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DIE MA­SCHI­NE MUSS LAU­FEN

- VON DR. STEF­FEN WISCHMANN

Tech­ni­sche Feh­ler, Ma­schi­nen­aus­fäl­le, Pan­de­mi­en und Um­welt­ka­ta­stro­phen: Ur­sa­chen für Pro­duk­ti­ons­stopps bie­tet die mo­der­ne Welt zu­hauf - durch die hoch­gra­di­ge Ver­net­zung kön­nen selbst klei­ne Aus­fäl­le oder Stö­run­gen ent­lang von Lie­fer­ket­ten teu­re und weit­rei­chen­de Pro­duk­ti­ons­un­ter­bre­chun­gen ver­ur­sa­chen. Der „In­no­va­ti­ons­wett­be­werb Künst­li­che In­tel­li­genz“des BMWI ent­wi­ckelt da­ge­gen Lö­sun­gen spe­zi­ell für den Mit­tel­stand.

Um wett­be­werbs­fä­hig zu blei­ben, müs­sen ge­ra­de Un­ter­neh­men aus dem Mit­tel­stand Stör­po­ten­zia­le mög­lichst früh er­ken­nen und schnell re­agie­ren. Die Di­gi­ta­li­sie­rung ist hier Chan­ce und Her­aus­for­de­rung zu­gleich: Es gilt, den stei­gen­den Da­ten­men­gen von An­la­gen oder Pro­zes­sen Herr zu wer­den. KI kann ein Schlüs­sel zur Lö­sung die­ser Pro­ble­me sein und ei­nen gro­ßen Bei­trag zur Op­ti­mie­rung von Fer­ti­gungs­pro­zes­sen und An­la­gen leis­ten. Dies be­trifft al­le Be­rei­che der Pro­duk­ti­on - vom Qua­li­täts­ma­nage­ment in der Montage, der in-ti­me-be­schaf­fung von Roh­stof­fen, Zu­sam­men­stel­lung ge­eig­ne­ter Lie­fer­ket­ten bis hin zur Pre­dic­tive Main­ten­an­ce. Die Im­ple­men­tie­rung von KI hat je­doch nicht nur Vor­tei­le, son­dern es müs­sen auch ei­ni­ge Hür­den über­wun­den wer­den, um sie auch flä­chen­de­ckend in Un­ter­neh­men je­der Grö­ße ein­set­zen zu kön­nen. Bei­spiel­wei­se funk­tio­niert KI bis­lang nur bei gro­ßen und gut auf­be­rei­te­ten Da­ten­men­gen, und ge­ra­de in klei­nen und mit­tel­stän­di­schen Un­ter­neh­men (KMU) muss oft noch Know-how da­für auf­ge­baut wer­den.

Das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und Ener­gie (BMWI) hat da­her mit dem Ziel, Ki-an­wen­dun­gen in die mit­tel­stän­di­sche Pro­duk­ti­on zu brin­gen, den „In­no­va­ti­ons­wett­be­werb Künst­li­che In­tel­li­genz“ins Le­ben ge­ru­fen. 16 aus­ge­wähl­ten För­der­pro­jek­te sol­len als Leucht­tür­me Im­pul­se für den Ein­satz von KI in der deut­schen Wirt­schaft set­zen. Im Fol­gen­den wer­den vier Pro­jek­te aus dem Wett­be­werb vor­ge­stellt, die Lö­sun­gen für die Pro­duk­ti­on ent­wi­ckeln.

BE­TRIEBS­SYS­TEM FÜR DIE FA­B­RIK DER ZU­KUNFT: FABOS

Die An­wen­dung von KI in Pro­duk­ti­ons­pro­zes­sen schei­tert ak­tu­ell oft am Man­gel an ein­heit­li­chen Stan­dards bei der Da­ten­samm­lung und He­te­ro­ge­ni­tät der ein­ge­setz­ten It-sys­te­me. Zu­sätz­lich be­steht durch die markt­be­herr­schen­de Stel­lung von Cloud- und Kom­mu­ni­ka­ti­ons-platt­for­men ein­zel­ner gro­ßer Tech­no­lo­gie­kon­zer­ne für Fir­men die Ge­fahr, sich lang­fris­tig von de­ren Lö­sun­gen ab­hän­gig zu ma­chen.

Das Pro­jekt FABOS bie­tet als Ant­wort dar­auf ei­ne of­fe­ne Platt­form. Die­se ar­bei­tet ähn­lich wie ein Com­pu­ter-be­triebs­sys­tem als Schnitt­stel­le für den In­for­ma­ti­ons­aus­tausch zwi­schen Ma­schi­nen, im Un­ter­neh­men ver­wen­de­ten It-sys­te­men und Ki-di­ens­ten. Da­zu setzt FABOS auf so­ge­nann­te Ver­wal­tungs­scha­len, die als di­gi­ta­le Zwil­lin­ge für die Ver­bin­dung phy­si­scher Pro­duk­te mit di­gi­ta­len Kom­po­nen­ten ste­hen. Sie sam­meln da­mit trans­pa­rent sämt­li­che re­le­van­te In­for­ma­tio­nen zum je­wei­li­gen Pro­duk­ti­ons­ele­ment wie Ma­schi­nen, Sen­so­ren oder It-an­wen­dun­gen und die­nen auch als Kom­mu­ni­ka­ti­ons­schnitt­stel­len. So er­mög­li­chen sie Ver­net­zung und Da­ten­aus­tausch der ein­zel­nen Kom­po­nen­ten un­ter­ein­an­der.

Mit FABOS wird die­ses Prin­zip erst­mals ex­pli­zit auch auf Ki-di­ens­te in der Pro­duk­ti­on an­ge­wen­det. Pro­du­zie­ren­den Un­ter­neh­men er­mög­licht das ei­ne ein­fa­che Im­ple­men­tie­rung von Ki-lö­sun­gen und de­ren Ver­knüp­fung zu ei­nem in­tel­li­gen­ten Pro­duk­ti­ons-öko­sys­tem im Sin­ne von In­dus­trie 4.0. Die tech­no­lo­gi­sche Of­fen­heit von FABOS si­chert den Un­ter­neh­men die Nut­zung von Ki-an­wen­dun­gen oder It-sys­te­men un­ter­schied­li­cher Her­stel­ler und ver­hin­dert die tech­no­lo­gi­sche Ab­hän­gig­keit von ein­zel­nen Soft­wareo­der Hard­ware-an­bie­tern.

KI FÜR DIE MIT­TEL­STÄN­DI­SCHE PRO­DUK­TI­ON: IIP-ECOSPHERE

Be­son­ders in KMU wer­den Ki-me­tho­den ak­tu­ell kaum ge­nutzt. Gleich­zei­tig hal­ten sich klei­ne­re wie auch grö­ße­re Un­ter­neh­men da­mit zu­rück, Da­ten zu tei­len, weil sie um die Si­cher­heit und ih­re Da­ten­ho­heit fürch­ten. Dem will Iip-ecosphere mit ei­ner stär­ke­ren Ver­net­zung von Un­ter­neh­men mit Di­enst­leis­tern, Ver­bän­den und For­schungs­ein­rich­tun­gen ent­ge­gen­tre­ten. Schwer­punkt des Pro­jekts bil­det die Ent­wick­lung ei­ner her­stel­ler­un­ab­hän­gi­gen vir­tu­el­len Platt­form, auf der die Fir­men in Aus­tausch tre­ten kön­nen. Dort be­steht auch Zu­griff auf ei­nen Ki-ka­ta­log, der ne­ben Best-prac­tice-bei­spie­len kom­plet­te Lö­sun­gen für häu­fig auf­tre­ten­de Her­aus

for­de­run­gen so­wie An­ge­bo­te zur Qua­li­fi­ka­ti­on der Mit­ar­bei­ter ent­hält. Auf die­ser Ba­sis wer­den dann un­ter an­de­rem für Ma­schi­nen­und An­la­gen­her­stel­ler Lö­sun­gen für das Da­ten­ma­nage­ment oder den Er­fah­rungs­aus­tausch er­ar­bei­tet. Die be­tei­lig­ten Un­ter­neh­men kön­nen da­mit fle­xi­bel und ein­fach Ki-an­wen­dun­gen in ver­schie­de­ne Pro­duk­ti­ons­schrit­te ein­bin­den.

Teil des Pro­jekts ist es auch, Rah­men­be­din­gun­gen für das si­che­re Da­ten­ma­nage­ment und Tei­len von Da­ten über Un­ter­neh­mens­gren­zen hin­weg zu ent­wi­ckeln. Klei­ne und mit­tel­stän­di­sche Be­trie­be be­kom­men so auch oh­ne ei­ge­nes gro­ßes Da­ten­vo­lu­men die Mög­lich­keit, ih­re An­wen­dun­gen zu ver­bes­sern.

MIT KI GE­GEN DEN FACH­KRÄF­TE­MAN­GEL: SER­VICE-MEIS­TER

Der grund­le­gen­de Wan­del in der in­dus­tri­el­len Wert­schöp­fung vom Ver­kauf von Pro­duk­ten hin zu Di­enst- und Ser­vice­leis­tun­gen führt da­zu, dass Ma­schi­nen­her­stel­ler zu­neh­mend auf „Ma­chi­ne-as-a-ser­vice”-ge­schäfts­mo­del­le set­zen müs­sen. Gleich­zei­tig über­steigt die zu­neh­men­de Kom­ple­xi­tät von An­la­gen, Ge­rä­ten und Pro­duk­ten oft das Wis­sen ein­zel­ner Mit­ar­bei­ter. Der tech­ni­sche Ser­vice wird im­mer auf­wen­di­ger und spe­zia­li­sier­te Fach­kräf­te da­für im­mer schwie­ri­ger zu fin­den. Um bei­de Her­aus­for­de­run­gen zu meis­tern, müs­sen die es­sen­zi­el­len Ser­vice-, War­tungs- und In­stand­hal­tungs­ar­bei­ten um­fas­send di­gi­ta­li­siert und mit Ki-tech­no­lo­gi­en un­ter­stützt wer­den. Für vie­le Mit­tel­ständ­ler ist je­doch die Aus­wahl und Ein­füh­rung von Ki-lö­sun­gen häu­fig mit ho­hem Auf­wand und Ri­si­ko ver­bun­den.

Ser­vice-meis­ter ent­wi­ckelt ei­ne Platt­form für Ki-ba­sier­te Un­ter­stüt­zungs­diens­te, die es auch we­ni­ger spe­zia­li­sier­ten Mit­ar­bei­tern er­lau­ben, an­spruchs­vol­le Auf­ga­ben bei der War­tung und Re­pa­ra­tur kom­ple­xer In­dus­trie­an­la­gen zu über­neh­men. Die­se Ki-ser­vices kön­nen mög­li­che Stör­fäl­le vor­her­sa­gen und Hand­lungs­op­tio­nen vor­schla­gen. Sie er­ken­nen Feh­ler und Ab­wei­chun­gen im lau­fen­den Be­trieb und alar­mie­ren Tech­ni­ker au­to­ma­tisch, be­vor es zum Aus­fall kommt. Un­ter­neh­men kön­nen schnel­ler auf Ano­ma­li­en re­agie­ren und War­tun­gen vor­aus­schau­en­der pla­nen. Ser­vice-tech­ni­kern ist es au­ßer­dem mög­lich, mit Un­ter­stüt­zung von Ki-ba­sier­ten Chat­bots, auch kom­ple­xe Pro­ble­me zu lö­sen. So wird zum Bei­spiel für klas­si­sche Ma­schi­nen­bau­fir­men der Über­gang vom rei­nen Pro­dukt­ver­kauf hin zu Ma­chi­ne-as-a-ser­vice-ge­schäfts­mo­del­len mög­lich, auch wenn sie über kei­ne grö­ße­re It-ab­tei­lung mit aus­ge­wie­se­nen Ki-ex­per­ten ver­fü­gen.

PRODUKTION­SAUSFÄLLE MIT KI VER­MEI­DEN: SPAICER

Pro­duk­ti­ons­ket­ten wer­den im­mer kom­ple­xer und von zahl­rei­chen Fak­to­ren be­ein­flusst. Lie­fer­schwie­rig­kei­ten bei im Aus­land pro­du­zier­ten Roh­stof­fen, Ma­schi­nen­aus­fäl­le oder Um­welt­ka­ta­stro­phen kön­nen schnell mas­si­ve Stö­run­gen ver­ur­sa­chen. Un­ter­neh­men müs­sen sol­che Feh­ler­po­ten­zia­le früh­zei­tig er­ken­nen, um ih­re Wett­be­werbs­fä­hig­keit zu er­hal­ten.

Das För­der­pro­jekt SPAICER ver­wen­det Ki-tech­no­lo­gi­en, um Pro­duk­ti­ons­un­ter­bre­chun­gen und Stö­run­gen von Lie­fer­ket­ten zu mi­ni­mie­ren. Für die­ses so­ge­nann­te Resi­li­enz­ma­nage­ment ent­wi­ckelt das Pro­jekt Smarte Resi­li­enz-ser­vices (SRS), die von Un­ter­neh­men in­di­vi­du­ell auf ih­re Be­dürf­nis­se an­ge­passt und oh­ne spe­zi­el­le Pro­gram­mier­kennt­nis­se ein­ge­setzt wer­den kön­nen. Sie sind in der La­ge, Stö­run­gen vor­her­zu­se­hen und an­schlie­ßend pro­ak­tiv Vor­schlä­ge zur Pro­duk­ti­ons­an­pas­sung zu ge­ne­rie­ren. Da­für müs­sen gro­ße, dy­na­mi­sche Da­ten­men­gen ana­ly­siert wer­den: Da­bei wer­den zum ei­nen all­ge­mei­ne Trends und Mus­ter in Po­li­tik, Wirt­schaft und Um­welt iden­ti­fi­ziert und im zwei­ten Schritt auch un­ter­neh­mens­spe­zi­fi­sche Fak­to­ren be­rück­sich­tigt, von spe­zi­fi­schen Lo­gis­tik­ket­ten bis hin zu zur di­gi­ta­len Werk­zeug­über­wa­chung.

Un­ter­neh­men kön­nen mit die­ser Un­ter­stüt­zung op­ti­mal auf po­ten­zi­el­le Ve­rän­de­run­gen in der ge­sam­ten Wert­schöp­fungs­ket­te re­agie­ren und sich kri­sen­si­che­rer auf­stel­len.

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DR. STEF­FEN WISCHMANN DER AU­TOR ist Lei­ter der Be­gleit­for­schung des Ki-in­no­va­ti­ons­wett­be­werbs des Bun­des­mi­nis­te­ri­ums für Wirt­schaft und Ener­gi

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