Fraunhofer-Gesellschaft
Fraunhofer-Gesellschaft
© Marcus Frenken
Auto: In der ARENA 2036 werden Karosserien zu ihren Fertigungsstationen gefahren.

Die Produktion der Zukunft#

Starre Fabrikstraßen werden zu modularen und effizienten Systemen und schonen Ressourcen. Der Mensch wird durch Assistenzsysteme unterstützt, neue Formen der Mensch-Technik-Interaktion entstehen.

© Marcus Frenken

Digitalisierung, Industrie 4.0, Internet der Dinge

Fast jeder zweite Arbeitsplatz in Deutschland hängt an der Güterproduktion. Der Maschinen- und Anlagenbau gehört heute zu den größten Stärken der deutschen Wirtschaft – noch. Wie lässt sich diese Vorreiterrolle in der Wirtschaft und der Wohlstand hierzulande in Zeiten zunehmender globaler Konkurrenz und endlicher Ressourcen sichern? Neue Technologien werden benötigt: Mit Industrie 4.0 lässt sich die Produktion intelligenter, flexibler, individueller, effizienter und nachhaltiger gestalten.

Fraunhofer-Initiativen zu den Trends von Industrie 4.0#

»Industrie 4.0« steht für die intelligente Vernetzung von Produktentwicklung, Produktion, Logistik und Kunden. Die vierte industrielle Revolution wird den Wirtschaftsstandort Deutschland verändern.

Cluster of Excellence: Cognitive Internet Technologies

Mit diesem Cluster wollen Fraunhofer AISEC (federführend), IAIS, IIS und ISST die Prinzipien des maschinellen Lernens und Verstehens auf der Basis vertrauenswürdiger Daten direkt in das Systemdesign des Netzes integrieren. Es verknüpft die physische mit der digitalen Welt, erarbeitet Schlüsseltechnologien und letztlich die Technologieführerschaft für das kognitive Internet.

 

Leitprojekt ML4P

Fraunhofer IOSB (federführend), IAIS, IFF, ITWM, IWM und IWU erforschen Methoden des maschinellen Lernens im produktionstechnischen Umfeld und entwickeln industrietaugliche Tools. Damit sollen Optimierungspotenziale erschlossen werden, die in modernen Produktionsanlagen schlummern und aufgrund der Komplexität der Prozesse bisher nicht erkannt werden können. Außerdem lassen sich adaptive Mechanismen realisieren, die Produktionsanlagen flexibel und schnell wandelbar machen.

Leitprojekt ZEPOWEL

Fraunhofer IZM (federführend), EMFT, ESK, IAF, IIS, IISB, IPMS, ISIT entwickeln eine universelle, sich möglichst selbst mit Energie versorgende Technologie- und Methodikplattform nach dem Plug & Play-Konzept für alle künftigen IoT-Applikationen in einer hochvernetzten Gesellschaft. Energieoptimierte Multi-Hop-Netzwerke sollen angeschlossene Systeme schnell (bis zu 1 ms Latenzzeit) und robust anbinden.

Fraunhofer-Leistungszentrum »Vernetzte, adaptive Produktion«

Im Aachener Fraunhofer-Leistungszentrum »Vernetzte, adaptive Produktion« arbeiten die Fraunhofer-Institute ILT, IME und IPT mit der RWTH Aachen und Industriepartnern an der vollständigen Vernetzung von Maschinen und Sensoren: Alle erfassten Produktionsdaten sollen mit intelligenten Algorithmen in Echtzeit ausgewertet und Prozesse flexibel angepasst werden. Damit ergeben sich vielfältige Diagnose- und Prognosemöglichkeiten.

 

BMBF-Projekt Carbon2Chem®

Acht Industrieunternehmen forschen gemeinsam mit Max-Planck- und Fraunhofer-Gesellschaft (Fraunhofer UMSICHT und Fraunhofer ISE) sowie mit Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen an einer weltweit einsetzbaren Lösung, um Hüttengase in Vorprodukte für Kraftstoffe, Kunststoffe oder Dünger umzuwandeln. Ein wichtiger Bestandteil des Projekts ist die Einbindung von erneuerbaren Energien. Mit dem »Carbon2Chem®«-Ansatz sollen 20 Millionen Tonnen des jährlichen deutschen CO2-Ausstoßes der Stahlbranche künftig wirtschaftlich nutzbar gemacht werden.

Sicherheit und Datensouveränität#

Die Chancen der Digitalisierung sind groß, wenn Risiken wie Cyberangriffe, Datendiebstähle oder Datensabotage beherrschbar werden. Fraunhofer bietet Sicherheitslösungen, die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) helfen.

International Data Spaces e. V.

Mit der international orientierten Initiative International Data Spaces e. V. legt Fraunhofer die Grundlage für die Datensouveränität der Unternehmen. Beteiligt sind insgesamt zwölf Institute. Unternehmen tauschen Geschäftsdaten nach bestimmten Regeln miteinander aus, behalten aber jederzeit die Kontrolle und Souveränität über ihre eigenen Daten.

Virtual Fort Knox

Virtual Fort Knox (VFK) bietet eine weitere Möglichkeit zu sicherer Vernetzung. Die Cloud-Plattform wurde vorwiegend mit Technologieführern des deutschen Mittelstands entwickelt und dient der Vernetzung von produzierenden Unternehmen mit Softwareanbietern und Maschinenbauern. 

Blockchain

Die Blockchain-Technologie ist ein neuer Ansatz zur dezentralen, nachvollziehbaren und irreversiblen Verwaltung von Transaktionsdaten, wie z.B. Finanztransaktionen, Werte- und Rechteübertragungen, aber auch zur auditsicheren Speicherung qualitätsrelevanter Produktionsdaten. Blockchain ermöglicht nach dem Internet der Dinge ein Internet of Trust and Value.

 

Nationale Plattformen zur Digitalisierung#

Lernende Systeme

Eine entscheidende Basis für den technologischen Durchbruch Lernender Systeme sind Methoden der Künstlichen Intelligenz, beispielsweise maschinelles Lernen. Als Resultat der Arbeit im Hightech-Fachforum »Autonome Systeme« wurde im September 2017 die Plattform »Lernende Systeme« ins Leben gerufen. Ihr Ziel: die Zukunftsfähigkeit Deutschlands im Bereich der Künstlichen Intelligenz stärken.

Industrie 4.0

Die Plattform startete auf der Hannover Messe 2013 und geht auf den Aktionsplan der Hightech-Strategie 2020 zurück. Die Leitung der Plattform liegt bei den Bundesministerien für Wirtschaft und Forschung.