Wie Künstliche Intelligenz die Fertigung neu gestaltet

Von präziseren Produktionsprozessen bis hin zur intelligenten Automatisierung – KI kann nicht nur die Qualität und Verfügbarkeit von Waren verbessern, sondern auch helfen, Standorte zu stärken, die zuvor als nicht mehr wettbewerbsfähig galten.

KI optimiert und modelliert den Fertigungsprozess

Seit langem wird Automatisierung bei der Montage und Herstellung von Produkten eingesetzt, insbesondere seit der industriellen Revolution und den Industrie 2.0- und 3.0-Wellen, die zunehmend Fertigungsstraßen, computergesteuerte Automatisierung und präzisere Fertigungstechnologien hinzufügten. KI ergänzt diese Automatisierungsformel durch intelligente Aspekte, die diese automatisierten Fertigungsprozesse genauer und anpassungsfähiger machen.

Auch wenn den meisten der heutigen traditionellen Industrieroboter die grundlegende Intelligenz fehlt, um als KI zu gelten, sind KI-gesteuerte Roboter im Begriff, einen wesentlichen Einfluss auf die Fertigungsindustrie zu nehmen. Es gibt nicht-intelligente Roboter, die für bestimmte Aufgaben programmiert sind und diese automatisieren. Diese Roboter sind in der Regel von Menschen abgeschirmt, da sie Schaden anrichten könnten, wenn man zur falschen Zeit am falschen Ort ist.

Kollaborative Roboter, die auch unter der Bezeichnung „Cobots“ bekannt sind, stellen jedoch eine andere Art von Robotern dar: Diese KI-gesteuerten Roboter werden zur Automatisierung sich wiederholender Aufgaben wie Montage oder Schweißen oder sogar zur Materialhandhabung eingesetzt. Sie können Seite an Seite mit Menschen arbeiten und müssen daher nicht in Käfigen eingesperrt werden.

KI-gestützte Computer-Vision-Lösungen werden häufig zur Unterstützung bei der Qualitätskontrolle und -prüfung eingesetzt, um Fehler in Produkten während des gesamten Herstellungsprozesses zu erkennen. Diese Systeme können selbst kleinste Unvollkommenheiten während des gesamten Prozesses erkennen, sodass fehlerhafte Produkte aus der Produktionslinie entfernt und repariert oder verschrottet werden können, bevor sie in die Hände der Kunden gelangen.

Smart Factory auf der Zielgeraden

KI trägt dazu bei, die Fertigungsindustrie näher an die Idee der intelligenten Fabrik und das Konzept von Industrie 4.0 heranzuführen, bei dem Maschinen, Sensoren und Systeme miteinander verbunden sind und miteinander kommunizieren. Diese verbundenen Systeme sammeln Daten in Echtzeit, um Produktionsprozesse zu optimieren, die Entscheidungsfindung zu verbessern und eine vorausschauende Wartung zu ermöglichen. Darüber hinaus können diese vollautomatischen und intelligenten Systeme mit minimalem menschlichem Eingriff betrieben werden, was die Idee der „Lights-out-Factory“ ermöglicht, in der Fertigungssysteme auch dann arbeiten können, wenn das Licht ausgeschaltet ist. In dieser Vision arbeiten Fertigungssysteme rund um die Uhr, und Lichter müssen nur eingeschaltet werden, wenn eine Qualitätskontrolle durchgeführt wird.

KI sorgt für reibungslose und vorausschauende Produktion

Fertigungsunternehmen nutzen KI auch, um die Produktionslinie am Laufen zu halten, indem sie dafür sorgen, dass Maschinen und Werkzeuge funktionieren. KI analysiert Daten von Sensoren, die in Maschinen eingebettet sind, um vorherzusagen, wann Geräte wahrscheinlich ausfallen werden. Dadurch kann die Wartung bei Bedarf durchgeführt werden, wodurch Ausfallzeiten und Wartungskosten reduziert werden und Produktionslinien seltener zum Stillstand kommen. KI ist in der Lage, alle Gerätedaten zu analysieren, um im Voraus zu wissen, wann eine Maschine möglicherweise ausfällt. In Erwartung eines zukünftigen potenziellen Ausfalls können diese Maschinen möglicherweise zu einem geeigneten Zeitpunkt offline geschaltet werden, um eine vorausschauende Wartung durchzuführen.

KI trägt auch zur Aufrechterhaltung des Produktionsprozesses bei, indem sie das Lieferkettenmanagement optimiert, die Nachfrage vorhersagt und die Lagerhaltung und Logistik verbessert. KI ermöglicht die Analyse riesiger Datenmengen von Lieferanten, Wettermustern und Markttrends, um die Effizienz der Lieferkette weiter zu steigern. Lässt sich die Nachfrage leichter vorhersagen und Lagerbestände optimieren, führt dies zu einer Verbesserung der gesamten Logistik.

Darüber hinaus macht KI die Fertigung effizienter, indem sie Produktionspläne durch die Analyse von Daten, einschließlich Auftragsvolumen, Maschinenverfügbarkeit und Personalkapazität, optimiert. Dies hilft Herstellern, die Effizienz zu maximieren und Engpässe zu minimieren.

Um die energieintensiven Produktionskosten niedrig zu halten, wird KI sogar zur Überwachung und Optimierung des Energieverbrauchs in Produktionsanlagen eingesetzt. KI-Systeme analysieren Daten von Energiezählern und Produktionsanlagen, um Ineffizienzen zu erkennen und Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs vorzuschlagen, was zu Kosteneinsparungen und einer effizienteren und umweltfreundlicheren Energienutzung führt.

Unterstützung bei Produktentwicklung und -design

KI wird auch zunehmend im Designprozess eingesetzt: beim Design eines Produkts oder seiner Verpackung sowie bei der Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit eines Produkts. Das Produktdesign und die Prototypenentwicklung werden beschleunigt, weil KI-Systeme in der Lage sind Tausende verschiedener Alternativen und Optionen zu analysieren und wünschenswerte Eigenschaften zu identifizieren, wobei Kosten, Herstellbarkeit, Lieferverfügbarkeit, Energieverbrauch und andere Faktoren einbezogen werden.

Genauigkeit von Nachfrageprognosen verbessern

Mithilfe von KI können Unternehmen historische Verkaufsdaten, Markttrends und externe Faktoren wie Wirtschaftsindikatoren analysieren, um ihre Produktion und Lagerbestände besser zu planen und so eine Überproduktion oder Lieferengpässe vermeiden. KI-gestützte Prognosesysteme antizipieren die Nachfrage und helfen, Unterbrechungen in der Lieferkette zu vermeiden. Damit reduzieren sie nicht nur operative Risiken, sondern optimieren auch die Ressourcennutzung entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Da KI-Systeme Millionen verschiedener Optionen und Parameter berücksichtigen können, helfen sie produzierenden Unternehmen, ihre Produkte ökonomischer auf den Markt zu bringen.

Signifikante Auswirkungen auf Fertigungsbranche

KI macht Fertigungsprozesse zuverlässiger, effizienter, kostengünstiger und wiederholbarer, wodurch die Betriebszeit von Fabriken erhöht, die Kosten für Waren gesenkt und Probleme wie Arbeitskräftemangel verringert werden.

Künstliche Intelligenz hat sich als treibende Kraft in der modernen Fertigung etabliert und wird auch künftig eine zentrale Rolle in der Weiterentwicklung von Produktdesign, Produktionsprozessen und Wertschöpfungsketten spielen. Durch den Einsatz datengetriebener Entscheidungsfindung ermöglicht sie eine zunehmend präzisere und effizientere Fertigung, die den Anforderungen der Industrie von morgen gerecht wird.