Im Maschinen- und Anlagenbau wird jeder einzelne Arbeitsschritt wie das Bearbeiten von Bauteilen in detaillierten Arbeitsplänen dokumentiert. Eine KI soll in Zukunft deren Erstellung automatisieren. (Bild: Thyssenkrupp Marine Systems)
Arbeitspläne sind in der Produktion und insbesondere im Maschinenbau sehr wichtig. In ihnen sind alle Schritte zur Herstellung eines Produktes aufgelistet. Ihre Erstellung ist sehr komplex und zeitaufwändig. Sie erfordert nicht nur technisches Wissen, sondern auch die Berücksichtigung von Produktionskapazitäten wie Personal und verfügbaren Anlagen sowie Fertigungstechnologien. Im Rahmen des Projekts „OfferAI“ möchten die Beteiligten Künstliche Intelligenz (KI) nutzen, um aus vorhandenen Daten Arbeitspläne schneller und präziser zu erstellen.
So wird die KI trainiert
Für das Training der KI kann das Team um Prof. Daniel Böhnke auf den riesigen Datenpool von Marine Systems zurückgreifen. Hier entstehen pro Boot zehntausende von Arbeitsplänen, die sich aufgrund individueller Kundenwünsche von Projekt zu Projekt unterscheiden. Eine sehr gute Ausgangslage für den Einsatz datenhungriger KI. Um die Daten nutzbar zu machen, verwendet das Team unter anderem Technologien, die bereits für die Sprachverarbeitung genutzt werden, erklärt Böhnke. „KI wird bislang bei der Erstellung von Arbeitsplänen kaum eingesetzt. Aber es gibt durchaus vielversprechende Technologien in diesem Bereich. Wir untersuchen unter anderem auch den Einsatz von Transformern, welche z.B. in den großen Sprachmodellen à la Chat GPT verwendet werden.“
Ein Großteil der Daten besteht aus Geometrien, die technische Bauteile beschreiben. Das Team arbeitet nun daran, die bereits bewährten Technologien auf die Verarbeitung von Geometrien mit KI zu übertragen. Für Böhnke die größte Herausforderung des Projekts: „Ingenieur:innen speichern technische Bauteile in Form von 3D-Modellen und technischen Zeichnungen ab. Für uns ist eine der spannenden und bislang nicht vollständig gelösten Fragestellungen, wie diese Informationen für den Einsatz von KI aufgearbeitet werden können.“
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Insgesamt strebt Böhnke eine Vorhersagegenauigkeit von mehr als 85 Prozent an.Das würde ausreichen, um die Arbeitsplanung erheblich zu beschleunigen und sowohl die Angebotserstellung als auch den Produktionsbeginn zu optimieren.
Bis zu 80.000 Pläne für ein U-Boot
Insbesondere im spezialisierten Prototypenbau bei Marine Systems existiert ein hoher Bedarf in der Arbeitsplanung. Für den Prototyp eines U-Bootes müssen im Verlauf einer mehrjährigen Planung bis zu 80.000 Pläne erstellt und zahlreiche Arbeitskapazitäten gebunden werden. Das Einspar- und Entlastungspotential ist also enorm, betont Dr. Dirk Steinbrink, Chief Operating Officer von thyssenkrupp Marine Systems: „Der Arbeitsplanassistent birgt ein gutes Potenzial und wird uns in Zukunft einen Teil der Arbeit abnehmen können. In Bezug auf den Fachkräftemangel ist das eine sinnvolle Ergänzung der ohnehin knappen Personalressourcen im spezialisierten Marineschiffbau. Neben der sinnvollen Ergänzung für unsere Mitarbeitenden und Produktionsplanung, erhoffen wir uns auch eine Verbesserung der Datenqualität durch die Vorbefüllung der Arbeitspläne.“
Auch für andere Branchen interessant
Von einer teil-automatisierten Erstellung von Arbeitsplänen könnte aber nicht nur der Projektpartner Marine Systems profitieren. Die Methode dürfte auch für diverse andere Branchen von Nutzen sein. Ein großer Bedarf besteht etwa in der Lohnfertigung in der zerspanenden Industrie. Hier müssen die Anbieter in hoher Taktung Angebote für technische Prozessen erstellen.
