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Adapitive Produktionssysteme Mit KI zum Plan B: Die Zukunft soll berechenbar(er) werden

Von Jürgen Schreier |

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Spaicer, ein neues Leuchtturmprojekt des DFKI und der Universität des Saarlandes, soll die Zukunft für Unternehmen berechenbarer machen. Ziel ist ist es, Resilienz von Produktionsbetrieben gegenüber Pandemien, Umweltkatastrophen oder technischen Havarien zu optimieren.

Um sich gegen etwaige Störungen in der Lieferkette zu wappnen, brauchen Unternehmen einen Plan B.
Um sich gegen etwaige Störungen in der Lieferkette zu wappnen, brauchen Unternehmen einen Plan B.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Keine Rohstoffe wegen Corona-Pandemie, Kollaps von Lieferketten wegen Niedrigwasser in Flüssen oder Produktionsstillstand durch ein Verschleißteil: In der vernetzten und hochtechnologisierten Wirtschaftswelt kann der sprichwörtliche Flügelschlag eines Schmetterlings Unternehmen in Bedrängnis bringen. Die Risiken und Kosten sind immens.

Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und die Universität des Saarlandes wollen mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft die Zukunft berechenbarer machen und dafür sorgen, dass Unternehmen für den Fall der Fälle den passenden Plan B in der Tasche haben. Das Bundeswirtschaftsministerium und beteiligte Unternehmen fördern das Leuchtturmprojekt mit insgesamt mehr als zehn Millionen Euro.

Just in time birgt enorme Risiken

Automobilzulieferer haben heutzutage oft kein großes Lager, sondern setzen – wie viele andere Branchen auch – auf „Just in time“-Produktion. Sie ordern ihre benötigten Bauteile und Rohstoffe also kurzfristig bei Bedarf.

Dies spart zwar Kosten, da keine Einlagerung mehr erfolgt, macht ihr Geschäft aber zugleich enorm risikoanfällig. Fällt nur ein Glied der Lieferkette aus gerät die Produktion ins Stocken, wie die aktuelle Corona-Pandemie zeigt. Auch Niedrigwasser hat in den letzten Jahren die Binnenschifffahrt immer wieder wieder beeinträchtigt und zu Lieferengpässen geführt.

„Solch ein Stillstand der Montagelinien kann sich zu einem massiven Produktionseinbruch auswachsen. Bis der Normalzustand wiederhergestellt ist, können Monate ins Land gehen. Produktionsunterbrechungen und der Ausfall von Lieferketten sind seit vielen Jahren das Geschäftsrisiko Nummer eins“, sagt Wolfgang Maaß, Professor für Wirtschaftsinformatik an der Universität des Saarlandes und Leiter des Forschungsbereichs Smart Service Engineering am DFKI.

Zusammen mit einem Konsortium von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft will Maaß die Zukunft für Unternehmen berechenbarer machen: Im Rahmen des Projektes „Spaicer“ (kurz für „Skalierbare adaptive Produktionssysteme durch KI-basierte Resilienzoptimierung“) entwickeln sie ein neues Datensystem, das mithilfe von Künstlicher Intelligenz Unternehmen in die Lage versetzt, potenzielle Störungen in der Produktion frühzeitig zu erkennen und bestmöglich darauf zu reagieren.

Im Industrie-4.0-Umfeld wird Resilienz-Management immer wichtiger

Die Plattform soll konkrete Vorschläge liefern, wie Unternehmer im Einzelfall gegensteuern können. „Unser Ziel ist es, die sogenannte Resilienz der Unternehmen zu stärken, also ihre Fähigkeit, sich permanent an interne und externe Veränderungen und Störungen anzupassen und schwierige Situationen stabil zu überstehen. Gerade auch durch Industrie 4.0 wird die Produktion zunehmend komplex. Das Resilienz-Management wird damit zu einem unabdingbaren Erfolgsfaktor für Produktionsunternehmen“, erklärt Wolfgang Maaß.

So soll das Spaicer-System nicht nur die voraussichtlichen Auswirkungen drohender Pandemien auf die Produktion transparent machen, sondern auch bei politischen Konflikten Empfehlungen für eine optimierte Produktionsplanung geben. „Dafür fließen kontinuierlich zum Beispiel Trendanalysen für Rohstoffpreise und Analysen politischer Beiträge in das System ein, um Störungen wie den Ausfall von Zulieferern vorherzusagen“, erklärt Maaß. Außerdem füttern die Forscherinnen und Forscher ihre Plattform unter anderem mit prognostizierten Pegelständen, Temperaturentwicklungen, Urlaubszeiten oder Trends der Logistikbranche.

Aus all diesen Daten und Informationen berechnen Algorithmen Lösungsvorschläge. Mögliche Handlungsoptionen sieht Maaß in der Erweiterung des Lieferantennetzwerks sowie der Optimierung des Auftragsvolumen. Auch könnten Unternehmen die Produktion auf mehr Standorte verteilen oder Lagerbestände anpassen. „Lieferketten können je nach Lage beizeiten stabilisiert werden, etwa durch frühzeitige, alternative Logistikplanung über Straßen, Schienen und Wasserwege oder Anfrage von Ersatzlieferanten“, erläutert der Wirtschaftsinformatiker.

Plattform soll auch gegen betriebsinterne Bedrohungen wappnen

Auch gegen betriebsinterne Bedrohungen soll das System Unternehmen durch vorausschauende Instandhaltung wappnen. „Bei einem Mittelständler kann ein ungeplanter Austausch eines Bauteils wegen Verschleiß Kosten von bis zu 500.000 Euro pro Stunde nach sich ziehen“, sagt Maaß. Das System soll in diesem Fall mithilfe Künstlicher Intelligenz und verschiedensten maschinellen Lernmethoden unter anderem Störungen klassifizieren und passende Maßnahmen empfehlen.

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Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie investiert zusammen mit beteiligten Unternehmen in den kommenden drei Jahren mehr als zehn Millionen Euro in diese Forschung. „Das Projekt Spaicer ist ein wichtiger Baustein zur Lösung der Frage, wie unsere Wirtschaft resilient durch die aktuelle und durch künftige Krisen kommen kann“, erklärt Dr. Alexander Tettenborn, Referatsleiter für Entwicklung digitaler Technologien im Bundeswirtschaftsministerium. Das Spaicer-Konsortium konnte sich als Leuchtturmprojekt im Rahmen des KI-Innovationswettbewerbs „Künstliche Intelligenz als Treiber für volkswirtschaftlich relevante Ökosysteme“ erfolgreich gegen starke, nationale Konkurrenz durchsetzen.

ifo Institut erwartet stärkere Diversifizierung der deutschen Lieferketten

Die Coronakrise könnte für eine stärkere Diversifizierung der deutschen Lieferketten sorgen. Zu diesem Schluss kommen Rahel Aichele, Martin Braml und Lisandra Flach in einem aktuellen Aufsatz für den ifo-Schnelldienst.

Allgemein sei Deutschland aber gut auf mögliche Lieferausfälle vorbereitet. Knapp 89 Prozent aller Güter werden aus elf oder mehr Ländern importiert. Nur 3,6 Prozent aller Güter bezieht die deutsche Wirtschaft aus fünf oder weniger Ländern. Davon stammen 44 Prozent aus Ländern innerhalb der EU. Unter den Produkten, die aus fünf oder weniger Ländern importiert werden, werden die USA und die Schweiz häufiger genannt als China oder Mexiko. Die Güter, die ausschließlich aus einem Land importiert werden, umfassen weniger als ein Prozent aller Produkte und weniger als 0,1 Prozent des gesamten Importwertes.

Deutschland und die EU sind stärker in internationale Lieferketten eingebunden als China und die USA, aber auch als der Durchschnitt aller Länder weltweit So habe im Jahre 2015 nur etwa 69 Prozent der deutschen und 71,8 Prozent der EU-Wertschöpfung keine Grenze überquert. Dies ist im internationalen Vergleich wenig. Der Weltdurchschnitt lag bei 80 Prozent, in China lag er bei rund 83 Prozent, in den USA sogar bei knapp 90 Prozent.

Namhafte Unternehmen mit im Boot

Das Projekt ist im April offiziell gestartet. An Spaicer sind neben dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das als Konsortialführer agiert, und der Universität des Saarlandes das Werkzeugmaschinenlabor (WZL) an der RWTH Aachen, die Universität Freiburg, die Technische Universität Darmstadt, das Institut für Technologie- und Innovationsmanagement der RWTH Aachen, die Otto Beisheim School of Management (WHU), deZem, Feintool, SAP, Schott, Schaeffler, Seitec, Senseering und Waelzholz beteiligt. Über 40 assoziierte Partner unterstützen das Projektkonsortium mit wichtigem Praxiswissen.

Dieser Artikel stammt von unserem Partnerportal Industry of Things.

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