FabOS – KI in der Industrie 4.0

Die Industrie 4.0 ist gerade in aller Munde. Doch was ist das überhaupt, wie kann Deutschland sich hier durchsetzen und was hat Künstliche Intelligenz damit zu tun? In diesem Beitrag werden wir auf diese Themen eingehen und dir einen genauen Einblick geben.

Was ist Industrie 4.0?

Unter der Industrie 4.0 versteht man die vollständige Digitalisierung des industriellen Sektors. Maschinen und Prozesse in der Industrie sollen auf Basis von Informations- und Kommunikationstechnologie intelligent vernetzt, digitalisiert und automatisiert werden.

Das hat zur Folge, dass Produktionen und Fabriken flexibler und modularer gestaltet werden können, wodurch den Herstellern hohe Kosten bei der Umstellung oder neuen Implementierung von Produktionen erspart werden. Außerdem kann somit auch kundenorientierter produziert werden, wodurch kleinere und individualisierte Stückzahlen kostengünstiger umsetzbar sind.

Doch auch außerhalb der Produktionsstraßen wird durch umfassende Datenanalysen und die Vernetzung von Prozessen eine erhebliche Leistungssteigerung möglich sein. So können beispielsweise Logistikprozesse fließender und effizienter gestaltet werden oder administrative Aufgaben (z. B. Bestellprozesse) automatisiert und dadurch Ressourcen eingespart werden.

Die Industrie 4.0 – oder auch industrielle Revolution 4 genannt – wird, wie auch schon die ersten drei industriellen Revolutionen, die Art und Weise der Arbeit deutlich verändern. Auch wenn eine Revolution immer auch Kritik hervorruft, sind solche Revolutionen absolut notwendig, um weiterhin an der Weltwirtschaft teilnehmen zu können.

Was ist FabOS?

Mit FabOS hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt ein Projekt ins Leben gerufen, welches ein Statement an die internationale Konkurrenz in Bezug auf die Industrie 4.0 sein soll.

Das Projektziel ist es, ein sicheres und echtzeitfähiges Fabrik-Betriebssystem (deshalb der Name) für verteilte und offene Anwendungen zu entwickeln. Dieses Betriebssystem soll als Grundlage für die Fabriken der Zukunft dienen und diese durch datengetriebene Dienste und KI-Anwendungen zu digitalisieren und zu automatisieren.

Um es greifbarer zu machen, übertragen wir das mal auf ein Beispiel aus dem Alltag: Wenn du dir ein neues Smartphone kaufst, so kannst du mit minimalem Aufwand alle deine Apps und Daten von deinem bisherigen auf dein neues Smartphone übertragen und hast deine gewohnte Umgebung auf deiner neuen Hardware einsatzbereit. Mit FabOS soll diese Vorgehensweise auch in der Industrie 4.0 möglich sein, um Produktionen mit deutlich geringerem Aufwand anpassen oder implementieren zu können.

Neben namhaften Projektmitgliedern und assoziierten Unternehmen, aus der Industrie wie z. B. Trumpf, Bosch oder Siemens werden auch verschiedenen Fraunhofer-Instituten, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz und das KIT (Karlsruher Institut für Technologie) an dem Projekt beteiligt sein. Die COMPAILE Solutions GmbH wird, mit weiteren KI-Firmen, innovative Lösungen auf Basis von Künstlicher Intelligenz erforschen und entwickeln, um so FabOS mit den notwendigen KI-Lösungen auszustatten, die in der Industrie 4.0 benötigt werden.

Mehr zu FabOS erfährst du auf der FabOS- oder auf der Compaile-Website.

Einsatzgebiete von Künstlicher Intelligenz in der Industrie 4.0

Vollständig automatisierte Produktionsprozesse

Um eines der Kernelemente der Industrie 4.0, nämlich eine vollständig automatisierte Produktionskette durch intelligent verknüpfte Maschinen, umsetzen zu können, benötigt man eine zentrale Steuerungseinheit. Mithilfe von ausreichenden Daten der Maschinen ist eine Künstliche Intelligenz in der Lage, die einzelnen Schritte einer Produktion in Echtzeit zu analysieren und auf einander abzustimmen. Dies ermöglicht eine deutlich schnellere und gleichzeitige reibungslosere Produktion, da Engpässe schon im Vorfeld erkannt werden und Ressourcen bzw. Produktionsgeschwindigkeiten entsprechend angepasst werden können.

Gesteigerte Qualität durch eine KI in der Industrie

Mithilfe einer KI können zuverlässigere Qualitätskontrollen während und nach der Produktion durchgeführt werden. Der Vorteil im Vergleich zu momentan üblichen Kamerasystemen oder der händischen Qualitätskontrolle liegt hier zum einen in der Geschwindigkeit zum anderen in der Flexibilität.

Eine KI ist – im Gegensatz zu einem klassischen Kamerasystem – nicht auf eine bestimmte Position oder Orientierung der Bauteile angewiesen, um Fehler erkennen zu können. Auch komplexe oder neue Bauteile können der KI einfach beigebracht werden und durch diese anschließend in Sekundenschnelle analysiert werden.

In Verbindung mit einer vollständig automatisierten Produktion können so gegebenenfalls direkt die notwendigen Schritte eingeleitet werden, um die erkannten Fehler zu beheben.

Überwachung der Maschinen und Werkzeuge durch eine KI

Durch die kontinuierliche Erfassung von Echtzeitdaten der einzelnen Maschinen in einer Produktionsstraße können auf Basis der aktuellen Auftragslage und Auslastung der Maschinen die Wartungsintervalle dieser dynamisch berechnet werden. Zusätzlich können diese untereinander abgestimmt werden, sodass es zu möglichst wenigen und kurzen Produktionsstopps für Wartung und Instandhaltung kommt.

Auch die Lebenserwartungen der Werkzeuge und Bauteile können anhand Echtzeitdaten berechnet werden. Durch einen verknüpften, automatisierten Bestellprozess wird ein Produktionsstopp auf Grund eines fehlenden Bauteils oder Werkzeugs auf Null reduziert. Da diese Werkzeuge auch noch automatisch durch eine KI getauscht werden können, steht einer kontinuierlichen Produktion mit minimalsten Ausfällen nichts mehr im Wege.

Produktionen individueller Einzelteile durch KI kostengünstig möglich

Eine Künstliche Intelligenz, welche die Produktion einzelner individueller Bauteile und das Tracking dieser im Verlauf des Produktionsprozesses übernimmt, wird die Art und Weise der Produktion verändern. Individuelle Bauteile werden deutlich kostengünstiger, schneller und in sehr kleiner Menge produzierbar sein.

KI sorgt für automatisierte Logistikprozesse in der Industrie 4.0

Um eine reibungslose Produktion zu ermöglichen, müssen auch die Prozesse vor und nach der eigentlichen Produktionsstraße auf einander abgestimmt sein. Ist dies nicht der Fall, so kann es zu Leerläufen oder Produktionsstaus kommen.

Durch eine Künstliche Intelligenz können diese Faktoren auf Basis von Echtzeitdaten kalkuliert und angepasst werden. So können beispielsweise Materiallieferungen der aktuellen Auftragslage und dem Lagerbestand dynamisch angepasst werden. Auch eine bessere Auslastung der Logistik nach er Produktion ist möglich, da eine KI genauere Prognosen der gefertigten Stückzahlen zu einem bestimmten Zeitpunkt ermöglicht.

Zusätzlich ist es denkbar, dass in der Industrie 4.0 beinahe keine Lager mehr benötigt werden, da alle gefertigten Bauteile, sowie die benötigten Materialien in Echtzeit und immer in der benötigten Menge bei der jeweiligen Stelle angeliefert werden können. Durch autonome Transportmittel ist es also theoretisch möglich, eine komplett automatisierte Produktion inkl. aller Zulieferer und der Lieferung an den Endkunden umzusetzen.