Fachkräftemangel in der Industrie Wie Künstliche Intelligenz Fachkräfte im technischen Service unterstützt

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Durch das 12.000 Kilometer lange Fernleitungsnetz der Open Grid Europe (OGE) fließen Erdgas und künftig grüne Gase für Verbraucherinnen, Verbraucher und Unternehmen aus ganz Deutschland. Die Integrität der Pipelines stellt ein wesentliches Element im Betrieb dar. Dazu gehört die Pipelines mit einem aktiven Korrosionsschutz zu versehen und ihre Funktionalität regelmäßig zu überwachen. Seit vielen Jahren findet das Monitoring der Pipelines in einem eigenen Competence Center aus dem Firmensitz in Essen statt.

„Die notwendige Polarisierung unserer erdverlegten Stahlleitungen für den aktiven Korrosionsschutz ist bereits mit sehr schwachen Strömen zu erreichen“, sagt Mathias Einck, Teamleiter Analytics und Reporting bei OGE. Zahlreiche Umwelteinflüsse wirken auf diese schwachen Ströme, die an rund 800 Sensoren im Bundesgebiet verteilt sind. Diese Sensoren liefern dabei tägliche Messwerte und Signale an die Ingenieurinnen und Ingenieure, die die Daten statistisch auswerten, interpretieren und mögliche Anomalien erkennen. Sie initiieren daraufhin betriebliche Maßnahmen, wenn die Wirksamkeit des Korrosionsschutzes gefährdet ist.

Eine anspruchsvolle Aufgabe, die von hochqualifizierten Fachkräften mit viel Erfahrung ausgeführt wird. Und eine Arbeit, die das Unternehmen mit Künstlicher Intelligenz (KI) unterstützen möchte. Denn: Qualifizierte Fachkräfte in der Industrie sind rar.

Hochqualifizierte Fachkräfte in der Industrie gesucht

Mehr als eine halbe Millionen Fachkräfte fehlen in Deutschland, gab das Institut der deutschen Wirtschaft Köln (IW) im Juli 2022 bekannt. Der Personalmangel betrifft viele Branchen wie die Pflege, das Handwerk, aber auch die Industrie. Die Branche sucht händeringend nach hochqualifizierten Fachkräften, die gleichzeitig viel Praxiswissen mitbringen. Denn der Fachkräftemangel bedeutet für viele Betriebe nicht nur eine Mehrbelastung ihrer Belegschaft, sondern auch steigende Arbeitskosten, abgelehnte Aufträge oder ein reduziertes Angebot.

Potenziale von KI-Anwendungen in der Industrie

In allen Branchen, die über ein hohes Datenaufkommen verfügen, gibt es ein großes Potenzial für KI-Anwendungen. Das betrifft beispielsweise die Telekommunikationsbranche. Ein Chat-Bot im Kundenservice oder einer Sprach-KI am Telefon gehört für viele Unternehmen bereits zum Standard-Repertoire.

Künstliche Intelligenz findet nach und nach auch Einzug in die Industrie. Bei defekten Industriemaschinen können intelligente Systeme helfen, Anomalien besser und schneller zu erkennen. Ein Produktionsausfall kann für Unternehmen mitunter sehr teuer werden. „Servicekräfte können bei Ausfällen der Maschinen schneller reagieren und sich durch die Analyse des Algorithmus vollkommen auf die Reparatur konzentrieren oder diese sogar aus der Ferne warten“, erklärt Hauke Timmermann. Er ist Referent für digitale Geschäftsmodelle bei eco – Verband der Internetwirtschaft und leitet das Förderprojekt Service-Meister.

Praktische KI-Use-Cases für den technischen Service

Darin entwickelt der Verband gemeinsam mit Industrie-Unternehmen erste praktische Use-Cases. „Wir identifizieren die Service-Prozesse und Abläufe, in denen KI zum Einsatz kommt. Dort werden dann KI-Systeme implementiert, die die Abläufe der Unternehmen optimieren und vereinfachen. Viele Unternehmen starten erste Projekte und setzen sich mit der Technologie auseinander“, so Timmermann

Aber: „Den Unternehmen steht noch viel Arbeit bevor, beispielsweise wenn es darum geht, Maschinen mit Sensorik auszustatten oder eine Datenkultur zu entwickeln“, sagt Timmermann. Auch die Denkweise über KI sollte sich in Unternehmen und unter Fachkräften ändern. Es ist wichtig, dass Fachkräfte die Unterstützung durch Chat-Bots und intelligente Systeme akzeptieren und für ihre alltägliche Arbeit nutzen.

Smartes Ticketsystem im Projekt Service-Meister

Das Unternehmen OGE versucht diesen Anspruch in die Tat umzusetzen. Mit einem Use Case im Projekt Service-Meister unterstützt OGE das Monitoring des aktiven Korrosionsschutzes an den Gaspipelines mit KI. Es erforscht, wie aufkommende Anomalien in den Datenströmen zu interpretieren sind. Die schwachen Ströme unterliegen vielen Umwelteinflüssen. Nicht immer ist ein aktueller Ausreißer gleich ein Indiz für eine Gefährdung des Korrosionsschutzes.

OGE hat die IT-System für den Korrosionsschutz 2020 umfangreich modernisiert und digitalisiert. Alle Datenströme laufen in dieser Schaltzentrale auf Basis von AZURE Services zusammen. Sie werden protokolliert, bewertet und quittiert und von dort werden auch die Serviceaufträge im Falle echter Probleme angestoßen. „Wir wollen unsere Fachkräfte in der Schaltzentrale mittels KI auf die echten Auffälligkeiten stoßen, sodass sie ihre Zeit nicht mit der Bewertung von Fehlalarmen verbringen müssen“, erklärt der Mathematiker Mathias Einck. Dies sorgt für eine höhere Effizienz und Akzeptanz der Überwachungslösung. Die Automatisierung durch digitale Systeme kann Menschen im Arbeitsalltag so von repetitiven Tätigkeiten entlasten.

Expertenwissen bleibt erhalten

Allgemein können mithilfe von maschinenlesbaren Berichten und Serviceaufträgen, die qualifizierte Fachkräfte erstellen, deren Erkenntnisse für andere Kolleginnen und Kollegen zugänglich gemacht werden. Ein Chat-Bot kann dieses Expertenwissen immer wieder abrufen und an neue Fachkräfte weitergeben. So gehen das Wissen und die Erfahrung von Fachkräften, die beispielsweise in Rente gehen, nicht verloren.

Mit der Unterstützung durch intelligente Systeme können auch geringer qualifizierte Fachkräfte schwierige und komplexe Tätigkeiten ausführen. Dadurch werden hoch-qualifizierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter wiederum entlastet. Mithilfe von Ansätzen wie Robotic Process Automation können aber auch Maschinen schon einfache Aufgaben übernehmen. Künstliche Intelligenz hilft so, den Fachkräftemangel in der Industrie zu entschärft und Service-Ausfälle zu vermeiden.

Einstieg in Machine Learning für Fachkräfte

Noch ist der deutsche Mittelstand nicht auf den digitalen Umbruch eingestellt. Fachkräfte können sich das benötigte Wissen heutzutage aber sehr gut aneignen. Der KI-Campus bietet einen Einstieg in die Themen Industrie 4.0 und Machine Learning für jedes Niveau. Hier können Personen auch ohne Vorwissen einsteigen und die Basics lernen. Gemeinsam mit dem KI-Campus hat der eco Verband ein niederschwelliges und kostenloses E-Learning-Programm für Fachkräfte im technischen Service entwickelt. Es eignet sich auch für Entscheiderinnen und Entscheider, die KI-Systeme in ihrem Betrieb implementieren wollen. Für das Selbststudium gibt es außerdem ein Curriculum, in dem praktische Use Cases zur Einführung datenbasierter Technologien erklärt werden.

Chancen für den Mittelstand: Prozessautomatisierung im technischen Service

Vor allem für mittelständische Unternehmen gibt es noch viel Potenzial. Denn auch hier entstehen viele Daten, die für Machine-Learning-Verfahren nutzbar gemacht werden können. Viele Unternehmen arbeiten beispielsweise mit einem Ticket-System oder haben standardisierte Service-Prozesse. Hier könnten intelligente Algorithmen Muster erkennen, die entstandenen Daten auswerten und Daten-basierte Prognosen für Standard-Fälle treffen. Die entsprechenden Berechnungen sind auch auf Basis von kleineren Datenmengen möglich und sinnvoll. Auch OGE hat mit kleinen Prozessen begonnen.

Die Zukunft von KI in der Industrie

Seit fünf Jahren verfolgt das Unternehmen erste Use Cases und hat mittlerweile eine eigene KI-Strategie entwickelt. Die Beteiligung am Förderprojekt Service-Meister ist ein wichtiger Baustein zur Skalierung. Die Erfahrung zeigt, dass die KI regelmäßig überwacht und an neue Gegebenheiten angepasst werden muss, etwa weil sich Einflussdaten ändern. Auch wenn OGE selbst Data Scientists beschäftigt, muss abgewogen werden, in welchem Bereich das eigene Personal diese Überwachung und stetige Anpassung an neue Begebenheiten umsetzt. Wo sich Prozesse verallgemeinern lassen, wie etwa bei der Anomalie-Detektion und Alarmklassifikation von Sensordaten, können Bausteine aus Projekten wie Service-Meister genutzt werden. So können Unternehmen KI-Expertise auch in solche Prozesse zu integrieren, bei denen sie strategisch eher Fähigkeiten einkaufen möchten. Gleichzeitig können sie sich so auf die bestmögliche Unterstützung der Fachprozesse konzentrieren und dennoch IT-Komponenten zur Effizienzsteigerung und Entlastung des Fachpersonals einsetzen, die auf dem neuesten technischen Stand sind.

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