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Lernende Produktionstechnik - Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in der Produktion (ProLern)
Termin:
10.02.2020
Fördergeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Gefördert werden kooperative, interdisziplinäre FuE-Vorhaben, die dazu beitragen, dass durch den Einsatz von KI-Technologien in und an Maschinen und Fertigungshilfsmitteln Verfahren der Fertigungstechnik nachweislich verbessert werden. Eine Förderung der Entwicklung von Fertigungsverfahren ist insoweit möglich, wie diese für die FuE-Arbeiten an den Maschinen und Fertigungshilfsmitteln zum Einsatz der KI notwendig ist.
Durch den Einsatz der KI, insbesondere des maschinellen Lernens, sollen die Maschinennutzer in die Lage versetzt werden, die für die optimale Durchführung der Fertigungsverfahren notwendigen Entscheidungen und Eingriffe auf einer gesicherten Basis vorzunehmen.
Dort wo es sinnvoll bzw. notwendig ist, sollen durch den Einsatz der KI in und an Maschinen und Fertigungshilfsmitteln Prozesse automatisiert werden und die Nutzer von Routinearbeiten sowie von gefährlichen bzw. belastenden Arbeiten entlastet werden.
FuE-Arbeiten an Maschinen und Fertigungshilfsmitteln werden für folgende Verfahren der Fertigungstechnik unterstützt: Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten, Stoffeigenschaften ändern. Außerdem sind FuE-Arbeiten an Maschinen und Fertigungshilfsmitteln für die Additive Fertigung förderfähig.
FuE-Schwerpunkte sind beispielsweise:
- Methoden zur Identifikation eines zweckmäßigen Umfangs der Anwendung von Maschinenintelligenz und -autonomie, auch im Kontext mit der Wirkung auf die Wertschöpfungskette,
- Steuerungs- und Regelungsstrukturen zur einfachen Integration von KI-Methoden,
- Lernstrategien für die Maschinen und Befähigung der Bediener, diese zu bewerten und umzusetzen,
- Strategien zur Sensorintegration in Maschinen und Fertigungshilfsmittel für die KI-Anwendung,
- Aufbereitung, Interpretation, Verarbeitung und Nutzung von Daten; auch durch das Einbeziehen von Domänenwissen und bedienerfreundlicherer Expertensysteme,
- Gewährleistung der Datenhoheit und -sicherheit sowie des Zugangs zu den Daten, auch in enger Zusammenarbeit mit den Kunden,
- Aktionen bei Änderungen von Maschinenzuständen, technologischen Parametern oder Bauteileigenschaften während der Fertigung möglichst in Echtzeit,
- neue Bedienkonzepte und Mensch-Maschine-Schnittstellen (z. B. Interaktion zwischen Bediener und Maschine, Erkennung und Verarbeitung von menschlichen Gesten) und deren Akzeptanz.
Als mögliche Anwendungsfelder werden unter anderem gesehen:
- digitale Assistenzsysteme für den Arbeitsvorbereiter und den Maschinenbediener,
- Anlagensteuerungen,
- Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle,
- Instandhaltung.

Der Nachweis der Umsetzbarkeit der FuE-Ergebnisse zur Einführung und Umsetzung der KI sowie des Erreichens der in Nummer 1.1 genannten Ziele ist mit einem Demonstrator in Form von Maschinen und Fertigungshilfsmitteln unter fertigungsnahen Bedingungen in einem realen Anwendungsszenario zu erbringen.
Für die Beurteilung der Förderfähigkeit der geplanten FuE-Arbeiten ist es notwendig, dass mindestens ein mögliches Anwendungsszenario für die erwarteten Projektergebnisse beschrieben wird. Gleiches gilt für eine gegebenenfalls mögliche Einführung neuer Geschäftsmodelle auf der Basis der erwarteten Projektergebnisse. Von Interesse sind Szenarien und Geschäftsmodelle, die ohne den Einsatz von KI-Methoden konventionell oder mit anderen Industrie 4.0-Technologien bisher nicht realisierbar waren.
Die Anwendung der Projektergebnisse ist vorzugsweise auf die Klein- und Mittelserienproduktion zu fokussieren.
Die erwarteten Auswirkungen der vorgesehenen FuE-Arbeiten auf die gesamte Wertschöpfungskette und deren Wirtschaftlichkeit sind darzustellen und zu bewerten.
Ergebnisse, wie z. B. Methoden, Werkzeuge, Vorgehensweisen, Modelle, Richtlinien, Leitfäden und Konzepte sind so aufzubereiten, dass ein vorhaben- und branchenübergreifender Nutzen entsteht.
Der Einsatz von KI in der Fertigungstechnik berührt Fragestellungen der Arbeits- und Dienstleistungsforschung sowie rechtliche und ethische Aspekte. FuE-Arbeiten dazu können ergänzend in den Vorhaben gefördert werden, wenn sie für das Erreichen der in Nummer 1.1 genannten Förderziele notwendig sind.
Es ist davon auszugehen, dass der Umgang mit Daten im Rahmen der FuE-Arbeiten einen großen Raum einnimmt. Um eine breite Akzeptanz in Wirtschaft und Gesellschaft für die angestrebten Lösungen zu erzeugen, ist ein rechtskonformer und verantwortlicher Umgang mit Prozess-, Kunden- und Beschäftigtendaten unabdingbar. Nutzungsdaten, -muster und -routinen sollen so erfasst und bereitgestellt werden, dass die Anforderungen des Datenschutzes und der Datensicherheit eingehalten werden und Persönlichkeits- und Eigentumsrechte gewahrt bleiben. Der Schutz des ¬jeweiligen firmenspezifischen Know-hows entlang der Wertschöpfungskette ist zu gewährleisten.

Gefördert werden risikoreiche und anwendungsorientierte industrielle Verbundprojekte, die ein arbeitsteiliges und interdisziplinäres Zusammenwirken von Unternehmen mit Hochschulen bzw. Forschungseinrichtungen erfordern. Die Koordination der Verbünde soll durch Unternehmen übernommen werden. Reine Institutsverbünde und Einzelvorhaben werden grundsätzlich nicht gefördert.
Arbeiten, die der Normung und Standardisierung dienen, werden begrüßt.
Maßnahmen zur Ausgestaltung des Technologietransfers sind in geeigneter Form zu entwickeln, damit eine große Breitenwirksamkeit erzielt werden kann. Es müssen daher Partner beteiligt sein, welche die FuE-Ergebnisse nach der Beendigung der Projektlaufzeit zur Anwendung bringen.
Verbünde mit signifikanter Mitwirkung von KMU werden bevorzugt berücksichtigt.
Die aktive Mitwirkung an den FuE-Arbeiten durch einen Partner, der ein ausgewiesenes Know-how auf dem Gebiet der Entwicklung und Umsetzung der KI hat, wird als erforderlich angesehen.
Die Projektvorschläge sollen sich durch Leitbildfunktion und Referenzcharakter insbesondere zur Stärkung mittelständischer Unternehmen auszeichnen. Es werden ausschließlich Verbundprojekte gefördert, an denen Partner mitarbeiten, die neue Wege zu einer ganzheitlichen Methodik in Deutschland entwickeln und ohne weitere Förderung rasch zu einer breiten Anwendung bringen. Es sollen interdisziplinäre Forschungsansätze und ganzheitliche Lösungen unter Einbeziehung der entsprechenden Fachdisziplinen umgesetzt werden. Die Beteiligung von mittelständischen Unternehmen ist dabei für die Erfüllung der Zuwendungsvoraussetzungen von wesentlicher Bedeutung.

Berücksichtigt werden ausschließlich Vorschläge, die eine modellhafte Realisierung der Lösungsansätze in den beteiligten Unternehmen während der Projektlaufzeit und nach Projektende vorsehen, sowie eine Übertragbarkeit/Verwertung der Ergebnisse in weiten Teilen der Unternehmenslandschaft in Deutschland oder dem EWR erwarten lassen. Der Kooperation mit kompetenten Umsetzungsträgern wird dabei große Bedeutung beigemessen. Eine signifikante Breitenwirkung wird insbesondere im Hinblick auf KMU erwartet.
Antragsteller müssen die Bereitschaft zur interdisziplinären Zusammenarbeit mit anderen geförderten Verbünden und Initiativen in diesem Bereich zeigen. Es wird erwartet, dass sie im vorwettbewerblichen Bereich und unter Wahrung ihrer Geschäftsgeheimnisse einen unternehmensübergreifenden, intensiven Erfahrungsaustausch aktiv mitgestalten und an öffentlichkeitswirksamen Maßnahmen des BMBF (z. B. Tagungen des BMBF, Messeauftritte, Innovationsplattformen) mitarbeiten.
Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme hat das BMBF folgenden Projektträger beauftragt:
Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Karlsruher Institut für Technologie
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
Zentrale Ansprechpersonen, insbesondere für Interessenten, die eine Projektskizze einreichen wollen, sind
Herr Michael Petzold, Telefon: +49 (0) 7 21/6 08-3 14 69, E-Mail: michael.petzold@kit.edu
und
Herr Alexander Mager, Telefon: +49 (0) 7 21/6 08-3 14 27, E-Mail: alexander.mager@kit.edu
Weitere Informationen:
https://www.bmbf.de/foerderungen/bekanntmachung-2665.html