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Mit KI zur Null-Fehler-Produktion

Eigenentwickelte Lösung vor weltweiter Einführung in Bosch-Werken
Mit KI zur Null-Fehler-Produktion

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Ein KI-basiertes System, das Anomalien und Störungen im Fertigungsprozess frühzeitig erkennt, den Ausschuss zuverlässig reduziert und die Produktqualität erhöht, hat das Bosch Center for Artificial Intelligence (BCAI) entwickelt. Bei Bosch wird die KI-Lösung 2021 zunächst in rund 50 Werken der Antriebssparte weltweit ausgerollt und an über 800 Fertigungslinien angebunden. Anschließend soll sie unternehmensweit in den rund 240 Werken Einsatz finden.

„Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) werden Fabriken effizienter, produktiver, umweltfreundlicher – und Produkte noch besser. Unsere neue KI-Lösung sorgt in Werken für Kosteneinsparungen in Millionenhöhe“, sagt Bosch-CDO/CTO Dr. Michael Bolle. In Pilotwerken, in denen die KI-Lösung bereits zum Einsatz kommt, ließen sich pro Jahr zwischen einer und zwei Millionen Euro einsparen. Im Hildesheimer Werk beispielsweise wurden dank KI Störungen in den Prozessabläufen identifiziert und beseitigt. Die Taktzeiten der Linien sanken so um rund 15 %.

Den KI-Effekt bestätigen Studien: Von einem flächendeckenden Einsatz von KI in Deutschland profitiere vor allem Industrie 4.0. Verteilt auf die unterschiedlichen Branchen, stecke mit über 50 %(182 Milliarden Euro) das größte Kosteneinsparpotenzial in einer von KI unterstützten Produktion (Quelle: Verband der Internetwirtschaft e.V. und Arthur D. Little, 2019).

Bei Bosch wird die vom BCAI entwickelte KI-Lösung 2021 zunächst in rund 50 Werken der Antriebssparte weltweit ausgerollt und an über 800 Fertigungslinien angebunden. Täglich werden dann über eine Milliarde Datennachrichten in der Analyse-Plattform gespeichert. Anschließend plant Bosch, die KI-Lösung unternehmensweit in seinen rund 240 Werken einzusetzen. Zudem fließen die gewonnenen Erfahrungen und das Technologie-Know-how in die Entwicklung neuer KI-Techniken für die Fertigung ein.

KI verbessert Produktion und Produkt

Pilotanwender der neuen KI-Analyse-Plattform ist die Antriebssparte des Unternehmensbereichs Mobility Solutions. In den nächsten Jahren investiert Bosch hier rund 500 Millionen Euro in die Digitalisierung und Vernetzung der Werke. Die voraussichtliche Ersparnis wird doppelt so hoch sein: rund eine Milliarde Euro bis 2025.

Ein integraler Bestandteil des Projekts ist der Einsatz von Künstlicher Intelligenz. In Zusammenarbeit zwischen dem BCAI und den Werken des Geschäftsbereichs ist eine universelle KI-Lösung für die Fertigung entstanden, die mithilfe des Nexeed Manufacturing Execution System (MES) von Bosch Connected Industry Messwerte aus unterschiedlichen Quellen automatisiert sammelt, aufbereitet und nahezu in Echtzeit analysiert. Sensordaten von Maschinen dienen als Grundlage, um etwa Schwankungen in unterschiedlichsten Fertigungsverfahren zu ermitteln.

Die Industrie-4.0-Software Nexeed „übersetzt“ und visualisiert die Daten und Codes, die KI gibt eine Handlungsempfehlung ab, der Mitarbeiter entscheidet. Genutzt werden dafür vor allem „Dashboards“, individuell konfiguriert und auf lokale Anwendungsfälle und die entsprechende KI-Analyse zugeschnitten. So sind potenzielle Ursachen von Fehlern leichter zu finden.

Auch selbstanpassende Prozesse für Maschinen und Montagelinien lassen sich integrieren. Weicht beispielsweise ein Bohrloch von der definierten Platzierung ab, leitet die KI selbstständig die notwendigen Schritte ein. Unterstützt wird die KI mitunter durch Kameras, die entlang von Fertigungslinien den Produktionsprozess aufzeichnen. Anhand von Mustern identifiziert die KI Abweichungen, Maßnahmen lassen sich umgehend ergreifen. Darüber hinaus sind in einzelnen Fällen Feld- und Kundendaten mit der Plattform verknüpft. Dies hilft dabei, noch besser zu verstehen, wie sich Produkte im Einsatz verhalten, um Mängel rechtzeitig festzustellen und drohende Fehler vorherzusagen.

KI legt Potenziale für die Fertigung frei

Die Einsicht in der Industrie ist da, noch mangelt es aber an der Umsetzung: Laut Zahlen des Digitalverbands Bitkom von 2020 sehen über die Hälfte der deutschen Unternehmen (58 %) in künstlicher Intelligenz disruptives Potenzial. Aber nur jedes siebte Unternehmen (14 %) nutzt aktuell KI für Industrie 4.0.

Dass sich eine klare Mehrheit der Deutschen (60 %) einen vermehrten Einsatz von industrieller KI, etwa bei der Herstellung von Autos oder Flugzeugen, wünscht, ist ein Kernergebnis des „Bosch KI-Zukunftskompass“. Die im November 2020 vorgestellte Studie zeigt: Mehr als zwei Drittel der Befragten befürworten KI-basierte Lösungen bei der Diagnose von Maschinenfehlern sowie in anderen High-Tech-Bereichen.

„Technologie von epochalem Charakter“

Bosch setzt bereits umfassend auf künstliche Intelligenz. In der Fertigung unterstützt die Technologie dabei, den Ausschuss zu reduzieren, die Auslastung von Maschinen und Anlagen zu erhöhen und Produktionsprozesse zu optimieren. „Künstliche Intelligenz ist eine Technologie von epochalem Charakter – vergleichbar mit der Erfindung des Buchdrucks“, sagt Bolle. „KI wird die Industrie revolutionieren. Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz lernen Maschinen und Produkte mit- und weiterzudenken.“.

Neben Projekten in eigenen Werken bringt Bosch KI-basierte Lösungen auf den Markt. Zu den Anwendungen in der Fertigung zählen die automatisierte optische Inspektion von Werkstücken, Software für eine intelligente Produktionssteuerung und ein ausgeklügeltes Energiemanagement.

KI in der Unternehmensstrategie verankert

Für Bosch ist künstliche Intelligenz eine Schlüsseltechnologie. Ab 2025 sollen alle Bosch-Produkte über KI verfügen oder mit ihrer Hilfe entwickelt oder hergestellt werden. Dazu investiert Bosch in kluge Köpfe, eine adäquate Infrastruktur und passende Rahmenbedingungen. Bis Ende 2022 macht das Unternehmen 20 000 Mitarbeiter fit in KI. Ein entscheidender Hebel: das Forschungs- und Entwicklungszentrum für künstliche Intelligenz. Bereits im dritten Jahr nach seiner Gründung hat das BCAI einen „Return on invest“ realisiert, liefert mit Projekten einen Ergebnisbeitrag von rund 300 Millionen Euro. Der Anspruch: „Wir erforschen und bieten KI, die sicher, robust und nachvollziehbar ist“, sagt Bolle.

Dabei geht es dem Unternehmen vor allem um industrielle KI – also die Verbindung von künstlicher Intelligenz und physischer Welt. Bosch verfügt dabei über beste Voraussetzungen. „Wir fertigen in unseren Werken unterschiedlichste Produkte – von Kühlschränken, Elektrowerkzeugen über Antriebsstränge und Assistenzsysteme für die Automobilindustrie bis hin zur Automatisierungstechnik für den Einsatz in Fabriken“, so Bolle. „Dieses Wissen kombinieren wir jetzt mit KI-Algorithmen.“

Robert Bosch GmbH
Robert-Bosch-Platz 1
D-70839 Gerlingen-Schillerhöhe
Telefon: +49 711 400 40990
E-Mail: kontakt@bosch.de
Internet: www.bosch.de

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