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Spitzencluster „it's OWL“

Künstliche Intelligenz, Digitale Plattformen und Arbeit 4.0

Die eigene it‘s OWL-Förderrichtlinie, der Gewinn eines bundesweiten Wettbewerbs zum Thema Künstliche Intelligenz zusammen mit dem Heinz Nixdorf Institut, ein erfolgreich fortgeführtes Transferkonzept und neue Innovationsprojekte – das Technologie-Netzwerk it‘s OWL kann auf ein spannendes und produktives Jahr 2019 zurückblicken.

Gemeinsam mit inzwischen über 200 Partnern arbeitet it‘s OWL daran, die digitale Transformation in Ostwestfalen-Lippe erfolgreich zu gestalten. Und das durchaus mit bundesweiter und internationaler Reichweite. In Innovationsprojekten entwickeln Unternehmen und Forschungseinrichtungen Lösungen in den Bereichen Künstliche Intelligenz, digitale Plattformen, digitaler Zwilling und Arbeitswelt der Zukunft. In Transferprojekten können kleine und mittlere Unternehmen gemeinsam mit einer Forschungseinrichtung konkrete Herausforderungen der digitalen Transformation lösen. Das Heinz Nixdorf Institut ist dabei ein wichtiger Impulsgeber und Treiber in den Projekten.

Die Zusammenarbeit im Spitzencluster it‘s OWL – Intelligente Technische Systeme OWL ist ein Erfolgsmodell und hat sich etabliert. 2019 konnte mit der itelligence AG das 200. Mitglied bei it‘s OWL begrüßt werden. Ausgezeichnet als Spitzencluster des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gilt it‘s OWL als eine der größten Initiativen für Industrie 4.0 im Mittelstand und hat sich in den vergangenen sieben Jahren als Motor für die Wettbewerbsfähigkeit des produzierenden Gewerbes in OWL etabliert. In der aktuellen Förderphase seit 2018 werden insgesamt 100 Millionen Euro in Projekten umgesetzt. Das Land NRW stellt dafür Fördermittel im Umfang von 50 Millionen Euro zur Verfügung, mindestens die gleiche Summe kommt aus der Industrie.

Neue Herausforderungen
Seit dem Start von it‘s OWL haben sich das technologische Umfeld und die Anforderungen der Kunden verändert. Dies stellt die Unternehmen vor neue Herausforderungen. Maschinen und Anlagen müssen immer komplexere Aufgaben eigenständig lösen. Der Grad der Vernetzung von Maschinen und Anlagen steigt. Dadurch nehmen auch die Anforderungen an die Bedienung der Maschinen und Anlagen zu. Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine wird immer komplexer. Dabei verändern sich die gesamte Marktleistung und das Geschäftsmodell. Unternehmen müssen neben ihren Maschinen und Anlagen auch Dienstleistungen und Services anbieten, die sich beispielsweise aus der Aufbereitung von Daten ergeben. Die Themen Künstliche Intelligenz (KI) und Maschinelles Lernen kristallisieren sich dabei zusehends als Schlüsselthemen und -technologien heraus.

Dazu werden im Technologie-Netzwerk neue Technologiefelder erschlossen. Schwerpunkte sind Maschinelle Intelligenz, die Gestaltung sozio-technischer Systeme, digitale Infrastruktur, Safety & Security, Wertschöpfungsnetze und Advanced Systems Engineering. In diesen Bereichen werden Basistechnologien, Lösungsmuster und Software-Bibliotheken entwickelt und für die Unternehmen in einer Innovationsplattform verfügbar gemacht. Die Basis dafür bilden Innovationsprojekte von Unternehmen und Forschungseinrichtungen, in denen sie Lösungen für die definierten Herausforderungen entwickeln.

Innovationsprojekte mit eigener it‘s OWL Förderrichtlinie
Die ersten vier Innovationsprojekte sind Ende 2018 gestartet und laufen bis 2020/2021. Beteiligte Projektpartner sind unter anderem die Unternehmen Benteler, Denios, GEA, Hanning, Hesse Mechatronics, Hettich, KEB, Lenze, Miele, Phoenix Contact, WAGO und Weidmüller sowie die Forschungspartner FH Bielefeld, Fraunhofer IEM und IOSB-INA, TH OWL, Universität Bielefeld und Universität Paderborn.

Das Ziel im Projekt Digital Business ist es, die Potenziale digitaler Plattformen für kleine und mittlere Unternehmen auszuschöpfen. Hintergrund ist, dass der Anteil des digitalen Geschäfts im Maschinenbau kontinuierlich ansteigt. Um wettbewerbsfähig zu bleiben und ihren Kundenzugang zu erhalten, müssen die Unternehmen ihre Produkte immer stärker mit Services verzahnen. Durch digitale Plattformen können sie vom Auftragseingang über Produktion bis zur Logistik eine durchgehende Lösung für den Kunden anbieten. An diesem Projekt ist das Heinz Nixdorf Institut maßgeblich mit beteiligt.

Einen ähnlichen Schwerpunkt hat das Projekt Industrial Automation Plattform für Big Data. Im Projekt sollen IT-Bausteine entwickelt werden, mit denen Daten in Produktionssystemen bedarfsgerecht gesammelt, transportiert und gespeichert werden können. Daraus sollen datenbasierte Dienste konzipiert werden, die für den effizienten Betrieb einer Maschine, Anlage oder Fertigung notwendig werden.

Im Bereich des maschinellen Lernens ist das Projektziel, dass Maschinen und Anlagen nicht nur auf einprogrammierte Muster reagieren, sondern aus Erfahrungen lernen. So können sie ihre Leistungsfähigkeit im Laufe ihrer Einsatzzeit verbessern und sich automatisch an sich ändernde Bedingungen anpassen. Die beteiligten Partner werden dafür gemeinsam neue Methoden entwickeln und auf einer Plattform für weitere Unternehmen verfügbar machen. Durch Maschinelles Lernen werden die Produktivität und Effizienz der Produktion erheblich steigern. Maschinenausfälle und Ausschuss werden vermieden. Der Einsatz von Energie und Materialien wird erheblich reduziert.

Das vierte Projekt fokussiert die Entwicklung, Nutzung und Interaktion von digitalen Zwillingen. Darunter versteht man eine digitale Abbildung einer Maschine, welche die reale und virtuelle Welt miteinander verbindet. Die Abbildung im virtuellen Raum entsteht unter Einsatz von Daten, die beispielsweise durch Sensoren ermittelt werden. Mithilfe von digitalen Zwillingen können Maschinen und Anlagen über ihren gesamten Lebenszyklus dargestellt werden. So können beispielsweise schon während der Planung einer neuen Anlage digitale Simulationen genutzt werden, um die realen Abläufe zu optimieren.

Seit August 2019 gibt es zur Förderung der Innovationsprojekte eine eigene Förderrichtlinie. Für it‘s OWL und die Partner ist das ein Meilenstein: Die Richtlinie ist die Grundlage für die zukünftigen Ausschreibungen von Innovationsprojekten im Rahmen des Spitzenclusters und ermöglicht Projekte zu attraktiven Bedingungen. Bei der Entwicklung der eigenen it‘s OWL-Förderrichtlinie stand im Fokus, die NRW-Förderbedingungen weiterzuentwickeln und zu optimieren.

Ziel der Forschungsaktivitäten muss es sein, die Projektergebnisse zu einem späteren Zeitpunkt in marktgerechte Produkte zu überführen beziehungsweise darzustellen, wie die Ergebnisse weiter verwertet werden sollen. Zudem sollen die Projekte einen signifikanten Beitrag zu den Zielen des Spitzenclusters it‘s OWL und der Innovationsstrategie des Landes NRW liefern.

Die ersten Innovationsprojekte nach der it‘s OWL-Förderrichtlinie haben im November 2019 die Förderzusage bekommen. Das Gesamtfördervolumen dieser Tranche beläuft sich auf rund acht Millionen Euro. Die Ausschreibung der folgenden Fördertranche erfolgt im Frühjahr 2020. Interessierte Partner können sich für weitere Infos jederzeit an das it‘s OWL Projektbüro wenden. www.its-owl.de/unsere-angebote/projektuero/

Gewinn KI-Marktplatz und EU-Projekt Boost 4.0
Neben der Anbahnung von Innovationsprojekten im Rahmen der eigenen Förderrichtlinie bemüht sich it‘s OWL auch um bundesweite und internationale Projektausschreibungen, die zur it‘s OWL-Strategie passen. Ein Erfolg in diesem Jahr war die Beteiligung an der Ausschreibung des Bundesministeriums für Wirtschaft (BMWi) zum Thema ‚Künstliche Intelligenz (KI) als Treiber für Ökosysteme‘. Aus über 130 Bewerbern wurde u. a. das Konsortium rund um das Heinz Nixdorf Institut und Fraunhofer IEM in Kooperation mit it‘s OWL zur Förderung ausgewählt.

Die Projektidee: Die Entwicklung einer KI-Plattform für die Produkte von morgen. Die Beteiligung von it‘s OWL mit seinen rund 200 Partnern wird dabei als Keimzelle für den Aufbau des Ökosystems KI-Marktplatz fungieren und die Projektbeteiligung der it‘s OWL-Partner forcieren. Für das Projekt stellt das BMWi elf Millionen Euro Fördermittel bereit, die Partner investieren zusätzlich fünf Millionen Euro.

Auch EU-weit ist das Technologie-Netzwerk engagiert. Im Spitzencluster it‘s OWL arbeiten das Fraunhofer IEM und die Firma Benteler gemeinsam an einer Pilotfabrik zum Thema Predictive Maintenance, um Produktions- und Instandhaltungsprozesse optimal und effizient zu gestalten. Die Forschungskooperation in OWL findet im Rahmen des EU-Projekts BOOST 4.0 zum Thema Big Data in der Industrie statt. In dem Projekt arbeiten 50 Partner aus 16 Ländern an Instrumenten und Methoden für eine gemeinsame Dateninfrastruktur. Hier fließen bestehende deutsche Referenzarchitekturen wie RAMI 4.0 oder Industrial Data Space mit ein. Das Projekt ist aktuell die größte europäische Initiative für Big Data in der Industrie. Das Projektvolumen umfasst eine Förderung von rund 20 Millionen Euro durch die Europäische Kommission sowie Investitionen von 100 Millionen Euro durch die teilnehmenden Unternehmen. Das Projekt BOOST 4.0 wird gefördert durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union.

Den Mittelstand beim digitalen Wandel unterstützen
Ein weiterer Schwerpunkt von it‘s OWL ist der Technologietransfer in den Mittelstand. Kleine und mittlere Unternehmen können in Transferprojekten mit einer Hochschule oder Forschungseinrichtung neue Technologien aus dem Spitzencluster nutzen, um konkrete Herausforderungen der digitalen Transformation zu lösen. Die Transferprojekte bieten einen schnellen und einfachen Zugang zu neuen Technologien und aktuellem Forschungswissen. Die Wirkungen werden direkt im Betrieb sichtbar. So können mittelständische Unternehmen wichtige Schritte auf dem Weg zur Industrie 4.0 gehen.

Die Transferprojekte leisten einen zentralen Beitrag für die Digitalisierung von Prozessen, Produkten und Services. Dabei geht es beispielsweise um die intelligente Vernetzung und Selbstoptimierung von Maschinen und Anlagen, IT-Sicherheit, die Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen, ein effizientes Energiemanagement oder neue Geschäftsmodelle.

Kleine Unternehmen (bis 50 Beschäftigte) können für ein Transferprojekt einen sogenannten Transfergutschein beantragen und so eine Förderung von bis zu 80 Prozent der Gesamtkosten erhalten, mittlere Unternehmen (bis 249 Beschäftigte) bis zu 60 Prozent.

Die Transfergutscheine wurden 2019 gut angenommen. Es wurden rund 30 Gutscheine bewilligt. Die ersten Transferprojekte sind bereits abgeschlossen beziehungsweise befinden sich kurz vor dem Abschluss. Die Ergebnisse werden die beteiligten Unternehmen und Forschungseinrichtungen 2020 auf einem gemeinsamen Transfertag der Öffentlichkeit vorstellen.

Arbeit 4.0 - Arbeitsbedingungen optimieren und Beschäftigte unterstützen
Neben technologischen Herausforderungen und disruptiven Veränderungen im Bereich des Managements und der Geschäftsmodelle erfordert die digitale Transformation auch ein Umdenken in den Bereichen Arbeitsplatzgestaltung, Mitarbeiterführung und -schulung. In der digitalisierten Fabrik rücken insbesondere die sozialen Aspekte der Arbeitsplatzgestaltung in den Vordergrund. Dabei bleibt der Mensch im Zentrum der Technologie. Um die Arbeitsplätze der Zukunft zu gestalten, müssen Unternehmen neue Technologien an die konkreten Anwendungsbereiche anpassen und dabei die Beschäftigten aktiv einbinden und qualifizieren.

Im Technologie-Netzwerk entwickeln und erproben Unternehmen, Hochschulen und Gewerkschaften neue Lösungen für die Digitalisierung der Arbeitswelt. Ein laufendes Innovationsprojekt dazu ist AWARE. Dabei geht es um Lernplattformen,

Erfolgsbilanz 2012 – 2018: Lösungen für den Mittelstand
Das erfolgreiche Jahr 2019 und der aussichtsreiche Blick in die Zukunft beruhen auf der außerordentlichen Erfolgsbilanz des Spitzenclusters. Das Heinz Nixdorf Institut war bei zahlreichen Projekten eingebunden. Am Beispiel des Projektes ‚Intelligenter Knetprozess‘ zusammen mit der Firma WP Kemper zeigt sich, dass aus den vorwettbewerblichen Projekten des Spitzenclusters marktverändernde Innovationen hervorgehen.

Eine Maschine, die den Teig fühlt und knetet wie ein Bäcker, war das Projektziel. Um die Voraussetzungen hierfür zu schaffen, wurde zunächst auf Basis von Analysen und Simulationen eine Sensorik entwickelt, die den Teigzustand während des Knetens kontinuierlich ermittelt und bewertet. Die zweite wichtige Komponente ist eine intelligente Steuerung, über die das Expertenwissen erfahrener Bäcker nutzbar gemacht wird. Zusammen mit dem Heinz Nixdorf Institut und der FH Bielefeld entstand ein Prototyp, anhand dessen die vorherigen Forschungsergebnisse validiert und in einer Knetmaschine umgesetzt wurden. Auf Basis dieser Ergebnisse entstand nun die neue Knetmaschine, ‚KRONOS digital‘. Diese beendet eigenständig den Knetprozess zum optimalen Zeitpunkt und garantiert damit Teige in reproduzierbarer Teigqualität. Als Bestandteil der Kooperation KROMix zwischen WP Kemper und Zeppelin Systems verbindet der neue Kneter das Chargenkneten mit kontinuierlichem Kneten und dem Dosieren. Für dieses neue System verlieh die Jury den iba trophy 2018, den Innovationspreis der international führenden Weltmesse für das Bäckerhandwerk, der alle drei Jahre vergeben wird.

Motor für die Entwicklung des Standortes OWL und überregionale Sichtbarkeit
it‘s OWL hat sich in den vergangenen Jahren als ein starker Impuls für die Wettbewerbsfähigkeit des produzierenden Gewerbes in Ostwestfalen-Lippe entwickelt und baut diesen weiter aus. Die Aktivitäten des Technologie-Netzwerkes finden dabei eine hohe Aufmerksamkeit in der Fachwelt. Eine starke Visitenkarte ist der OWL-Gemeinschaftsstand auf der Hannover Messe. Über 50 Unternehmen, Forschungseinrichtungen – da­runter das Heinz Nixdorf Institut –, Netzwerke und Start-ups zeigen dort konkrete Lösungen für den Bereich der Intelligenten Technischen Systeme.

Mit einem neuen Kommunikationskonzept wurde außerdem die Präsenz in Leit- und Fachmedien ausgebaut. Gemeinsame Anzeigen zur SPS, der Messe der Automatisierungstechnik in Nürnberg, und ein Verlagsspezial in der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung zur Hightech-Region OWL konnten 2019 dank der Partner, wie dem Heinz Nixdorf Institut, umgesetzt werden.