Ausgangssituation:
Komplexe Manipulationsaufgaben in der industriellen Produktion zählen zu den anspruchsvollsten manuellen Tätigkeiten im Fertigungsumfeld. Die hohe Variabilität von Objekten, Gebinden und Prozessrandbedingungen macht eine vollständige Automatisierung mit klassischen regelbasierten Systemen bislang unwirtschaftlich oder technisch nicht realisierbar. Vision Language Action (VLA)-Modelle versprechen hier einen neuen Ansatz, indem sie visuelle Wahrnehmung mit generalisierter Greif- und Manipulationsfähigkeit verknüpfen.
Gleichzeitig existieren für Teilprozesse wie taktiles Fügen oder das Bin Picking bereits robuste und praxiserprobte Speziallösungen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, in welchen Teilbereichen der industriellen Produktion durch VLA-basierte Systeme eine Steigerung des Automatisierungsgrades oder eine Reduzierung des Integrationsaufwands erreicht werden kann, beziehungsweise wie diese Automatisierungskomponenten zielführend kombiniert werden können.
Zielsetzung:
Ziel dieser Arbeit ist die Durchführung einer strukturierten Machbarkeitsstudie für den Einsatz von VLA-Modellen in Produktion und Logistik. Im Rahmen der Arbeit sollen VLA-basierte Ansätze analysiert, prototypisch implementiert und hinsichtlich ihrer Robustheit, Grenzen und Kombinierbarkeit mit klassischen Automatisierungsansätzen bewertet werden. Ziel ist die Ableitung klarer Handlungsempfehlungen, ab welchem Komplexitätsgrad und unter welchen Randbedingungen der Einsatz von VLA-Systemen gegenüber etablierten Lösungen wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist.
- Einarbeitung in den Stand der Technik zu VLA-Modellen, klassischen Bin-Picking-Systemen und robotischer Manipulation in Produktion und Logistik
- Strukturierte Literaturrecherche und Marktanalyse zu bestehenden Automatisierungsansätzen in Produktion und Logistik sowie zu einschlägigen Bewertungsmethoden und Benchmarks
- Analyse und Klassifikation typischer Manipulationsszenarien in Produktion und Logistik nach Komplexität, Variabilität und Automatisierbarkeit
- Prototypische Implementierung und Erprobung ausgewählter VLA-basierter Ansätze sowie geeigneter Referenzsysteme für definierte Testszenarien
- Systematische Bewertung der Robustheit, Fehleranfälligkeit und Grenzen der untersuchten Systeme anhand definierter Kriterien
- Untersuchung hybrider Systemarchitekturen, bei denen VLA-Modelle und klassische Speziallösungen aufgabenabhängig kombiniert werden
- Ableitung von Empfehlungen zum effizienten Einsatzbereich von VLA-Systemen sowie zur sinnvollen Abgrenzung gegenüber herkömmlichen Automatisierungsansätzen
- Strukturierte Dokumentation der Arbeit und Präsentation der Ergebnisse
Vorkenntnisse:
- Interesse an industrieller Robotik und künstlicher Intelligenz
- Grundlegende Programmierkenntnisse in Python von Vorteil, aber nicht erforderlich
- Sehr gute Deutsch- und Englisch-Kenntnisse
Der Arbeitsumfang kann entsprechend der Art der Abschlussarbeit angepasst werden.
Bewerbungen ausschließlich per E-Mail mit aussagekräftigen Unterlagen (Lebenslauf, vollständige Notenübersicht)
Kategorien:
Forschungsbereich:
RobotikStudiengang:
IPEM, Maschinenbau, Mechatronik, Medizintechnik, WirtschaftsingenieurwesenTechnologiefeld:
Additive Mechatronics, Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen, Medizintechnik, Autonome Mobile SystemeKontakt:
Patrick Ziegler, M.Sc.
Department Maschinenbau (MB)
Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS, Prof. Franke)
- Telefon: +491622039759
- E-Mail: patrick.ziegler@faps.fau.de

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