KI in der Produktion: Revolution bei der Automatisierung

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Das produzierende Gewerbe steht aktuell vor zahlreichen Herausforderungen, die dessen Weiterentwicklung hemmen. Herkömmliche Automatisierungsstrategien sind in den meisten Fällen ein Schritt in die richtige Richtung. Doch oft sind sie nicht flexibel oder effizient genug, um den Anforderungen gerecht zu werden. Künstliche Intelligenz kann hier Abhilfe schaffen.

Der anhaltende Fachkräftemangel zwingt die produzierende Industrie zunehmend zur Automatisierung ihrer Prozesse. Monotone, körperlich anstrengende oder gar ergonomisch ungünstige Tätigkeiten werden für viele jüngere Arbeitnehmende immer unattraktiver, während sie für die zunehmend ältere Belegschaft teils nicht mehr durchführbar sind. Durch Automatisierung und KI in der Produktion können die Mitarbeiter besser und für wertschöpfende Tätigkeiten eingesetzt werden. Ein wichtiger Schritt, um zukunftsfähig zu bleiben, der jedoch auch Tücken hat: Die Programmierung von Industrierobotern ist oft aufwendig und erfordert Zeit sowie technisches Know-how, über das nicht jedes Unternehmen verfügt.

KI in der Produktion muss flexibel genug sein

Darüber hinaus sorgt der ungebrochene Trend zu individuellen, variantenreichen Produkten für immer kürzere Produktionszyklen, die klassische Automatisierung oftmals unrentabel machen – Unternehmen müssen zu viel Zeit in Programmierung, Rekonfiguration und Kontrolle investieren. Dieses Problem wird auch als „Flexibility Gap“ (Flexibilitätslücke) bezeichnet. Die Folge: Mitarbeitende übernehmen an Handarbeitsplätzen bestimmte Tätigkeiten, da nur sie über die entsprechende Flexibilität und sensomotorische Fähigkeiten verfügen. Aufgrund des Fachkräftemangels wird es für Unternehmen jedoch zunehmend schwieriger, Fachkräfte für diese oft monotonen Tätigkeiten zu gewinnen – die Problematik verstärkt sich so gegenseitig.

Industrieroboter benötigen intelligente Steuerung

Nicht zuletzt ist es in manchen Fällen unmöglich, Roboter mit herkömmlicher Programmierung zu den Aufgaben zu befähigen, die sie erledigen sollen. Das ist vor allem in variantenreichen Prozessschritten der Fall, die die menschliche Fähigkeit der Auge-Hand-Koordination erfordern. So sind herkömmliche Indus­trieroboter nicht imstande, adäquat auf Produktionsvarianzen zu reagieren, wodurch Mitarbeitende letztlich eingreifen und nachbearbeiten müssen. Das kostet Zeit und wirkt sich negativ auf die Produktivität aus. Intelligente Robotersteuerungssoftware setzt da an, wo die Möglichkeiten klassischer Automatisierung enden

Eine Antwort auf all diese Herausforderungen liefert die Kombination von klassischer Robotik und intelligenter Software. So können Roboter, die mit einer KI-Steuerung wie Mirai von Micropsi Industries ausgestattet sind, je nach Aufgabentyp, in wenigen Minuten bis Stunden von den Mitarbeitenden trainiert werden. Dafür sind weder KI- noch Programmierkenntnisse erforderlich, was die Lösung auch für kleinere Unternehmen ohne eigenes Entwicklerteam attraktiv macht.

Machine-Learning-Verfahren einführen

Dem Roboter muss dafür lediglich einige Male durch Führen des Roboterarms gezeigt werden, was er bei typisch vorkommenden Varianzen zu tun hat – etwa bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen oder positionellen Abweichungen der Werkstücke. Ein Machine-Learning-Verfahren leitet aus Kamerabildern und gezeigten Positionen dann selbstständig eine Bewegungsintuition für den Roboter ab, die ihm auch den Umgang mit unbekannten Situationen in Echtzeit ermöglicht. So können auch die ersten und letzten Zentimeter einer Anwendung präzise gesteuert werden. Zudem kann die Flexibility Gap durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz erstmals gelöst werden: Bei neuen Aufgaben ist die KI in Kürze neu trainiert und umgerüstet. Selbst die Automatisierung einer High-Mix-Low-Volume Fertigung lohnt sich so – auch unter Zeitdruck.

Nahezu unendlich viele Einsatzmöglichkeiten für KI in der Produktion

Die Einsatzmöglichkeiten von KI-Steuerungen sind beinahe unbegrenzt und werden schon heute in fast allen produzierenden Branchen genutzt: von der hochautomatisierten Automobil- oder Elektronikbranche über die Haushaltsgeräteindustrie mit ihren vielen Produkttypen bis hin zum traditionellen, mittel-ständisch geprägten Maschinenbau.

So war mit Siemens Energy eines der führenden Energietechnikunternehmen auf der Suche nach einer Möglichkeit, die Befüllung von Bohrlöchern auf Gasturbinenschaufeln mit einer speziellen Lötpaste zu automatisieren. Die Aufgabe ist aus mehreren Gründen komplex: Die Positionen der Bohrungen auf der Schaufel weichen aufgrund temperaturbedingter Verformungen ab. Die Schaufeln selbst gibt es darüber hinaus in verschiedenen Ausführungen und mit unterschiedlichem Abnutzungsgrad. Bislang musste ein Mitarbeiter bei Siemens Energy die aufwendige und zeitintensive Aufgabe übernehmen.

Die Robotersteuerung von Mirai konnte schnell und verlässlich Abhilfe schaffen. Dazu führt ein mit dieser Software ausgerüsteter Industrieroboter die Dosiernadel in die Bohrungen der Turbinenschaufel ein und überwindet dafür mitunter die Varianzen hinsichtlich Form und Zustand der Schaufeln. Die KI übernimmt die Bewegung der Nadel von einer Bohrung zur nächsten sowie das präzise Einsetzen der Nadel in die Bohrungen. Die native Steuerung des Roboters leitet anschließend das Auftragen der Lötpaste.

Automatisiertes Kabelstecken und Leckage-Prüfung

Mit dem automatisierten Kabelstecken gelang Mirai eine echte Weltpremiere: Das Greifen, Führen sowie Ein- und Ausstecken von Kabeln, zum Beispiel bei Automobilherstellern oder Zulieferern, ist so erstmals automatisierbar. Sogar komplexe Kabelbäume stellen kein Hindernis dar.

Und auch der Einsatz der KI-Steuerung bei BSH ist ein Novum. Der Hersteller von Haushaltsgeräten setzt Mirai in der Fertigung von Kühlschränken ein. Im Produktionsprozess prüft das Unternehmen die Metallleitungen der Kühlschränke auf Leckagen. Für die sogenannte Dichtheitsprüfung wird eine Schnüffelsonde genutzt, um Lötstellen auf austretendes Kältemittel zu prüfen. Dabei ist jede Kühlschrankrückseite einzigartig, was Anzahl, Position, Farbe und Form der Lötpunkte angeht. Den Prüfprozess übernimmt bei BSH nun erstmalig nicht mehr der Mensch, sondern eine Robotik-Komplettlösung. Dank der integrierten KI-Steuerung ist es dem Roboter möglich, alle zu prüfenden Lötstellen verlässlich zu identifizieren und die Schnüffelsonde millimetergenau heranzuführen – unabhängig von Position, Form oder Farbe.

KI in der Produktion ist bereits Realität

Beispiele wie das von Siemens Energy und BSH demonstrieren, dass der Einsatz von KI in der Produktion unlängst mehr ist als nur Zukunftsmusik. Sie ist bereits jetzt erschwingliche Realität und damit die nächste logische Stufe der Automatisierungsevolution. Der Zusammenschluss von KI-Software und Industrierobotik ermöglicht Unternehmern ein bis dato ungeahntes Maß an Flexibilität. Kürzere Implementierungszeiten, einfache Bedienung und ein breites Einsatzspektrum erlauben es Unternehmen, wettbewerbsfähig zu produzieren – trotz Arbeitskräftemangel und anderen Herausforderungen.

Der Autor Maximilian Mutschler ist Vice President Sales bei Micropsi Industries.

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