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05-09-2023 | Künstliche Intelligenz | Schwerpunkt | Article

KI soll auch in produzierenden KMUs ankommen

Author: Thomas Siebel

4:30 min reading time

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Deutschland schwächelt beim Transfer von Wissen in die Industrie. Das zeigt sich auch beim Thema KI in der Produktion. Transferzentren und neue Anreize für die Wissenschaft sollen nun kleine Unternehmen unterstützen.

Deutschland ist ein Land der Innovation und soll in strategisch wichtigen Technologien eine weltweit führende Rolle einnehmen. So sieht es das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), einerseits, und muss andererseits anerkennen, dass die Bedingungen für Innovationen und Forschungstransfer im Lande noch nicht zum Besten stehen. Zwar investieren Unternehmen in Deutschland so viel in Innovation wie keine anderes europäisches Land – im Jahr 2020 waren es über 170 Milliarden Euro, davon knapp 127 Milliarden Euro aus der Industrie –, und auch die Anzahl wissenschaftlicher Publikationen oder weltmarktrelevanter Patente aus Deutschland ist beachtlich, doch das Innovationsökosystem hakt an anderer Stelle: am Wissenstransfer aus der Forschung in die Industrie.

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01-06-2023 | Fertigung + Produktion

Transferzentren als Wegbereiter für KI in der Produktion

Während künstliche Intelligenz (KI) bereits heute als einer der wesentlichen Technologietrends des Jahrzehnts gilt, geht die Anwendung von KI in der Produktion sowie dem Maschinen- und Anlagenbau nur zögerlich voran. Es braucht daher gezielte Forschung sowie den schnellen Transfer von wissenschaftlichen Erkenntnissen in industrielle Anwendungen. 

Das Gründungszentrum UnternehmerTUM brachte den Befund 2019 treffend auf den Punkt:

"Deutschland ist ein Hightech-Land mit Spitzenforschung – aber ein Leichtgewicht im internationalen Vergleich, wenn es darum geht, aus Forschungsergebnissen Innovationen zu machen."

In der Anfang des Jahres 2023 veröffentlichten Zukunftsstrategie Forschung und Innovation ergänzt das BMBF:

"Internationale Vergleiche zeigen jedoch, dass Deutschland in einigen Technologiefeldern nicht ohne Weiteres mit sehr innovationsstarken Ländern und Hochleistungsstandorten mithalten kann und im zukunftsweisenden Bereich der Spitzentechnologien und der Digitalisierung zurückliegt."

KI in der Produktion exemplarisch für Transferschwäche

Ein treffendes Beispiel für die Diskrepanz zwischen wissenschaftlicher Exzellenz und ausbaufähiger Verwertung seitens der Industrie ist das Thema Künstliche Intelligenz (KI). "Deutschland wird von Experten im internationalen Vergleich bei KI-Anwendungen in der Automatisierung und Sensorik, aber auch der Erkennung und Verarbeitung von Sprache eine führende Rolle zugesprochen", befinden Jürgen Fleischer, Marco Friedmann und Felix Wirth vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in der Zeitschrift maschinenbau. Der schleppende Transfer der Forschungsergebnisse in die wirtschaftliche Anwendung spiegele jedoch auch hier die Schwäche der deutschen Hochschullandschaft wieder.

Insbesondere kleinere Unternehmen gehören dabei zu den Leidtragenden. Dort erkennt man zwar die Potenziale von KI, etwa im Bereich der Automatisierung oder kosten- und materialsparender Prozesse, doch die Unternehmen können sie aus verschiedenen Gründen nicht ausschöpfen, sei es aus einem Mangel an Zeit, Geld oder Know-how oder weil grundlegende Industrie-4.0-Technologien noch nicht implementiert sind, ohne deren Daten die besten KI-Methoden keinen Nutzen bringen. Die nötige Datengrundlage wird zudem häufig dadurch eingeschränkt, dass kleine Unternehmen Maschinen und Komponenten unterschiedlicher Hersteller einsetzen, die ihre Produktdaten nicht preisgeben.

Transferzentren für KI-basierte Fertigung eingerichtet

Neue Dynamik will das vom BMBF geförderte Demonstrations- und Transfernetzwerk KI in der Produktion in die Thematik bringen. Im ProKI-Netz setzen sich acht Universitäten zum Ziel, Unternehmen bei der Implementierung von KI-Algorithmen beim Trennen, Umformen, Fügen und Beschichten zu unterstützen, und zwar mit Demonstrationsbeispielen, Qualifikationsangeboten und durch Begleitung in der Umsetzung. Die Universitäten vermitteln dabei ihre über Jahre aufgebauten Kompetenzen auf dem Gebiet der KI.

KI-Kompetenzen bei den ProKI-Universitäten

Trennen        

RWTH Aachen: Prozessauslegung und -überwachung in der Zerspanung, roboterbasierte Zerspanung, Fehleridentifikation in gekoppelter additiver und subtraktiver Fertigung

LUH Hannover: Bildklassifizierung und Qualitätsprüfung

TU Berlin: Predictive Maintenance, Predictive Quality, Erkennen von Prozessparametern und Anomalien

KIT Karlsruhe: Verschleißerkennung und Prozessoptimierung

Umformen

TU Darmstadt: Ausschussquote kontinuierlicher Umformprozesse senken

TU Dresden: Prädiktive Regelung in der Umfomtechnik

Fügen

TU Ilmenau: Prozesse und deren Auswirkungen auf die Eigenschaften von Verbindungen

FAU Erlangen-Nürnberg: Effizienz, Qualität und Wirtschaftlichkeit in der Fügetechnik

Beschichten

RWTH Aachen: Komplexe Zusammenhänge im thermischen Spritzen beherrschen

BMBF: Es geht um Zukunftsfähigkeit

Auch über die Produktionstechnik hinaus will das BMBF nun die Weichen für einen besseren Transfer von Forschungsergebnissen stellen, schließlich hängen laut der Zukunftsstrategie die "Zukunftsfähigkeit und Innovationskraft maßgeblich davon ab, wie gut der Transfer von Ideen, Wissen und Technologien zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Gesellschaft in die Anwendung gelingt". Als Maßnahmen plant das BMBF unter anderem die Förderung von anwendungsorientierter Forschung "konsequent transferorientiert auszurichten, Transferhürden abzubauen und das Ausgründungsgeschehen zu stärken".

Zudem soll die bereits im Juli 2023 gegründete Deutsche Agentur für Transfer und Innovation (DATI) helfen, Forschungsergebnisse effektiver in die Anwendung zu tragen. Profitieren sollen davon insbesondere auch kleine und mittlere Universitäten, Start-ups und KMU.

Mentalitätswandel in der Wissenschaft gefordert

Der Deutsche Verband für Wissens- und Technologietransfer (Transfer Allianz) – ein Verbund von 75 wissenschaftlichen Einrichtungen, Patentagenturen und Transferdienstleistern – fordert darüber hinaus einen Mentalitäts- und Kulturwandel in der Wissenschaftscommunity. Genauso wie Publikationen und eingeworbenen Drittmitteln sollten auch Erfolge im Technologietransfer honoriert werden. Um dies zu unterstützen, gelte es aber, sorgsam mit Rechten am geistigen Eigentum umzugehen. So sollten etwa große Teile der Arbeitsergebnisse nicht durch frühzeitige Veröffentlichungen verloren gehen. Strukturell müsse zudem dafür gesorgt werden, dass Transfer als "echte dritte Säule parallel zu Forschung und Lehre" etabliert werde, unter anderem, indem entsprechende Anteile der Landeszuschüsse für Transferaktivitäten vorgesehen werden.

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