Welche Rolle spielt die KI in der Fertigung?

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Die Fertigungsindustrie ist eine sehr datenintensive Branche. Die meisten dieser Daten wurden bisher in einer anderen Etage verwaltet als Prozesse wie die Montage. KI kann nun genügend Informationen schnell genug verarbeiten, um den Ingenieuren an der Fertigungslinie unmittelbar von Nutzen zu sein. PTC hat mehrere Tools entwickelt, die die Benutzer bei der Nutzung der KI-Technologie unterstützen.

Künstliche Intelligenz ist heute eine der interessantesten aufkommenden Technologien. KI hat das Potenzial, nahezu jeden Aspekt der menschlichen Gesellschaft zu beeinflussen.

Neben der KI für Verbraucher ist die Technologie auch für die Fertigung vielversprechend. Es gibt viele Anwendungsfälle für KI-Technologien, wie z.B. Computer Vision, die in alltäglichen Umgebungen nützlich sind. Dieser Artikel befasst sich mit einigen spezifischen Anwendungsfällen und Anwendungen von KI in der Fertigung.

Warum ist KI in der Fertigung wichtig?

KI hat mehrere potenzielle Anwendungsfälle in der Fertigung, einschließlich der vollständigen Automatisierung einiger Arbeitsabläufe. Im Moment geht es bei den meisten Aufgaben, die KI übernimmt, darum, menschlichen Mitarbeitern zu helfen, effizienter auf mehr Informationen zuzugreifen.

Dieser Einsatz von KI hilft erfahrenen Mitarbeitern, besser zu arbeiten. Sie hilft auch bei der Einarbeitung von Mitarbeitern in neue Aufgaben oder hilft neuen Mitarbeitern, sich schneller einzuarbeiten. Die KI nimmt den Menschen keine Arbeitsplätze weg, sondern stärkt sie. Sie sorgt dafür, dass sie Positionen einnehmen können, die Unternehmen aktiv zu besetzen versuchen.

Welchen Einfluss hat die KI auf die Fertigungsindustrie?

Verbesserung von Effizienz und Produktivität war schon immer ein wichtiger Anreiz für das Sammeln und Analysieren von Daten. Früher bedeutete dies, dass man Daten aus dem Betrieb nahm, sie in den Büros analysierte und die Ergebnisse an die Mitarbeiter vor Ort weitergab.

Industrielle künstliche Intelligenz kann – bei ausreichender menschlicher Aufsicht – diesen gesamten Prozess vor Ort durchführen. Sie kann den Ingenieuren in Echtzeit Erkenntnisse liefern, wann und wo sie diese benötigen. Dadurch wird der Informationsfluss von einem Tag oder mehr auf Bruchteile einer Sekunde komprimiert. Einige Prozesse, wie die Bestellung weiterer Teile und Materialien, bevor sie zur Neige gehen, wurden bereits durch vergleichsweise einfache KI-Systeme automatisiert.

Künstliche Intelligenz wird bereits in der gesamten Fertigungsindustrie eingesetzt, um potenzielle Gefahren am Arbeitsplatz zu erkennen, die Bestellung von Bauteilen zu automatisieren und die Arbeiter anzuleiten. Künstliche Intelligenz in der Industrie wird auch eingesetzt, um Informationen zu analysieren und sie in umsetzbare Dokumente und Mitteilungen zu übertragen.

Diese bestehenden Anwendungsfälle werden nicht verschwinden. Die Fortschritte in der KI führen jedoch neue Anwendungsfälle ein und machen die bestehenden noch effizienter.

Was sind die Vorteile von KI in der Fertigung?

1/ KI-unterstützte visuelle Inspektion

Die Qualitätskontrolle und die visuelle Inspektion haben durch KI bereits massive Verbesserungen erfahren. Vuforia Step Check von PTC führt Vorgesetzte durch den Prozess des Trainings einer KI auf digitalen und physischen Modellen, um ein Programm zu erstellen, das Inspektionstechnikern hilft, potenzielle Produktprobleme zu identifizieren und sogar zu beheben. Step Check automatisiert dann den Dokumentationsprozess und steigert so die Effizienz der Mitarbeiter.

2/ KI in der Gerätewartung und im Gebäudemanagement

KI in der Fertigung kann auch Informationen aus Industrielles Internet der Dinge Geräte, um vorausschauende Wartungsstrategien zu entwickeln. Diese Strategien können die Leistung optimieren, indem sie die Maschinen in einem optimalen Betriebszustand halten. Außerdem werden so kostspielige Ausfallzeiten vermieden, indem die Wartung geplant wird, anstatt auf eine Reparatur zu warten. Kepware von PTC ermöglicht es menschlichen Bedienern, intelligente Geräte anzuschließen und deren Echtzeit-Diagnose auf einen Blick zu sehen.

Die Hersteller integrieren auch Systeme der industriellen künstlichen Intelligenz in ihre Lagerbestände, um die Bestellung wichtiger Teile und Vorräte zu automatisieren, bevor sie ausgehen. Da die Lieferketten bereits sensibel sind, kann KI Verzögerungen verhindern, die durch den einfachen Fehler entstehen, Komponenten nicht rechtzeitig zu bestellen.

3/ KI-gestütztes CAD

Generative KI erweist sich zunehmend als fähig, brauchbare Inhalte aus Eingabeaufforderungen zu erstellen, auch im uralten Bereich des CAD. Tools wie Creo von PTC werden wahrscheinlich zunehmend durch künstliche Intelligenz, die auf Produktdesign spezialisiert ist, ergänzt werden.

4/ Ermöglichung einer neuen Art von Arbeitskräften

Darüber hinaus nehmen die Verbreitung und der Nutzen vollständig automatisierter Prozesse rasant zu, ebenso wie die Zahl der „Cobots“ in der Fertigung.

Die Ausweitung ihres Einsatzes in der Fertigung bei gleichzeitigem explosionsartigem Wachstum in den Bereichen LLM und natürliche Sprachverarbeitung lässt den Traum von vollständig intelligenten und interaktiven Robotern, die organisch mit menschlichen Mitarbeitern kommunizieren, aufkommen. Dies bleibt jedoch vorerst eine Sache der Zukunft.

KI und AR

1/ Ein starkes Duo in der Fertigung

Erweiterte Realität ist eine weitere aufstrebende Technologie, die bereits mehrere etablierte Anwendungsfälle in der Fertigung hat. AR-Modelle ersetzen zunehmend physische Modelle in frühen Designphasen, wo sie Materialkosten und Iterationszeit sparen. Diese Modelle können auch in Programmen zur Zusammenarbeit aus der Ferne verwendet werden, um Reisekosten zu sparen, sowie für Schulungsmodule. Diese Modelle können sogar aus CAD-Programmen generiert werden, die Unternehmen bereits im herkömmlichen Design-Workflow verwenden.

Wir haben bereits das Zusammenspiel zwischen industrieller künstlicher Intelligenz und AR in der Fertigung erwähnt. Wenn künstliche Intelligenz Augmented-Reality-Anwendungen unterstützt, vervielfachen sich die Vorteile jeder Technologie.

Das Tochterunternehmen von Magna International zum Beispiel Nascote Industrien nutzten Vuforia Step Check sowohl für die Schulung neuer Mitarbeiter als auch zur Verbesserung des visuellen Inspektionsprozesses. Die Software war sogar in der Lage, eine „weiche Verbindung“ zu identifizieren, die oft an den Inspektionsingenieuren vorbeiging, sich aber schließlich löste.

KI wird zunächst anhand von Bildern eines physischen Produkts oder vorhandener Modelle trainiert. Leistungsstarke KI kann dann jedoch ihre eigenen Bilder und Modelle generieren, die verschiedene Situationen und Bedingungen simulieren. Der Prozess der Generierung synthetischer Daten kann dazu beitragen, das Produktdesign zu optimieren. Er kann ein industrielles künstliches Intelligenzsystem auch auf Situationen vorbereiten, die es noch nicht erlebt hat. Dies ist vergleichbar mit der Art und Weise, wie sich ein Mensch vorstellt, was er in einer zukünftigen Situation tun könnte.

Augmented Reality ist durch die Darstellung räumlicher Informationen in einem intuitiven Medium auch eine hervorragende Möglichkeit, komplexe Informationen effizient zu vermitteln. Sie könnte dazu beitragen, dass Arbeitnehmer die Informationsmenge, die die KI zur Verfügung stellt, effektiv nutzen können. Auf diese Weise wird AR zu einer Schnittstelle, über die Menschen interagieren können, und KI wird zu einer praktischen Arbeitshilfe.

2/ KI für AR: Die Zukunft von Arbeitsanweisungen und Dokumentation

Step Check kann mehr als nur nach Fehlern suchen. Es enthält Arbeitsanweisungen, die den Prüfer durch den gesamten Arbeitsablauf einer visuellen Prüfung führen. Das Programm hilft ihm, sich im Raum um das Objekt herum zu bewegen und, wenn möglich, sogar gemeinsame Probleme zu beheben. Es erstellt auch einen Bericht über jede Inspektion, einschließlich aller Probleme, die bei jeder Einheit gefunden wurden.

Diese letzten Prozesse – KI-gestützte Arbeitsanweisungen und Dokumentationslösungen – haben Zukunft als eigene Projekte. Inspektionsingenieure sind nicht die einzigen Mitarbeiter, die derzeit physische Arbeitsanweisungen befolgen und ihre eigene Dokumentation verwalten. Arbeitnehmer in allen möglichen Funktionen müssen sich derzeit mit Arbeitsanweisungen herumschlagen und ihre eigentliche Arbeit unterbrechen, um Berichte einzureichen. Diese Mühen sind ineffizient.

Darüber hinaus können AR-Lösungen auf eine Art und Weise fesselnd sein, wie es Standardprozesse in der Regel nicht sind. Diese Lösungen sind zwar nicht explizit spielerisch, aber sie bieten geistige Anregung und eine erfrischende Abwechslung zu den sich wiederholenden Aufgaben während langer Schichten. Dies kann die Arbeitszufriedenheit erheblich steigern.

Industrielle KI wird auch neuen Mitarbeitern helfen, aufzuholen und Wissen zu vermitteln. Durch die Schulung der KI durch menschliche Experten wird die KI zu einem eigenständigen Experten. Und wie ein menschlicher Ingenieur lernt auch die KI bei jedem Einsatz dazu. Dieses Wissen wird dann an neuere menschliche Ingenieure weitergegeben, die das angesammelte Wissen der KI durch intuitive AR-Anzeigen sehen. Mit den Fortschritten bei natürlichsprachlichen Modellen könnten wir bald auch KIs sehen, die Arbeitnehmer effizienter weiterbilden als herkömmliche Trainingsmethoden.

3/ KI und AR im Service

KI in der Fertigung ist nicht das Ende der Geschichte. Anwendungen, die denen ähneln, die wir in der Montage erforscht haben, können auch nach der Auslieferung eines Produkts eingesetzt werden, damit das Servicepersonal die Produkte warten kann, ohne sie an den Hersteller zurückschicken zu müssen. Eines Tages könnten diese Tools auch auf den Durchschnittskunden ausgeweitet werden.

Obwohl das Potenzial für KI im Kundendienst enorm ist, gibt es noch einige Fragen, bevor diese Praxis alltäglich wird. Wird zum Beispiel eine KI, die auf potenziell geschützte Produktinformationen trainiert wurde, ein Sicherheitsrisiko für Unternehmen darstellen, die diese KI für den öffentlichen Gebrauch anpassen? Wird es eine Sprachbarriere zu überwinden geben, wenn ein Programm, das für Ingenieure gedacht ist, mit Nichtfachleuten zu kommunizieren beginnt? Wer könnte für die Folgen verantwortlich sein?

Wir befinden uns immer noch in einer Phase, in der Unternehmen und Einzelpersonen sich mit der Nutzung von KI für immer mehr Aufgaben vertraut machen. Die Fragen sollten uns nicht davon abhalten, diese Möglichkeiten zu erforschen. Sie sollten uns leiten, wenn wir mit neuen KI-Implementierungen vorankommen.

Was sind die Herausforderungen bei der Einführung von KI?

Einige der oben genannten Bedenken beziehen sich auf den Datenschutz und die Sicherheit von Unternehmen. Dies ist eine echte Sorge für Unternehmen. In vielen Fällen haben Unternehmen strenge Sicherheitsvorschriften für Dienste, die den Einsatz einer Kamera beinhalten. Diese können oft mit Vor-Ort-Lösungen gelöst werden, die sich nicht immer gut für KI eignen. Diese Bedenken werden jedoch zunehmend durch private Cloud-Infrastrukturen oder Edge Computing gelöst, bei denen die Informationen auf dem Gerät gespeichert werden.

Ein Mythos über den Einsatz von KI ist, dass sie menschliche Arbeitskräfte ersetzt. Tatsache ist, dass aufgrund des wachsenden Fachkräftemangels in der verarbeitenden Industrie in den nächsten zehn Jahren Millionen von wichtigen Stellen unbesetzt bleiben werden. Der Einsatz von KI in Bereichen, die menschliche Arbeitskräfte unterstützen, gibt den Menschen die notwendigen Ressourcen, um in bereits vorhandene Bereiche einzusteigen.

In vielen Situationen verändert die KI die Aufgaben, die Menschen ausführen. Anstatt eine gefährliche oder anstrengende körperliche Arbeit zu verrichten, müssen sie jetzt eine Maschine beaufsichtigen, die diese Arbeit erledigt. Die KI in der Fertigung macht den Menschen nicht arbeitslos, aber sie kann ihn aus der Gefahrenzone bringen.

KI ist jedoch eine mächtige Übergangstechnologie. Um das Beste aus ihr zu machen, muss man Vertrauen in KI-Systeme aufbauen und die Einhaltung von Vorschriften sicherstellen. Achtsame Regulierung kann Menschen und Unternehmen bei der Nutzung von KI schützen.

Ein Beispiel, Verordnung könnten verlangen, dass kritische Entscheidungen von Menschen und nicht von Maschinen getroffen werden. Oder dass das Geld, das für die KI-Infrastruktur ausgegeben wird, mit einem Budget für die Schulung von Menschen verbunden ist, damit diese mit KI-gesteuerten Geräten und Systemen arbeiten können (Upskilling) oder auf Arbeitsplätze wechseln, die nicht durch neue Technologien besetzt werden können (Reskilling).

Was ist die Zukunft der KI in der Fertigung?

Wir befinden uns in einem explosiven Moment für KI. Allerdings wird KI in der Fertigungsindustrie nur dann praktikabler werden, wenn begleitende Technologien wie AR und fortschrittliche Datensysteme eingesetzt werden. Diese Technologien ermöglichen es der KI, mit der vorhandenen Infrastruktur auf eine Weise zu arbeiten, die für die vorhandenen Mitarbeiter zugänglich ist, und so die Effizienz der Arbeitskräfte zu steigern.

Die Zukunft der industriellen KI ist nicht nur die Zukunft der Technologie. Sie ist auch die Zukunft der Menschen, die sie nutzen und von ihr profitieren. Unternehmen, die KI einsetzen, werden feststellen, dass die Produktions- und Umweltkosten sinken, da sie Material, Reisen, Ausfallzeiten und Nacharbeit einsparen.

Die Zufriedenheit der Arbeitnehmer, die mit KI zusammenarbeiten, wird steigen, da KI sowohl die alltäglichsten als auch die gefährlichsten Elemente ihrer Arbeit automatisiert. Die Kunden werden von günstigeren und zuverlässigeren Produkten profitieren. Sie werden besser in der Lage sein, diese Produkte bei Bedarf zu warten und zu reparieren.

KI hat in der Branche bereits bei der Datenverwaltung und -auswertung eine Rolle gespielt. Wir fangen gerade erst an, die seismische Verschiebung zu sehen, die entsteht, wenn KI durch Roboter, Cobots, generative KI und AR ihren Weg in die Produktion findet.

Dies ist eine aufregende Zeit für zukunftsorientierte Unternehmen, die damit beginnen, KI in ihre bestehenden Arbeitsabläufe zu integrieren und ihre bestehende Infrastruktur zu verbinden.

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