Die Konvergenz von Sensorik, Simulation, Algorithmen, Cloud und Analytik verändert die Wertschöpfungsketten in der Fertigung und führt zu neuen Geschäftsmodellen. Hinzu kommt, dass technologische Fortschritte wie das industrielle IoT (IIoT), digitale Zwillinge und cyber-physische Produktionssysteme den Fokus der Hersteller auf Lösungen für digitale Plattformen verschieben. Sie kombinieren zunehmend die physische Welt der Fertigung mit virtueller Planung und Simulation, um auf diese Weise neue Geschäftsprozesse und bessere Geschäftsergebnisse zu erzielen.

Dem Einsatz von KI und insbesondere Machine Learning (ML) kommt dabei eine entscheidende Rolle zu. "IIoT-, Big Data-, Mobilitäts- und KI-Technologien verändern die Branchenstrukturen und verwandeln traditionelle Technologien und Geschäftsmodelle durch neue Anwendungen wie Predictive Performance-Management, Energie-Kostensenkung, Real-Time-Qualitätsmanagement und eine vollständige beidseitige Rückverfolgbarkeit der Wertschöpfungsketten", heißt es in einem White Paper von Frost & Sullivan.

Auch bei Dell Technologies weiß man um die aufkommende KI-Bedeutung in der Produktion. "KI und ML in der Fertigung bieten erhebliche Vorteile. So könnten mit ML, 3D-Druck und der Verwendung neuer Werkstoffe die Autohersteller ihren Rohstoffbedarf gewaltig minimieren und gleichzeitig die strukturelle Stabilität des Fahrzeugs maximieren", sagt Ed Henry, Senior Data Scientist bei Dell Technologies.

Fünf Anwendungsfelder

Im Wesentlichen sind es fünf Bereiche, die sich durch KI in der Fertigung deutlich verbessern werden:

• Weniger Downtime. Studien zeigen, dass ungeplante Downtime bis zu 50 Milliarden Dollar jährlich kostet. Folglich setzt sich KI-basiertes Predictive Maintenance mehr und mehr durch. Hierzu kommen selbstlernende neuronale Netze zum Einsatz und das bedeutet, dass viele Systeme, Baugruppen und Teile erst dann getauscht werden, wenn sich die Nutzungszeit tatsächlich dem Ende entgegen neigt - also nicht zu früh und schon gar nicht erst dann, wenn es zu spät ist.

• Bessere Produktqualität. Die Produktzyklen werden immer kürzer, die Kundenansprüche immer höher, Auflagen und Vorschriften steigen rasant an und letztlich wird der Herstellungsprozess und die damit verbundene Logistik immer komplexer. Mit KI lassen sich schon in einem frühen Fertigungsstadium potenzielle Qualitäts- oder Compliance-Probleme erkennen und folglich ausschalten.

• Kollege Roboter. Laut der International Federation of Robotics kommen in Deutschland inzwischen 309 Roboter auf 10.000 Beschäftigte. Das ist im weltweiten Vergleich der dritte Platz hinter Südkorea und Singapur. Während in der Vergangenheit Roboter in dicken Käfigen von den Mitarbeiten abgeschottet waren, arbeiten die neuen Roboter Hand-in-Hand mit ihren Kollegen. Hier kommen immer mehr komplexe AI-Algorithmen zum Einsatz, denn noch sind die Systeme - im Vergleich zu ihren Kollegen - nicht sehr intelligent. Doch das ändert sich, denn sie sind extrem lernfähig und können immer mehr kognitive Aufgaben und Entscheidungen selbständig übernehmen.

• Computer-generiertes Design. Auch bei der Kreativität, der Königsdisziplin aller menschlichen Fähigkeiten, übernehmen KI-Systeme immer mehr Arbeiten. Beispielsweise werden Produkte heute mit wenigen Vorgaben völlig autonom von modernen CAD-Systemen entworfen und bis zur Fertigungsreife komplett durchkonstruiert. Hierbei werden alle Einbaubeschränkungen, die äußeren Parameter sowie alle regulativen Vorschriften automatisch berücksichtigt.

• Industrie 4.0. Ursprünglich bezog sich Industrie 4.0 nur auf die neuen Vernetzungsmöglichkeiten von Maschinen und Anlagen, doch inzwischen ist der Begriff auf die intensive Nutzung von KI-Algorithmen ausgeweitet. Somit können heute unter Industrie 4.0 auch die Anpassung der Produktion an den sich stets ändernden Markt, an neue Formen des Liefernetzwerkes, an präzise Bedarfsprognosen und an den Einfluss von äußeren Faktoren, wie Wetter und Politik berücksichtigt werden. Zur Unterstützung des erweiterten Anforderungsprofils an Industrie 4.0 schloss Dell Technologies im vorigen Jahr eine Kooperation mit dem kalifornischen Startup Noodle.ai ab. Im Rahmen dieser Zusammenarbeit haben beide Unternehmen eine Unternehmens-KI-Plattform aufgebaut, die vor allem den KI-Einsatz in der Logistik unterstützt.

Supercomputer für KI in der Fertigung

Die vielen neuen KI-Einsatzfelder bewirken auch gravierende Änderungen an den IT-Infrastrukturen. Das reicht von neuen Softwareplattformen bis hinauf zum High-Performance-Computing (HPC). "Viele Organisationen nutzen zunehmend HPC, um darauf KI- und ML-Anwendungen zu betreiben", sagt Thierry Pellegrino, Vice President HPC bei Dell Technologies. Hierzu bietet Dell zusammen mit Dassault und Siemens vorkonfigurierte Dell Ready Solutions an, bei denen Dell PowerEdge Server, PowerSwitch Networking und PowerVault Storage zum Einsatz kommen.