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Production Management: Perspektiven fürdie neue Arbeitswelt

Neue Arbeitswelt
Damit KI und Produktionsmanagement harmonieren

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Welche Entscheidungen einer KI übergeben werden können und welche weiterhin in menschlicher Hand verbleiben sollten oder welche gemeinsam getroffen werden müssen, lässt sich messen. Bild: nirutft/stock.adobe.com
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Der Einzug von Künstlicher Intelligenz in die Arbeitwelt macht eine Fabrik der Zukunft zwingend notwendig. Das Konzept des Cyber Production Management (CPM) will der künftigen Zusammenarbeit zwischen Menschen und KI den gestalterischen Rahmen bieten.

Prof. Dr.-Ing. Peter Burggräf
International Production Engineering and Management (IPEM), Universität Siegen
Dr.-Ing. Johannes Wagner
Geschäftsführer der SDFS Smarte
Demonstrationsfabrik Siegen

Die drei aktuellen Megatrends Globalisierung, Digitalisierung und VUCA-Welt – letzteres steht für Volatility, Uncertainty, Complexity und Ambiguity; also für unbeständig, unsicher, komplex und mehrdeutig – stellen Unternehmen vor große Herausforderungen. Es drängen neue globale Akteure auf den Markt, Produktlebenszyklen verkürzen sich und Kundenanforderungen werden individueller, um nur einige zu nennen. Darüber hinaus sorgen politische Instabilität, Cyberrisiken oder Schocks wie Covid-19 für weiteren Handlungsbedarf.

Geprägt durch diese Vielzahl an Einflüssen wird sich die Produktion in den nächsten 20 Jahren so stark verändern, wie in den letzten 100 Jahren. Dadurch könnten Fabriken, wie wir sie heute kennen, in den nächsten Jahren massiv an Bedeutung verlieren. Der Übergang in eine neue Form der Arbeitswelt und in eine Fabrik der Zukunft ist zwingend notwendig. Unternehmen müssen demnach jetzt anfangen zu handeln, um darauf vorbereitet zu sein ihren Fortbestand sicherzustellen.

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) wird dabei als einer der vielversprechendsten Ansätze gesehen, um Antworten für diese komplexen Probleme und Fragestellungen zu entwickeln und in die Unternehmen zu integrieren. Bereits heute wird KI verwendet, um autonome Entscheidungen in primären Aufgaben des Produktionsmanagements, beispielsweise in der Reihenfolgeplanung, zu übernehmen. Spätestens, wenn sich die Rechenleistungskosten der KI mit dem Stundensatz der Manager angleichen, wird KI ihren Siegeszug in die Führungsetagen der Welt fortsetzen. Die Kosten der für die Simulation des menschlichen Gehirns notwendigen Rechenleistung sinken schätzungsweise alle vier Jahre um den Faktor zehn und könnten in vier Jahren nur noch circa 100 €/h betragen.

KI wird langfristig mit menschlichen Entscheidern gleichberechtigt sein

Es geht aber um mehr, als nur um zu erwartende Kostenvorteile. Künstliche Intelligenz kann auch ohne Pause, Urlaub oder Krankheit arbeiten. Es wird davon ausgegangen, dass KI langfristig mit menschlichen Entscheidern gleichberechtigt sein wird und bis zum Jahr 2040 bereits bis zu 80 % der Management-Entscheidungen im Kontext der Produktion treffen wird (siehe Chart).

Mit einem darauf abzielenden Konzept weitet der Lehrstuhl für International Production Engineering and Management der Universität Siegen den Fokus darauf, wie Unternehmen ihren zukünftigen Geschäftserfolg sichern können. Andererseits soll damit der zukünftigen Zusammenarbeit zwischen Menschen und KI ein gestalterischer Rahmen geboten werden. Hierfür haben die Wissenschaftler das Cyber Production Management (CPM) und seine drei Modelle Trust, Perform und Control entwickelt.

  • Im Themenfeld Trust wird erforscht, wie Produktionsmanager die von der KI getroffenen Entscheidungen wahrnehmen und wie das menschliche Vertrauen erklärt, vorhergesagt und kalibriert werden kann. Dazu müssen die Faktoren, die das Vertrauen zwischen Mensch und KI beeinflussen, untersucht werden.
  • Perform misst in einer Produktionsumgebung die Entscheidungsfähigkeit von KI-Systemen im Vergleich zum Menschen. Ziel ist es zu bewerten, welche Entscheidungstypen künftig einer KI übergeben werden können und welche weiterhin in menschlicher Hand verbleiben sollten oder welche Entscheidungen gemeinsam getroffen werden müssen.
  • Das Control-Modell hat zum Ziel die Ethik, die objektive Richtigkeit und die Möglichkeit des menschlichen Eingreifens in die autonome Entscheidungsfindung sicherzustellen. Das ist besonders dann elementar wichtig, wenn die autonome Entscheidungsfindung aufgrund von Komplexität oder Geschwindigkeit für den Menschen nicht mehr logisch nachvollziehbar ist.

Doch KI im Produktionsmanagement aus Forschungssicht allein zu betrachten, reicht nicht aus. Unternehmen müssen den Mut entwickeln, mit eigenen Leuchtturmprojekten voranzugehen. Dazu sollten sie die Lösungen für den Einsatz von KI immer aus konkreten Bedürfnissen heraus entwickeln.

Use-Cases zeigen Einsatzszenarien Künstlicher Intelligenz

Die Smarte Demonstrationsfabrik Siegen (SDFS) betrachtet das Thema CPM aus beiden Blickwinkeln. Einerseits forscht die SDFS am Standort des Campus Buschhütten, einer zentralen Infrastruktur für die digitale Transformation der industriellen Produktion in Südwestfalen, zu CPM und seinen drei Modellen. Andererseits werden in der SDFS realwirtschaftliche KI-Use-Cases aufgebaut, die Unternehmen einen Einblick in mögliche Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsszenarien von KI ermöglichen sowie zur Nachahmung anregen sollen. Die SDFS als reale Fabrik sowie gleichzeitig lebendiges Labor dient dazu als zentrale Anlaufstelle. Hier arbeiten die Industrie und Hochschulinstitute praxisnah zusammen.

Um aktuelle Forschungsergebnisse und innovative KI-Use-Cases vorzustellen, richtet die SDFS zusammen mit dem Institut für Produktionstechnik der Universität Siegen am 18. März 2021 das 2. Siegener Produktionsforum (SPF) aus (siehe Kasten).

Kontakt:

Universität Siegen

Adolf-Reichwein-Straße 2 57076 Siegen

Tel. +49 271 740–0

www.uni-siegen.de

SDFS Smarte Demonstrationsfabrik Siegen GmbH

Siegener Str. 152

57223 Kreuztal

Tel. +49 2732 799-0

https://demofabrik-siegen.de

KI könnte langfristig mit menschlichen Entscheidern gleichberechtigt sein und bis zum Jahr 2040 bereits bis zu 80 % der Management-Entscheidungen im Kontext der Produktion treffen. Bild: Universität Siegen

Veranstaltung: KI in der Produktion

Aktuelle Forschungsergebnisse und innovative KI-Anwendungsfälle zum Thema Cyber Production Management (CPM) zeigt das 2. Siegener Produktionsforum (SPF) am 18. März 2021. Die Smarte Demonstrationsfabrik Siegen (SDFS) und die Universität Siegen als Veranstalter erwarten mehr als 150 Teilnehmer aus unterschiedlichen Zielgruppen: Neben Abteilungs-, Werks- und Bereichsleitern sowie Geschäftsführern eignet sich das SPF auch für Gründer, Entwickler und IT-Spezialisten. Professoren der Universität Siegen und Top-Manager namhafter Industrieunternehmen präsentieren in Fachvorträgen innovative Konzepte, wie etwa CPM, Assistenzsysteme zur Logistikplanung, Open-Source-Lösungen zur Vernetzung von Robotern und nachhaltige Cost-Cutting-Ansätze in der Fertigung. Auf der parallel laufenden Industrieausstellung werden nicht nur die KI-Use-Cases der SDFS präsent sein, sondern auch die neuesten Produkte und innovativen Lösungen aus dem Bereich der Produktionstechnik. Weitere Informationen: www.siegener-produktionsforum.de

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