Ausgangslage/Motive für die Entwicklung

Intelligente schlanke Produktion mit künstlicher Intelligenz (KI) bezieht sich auf die Integration von KI-Technologien in Fertigungsprozesse, um die Effizienz zu steigern, Verschwendung zu reduzieren und die Ressourcennutzung zu optimieren. Die Grundsätze der schlanken Produktion zielen darauf ab, Verschwendung zu minimieren und wertschöpfende Aktivitäten zu maximieren, während KI fortschrittliche Analysen, Vorhersagefunktionen und Automatisierung zur weiteren Rationalisierung der Abläufe bietet.

Ziele

Im Folgenden wird erläutert, welche Ziele mit KI für eine intelligente, schlanke Produktion mit dem Lernprojekt angestrebt werden:

1. Vorausschauende Wartung: KI-Algorithmen können historische Daten und Sensormesswerte in Echtzeit analysieren, um Anlagenausfälle vorherzusagen, bevor sie auftreten. Dies ermöglicht eine proaktive Wartung, die ungeplante Ausfallzeiten reduziert und die Anlagenauslastung optimiert.
2. Qualitätskontrolle: KI-gestützte Bilderkennung und Algorithmen für maschinelles Lernen können Produkte mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit auf Fehler untersuchen. Durch die frühzeitige Erkennung und Behebung von Mängeln im Produktionsprozess können Hersteller Ausschuss und Nacharbeit minimieren.
3. Bedarfsprognose: KI-Algorithmen können historische Verkaufsdaten, Markttrends und externe Faktoren analysieren, um die Nachfrage genauer zu prognostizieren. So können Hersteller ihre Produktionspläne optimieren, Lagerbestände reduzieren und schnell auf Nachfrageänderungen reagieren.
4. Optimierung der Lieferkette: KI kann die Abläufe in der Lieferkette optimieren, indem sie riesige Datenmengen aus verschiedenen Quellen analysiert, darunter Zulieferer, Logistikanbieter und die Marktnachfrage. Dies ermöglicht eine bessere Bestandsverwaltung, kürzere Vorlaufzeiten und eine bessere Reaktionsfähigkeit auf Kundenbedürfnisse.
5. Prozess-Optimierung: KI-Algorithmen können Produktionsdaten analysieren, um Ineffizienzen und Engpässe in Fertigungsprozessen zu erkennen. Durch die Optimierung der Arbeitsabläufe und der Ressourcenzuweisung können Hersteller ihre Produktivität steigern und die Durchlaufzeiten verkürzen.
6. Autonome Roboter: KI-gesteuerte Roboter können sich wiederholende Aufgaben wie Materialtransport, Montage und Verpackung automatisieren. Durch den Einsatz von autonomen Robotern können Hersteller ihre Effizienz steigern, die Arbeitskosten senken und eine gleichbleibende Qualität gewährleisten.
7. Adaptive Steuerungssysteme: KI-basierte Steuerungssysteme können Produktionsparameter dynamisch und in Echtzeit an veränderte Bedingungen und Nachfrageschwankungen anpassen. Auf diese Weise können Hersteller die Produktionsleistung optimieren und gleichzeitig Qualitätsstandards einhalten.
8. Energiemanagement: KI-Algorithmen können die Energienutzung in Produktionsanlagen optimieren, indem sie Energieverbrauchsmuster analysieren und Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung aufzeigen. Dies trägt zur Senkung der Energiekosten und der Umweltbelastung bei.

Lehr- und Lernmethoden

Intelligente schlanke Produktion mit KI erfordert eine innovative Herangehensweise an Lehr- und Lernmethoden, um die Studierenden auf die neuen Technologien und Prozesse vorzubereiten. Hier sind Methoden, die in diesem Kontext für das Lehrprojekt eingesetzt werden:

1. Präsenz-Vortrag und Online-Kurse: Der Präsenz-Vortrag dient zur effizienten Wissensvermittlung aus der Theorie und dem Erfahrungsschatz des Vortragenden. Dabei ist zu beachten, dass die Aufmerksamkeitsspanne einer Einheit von 45 Minuten nicht überschritten wird. Kurze Pausen nach jeder Einheit ermöglichen kompakten Wissenstransfer. Interaktive Online-Kurse mit Moodle ermöglichen den Studierenden, asynchron und flexibel im eigenen Tempo zu lernen. Dieses Methodenpaar kann sowohl theoretisches Wissen über Smart Lean Produktion als auch praktische Anwendungen von KI in der Produktion abdecken.
2. Simulationen und virtuelle Umgebungen: Mit dem Computer-Applikation Plant Simulation von Siemens PLM Software können die Studierenden virtuelle Erfahrungen mit Produktionsprozessen sammeln. Durch das Experimentieren in virtuellen Umgebungen können sie Risiken minimieren und verschiedene Szenarien durchspielen.
3. On-the-Job-Training mit Augmented Reality (AR): Durch die Integration von AR-Technologien mit Datenbrillen in das On-the-Job-Training im Labor können die Studierenden kontextbezogene Anleitungen und Unterstützung direkt am Arbeitsplatz erhalten. Dadurch werden sie schnell neue Fähigkeiten erlernen und Probleme lösen.
4. Peer-Learning und Wissenstransfer: Die Gruppeneinteilung fördert den Wissensaustausch zwischen fertigungserfahrenen Studierenden und Studierenden mit weniger Erfahrung. Peer-Learning ermöglicht es den Studierenden, voneinander zu lernen und Best Practices auszutauschen. Allerdings muss der Lehrenden auf die Arbeitssicherheit hinweisen und deren Einhaltung sicherstellen, ebenso ist das Vorzeigen von Montageschritten im Anlassfall notwendig.
5. Gamification: Die Implementierung von spielerischen Elementen in den Lernprozess, zum Beispiel: Welches Team kann am schnellsten das Stirnradgetriebe zusammenbauen? Oder: Welches Team verwendet die meisten AR-Instruktionen? Gamification hilft die Motivation und das Engagement der Studierenden zu steigern. Belohnungen, Punkte und Ranglisten werden verwendet, um den Lernfortschritt zu verfolgen und Anreize zu schaffen.
6. Projektbasiertes Lernen: Die Studierenden bekommen die Möglichkeit, in multidisziplinären Teams an realen Projekten zu arbeiten. Durch die praktische Anwendung ihres Wissens können sie ihre Fähigkeiten verbessern und gleichzeitig konkrete Ergebnisse für das Praxisprojekt erzielen.
7. Kontinuierliches Feedback und Coaching: Der Vortragende implementiert regelmäßige Feedback-Schleifen und Coaching-Sitzungen, um den Lernfortschritt der Studierenden zu unterstützen und individuelle Entwicklungsziele zu setzen. Dadurch können sie gezielt an ihren Schwächen arbeiten und ihre Stärken weiter ausbauen.
8. Change-Management-Training: Da die Einführung von Smart Lean Produktion mit KI auch Veränderungen in der Unternehmenskultur mit sich bringt, ist es wichtig, die Studierenden auf diese Veränderungen vorzubereiten. Change-Management-Training kann ihnen helfen, mit den neuen Herausforderungen umzugehen und sich mit ihrem Team erfolgreich anzupassen.

Durch die Kombination dieser verschiedenen Lehr- und Lernmethoden unterstützt die Vortragende die Studierenden, dass sie gut auf die Integration von KI in die Lean-Produktion vorbereitet sind und die Vorteile dieser Technologien voll ausschöpfen können.

Ergebnisse

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine intelligente, schlanke Produktion mit KI die Möglichkeit bietet, industrielle Abläufe zu optimieren und Verschwendung zu minimieren, um in der sich schnell entwickelnden Marktlandschaft von heute wettbewerbsfähig zu bleiben. Durch die Nutzung von KI-Technologien können die Studierenden mehr Agilität, Effizienz und Nachhaltigkeit im gesamten Produktionsprozess erreichen.