Roboter in der Produktion
Industrie 4.0 Human

Menschliches Know-how und künstliche Intelligenz für eine effektive und flexible Produktion

Es ist viel geschrieben worden über die industriellen Revolutionen und deren Auswirkungen auf die Lebens- und Arbeitswelten des Menschen. Dabei wurden Utopien ebenso entwickelt, wie Dystopien heraufbeschworen wurden – in Büchern und Filmen, aber auch in wissenschaftlichen Forschungen und Prognosen. Hier spielt das Verhältnis von Mensch und Maschine in Bezug auf die Handlungs- und Entscheidungshoheit eine entscheidende Rolle. Denn die Geschichte des Menschen und seiner Werkzeuge reicht bis zu unseren frühen Vorfahren zurück und ist Betrachtungsgegenstand unterschiedlichster Akteur/Aktant-Theorien. Angefangen bei der Nutzung von Steinen und Ästen als primitives, technisches Hilfsmittel, über die Entwicklung und Erfindung von Rohstoffbearbeitungen bis hin zu den inzwischen vier großen industriellen Revolutionen – die Herstellung und Produktion geht stets einher mit dem Ziel der Produktivitäts- und Effizienzsteigerung. Die Erfindung der Dampfmaschine, die Entdeckung der Elektrizität, die industrielle Einführung von Automation und Massenproduktion und die Innovationen im Rahmen des Computers sind hierbei nur die oft zitierten Meilensteine innerhalb der Industriegeschichte.

Das Zeitalter der Digitalisierung ist Schauplatz der vierten industriellen Revolution, die die IT-basierte Datenerfassung, -verarbeitung sowie die Vernetzung aller Prozesse und Maschinen zum Ziel hat. Fachleute sprechen hier von Industrie 4.0, Smart Factory, (Industrial) Internet of Things und Machine Learning und meinen damit den Einzug künstlicher Intelligenz (KI) in die Industrie – die Verarbeitung von Big Data zu Smart Data ist bei der praktischen Umsetzung eine große Herausforderung. Denn das alleinige Sammeln von Maschinen-, Prozess- und Betriebsdaten bringt keinen Mehrwert, wenn nicht Algorithmen die Informationen generieren und strukturieren (Smart Data). Die Digitalisierung der Produktion bzw. der gesamten Wertschöpfungskette ist die Grundlage für den KI-Einzug in die Fertigungsindustrie: IT-gestützte Datenerfassung, Cloud- und IaaS, Paas- und AaaS-Nutzung, digitale Echtzeitüberwachung und -steuerung sowie Simulationen und Prognosen.

Routineaufgabe und komplexe Produktionszusammenhänge

Im Laufe der Industriegeschichte musste sich der Mensch immer wieder neuen Produktionsprozessen anpassen bzw. seinen Platz und seine Aufgaben neu definieren. Denn mit Einführung der maschinellen Energie und der Fließbandproduktion kam dem Arbeiter eine ganz neue Rolle zuteil – körperliche Arbeitskraft wurde durch maschinelle ersetzt und die Produktionsgeschwindigkeit stieg rasant an.

Solche Veränderungen gab es unzählige und stets wurden Stimmen laut, die das Verschwinden des Menschen aus der Produktion vorhersagten. Daher ist es verständlich, dass auch die digitale Transformation solche Befürchtungen heraufbeschwört. Fakt ist jedoch, dass dem Menschen weiterhin eine entscheidende Rolle zukommen wird und dass Fachkräfte in den unterschiedlichsten Bereichen benötigt werden. Denn Ziel von Industrie 4.0 und KI-Konzepten ist nie das Ausschließen des Arbeiters, sondern das Optimieren von Prozessen und das übergreifende Vernetzen von Wertschöpfungsketten. In dem Zuge sollen wiederkehrende Routineaufgaben von Softwarelösungen übernommen werden, wobei der Mensch hier als finale Kontroll- und Regulationsinstanz nicht wegzudenken ist. Beim Einsatz von KI geht das Ganze noch einen Schritt weiter, denn richtig konfiguriert und eingesetzt können mit Hilfe von künstlicher Intelligenz Datenmengen analysiert und strukturiert werden, die durch Menschen niemals hätten bearbeitet werden können. Auch hier wird der Arbeiter oder der Angestellte also nicht durch eine Maschine abgelöst.

Das optimale Produktionsmanagement in Zeiten der digitalen Transformation

Schon heute sind professionelle Softwarelösungen in vielen Industriebetrieben im Einsatz – MES-Tools helfen dabei, die Produktion und alle relevanten Kennzahlen zu erfassen und so Optimierungspotentiale aufzudecken, Tools zur Personaleinsatzplanung unterstützen bei einer bestmöglichen Personal- und Schichtplanung unter Berücksichtigung gesetzlicher Vorgaben sowie im System hinterlegbarer Präferenzen einzelner Angestellter.

Solche Systeme arbeiten schon heute extrem effektiv und entlasten Produktionsplaner, Personalverantwortliche und viele anderen Angestellte. Und doch ist noch Luft nach oben, denn durch die Implementierung von KI-Systemen können noch viel größere Datenmengen verarbeitet und nutzbar gemacht werden – abteilungs-, bereichs- und auch betriebsübergreifend und somit wirklich ganzheitlich im eigentlichen Wortsinn. Die Industrie profitiert hierbei gleich auf zweierlei Weise: Einerseits unterstützt KI in der Produktion Maschinen und Prozesse dabei, noch effektiver und effizienter zu werden. Andererseits können produzierende Maschinen selbst mit Machine Learning- und KI-Tools ausgestattet werden, sodass neue Märkte und Produktlinien erschlossen werden können.

Eine KI-basierte Datenverarbeitung macht Muster und Zusammenhänge sichtbar und das System lernt durch diese Muster, erkennt Störungen und kritische Zustände. Hieraus zieht das Gesamtsystem neue Daten und Informationen und wird dadurch stetig effektiver und besser in den Analysen und Prognosen. Die Reichweite eines derartigen Systems erstreckt sich dabei über sämtliche Bereiche der Wertschöpfungskette.

Diese Ganzheitlichkeit ermöglicht eine optimale Fertigungsplanung, da alle relevanten und beteiligten Bereiche und Prozesse digital erfasst und analysiert werden. Echtzeitdaten aus der Logistik und dem Lager ermöglichen eine zeitoptimierte Feinplanung. Auftretende Störungen an einer Maschine können zu einer flexiblen Umplanung führen, sodass Ausfallzeiten und Produktionsrückgänge vermieden werden. Drohende Engpässe bei Personal werden vorausschauend bewertet und bei Bedarf ein entsprechender Einsatzplan erstellt. Und so weiter.

Der Mensch als Erfolgsbereiter

Unumgänglich ist, dass sich der Mensch in seiner Rolle als Teil der industriellen Fertigung auch in Zukunft weiterentwickeln muss und wird – das zeigen nicht nur der Blick in die Vergangenheit, sondern vor allem die aktuellen Entwicklungen innerhalb der digitalen Transformation. So wird sich das Verhältnis von Akteuren und Aktanten in Richtung einer gleichwertigen und stark arbeitsteiligen Abhängigkeit verschieben. Der Mensch erdenkt, konzipiert und entwickelt Maschinen, Anlagen und ganze Systeme – und sorgt als Kontrollinstanz für deren nachhaltige Funktionalität –, während die KI-basierten Softwarelösungen für einen stets bestmöglichen Produktionsablauf auf allen Ebenen sorgen. Das Ganze ist ein fortlaufender Prozess, in dem menschliches Know-how und künstliche Intelligenz gemeinsam für eine effektive und flexible Produktion Sorge tragen.