Keine Angst vor Artificial Intelligence: intelligente Datenanalysen in der Fertigung

In diesem Beitrag skizzieren wir, in welchen Bereichen AI helfen kann, Prozesse im Shopfloor zu beschleunigen, die Ausfallsicherheit und Qualität zu erhöhen sowie das Energiemanagement in der Fertigung zu verbessern. Welche Voraussetzungen müssen Unternehmen erfüllen, um AI-Anwendungen zu implementieren, und welche Faktoren behindern den Einsatz von Artificial Intelligence?

Die Algorithmen der Artificial Intelligence funktionieren im Prinzip wie das menschliche Gehirn. Sie haben allerdings eine sehr viel höhere „Rechenleistung“ und können daher verschiedene Aufgaben in der Fertigung schneller und besser lösen als Menschen.

• Handlungsfeld 1: Inbetriebnahme von Maschinen und Auftragsabwicklung

AI-basierte Software unterstützt 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 AI die Werker auch durch den gesamten Prozess der Auftragsabwicklung inklusive Rüstanweisungen und Prüfungen. 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 abstellen. Die Fertigungsbetriebe werden nicht nur schneller, sondern steigern auch ihre Qualität.

• Handlungsfeld 2: Produktivität steigern mit Predictive Maintenance

Sehr ausgereifte Lösungen bietet der Markt bereits für Predictive Maintenance, die vorausschauende Wartung. Indem AI die Maschinendaten analysiert und Prognosen daraus ableitet, erkennen die Mitarbeitenden in der Fertigung frühzeitig, wenn die Maschine gewartet werden muss, also beispielsweise Verschleißteile auszutauschen sind. Auch reguläre Wartungsintervalle lassen sich algorithmenbasiert anpassen. Denn Unternehmen senken ihre Kosten, wenn sie die Intervalle vergrößern, ohne Stillstände zu riskieren. Anomalien fallen lange auf, bevor Schaden entsteht, und ungeplant Stillstände lassen sich weitgehend verhindern. So steigern Unternehmen ihre Produktivität und Maschinenverfügbarkeit.

• Handlungsfeld 3: Qualität besser und mit wenig Aufwand prüfen und sichern

Die Qualitätsprüfung ist unverzichtbar in der Fertigung. Allerdings verursacht sie Aufwand und liefert mit herkömmlichen Verfahren nicht immer die gewünschten Ergebnisse. AI erweitert den Handlungsspielraum in der Qualitätssicherung. Ohne das Produkt beschädigen zu müssen, lässt es sich über eine visuelle Inspektion auf Mängel und Produktionsfehler prüfen. Mit Sichtprüfungen erkennen Mitarbeitende Kratzer, Risse, Gussfehler, eine falsche Positionierung von Teilen sowie weitere Mängel.

Mittlerweile ist es möglich, die 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. So könnte es etwa sein, dass Mitarbeitende einen bestimmten Arbeitsschritt regelmäßig nicht materialschonend genug ausführen. Indem die Software dem Mitarbeitenden den Fehler meldet, veranlasst sie ihn, diesen zu beheben. Der Mitarbeitende lernt, wie er den Arbeitsschritt korrekt durchführt. Zugleich sinken die Kosten, weil die Fehler nicht erst bei der Qualitätskontrolle des fertigen Teils erkannt werden. Da die Produktqualität über die Auswertung der AI insgesamt steigt, haben die Kunden 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.

• Handlungsfeld 4: Energiemanagement

Unternehmen sind gefordert, nachhaltig mit Energie umzugehen. Damit senken sie nicht nur ihre Kosten, sondern richten ihre Prozesse auch auf die ESG-Ziele aus, wobei ESG für Umwelt (Environment), Soziales (Social) und Unternehmensführung (Governance) steht. 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. Da häufig in der Werkhalle das Bewusstsein für Energieeffizienz fehlt, verhelfen übergreifende, selbstoptimierende Systeme zu einer besseren Energiebilanz. Oft ermöglichen sie erstmals, Energiefresser und ineffizientes Verhalten zu erkennen und abzustellen.

AI-basierte Software bietet eine Reihe von Möglichkeiten, Fertigungsprozesse zu verbessern, die Wirtschaftlichkeit zu steigern und über eine hohe Produktqualität Kunden zu binden. Diese Schritte helfen, die Einführung vorzubereiten:

• Prüfen Sie, wie digital Sie bereits sind und wo Sie die Fertigung weiter auf den Einsatz von AI 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 AI-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 Sie 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 AI-Kenntnissen ein und planen Sie genügend Kapazitäten in Ihrer IT-Abteilung ein.

• 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 Mitarbeitende mit den neuen Prozessen vertraut sind, den Sinn des Projekts verstehen und dazu bereit sind, die Veränderung mitzutragen.