Was jahrzehntelang als spezieller Forschungsbereich einiger weniger IT-Experten galt, wird heute immer mehr zu einem zentralen Bestandteil der Digitalisierung und der Industrie 4.0 – die künstliche Intelligenz (KI). In der Industrie wird KI-Technologie heutzutage in sogenannten intelligenten Robotern sowie lernfähigen Maschinen und Anlagen verwendet, die selbstständig Daten und Informationen verarbeiten und darauf reagieren können. Die Erwartungen an KI als Zukunftstechnologie sind hoch – Unternehmen erhoffen sich durch ihren Einsatz erhebliche Effizienzpotenziale. Was aber ist KI eigentlich und welche Möglichkeiten bieten intelligente Systeme in der industriellen Produktion wirklich?
KI: Die Imitation intelligenten, menschlichen Verhaltens
Künstliche Intelligenz-Systeme sind lernfähige, auf Algorithmen basierende Softwarecodes, die dazu dienen, intelligentes Problemlösungsverhalten zu imitieren. Unterschieden wird allgemein zwischen den Begriffen schwache und starke KI. Starke KI soll eines Tages ähnlich wie der Mensch zu äußerst komplexen, logischen Denkprozessen fähig sein. Flächendeckend zum Einsatz kommt heute bereits die sogenannte schwache KI. Diese bezeichnet eine auf einen speziellen Bereich ausgerichtete künstliche Intelligenz, beispielsweise ein Schachcomputer, ein E-Mail-Spamfilter oder die Spracherkennung im Mobiltelefon. Schwache KI ist nur auf einen Bereich ausgerichtet und kann anhand von Erfahrungswerten keine Rückschlüsse auf andere Bereiche ziehen.
Zur Anwendung kommen KI-Systeme heute beispielsweise im Marketing: Chatbots bearbeiten eigenständig Anfragen von Kunden und geben Kaufempfehlungen an sie weiter. Auch Sprachsysteme in digitalen Assistenten für das Auto oder das Zuhause sind lernfähige KI-Systeme, die sich an die Bedürfnisse der Anwender und ihr Nutzungsverhalten anpassen. In der Medizin werden KI-Systeme immer häufiger verwendet, um Ärzten bei Diagnose- und Therapieentscheidungen zu unterstützen.
KI in der Industrie
Auch in der Industrie kommt heute KI zum Einsatz. Verwendet werden IT-Systeme, die in der Lage sind, autonom zu handeln und teilweise selbständig Probleme zu lösen. Das Institut für Innovation und Technik identifiziert in einer Studie für das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie insgesamt sieben verschiedene KI-Technologien in neun relevanten Anwendungsbereichen im produzierenden Gewerbe, unter anderem in der Wartung, Beschaffung und Produktionsplanung.
Ein Anwendungsbeispiel von KI sind autonom agierende Roboter, die mittlerweile in Industrielagern eingesetzt werden können, um automatisierte, fehlerarme Inventuren zu ermöglichen. Roboter erfassen dabei nicht nur laufend den aktuellen Warenbestand, sondern erkennen auch Materialengpässe und warnen automatisch vor Produktionsausfällen. Ebenso gibt es KI-Anwendungsbeispiele, in denen Assistenzsysteme in Produktionsprozessen eingesetzt werden. Diese Systeme agieren als digitale Kollegen ihrer menschlichen Arbeiter und können beispielsweise mittels Sensoren Bedienfehler erkennen und sie rechtzeitig warnen. Dadurch können Schäden sowohl für die Arbeitskräfte als auch für das Produktionsmaterial abgewendet werden. Auch im Bereich Predictive Maintenance kommt KI zum Einsatz. Darunter versteht sich die Vorhersage und Prävention von Ausfällen komplexer Produktionsanlagen. Das System erkennt auf der Grundlage von bei der Produktion erhobenen Daten, dass Ausfälle von Produktionskomponenten drohen und entscheidet daraufhin, Wartungen durchführen zu lassen.
Der Einsatz von KI-Technologien wie diesen hat in der Industrie den Vorteil, die Produktivität der Produktionsprozesse in erheblichem Maße zu steigern. Viele Studien sehen künstliche Intelligenz deswegen als Wachstumsmotor für die deutsche Industrie. Allein für das produzierende Gewerbe erwartet das iit in den nächsten Jahren eine durch KI beeinflusste zusätzliche Bruttowertschöpfung in Deutschland von rund 32 Milliarden Euro, das entspricht in etwa einem Drittel des gesamten für diesen Bereich prognostizierten Wachstums. Aus diesem Grund wird die KI-Forschung in vielen wissenschaftlichen Instituten, Hochschulen und Unternehmen stark vorangetrieben.
KI-Forschung läuft auf Hochtouren
Mehr als 500 Wissenschaftler arbeiten beispielsweise am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) daran, derartige Technologielösungen im Bereich der KI zu erforschen. Auch das Fraunhofer IAIS und das Max Planck-Institut für Intelligente Systeme entwickeln KI-Technologien und erforschen ihre Anwendung. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert im Rahmen von Förderprogrammen wie „Smart Data, „Smart Service Welt“ und „PAiCE“ die Forschung an der Entwicklung intelligenter Systeme und Lösungen, in denen KI zum Einsatz kommt. Zudem rief das Bundesministerium für Bildung und Forschung 2017 die Plattform Lernende Systeme ins Leben. Die Plattform bündelt Informationen im Bereich KI und Lernende Systeme und dient Experten, Endanwendern und Interessierten als Anlaufstelle. Ziel der Initiative ist es, Kompetenzen im Umgang mit KI-Systemen zu stärken und den gesellschaftlichen Dialog zum Thema KI zu fördern.