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Artificial Intelligence cube

KI in der Produktion

Revolutionäre Transformation oder nur ein Hype?

Künstliche Intelligenz (KI) – das Buzzword unserer Zeit. Ein Wort, das allerdings auch zu einem Zustand maximaler Verwirrung führen kann. Es überrascht nicht, dass viele Personen, die in den Unternehmen Verantwortung für deren Entwicklung und Erfolg tragen, überfragt sind und sich innerlich denken: „Wie soll ich die richtigen Entscheidungen treffen, ich bin doch kein Datenwissenschaftler!“. Wir bringen Licht ins Dunkle und schlüsseln auf, an welchen Stellen KI konkret einen sinnvollen Einsatz in der Produktion findet. Wir können schonmal vorweggreifen: Die Rolle von KI in der produzierenden Industrie geht weit über einen vorübergehenden Trend oder Hype hinaus und findet sich bereits in den Fertigungen von heute wieder. Dort, wo KI sinnvoll eingesetzt wird, erleben wir bahnbrechende Veränderungen. KI hat sich innerhalb der letzten Jahrzehnte von einer futuristischen Idee rasant zu einem unverzichtbaren Werkzeug entwickelt, das die Effizienz, Qualität und Flexibilität in der Produktion auf ein neues Niveau hebt. Was gestern noch nach Science-Fiction klang, ist schon heute Realität in so manch einer Produktionshalle. Diese Entwicklung zielt nicht nur auf eine Verbesserung der Effizienz, sondern auch eine Steigerung der Produktqualität und Flexibilität in der Fertigungsindustrie ab. Die Integration von KI in der Fertigung verspricht, die Art und Weise zu verändern, wie Unternehmen ihre Produktionsabläufe managen und optimieren. Wie konkret das aussieht, haben wir in 10 Punkten am Beispiel einer Elektronikfertigung zusammengefasst. Die Beispiele sind ebenso auf andere Branchen anwendbar.

10 Vorteile von KI in der Elektronikfertigung

Erkennung von Anomalien

KI-Algorithmen analysieren Bilder von PCB-Baugruppen, um Muster zu erkennen, die mit häufigen Defekten wie Lötproblemen, falscher Ausrichtung von Komponenten und fehlenden Teilen zusammenhängen. Diese Systeme analysieren die Bilder der Leiterplatte und vergleichen sie mit vordefinierten Standards, um Anomalien zu erkennen. KI kann zwischen echten Defekten und Fehlalarmen unterscheiden und so unnötige Inspektionen und Nacharbeiten reduzieren.

Vorteile:

  • Höhere Fehlererkennungsgenauigkeit
  • Weniger falsch-positive Ergebnisse
  • Schnellere Prüfprozesse
  • KI-Modelle können kontinuierlich aus neuen Daten lernen und ihre Genauigkeit mit der Zeit verbessern

Überwachung und Warnungen in Echtzeit

KI-Systeme ermöglichen eine Echtzeit-Überwachung der Produktionslinien, so dass bei Qualitätsproblemen sofort eingegriffen werden kann und Warnungen ausgegeben werden können, um Probleme sofort zu beheben.

Vorteile:

  • Sofortiges Eingreifen
  • Geringere Fehlerquote
  • Verbesserte Reaktionsfähigkeit der Bediener

Verfolgung von Ausfallzeiten (geplant und ungeplant)

Künstliche Intelligenz überwacht die System- und Maschinenleistung, um sowohl geplante als auch ungeplante Ausfallzeiten zu verfolgen und zu analysieren und Ursachen und Muster zu erkennen.

Vorteile:

  • Verbesserter Einblick in die Ursachen von Ausfallzeiten
  • Proaktive Wartungsplanung und Minimierung von Produktionsunterbrechungen
  • Die Verfolgung von Ausfallereignissen in Echtzeit ermöglicht eine schnelle Identifizierung und Lösung von Problemen und verbessert die Gesamteffektivität der Anlagen

Vorausschauende Wartung

KI kann Daten von Produktionsanlagen analysieren, um vorherzusagen, wann eine Wartung erforderlich ist, um unerwartete Ausfälle zu verhindern und Ausfallzeiten zu reduzieren. Durch die frühzeitige Erkennung von Anlagenausfällen trägt Künstliche Intelligenz zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Produktionsqualität bei.

Vorteile: 

  • Geringere unerwartete Ausfallzeiten
  • Niedrigere Wartungskosten
  • Längere Lebensdauer der Maschinen

Unterstützung der Qualitätskontrolle

KI kann Fehlerarten klassifizieren und ermöglicht so gezieltere Korrekturmaßnahmen.

Vorteile:

  • Detaillierte Fehleranalysen helfen dabei, die Ursachen zu verstehen und Prozessverbesserungen umzusetzen

Datenanalyse

KI analysiert historische Produktionsdaten, um Trends und Korrelationen zu erkennen, die auf zugrundeliegende Qualitätsprobleme hinweisen können.

Vorteile:

  • Die Erkenntnisse aus der Datenanalyse können zu Prozessanpassungen und -verbesserungen führen

Prozess-Optimierung

KI-Algorithmen optimieren Produktionsparameter wie Temperatur, Druck und Timing, um die Gesamtproduktqualität und den Ertrag zu verbessern.

Vorteile:

  • Durch kontinuierliches Lernen aus Produktionsdaten kann die KI optimale Einstellungen für verschiedene Produktionsläufe vorschlagen

Supply chain management

KI verbessert die Effizienz der Lieferkette, indem sie Materialengpässe vorhersagt, die Lagerbestände optimiert und die rechtzeitige Lieferung von Komponenten sicherstellt.

Vorteile:

  • Ein verbessertes Lieferkettenmanagement wirkt sich direkt auf die Qualität und Effizienz der Produktion aus

Ressourcenzuweisung

KI optimiert die Zuweisung von menschlichen und maschinellen Ressourcen und stellt sicher, dass die richtigen Ressourcen zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung stehen.

Vorteile:

  • Eine effiziente Ressourcenzuweisung minimiert Engpässe und maximiert den Durchsatz

Allgemeine Nutzen

  • Höhere Genauigkeit: Höhere Fehlererkennungsgenauigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden.
  • Reduzierter Ausschuss und Nacharbeit: Durch die frühzeitige und präzise Fehlererkennung wird die Menge an Ausschuss und Nacharbeit reduziert.
  • Kosteneinsparungen: Niedrigere Betriebskosten durch vorausschauende Wartung und optimierte Ressourcennutzung.
  • Gesteigerte Effizienz: Verbesserter Durchsatz und Ertrag durch optimierte Prozesse und Zeitpläne.
  • Skalierbarkeit: KI-Systeme können große Datenmengen verarbeiten und sich nahtlos an steigende Produktionsmengen anpassen.

Anwendungsgebiete von KI in der Produktion

Die Integration von Künstlicher Intelligenz in die Produktion bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, die weit über einfache Automatisierung hinausgehen. Im Kontext von Industrie 4.0 revolutioniert KI die Art und Weise, wie Produktionsprozesse in der Industrie gesteuert, überwacht und optimiert werden. Im Folgenden sind einige der zentralen Einsatzbereiche aufgeführt:

Intelligente Robotik

KI-gesteuerte Roboter führen komplexe Aufgaben präzise und schnell aus und passen sich flexibel an unterschiedliche Produktionsanforderungen an. Dies ist besonders relevant in der Elektronikindustrie, wo Präzision entscheidend ist.

Vorteile:

  • Höhere Präzision und Geschwindigkeit
  • Flexibilität und Lernfähigkeit

Produktionsplanung und -Steuerung

KI analysiert Daten, um optimale Produktionspläne zu erstellen und die Ressourcennutzung zu maximieren. Dies ist ein zentraler Aspekt von Industrie 4.0, der die Effizienz in der gesamten Industrie steigert.

Vorteile:

  • Effizientere Produktionssteuerung
  • Bessere Anpassung an Nachfrageänderungen

Energie-Management

KI optimiert den Energieverbrauch in Produktionsanlagen, identifiziert Einsparpotenziale und senkt die Energiekosten. Dies trägt zur Nachhaltigkeit in der Industrie bei.

Vorteile:

  • Reduzierter Energieverbrauch
  • Kosteneinsparungen

Mensch-Maschine-Kollaboration

KI unterstützt Arbeitskräfte bei komplexen Aufgaben und verbessert die Produktivität und Sicherheit am Arbeitsplatz. In der Elektronikindustrie kann dies die Präzision und Effizienz erheblich steigern.

Vorteile:

  • Erhöhte Produktivität
  • Verbesserte Arbeitssicherheit

Produktionssimulation und -Modellierung

KI erstellt virtuelle Modelle von Produktionsprozessen, um Engpässe zu identifizieren und Prozessverbesserungen zu testen. Dies ist besonders nützlich in der Elektronikfertigung, wo präzise Simulationen entscheidend sind.

Vorteile:

  • Identifizierung von Engpässen
  • Risikominimierung

Kundenspezifische Produktion

KI passt Produktionsprozesse in Echtzeit an individuelle Kundenanforderungen an, was zu höherer Kundenzufriedenheit führt. Dies ist ein wesentlicher Vorteil in der Elektronikindustrie, wo maßgeschneiderte Lösungen gefragt sind.

Vorteile:

  • Höhere Kundenzufriedenheit
  • Flexibilität in der Produktion

Die Anwendungsgebiete von KI in der Produktion sind vielfältig und bieten enorme Potenziale für Unternehmen, die diese Technologien nutzen. Im Rahmen von Industrie 4.0 ist künstliche Intelligenz der Schlüssel zu einer effizienteren, flexibleren und nachhaltigeren Produktion in der gesamten Industrie, insbesondere in der Elektronikfertigung.


Herausforderungen bei der Implementierung von KI in der Produktion

Die Implementierung von künstlicher Intelligenz in der Produktion im Rahmen von Industrie 4.0 bietet zwar enorme Vorteile, bringt jedoch auch einige Herausforderungen mit sich. Eine der größten Hürden ist die Integration von KI-Systemen in bestehende Produktionsprozesse, was besonders in der Elektronikindustrie komplex und kostspielig sein kann. Insbesondere bei der Bestückung von Leiterplatten und der Herstellung von Baugruppen können hohe Anforderungen an Präzision und Geschwindigkeit den Einsatz von KI erschweren. Zudem fehlt es oft an qualifizierten Fachkräften, die für die Implementierung und Wartung dieser Systeme notwendig sind. Unternehmen müssen daher in die Ausbildung und Weiterbildung ihrer Mitarbeitenden investieren. Ein weiteres Problem ist die Datensicherheit, da KI-Systeme große Mengen an Daten benötigen und somit anfällig für Cyberangriffe sind. Robuste Sicherheitsmaßnahmen sind daher unerlässlich.

Auch die Akzeptanz der Mitarbeitenden stellt eine Herausforderung dar, da viele Arbeitskräfte Künstliche Intelligenz als Bedrohung für ihre Arbeitsplätze sehen. Transparente Kommunikation und die Einbeziehung der Mitarbeitenden in den Veränderungsprozess sind hier entscheidend. Schließlich müssen auch regulatorische und ethische Fragen geklärt werden, um den gesetzlichen Vorschriften zu entsprechen und Verantwortlichkeiten bei Fehlern zu definieren. Trotz dieser Herausforderungen bietet die Implementierung von KI in der Fertigung enorme Potenziale für eine effizientere, flexiblere und nachhaltigere Produktion.

Obwohl KI enorme Vorteile für die Fertigungsindustrie im Zeitalter von Industrie 4.0 verspricht, bringt die erfolgreiche Implementierung erhebliche Herausforderungen mit sich. Tatsächlich scheitern 9 von 10 KI-Projekten, und nur 13 % der Anwendungsfälle erzielen einen positiven ROI. Hier sind die Hauptgründe:

  1. Datenverbindungsprobleme: Erstaunliche 85 % der potenziellen Assets bleiben unverbunden, was es für KI schwierig macht, die Produktion vollständig zu optimieren.
  2. Streetlight-Effekt: Viele KI-Initiativen scheitern an fehlender Ausrichtung, da sie sich auf irrelevante oder wenig wirkungsvolle Produktionsanwendungen konzentrieren.
  3. Skalierbarkeits-Hürden: Die Entwicklung eines KI-Modells ist nur ein Teil der Lösung. Die wahre Herausforderung liegt darin, die KI über komplexe Produktionsumgebungen hinweg zu skalieren und zu integrieren. Wie auch im Gartner Report “The Pillars of a Successful Artificial Intelligence Strategy”, hervorgehoben, wird die KI-Strategie erst dann wirklich effektiv, wenn sie mit der Geschäftsstrategie sowie anderen Technologiebereichen wie IT und Daten- und Analyseplattformen abgestimmt wird. Eine erfolgreiche Skalierung erfordert daher nicht nur die technologische Grundlage, sondern auch ein klares operatives Modell, das die Einführung von KI im gesamten Unternehmen ermöglicht.

Diese Hindernisse, gepaart mit der Komplexität, KI in bestehende Produktionslinien zu integrieren – insbesondere in Präzisionsbranchen wie der Elektronikindustrie – machen den erfolgreichen Einsatz von KI zu einer anspruchsvollen Aufgabe.

Zudem erschweren Faktoren wie der Mangel an qualifiziertem Fachpersonal, Datensicherheitsbedenken und die Notwendigkeit einer robusten Cybersicherheit die Einführung von KI weiter. Unternehmen stehen auch vor dem Problem des Widerstands der Belegschaft, da viele Mitarbeitende KI als Bedrohung für ihre Arbeitsplätze sehen. Hier sind eine transparente Kommunikation und ein inklusives Change-Management entscheidend, um diese Bedenken auszuräumen.

Schließlich müssen auch regulatorische und ethische Fragen geklärt werden, um sicherzustellen, dass KI-Systeme den gesetzlichen Vorschriften entsprechen und Verantwortlichkeiten bei Fehlern klar definiert sind. Trotz dieser Herausforderungen bietet die Implementierung von KI in der Fertigung enormes Potenzial für eine effizientere, flexiblere und nachhaltigere Produktion.


Best Practices und Ausblick für den Einsatz von KI in der Produktion

Um die Vorteile von Künstlicher Intelligenz in der Produktion voll auszuschöpfen, sollten Unternehmen klare Ziele definieren und schrittweise vorgehen. Pilotprojekte helfen, die Technologie zu testen und anzupassen, bevor umfassende Änderungen vorgenommen werden. Eine hohe Datenqualität ist entscheidend, da KI-Systeme auf saubere, vollständige und aktuelle Daten angewiesen sind. Die enge Zusammenarbeit zwischen IT- und Produktionsteams stellt sicher, dass KI-Lösungen nahtlos integriert werden und den spezifischen Anforderungen gerecht werden. Zudem sollten Unternehmen in die Schulung ihrer Mitarbeitenden investieren, um sicherzustellen, dass diese die neuen Technologien effektiv nutzen können. Kontinuierliche Überwachung und Optimierung der KI-Systeme sind ebenfalls unerlässlich, um deren Effizienz und Effektivität zu gewährleisten. Durch die Einhaltung dieser Best Practices können Unternehmen die Implementierung von künstlicher Intelligenz in der Fertigung erfolgreich gestalten und die Vorteile der Technologie voll ausschöpfen.

Wir fassen zusammen: KI in der Fertigung verbessert die Genauigkeit und Effizienz der Erkennung von Anomalien, der Qualitätskontrolle und der Prozessoptimierung. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und Datenanalyse können Hersteller eine höhere Produktqualität erreichen, Ausfallzeiten reduzieren und die Ressourcennutzung optimieren. Darüber hinaus wird durch kontinuierliches Lernen und die Anpassung von KI-Systemen sichergestellt, dass Fertigungsprozesse auf dem neuesten Stand der Technik bleiben, wettbewerbsfähig sind und strenge Qualitätsstandards erfüllen können. Die Zukunft der KI in der Produktion ist vielversprechend, da fortschrittliche Algorithmen und Technologien weiterentwickelt werden, um noch präzisere Vorhersagen und Automatisierungen zu ermöglichen. Dies wird nicht nur die Effizienz weiter steigern, sondern auch neue Möglichkeiten für Innovationen und maßgeschneiderte Produktionslösungen eröffnen.


Weitere Informationen

Die Entwicklung von sinnvoll eingesetzten KI-Anwendungen steckt noch in den Kinderschuhen. Doch schon jetzt lässt sich festhalten: Der Einsatz von KI in der Produktion geht weit über einen Hype hinaus und ermöglicht neue Dimensionen für die Industrie 4.0. 

Erfahren Sie, wie wir Künstliche Intelligenz in unseren Lösungen einsetzen und wie Gartner „The Pillars of a Successful Artificial Intelligence Strategy“ definiert:


*1 Ryseff, James, Brandon De Bruhl, and Sydne J. Newberry. "The Root Causes of Failure for Artificial Intelligence Projects and How They Can Succeed: Avoiding the Anti-Patterns of AI."

*Gartner, The Pillars of a Successful Artificial Intelligence Strategy, Pieter den Hamer, Raghvender Bhati, Apirl 23, 2024 

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