KI wird Produktentwicklung und Fertigung prägen

Arian van Hülsen, IIoT und AR-Experte bei PTC, und Martin Meßner, Industrie 4.0 Technologie-Experte bei PTC beantworten in ihrem Gastbeitrag die wichtigsten Fragen rund um KI und die Möglichkeiten im Engineering.

Welche Bedeutung haben die neuen Technologien rund um KI für zukünftige Ingenieure?
In alle Entwicklungsprozesse integriert, kann KI zum täglichen Begleiter für Ingenieure werden. Sie müssen andauernd Entscheidungen fällen, die von sehr viel mehr Information abhängen, als sie im Kopf haben können. Etwa, ob sie ein Bauteil neu schaffen oder auf ein vorhandenes zurückgreifen, welches Material sie wählen, welche Tests sie einplanen, welche Art der Verbindung sie wählen, welches Produktionsverfahren, wo sie einkaufen. So kann KI zu enormen Einsparungen führen. Jede Entscheidung im Entwicklungsprozess, jede Produktvariante und Stückliste kann in der Produktlebenszyklus-Management-Lösung Windchill gespeichert werden.
Durch die tägliche Arbeit vieler Designer und Ingenieure entsteht somit automatisch eine äußerst wertvolle Datensammlung, die mit KI analysiert werden kann. Will man zum Beispiel herausfinden, an welcher Stelle ein Prozess einen zeitlichen Bottleneck entwickelt hat und welche Ursache dahintersteckt bzw. welche Maßnahmen ergriffen werden sollten, kann KI hier zu einer Antwort verhelfen.

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Wie verändern die neuen Technologien das Ingenieurwesen und die Produktentwicklung und -Planung?
Industrieprodukte, die uns heute im Alltag umgeben, werden zunehmend komplexer. Das liegt neben dem wachsenden Softwareanteil vor allem auch am Fertigungsprozess. Dank der additiven Fertigung können ganz neue Strukturen entstehen, wo das Produktdesign sich zuvor den physischen Grenzen des Drehens, Fräsens oder Stanzens unterwerfen musste. In der additiven Fertigung werden Produkte mit Hilfe von erstellten Gitterstrukturen gedruckt. Diese Strukturen können äußerst komplex ausfallen, und genau hier eignet sich KI hervorragend, diese Komplexität zu beherrschen. Die CAD-Software Creo setzt bei der Topologieoptimierung auf die Anwendung von KI, die künftig bestimmen kann wie die ideale Gitterstruktur aussehen muss, um bestimmte Produkteigenschaften wie Gewicht oder Belastungspunkte zu erfüllen. Man spricht hierbei von Generative Design, das den klassischen Produktionsprozess revolutionieren wird.

Wie kommt momentan KI in der Fertigung, Herstellung und Produktion zum Einsatz?

Ein großes Anwendungsfeld ist das industrielle Produktdesign. Anhand von Rahmenbedingungen, regelmäßig gesammeltem Erfahrungswissen aus Betrieb und Service und konkreten Versuchen können KI-gesteuerte Algorithmen stark optimierte Bauteile entwerfen. Diese sind bei geringerem Gewicht und geringeren Kosten belastbarer und können mit individueller Softwaresteuerung versehen werden, um ihr Verhalten aktiv anzupassen.

Wie kommt momentan KI in der Fertigung, Herstellung und Produktion zum Einsatz?
Ein großes Anwendungsfeld ist das industrielle Produktdesign. Anhand von Rahmenbedingungen, regelmäßig gesammeltem Erfahrungswissen aus Betrieb und Service und konkreten Versuchen können KI-gesteuerte Algorithmen stark optimierte Bauteile entwerfen. Diese sind bei geringerem Gewicht und geringeren Kosten belastbarer und können mit individueller Softwaresteuerung versehen werden, um ihr Verhalten aktiv anzupassen.
Ebenso attraktiv ist der Einsatz im Kontext von Augmented Reality (AR). Angesiedelt an der Grenze zwischen digitaler und realer Welt wandelt sie Objekte oder Areale der Wirklichkeit in konkrete, berechenbare Fakten um. Mit dem sogenannten Deep Learning-Verfahren können digitale Objekte mit all ihren Details analysiert und erlernt werden, um sie später in der Wirklichkeit von jedem Winkel aus wiederzuerkennen.

Wie wird KI den Industriesektor in Zukunft transformieren?
Wer künstliche Intelligenz sagt, sollte sich bewusst sein, dass sie künstlich ist. Es ist keine echte Intelligenz, denn sie ist immer nur für ein konkretes Ziel oder einen festgelegten Anwendungsbereich mit klar definierten Aufgaben bestimmt. Künstliche Intelligenz ist ein Werkzeug wie andere auch, und genau so gilt für sie: man muss wissen, wie man sie einsetzt und wozu. Künstliche Intelligenz ist bereits heute ein fester und wertschöpfender Bestandteil von industriellen Lösungen, und Kunden von PTC arbeiten täglich damit. Mit ein wenig Übung wird der Umgang mit künstlicher Intelligenz zu einer sehr eleganten und wertvollen Fähigkeit, die Unternehmen im Wettbewerb stärkt und voranbringt.

Wie sollten Industrie- und Produktionsunternehmen vorgehen um KI-Technologien zu implementieren?
Der Fokus sollte statt auf die Vision auf das konkret Machbare gelegt und das konsequent zu Ende gedacht werden: vom Prototypen bis hin zu industrietauglichen Lösungen, die einen konkreten Mehrwert liefern und Widerstände überwinden.
Bei der angewandten KI kann man zwischen den Algorithmen unterscheiden, die für den Anwender unsichtbar in der Software verbaut sind und einen ganz gezielten Entscheidungsprozess unterstützen, und denjenigen Algorithmen, die darauf warten mit den Daten unserer Kunden gefüttert zu werden, um individuelle Fragen zu beantworten.
Das wesentliche Kriterium für erfolgreiche KI-Anwendungen liegt dabei in der Menge und Qualität der Daten, mit denen die Algorithmen trainiert wurden und arbeiten. Die Aufgabenstellung muss dafür klar definiert und konstant sein. Hält man diese beiden limitierenden Faktoren unter Kontrolle, kommen die Vorteile von KI zur besten Entfaltung, und sie kann ihre größte Stärke ausspielen: aus sehr großen und unüberschaubaren Datenmengen die richtigen Schlüsse ziehen.

Weitere Informationen unter:
https://www.ptc.com/de/industry-insights/artificial-intelligence