Was ist KI in der Fertigung?
Künstliche Intelligenz (KI) in der Fertigung verwendet Algorithmen für maschinelles Lernen und Deep Learning, um große verschiedenartige Datenmengen auf Muster zu untersuchen. Die KI kann dann basierend auf diesen Daten agieren, um Aufgaben zu erledigen, Prozesse zu automatisieren oder Erkenntnisse zu liefern, die Hersteller vorteilhaft für ihr Unternehmen nutzen können.
KI kann auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Zu den am häufigsten verwendeten Anwendungen in der Fertigung gehören jedoch die Fabrikautomatisierung, einschließlich Terminplanung und Ressourcenverwaltung, intelligenter Betrieb und intelligente Verwaltung, Qualitäts- und Prozessüberwachung, Lieferkettenoptimierung und datengestützte Entscheidungsfindung.
Vorteile der KI in der Fertigung
Die Verwendung von KI in der Fertigung bietet zahlreiche Vorteile.
Verbesserte Sicherheit, Effizienz und Leistung
KI-gestützte Systeme und Geräte helfen Herstellern folgendermaßen:
- Optimierung von Produktionsprozessen zur Erhöhung des Durchsatzes
- Überwachung der Ausrüstung zur Sicherstellung eines optimalen Betriebs
- Vorhersagen hinsichtlich des Wartungsbedarfs zur Maximierung der Betriebszeit
- Automatisierung sich wiederholender oder gefährlicher Aufgaben zur Verbesserung der Produktivität, Sicherheit und Mitarbeiterzufriedenheit
KI-gestützte Roboter können beispielsweise für „schmutzige“, sich wiederholende oder gefährliche Aufgaben zur Verbesserung der menschlichen Sicherheit und Produktivität verwendet werden.
KI-gestützte Videosysteme können Produktionsumgebungen auf potenziell gefährliche Bedingungen überwachen oder unbefugten Zugriff auf eingeschränkte Bereiche identifizieren, um potenzielle Unfälle zu verhindern.
KI-basierte Systeme können den Energie- und Materialverbrauch überwachen und System- oder Workflow-Anpassungen bereitstellen, um Abfälle zu reduzieren und die Energieeffizienz zu verbessern, was auch zu Nachhaltigkeitsinitiativen beiträgt.
Konsolidierte Systeme und Workloads
Vernetzte Fertigungssysteme können durch die Konsolidierung und Nutzung von Daten aus IT-Systemen (Informationstechnologie) und OT-Appliances (Betriebstechnologie) in einer einzigen konvergierten Plattform auf intelligentere und effizientere Weise ausgeführt werden.
Diese Konvergenz hilft nicht nur bei der Zentralisierung der Verwaltung, der Vereinfachung von Betriebsabläufen und der Senkung von Kosten, denn die KI kann die Vorteile der konvergierten Daten dann nutzen, um automatisierten Systemen noch mehr Informationen zur Verfügung zu stellen, um hochwertigere Überwachung und Warnmeldungen, eine bessere Optimierung und systemübergreifende Analyse und Berichterstattung für eine bessere Entscheidungsfindung zu bieten.
Verbessertes Produktdesign und -tests
Die KI ermöglicht es Industriedesignern, computergestützte Modellierung, Simulation und Technik zu verwenden, einschließlich digitaler Zwillinge und physikbasierter KI, um schneller von der Ideenfindung über das Prototyping in die Produktion zu gelangen. Kundendaten und -präferenzen können auch in den Designprozess einfließen, was Innovationen fördert und die Konzeptentwicklung beschleunigt.
Effektives Lieferkettenmanagement
Durch die Kombination von Datenanalyse mit Technik für maschinelles Lernen und maschinelles Sehen können Hersteller Markttrends prognostizieren, potenzielle Risiken bewerten und die Transportlogistik verwenden, um hypothetische Szenarien für die effektive Verwaltung der Lieferkette zu entwickeln.
KI-basierte Systeme können Herstellern auch helfen, durch fortschrittliche Datenanalyse sicherzustellen, dass ihre Lieferkette robust, reaktionsschnell und kundenorientiert ist. Die KI kann beispielsweise bei der Nachfrageprognose, der Materialverfolgung oder geplanten Ausfallzeiten basierend auf der aktuellen Gerätenutzung und den Produktionsplänen helfen.
KI in der Fertigung – Anwendungsfälle
Die Anwendungsfälle für KI in der Fertigung können in drei Hauptkategorien unterteilt werden: Fabrikautomatisierung, Prozessautomatisierung und verbesserte Produkt- und Kundenerlebnisse.
Fabrikautomatisierung
Hersteller beziehen zunehmend vollautomatisierte Produktionsanlagen unter Verwendung verschiedener Arten von Robotern. Autonome mobile Roboter (AMRs), fahrerlose Transportfahrzeuge (FTFs), Gelenkroboter – wie Roboterarme und kollaborative Roboter, die Menschen bei der Erfüllung ihrer Arbeit unterstützen (auch Cobots genannt), werden in Fabrikhallen und in Warenlagern bereitgestellt, um Prozesse zu beschleunigen, die Effizienz zu steigern und die Sicherheit zu fördern. Sie werden für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter Schweißen, Montage, Materialtransport und Lagersicherheit. Andere Arten der KI in der Fertigung können optimierte Betriebszeit, Nachfrageprognosen, Effizienzverlustprognosen, Abfallreduzierung, Überwachung und Verwaltung von Energieressourcen und situationsbezogene Überwachung für störende Muster oder Aktivitäten unterstützen.
Schätzungen zufolge verzeichnet fast jede Fabrik mindestens 5 % Einbußen hinsichtlich der Produktivität aufgrund von Ausfallzeiten, und in einigen Fällen sogar bis zu 20 %. 1 Ungeplante Maschinenausfallzeiten kosten Hersteller für jede Stunde Produktionsverlust 260.000 USD. 2
Prozessautomation
Die Verwendung von KI in der Prozessautomatisierung kann die Produktionsflexibilität erhöhen, die Umrüstzeit reduzieren und Maschinenbedingungen bezüglich vorausschauender und routinemäßiger Wartungen überwachen. Die Geschwindigkeit, Aufgaben und Genauigkeit von Montagelinien können an sich ändernde Produktionsanforderungen angepasst werden. Die KI kann zudem Szenario-Drill-downs durchführen, um potenzielle Ergebnisse von Prozessänderungen vorherzusagen.
Die KI kann auch für Qualitätsinspektionen – während der Vorproduktion, Produktion, Vorlieferung und beim Be- und Entladen von Containern – verwendet werden, um Produktkonsistenz sicherzustellen und potenzielle systembedingte Diskrepanzen zu erfassen.
Durch die Verwendung von KI können Hersteller ihre Betriebsabläufe, Rohressourcen, Lieferlogistik und Assets mit Transparenz und Verantwortlichkeit optimieren. Darüber hinaus kann die KI bei der robotergestützten Prozessautomatisierung (Robotic Process Automation, RPA) für Büroarbeiten wie Bestellungen, Rechnungen und Qualitätskontrollberichte helfen.
Die American Society for Quality (ASQ) geht davon aus, dass die Kosten für Qualität bei zwischen 15 und 20 % des Umsatzes liegen und in einigen Unternehmen bis zu 40 % betragen können. 1
Verbesserte Produkt- und Kundenerlebnisse
Kunden sind das Lebenselixier jedes Unternehmens, einschließlich der Fertigung. Der bedeutendste Gewinn ist der Aufbau von Beziehungen, um zukünftige treue Kunden zu binden. Die KI in der Fertigung kann Konsistenz beim Kundenerlebnis sicherstellen und Kundenwünsche, -anforderungen, -präferenzen, -muster und -historien für zukünftige Referenzen erfassen. Dies kann vorausschauende Analysen bei der Unterstützung zukünftiger Produktentwicklung, erhöhter Personalisierung und aktueller Produktverbesserungen begünstigen, die alle zur Kundenzufriedenheit und zum Aufbau von Beziehungen beitragen.
KI-gestützte Chatbots and Selbsthilfe-Portale können den Kundensupport verbessern und gleichzeitig persönlich entgegengenommene Anrufe reduzieren, um die Zeit der Mitarbeit optimal zu nutzen. Generative KI (GenAI) kann zur Verbesserung des Kundenerlebnisses durch die Personalisierung von Kommunikation, Marketingkampagnen und E-Mails für eine stärkere Kundenbindung verwendet werden. KI-gestützte Customer-Relationship-Management-Systeme können die Erfassung von Kundeninformationen optimieren und die teamübergreifende Zusammenarbeit für den Kundensupport fördern.
Die Zukunft der AI in der Fertigung
Angesichts der technischen Fortschritte hat die KI in der Fertigung das Potenzial, nahezu jeden Aspekt der Produktion und des Betriebs zu beeinflussen und diese automatisierter, intelligenter und effizienter zu gestalten.
Einige der zukünftigen Möglichkeiten, die es im Bereich KI in der Fertigung zu beachten gilt, sind:
- Erweiterung der menschlichen Fähigkeiten innerhalb der Belegschaften, anstatt diese zu ersetzen. Das kann durch Cobots und KI-gestützte Tools zur Verbesserung der Sicherheit am Arbeitsplatz, der Produktivität und der Zufriedenheit erreicht werden.
- Beschleunigung der Markteinführungszeit durch KI und Komprimierung der Produktentwicklungs- und Produktionslebenszyklen.
- Verwendung von KI, maschinellem Sehen und Sensordaten für das räumliche Bewusstsein zur Optimierung von Anlagenlayouts oder zur Planung und Visualisierung des Designs eines neuen Betriebs basierend auf früheren Betriebsdaten und einzigartigen Spezifikationen.
Durch den Einsatz von KI-Technologien, die die industrielle Produktion unterstützen, können Hersteller neue Vorteile von der Produktionslinie bis zum Endkunden erschließen.