Null-Fehler-Produktion Mit künstlicher Intelligenz Störungen in der Fertigung verhindern

Mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI) werden Fabriken effizienter, produktiver und umweltfreundlicher. Unternehmen können Millionen sparen. Deshalb will Bosch seine KI-Lösung dieses Jahr weltweit in rund 50 Werken der Antriebssparte ausrollen und über 800 Fertigungslinien anbinden.

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Bei Industrie 4.0 wird die heutige, stark produktzentrierte Fertigung durch lösungs- und kundenzentrierte Konzepte ersetzt. Starre, definierte Fertigungs- und Wertschöpfungsketten werden zukünftig in flexible und hochdynamische Produktions- und Dienstleistungs-Ökosysteme überführt. Auch eine Null-Fehler-Produktion ist das Ziel. KI gilt dafür als eine wichtige Schlüsseltechnologie. Denn sie hilft dabei, den Ausschuss in Fabriken zu reduzieren oder die Auslastung von Maschinen und Anlagen zu erhöhen.

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Eine Studie des Verbands der Internetwirtschaft e.V. und Arthur D. Little (2019) zeigt, dass Unternehmen in Deutschland von einem flächendeckenden Einsatz von KI profitieren können. Verteilt auf die unterschiedlichen Branchen, steckt mit über 50 Prozent (182 Mrd. Euro) das größte Kosteneinsparpotenzial in einer von KI unterstützten Produktion.

Täglich werden eine Milliarde Datennachrichten in Analyse-Plattform gespeichert

Diesen KI-Effekt kann auch das Unternehmen Bosch bestätigen. Das Bosch Center for Artificial Intelligence (BCAI) hat ein KI-basiertes System entwickelt, das Anomalien und Störungen im Fertigungsprozess frühzeitig erkennen, den Ausschuss reduzieren und die Produktqualität erhöhen soll. In Pilotwerken, in denen die KI-Lösung bereits zum Einsatz kommt, ließen sich pro Jahr zwischen einer und zwei Millionen Euro einsparen.

Im Hildesheimer Werk beispielsweise wurden dank der KI Störungen in den Prozessabläufen identifiziert und beseitigt. Die Taktzeiten der Linien sanken so um rund 15 Prozent. Bei Bosch wird die vom BCAI entwickelte KI-Lösung im Jahr 2021 zunächst in rund 50 Werken der Antriebssparte weltweit ausgerollt und an über 800 Fertigungslinien angebunden. Täglich werden dann über eine Milliarde Datennachrichten in der Analyse-Plattform gespeichert. Anschließend plant Bosch, die KI-Lösung unternehmensweit in seinen rund 240 Werken einzusetzen. Zudem sollen die gewonnenen Erfahrungen in die Entwicklung neuer KI-Techniken für die Fertigung einfließen.

Bosch will mit KI eine Milliarde Euro sparen

Pilotanwender der KI-Analyse-Plattform ist die Antriebssparte des Unternehmensbereichs Mobility Solutions. In den nächsten Jahren will Bosch hier rund 500 Millionen Euro in die Digitalisierung und Vernetzung der Werke investieren. Die voraussichtliche Ersparnis soll doppelt so hoch sein: rund eine Milliarde Euro bis 2025.

Ein integraler Bestandteil des Projekts ist der Einsatz von Künstlicher Intelligenz. In Zusammenarbeit zwischen dem BCAI und den Werken des Geschäftsbereichs ist eine universelle KI-Lösung für die Fertigung entstanden, die mithilfe des Nexeed Manufacturing Execution System (MES) von Bosch Connected Industry Messwerte aus unterschiedlichen Quellen automatisiert sammelt, aufbereitet und nahezu in Echtzeit analysiert. Sensordaten von Maschinen dienen als Grundlage, um etwa Schwankungen in unterschiedlichsten Fertigungsverfahren zu ermitteln. Die Industrie-4.0-Software Nexeed übersetzt und visualisiert die Daten und Codes, die KI gibt eine Handlungsempfehlung ab, der Mitarbeiter entscheidet. Genutzt werden dafür vor allem Dashboards, individuell konfiguriert und auf lokale Anwendungsfälle und die entsprechende KI-Analyse zugeschnitten. So sind potenzielle Ursachen von Fehlern leichter zu finden. Auch selbstanpassende Prozesse für Maschinen und Montagelinien lassen sich integrieren. Unterstützt wird die KI mitunter durch Kameras, die entlang von Fertigungslinien den Produktionsprozess aufzeichnen. Anhand von Mustern identifiziert die KI Abweichungen, Maßnahmen lassen sich umgehend ergreifen. Darüber hinaus sind in einzelnen Fällen Feld- und Kundendaten mit der Plattform verknüpft.

KI-Potenziale für die Fertigung erkennen

Noch mangelt es an der Umsetzung: Mehr als jedes zweite deutsche Unternehmen (58 Prozent) sieht laut der Bitkom in KI disruptives Potenzial. Aber nur jedes siebte Unternehmen (14 Prozent) nutzt aktuell KI für Industrie 4.0. Bosch setzt bereits umfassend die KI. In der Fertigung unterstützt die Technologie dabei, den Ausschuss zu reduzieren, die Auslastung von Maschinen und Anlagen zu erhöhen und Produktionsprozesse zu optimieren. Neben Projekten in eigenen Werken bringt Bosch KI-basierte Lösungen auf den Markt. Zu den Anwendungen in der Fertigung zählen die automatisierte optische Inspektion von Werkstücken, Software für eine intelligente Produktionssteuerung und ein ausgeklügeltes Energiemanagement.

Alle Bosch-Produkte sollen über KI verfügen

Ab 2025 sollen alle Bosch-Produkte über KI verfügen oder mit ihrer Hilfe entwickelt oder hergestellt werden. Ein entscheidender Hebel dafür ist das Forschungs- und Entwicklungszentrum für künstliche Intelligenz. Bereits im dritten Jahr nach seiner Gründung hat das BCAI einen Return on Invest realisiert.

Auf der digitalen Hannover Messe 2021 vom 12. bis 16. April stellte das Unternehmen seine KI-Lösungen für die Produktion vor.

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