Aus gemeinsamer Forschung entsteht neues Patent für KI-basierte Energieeffizienz

Die FH Salzburg und die Machine Automation Division von ABB (B&R) haben eine gemeinsame Patentanmeldung im Bereich energieoptimierter Antriebssysteme eingereicht. Die Innovation ist ein zentrales Ergebnis der Zusammenarbeit im Josef Ressel Zentrum für Intelligente und Sichere Industrieautomatisierung (JRZ ISIA) und unterstreicht die Leistungsfähigkeit industrienaher, angewandter Forschung und die Relevanz, die die Zusammenarbeit von Industrie und Forschung für Innovationen hat.

Im Fokus der Patentanmeldung steht ein neuartiger Ansatz zur energieoptimierten Bewegungssteuerung von Antriebssystemen in der Industrieautomatisierung – etwa in Robotern, Werkzeugmaschinen oder automatisierten Produktionslinien, in denen hochdynamische Bewegungsabläufe wie Positionieren, Beschleunigen, Abbremsen oder Taktfolgen präzise gesteuert werden müssen. Während klassische Regelungsverfahren auf möglichst exakten mathematischen Modellen des Systems basieren, setzt der neue Ansatz genau dort an, wo solche Modelle an ihre Grenzen stoßen: bei realen, oft schwer erfassbaren Energieverlusten, die zwar messbar sind, jedoch nicht vollständig modelliert oder im Detail bekannt sind.

Durch den Einsatz von Methoden der Künstlichen Intelligenz, insbesondere Reinforcement Learning (RL), wird ein lernender Agent direkt am realen System eingesetzt. Dieser optimiert die Bewegungsstrategien adaptiv, indem er durch Interaktion selbstständig erlernt, wie unterschiedliche Bewegungsabläufe zu Energieverlusten beitragen, und seine Steuerung entsprechend anpasst – ganz ohne vollständiges Systemmodell.

Ein zentraler Innovationsbeitrag des Patents liegt dabei in einer neuartigen mathematischen Konstruktion der Lernstrategie: Sie ermöglicht es, die bislang für industrielle Anwendungen oft zu langsamen und datenintensiven RL-Verfahren deutlich zu beschleunigen und gleichzeitig bessere Ergebnisse zu erzielen. Dadurch wird der praktische Einsatz in cyber-physischen Systemen erstmals wirtschaftlich und technisch sinnvoll – mit dem Ziel, Bewegungsabläufe signifikant energieeffizienter zu gestalten und reale Betriebsbedingungen umfassend zu berücksichtigen.

KI-Forschung mit industrieller Relevanz

„Diese Patentanmeldung zeigt eindrucksvoll, wie wissenschaftliche Exzellenz und industrielle Praxis im Josef Ressel Zentrum Hand in Hand gehen. Unser Ziel ist es, Forschung nicht im Labor enden zu lassen, sondern konkrete technologische Innovationen für die Industrie zu entwickeln“, betont Stefan Huber, Head of Research der FH Salzburg. „Gerade im Bereich der Künstlichen Intelligenz brauchen wir in Österreich und Europa erstklassige Forschung an der technologischen Spitze, die einen direkten Impact auf die Geschäftsfelder unserer Industrie hat.“

Auch bei der Machine Automation Division von ABB (B&R) wird die Zusammenarbeit als strategisch relevant angesehen: „Die enge Kooperation mit der FH Salzburg ermöglicht es uns, innovative Methoden aus der Forschung rasch in industrielle Anwendungen zu überführen. Die eingereichte Patentanmeldung ist ein starkes Signal für die Innovationskraft, die diese Partnerschaft hervorbringt“, so Martin Haidacher, Innovation Manager bei B&R.

Die zugrunde liegende Forschung hat eine längere Entwicklungsgeschichte: Erste Arbeiten reichen bis ins Jahr 2020 zurück und wurden im EU-Interreg-Projekt KI-Net initiiert. Seit 2022 wird das Thema im Josef Ressel Zentrum weiterentwickelt – gemeinsam mit den Industriepartnern der Machine Automation Division (B&R), COPA-DATA und weiteren.

Kooperation als Motor für neue Lösungen

Die gemeinsame Anmeldung unterstreicht die Bedeutung langfristiger Forschungskooperationen zwischen Hochschule und Industrie – insbesondere in einem Technologiefeld, das für Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und die internationale Wettbewerbsfähigkeit des Industriestandorts Europa von zentraler Relevanz ist.

Langfristige Forschungspartnerschaft als Innovationsmotor

Die zugrunde liegende Forschung ist das Ergebnis eines langfristig aufgebauten und konsequent weiterentwickelten Innovationsprozesses: Erste Arbeiten reichen bis ins Jahr 2020 zurück und wurden im EU-Interreg-Projekt KI-Net initiiert. Mit Unterstützung von Innovation Salzburg und Mitteln aus der WISS – Wissenschafts- und Innovationsstrategie des Landes Salzburg wurde 2022 das Josef Ressel Zentrum für Intelligente und Sichere Industrieautomatisierung (ISIA) etabliert. Parallel dazu stärkt das Land Salzburg den Forschungsstandort auch durch eine geförderte Stiftungsprofessur: Mit Jakob Rehrl konnte ein Experte für Regelungs- und Prozessautomatisierung vom renommierten COMET K1 Zentrum der TU Graz an die FH Salzburg geholt werden.

Gemeinsam mit den Industriepartnern B&R Industrial Automation, COPA-DATA sowie SIGMATEK wird das Forschungsthema seither kontinuierlich weiterentwickelt und in praxisnahe industrielle Anwendungen überführt.

„Dieser Werdegang zeigt eindrucksvoll, wie konsequente Forschungsförderung, gezielte Schwerpunktsetzung und die enge Verzahnung von Wissenschaft und Wirtschaft nachhaltige Innovationen am Wirtschaftsstandort Salzburg ermöglichen“, betont Walter Haas, Geschäftsführer von Innovation Salzburg.

ICML-Nominierung als zusätzliche Auszeichnung

Ein besonderer Meilenstein unterstreicht die wissenschaftliche und technologische Relevanz dieser Innovation: Das zugrunde liegende Paper „Chebyshev Policies and the Mountain Car Problem: Reinforcement Learning for Low-dimensional Control Tasks“ wurde zur International Conference on Machine Learning (ICML) 2026 angenommen – und dort als Spotlight-Beitrag ausgezeichnet. Die ICML zählt als älteste und eine der weltweit kompetitivsten A*-Konferenzen im Bereich Machine Learning; lediglich rund 2,2 % der knapp 24.000 Einreichungen erreichen diesen Status.

Die Arbeit schließt ein seit 36 Jahren offenes Problem im Reinforcement Learning und leitet daraus eine neue Klasse von Steuerungsansätzen ab, die bestehende Methoden deutlich übertreffen. Für Projektleiter Stefan Huber ist dies „ein echter Durchbruch“, der die Stärke des Josef Ressel Zentrums ISIA eindrucksvoll belegt: „Dass aus dieser Grundlagenforschung direkt eine Patentanmeldung mit B&R/ABB hervorgeht, zeigt, wie erfolgreich das Zusammenspiel von Wissenschaft und industrieller Anwendung sein kann.“ Auch FH-Rektor Dominik Engel betont die außergewöhnliche Leistung: Eine Auszeichnung „in einer Liga, in der kleinere Forschungsgruppen normalerweise kaum vertreten sind“, sei ein starkes Signal für die internationale Sichtbarkeit und Innovationskraft der FH Salzburg.