Einsatz künstlicher Intelligenz in der Produktion

Ob vorausschauende Fertigung oder intelligente Logistik: Das gezielte Erheben, Auswerten und Nutzen von Produktionsdaten bietet produzierenden Unternehmen an viele Stellen ihrer Wertschöpfungskette große Chancen, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern. Es gibt auch Hindernisse, die dem erfolgreichen Einsatz von KI in der Produktion entgegenstehen. Dazu gehören zum Beispiel hohe technische Unsicherheiten sowie die Sorge vor möglichen tiefgreifenden Veränderungen der bestehenden Unternehmensarchitektur und der Werkschöpfungsnetzwerke.

„Mit dem Projekt Datenfabrik.NRW bereiten wir den Einsatz Künstlicher Intelligenz in der Produktion methodisch und strukturiert vor. Gemeinsam mit CLAAS und Schmitz Cargobull bringen wir die Ergebnisse in die reale Anwendung. Denn wir sind überzeugt, dass die erfolgreiche Fabrik von morgen auf der intelligenten Nutzung aller betrieblicher Daten beruht,“ erläutert Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Direktor am Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM.

„Das Projekt Datenfabrik.NRW soll dafür sorgen, dass unsere Wirtschaft bestmöglich für die digitale Transformation gerüstet ist“, sagt der nordrhein-westfälische Wirtschafts- und Digitalminister Prof. Dr. Andreas Pinkwart, der das Projekt Datenfabrik.NRW am 26. Oktober 2021 bei Claas in Harsewinkel eröffnete. „Ich freue mich, dass wir das Wissen und die Erfahrungen von Weltmarkführern und Spitzenforschungseinrichtungen in diesem Projekt bündeln können, um die Produktion in unserem Land zukunftsfähig zu machen.“

KI konkret

Das Bild der datengetriebenen Zukunftsfabrik mit selbstoptimierenden Wertschöpfungsprozessen ist bei vielen Unternehmen oft sehr abstrakt. Hier setzen die vier beteiligten Fraunhofer-Institute mit ihrer anwendungsorientierten Forschung und praktischen Umsetzungserfahrung an. Für das Projekt Datenfabrik.NRW haben sie drei Handlungsfelder definiert.

• Sie identifizieren und entwickeln konkrete Lösungen für den Einsatz von KI in der industriellen Produktion.
• Sie ermöglichen einen Transfer von Methoden- und Technologien aus der Wissenschaft in Unternehmen, um KI-gestützte Lösungen in bestehende Prozesse und Unternehmensarchitekturen zu integrieren.
• Sie erarbeiten ein ganzheitliches Veränderungsmanagement, das Unternehmen bei der Organisation neuer Prozesse für den Einsatz von KI unterstützt.

Die Ergebnisse des Projekts Datenfabrik.NRW können von anderen produzierenden Unternehmen genutzt werden. Besonders anschaulich werden sie in den beiden Fabriken von Claas und Schmitz Cargobull: Dort bringt das Konsortium KI-Lösungen in Bereichen wie Fabrikplanung, Produktion, Logistik und Unternehmensarchitektur in die Anwendung. Neben den beiden Anwenderunternehmen arbeiten die Fraunhofer-Institute mit Duvenbeck Kraftverkehr, NTT Data und MotionMiners zusammen. Sowohl KI.NRW als auch der Spitzencluster it’s OWL unterstützen die Verbreitung der Projektergebnisse. Das Projekt Datenfabrik.NRW (Laufzeit vier Jahre) hat ein Gesamtvolumen von 14,5 Millionen Euro und wird mit 9,2 Millionen Euro vom Land Nordrhein-Westfalen gefördert.

Die beteiligten Fraunhofer-Institute

• Das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik (IEM) verfügt über Kompetenzen auf dem Gebiet des Prozessmanagements und der Entwicklung, Analyse und Optimierung von Produktionssystemen, insbesondere auch die Digitalisierung von Produktionsprozessen. Im Bereich Industrial Data Science steuert das IEM sein Know-how entlang der Datenverarbeitungskette ins Projekt Datenfabrik.NRW ein, beginnend bei der Datenakquise und -vorverarbeitung über datengetriebene Modellierung bis hin zur Operationalisierung maschineller Lernverfahren im industriellen Umfeld. Kontakt: Arthur Wegel.
• Das Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik (IML) ist die Adresse in der anwendungsorientierten Logistikforschung. Mit über 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern wird die gesamte Bandbreite der Logistik abgedeckt. Die Kernkompetenzen erstrecken sich von der Intralogistik über die Unternehmenslogistik und das Supply Chain Management bis hin zu KI und autonomen Systemen. In dem Projekt Datenfabrik.NRW übernimmt das IML die Koordination und Umsetzung einer ganzheitlichen Logistikplanung in der Transformation Area „Data-driven Logistics“. Kontakt: Marina Mardanova.
• Der Standort für Industrielle Automation des Fraunhofer Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB-INA) ist eine Forschungseinrichtung in den Bereichen der industriellen Automation, Industrial-IoT, KI in der Industrie und Smart City. Die Forschungsaktivitäten bilden die gesamte digitale Wertschöpfungskette ab, vom Sensorsignal über die Infrastruktur bis zur intelligenten Datenanalyse und Entwicklung verschiedener KI-Verfahren. In der Datenfabrik.NRW werden diese Kompetenzen insbesondere bei der Ausgestaltung des „Data-driven Manufacturing“ und „Data-driven Production Engineering“ eingebracht. Ferner wird die Entwicklung einer übergreifenden IT-Architektur unterstützt. Kontakt: Florian Gellert.
• Das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme (IAIS) ist eines der führenden Forschungsinstitute auf den Gebieten KI, Maschinelles Lernen und Big Data in Europa. Die Expertinnen und Experten unterstützen die Industriepartner der Datenfabrik.NRW zum einen beim Aufbau eines sprachgestützten Werkerassistenzsystems in der Produktion und zum anderen bei der Entwicklung und Betrieb (AiDevOps) »hybrider KI« zur informierten Wartung und vorausschauenden Ressourcenallokation. Zudem leitet das Fraunhofer IAIS die Kompetenzplattform KI.NRW. Kontakt: Silke Loh.