Künstliche Intelligenz: Neuer VDMA-Praxisleitfaden zeigt, wie KI machbar ist

Der VDMA-Landesverband Bayern hat die Corona-Zeit gut genutzt und einen KI-Leit­faden für den Mittel­stand erarbeitet. Es ist nicht der erste seiner Art, aber er hat den großen Vor­teil, dass er direkt aus den praktischen Er­fahrungen einer Gruppe von Unter­nehmen entstanden ist.

Zu den 13 Unternehmen der Projekt­gruppe gehören neben Größen wie Siemens und Krauss­Maffei etliche KI- bzw. Software­spezialisten (asimovero.AI, iteratec, MVTec, The Math­Works GmbH und Xitaso) und die System­haus­sparte der Baumüller-Gruppe aus Nürnberg (Automatisierung) Baumüller Anlagen-System­technik, außerdem die Industrie­ausrüster Deprag Schulz in Amberg (Druckluft­werkzeuge und Automation mit Schwerpunkt Schraub­technik), Kiefel aus Freilassing (Maschinen und Anlagen für die Kunststoff­verarbeitung, aber seit Kurzem auch Fiber Thermo­forming), die Münchner Martin GmbH für Umwelt- und Energie­technik sowie die Chr. Mayr GmbH + Co. KG im schwäbischen Mauer­stetten (Antriebs­technik). Wissen­schaftlich begleitet wurde die Arbeit durch das Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungs­technik IGCV und das Institut für Werkzeug­maschinen und Betriebs­wissenschaften (iwb) der TU München.

Der Praxisleitfaden geht so vor, wie vernünftige Firmen vorgehen; er beantwortet im Wesentlichen drei Fragen, und zwar mustergültig:

1. „Künstliche Intelligenz“ – wovon reden wir da überhaupt?
2. Was stellen denn andere Unternehmen mit künstlicher Intelligenz so an?
3. Wie fange ich an, wenn ich herausfinden will, ob bei uns etwas Ähnliches funktionieren kann?

Der erste Teil klärt gut, verständlich und nach Möglichkeit auf Deutsch, was künstliche Intelligenz ist, woher sie kommt, was sie kann, was schwache und was starke KI ist und was das Besondere an maschinellem Lernen oder Deep Learning ist.

Nach einer Übersicht über die wichtigsten Einsatz­felder in der Industrie, geht es dann direkt in die Beispiele: über­schaubare Skizzen von elf Anwendungs­fällen zeigen, welche Schwierig­keiten KI lösen kann, von der Qualitäts­sicherung über Maschinen-Monitoring, Wissens­management, Anomalie­erkennung, Fehler­vorhersage und voraus­schauende Wartung bis zu Robotik, Machine Vision und voll­automatisches Pick and Place. Stark vertreten sind auf diesen Seiten MathWorks und Siemens.

Interessant und für manche neu dürfte das Beispiel Soft­sensoren/virtuelle Sensoren sein: Wo physikalische Mess­größen nicht gut erfasst werden können, z.B. im Inneren einer Maschine, lassen sich die Werte doch aus der Korrelation von anderen Mess­größen mit geeigneten KI-Methoden realistisch extra­polieren. Wer von hier aus weiterdenkt, landet direkt bei digitalen Zwillingen (Digital Twins). Siemens ist es auf diese Weise gelungen, betriebs­synchron die Temperaturen in einem Motor zu schätzen und damit Still­stands­zeiten durch Über­hitzung zu vermeiden (Anwendungsfall 4).

Der dritte Teil setzt nicht ganz bei der Frage an, wer die Kärtchen für den Kreativ­workshop zur Ideen­findung besorgt, aber doch fast auf dieser praktischen Ebene. Vom Business Model Canvas geht es zu Daten­verfügbarkeit, -menge und -qualität, mit einem Seiten­blick auf rechtliche und ethische Grenzen künstlicher Intelligenz. Die Umsetzung wird dann in acht Phasen beschrieben, vom Geschäfts- und Projekt­verständnis über die Daten­vorbereitung (den „Rohbau“) und die Modellierung bis zu Bereitstellung und Wartung; ein Abschnitt zur Projekt­dokumentation mit entsprechender Vorlage beschließt den Hauptteil.

Gut ist, dass der Leitfaden zu jeder Phase die entscheidenden Fragen ausformuliert („Muss das Modell erklärbar sein?“, „Wie sicherheits­relevant sind die Modell­entscheidungen?“, „Wie kann die Zuverlässigkeit des Modells getestet werden?“ etc.) und an der Seite die jeweils relevanten Stake­holder markiert. Die Darstellung gelangt dabei freilich not­gedrungen auch auf höhere Abstraktions­ebenen, bleibt aber dennoch „einfach für das Unter­nehmen zugänglich und überaus praxis­tauglich“, wie Guido Reimann sagt, der im VDMA der KI-Koordinator ist. Da hat er recht. Der Leitfaden ist als erste Wahl für alle diejenigen zu empfehlen, die tatsächlich Nägel mit KI-Köpfen machen wollen – und nicht nur etwas Aus­kennerei für die nächste Sitzung suchen (und selbst die sind mit den Begriffs­erklärungen als Spick­zettel bestens bedient).

Den „Leitfaden Künstliche Intelligenz – Potenziale und Umsetzungen im Mittelstand“ (52 Seiten) gibt es beim VDMA-Landesverband Bayern komplett frei als PDF zum Download.