Kognitive Produktion

Kognitive Produktion


Was ist Kognition?

Unter Kognition versteht man ganz allgemein die Aufnahme von Informationen und deren Transformation zu Wissen und Entscheidungen. Dies umfasst das Wahrnehmen, Erkennen und Ableiten der jeweils richtigen Entscheidungen. Lebewesen, besonders der Mensch, sind Meister der Kognition und besitzen die Fähigkeit, sich in Sekundenschnelle auf neue Situationen einzustellen und die (zumeist richtigen) Entscheidungen zu treffen. Überträgt man diese Methodik auf technische Systeme, müssen die digitale Informationen aus Sensordaten und Netzen aufgenommen und einer Intelligenz zur Verfügung gestellt werden. Meist auf Basis lernender Algorithmen werden aus den Informationen Schlussfolgerungen gezogen sowie Entscheidungen und Handlungen abgeleitet. Die folglich ausgeführten Aktionen müssen anschließend in ihrer Auswirkung im System und mit der Umgebung bewertet werden, um weiterhin lernen zu können. Für diesen Ansatz müssen somit Lösungen mehrerer Fachbereiche verbunden und in ein Gesamtsystem entwickelt werden – angefangen von der Sensorik, der Algorithmik, der Konstruktion, Gestaltung und Modellierung bis hin zur Aktorik. Ein technischer Anwendungsfall, bei welchem dies bereits gelungen ist und konsequent erweitert wird, ist das autonome Fahren. Auch hier gilt, dass Lösungen schrittweise in einem iterativen Prozess mit mehreren Ausbaustufen entwickelt, erprobt, verbessert und erweitert werden müssen.

Vision der kognitiven Produktion

Das Fraunhofer IWU nimmt dieses Vorgehen auf und widmet sich der Thematik mit dem Ziel einer „kognitiven Produktion“. Im Massenmarkt der Produktionstechnik sind aktuell verschiedene, gegenläufige Trends zu beobachten. Einerseits gehen Bestrebungen hin zu einer starken Standardisierung und weiterer Stückzahlsteigerung (Beispiel Weltmotor), wohingegen die Mass Customization mit der Vision „Stückzahl 1 in der Serie“ ebenfalls auf der Forschungsagenda der innovativen Unternehmen Deutschlands steht. In diesem Zuge möchten wir Lösungen erarbeiten, mit denen die Produktion am Standort Deutschland nachhaltig und stetig qualitätssteigernd gestaltet werden kann. Um die hochflexible Produktion unter Anwendung der vom Fraunhofer IWU erarbeiteten Basistechnologien umsetzen zu können, sind forschungsseitig Aktivitäten in vier zentralen Bereichen erforderlich:

  • Informationssysteme (Einsatz von Sensorik, Prozessanalyse und Systemidentifikation, Mensch-Maschine-Schnittstellen),
  • Technische Kybernetik (Adaptive Steuerung, Systems Engineering, Konnektivität für Industrie 4.0, Prozessregelung, virtuelle Inbetriebnahme)
  • Informationsmanagement (Informationsmodellierung und Kommunikationssysteme, Wissensmodelle und Assistenz) sowie
  • Wandlungsfähige Produktionssysteme (modular einsetzbare, intelligente Handhabungssysteme, standardisierte Schnittstellen für Produktionsmaschinen)

Diese werden strategisch in die Forschungsaktivitäten des Fraunhofer IWU eingebettet und schrittweise demonstriert.

Ein neues Forschungszentrum für Dresden entsteht unter Federführung des Fraunhofer IWU 

Um dem Themenfeld Schlagkraft zu verleihen und die Vision einer Kognitiven Produktion real werden zu lassen, wurde die Förderung eines Forschungszentrums für kognitive Produktionssysteme (Cognitive Production Systems, kurz CPS) beantragt und vom Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst (SMWK) bewilligt. Dieses wurde im Februar 2019 als Teil des Fraunhofer IWU initiiert und feierlich eröffnet. Es umfasst sowohl die inhaltliche Erschließung der wissenschaftlichen Themengebiete auf dem Weg zur kognitiven Produktion als auch die Schaffung der notwendigen Infrastruktur, inklusive eines modernen Forschungs- und Bürokomplexes in Dresden. Maßgeblich vorangetrieben wird das Forschungszentrum CPS von Prof. Steffen Ihlenfeldt und der von ihm geleiteten Hauptabteilung Cyber-physische Produktionssystem (CPPS) am Fraunhofer IWU. Mit diesem Blog möchten wir gerne über den Aufbau des Forschungszentrums und die Inhalte unserer Arbeit informieren, Lösungen vorstellen, Visionen teilen und zu Diskussionen anregen.


Titelbild: © Christian Hermeling (Fraunhofer IWU)

Dr.-Ing. Arvid Hellmich

Dr.-Ing. Arvid Hellmich
Abteilungsleiter
"IIOT-Steuerungen und Technische Kybernetik"

Fraunhofer IWU
Nöthnitzer Str. 44
01187 Dresden

Telefon: +49 351 4772-2610
E-Mail: arvid.hellmich@iwu.fraunhofer.de

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