Aljosha Köcher, M.Sc.

Forschungsgruppenleiter

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Projekte:

• LaiLa – Labor für intelligente Leichtbauproduktion

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Forschungsgebiet:

Ich forsche auf dem Themengebiet der sog. „Fähigkeiten“ (bzw. Capabilities) und „Skills“ von Maschinen. In diesem Themengebiet werden Ansätze untersucht, mit denen Anlagen modularer aufgebaut und wandelbarer gestaltet werden können, um möglichst schnell auf sich ändernde Kundenanfragen reagieren zu können. Wesentliche Bedingung dafür ist eine semantische Beschreibung der Funktionalitäten einer Maschine. Der Begriff „Fähigkeit“ beschreibt dabei, welche Prozesse eine Maschine durchführen kann. Unter „Skills“ versteht man ausführbare Funktionen, die genutzt werden können, um die mittels Fähigkeiten beschriebenen Prozesse automatisiert auszuführen.
In meinen Ansätzen nutze ich formale Modelle (Ontologien), um Maschinen sowie deren Fähigkeiten und Skills zu beschreiben. Algorithmen können diese formalen Modelle nutzen, bspw. um passende Fähigkeiten für eine Produktanfrage zu ermitteln und eine Auführung der Skills durchzuführen. Folgende Forschungsfragen sind für mich von besonderem Interesse:

• Wie sollte ein formales Modell zur Beschreibung von Fähigkeiten und Skills aufgebaut sein, um sowohl für Matching-Aufgaben (kann ein Produkt mit gegebenen Fähigkeiten gefertigt werden?) als auch für die Skill-Ausführung mit verschiedenen Technologien geeignet zu sein?
• Wie lässt sich der hohe Aufwand und die hohe Komplexität zur Modell-Erstellung vereinfachen? Lassen sich Modelle oder Teile davon automatisiert generieren?
• Wie sehen geeignete Mechanismen / Algorithmen zur Überprüfung der Herstellbarkeit von Produkten mit gegebenen Anlagen und deren Fähigkeiten aus?
• Wie erfolgt eine automatisierte Produktions-Ausführung mittels Skills? Welche Modelle und Prinzipien zur Orchestrierung von Skills kommen in Frage?

Neben diesen Fragestellungen beschäftige ich mich allgemein mit der semantischen Modellierung im Kontext automatisierter Anlagen. Dabei untersuche ich die oben genannten Fragen zu den Modellen und Methoden der automatisierten Modell-Erstellung in einem breiteren Anwendungkontext neben der Beschreibung von Fähigkeiten und Skills.

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Veröffentlichungen:

• A. Köcher, A. Belyaev, J. Hermann, J. Bock, K. Meixner, M. Volkmann, M. Winter, P. Zimmermann, S. Grimm and C. Diedrich (2023) A reference model for common understanding of capabilities and skills in manufacturing. at – Automatisierungstechnik, Vol. 71 (Issue 2), pp. 94-104. https://doi.org/10.1515/auto-2022-0117 . Open access, PDF available at https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/auto-2022-0117/pdf
• L. M. Vieira da Silva , R. Heesch, A. Köcher and A. Fay (2023) Transformation eines Fähigkeitsmodells in einen PDDL-Planungsansatz. at – Automatisierungstechnik, Vol. 71 (Issue 2), pp. 105-115. https://doi.org/10.1515/auto-2022-0112
• A. Köcher, L. Beers and A. Fay (2023) Vergleich und Modell-Transformation zwischen Module Type Package und einem Fähigkeitsmodell: Organisation der Wiederverwendung im Engineering von Produktionsystemen mit Capabilities und Skills. at – Automatisierungstechnik, Vol. 71 (Issue 2), pp. 127-140. https://doi.org/10.1515/auto-2022-0118
• L.M. Vieira da Silva, A. Köcher and A. Fay (2023) A capability and skill model for heterogeneous autonomous robots. at – Automatisierungstechnik, Vol. 71 (Issue 2), pp. 140-150. https://doi.org/10.1515/auto-2022-0122
• A. Köcher, A. Markaj, A. Fay: Toward a Generic Mapping Language for Transformations between RDF and Data Interchange Formats. In: 27th IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation (ETFA 2022), September 06-09, 2022, Stuttgart, Germany. https://doi.org/10.1109/ETFA52439.2022.9921513.Preprint available at: https://arxiv.org/abs/2207.11205
• A. Köcher, L. Beers, A. Fay: A Mapping Approach to Convert MTPs into a Capability and Skill Ontology. In: 27th IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation (ETFA 2022), September 06-09, 2022, Stuttgart, Germany. https://doi.org/10.1109/ETFA52439.2022.9921639 .Preprint available at: https://arxiv.org/abs/2205.01382
• R. Froschauer, A. Köcher, K. Meixner, S. Schmitt, F. Spitzer: Capabilities and Skills in Manufacturing: A Survey Over the Last Decade of ETFA. In: 27th IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation (ETFA 2022), September 06-09, 2022, Stuttgart, Germany. https://doi.org/10.1109/ETFA52439.2022.9921560 .Preprint available at: https://arxiv.org/abs/2204.12908
• A. Köcher, L.M. Vieira da Silva, A. Fay: Modeling and Executing Production Processes with Capabilities and Skills using Ontologies and BPMN. In: 27th IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation (ETFA 2022), September 06-09, 2022, Stuttgart, Germany. https://doi.org/10.1109/ETFA52439.2022.9921564 Preprint available at: https://arxiv.org/abs/2204.09472
• H. Nabizada, T. Jeleniewski, A. Köcher, A. Fay: Vorschlag für eine XML-Repräsentation der Formalisierten Prozessbeschreibung nach VDI/VDE 3682. In: 17. Fachtagung EKA – Entwurf komplexer Automatisierungssysteme, 23-24 June 2022, Magdeburg, Germany
• R. Heesch, N. Widulle, A. Köcher, A. Nordhausen, L.M. Vieira da Silva, J. Putzke, O. Niggemann: Methoden der künstlichen Intelligenz für die automatisierte Planung von modularen Produktionsprozessen. In: Automation 2022: 23. Leitkongress der Mess- und Automatisierungstechnik: automation creates sustainability: Baden-Baden, 28-29 June 2022. Düsseldorf: VDI Verlag (VDI-Berichte, 2399), S. 439–452, 2022.
• A. Köcher, R. Heesch, N. Widulle, A. Nordhausen, J. Putzke, A. Windmann, O. Niggemann: A Research Agenda for AI Planning in the Field of Flexible Production Systems. In: 2022 IEEE 5th International Conference on Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS 2022), 24-26 May 2022, Coventry, UK (online). DOI: 10.1109/ICPS51978.2022.9816866 . Preprint available at: https://arxiv.org/abs/2112.15484
• A. Köcher, A. Hayward, A. Fay: Model-Based Engineering of CPPS Functions and Code Generation for Skills. In: 2022 IEEE 5th International Conference on Industrial Cyber-Physical Systems (ICPS 2022), 24-26 May 2022, Coventry, UK (online). DOI: 10.1109/ICPS51978.2022.9816919 . Preprint available at: https://arxiv.org/abs/2201.13290
• A. Köcher, T. Jeleniewski, A. Fay: A Method to Automatically Generate Semantic Skill Models from PLC Code. In: IECON 2021 – 47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 13-16 October 2021, Toronto, Canada (online). DOI: 10.1109/IECON48115.2021.9589674
• A. Köcher, L. M. Vieira da Silva, A. Fay: Constraint Checking of Skills using SHACL. In: 2021 IEEE 19th International Conference on Industrial Informatics (INDIN 2021), 21. – 23.07.2021, Palma de Mallorca, Spain (online).
• A. Köcher, C. Hildebrandt, B. Caesar, J. Bakakeu, J. Peschke, A. Scholz, A. Fay: Automating the Development of Machine Skills and their Semantic Description. In: 25th IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation (ETFA 2020), September 08-11, 2020, Vienna, Austria. DOI: 10.1109/ETFA46521.2020.9211933
• A. Köcher, C. Hildebrandt, L. M. Vieira da Silva, A. Fay: A Formal Capability and Skill Model for Use in Plug and Produce Scenarios. In: 25th IEEE International Conference on Emerging Technologies And Factory Automation (ETFA 2020), September 08-11, 2020, Vienna, Austria. DOI: 10.1109/ETFA46521.2020.9211874
• C. Hildebrandt, A. Köcher, C. Küstner, C.M. Lopez-Enriquez, A.W. Müller, B. Caesar, C.S. Gundlach, A. Fay: Ontology Building for Cyber-Physical Systems: Application in the Manufacturing Domain. In: IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol. 17, no. 3, pp. 1266-1282, July 2020, DOI: 10.1109/TASE.2020.2991777
• H. Nabizada, A. Köcher, C. Hildebrandt, A. Fay: Offenes, webbasiertes Werkzeug zur Informationsmodellierung mit Formalisierter Prozessbeschreibung. VDI-Automationskongress, 30.6.-1.7.2020. ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/340949576_Offenes_webbasiertes_Werkzeug_zur_Informationsmodellierung_mit_Formalisierter_Prozessbeschreibung.
• B. Caesar, M. Nieke, A. Köcher, C. Hildebrandt, C. Seidl, A. Fay, I. Schaefer: Context-sensitive reconfiguration of collaborative manufacturing systems. In: 9th IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management and Control (MIM) 2019, Berlin, Germany, August 28-30, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.194
• T. Busert, A. Köcher, R. Julius, A. Fay: Automaton-on-Tag: An Approach for an RFID-driven production control with Mealy machines stored on an RFID tag. IFIP APMS 2017 International Conference Advances in Production Management Systems, Hamburg, 3.-7. September 2017. DOI:  https://doi.org/10.1007/978-3-319-66923-6_21
• J. Ladiges, A. Köcher, P. Clement, H. Bloch, T. Holm, P. Altmann, A. Fay, L. Urbas: Entwurf, Modellierung und Verifikation von Serviceabhängigkeiten in Prozessmodulen. In: at – Automatisierungstechnik, 66(5), 418-437. DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2017-0076
• J. Ladiges, A. Fay, A. Köcher, T. Holm, P. Altmann, L. Urbas: Engineering und Überprüfung der gegenseitigen Abhängigkeiten von Diensten eines automatisierten Moduls. In: Kongress Automation 2017, Baden-Baden, 27.-28. Juni 2017. ResearchGate: https://www.researchgate.net/publication/348085296_Engineering_und_Uberprufung_der_gegenseitigen_Abhangigkeiten_von_Diensten_eines_automatisierten_Moduls.

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SHK-Stellen, Angebote für Seminar- und Abschlussarbeiten:

Sie sind auf der Suche nach Seminar- oder Abschlussarbeiten und interessieren sich für Fragestellungen rund um semantische Technologien oder konkreter die oben beschriebenen „Fähigkeiten“ und „Skills“? Dann melden Sie sich gerne bei mir, ich habe auf diesem Gebiet immer Fragestellungen, die sehr gut in einer studentischen Arbeit bearbeitet werden können!

Ich bin außerdem immer wieder auf der Suche nach studentischen Hilfskräften (SHKs). Falls Sie als SHK am oben beschriebenen Themenbereich mitwirken möchten, freue ich mich sehr über eine Mail von Ihnen! 

An der Professur für Automatisierungstechnik bieten wir SHKs einen Job in einem jungen Team und innovativen Themenbereich. Sie können Ihre Arbeit weitestgehend eigenverantwortlich organisieren und Aufgaben selbstständig von der Idee bis zur Lösung umsetzen. Dabei gibt es ausreichend Zeit, auch immer wieder Neues zu lernen – das ist sicher nicht bei jedem Werkstudenten-Job der Fall. Sie erhalten die Möglichkeit, sich in der Software-Entwicklung mit modernen Frameworks und Tools beschäftigen zu können so mit der Zeit vertiefte Kenntnisse in nachgefragten Technologien zu gewinnen. Für Studierende, die später etwas im Bereich von „Industrie 4.0“ machen möchten, ist das sicherlich eine interessante Gelegenheit.

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Betreute Arbeiten:

Aktuell betreute studentische Arbeiten

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Abgeschlossene studentische Arbeiten

Entwicklung einer Methode zum automatisierten Abgleich zwischen erforderlichen und angebotenen Fähigkeiten von Maschinen (Masterarbeit, abgeschlossen 10/2021)

Entwicklung einer Methodik zur automatisierten Generierung von Maschinen-Skills aus SPS-Programmen (Masterarbeit, abgeschlossen 05/2021)

Entwicklung einer Methode zur geometrischen Herstellbarkeitsprüfung eines Bauteils durch 3-Achs-Fräsen (Masterarbeit, abgeschlossen 04/2021)

Konsistenzprüfung von ontologiebasierten Fähigkeitsbeschreibungen (Seminararbeit, abgeschlossen 01/2021)

Entwicklung eines Konzepts zum Modellieren und Ausführen von Skill-Abläufen (Seminararbeit, abgeschlossen 09/2020)

Entwicklung einer Methodik zur Überführung der Services eines Module Type Packages in eine Fähigkeitsbeschreibung mit semantischen Technologien (Masterarbeit, abgeschlossen 09/2020)

Automatische Generierung von Steuerungscode aus einer Formalisierten Prozessbeschreibung (Masterarbeit, abgeschlossen 05/2020)

Entwicklung eines Konzeptes zum Ontologie-basierten Datenzugriff in der Automatisierungstechnik (Masterarbeit, abgeschlossen 02/2020)

Automatische Generierung einer formalen Webservice-Beschreibung zur Ausführung von Maschinen-Fähigkeiten (Bachelorarbeit, abgeschlossen 02/2020)

Konzeption einer Methode zur Herstellbarkeitsprüfung einfacher 3D-Geometrien durch Bohren (Seminararbeit, abgeschlossen 03 /2019)

HSU

Letzte Änderung: 9. Februar 2023