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AIGEDA — Skill development in AI driven Generative Engineering and Design Automation
Ein umfassendes Qualifizierungsprogramm zur Entwicklung von notwendigen Fähigkeiten (Methodik und Werkzeuge) in Bezug auf generatives Engineering & Design, Entwurfsautomatisierung, Struktur- und Topologieoptimierung sowie wissensbasiertem Engineering unter Einbeziehung KI-gestützer Software-Systeme.
Nutzen Sie die AIGEDA-Ergebnisse für Ihre berufliche Weiterbildung
Das AIGEDA-Projekt wurde im Dezember 2023 erfolgreich abgeschlossen. Alle Erkenntnisse und Lerninhalte wurden gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Digital Engineering an der Ruhr-Universität Bochum in das berufsbegleitende Weiterbildungsprogramm Generative Engineering & Generative Design mit topaktuellen und spannenden E-Learning- sowie Praxisworkshop-Angeboten übernommen, mehr…
Produktinnovationen sind für Unternehmen nach wie vor unerlässlich, um den Wohlstand in Europa zu sichern. Cyber-physische Systeme sind dabei Innovationstreiber in produzierenden Unternehmen, weisen aber auch einen hohen Grad an Komplexität auf. Um diese Komplexität zu beherrschen, ist der Bedarf an hochqualifizierten Ingenieur:innen — die in der Lage sind, das volle Potenzial moderner Software-Werkzeuge auszuschöpfen — unabdingbar. Die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) in Konstruktionssoftwaretools (z. B. CAD) für generatives Design / generative Konstruktion, Konstruktionsautomatisierung und Konstruktionsoptimierung eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Entwicklung innovativer Produkte und Systeme und verändert den Konstruktionsprozess grundlegend. Da diese Technologie in den CAD-Werkzeugen ganz neu eingeführt wurde, müssen die Fachleute im Ingenieurwesen weitergebildet werden, um die potenziellen Auswirkungen auf die künftige Produktentwicklung und Innovationsaktivitäten in den Unternehmen zu nutzen.
“Generative Engineering” oder “Generative Design” ist eine iterative Entwurfsmethodik, bei der Produkte nicht wie bisher visuell, z. B. mittels CAD-Software (weiter-)entwickelt werden, sondern in einem algorithmischen Modell die unterschiedlichsten vorgegebenen Beschränkungen für deren Entwicklung beschrieben werden. Das können Maße, Materialien, physikalische Gesetzte, durchdringende Fremdteile u.v.m. sein. KI-gestützte Softwaresysteme können auf Basis dieser Modelle / Beschränkungen selbstständige Entwurfsvorschläge generieren. Dabei sind solche Programme in der Lage, nicht nur ein oder zwei, sondern eine Vielzahl an Varianten zu erzeugen, aus denen Entwickler:innen die Vorschläge wählen können, die am besten zu ihren Anforderungen / präferierten Entscheidungsparametern (z. B. Kosten, Produktionsdauer, verfügbare Materialien etc.) passen (sog. Design Space Exploration).
Das Ziel von AIGEDA
Die am Vorhaben beteiligten Forschungs-, Schulungs- und Industriepartner wollen ein Qualifizierungsprogramm schaffen, das sich in erster Linie an Fachleute in der Produktentwicklung richtet, um die notwendigen Fähigkeiten (Methodik und Werkzeuge) in Bezug auf algorithmische und KI-gestützte Generative Engineering (GE)- und Design Automation- Ansätze und Werkzeuge zu vermitteln. Es wird erwartet, dass die neue Generation von CAD/CAE/Simulationswerkzeugen im Prognosezeitraum 2021 – 2026 mit einer CAGR von mehr als 15 % wachsen wird. Diese maschinellen Lernfähigkeiten kommen der wachsenden Nachfrage nach fortschrittlicher Fertigung mit komplexen Designs und der Notwendigkeit entgegen, Größe und Masse von Produkten zu reduzieren und gleichzeitig die Leistung zu verbessern. Andererseits bedeuten diese Werkzeuge einen Paradigmenwechsel in der Produktentwicklung, und die Ingenieure müssen darauf vorbereitet und geschult werden.
Es wird ein Lehrplan mit verschiedenen Ausbildungswegen und Lernnuggets zu diesen Themen entwickelt und in Weiterbildungskurse integriert, die sich an Fachleute unterschiedlicher Qualifikationsniveaus und technischer Spezialisierungen richten, ohne jedoch Studenten auf Masterniveau mit einem Hintergrund in der technischen Konstruktion auszuschließen. Teilnehmende des zu entwickelnden Curriculums werden danach in der Lage sein, nicht nur die verfügbaren Werkzeuge zu beherrschen, sondern sich auch die erforderlichen Methoden und Denkweisen anzueignen, um das volle Potenzial von GE und anderen KI-gesteuerten Konstruktionswerkzeugen und -techniken auszuschöpfen, d.h.: Vergleich des klassischen Konstruktionsansatzes mit GE und der Interaktion zwischen GE und klassischer Modellierung sowie Anpassung von Top-down- und Bottom-up-Modellierungsansätzen.
„Manufuture Vision 2030“
Das Ziel dieses Qualifizierungsprojekts steht im Einklang mit der Manufuture Vision 2030: “Europa wird führend sein in der Fertigungstechnik für hochgradig personalisierte und komplexe Produkte und Dienstleistungen in einem breiten Spektrum von Sektoren, darunter Luftfahrt, Automobilbau, Produktionsanlagen, erneuerbare Energien, Raumfahrt und Verteidigung. Europa wird eine Vorreiterrolle bei der Ressourceneffizienz und der Umsetzung der Kreislaufwirtschaft einnehmen, was zu seiner Wettbewerbsfähigkeit auf globaler Ebene beitragen und seine ökologische Nachhaltigkeit unterstützen wird. Die Fertigungssysteme in Europa werden flexibel und widerstandsfähig sein und ein optimales Gleichgewicht und eine optimale Integration zwischen Mensch und Maschine aufweisen. Die europäischen Arbeitskräfte werden neue Fähigkeiten entwickeln, um auf diese Herausforderungen vorbereitet zu sein“.
Der Weg zum Ziel
1. Anforderungsanalyse und Schulungskonzepte
Ausgehend von den Anwendungsfällen der beteiligten Partner mit Fokus auf den Maschinenbau einerseits und die Elektrotechnik andererseits werden die Zielgruppen, Stakeholder und deren unterschiedliche Bedürfnisse definiert und analysiert. Darüber hinaus werden die Anforderungen und Wissenslücken innerhalb der Zielgruppen identifiziert, um die Schulungskonzepte und Lernergebnisse zu entwickeln.
2. Definition von Lernpfaden
Das Ziel ist es, individuelle Lernpfade für verschiedene Fähigkeiten sowie Kurs- und Workshopformate mit Vermarktungsstrategien zu definieren. Die Partner planen, drei Lernpfade zu erstellen, einen auf der Ebene der Entwurfsmethoden, einen auf der Ebene des detaillierten Entwurfs und einen auf der Ebene des Entwurfsmanagements (Innovationsprozess) mit Kursen für Fortgeschrittene, Fortgeschrittene und Anfänger.
3. Erstellung von Inhalten zur Kompetenzentwicklung
Das Hauptziel dieser Aufgabe ist die Erstellung der Inhalte zur Kompetenzentwicklung in Form von Lernnuggets. Alle Lerninhalte werden in englischer Sprache erstellt und später ins Italienische und Deutsche übersetzt, um den Anforderungen der Industriepartner gerecht zu werden. Auf der Grundlage von Lernnuggets werden individuelle Lernpfade und Kursinhalte zugeschnitten. Darüber hinaus werden Bewertungskriterien für Zertifizierungen festgelegt.
4. Workshops und Qualitätssicherung
Pilot-Workshops und Evaluierung
Nachdem alle Nuggets erstellt und die Workshop-Formate definiert wurden, werden die Partner Pilotworkshops durchführen. Auf der Grundlage des in den Pilotworkshops gesammelten Feedbacks werden die Partner die Lernnuggets verbessern und verallgemeinern, um einem breiteren Zielpublikum verfügbar zu machen.
Welche Zielgruppe soll angesprochen werden
Die Hauptzielgruppe der AIGEDA-Qualifizierungslösungen sind Produktentwicklungs- und Systemingenieure, die bereits eine berufliche Tätigkeit ausüben. Die Hauptmotivation für die Teilnahme an beruflicher Weiterbildung ist jedoch die berufliche Weiterentwicklung oder der Erwerb von Kompetenzen, die zur Lösung eines dringenden beruflichen Problems erforderlich sind. Die erste Motivation erfordert einen rennomierten höheren akademischen Abschluss. Die zweite Motivation erfordert einen Lehrplan, der stark auf das jeweilige Unternehmen zugeschnitten ist. Um beiden Bedürfnissen gerecht zu werden, werden wir gemeinsam mit den Industriepartnern ein modulares Portfolio von Lernmaterialien (Learning Nuggets) entwickeln, die zu verschiedenen Kursen und Abschlüssen kombiniert werden können.
Der Projektgeber — EIT Manufacturing
Das European Institute of Innovation & Technology (EIT) wurde 2019 u. a. von der Europäischen Union mit der Vision gegründet, dass die globale Fertigung weiterhin von Europa angeführt wird und dazu beiträgt, Europa und seinen Fertigungssektor wettbewerbsfähiger und nachhaltiger zu machen. Zu diesem Zweck bringt EIT Manufacturing ein wachsendes Netzwerk aus hochrangigen Industriepartnern, führenden Hochschul- und Forschungseinrichtungen aus der gesamten EU sowie innovativen Start-ups, Scale-ups und KMU zusammen.