10 Jahre Blickpunkt Forschung. Thema: KI in der Anwendung

„Blickpunkt Forschung“ ist eine Veranstaltungsreihe, die in Kooperation mit der Wirtschaftskammer Wien durchgeführt wird. Einmal im Jahr präsentieren Forschende der TU Wien und Wirtschaftstreibende innovative gemeinsame Entwicklungen. Heuer gab es darüber hinaus Anlass zu feiern, denn die Veranstaltung beging ihr zehnjähriges Jubiläum. Abgehalten wurde sie im TUtheSky am Getreidemarkt und als nachhaltiges Green Event geplant und durchgeführt.

Elisabeth Schludermann (Senior Advisor Forschung und Leiterin des Fachbereichs Förderberatung und Wirtschaftskooperationen) und Gudrun Weinwurm (Leiterin des Fachbereichs Forschungskoordination) blickten als Moderatorinnen auf die vergangenen zehn Jahre zurück und führten in die aktuelle Veranstaltung ein.

KI – Anwendungen und Ethik

Künstliche Intelligenz begleitet, erleichtert und verändert heute unser aller Leben. Blickpunkt Forschung richtete daher den Fokus in diesem Jahr auf Forschungsprojekte der TU Wien, die Anwendungen einerseits für innerbetriebliche Abläufe und in der Produktion, andererseits für vorausschauende Instandhaltung, Kreislaufwirtschaft und Recycling zeigen.

Elisabeth Schludermann (in Vertretung des erkrankten Peter Ertl, Vizerektor Forschung, Innovation und Internationales) und der neue Direktor-Stellvertreter der Wirtschaftskammer Wien, Christoph Biegelmayer, begrüßten rund 100 Teilnehmende aus Wirtschaft und öffentlicher Verwaltung. Beide erachten KI als notwendig, um dieses wichtige Netzwerk bestehend aus Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlicher Hand in Zukunft mitgestalten zu können. Allerdings dürfe man KI nicht isoliert betrachten und die ethischen Probleme, die unter Umständen durch KI hervorgerufen werden, keinesfalls außer Acht lassen.

„Ethik“ war dann auch das Stichwort für Julia Neidhardts Keynote „Digitaler Humanismus“. Neidhardt ist tätig im Forschungsbereich Data Science und seit 2023 Inhaberin des UNESCO Co-Chairs für Digitalen Humanismus. Heute seien multidisziplinäre Ansätze gefragt: „Eine enge Zusammenarbeit zwischen technischen und geisteswissenschaftlichen Disziplinen ist entscheidend, um ethische und gesellschaftliche Auswirkungen von KI zu verstehen und verantwortungsvoll zu gestalten. Wir müssen Technologien in Einklang mit menschlichen Werten und Bedürfnissen bringen. Unsere Aufgabe ist es nicht nur, die Nachteile einzudämmen, sondern auch eine menschenzentrierte Innovation zu fördern.“

Zwei Themensessions gaben anschließend den Rahmen für neun Kurzpräsentationen zu konkreten KI-Anwendungen:

Themenblock: „KI für innerbetriebliche Abläufe und in der Produktion“„Intelligent Intersection“

Den Auftakt machte das anwenderorientierte Projekt „Intelligent Intersection“, das von Christoph Mecklenbräuker und Alexander Gratzer gemeinsam mit dem Unternehmenspartner José Carmona (Andata Entwicklungstechnologie GmbH) präsentiert wurde. Im Projekt sollen neuartige, integrierte und flexible Kommunikations-, Regelungs- und Simulationsmethoden entwickelt werden, um das System „intelligente Kreuzung“ zu verwirklichen: verfügbare Echtzeitinformationen der Positionen, der Geschwindigkeiten und des voraussichtlichen Verhaltens vieler unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer_innen (KFZ, Fußgänger_innen, Radfahrer_innen, Scooter, usw.) werden erfasst, verknüpft und in Echtzeit genutzt, um im Kontext Kreuzung gleichzeitig die Verkehrssicherheit für alle zu gewährleisten, die anfallenden Verkehrsflüsse effizient zu regeln, und damit den gesamtheitlichen Energieverbrauch und die Emissionen der Verkehrsteilnehmer_innen zu minimieren.

„CD-Labor für Digitale Zwillinge mit integrierter KI für nachhaltigen Funkzugang“

Philipp Svoboda zeigt in seinem „CD-Labor für Digitale Zwillinge mit integrierter KI für nachhaltigen Funkzugang“, welche Bedeutung Digitale Zwillinge – virtuelle Nachbildungen physischer Systeme – für die Verfeinerung eines KI-gesteuerten Netzwerkmanagements haben. Die Verbesserung von Mobilfunknetzen erlaubt vielfältige Anwendungen: In Eisenbahn-Netzwerken, Industrieumgebungen und anderen dynamischen Umgebungen kann dadurch maschinelles Lernen effizienter eingesetzt werden. Diese innovative Nutzung digitaler Zwillinge erhöht nicht nur die Zuverlässigkeit und Leistung der Netze, sondern ebnet auch den Weg für nachhaltigere und kostengünstigere Lösungen.

„CD-Labor für Künstliche Intelligenz und Optimierung in Planung und Scheduling“

Im „CD-Labor für Künstliche Intelligenz und Optimierung in Planung und Scheduling“ von Nysret Musliu werden neue Methoden entwickelt, die auf der Hybridisierung von künstlicher Intelligenz und Optimierungsmethoden basieren. Techniken des maschinellen Lernens werden für die automatische Auswahl und den Entwurf von Algorithmen eingesetzt. Die neuen Verfahren können auf Planungs- und Terminierungsprobleme angewandt werden, wie die beiden Unternehmenspartner Christoph Mrkvicka (MCP GmbH) und Werner Schafhauser (XIMES GmbH) bestätigen. MCP GmbH bietet Planungsalgorithmen für die Mitarbeiter_innen-Einsatzplanung, die Synchronisierung von Arbeitsabläufen oder die Erstellung von Produktionsplänen an. XIMES GmbH unterstützt ihre Kund_innen bei der Gestaltung von Arbeitszeitmodellen, der Berechnung von Personalbedarf sowie der Entwicklung von Lohn- und Gehaltsmodellen.

Terminplanung? Problem solved

Mit der Optimierung von Programmiersprachen, die sich zum Lösen schwieriger kombinatorischer Berechnungsprobleme eignen, beschäftigen sich Thomas Eiter und Tobias Geibinger. Sie nutzen dabei den Ansatz zur deklarativen Programmierung von Answer Sets (ASP), bei dem Lösungen für ein Problem durch eine Menge von Regeln eines Logik-Programms beschrieben werden. Zur Optimierung haben sie ein neuartiges Rahmenwerk für ASP entwickelt. Tobias Kaminski (Robert Bosch GmbH) legt den erfolgreichen Einsatz dieses Problemlösungs-Tools in der Terminplanung für die Halbleiterproduktion bei Bosch dar. Ziel ist es, Rüstzeiten (die Dauer, die zum Einrichten von Maschinen und Anlagen benötigt wird) zu optimieren, unproduktive Stillstände zu vermeiden und dadurch Maschinenkapazitäten besser ausnützen zu können.

„SurfAIce“

Im Projekt „SurfAIce“ entwickelt Emna Slimane ein prototypisches, KI-basiertes Oberflächenrauheits-Vorhersagemodell, um das Automatisierungspotential in der CAM-Planung bei Fräsmaschinen für neue Teile zu erhöhen. Der Fokus liegt dabei auf einem neuartigen, feature-basierten Datenbankdesign und der Generierung kontextualisierter Produktionsdaten unter Verwendung innovativer Vibrationssensoren und Oberflächenrauheitsmessgeräten. Ihre Partner sind dabei Denys Plakhotnik (ModuleWorks GmbH) und Kilian Köppl (craftworks GmbH). ModuleWorks entwickelt Software-Komponenten im Bereich CAD/CAM für die Steuerung und Simulation von mit Computer gesteuerten Präzisionsmaschinen und Robotern. craftworks entwickelt KI & Software Lösungen für Predictive Quality und Predictive Maintenance in Industrieunternehmen.

Themenblock: „KI für Predictive Maintenance, Kreislaufwirtschaft und Recycling“Robotergetriebenes Elektroschott-Recycling

Um Elektroschrott-Recycling dreht es sich bei Markus Vincze und Timon Höbert (bee produced GmbH). Die Zerlegung von Elektroschrott wird meist manuell durchgeführt, die im industriellen Umfeld existierenden Demontageanlagen weisen im Allgemeinen nur einen geringen automatisierten Anteil auf und sind typischerweise direkt auf einen konkreten Produkttyp zugeschnitten. Die weltweit steigende Menge an Elektroschrott erfordert einen höheren Automatisierungsgrad für mehr Effizienz. Ziel des Projektes „SmartDis“ ist die Entwicklung und Implementierung eines automatisierten wissensgetriebenen Roboter-zentrierten Demontagesystems, das sich autonom an die jeweiligen Vorgaben und Beschränkungen anpasst, welche zur Demontage eines gegebenen Produktes notwendig sind.

KI für die Wiener Linien

Im Projekt „WIN“ zeigen Fazel Ansari und Omar Abdelkader (Wiener Linien GmbH & Co KG) am Beispiel des Druckluftsystems eines Wiener U-Bahn-Zuges, welche Vorteile eine KI-basierte Instandhaltung von Schienenfahrzeugen im öffentlichen Personennahverkehr hat. Die Sensordaten beziehungsweise Störungsdaten des Druckluftsystems werden genutzt, um aussagekräftige Informationen zu Instandhaltungskennzahlen zu liefern. Diese Einbeziehung von multimodalen Daten erlaubt eine daten- und wissensbasierte Instandhaltung, die wiederum lebensdauerabhängige und dynamische Optimierungsentscheidungen für den Flotteneinsatz ermöglicht. Dadurch sollen zu jedem Zeitpunkt der Lebensdauer die optimalen und maximal möglichen Sicherheits-, Zuverlässigkeits- und Kosten-Kennzahlen simuliert werden.

„HARMONY“: geschützte Gleise mit KI

Axel Jantsch demonstriert mit seinem Projekt „HARMONY“, wie bei Schienenfahrzeugen die Überwachung der Gleisinfrastruktur KI-gestützt funktionieren kann. Er entwickelte ein modulares, kostengünstiges und intelligentes Infrastruktur-Überwachungssystem für den Einbau in reguläre Züge. Mit Hilfe von selbstlernender KI werden die von Kamerasensoren erfassten Hindernisse auf dem Gleiskörper an Bord identifiziert. Diese werden an ein Kontrollzentrum gesendet und von einem Fernanalysten ausgewertet, um weitere Schritte einzuleiten. Dieses kostengünstige und nahtlos nachrüstbare Infrastruktur-Überwachungssystem erkennt Hindernisse mit einer Genauigkeit von bis zu 99 Prozent.

HLK – Heizung, Lüftung, Klimatisierung

Markus Kobelrausch präsentiert fortschrittliche HLK-Systeme (Heizung, Lüftung, Klimatisierung). Infolge des Klimawandels wird der Bedarf an HLK-Anlagen insbesondere in Gewerbe und Industrie steigen. Ziel dieses Projektes ist es, mittels maschinellen Lernens System- und Betriebszustände zu bewerten und zu optimieren sowie prädiktive Instandhaltung nicht nur nach Verschleiß und Kosten, sondern nach deren Auswirkungen auf den Gesamtenergieverbrauch zu planen. Der Mehrwert dieses Ansatzes liegt darin, dass nicht in die Regelung des HLK-Systems eingegriffen werden muss. Philip Hahn (Radel & Hahn Klimatechnik GmbH) veranschaulicht, wie der entwickelte Ansatz längerfristig in einem Testgebäude des Projektpartners getestet wird, um eine Bestätigung der Simulationsergebnisse zu erhalten.

Wirtschaftsimpulse durch Forschung

Erfolgreiche Kooperationsprojekte zum Nutzen beider Seiten – Wissenschaft und Wirtschaft – zu etablieren, ist das erklärte Ziel der gemeinsamen Bestrebung der TU Wien mit der WK Wien.

Die Veranstaltung „Blickpunkt Forschung“ wird jährlich im Herbst von der TU Wien in Kooperation mit der Wirtschaftskammer Wien veranstaltet. Die Beiträge aus kürzlich abgeschlossenen oder sich im Abschluss befindenden Projekte werden zu definierten Themen ausgewählt und stellen dabei ein umfassendes Bild der aktuellen Forschung an der TU Wien dar. Die Themen vergangener Veranstaltungen: Energie (2015), Smart Communities and Technologies (2016), Urbane Produktion (2017), Materialinnovationen (2018), Klimaschutz (2019), Leben in der vernetzten Stadt (2020), Kreislaufwirtschaft in der Stadt (2021), Assistive Technologien (2022) und Klimafitte Stadt (2023).

Alle Informationen zu den Vorträgen und Projektpartner_innen finden Sie auf der Veranstaltungs-Website, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster.

Der „Blickpunkt Forschung“ wurde nach den Kriterien des Österreichischen Umweltzeichens für Green Events und Green Meetings zertifiziert und lag mit einer überwältigenden Erfüllungsquote von 178 Prozent deutlich über den Mindestanforderungen.

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