KI in der Industrie 4.0: Orientierung, Anwendungsbeispiele, Handlungsempfehlungen

Abstract

"Künstliche Intelligenz" (KI) oder auch "Artificial Intelligence" (AI) wird im Zeitalter der Digitalisierung und der damit erzeugten zunehmenden Datentransparenz einen wesentlichen Beitrag für den Produktnutzen und damit auch für nachhaltige Geschäftsmodelle liefern. Daten werden durch "Internet of Things" (IoT) und Industrie 4.0-Mechanismen zwischen digitalen und physikalischen Produkten, komplexen Systemen und Lösungen einerseits transferiert und semantisch genutzt und andererseits in Prozessketten bis hin zu Geschäftsmodellen prozessual verwendet.Der Nutzen wird bereits heute für die industriellen Produkte und Produktionssysteme sichtbarer und lässt sich an Beispielen und konkreten Umsetzungen von KI-Methoden in der Produkt- und Geschäftsmodellgestaltung erkennen. Für die industrielle Produktion sind die Themen der Wirtschaftlichkeit, Effektivität und Verfügbarkeit ein wesentlicher Treiber. KI befähigt hier die technischen Systeme, sich funktional zu entwickeln und sich autonomer und robuster gegenüber äußeren Einwirkungen zu verhalten. Maschinelles Lernen ermöglicht einerseits Funktionalitäten, die durch traditionelle Programmierung nicht zu erzielen sind, und verspricht andererseits überlegene Performance auf Gebieten, auf denen der Mensch tätig ist. Dieser Einfluss hat Auswirkungen auf die Fähigkeiten von Produkten, die Interaktion von Produkten, Maschinen und Systemen untereinander und auf die Entwicklung von industriellen Geschäftsmodellen, die den durch KI erzeugten Nutzen monetarisieren. Neben dem Nutzen spielt aus Anwendersicht auch zunehmend die Vertrauenswürdigkeit einer KI-Lösung eine große Rolle. Aus diesem Grund fördern die Bundesregierung und die Europäische Union (EU) die Forschung, Entwicklung und Anwendung vertrauenswürdiger KI.Die Plattform Industrie 4.0 hat mit ihrer Projektgruppe Künstliche Intelligenz (PG KI) in ihrem ersten Arbeitspapier die Implikationen von KI auf die industrielle Produktion adressiert. Sie arbeitet in der Plattform Industrie 4.0 mit den verschiedensten Arbeitsgruppen (Standards, Anwendungsszenarien, Sicherheit, Recht, Arbeit und Geschäftsmodelle) zusammen und vernetzt sich mit wesentlichen Organisationen, Plattformen und politischen Gremien. Hierzu zählen zum Beispiel die Verbände Bitkom, VDMA und ZVEI, die Begleitforschung des BMWi Technologieprogramms Smart Service Welt II, der Bundesverband KI oder auch die Plattform Lernende Systeme.Das nachfolgende Papier fokussiert auf die industrielle Produktion und gibt Auskunft über die Wirkungsweise von KI in möglichen konkreten Nutzungsszenarien und welche möglichen Fragen und Auswirkungen diese verursacht. Sie sollen es dem Leser erlauben, die richtigen Fragen für eine mögliche Nutzung in seiner Anwendung zu stellen. KI erweitert die menschlichen Fähigkeiten und dient hier vor allem der Komplexitätsbeherrschung.Ziel ist es, hierzu die Entscheider (Anwender wie Hersteller), Techniker aus der industriellen Produktion und der IT sowie Vertreter von Verbänden, Wissenschaft und der Standardisierung anzusprechen und zu unterstützen, sich mit dem Thema KI in ihrer eigenen Produktion, Produktgestaltung, Geschäftsmodellentwicklung oder Gremienarbeit zu befassen. Die nachfolgenden Beispiele sollen Anregungen geben, um diesen Prozess zu aktivieren. Hierzu sind diese mit vorstellbaren Ansätzen für die KI-Nutzung belegt und über das Mittel der Autonomiestufen und die Rolle des menschlichen Eingriffs in bestehenden und zukünftigen Szenarien beschrieben.