Generative KI dringt in die Produktion ein

Generative KI: Bosch startet Pilotprojekte in seinen Werken. Einführung und Etablierung von KI-Lösungen sollen sich dank generativer KI von derzeit mehreren Monaten auf wenige Wochen reduzieren.

KI-Praxis: Nahezu jedes zweite Bosch-Werk nutzt bereits KI in der Fertigung. Im Fokus: Produktionssteuerung, -überwachung und -kontrolle.

KI-Vorreiter: Weltwirtschaftsforum würdigt Bosch-Werke als Industrie 4.0-Leuchttürme. Bosch-Werk in Bursa erhält 2023 die Auszeichnung für seine Leistungen im Bereich künstlicher Intelligenz. „Schon heute nutzt nahezu jedes zweite Bosch-Werk KI in der Produktion. Mit Hilfe von generativer KI verbessern wir nicht nur bestehende KI-Lösungen, wir schaffen so auch Grundlagen für eine optimale Durchdringung dieser Zukunftstechnologie in unserem weltweiten Fertigungsverbund“, sagt Stefan Hartung, Vorsitzender der Geschäftsführung der Robert Bosch GmbH.

KI rechnet sich: Je nach Werksgröße und Produktion lassen sich mit ihrer Hilfe Produktivitätszuwächse und Kosteneinsparungen bis zu niedrigen einstelligen Millionenbeträgen pro Jahr und Werk erzielen. „KI hat hohes Innovationspotential und kann die menschliche Arbeit noch produktiver machen. Als produzierendes Unternehmen, etablierter Fabrikausrüster und Taktgeber bei Industrie 4.0 will Bosch eine führende Rolle bei Entwicklung und Anwendung industrieller KI spielen“, erklärt Hartung.

KI-Praxis: Messbarer Mehrwert

Bosch-Pilotwerke setzen KI schon in der Produktionsplanung, Produktionsüberwachung und Produktionskontrolle ein. Im Werk in Hildesheim beispielsweise ließen sich beim Produktionshochlauf neuer Linien die Taktzeiten dank KI-basierender Datenanalyse um 15 Prozent verringern, im Werk in Stuttgart-Feuerbach wurden durch neue Algorithmen Prüfvorgänge von Komponenten von dreieinhalb Minuten auf drei Minuten reduziert.

„Mit generativer KI gehen wir jetzt den nächsten Schritt in der Evolution von künstlicher Intelligenz und hieven moderne Fertigungen auf ein neues Level“, sagt Bosch-Geschäftsführerin und Digitalchefin Tanja Rückert. Dabei vertraut Bosch auf eigenes Know-how: Entwickelt wurden die Softwaremodelle für generative KI in der Bosch-Forschung, ins Feld gebracht werden diese nun von den Bosch-Werken. Während das eine Werk synthetisch generierte Bilder nutzt, um damit Schweißungen von Kupferdrähten in der Elektromotorenfertigung zuverlässig KI-basierend zu prüfen, legt das andere Werk seinen Schwerpunkt auf die Qualitätssicherung von Hochdruckpumpen.

Ein KI-Schub

Jahrelang wurden Komponenten zur Kraftstoffeinspritzung im Feuerbacher Werk manuell kontrolliert. Aufgrund von Beschaffenheit und Komplexität der Produkte sowie Unterschieden im Aufbau der Fertigungslinien war weder eine regelbasierende noch eine KI-gestützte optische Inspektion möglich.

Der neue Ansatz: eine skalierbare generative KI, die unterschiedliche Varianten eines Produkts und Fehlerbilder erkennt und verschiedene Anordnungen und Abfolgen im Produktionsprozess berücksichtigt.

Als Basis hat die Bosch-Forschung ein Foundation Model entwickelt, gespeist aus großen Datensätzen des Bosch-Fertigungsnetzwerks. Verfeinert und spezifiziert wird das Foundation Model für Anwendungen vor Ort mit synthetisch generierten Daten. So soll es gelingen, dass die KI selbstständig die Komponenten prüft und nur noch „Zweifelsfälle“ Sichtprüfern vorgelegt werden.

Im Werk in Hildesheim wurden synthetisch generierte Bilder bereits bei ersten Serienanlagen in der Elektromotorenfertigung erfolgreich zum Training eingesetzt. Mit dem menschlichen Auge sind die künstlich generierten Bilder nicht von realen Bildern zu unterscheiden. Das Werk geht davon aus, dass sich durch den neuen Ansatz die Projektlaufzeit um sechs Monate gegenüber konventionellen Verfahren verkürzt und sich Produktivitätssteigerungen in Höhe von sechsstelligen Euro-Beträgen pro Jahr ergeben.

Eine Ausweitung des KI-Ansatzes auf weitere Bosch-Standorte ist geplant. „Bei der Entwicklung von KI-Lösungen schöpfen wir aus dem Potenzial, das der Bosch-Fertigungsverbund mit etwa230 Werken bietet. Und wir nutzen neue Technologien. Generative KI hilft, vermeintliche Gegensätze in Einklang zu bringen: Individualisierung und Skalierung – beides zugleich wird mit dieser Technologie möglich“, erläutert Rückert.

KI weit verbreitet

Gemeinsam ist vielen Bosch-Werken: Sie sind nicht nur KI-Vorreiter, sondern setzen auch konsequent auf Industrie 4.0. „Bosch digitalisiert und vernetzt seit über zehn Jahren die eigenen Werke und die seiner Kunden. Jetzt kombinieren wir Industrie 4.0 mit künstlicher Intelligenz: Die vernetzte Produktion liefert Daten, die KI wertet sie aus“, erklärt Rückert.

So werden Fehler frühzeitig erkannt, Ausfallzeiten von Maschinen auf ein Minimum reduziert, Ausschuss wird verringert, Energie zielgerichtet genutzt: „Durch den Einsatz von KI werden Fabriken effizienter, produktiver und umweltfreundlicher“, sagt Rückert.

Die Bosch-Forschung etwa hat ein KI-basiertes System entwickelt, das Anomalien und Störungen im Fertigungsprozess identifiziert und die Produktqualität erhöht. Die Software ist mittlerweile in rund 50 Bosch-Werken im Einsatz, über 2000 Fertigungslinien sind angebunden.

Auch bei der optischen Inspektion von Komponenten ist künstliche Intelligenz in Bosch-Werken weit verbreitet. Über 20 Werke nutzen dafür Bosch-Software wie Machine Vision AI. Die vom Bosch-Sondermaschinenbau entwickelte Lösung hilft dabei, schwer zu identifizierende Merkmale wie Kratzer und Ausbrüche in Oberflächen oder Defekte in Schweißnähten nachzuweisen.

Vom Weltwirtschaftsforum ausgezeichnet

Welche Effekte sich mit KI in der Fertigung erzielen lassen, veranschaulicht das Bosch-Werk in Bursa. Ausgehend von einem hohen technischen Know-how, ist es dem türkischen Werk gelungen, mit Hilfe von KI die Fertigungsqualität weiter zu verbessern: Der Wasserverbrauch wurde um 30 Prozent verringert, der Energiebedarf um sechs Prozent gesenkt, der Ausschuss um neun Prozent gemindert und zugleich die Anlageneffektivität um nahezu zehn Prozent erhöht.

Für diese Leistungen hat das Weltwirtschaftsforum (WEF) das Werk in Bursa 2023 als Industrie-4.0-Leuchtturm ausgezeichnet. Es ist die vierte Würdigung eines Bosch-Werkes durch das World Economic Forum – zum zweiten Mal speziell für Entwicklungen im Bereich KI. Das zeigt: „KI ist von epochaler Bedeutung und wird die industrielle Produktion grundlegend verändern – zum Besseren“, betont Rückert.