50% Zuschuss zur Entwicklung von Mikroelektronik Industrie 4.0

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert Verbundforschungsprojekte zur Entwicklung neuer Elektroniksysteme, die signifikant zur Umsetzung des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 beitragen. Damit sollen unter anderem Voraussetzungen geschaffen werden, Künstliche Intelligenz (KI) in die Anwendung zu bringen und den Einsatz autonomer Systeme in der industriellen Produktion zu steigern.

Unternehmen des Maschinenbaus und der Industrieautomatisierung sowie deren Technologiezulieferer und Forschungspartner in Mikroelektronik und Sensorik tragen erheblich zur Wettbewerbsfähigkeit und damit zum Wohlstand Deutschlands bei. Umfassende Digitalisierung von Produktionsprozessen und Betriebsabläufen stehen unter der Perspektive Industrie 4.0 im Fokus industrieller Innovationen. Dabei kommt Aspekten der Automatisierung, der Virtualisierung, der prädiktiven Wartung, der Steigerung der Flexibilität und der autonomen Organisation von Produktionsanlagen, -systemen und -prozessen – unter Berücksichtigung der Echtzeitfähigkeit, Resilienz und funktionalen Sicherheit neuer Lösungen – eine wichtige Rolle zu. Weitere zentrale Felder von Forschung & Entwicklung sind die Bildung von unternehmensübergreifenden Produktionsnetzwerken vor dem Hintergrund des sicheren Umgangs mit Daten, Informationen und Eigentumsrechten sowie die zunehmende Interoperation zwischen Menschen und Maschinen.

Ausgangspunkt der Wandlungsprozesse ist der Einsatz modernster Mikroelektronik und Sensorik, wodurch die voranschreitende Digitalisierung und Vernetzung technisch erst möglich werden. Es bedarf sowohl neuer als auch auf künftige Anforderungen hin entwickelter Elektroniksysteme. Sie bilden die Grundlage für eine neue Generation intelligenter und autonomer Produktionssysteme, indem sie beispielsweise Methoden des Maschinellen Lernens und der KI für industrielle Anwendungen nutzbar machen sowie eine sichere dezentrale Prognosefähigkeit und Kommunikation ermöglichen.

1.    Förderziel

Förderziel ist die Erforschung von elektronischen Komponenten und Systemen zur Realisierung einer intelligenten, flexiblen und vernetzten Produktion (Industrie 4.0). Zuwendungszweck ist die vorwettbewerbliche Zusammenarbeit in dem Förderziel dienenden Verbundforschungsprojekten von Wirtschaft und Wissenschaft. Die Förderung soll die Innovationskraft entlang der Wertschöpfungskette der Industrie am Standort Deutschland stärken.

Für Vorhaben im Sinne dieser Förderrichtlinie kommt der engen Zusammenarbeit von Unternehmen, vor allem auch KMU, Forschungseinrichtungen und Hochschulen sowie der nachhaltigen Stärkung der Wertschöpfungsketten von der Elektronik hin zu den Systemintegratoren eine besondere Bedeutung zu. Dabei wird den KMU eine wichtige Rolle beim Transfer von Forschungsergebnissen in wirtschaftliche Erfolge zugeschrieben. Die Berücksichtigung von Aspekten der akademischen Ausbildung im Rahmen der Forschungsprojekte wird begrüßt.

2.    Gegenstand der Förderung

Gegenstand der Förderung sind F&E-Aufwendungen im Rahmen industriegetriebener, vorwettbewerblicher Verbundvorhaben zum Thema „Mikroelektronik für Industrie 4.0“. Die Vorhaben müssen über Innovationen im Bereich der Elektroniksysteme mehrere der folgenden Zielstellungen verfolgen:

  • Steigerung der Effizienz, Flexibilität und Individualität in der Produktion und Logistik,
  • Steigerung der Autonomie von Produktionsanlagen,
  • prädiktive Wartung von Produktionsanlagen und verbesserte Überwachung von Industrieprozessen,
  • Steigerung der Energieeffizienz von Sensorsystemen bis hin zur Energieautarkie (Vereinfachung der Infrastruktur durch Wegfall von Verkabelung),
  • Vernetzen von Produktionsanlagen und -prozessen, auch über Unternehmensgrenzen hinaus,
  • durchgängige Digitalisierung der Produktion,
  • Verkürzung der Produktentwicklungszyklen,
  • Etablierung eines Produktlebenszyklus-Managements,
  • Ermöglichen einer sicheren und effizienten Kooperation zwischen Mensch und Maschine.

Um einen signifikanten Beitrag zur Realisierung von Industrie 4.0 zu leisten, sollen die geplanten F&E-Arbeiten zu Elektroniksystemen insbesondere in folgenden Bereichen den Stand der Technik deutlich übertreffen:

  • leistungsfähige und aufeinander abgestimmte Hardware- und Softwarekomponenten zur energieeffizienten Datenerfassung und -verarbeitung,
  • neue Hardware-Konzepte, Schaltungen und Systeme, die auf Methoden der KI bzw. des Maschinelles Lernens hin optimiert sind,
  • dezentrale Datenverarbeitung sowie Maßnahmen zur Datenreduktion und Datenvorverarbeitung für Echtzeit-Prozesssteuerung,
  • Sensordatenfusion,
  • Messverfahren und Sensorkonzepte,
  • Beschleunigung des Systementwurfs durch Einsatz und Entwicklung neuer EDA-Werkzeuge (Electronic Design Automation).

Bei allen Anwendungen kommt den Querschnittsthemen Echtzeitfähigkeit, Zuverlässigkeit, elektromagnetische Verträglichkeit, Robustheit, Resilienz, Vernetzungsfähigkeit, Qualität und Wirtschaftlichkeit für den Einsatz im industriellen Umfeld eine wichtige Bedeutung zu. Ebenso sollte die Anpassung an standardisierte und weit verbreitete industrielle digitale Kommunikationsprotokolle angestrebt und das Referenzarchitekturmodell RAMI 4.0 berücksichtigt werden. Folgende weitere Querschnittsthemen sind bei der Planung der Vorhaben zu berücksichtigen:

  • hardwaregestützte Implementierung von Identifikations- und Sicherheitsfunktionalitäten,
  • neue Ansätze zu sogenannten Self-X-Eigenschaften wie Selbstdiagnose, -konfiguration, -optimierung, -reparatur, etc. und insbesondere deren Anforderungen an die Performance von Hardware.
  • Gefördert werden Verbundvorhaben, die sich an konkreten industriellen Anwendungen orientieren und sich durch ein hohes wissenschaftlich-technisches und wirtschaftliches Risiko sowie eine große Breitenwirksamkeit auszeichnen.

3.    Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sowie Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen. Das BMBF ist bestrebt, den Anteil von KMU sowie Hochschulen für angewandte Wissenschaften in der Forschungsförderung zu erhöhen. Hochschulen, Fachhochschulen und technische Hochschulen sind deshalb besonders aufgefordert, sich an den Verbundvorhaben zu beteiligen. Voraussetzung für die Förderung ist die Zusammenarbeit mehrerer unabhängiger Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zur Lösung von gemeinsam vereinbarten Forschungsaufgaben (Verbundvorhaben). Die Forschungsaufgaben und -ziele müssen den Stand der Technik deutlich übertreffen und durch ein hohes wissenschaftlich-technisches sowie wirtschaftliches Risiko gekennzeichnet sein. Die Vorhaben müssen die genannten Anforderungen an ihre wissenschaftlich-technische Zielsetzung erfüllen und sollen die Grundlage für weiterführende Innovationsprozesse legen. Die Förderung ist in der Regel auf einen Zeitraum von drei Jahren ausgelegt.

4.    Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Zuwendungen werden im Wege der Projektförderung mit bis zu 50% bezuschusst gewährt.