KI für Produktion und Logistik Digitalisierung in der Produktion: Auf dem Weg zur Smart Factory

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Im öffentlich geförderten Projekt „Datenfabrik.NRW“ sollen Anwenderunternehmen den Mehrwert neuer Technologien und der Digitalisierung in der Produktion verdeutlichen. Das SAP-Beratungshaus NTT Data Business Solutions und weitere Akteure aus Wirtschaft und Wissenschaft sind dabei und entwickeln eine wegweisende Strategie für die smarte Fabrik von morgen. 

Die fortschreitende Digitalisierung und der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) haben in der Fertigungsindustrie, insbesondere für mittelständische Unternehmen, einen hohen Stellenwert erreicht. Die Vision einer Smart Factory, in der sämtliche Prozesse und Produktionsmittel durch KI optimiert werden, rückt dabei immer näher. Auf dem Weg zu einer intelligenten Produktion spielen Daten eine entscheidende Rolle, da sie das Fundament für die Entwicklung hin zu vernetzten Fabriken legen. Ein typisches Szenario für den sinnvollen Einsatz von KI beschreibt die Transformation der manuellen Verarbeitung von Lieferantenlabels im Wareneingang. 

Bislang werden in den meisten Fällen die mit Labels versehenen Paletten zunächst vom Lkw abgeladen, von Mitarbeitenden gesichtet und die Informationen entweder handschriftlich erfasst oder manuell gescannt und in das System eingebucht. Um diesen Prozess effizienter zu gestalten, kann in einem Anwenderunternehmen ein Förderband mit Kamerator installiert werden, das mithilfe von Computer-Vision-Technologie die Labels selbstständig erfasst, Daten extrahiert und automatisch in das System einbucht.

Verlässliche Blaupause für die digitale Transformation

Diese Technologie, unterstützt durch Machine Learning, ist nur eines von vielen Beispielen, wie KI die Produktionsumgebung aufwerten kann. Trotz einer Vielzahl innovativer Ansätze scheitert die reale Umsetzung der digitalen Transformation jedoch oftmals an einer fehlenden Vernetzung und mangelnder Kooperation zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen sowie an unzureichenden Datenstrategien und Informationsarchitekturen. Die Notwendigkeit einer praxiserprobten Blaupause für die digitale Transformation wird immer deutlicher.

Digitalisierung Produktion: Handlungsfelder für eine intelligente Fertigung

Um den Weg von einer traditionellen Fertigung hin zur smarten Produktion zu ebnen, sind drei Handlungsfelder von besonderer Bedeutung. 

• Zunächst geht es um die Implementierung bereits bestehender intelligenter Lösungen in den Kontext der industriellen Produktion. Dabei können verschiedene Technologien eingesetzt werden, die allesamt Daten dazu nutzen, um die Fertigung zu optimieren. Beispiele sind Automated Guided Vehicles, Cyber Physical Systems oder das Industrial Internet of Things. 

• Ein weiterer bedeutsamer Schritt ist die Integration dieser intelligenten Lösungen in reale Arbeitsumgebungen. Wichtig dabei ist, dass die Lösungen nahtlos in eine umfassende Informationsarchitektur eingebettet werden, die sämtliche relevanten Datenquellen und -ziele miteinander verknüpft. 

• Ein drittes Handlungsfeld auf dem Weg zur intelligenten Fertigung ist die strukturierte Organisation sowie die Koordination eines branchenübergreifenden Austausches. Nur durch die enge Vernetzung und Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen kann eine technologisch ausgereifte und auch praxiserprobte und verlässliche Blaupause für die digitale Transformation der Industrie geschaffen werden. An diesen drei Handlungsfeldern setzt das Projekt „Datenfabrik.NRW – Künstliche Intelligenz in der Produktion“ an.

Best Practices als Leitfaden

Das Projekt „Datenfabrik.NRW“ ist eine wichtige Initiative, die darauf abzielt, die Digitalisierung der Produktion voranzutreiben. Durch die Zusammenarbeit von insgesamt neun Akteuren aus Wirtschaft und Wissenschaft, darunter renommierte Institutionen wie das Fraunhofer-Institut und weitere Partnerunternehmen wie das SAP-Beratungshaus NTT Data Business Solutions, soll das Projekt neue Maßstäbe setzen. Dabei besteht die zentrale Zielsetzung von „Datenfabrik.NRW“ darin, Best Practices und Referenzkonzepte zu entwickeln, die produzierenden Unternehmen im Bundesland Nordrhein-Westfalen und darüber hinaus auch bundesweit als Leitfaden dienen sollen. Die Konzepte sollen Unternehmen dabei unterstützen, ihre Produktionsprozesse zu optimieren und ihre Wettbewerbsfähigkeit in der Ära von Industrie 4.0 zu steigern. Insbesondere die Bereiche Fabrikplanung und Engineering, Produktion und Fertigung sowie Logistik stehen im Fokus der Initiative.

Digitalisierung Produktion: Lösungen nahtlos integrieren

NTT Data Business Solutions spielt als bedeutender Partner eine entscheidende Rolle bei der konkreten Umsetzung des Projekts. Mit umfassender IT-Expertise und Branchen-Know-how beraten sie die teilnehmenden Unternehmen und integrieren die entwickelten Lösungen nahtlos in deren bestehende IT-Architekturen. In Zusammenarbeit mit rund zehn Expertinnen und Experten von NTT Data Business Solutions werden bereits Prototypen wie ein Werker-Assistenzsystem für die Montage mit 3D- und Augmented-Reality-Anleitungen erfolgreich entwickelt.

Erfolge und Ziele in der Industrieentwicklung

Die bereits abgeschlossene erste Phase des Projekts „Datenfabrik.NRW“ zeigt deutlich, wie wegweisende Projekte durch die enge Zusammenarbeit verschiedener Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft vorangetrieben werden können. Der Ausblick auf die Zukunft ist vielversprechend. Dafür liegt der Fokus nun auf den nächsten Schritten in den einzelnen Transformationsbereichen, die im Rahmen des Projektes definiert worden sind. Im Bereich des Data-Driven Production Engineering wird sich auf die Entwicklung einer Leitlinie für digitale Fabriklayouts, die Auswahl von Methoden zur teilautomatisierten Vorgabezeitermittlung und die Validierung dieser Zeiten fokussiert. Im Manufacturing-Bereich werden fortan Handlungsempfehlungen zur Minimierung von Routineaufgaben erarbeitet und die teilweise Implementierung sowie Validierung benutzerfreundlicher Werkerassistenzsysteme angestrebt. 

Eine erste Validierung der Prognosen in der Anlieferung und Materialdisposition sowie die Erprobung von Algorithmen für Frachtenbündelung erfolgt auf dem Programm der Data-Driven Logistics. Zuletzt soll im Bereich der Data-Driven Enterprise Architecture perspektivisch eine Fit-Gap-Analyse und die Ausarbeitung eines Konzepts für die technische Infrastruktur zur Integration der Projektlösungen geplant werden.

Digitalisierung Produktion: Hürden bundesweit abbauen

Insgesamt zielt das Projekt „Datenfabrik.NRW“ darauf ab, eine praxistaugliche Blaupause für die digitale Transformation in der produzierenden Industrie zu liefern. Diese soll aber nicht nur dazu beitragen, die regionale Wirtschaft in Nordrhein-Westfalen zu stärken. Die aus der Initiative gewonnenen Erkenntnisse sollen bundesweit dabei helfen, bestehende Hürden bei der Integration von KI in die Fertigungsprozesse gerade auch in mittelständischen Betrieben abzubauen und so eine breitere Anwendung von KI-Technologien in Produktionsbetrieben zu ermöglichen.

Autor Dimitri Schweigerdt ist Projektleiter Smart Factory, Global Innovation & Industry Consulting, bei NTT Data Business Solutions.