KI KI in der Fertigung: Multiple Anwendungsbereiche für effizientere Workflows

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Ein Blick in die Fertigungspraxis zeigt, dass KI in der Fertigung für viele Unternehmen noch Zukunftsmusik ist. Es besteht noch eine große Hürde darin, Daten verfügbar zu machen und zu konsolidieren. Generell erfordert die Einführung von künstlicher Intelligenz viel Know-how und bindet IT-Kapazitäten im Unternehmen. Data Scientists sind aber auf dem heutigen Fachkräftemarkt nicht leicht zu rekrutieren. 

All diese Gründe sollten Unternehmen jedoch nicht davon abhalten, in KI einzusteigen. Denn KI bietet schon jetzt ein enormes Potenzial, vor allem, wenn es darum geht, Prozesse auf dem Shopfloor zu beschleunigen, Ausfallsicherheit und Qualität zu erhöhen sowie das Energiemanagement in der Fertigung zu verbessern.

Mehr als Automatisierung: KI-Algorithmen schaffen neues Wissen

Automatisierung in der Industrie ist nicht neu, bedeutet aber eine hohe Entlastung für Mitarbeitende, weil ihnen sich wiederholende Tätigkeiten abgenommen werden. So trägt Automatisierungssoftware dazu bei, die Effizienz signifikant zu erhöhen und Kosten zu reduzieren. Außerdem können Unternehmen durch die Automatisierung von Prozessen menschliche Fehler ausschließen und sich so vor deren Folgen schützen. Künstliche Intelligenz (KI) geht noch einen Schritt weiter. Sie basiert auf selbstlernenden Algorithmen, die mit großen Datenmengen trainiert werden. Dadurch verbessern sie im Laufe der Zeit ihre Leistungsfähigkeit. Im Gegensatz zur Automatisierungssoftware übernimmt KI nicht einfache, sondern komplexe Aufgaben. Das bedeutet auch, dass sie Entwicklungen vorhersagen und Entscheidungen treffen kann.

Mit KI Maschinen in Betrieb nehmen und Aufträge abwickeln

Die Algorithmen der Künstlichen Intelligenz funktionieren ähnlich wie das menschliche Gehirn. Sie haben allerdings eine sehr viel höhere „Rechenleistung“ und können daher bestimmte Aufgaben in der Fertigung schneller und besser lösen als Menschen. In vier konkreten Bereichen findet die Künstliche Intelligenz schon heute Anwendung und sorgt für entscheidende Verbesserungen. KI-basierte Software unterstützt Kundinnen und Kunden des Maschinen- und Anlagenbaus dabei, Produktionsmaschinen in Betrieb zu nehmen und Aufträge abzuwickeln.

Aus einer digitalen Abbildung der Produktionsumgebung, dem digitalen Zwilling, lassen sich Schritt für Schritt diverse Abläufe ableiten, die die Mitarbeitenden durch die Inbetriebnahme führen. Auf diese Weise leitet KI die Werker auch durch den gesamten Prozess der Auftragsabwicklung. Da die Software aus allen Ereignissen im Shopfloor lernt, sofern diese digital erfasst werden, optimieren Unternehmen im Laufe der Zeit ihre Fertigungsprozesse und können Ursachen für Fehler eliminieren. Die Fertigungsbetriebe werden nicht nur schneller, sondern steigern auch ihre Qualität.

KI-basierte Software bietet eine Reihe von Möglichkeiten, Fertigungsprozesse zu verbessern, die Wirtschaftlichkeit zu steigern und über eine hohe Produktqualität Kunden und Kundinnen zu binden.

KI in der Fertigung: Produktivität und Maschinenverfügbarkeit steigern

Sehr ausgereifte Lösungen bietet der Markt bereits für Predictive Maintenance, die vorausschauende Wartung. Indem Künstliche Intelligenz die Maschinendaten analysiert und Prognosen daraus ableitet, erkennen die Mitarbeitenden in der Fertigung frühzeitig, wann die Maschine gewartet werden muss, also beispielsweise Verschleißteile auszutauschen sind. Auch reguläre Wartungsintervalle lassen sich Algorithmen-basiert anpassen und gegebenenfalls vergrößern. Dadurch können Unternehmen direkt Kosten senken, ohne Stillstände zu riskieren, und Anomalien fallen bereits auf, bevor Schaden entsteht. So steigern Unternehmen ihre Produktivität und Maschinenverfügbarkeit.

Produktqualität steigt über die Auswertung der KI insgesamt

Die Qualitätsprüfung ist unverzichtbar in der Fertigung. Allerdings verursacht sie Aufwand und liefert mit herkömmlichen Verfahren nicht immer die gewünschten Ergebnisse. Mit Sichtprüfungen erkennen Mitarbeitende Kratzer, Risse, Gussfehler oder etwa eine falsche Positionierung von Teilen. KI erweitert den Handlungsspielraum in der Qualitätssicherung und ermöglicht es, eine kameragestützte Sichtkontrolle automatisiert durchzuführen. Die Software erkennt in Echtzeit geringste Abweichungen von den Gutteil- und Schlechtbildern, mit denen das System trainiert wurde, und analysiert die Ursachen dafür. Der Mitarbeitende lernt dadurch auch, wie der Arbeitsschritt künftig korrekt durchgeführt wird.

Zugleich sinken die Kosten, weil die Fehler nicht erst bei der Qualitätskontrolle des fertigen Teils erkannt werden. Da die Produktqualität über die Auswertung der KI insgesamt steigt, haben die Kunden und Kundinnen wenig Anlass zu Reklamationen – ein wichtiger Beitrag zur Kundenbindung und Kostensenkung. Der automatisierte Prozess erhöht die Produktivität, indem weniger Ausschuss anfällt. Außerdem gewinnen Fachkräfte Kapazitäten für weitere anspruchsvolle Arbeiten.

Energiemanagement optimieren

Unternehmen sind gefordert, nachhaltig mit Energie umzugehen. Damit senken sie nicht nur ihre Kosten, sondern richten ihre Prozesse auch auf die ESG-Ziele (Environment, Social, Governance) aus. Mit der Nachhaltigkeitsberichtspflicht sowie weiteren Anforderungen setzt der Gesetzgeber Standards, denen die Wirtschaft nachkommen muss. Insofern ist es ratsam, das Energiemanagement in die Produktionsumgebung zu integrieren. In der Werkhalle verhelfen übergreifende, selbstoptimierende Systeme so zu einer besseren Energiebilanz. Oft ermöglichen sie es erstmals, Energiefresser und ineffizientes Verhalten zu erkennen und abzustellen.

KI in der Fertigung: Wirtschaftlichkeit steigern und Kunden binden

KI-basierte Software bietet eine Reihe von Möglichkeiten, Fertigungsprozesse zu verbessern, die Wirtschaftlichkeit zu steigern und über eine hohe Produktqualität Kunden und Kundinnen zu binden. Mit einer Connected Worker Plattform wie Operations1 können Fertigungsunternehmen bereits mit wenig Aufwand KI in der Fertigung einbinden und den Workflow im Shopfloor optimieren. So unterstützt der Operations1 Shopfloor AI Assistant die Mitarbeitenden in der Werkhalle zum Beispiel bei Fragestellungen während des Instandhaltungsprozesses und gibt Auskunft über frühes, kostenschonendes Troubleshooting und präventive Vorgehensweisen.

Vorhersagen treffen und Handlungsempfehlungen ableiten

Künstliche Intelligenz ist mehr als Automatisierung. Dank selbstlernender Algorithmen ist sie dazu in der Lage, Vorhersagen zu treffen und daraus Handlungsempfehlungen abzuleiten. Fertigungsunternehmen können sich das in vielen Bereichen zunutze machen – angefangen von der Auftragsabwicklung und vorausschauenden Wartung bis zur Qualitätskontrolle und dem Energiemanagement. Da es sich um mächtige, aufwändig zu implementierende Lösungen handelt, sollte die Einführung sorgfältig abgewogen werden. Dazu gilt es auch zu klären, ob Daten in ausreichender Menge und Qualität erfasst und konsolidiert werden können.tb

KI in der Fertigung: Checkliste für Fertigungs­unternehmen vor der Einführung

• Prüfen Sie, wie digital Sie bereits sind und wo Sie die Fertigung weiter auf den Einsatz von KI in der Fertigung vorbereiten können: Welche Daten erfassen Sie bereits standardmäßig? Wie sieht die Hardwareausstattung mit Sensoren, Kameras und so weiter aus? Integrieren Sie die im Shopfloor erhobenen Daten ins ERP- und MES-System? Sind Ihre Mitarbeitenden über mobile Endgeräte an eine Connected Worker Plattform angebunden?

• Identifizieren Sie ein passendes Handlungsfeld: Ein KI-Projekt will gut vorbereitet sein und bindet personelle sowie IT-Kapazitäten. Prüfen Sie, in welchem Bereich der größte Effekt zu erwarten ist oder wo Sie sich verbessern wollen.

• Bereiten Sie die Einführung gut vor: Sondieren Sie den Markt und prüfen Sie, ob Ihr Unternehmen die Anforderungen des jeweiligen Anbieters an die Datenqualität erfüllen. Lassen Sie sich Zeit und beginnen Sie erst dann ein Projekt, wenn Sie Ihre digitalen „Hausaufgaben“ erledigt haben. Achten Sie dabei auch auf die Integration der Daten in die betriebswirtschaftliche Software. Stellen Sie gegebenenfalls Fachpersonal mit KI-Kenntnissen ein und reservieren Sie genügend Kapazitäten in Ihrer IT-Abteilung.

• Nehmen Sie Ihre Mitarbeitenden mit: Binden Sie die Kolleginnen und Kollegen im Shopfloor in die Planung ein. Nehmen Sie sich Zeit, um die Vorzüge des geplanten Projekts darzustellen und etwaige Ängste und Sorgen abzubauen. Stellen Sie sicher, dass alle Mitarbeitenden mit den neuen Prozessen vertraut sind, den Sinn des Projekts verstehen und dazu bereit sind, die Veränderung mitzutragen.

Benjamin Brockmann ist CEO und Co-Founder von Operations1.