KI in der Produktion: Wie sich Mensch und Technik die Arbeit künftig teilen

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Autonome, selbstlernende Systeme sollen Mitarbeiter künftig entlasten und die Produktion resilient und flexibel aufstellen. Beim virtuellen »International Open Lab Day« am 16. April zeigen Fraunhofer IAO und IPA mehr als 50 KI-Demonstratoren, die genau das können.

Automatisierte Erfassung von Optimierungspotenzialen einer Produktion, eine Schichtplanungs-Software zur intelligenten Personaleinsatzplanung oder AR-Unterstützung für Mitarbeiter in der Montage basierend auf KI; dies sind nur ein paar wenige Beispiele, wie der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) dazu beitragen kann, Produktionen resilient und flexibel aufzustellen. Die signifikanteste Veränderung auf dem Weg zur Industrie 4.0 liegt nun in dem zunehmenden Einsatz von autonomen Systemen. Das bedeutet, dass Produktionssysteme nicht mehr nur mit ihrer Umgebung vernetzt sind, sondern auch autonom, situationsadaptiv, selbstlernend und vorausschauend arbeiten. Das bedeutet, dass sie selbstständig auf Basis der vorliegenden Daten Fehler erkennen, analysieren und Lösungen ableiten können.

KI-Systeme ermöglichen nachhaltigere Nutzung von Ressourcen

Diese Eigenschaften ermöglichen sowohl eine nachhaltige Nutzung von Ressourcen als auch eine Vermeidung von Emissionen. Der Mensch fungiert hierbei als Dirigent der Prozesse, kann durch eine adaptive Arbeitsumgebung effizienter arbeiten und weniger starre Kontrollaufgaben übernehmen. »Wir zeigen, dass Industrie 4.0 keine kühne Zukunftsvision ist, sondern längst in der betrieblichen Realität angekommen ist«, so Dr. Moritz Hämmerle, Projektleiter des Future Work Lab am Fraunhofer IAO. »Smart Services, durchgehendes Datenmanagement und neue Formen der Mensch-Maschine-Interaktion setzen neue digitale Leistungsstandards für ganze Branchen.«

Future Work Lab zeigt Einsatz von KI in der Produktion

Die beiden Stuttgarter Fraunhofer-Institute für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO sowie für Produktionstechnik und Automatisierung IPA präsentieren im »Future Work Lab« mehr als 50 Demonstratoren, die das gesamte Spektrum der zukünftigen industriellen Arbeitsumgebungen abdecken. »Digitale Technologien erweitern die Möglichkeiten der menschzentrierten Gestaltung von Produktionsarbeit. Wir zeigen im Future Work Lab die Potenziale von kognitiven Assistenzsystemen und partizipativen Umsetzungsmethoden für den Einsatz in betrieblichen Produktionssystemen«, sagt Simon Schumacher, Projektleiter des Future Work Lab am Fraunhofer IPA. Am 16. April 2021 laden die beiden Institute zum »International Open Lab Day« im Format einer Virtual Tour ein und öffnen damit ihre Türen erstmals exklusiv für internationale Gäste. Die Produktionsexperten führen die Teilnehmer live durch das Lab und zeigen eine Auswahl von neuen KI-Demonstratoren; sowohl welche, die bereits auf dem Markt erhältlich sind, als auch Demonstratoren, die speziell für das Future Work Lab entwickelt wurden, um den konkreten Nutzen zur individualisierten Assistenz von Mitarbeiter*innen in der Produktion aufzuzeigen. Dazu gehören die folgenden Demonstratoren:

Plug&Play Datenaufnahme und Prozessoptimierung: Das portable, flexibel einsetzbare All-in-One-Datenerfassungswerkzeug deckt durch die Kombination eines modularen Sensorsystems und KI-basierten Algorithmen zur Prozesserkennung automatisiert Optimierungspotenziale in der Produktion auf.

AR-gestützte Montage: Zur Unterstützung der menschlichen Arbeitskräfte kommt in der Montage verstärkt Objekterkennung mithilfe von AR-Brillen zum Einsatz. Dafür muss die Objekterkennungs-Software im Vorfeld mit einer hohen Anzahl von qualitativ hochwertigen Daten trainiert werden. Dieses Training kann mithilfe von KI automatisiert erfolgen.

KI-basierte Personaleinsatzplanung in der Produktion: Ein flexibler Personaleinsatz ermöglicht kurzfristige Schichtanpassungen, enthält Zeitpuffer für Konjunkturkrisen oder Boomphasen und bietet Mitarbeitenden attraktive Arbeitszeiten. KI unterstützt bei der maßgeschneiderten Planung.

xAI - Erklärbarkeit künstlicher neuronaler Netze: Mit der zunehmenden Verwendung von KI-Anwendungen steigt der Bedarf an Erklärbarkeit, um die innere Funktionsweise und Entscheidungsfindung von KI-Systemen nachvollziehen zu können. Hierbei kann Transparenz helfen, die Akzeptanz von KI als kooperatives Werkzeug für die Mitarbeiter*innen zu erhöhen.

Internationale Vernetzung und Erfahrungsaustausch

Das Future Work Lab wurde im Februar 2017 eröffnet und ist Deutschlands größter Standort, der die Auswirkungen von Industrie 4.0 auf die Produktionsarbeit untersucht. Auf etwa 1000 Quadratmetern Fläche bietet es einen ersten Eindruck von den Arbeitsplätzen der Industrie der Zukunft. Seit 2017 waren mehr als 13.000 Besucher aus aller Welt zu Gast, die meisten davon im Rahmen der regelmäßig angebotenen »Open Lab Days«. Im Mittelpunkt des »International Open Lab Day« stehen die großen Herausforderungen, denen sich Industrieunternehmen durch die digitale Transformation stellen müssen. Deshalb soll das Format auch zum Aufbau internationaler Netzwerke dienen und den Erfahrungsaustausch unter Gleichgesinnten fördern.

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