Effizient und präzise: Arbeitspläne mit KI erstellen
Die Teilautomatisierung von Arbeitsplänen, unterstützt durch Künstliche Intelligenz (KI), bietet branchenübergreifend vielseitige Vorteile und verspricht effiziente Prozesse in verschiedenen Sektoren.
Schiffbauarbeiten bei thyssenkrupp Marine Systems.
Foto: thyssenkrupp Marine Systems
Die Erstellung von bis zu 80.000 Arbeitsplänen für den Prototyp eines U-Bootes ist ein ressourcenintensiver und zeitaufwändiger Prozess, der bei thyssenkrupp Marine Systems (tk MS) auf fundiertes Fachwissen und umfangreiche Erfahrung angewiesen ist. Es deutet sich jedoch eine Lösung an, um diese Abläufe effizienter zu gestalten. Die Fachhochschule Kiel plant, einen Teil dieses Prozesses mithilfe von Künstlicher Intelligenz zu automatisieren. Hierbei können die Forscher*innen auf den umfangreichen Datensatz ihres Projektpartners tk MS für das Training der KI zurückgreifen.
Effiziente Arbeitsplanung durch Künstliche Intelligenz im Projekt „OfferAI
In der Produktion, vor allem im Maschinenbau, ist es wichtig, genaue Arbeitspläne zu haben. Diese Pläne enthalten alle Schritte, die man braucht, um ein Produkt herzustellen. Es ist aber schwierig und dauert lange, solche Pläne zu machen, weil man nicht nur technisches Wissen, sondern auch Informationen über Personal, verfügbare Anlagen und Fertigungstechnologien berücksichtigen muss. Im Projekt „OfferAI“ versucht man, Künstliche Intelligenz (KI) zu verwenden, um Arbeitspläne schneller und genauer aus vorhandenen Daten zu erstellen.
Die Fachhochschule Kiel und thyssenkrupp Marine Systems (tk MS) bekommen Unterstützung vom Land Schleswig-Holstein für ihr gemeinsames Forschungsprojekt „OfferAI“. Das Projekt dauert drei Jahre und hat zum Ziel, eine teilautomatische Methode für die Erstellung von Arbeitsplänen zu entwickeln. Am 12. Januar 2024 überreichte der Digitalisierungsminister, Dirk Schrödter, einen Förderbescheid über rund 340.000 Euro.
KI-Training mit Individuellen Arbeitsplänen
Das Team um Prof. Daniel Böhnke plant, die vielen Informationen von Marine Systems zu nutzen, um die Künstliche Intelligenz (KI) zu trainieren. Bei jedem Boot entstehen zahlreiche Arbeitspläne, die sich von Projekt zu Projekt aufgrund der individuellen Kundenwünsche unterscheiden. Das ist ideal für den Einsatz von KI, die viel Daten braucht. Um die Informationen zu nutzen, verwendet das Team Technologien, die bereits für die Verarbeitung von Sprache verwendet werden, erklärt Böhnke in einer Pressemitteilung. „KI wird bislang bei der Erstellung von Arbeitsplänen kaum eingesetzt. Aber es gibt durchaus vielversprechende Technologien in diesem Bereich. Wir untersuchen unter anderem auch den Einsatz von Transformern, welche z.B. in den großen Sprachmodellen à la Chat GPT verwendet werden.“
Ein beträchtlicher Teil der Daten umfasst geometrische Beschreibungen von technischen Bauteilen. Das Team setzt sich aktuell damit auseinander, bewährte Technologien auf die Verarbeitung von Geometrien mithilfe von Künstlicher Intelligenz zu adaptieren. Darin sieht Böhnke eine Herausforderung: „Ingenieur*innen speichern technische Bauteile in Form von 3D-Modellen und technischen Zeichnungen ab. Für uns ist eine der spannenden und bislang nicht vollständig gelösten Fragestellungen, wie diese Informationen für den Einsatz von KI aufgearbeitet werden können.“
Steigerung der Präzision für effiziente Arbeitsplanung
Böhnke möchte erreichen, dass die Vorhersagen zu mehr als 85 Prozent genau sind. Wenn das klappt, könnte die Planung von Arbeiten viel schneller gehen und sowohl die Angebotsphase als auch der Start der Produktion verbessert werden. Besonders im speziellen Bereich des Prototypenbaus bei Marine Systems ist es wichtig, die Arbeit effizient zu planen. Wenn man einen Prototyp für ein U-Boot entwickelt, müssen im Verlauf von mehreren Jahren bis zu 80.000 Pläne erstellt und viele Ressourcen genutzt werden.
Das Einspar- und Entlastungspotential sei enorm, betont auch Dr. Dirk Steinbrink, Chief Operating Officer von thyssenkrupp Marine Systems: „Der Arbeitsplanassistent birgt ein gutes Potenzial und wird uns in Zukunft einen Teil der Arbeit abnehmen können. In Bezug auf den Fachkräftemangel ist das eine sinnvolle Ergänzung der ohnehin knappen Personalressourcen im spezialisierten Marineschiffbau. Neben der sinnvollen Ergänzung für unsere Mitarbeitenden und Produktionsplanung, erhoffen wir uns auch eine Verbesserung der Datenqualität durch die Vorbefüllung der Arbeitspläne.“
„Die Erstellung von Arbeitsplänen ist für einen reibungslosen Ablauf im Maschinenbau eine ebenso wichtige wie zeitraubende Aufgabe“, sagt Digitalisierungsminister Dirk Schrödter. Er betont, dass mit zunehmender Größe eines Unternehmens mehr Daten anfallen und dadurch die Notwendigkeit, Produktionsprozesse zu automatisieren und zu optimieren, deutlicher wird. Außerdem erklärt er, dass der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) dazu beitragen kann, die Arbeit effektiver zu planen, Angebote schneller zu erstellen, die Qualität zu steigern und gleichzeitig Ressourcen zu schonen. Weiterhin verdeutlicht er, dass das Projekt „Offer-AI“ zeigt, wie sich Forschung und Wirtschaft im Land durch das gut funktionierende und stetig wachsende KI-Ökosystem gegenseitig unterstützen können und der Wissenstransfer gelingt. Dies sieht er als ein starkes Zeichen für die KI-Strategie und den Digitalstandort Schleswig-Holstein.
Grenzüberschreitende Vorteile: Teilautomatisierung in diversen Branchen
Eine teilautomatisierte Erstellung von Arbeitsplänen könnte nicht nur dem Projektpartner Marine Systems helfen, sondern auch in verschiedenen Branchen nützlich sein. Zum Beispiel könnte diese Methode in der Lohnfertigung der zerspanenden Industrie sehr wichtig sein, wo Anbieter schnell Angebote für technische Prozesse machen müssen. Es gibt auch Anwendungsmöglichkeiten im Handwerk, wie die teilautomatisierte Erstellung von Ablaufplänen für Arbeiten an denkmalgeschützten Gebäuden. Das ist besonders relevant, wenn formale Anforderungen für Fördermittel eingehalten werden müssen.
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