Anwendungen und Fälle von Künstlicher Intelligenz in Industrie 4.0

Stellen Sie sich vor, in einer Fabrik können Maschinen miteinander flüstern, Störungen vor ihrem Eintreten vorhersagen und Roboter ihre Aufgaben in Echtzeit anpassen, um maßgeschneiderte Autos zu fertigen. Dies ist keine Science-Fiction, sondern die Realität der Industrie 4.0. Vor zwei Jahren besuchte ich die Siemens-Fabrik in Amberg per VR und sah selbst, wie Roboter mit Künstlicher Intelligenz zusammenarbeiten, um Geräte mit 99,9 % Genauigkeit zu montieren. Dies ist nicht nur die Fertigungsindustrie, sondern eine Magie. Ich musste es genauer verstehen. Also stürzte ich mich hinein – las Berichte, surfte in Foren und sprach mit Ingenieuren, um die Hintergründe zu erfahren. Sofort erkannte ich, in welchem Maße die Künstliche Intelligenz all dies vorantreibt. Stellen Sie sich vor, die Maschinen in der Fabrik produzieren nicht mehr einfach nur blind in großen Mengen. Sie sind scharf genug, um sich anbahnende Probleme zu erkennen, sich selbst anzupassen und die Produktion reibungsloser zu gestalten als es jeder Mensch könnte. Dies ist die intelligente Fertigung, der Kern der Industrie 4.0 – die Umwandlung alter Fabriken in vernetzte, sich selbst verbessernde Systeme.

Die Künstliche Intelligenz ist hier nicht nur ein hippes Schlagwort. Sie ist das eigentliche Gehirn, das riesige Datenmengen verarbeiten, Störungen vorhersagen und schnell maßgeschneiderte Produkte erstellen kann. Addieren Sie noch Roboter mit erstaunlicher Genauigkeit, und Sie haben eine ganz neue Art der Fertigung.

Nachdem wir nun das transformatorische Potenzial der Künstlichen Intelligenz kennen, lassen Sie uns untersuchen, wie diese intelligenten Fabriken in der Praxis tatsächlich funktionieren – der Ort, an dem die wirklichen Wunder passieren.

Funktionsweise der Industrie 4.0: Die Kombination von Künstlicher Intelligenz und Automatisierung

Das Ziel der Industrie 4.0 besteht darin, physische Maschinen mit digitalen Werkzeugen (Künstliche Intelligenz, Sensoren, Cloud-Setups) zu verbinden und sie nahtlos zusammenarbeiten zu lassen. Sie revolutioniert das Traditionelle:

Echtzeit-Anpassung: Die Künstliche Intelligenz beobachtet jeden Fertigungsschritt genau. Wenn eine Maschine ausfällt (z. B. wenn die Geschwindigkeit sinkt oder die Temperatur steigt), greift die Künstliche Intelligenz sofort ein, kalibriert die Maschine in Echtzeit neu und bringt sie wieder in den Normalbetrieb. Dies gewährleistet den kontinuierlichen Betrieb der Maschinen, minimiert Störungen und hält so die optimale Produktivität aufrecht.

Prädiktive Wartung: Sensoren überwachen den gesamten Betriebsprozess und erfassen jedes schwache Signal, während die Künstliche Intelligenz alle Rauschen aus den Daten filtert. Ein seltsames Summen oder ein plötzlicher Temperaturabfall? Die Künstliche Intelligenz kann das Problem noch bevor es auftritt erkennen und eine Wartung planen, um Störungen zu vermeiden.

Kollaborative Roboter (Cobots): Roboter können heute mit Menschen zusammenarbeiten, um Schaltkreise zu montieren oder Fehler zu markieren. Unter der Leitung der Künstlichen Intelligenz können sie ihre Umgebung wahrnehmen und in Echtzeit darauf reagieren, wodurch ein sichererer und effizienterer Arbeitsplatz geschaffen wird.

Maßgeschneiderte Produktion: Brauchen Sie einige einzigartige Funktionen? Die Künstliche Intelligenz kann die Roboter schnell umleiten, damit sie problemlos von den normalen Aufgaben zu maßgeschneiderten Bestellungen wechseln können.

Selbstanpassung: Die Künstliche Intelligenz kann aus kleinen Fehlern lernen, wie z. B. nicht ausgerichteten Teilen oder leichten Abweichungen, sich ständig verbessern, Verschwendung reduzieren und sofort an neue Anforderungen anpassen.

Kluges Entscheiden: Die Künstliche Intelligenz balanciert Lagerbestände, Maschinenzustände und Fristen, um eine effiziente und pünktliche Fertigung sicherzustellen.

Diese Integration schafft nicht nur intelligentere und anpassungsfähigere Fabriken. Es geht nicht nur um Geschwindigkeit, sondern darum, eine Zukunft zu schaffen, in der Menschen und Maschinen zusammenarbeiten, um Dinge zu erreichen, die früher undenkbar waren.

Obwohl diese technologischen Fähigkeiten theoretisch beeindruckend klingen, erst die Anwendung in realen Fabriken zeigt ihren wirklichen revolutionären Einfluss. Lassen Sie uns uns drei Unternehmen ansehen, die diese Fertigungsrevolution vorantreiben.

Praktische Anwendungen: Drei herausragende Beispiele

Siemens in Amberg, Deutschland: Vorhersage von Problemen

In der Siemens-Fabrik in Amberg bewegen sich Roboter zielgerichtet unter der Leitung einer Künstlichen Intelligenz, die Probleme vorhersagen kann. Im Frühjahr 2024 erkannte das Prädiktionssystem der Fabrik ungewöhnliche Vibrationen an einem Motor und initiierte einen vorbeugenden Austausch, bevor es zu einer Störung kam. Diese Vorhersagefähigkeit hat die Qualitätskontrollzeit um 95 % verkürzt, da die Roboter jetzt Fehler autonom mit einer Geschwindigkeit entdecken können, die Menschen nicht erreichen können. Wie Maximilian Metzner, Leiter der autonomen Fertigung bei Siemens weltweit, sagt: „Die Zukunft der Künstlichen Intelligenz ist unglaublich aufregend. Wir entdecken fast täglich neue Funktionen und setzen sie so schnell wie möglich um, um unsere Produkte besser und effizienter zu machen.“

Obwohl Siemens bahnbrechend vorgeht, ist es nicht das einzige Unternehmen, das in der Fertigungsindustrie mit Künstlicher Intelligenz die Grenzen erweitert. Auf der anderen Seite des Atlantiks revolutioniert ein weiteres Unternehmen die Fertigungsmethoden und erzielt ebenfalls beeindruckende Ergebnisse.

Tesla in den USA: Beschleunigung der KI-gestützten Fertigung

Tesla macht nicht nur Elektromobile zusammen, sondern revolutioniert auch die Fertigungsindustrie und das Mobilitätskonzept durch fortschrittliche Künstliche Intelligenz. In seiner „Intelligenten Fabrik“ hat die auf maschinellem Lernen basierende prädiktive Wartung die unerwarteten Maschinenausfälle um über 30 % reduziert, was die Ausfallzeiten verringert und eine effiziente Produktion aufrechterhält. Die von Künstlicher Intelligenz angetriebene Qualitätskontrolle nutzt Computervision, um mikroskopische Fehler zu entdecken – weit jenseits der Fähigkeiten des menschlichen Auges – und sorgt so für engere Toleranzen und erstklassige Fahrzeugqualität.

Dann gibt es die Fully Self-Driving (FSD) Einstellung – Kameras an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs übertragen Daten an ein Netzwerk, das es dem Fahrzeug ermöglicht, autonom zu fahren. Die Batterieoptimierung von Tesla stellt einen weiteren großen Fortschritt dar, da sie durch iterative Verbesserungen die Reichweite maximiert und gleichzeitig den Energieverbrauch minimiert. Mit mutigen Schritten und einem umweltfreundlichen Schwung erschüttert Tesla die gesamte Automobilindustrie.

Während westliche Hersteller weiterhin beeindruckende Fortschritte machen, finden einige der einflussreichsten Anwendungen von Künstlicher Intelligenz in der Fertigungsindustrie in Asien statt, wobei ein Unternehmen sich durch seinen umfassenden Ansatz auszeichnet.

Haier in China: Maßgeschneiderte Produktion durch KI-Innovation

Die Fabriken von Haier in China sind ein Paradebeispiel dafür, wie Künstliche Intelligenz Fabriken in lebendige intelligente Systeme verwandeln kann. In der Haier-Fabrik in Hefei (eine der chinesischen Fabriken unter den globalen Lighthouse-Fabriken) ist die Künstliche Intelligenz nicht nur ein Werkzeug, sondern die Stütze einer Revolution. Hier hat das KI-System die Fehlerquote um 58 % reduziert, die Effizienz pro Mitarbeiter um 49 % erhöht und die Herstellungskosten pro Einheit um 22 % gesenkt, während Roboter und Kameras Aufgaben mit einer Präzision erledigen können, die Menschen nur träumen können. Aber es geht nicht nur um Geschwindigkeit – diese intelligenten Systeme reduzieren jährlich 447.600 Tonnen CO₂ und ersetzen das Raten durch Big Data und Ameisenkolonie-Optimierungsalgorithmen, um jede Bewegung zu verbessern. Hefei wurde 2023 als erste globale Lighthouse-Fabrik für Haushaltszentralklimaanlagen ausgezeichnet, was zeigt, wie die Künstliche Intelligenz die Produktion neu definiert.

Dies ist kein Einzelfall. Haier's „Intelligentes Heimnetzwerk“ integriert über 140 Produktkategorien und 130 Millionen Geräte in ein von Künstlicher Intelligenz angetriebenes Ökosystem, was beweist, dass intelligente Fabriken Daten für intelligente Haushalte liefern können (Forbes, 13. September 2024, forbes.com). Im Juli 2024 erhielt Haier's HomeGPT eine Stufe 4-Bewertung vom China Academy of Information and Communications Technology, was es Haushaltsgeräten ermöglicht, offline Entscheidungen mit erstaunlicher Genauigkeit zu treffen – ein Sprung, der das Zeitalter der Industrie 4.0 markiert. Dies ist die Künstliche Intelligenz in Aktion: Sie fertigt nicht nur Haushaltsgeräte, sondern schafft auch die Fabriken der Zukunft.

Diese drei Pioniere zeigen uns den gegenwärtigen Stand der KI-gestützten Fertigungsindustrie, aber das wirklich Aufregende ist, was in Zukunft passieren wird, wenn sich diese Technologien weiterentwickeln und in aller Welt in verschiedenen Branchen verbreiten.

Was kommt als Nächstes: Fortschritt oder Herausforderung?

Dies ist nur der Anfang. Künstliche Intelligenz wird bald in der Lage sein, während des Produktionsprozesses Designs zu erstellen – Toyota experimentiert bereits damit, während der Produktion von Auto-Teilen Skizzen zu zeichnen. South Korea wird bis 2028 2,2 Milliarden US-Dollar in die Bau von automatisierten Fabriken investieren. Das Potenzial ist enorm: Stellen Sie sich eine Welt vor, in der Menschen sich auf Kreativität und Strategie konzentrieren, während Maschinen die Ausführung in Echtzeit übernehmen.

Aber die Fragen bleiben: Können die Arbeiter sich schnell anpassen? Ist dies ein Fortschritt oder eine Gefahr?

Die größten Herausforderungen, denen intelligente Fabriken gegenüberstehen, reichen von der Anpassung der Belegschaft über die Bewältigung von Cybersicherheitsbedrohungen, die verantwortungsvolle Verwaltung von Daten bis hin zur Lösung ethischer Fragen. Es gibt noch viele Fragen, die beantwortet werden müssen.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account „Data-driven Intelligence“ (ID: Data_0101), Autor: Xiaoxiao, veröffentlicht von 36Kr mit Genehmigung.