Welche Rolle spielt künstliche Intelligenz in der Industrie 4.0?

Das Konzept von Industrie 4.0 schlägt in der Technologiebranche Wellen, da produzierende Unternehmen versuchen, technologische Fortschritte zu nutzen, um ihre Abläufe schneller und effizienter zu gestalten. Seit seiner Einführung im Jahr 2011 ist Industrie 4.0 ein Schlagwort für die Welle von Prozess- und Technologieveränderungen, die die Fertigungsindustrie erfasst.

Es ist in gewisser Weise mit der digitalen Fabrik und der intelligenten Fertigung austauschbar und bringt viele verschiedene Änderungen gegenüber der traditionellen Fertigung mit sich. Insbesondere sind diese neuen Fabriken und Fabriksysteme effizienter, weil sie umfassend instrumentiert, hochgradig vernetzt, umfassend automatisiert und vollständig datengesteuert sind.

Warum Künstliche Intelligenz eine wichtige Säule von Industrie 4.0 ist

Industrie 4.0 setzt auf eine breite Palette von Technologien, darunter Robotik/Cobots, IoT, 3D-Druck, additive Fertigung, digitale Zwillinge und Analytik. Digitale Fabriken sind voll von intelligenten Instrumenten, die jeden Aspekt der Produktion überwachen und steuern, sowie von hochgranularen Daten, die von der Materialqualität bis hin zu Statusaktualisierungen von Maschinen im Submillisekundenbereich reichen.

Künstliche Intelligenz, einschließlich maschinellem Lernen, generativer künstlicher Intelligenz und diskriminierender künstlicher Intelligenz, kann in den meisten technischen Aspekten von Industrie 4.0 einen überzeugenden Mehrwert schaffen. Der Wert von KI liegt oft darin, die Messlatte für die Automatisierung höher zu legen, indem sie der Software ein menschenähnliches Verständnis verleiht.

Dadurch wird die Anzahl der Stellen im Herstellungsprozess reduziert, an denen Menschen Informationen auswerten und Entscheidungen treffen, was sowohl die Kosten senkt als auch die Produktivität erhöht. Das Verständnis der Maschinengeschwindigkeit kann den Betrieb des Roboters steuern, indem er beispielsweise sein Verhalten verlangsamt, beschleunigt oder ändert, um auf Änderungen der Rohmaterialqualität oder der Geschwindigkeit anderer Teile des Prozesses zu reagieren.

Neben der Automatisierung von Produktionslinien hat künstliche Intelligenz immer noch unzählige Einsatzmöglichkeiten in der gleichen Umgebung. Erstens kann es dabei helfen, digitale Zwillinge zu erstellen, eine weitere Technologie, die den Produktentwicklungslebenszyklus beschleunigt.

Zweitens helfen KI-Systeme dabei, die industrielle IoT-Infrastruktur zu nutzen, indem sie beispielsweise Ereignisinformationen filtern, um potenzielle Produktionsprobleme auf der Grundlage von Sensordaten zu erkennen und vorherzusagen. KI kann auch die Analyse von Produktionsdaten unterstützen, indem sie bisher ungesehene Muster in Produktions- und Nutzungsdaten aufdeckt und diese Informationen dann verwendet, um Design- oder Prozessänderungen zu empfehlen.

Anwendungsfälle für künstliche Intelligenz in der Industrie 4.0

Da künstliche Intelligenz während des gesamten Herstellungsprozesses hilfreich sein kann, gibt es im Industrie 4.0-Umfeld viele Anwendungsfälle. Zu Beginn des Produktlebenszyklus kann generative KI sowohl in der Designphase als auch beim Prototyping physischer Objekte durch 3D-Druck oder computergesteuerte Bearbeitung und additive Fertigung helfen.

Generative KI-Systeme können Designs optimieren, um sie im Materialeinsatz effizienter zu machen. In der Bekleidungsherstellung beispielsweise steuern diese Systeme die Schnittanordnung von Bekleidungsstücken auf Stoffbolzen so, dass Stoffverschwendung minimiert wird.

In anderen Arten von Fabriken können KI-Systeme die Einfachheit der Herstellung und Montage komplexer Artikel optimieren, indem sie die Anzahl der für einen Entwurf erforderlichen Teile reduzieren. Um die Produktion zu beschleunigen, kann KI außerdem die Anzahl der einzelnen Schnitte reduzieren, die beispielsweise für die Herstellung fertiger Stuhlbeine auf einem Förderband erforderlich sind.

Weitere spezifische Anwendungsfälle, die derzeit in Fabriken eingesetzt werden, sind:

• Nutella nutzt generative KI, um Millionen einzigartiger Verpackungen für seine Produkte zu entwerfen;
• Beim 3D-Druck verwendet ADDMAN hybride Modellierungswerkzeuge, kombiniert mit künstlicher Intelligenz, um effizienter zu sein Entwerfen und Prototypen von Maschinenteilen;
• Die Fabrik von FANUC produziert computergesteuerte Werkzeugmaschinen, die aus Fehlern lernen und die Kontrolle während des Betriebs verbessern.
• Kollaborative Roboter ermöglichen es Menschen, ohne ihre Anwesenheit an Produktionslinien zu arbeiten, insbesondere in einer sauerstofffreien Umgebung oder extrem heiße Temperaturen;
• Fabriken wie 3D Fiberglass überwachen die mechanische Leistung, indem sie Produktionslinien oder Abläufe als Reaktion auf Echtzeitereignisse beschleunigen und verlangsamen.
• Fabriken wie BMW verwenden Kameras und andere Sensoren, um die Produktqualität zu überwachen sobald ein Fehler erkannt wird, um Energie und Material zu sparen.

Die Rechenleistung vor Ort und in der Cloud wird weiter zunehmen, während Algorithmen und Technologien der künstlichen Intelligenz nicht aufhören zu reifen. Hersteller wissen das und verstehen, dass sie die Effizienz und Reaktionsfähigkeit dieser Tools benötigen, um im 21. Jahrhundert wettbewerbsfähig zu sein. Während neue Hersteller entstehen und alte Fabriken modernisiert werden, wird die KI ihre Rolle in der Industrie 4.0 weiter ausbauen.

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