektrischer Antriebe für Luftfahrtanwendungen eVTOL-Antriebssysteme realitätsnah testen
  Lars-Fredrik Berg, Simon Dillmann

Angesichts der rasanten technologischen Entwicklung im Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) erscheint der Titel dieser Broschüre – »Agentic Industrial AI« – recht selbsterklärend. Wie lassen sich die Konzepte und Werkzeuge von KI-Agenten auf industrielle Anwendungen übertragen? Tatsächlich besteht ein enormes Potenzial, wenn Optimierungsaufgaben in Produktionsprozessen an autonome Softwarekomponenten delegiert werden können oder wenn Bediener zuverlässig in natürlicher Sprache mit Maschinen oder ganzen Produktionsanlagen interagieren können. Industrielle Umgebungen stellen jedoch spezifische Anforderungen, nicht nur hinsichtlich der Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen, sondern auch in Bezug auf die Methoden zur Erfassung und Verwaltung der Daten, die für das Training und den Betrieb der KI-Agenten sowie für die systematische Entwicklung industrieller KI-Systeme benötigt werden. Daher nimmt diese Broschüre eine breitere Perspektive ein und umfasst Methoden, Werkzeuge und Anwendungen, die zeigen, wie agentische KI in industrielle IT-Umgebungen auf Basis von Industrie-4.0-Standards und industriellen Datenspaces integriert werden kann. 

Zunächst wird in einem Essay die Wiederbelebung der Agenten-Technologie im Zeitalter der KI beleuchtet, bevor in einem Gastbeitrag der EDI AG ein industrielles KI-Framework-Produkt vorgestellt wird, das sich in Richtung agentischer KI entwickelt. Anschließend werden die Datengrundlagen für agentische KI betrachtet, die auf offenen Standards für das Sensordatenmanagement, auf Digital-Twin-Modellierungsstandards für Industrie 4.0, auf industriellen Datenspaces und auf Datenökosystemen basieren. Wir fahren fort mit der Frage, wie große Sprachmodelle (LLMs) im Industrial Engineering eingesetzt werden können, bevor wir eine der wichtigsten Schnittstellen für agentische KI vorstellen – das Model Context Protocol (MCP). Die Broschüre schließt mit einer Erläuterung, wie agentische Entscheidungsunterstützung für Leitstellen von Stromversorgungssystemen genutzt werden kann. 

Agentische industrielle KI ist hochdynamisch, multidisziplinär und vielfältig. Sie erfordert die gezielte und sorgfältige Kombination von Systemtechnik, KI- und IT-Kompetenzen innerhalb und zwischen Unternehmen. Wir würden uns freuen, mit Ihnen in Kontakt zu treten und in Verbindung zu bleiben, um gemeinsam an zuverlässigen und vertrauenswürdigen agentischen Industrielösungen zu arbeiten.

Wir wünschen viel Freude beim Lesen dieser Ausgabe!

Inhalt

Die Links führen Sie direkt auf die entsprechende Seite des ePapers (auf Englisch):

• Revival of the agents: what is new in the AI era?
  Thomas Usländer
• Agentic industrial AI for cross-layer automation: Unlocking data and knowledge silos with the EDI hive IoT & AI Framework
  Mohanad El-Haji, Thomas Freudenmann
• Unlocking AI potential: Open standards as the foundation for AI agents
  Philipp Hertweck
• Data ecosystems as enablers of industrial AI
  Olaf Sauer
• Agentic AI in the FA³ST Ecosystem 
  Marc Leon Haller
• LLM agents for industrial engineering: From code generation to process optimization
  Joschka Kersting
• MCP as an open interface for intelligent production
  Jan Hermes, Benedikt Stratmann
• GridCompanion: Agentic decision support for power system control rooms
  Dennis Rösch