Einsatz von KI in Fabriken

„Bis zur unbemannten Fabrik ist es noch ein langer Weg“

von Andreas Menn

Künstliche Intelligenz hält Einzug in die Industrie. Daniel Küpper, Automations-Experte der Boston Consulting Group, spricht über die Zukunft mit intelligenten Maschinen und vollautomatischen Fabriken.
Quelle: imago

WirtschaftsWoche: Herr Küpper, was bedeutet Künstliche Intelligenz (KI) für die fertigende Industrie?
Daniel Küpper: Künstliche Intelligenz bringt die Industrie auf eine ganz neue Stufe. In den nächsten zehn Jahren wird es um die Frage gehen: Wie können wir zu nahezu autonomen, sich selbst steuernden Fabriken kommen? Wenn wir diesen nächsten Quantensprung erreichen wollen, kommen wir ohne KI nicht aus. 

Automatisierung ist doch schon seit vielen Jahren ein Trendthema, alle reden ständig von Industrie 4.0.
Unternehmen haben in den vergangenen Jahren mit Industrie-4.0-Anwendungen erst einmal Transparenz geschaffen: Sie haben Sensoren in den Fabriken installiert, haben vorhandene Daten ausgewertet, um Echtzeit-Übersichten über die Produktion zu erstellen oder um herauszufinden, wo es Engpässe in der Fabrik gibt. Die ersten Potentiale der Industrie 4.0 sind also gehoben – es gibt in Deutschland kaum ein produzierendes Unternehmen, das diese Dinge nicht zumindest in Ansätzen umgesetzt hat. Aber Künstliche Intelligenz bringt die Industrie 4.0 jetzt erst richtig in Schwung. 

Was genau sagen Sie voraus?
In den kommenden zehn Jahren geht es um die Frage: Wie kann ich Dinge vorausschaubar machen? Wie kann ich Absätze vorhersagen oder Saisonalitäten besser verstehen? Künstliche Intelligenz hilft also, Fertigungsabläufe und Kapazitäten besser zu planen. Außerdem macht sie Predictive Maintenance möglich, die vorausschauende Wartung: Algorithmen helfen, Zusammenhänge zwischen Maschinen und ihrer Umgebung zu begreifen sowie Fehler und drohende Ausfälle im Voraus vorherzusagen. Seit gut zwei Jahren beschäftigen sich produzierende Unternehmen massiv mit diesem Thema. 

Daniel Küpper

Quelle: PR

Und damit werden Fabriken menschenleer?
Vor drei Jahren hätte ich die Frage verneint. Heute halte ich es prinzipiell in bestimmten Bereichen der Produktion für machbar. Zum ersten Mal sind die nötigen Technologien dafür vorhanden – Objekterkennung oder autonome Fahrzeuge etwa. Viele davon stammen nicht aus der Industrie, sondern aus dem Konsumentenbereich von Anbietern wie Amazon, Google, Facebook, Alibaba oder Tencent. Deren intelligente Systeme machen sich Unternehmen jetzt in der Produktion zunutze - in Form neuer Automatisierungs-Technik.

Was werden die wichtigsten Technologien sein?
Zum einen fahrerlose Transportsysteme. Die gibt es zwar seit über 20 Jahren. Bisher fuhren sie aber immer entlang einer auf dem Boden angebrachten Linie – einer Farbmarkierung oder einem Magnetstreifen. Die Transporter fahren entlang der vorgegebenen Strecke von A nach B. Wenn ein Gegenstand im Weg ist, haben sie ein Problem und müssen anhalten, bis ein Mensch den Weg freiräumt. Bis zu 50 Prozent der Stillstandzeiten in Fabriken entstehen heute noch durch Lieferprobleme, auch durch die internen Transportsysteme. Zum anderen werden Basistechnologien in Fabriken Einzug halten, die es uns ermöglichen, die Vision einer vollständig vernetzten, autonomen Fabrik schrittweise umzusetzen. Besonders sind das neben KI die Blockchain, 5G und Edge Computing.

Und mit KI werden die Transportroboter schlauer?
Die neuesten Transportsysteme nutzen Lidar-Sensoren und Kameras als künstliche Augen, mit denen sie ihre Umwelt erfassen. Sie nutzen selbstlernende Algorithmen, um das Gebiet abzuscannen, in dem sie sich bewegen. Wir müssen ihnen nur noch mitteilen, dass sie von A nach B fahren sollen – aber auf welcher Route sie das tun und wie sie Hindernissen ausweichen, das berechnen sie selbst. Wenn die Software feststellt, dass unerwartet eine Produktionsstation belegt ist, dann fährt der Roboter zu einer anderen Maschine. So können Fabriken Produktionsflüsse in Echtzeit umsteuern.

Dann müssen vermutlich auch die Maschinen selbst schlauer werden.
Richtig, Maschinen müssen sich auf die zu produzierenden Teile einstellen, auf die Umgebungstemperatur und vieles mehr – und müssen ihre Maschinenparameter selbst regeln. Nehmen wir die Produktion von Autofenster: Da gibt es zahllose Modelle in verschiedenen Formen und Größen. Maschinen müssen die unterschiedlichen Maße berücksichtigen, wenn sie Dichtmittel oder Klebstoffe auftragen, damit die Scheibe nachher dicht ist. Mit KI erkennen Maschinen die jeweilige Scheibe, berechnen den passenden Anpressdruck, die nötige Menge an Dichtmittel. Früher hat man versucht, alle potentiellen Fälle im Voraus zu programmieren. Heute können Roboter jegliche Ausprägungsart in Echtzeit berücksichtigen.

Wo tun sich Maschinen denn heute noch schwer?
Nehmen wir ein fiktives Beispiel: Bananen sortieren. Es gibt schöne Bananen, die der Premium-Supermarkt bekommt, die weniger schönen landen in der Nahrungsmittelproduktion, braune Bananen im Tierfutter. Solche Aufgaben werden heute noch manuell erledigt. Unsortierte Gegenstände wie Obst zu greifen und in Kisten einzuordnen mag sich leicht anhören, ist aber ein hochkomplexer Vorgang – denn keine Frucht ist in Form, Farbe oder Reifegrad wie die andere. Aber das lernen Roboter jetzt auch.

Wie das?
Per Kamera und Machine Learning erkennen sie die Farbe der Banane, ihre Größe und Form. Dann entscheidet die KI, in welche Kategorie sie eingeordnet werden soll. Und schließlich lernen Roboter, Bananen zu greifen und in Kisten zu packen – indem sie die Handgriffe tausendfach üben und KI die nötigen Algorithmen dafür entwickelt. Das ist eine Revolution für unsere Fabriken. Ich kenne einen Karosseriebauer, bei dem Arbeiter bisher tagein, tagaus in Kisten greifen und Metallteile sehr genau auf ein Förderband positionieren mussten, damit ein vergleichsweise dummer Roboter sie greifen kann. Diese Arbeit lässt sich automatisieren. Es gibt etliche solche Anwendungsfälle nicht nur im Karosseriebau, sondern auch in vielen anderen Bereichen der Produktion.

Wie weit sind deutsche Unternehmen beim Einsatz von KI in Fabriken?
Deutschland ist leider noch nicht so weit vorne. Wir haben dazu 1100 Produktionsmanager befragt, das Ergebnis: Deutschland steht international nur im Mittelfeld. 15 Prozent der Unternehmen in Deutschland haben angegeben, dass sie erste Ideen für KI-Anwendungen haben – in den USA sind es 10 Prozentpunkte mehr. Und China kommt unmittelbar dahinter. Bis 2030 will China allerdings die Weltführerschaft bei Künstlicher Intelligenz übernehmen. Dort wird massiv in die Technik investiert und Fragen von Datenschutz werden in China weniger problematisch betrachtet.

Vielleicht fürchten die Deutschen auch eine Industrie ohne Jobs?
Bei Aufgaben, die direkt mit der Produktion zu tun haben, werden Menschen weniger gebraucht. Aber dafür werden Planung und Instandhaltungsaufgaben immer relevanter und komplexer, weil neue Hardware, Software und Algorithmen hinzukommen. Expertise und Qualifikation in diesem Bereich sind zunehmend gefragt. Trotz aller Automatisierung: Bis zur komplett unbemannten Fabrik ist es noch ein langer Weg.