Fünf Fragen zur Forschungsfabrik

In wenigen Tagen wird die Forschungsfabrik feierlich eröffnet. Dazu erstmal Gratulation! Worauf freuen Sie sich mit Blick auf die Eröffnungsfeier?

Zunächst freue ich mich darüber, dass wir überhaupt eine Eröffnungsfeier durchführen können. Immer wieder haben wir während der Vorbereitungen die Frage gestellt, ob es überhaupt möglich sein wird, eine Präsenzveranstaltung zu organisieren. Jetzt freue ich mich darauf, viele unserer Kunden und Partner wieder einmal in Präsenz zu treffen statt »nur« im Web-Meeting. Es ist doch so, dass die produktionstechnische Welt überschaubar ist und zu vielen Personen aus der Branche über die Jahre eine fast freundschaftliche Beziehung gewachsen ist. Schön, dass wir uns wieder einmal live sehen und austauschen können. Durch die lange Zeit im (Home-)Office fehlt mir persönlich der direkte Austausch sehr.

Sie sprachen es bereits an, unter Beachtung der Corona-Auflagen findet die Veranstaltung in Präsenz statt. Wer wird dabei sein?

Als besondere Gäste haben wir die beiden Präsidenten von Fraunhofer und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sowie den Ministerpräsidenten des Landes Baden-Württemberg und die Fachministerinnen für Wirtschaft und Wissenschaft eingeladen. Aus der Industrie freuen wir uns auf den Produktionsvorstand der Mercedes-Benz Group AG, Dr. Jörg Burzer, und den Chefstrategen der Siemens AG, Dr. Peter Körte. Schon diese Gäste zeigen, dass die Forschungsfabrik auch für solche großen Unternehmen etwas Besonderes ist. Aber auch von vielen unserer mittelständischen Partner werden Gäste dabei sein – lassen Sie sich überraschen!

Wie sieht das Programm am Eröffnungstag aus?

Das Programm startet mit Grußworten der Präsidenten und des Ministerpräsidenten, und dann werden die drei Institutsleiter in einem Impulsvortrag die Ziele und Inhalte der Forschungsfabrik erläutern. Daran anschließend werden wir – unter Berücksichtigung der Corona-Regeln – geführte Rundgänge durch die Forschungsfabrik anbieten, in Kleingruppen von 15-20 Personen. Es gibt einen definierten Ablaufplan, und die Betreuer*innen unserer Exponate und Demonstratoren können den Besucher*innen ihre Ergebnisse vorstellen, bestehende Partnerschaften vertiefen oder auch neue Kontakte knüpfen.

Die Forschungsfabrik soll gezielte Kooperationen zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen ermöglichen. Wie können Unternehmen sich einbringen?

Unternehmen können entweder Projekte mitbringen, die sie in der Forschungsfabrik gemeinsam mit uns realisieren wollen (»Wir haben hier eine Prozessidee, wie können wir die als serientauglichen Prozess darstellen?«) oder einen oder mehrere Embedded Scientists in die Forschungsfabrik entsenden, die gemeinsam mit uns an Aufgaben des Unternehmens arbeiten. Wir suchen gerade über die aktuelle Ausschreibung des Fraunhofer-Netzwerks »Wissenschaft, Kunst und Design« eine*n Artist-in-Lab-Künstler*in, der Künstliche Intelligenz in unreifen Prozessen aus seiner oder ihrer Sicht darstellt.

Möchten Sie sonst noch etwas loswerden?

Natürlich hofft das Team, das jetzt die Eröffnungsfeier vorbereitet, dass das Wetter am 28. März mitspielt und wir unseren Gästen neue Perspektiven für den Einsatz von KI in ihrer Produktion aufzeigen können. Wir wünschen uns, dass die Besucher*innen mit dem Gefühl nach Hause fahren, dass produzierende Unternehmen in Deutschland eine echte Zukunft haben und dass die Forschungsfabrik dazu einen relevanten Beitrag leisten wird.

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Dr. Sauer!

Vorab, die Anekdote: Umweltschutz ist ein wichtiges Thema am Fraunhofer IOSB, beim Bau der Karlsruher Forschungsfabrik wird er außerdem zur Pflicht. Weil zwei alte Eichen auf dem Gelände vom Heldbockkäfer bewohnt werden, gehören sie seit Baubeginn und bis in ferne Zukunft zum Fabrikbild. Denn der Heldbockkäfer, auch großer Eichenbock genannt, ist vom Aussterben bedroht, sein Lebensraum muss streng geschützt werden. Da er sich erst in sehr alten Eichen niederlässt (ab 80 bis 150 Jahren) schwindet sein Lebensraum und wir müssen unsere sehr alten Eichen stehen lassen. Auch deren Totholz gehört noch zum Käfer-Wohnraum und muss liegen gelassen werden.

Florian Mayr und Manuel Fischer verbringen bereits einen Großteil ihrer Arbeitszeit in der Karlsruher Forschungsfabrik und sind für den Betrieb des Fraunhofer-IOSB-Bereichs zuständig. Für diesen Beitrag haben sie gemeinsam die Interview-Fragen beantwortet:

Welche Infrastruktur wird den Projekten angeboten?

Die Forschungsfabrik stellt für die Projekte eine moderne, fabriknahe Infrastruktur zur Verfügung. Die Fraunhofer-IOSB-Halle im 2. OG des Fraunhofer Gebäudeteils stellt zum einen eine Projektfläche, die in 13 Felder aufgeteilt ist und zum anderen Lager- und Bürofläche zur Verfügung. Diese Flächen werden im weiteren Ausbau mit IT-Equipment, Werkzeug und den üblichen Bedarfsmaterialien ausgestattet. Für den Transport in die IOSB-Halle stehen ein Lastenaufzug und ein institutseigener Kran zur Verfügung. Jede Projektfläche ist mit einer Grundausrüstung wie einem Werkzeugwagen, einer Werkbank, aber auch mit einem Schrank und einem Whiteboard bestückt. Weiterhin besitzt jedes Feld eine eigene Strom-, Druckluft- und Prozesswasserversorgung. Das Gebäude selbst verfügt über eine Lüftungs- und Klimaanlage, welche die Luftzufuhr und Temperatur stetig regelt. Der Zugang wird durch Zutrittskarten geregelt, so dass nur Befugte die Halle betreten können.

Die Fraunhofer-IOSB-Halle verfügt über ein eigenes Rechenzentrum. Wie sieht die IT-Infrastruktur aus und welche Vorteile bringt das?

Die IT-Umgebung der Forschungsfabrik wurde eigens für Forschungsprojekte erstellt und ist ein Kernstück der Forschungsfabrik. Wir sind damit in der Lage unseren Kunden eine leistungsfähige und moderne IT-Infrastruktur in direkter Nähe zu den Forschungsprojekten anbieten zu können.

Im Mittelpunkt des Rechenzentrums wird ein SDDC (Software Defined Datacenter) stehen. Forschungsprojekte können in dieser Umgebung virtuelle Maschinen betreiben und müssen somit nicht zwingend eigene Hardwareinfrastruktur für ihr Forschungsprojekt aufbauen. Systeme, die sich nicht in einer virtuellen Maschine betreiben lassen oder Kunden, die bereits eigene Serverhardware mitbringen, finden Platz in unseren Serverschränken im Rechenzentrum. Für den zuverlässigen Betrieb der gesamten IT-Infrastruktur verfügt das Rechenzentrum nicht nur über redundante Serversysteme auf denen das SDDC betrieben wird, sondern auch über redundante Netzwerkkomponenten, Klimatisierung sowie Stromversorgung.

Jedem Projektfeld steht ein eigener Netzwerkswitch zur Verfügung, der direkt mit unserem Rechenzentrum verbunden ist. Jeder Kunde erhält somit ein eigenes, völlig autarkes Netzwerk, an das Sensoren, IoT-Devices oder Industrieanlagen angeschlossen werden können. Selbstverständlich ist auch der Datenaustausch zwischen zwei Projekten oder die Nutzung von Diensten im Internet möglich.

Welches bereits laufende oder geplante Projekt finden Sie besonders erfolgversprechend?

Zu den ersten Projekte zählt RICE (Rapid Instrumentation and Control Environment). Hierbei wird die Infrastruktur der Forschungsfabrik dazu genutzt, eine physische Instrumentierungsumgebung mit vorentwickelten Lösungsbausteinen zu schaffen und dem Kunden so eine beschleunigte Überinstrumentierung von industriellen Prozessen zur Verfügung zu stellen.       
Aus unserer Sicht bietet sich die Infrastruktur der Forschungsfabrik hervorragend für dieses Projekt an. Es ist ausreichend Platz für die Aufbauten vorhanden und die Energieversorgung für eine Vielzahl von Demonstratoren problemlos möglich. Weiterhin ermöglicht das Trassensystem an der Hallendecke eine einfache Montage von Sensoren.

Ein weiteres Projekt, das bereits seit der Aufbauphase die Infrastruktur der Forschungsfabrik nutzt, ist AutoInspect. Hier konnten das Trassensystem, der Roboter und das fahrerlose Transportsystem aufgebaut und verwendet werden.

Von der administrativen Seite konnten wir mit den Projekten bereits erste Erfahrung sammeln, welche Anforderungen und Wünsche ein Projekt an die Forschungsfabrik stellt, welche organisatorischen Punkte geklärt werden müssen und an welchen Stellen noch optimiert werden kann. Diese und weitere Projekte bereiten sich bereits mit großem Interesse auf die Eröffnung der Forschungsfabrik vor. Nach unserem Eindruck erwarten uns hier einige interessante und eindrucksvolle Demonstrationen.

Als Vorletztes eine typische Recruiting-Frage: Wo sehen Sie die Forschungsfabrik in fünf Jahren?

In fünf Jahren sehen wir einen eingespielten Normalbetrieb der Forschungsfabrik. Die Forschungsfelder sind mit Forschungs- und Industrieprojekten zu Künstlicher Intelligenz und Industrie 4.0 belegt und mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet. Die Abläufe für Projekte und Mitarbeitende sind etabliert und so können wir auch bei großen Projekt-Volumen, auch mit externen Kunden, eine professionelle Umgebung anbieten.

Die Forschungsfabrik wird sich bis dahin wandeln und weiter verbessern. Es wird mehr Möglichkeiten durch einen größeren Maschinenpark geben, genauso wird das Rechenzentrum mitwachsen und Dienste zur Verfügung stellen, an die heute noch niemand denkt. Auf dem Campus Ost ist noch ausreichend Platz und möglicherweise sind die Planungen für die Forschungsfabrik 2 dann bereits in vollem Gange.

Möchten Sie sonst noch etwas loswerden?

Der Aufbau einer kompletten Fabrikhalle und das Realisieren eines völlig neuen Rechenzentrums sind Aufgaben, welche nur selten im Arbeitsleben auftreten. Diese Aufgaben stellten für alle Beteiligten eine neue Herausforderung dar, die Schritt für Schritt und mit stetiger Organisation und Kontrolle bewältigt werden musste. So wurde über das vergangene Jahr hinweg eine leere Fabrikhalle zu einer vollständig ausgestatteten Halle für Forschungs- und Entwicklungsprojekte und dazu ein Lagerraum zu einem vollständig funktionsfähigen Rechenzentrum umfunktioniert.

Wir möchten allen Beteiligten für die Unterstützung danken. Ein besonderer Dank gilt hierbei Andreas Pfaffenrot, Jochen Eise und Sven Sperber für die wertvolle Unterstützung beim Realisieren des Rechenzentrums.

Auch nach der Eröffnung stehen noch eine Vielzahl an Aufgaben zur Optimierung des Betriebes an. Besonders gespannt sind wir dabei, wie die neuen Projekte sich einleben werden und wie wir den Betrieb anhand der Wünsche und dem Feedback weiter optimieren können. Doch bis dahin freuen wir uns auf die Eröffnungsfeier der Forschungsfabrik am 28.3.22 mit vielen VIPs.

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Mayr und Herr Fischer!

Vorab, die Anekdote: Als eine der ausführenden Elektronikfirmen auf der Baustelle Kabel verlegt hat, kamen große Kupferkabelrollen zum Einsatz. Diese bekamen einen eigenen Diebstahlschutz: Die Firma baute ein Gestell mit Kameras auf, um die Kabel zu überwachen. Die Baustelle ist nicht gerade öffentlich gelegen – in der mehrjährigen Bauphase wurde nichts gestohlen. Wie viel die Kamerasicherung zu dieser erfreulichen Nachricht beigetragen hat, bleibt Spekulation.

Im Interview ist Olaf Sauer ist einer der beiden Initiatoren des Gemeinschaftsprojekts vom Fraunhofer IOSB mit dem Fraunhofer-Institut für chemische Technologie ICT und dem wbk Institut für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). 

Wie kam es zur Idee der Karlsruher Forschungsfabrik?

Also die ursprüngliche Idee hatten Jürgen Fleischer und ich unabhängig voneinander. Ich bin ja selbst auch gar kein Informatiker, sondern Produktionstechniker wie Herr Fleischer. Kurioserweise hatte ich mich ein paar Jahre vorher gleichzeitig mit Herrn Fleischer auf die Professorenstelle am wbk beworben, wurde aber nur zweiter Sieger. Ich bin dann etwa zur gleichen Zeit wie er ans wbk ans Fraunhofer IITB (Anm. d. Red. Vorgängerinstitut des Fraunhofer IOSB) gekommen. Hier ist mir aufgefallen, dass unsere Arbeiten in der damaligen Abteilung Leitsysteme (LTS) für Produktionsingenieur*innen, die ja in den meisten Fällen unsere Kund*innen sind, sehr abstrakt sind. Und so kam ich irgendwann im Jahr 2010 oder 2011 auf die Idee, ein Forschungs- und Demonstrationszentrum für IT in der Produktion zu bauen. Weil ich mich mit Jürgen Fleischer immer wieder getroffen habe – unter anderem sind wir beide Mitglieder der Internationalen Akademie für Produktionstechnik CIRP – sind wir darüber ins Gespräch gekommen und haben beschlossen, gemeinsam so etwas zu bauen. Ohne Ahnung davon zu haben, wie und wo.

Was ist die Vision?

Heute ist die Vision, dass wir Produktionsprozesse, die man noch nicht vollständig versteht und ausspezifiziert hat (»Unreife Prozesse«), durch den Einsatz maschinellen Lernens schnell zu einem gewünschten Verhalten bringt und damit schnell qualitativ hochwertige Produkte herstellt, während der Prozess parallel dazu noch fertig entwickelt wird.

Welche Herausforderungen stellen sich bei so einem Großbauprojekt?

Man braucht viel Geduld und eine hohe Beharrlichkeit, sonst geht einem schnell die Puste aus. Es sind sehr viele Einzelinteressen bei Landes- und Bundesministerien, Behörden, der Stadt und seinen Ämtern, Fraunhofer, KIT, Anwohnern, etc. unter einen Hut zu bringen. Darum hat es von der Idee bis zum Point-of-no-return, als die Bagger kamen, rund zehn Jahre gedauert.

Was war Ihr Highlight in der Planungs- und Bauphase?

Highlights in der Planungsphase waren die Workshops mit Siegbert Lippke, einem Fabrikplanungsguru aus der Ära von Bela Aggteleky. Ich habe in meiner damaligen Firma in Hamburg und Berlin mit ihm zusammengearbeitet und er hatte einige maßgebliche Ideen für die Forschungsfabrik. Eines der Highlights beim Bau war das Einbringen der Klimatechnik, das war Maßarbeit.

Möchten Sie sonst noch etwas loswerden?

Die Bauabteilungen von Fraunhofer und dem KIT haben uns bestmöglich unterstützt. Auch für sie war es Neuland, dass zwei Bauherren (KIT und Fraunhofer) ein Gebäude bauen, das sie gemeinsam nutzen. Herr Guhl, der Projektleiter auf der KIT-Seite war jeden Tag auf der Baustelle; er hat dafür gesorgt, dass unsere Fabrik termin- und kostengerecht fertig wurde. Ohne ihn wären wir nicht schon im Mai 2021 eingezogen.
Schon in der ursprünglichen Planung war vorgesehen, dass die jetzige Forschungsfabrik nur der erste Bauabschnitt ist und das KIT und Fraunhofer das Gelände am Campus-Ost weiterentwickeln und einen weiteren Bauabschnitt erstellen. Ich würde mir sehr wünschen, dass es nicht wieder zehn Jahre dauert, um dort voran zu kommen.

Vielen Dank für das Gespräch, Herr Dr. Sauer!