Die FH Salzburg und die Machine Automation Division von ABB (B&R) haben im Rahmen des Josef Ressel Zentrums für Intelligente und Sichere Industrieautomatisierung (JRZ ISIA) eine gemeinsame Patentanmeldung für energieeffiziente Antriebssteuerung in industriellen Anlagen eingereicht. Das Verfahren nutzt Reinforcement Learning, um Bewegungsabläufe adaptiv zu optimieren, ohne ein vollständiges Systemmodell vorauszusetzen.
Der Ansatz adressiert eine zentrale Schwäche klassischer Regelungsverfahren: deren Abhängigkeit von vollständigen mathematischen Systemmodellen. Reale Energieverluste in Industrieanlagen sind zwar messbar, lassen sich aber nicht vollständig modellieren. Genau hier setzt die patentierte Methode an.
Reinforcement Learning ermöglicht energieeffiziente Antriebssteuerung ohne Systemmodell
Statt auf ein vollständiges Systemmodell zu setzen, wird ein lernender Agent direkt am realen System eingesetzt. Dieser erlernt durch Interaktion mit der Anlage selbstständig, wie unterschiedliche Bewegungsabläufe, etwa Positionieren, Beschleunigen, Abbremsen oder Taktfolgen in Robotern, Werkzeugmaschinen oder automatisierten Produktionslinien, zu Energieverlusten beitragen. Die Steuerung wird entsprechend angepasst.
Ein zentraler Innovationsbeitrag liegt in einer neuartigen mathematischen Konstruktion der Lernstrategie. Sie beschleunigt die bislang für industrielle Anwendungen oft zu langsamen und datenintensiven Reinforcement-Learning-Verfahren deutlich und erzielt dabei bessere Ergebnisse. Damit wird der praktische Einsatz in cyber-physischen Systemen technisch und wirtschaftlich realisierbar, mit dem Ziel, Bewegungsabläufe signifikant energieeffizienter zu gestalten.
Forschungskooperation seit 2020 als Grundlage des Patents
Die Forschungsarbeit, die zur Patentanmeldung führte, hat eine mehrjährige Entwicklungsgeschichte. Erste Arbeiten entstanden ab 2020 im EU-Interreg-Projekt KI-Net. Seit 2022 wird das Thema im Josef Ressel Zentrum weiterentwickelt, gemeinsam mit der Machine Automation Division (B&R), COPA-DATA und weiteren Industriepartnern.
Stefan Huber, Head of Research der FH Salzburg, betont die Zielsetzung: „Unser Ziel ist es, Forschung nicht im Labor enden zu lassen, sondern konkrete technologische Innovationen für die Industrie zu entwickeln.“ Martin Haidacher, Innovation Manager bei B&R, ergänzt: „Die enge Kooperation mit der FH Salzburg ermöglicht es uns, innovative Methoden aus der Forschung rasch in industrielle Anwendungen zu überführen.“
