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News Mittelstand-Digital Zentrum Ruhr-OWL
KI im Mittelstand
Wie KI die Produktionsplanung optimieren kann
Zunehmende Produktindividualisierung, verkürzte Lieferzeiten, Arbeitskräftemangel: Schon ohne diese aktuellen Entwicklungen ist die Produktionsplanung in Unternehmen eine komplexe Aufgabe. Materialverfügbarkeiten, Maschinenauslastung und Mitarbeitende müssen koordiniert, die Produktionsabläufe kostenoptimal umgesetzt werden. Eine Erleichterung kann der Einsatz von Künstlicher Intelligenz bringen – auch in kleinen und mittleren Unternehmen. Grundlegende Voraussetzung dafür ist eine hohe Datenverfügbarkeit.
Immer mehr Daten verfügbar
„Mittlerweile ist diese Datenverfügbarkeit immer seltener ein Problem“, sagt Arthur Wegel. Der KI-Trainer des Mittelstand-Zentrums Digital Ruhr-OWL unterstützt mit seinem Team KMU bei ihren Digitalisierungsprojekten und konnte im Laufe der letzten zwei Jahre eine deutliche Entwicklung ausmachen: „Die Datenerfassung und -speicherung ist für weniger Unternehmen eine Herausforderung – und das freut uns natürlich“, so Wegel. „Auch das Thema KI haben viele KMU mittlerweile als wichtigen Hebel identifiziert – auch wenn sie oft nicht genau wissen, wie sie diese Technologien für sich nutzen können.“
Mehrwerte durch KI
Ein mögliches Einsatzgebiet, in dem Künstliche Intelligenz Mehrwerte bringt, ist die Produktionsplanung. „Mit einem Modell wie dem Reinforcement Learning, das auf maschinellem Lernen beruht, kann es gelingen, den komplexen Prozess der Produktionsplanung möglichst transparent und effizient zu gestalten“, weiß Arthur Wegel.
Der Algorithmus lernt dabei quasi „on the fly“ und sucht nach den besten Planungsschritten, um Ziele zu erfüllen, die das Unternehmen zuvor festgelegt hat – von der Terminplanung über weniger Höchstzeiten bis hin zum geringen Energieverbrauch.
Basis: umfassende Datenlage
„Um das zu erreichen, trainiert man das Modell zunächst in einer Simulationsumgebung“, erklärt der KI-Trainer, der aber auch der Ansicht ist, dass nicht jede KI-Technologie für jedes Unternehmen und seine Bedürfnisse sinnvoll ist. „Ist die Grundvoraussetzung, also eine umfassende Datengrundlage gegeben, erarbeiten wir mit den Unternehmen gemeinsam, auf welcher Ebene Künstliche Intelligenz die Produktionsplanung erleichtern kann – und wann vielleicht andere Maßnahmen sinnvoller sind“, so der Experte.
Einstieg Entscheidungsbaum
Eine einfache und zugleich effektive Hilfe für Produktionsplaner sieht Arthur Wegel beispielsweise im Aufbau von Entscheidungsbäumen. „Das ist quasi eine Vorstufe zur KI“, so Wegel. „In einem Entscheidungsbaum stellt jedes Blatt eine Entscheidung auf Basis bestimmter Datenwerte dar. Die Daten aus der Produktion werden mit Grenzwerten abgeglichen und führen so eine Handlungsempfehlung oder eine Aktion herbei. Die Basis für das Computerprogramm stellt das Wissen der Mitarbeitenden aus der Produktionsplanung dar.“ Auch der Aufbau eines mathematischen Modells kann die Abläufe in der Produktionsplanung vereinfachen. „Solche Modelle werden häufig zur Reihenfolgenplanung eingesetzt“, erklärt Arthur Wegel. Auch wenn dieses System anders als eine KI nicht dazulernt – „gefüttert“ mit den Daten des Unternehmens kann es die Realität und Rahmenbedingungen in der Produktion nah abbilden und die Planung gezielt vereinfachen.
Enge Zusammenarbeit
„Welche Aufträge produzieren wir in welcher Reihenfolge, um Hoch-Zeiten minimal zu halten und den Energieverbrauch gering? Antworten auf diese Fragen kann ein solches Modell errechnen“, betont der KI-Trainer. Welches Vorgehen das richtige für einen Betrieb ist, entscheiden der Experte und sein Team in enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen. Was sind die konkreten Ziele? Wie ist die Ausgangssituation? Wie die Datenlage? „Erst wenn diese Punkte geklärt sind, können wir Empfehlungen geben und entscheiden, wie und mit welcher Intensität wir mit neuen Maßnahmen und Technologien einsteigen“, so Wegel. „Manchmal reicht ein Einstieg über Entscheidungsbäume völlig, manchmal ist der Einsatz von Künstlicher Intelligenz sinnvoll.“