Die digitale Transformation ist eine der wichtigsten Herausforderungen in vielen Industrien und Geschäftsfeldern, wenn es darum geht, interne Prozesse zu rationalisieren und zu automatisieren. So erfordert z.B. der Trend zur kundenindividuellen Massenfertigung einen höheren Grad an Autonomie von Fertigungssystemen, um auf wirtschaftliche Weise der steigenden Komplexität cyber-physischer Systeme (CPS) und dem zunehmenden Effizienzdruck gerecht zu werden. Das neu geschaffene Kompetenzfeld Knowledge-based Systems Engineering (KBSE) forscht deshalb an einem wissensbasierten Engineering-Konzept, das Lösungen für diese Anforderungen bereitstellt.
Wissensbasiertes Engineering-Konzept
Das neue fortiss-Kompetenzfeld Knowledge-based Systems Engineering (KBSE) betreibt angewandte Forschung zu formaler Wissensrepräsentation und -Interpretation für cyber-physische Systeme (CPS). Das von den Wissenschaftler*innen bereitgestellte wissensbasierte Engineering-Konzept beinhaltet die semantische Beschreibung und Integration relevanter Daten und des Wissens über ein Produkt oder eine Dienstleistung, den zugehörigen Entstehungsprozess und die Hardware- oder Software-Ressourcen, die dabei Verwendung finden. Die wachsende Komplexität der Anforderungen sowie der stetig steigende Bedarf an digitaler Vernetzung von unterschiedlichsten Datenquellen und -arten zeigt die gewachsene Bedeutung des neu geschaffenen Forschungsbereichs auf. Das Team um Kompetenzfeldleiter Alexander Perzylo entwickelt Strategien zur semantischen Modellierung und Interpretation von relevantem Wissen, die als Grundlage für autonome Entscheidungen bezüglich Design, Konfiguration und Betrieb von CPS dienen.
Engineering-Aufgaben werden automatisiert
Bisherige Digitalisierungsansätze, wie z.B. das Einscannen von Textdokumenten in Bild- oder PDF-Dateien oder das Verbinden von Daten aus unterschiedlichen Quellen über Tabellenkalkulationen, sind bei weitem nicht ausreichend. Obwohl sie digitale Datenrepräsentationen sind, bieten sie keinen Zugriff auf die in den Daten kodierte Bedeutung – die Semantik – und deren Abhängigkeiten. Zur Ergebnisfindung setzt das Kompetenzfeld KBSE unter anderem auf Ontologie-basierte semantische Beschreibungssprachen, um spezifische Bereiche, aber auch Allgemeinwissen und Wissen über die Anwendungsdomäne zu erfassen und miteinander zu kombinieren, um schlussendlich ein tieferes Verständnis für deren Zusammenhänge zu schaffen. Auf Basis dieser reichhaltigen semantischen Kontextinformationen können viele Engineering-Aufgaben entlang der Wertschöpfungskette automatisiert werden. Das Kompetenzfeld KBSE unterstützt zahlreiche nationale und internationale Forschungsprojekte aus den Bereichen Industrieautomation, Robotik und Landwirtschaft. In Zukunft sollen die Ansätze auch in weiteren Anwendungsdomänen zum Einsatz kommen.
