
Maschinelles Lernen in der Fertigung: wichtige anwendungen, beispiele und leitlinien für die anwendung
21. März 2024
- Home
- Maschinelles Lernen
- Herstellung
Maschinelles Lernen ist heute einer der Haupttreiber der digitalen Transformation in der Fertigung. Es ist auf dem besten Weg, einen Großteil der arbeits- und datenintensiven Fertigungsprozesse zu verändern und die betriebliche Effizienz der Unternehmen zu verbessern. Hier besprechen wir die zehn wichtigsten Anwendungsfälle des maschinellen Lernens und die Auswirkungen der Technologie auf die Branche, während unsere Berater für maschinelles Lernen eine schrittweise ML-Implementierungs-Roadmap skizzieren und die häufigsten Fallstricke bei der Einführung untersuchen.
Einführung von maschinellem Lernen in der Fertigung: Marktstatistiken
Werfen Sie einen Blick auf die aufschlussreichsten Statistiken zum maschinellen Lernen in der Fertigungsindustrie:
Wachstumsrate der KI in der fertigung von 2019 bis 2027
Fortune Business Einblicke
KPIs für Unternehmen, die maschinelles Lernen in der Fertigung aktiv einsetzen
McKinsey & Unternehmen
der Unternehmen erwarten, dass sie ihre Effizienz mit digitalen Technologien steigern werden
PwC
Die Bedeutung der Einführung von ML in der fertigung
Schaubild 1: Durchschnittliche Verbesserung durch maschinelle Intelligenz, nach KPI
Datenquelle: mckinsey.com - Auf dem Weg zur intelligenten Produktion: Maschinelle Intelligenz im Geschäftsbetrieb, 2022
Grafik 2: Neun von zehn Unternehmen investieren in digitale Fabriken
Datenquelle: pwc.de-Digitale Fabriken 2020: Die Zukunft der Fertigung gestalten
Auf maschinellem Lernen basierende Technologien für die Fertigung
Prädiktive Analytik
Intelligente Prozessautomatisierung (IPA)
Computer-Vision
Computer-Vision ist ein Bereich der künstlichen Intelligenz, der es Computern ermöglicht, Erkenntnisse aus visuellen Informationen zu ziehen. Computer-Vision in der Fertigung wird eingesetzt, um automatisch eine Qualitätsprüfung der Produkte in jeder Phase des Produktionsprozesses durchzuführen, Roboter bei der Produktmontage zu steuern und die Sicherheit der Mitarbeiter durch eine proaktive Überwachung der Produktionsanlagen zu gewährleisten.
Neuronale Netze
Suchen Sie einen zuverlässigen ML-Beratungspartner?
10 Anwendungsfälle des maschinellen Lernens in der Fertigung
Qualitätskontrolle
Nachfrageprognose
Vertragsmanagement
Produktentwicklung
Optimierung der Produktion
Cybersecurity
Robotik
Verwaltung der Aufträge
Digitaler Zwilling
Maschinelles Lernen in allen Bereichen der Fertigung
Viele Anwendungsfälle des maschinellen Lernens ähneln sich zwar von einem Fertigungssektor zum anderen (vorausschauende Instandhaltung, Produktqualitätskontrolle, Bestandsmanagement), doch gibt es auch branchenspezifische Anwendungsfälle, die wir im Folgenden skizzieren:
Lebensmittel
- Sortieren von Lebensmitteln mit Hilfe von Computer Vision
- Schnelles Analysieren des Reifegrads von Obst und Gemüse
- Reinigungsgeräte, die nicht demontiert werden müssen
Automobilindustrie
- Selbstfahrende Funktionen
- Sprachassistenten und Funktionen zur Erkennung von Emotionen
- Klassifizierung und Erkennung von Mängeln
- Überprüfung des ordnungsgemäßen Zusammenbaus des Modells
Möbel
- Kostengünstiger generativer Entwurf
- Visuelle Kontrolle der Fertigerzeugnisse
Halbleiter und Computer
- Visuelle Inspektion von Wafern
- Chipentwicklung und -design
Kunststofferzeugnisse
- Autonome Sortierung von wiederverwertbaren Materialien
- Optimierung des Spritzgießens
Fertigungsunternehmen, die erfolgreich maschinelles Lernen einsetzen
Anzeichen dafür, dass Sie maschinelles Lernen einsetzen sollten
Unsichere Arbeitsumgebungen
Unsichere Arbeitsumgebungen
Roboter, die mit fortschrittlichen Computer-Vision-Systemen ausgestattet sind, können zwischen Objekten und Personen unterscheiden und intelligente Entscheidungen über die Wegfindung und die Bewegung im Allgemeinen treffen, was die Sicherheit der Mitarbeiter vor Ort erheblich erhöht.
Ineffiziente Wartung der Ausrüstung
Ineffiziente Wartung der Ausrüstung
Mit Hilfe von IoT-Sensoren und maschinellem Lernen können Techniker wertvolle Zeit und Ressourcen einsparen, indem sie Wartungsprüfungen nur dann durchführen, wenn die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls in naher Zukunft hoch ist, anstatt den Zustand der Maschinen routinemäßig zu überprüfen.
Ineffiziente Sichtprüfung
Ineffiziente Sichtprüfung
Herkömmliche visuelle Inspektionssysteme beruhen auf hochauflösenden optischen Kameras, die visuelle Daten erfassen, die dann mit einer Vorlage verglichen werden, um Fehler zu erkennen. Geringfügige Schwankungen in der Umgebung oder im Produkt selbst führen zu einer hohen Anzahl von Fehlalarmen. Werkzeuge für die maschinelles Lernen unterstützende Sichtprüfung hingegen lassen sich nicht durch Umgebungsänderungen aus der Ruhe bringen und können kontinuierlich lernen, was zu einer verbesserten Präzision der Sichtprüfung führt.
Begrenzte Designoptionen
Begrenzte Designoptionen
Kreativität ist zwar eine ausschließlich menschliche Fähigkeit, aber Maschinen können sie verstärken und erweitern. Wenn einem auf maschinellem Lernen basierenden generativen Designsystem eine sehr eng definierte Reihe von Parametern und Einschränkungen vorgegeben wird, übersteigt die Anzahl der Designoptionen in der Regel bei weitem den menschlichen Output.
Ungenaue Nachfrageprognosen
Ungenaue Nachfrageprognosen
Statt sich auf Bauchgefühl und Branchenerfahrung zu verlassen, können Unternehmen maschinelles Lernen einführen, um die Nachfrageprognose zu optimieren. Dank ihrer Fähigkeit, enorme Datenmengen in Echtzeit zu verarbeiten, können die Nachfragevorhersagen viel genauer werden.
Ein schrittweiser Leitfaden für die Umsetzung
1
Anwendungsfalldefinition
Wie bei jeder Technologieimplementierung beginnt alles mit der Definition von Anwendungsfällen, und realisierbare und wertschöpfende Anwendungsfälle ergeben sich aus tatsächlichen Geschäftsanforderungen. Wenn es beispielsweise zu viele Kundenbeschwerden über Ausschussware gibt, könnte die Investition in ein durch maschinelles Lernen ergänztes Qualitätskontrollsystem eine gute Idee sein.
2
Datenerfassung
Nachdem Sie einen ML-Anwendungsfall definiert haben, müssen Sie festlegen, welche Daten Sie benötigen und woher Sie diese beziehen können. Für die vorausschauende Wartung sind dies beispielsweise Daten, die von Maschinensensoren generiert werden, und für visuelle Inspektionssysteme sind es Tausende von Bildern fehlerhafter Produkte.
3
Datenbereinigung und -formatierung
Maschinelle Lernmodelle sind nur so gut wie die Daten, mit denen Sie sie füttern. Damit maschinelle Lernwerkzeuge effektiv arbeiten können, müssen Sie die ursprünglich gesammelten unstrukturierten Rohdaten bereinigen, formatieren, kontextualisieren und organisieren. Idealerweise sollte dieser Prozess für jeden Datensatz durchgeführt werden, den Sie sammeln, da er einen erheblichen Einfluss auf Ihre zukünftigen ML-Anwendungen haben kann.
4
Datenvisualisierung
Auch wenn es für Ihren speziellen Anwendungsfall vielleicht nicht zwingend erforderlich erscheint, Daten zu visualisieren, ist die Datenvisualisierung doch ein sicherer Weg, um das volle Potenzial von maschinellem Lernen und fortschrittlichen Analysen im Allgemeinen auszuschöpfen. Leicht verständliche Dashboards können äußerst nützlich sein, um wertvolle Erkenntnisse über Fertigungsprozesse zu gewinnen.
5
Modelltraining
Nachdem die Daten den gewünschten Zustand erreicht haben, können Sie mit dem Training Ihres Machine-Learning-Modells beginnen. Durch die Verarbeitung historischer und aktueller Daten mit dem Algorithmus können Sie Muster identifizieren, die zu Ineffizienzen in einem bestimmten Prozess führen. Die Auswahl des Algorithmus würde den Rahmen dieses Leitfadens sprengen, doch die Bedeutung der Wahl des richtigen Algorithmus sollte niemals unterschätzt werden.
6
Modellvalidierung und -bereitstellung
Um sicherzustellen, dass Ihr Machine-Learning-Modell in einem realen Szenario nützlich sein kann, ist es entscheidend, es an zuvor ungesehenen realen Daten zu testen. In den meisten Fällen zeigen diese Tests die Notwendigkeit ausreichender Modellanpassungen und Verbesserungen auf. Wenn das Modell nach mehreren Tests wie vorgesehen funktioniert, können Sie es sicher in die Produktionsumgebung bereitstellen.
7
Kontinuierliches Modell-Retraining
Im Bereich des Machine Learning ist die Implementierung nie eine einmalige Anstrengung. Da sich die Produktionsumgebung, Produkte, Prozesse, Daten und Menschen verändern und weiterentwickeln, werden Machine-Learning-Modelle ziemlich schnell veraltet. Um die Wirksamkeit des Modells aufrechtzuerhalten, ist es entscheidend, sie kontinuierlich neu zu trainieren, zu aktualisieren und bereitzustellen.
Möchten Sie die fertigung mit ML rationalisieren?
Herausforderungen bei der Einführung von maschinellem Lernen und wie sie gelöst werden können
Angesichts der vielen potenziellen Anwendungsfälle und Vorteile, die KI und maschinelles Lernen für Fertigungsunternehmen mit sich bringen können, fragt man sich, warum diese Technologie nicht von mehr Unternehmen eingesetzt wird. In ihrem Bericht "AI Adoption in the Enterprise" aus dem Jahr 2021 hat O'Reilly Media herausgefunden, welche Aspekte der Implementierung dieser Technologie sich als besonders schwierig erweisen.
Mangel an Talenten
Mangel an Daten
Suche nach einem Startpunkt
Im Kontext der fertigung ist scheinbar jeder Anwendungsfall der richtige für eine ML-Implementierung. Jeder Hersteller würde gerne die genauen Gründe für Maschinenausfälle kennen und Routineaufgaben wie die Bestandsverwaltung an die Algorithmen abgeben. Eine erfolgreiche Anwendungsfalldefinition läuft darauf hinaus, dass echte Geschäftsbedürfnisse adressiert werden. Mit anderen Worten: Anwendungsfälle für maschinelles Lernen müssen greifbare finanzielle Auswirkungen haben. Wenn Sie der Meinung sind, dass Sie den richtigen Anwendungsfall ausgewählt haben, ist es immer eine gute Idee, klein anzufangen. Setzen Sie das Tool für maschinelles Lernen in einer einzigen Fabrikhalle in einer einzigen Produktionslinie ein, bevor Sie es auf andere Anlagen ausweiten, um zu sehen, ob sich der Einsatz lohnt.
Steigern Sie Ihre Produktionsleistung mit ML
Maschinelles Lernen ist eine wesentliche Technologie für die Verwirklichung der Industrie 4.0-Transformation im Fertigungsbereich, und es ist nicht überraschend, dass Unternehmen aktiv in diese Technologie investieren. In der Zwischenzeit sind ML-Lösungen in den Fabriken aufgrund des raschen technologischen Fortschritts immer häufiger anzutreffen. Die Vorteile des maschinellen Lernens sind zahlreich, darunter die Herstellung hochwertiger Produkte, die Reduzierung von Ausfallzeiten, die Steigerung von Produktivität und Effizienz, die Optimierung von Ressourcen und die Verbesserung der Sicherheit. Wenn Sie Ihre betriebliche Effizienz mit maschinellem Lernen verbessern möchten, zögern Sie nicht, sich mit den Experten von Itransition in Verbindung zu setzen und Ihr Projekt zu besprechen.

Dienst
Beratung zum maschinellen Lernen
Erfahren Sie mehr über unser Angebot an ML-Beratungsleistungen sowie über Technologien, Anwendungsfälle, die Implementierungs-Roadmap und die Rentabilität.

Dienst
Predictive Analytics-Beratung: Unsere Dienstleistungen & Expertise
Unsere Predictive-Analytics-Beratung hilft Ihnen, Kundenverhalten, Marktnachfrage, Betrug, Abwanderung sowie Umsatz- und Finanzrisiken vorherzusagen.
Mehr über Dienstleistungen zum maschinellen Lernen
Dienstleistungen