Intelligenter Assistent: KI unterstützt bei der Fertigung

Produzierende Unternehmen sind gefordert, die immer komplexeren Arbeitsprozesse für alle Mitarbeiter:innen gleichermaßen beherrschbar zu gestalten und so einem drohenden Kompetenzverlust vorzubeugen. Durch ein intelligentes Assistenzsystem sollen Arbeitnehmer:innen zur Selbsthilfe am Arbeitsplatz befähigt und beim Erlernen neuer Fähigkeiten unterstützt werden.

Problemstellung:
Die zunehmende Komplexität und Digitalisierung von Maschinen stellt vor allem Endnutzer:innen, Hersteller:innen und Betreiber:innen von technischen Anlagen vor die Herausforderung, diese effizient zu bedienen und zu warten. Durch den technischen Fortschritt werden Produktionsanlagen immer leistungsfähiger, aber auch anspruchsvoller in der Handhabung. Gleichzeitig führt der Fachkräftemangel dazu, dass weniger erfahrene Mitarbeitende schneller eingearbeitet werden müssen. Wenn Mitarbeitenden in der Fertigung und Montage nicht alle relevanten Informationen über die Maschinen zur Verfügung stehen, um Problembehebungen oder Instandhaltungsarbeiten selbstständig und effizient durchzuführen, erfolgt häufig eine zeitintensive Suche nach möglichen Problemlösungen. Die dafür relevanten Informationen stehen oft in technischen Dokumentationen. Zusätzlich ist häufig auch das Hinzuziehen von Experten oder Expertinnen des Herstellers erforderlich. Diese Abhängigkeit von Expertenwissen kann zu langen Stillstandszeiten führen und die Produktivität verringern.

Zielsetzung:
Um Mitarbeitende je nach Situation effektiv und zielführend bei der Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen, der Prozessdurchführung und der Problembehandlung durch ad-hoc verfügbare relevante Informationen, Expertenwissen und Erfahrungswerte zu unterstützen, bietet eine KI-basierte adaptive Arbeitsassistenz sehr großes Potenzial. Informationen zur Einrichtung und Bedienung des Systems und zur Problemlösung werden häufig von Anbieter:innen eines komplexen Systems den kundenseitigen Endnutzer:innen in Form von technischen Handbüchern zur Verfügung gestellt.

Im Projekt KI-SAA wurde ein KI-basierter Lösungsansatz entwickelt. Die Komponenten bilden die Grundlage für breit akzeptierbare KI-unterstützte Assistenzdienste, die in unterschiedlichen Szenarien in der industriellen Produktion zur Anwendung kommen können.

Die wichtigsten Ziele sind:

• Extraktion von relevanten Informationen aus vorhandenen technischen Handbüchern und Aufbau einer Wissensbasis für das Assistenzsystem
• Bereitstellung einer einfachen und intuitiv zu nutzenden digitalen Assistenz, die Maschinenbediener:innen schnell zu Lösungen führt
• Multimodale Unterstützung der Maschinenbediener:innen u.a. durch Einbinden von Videos und interaktiven Handlungsanweisungen basierend auf Augmented Reality (AR)
• Reduzierung der Suchzeiten für relevante Informationen sowie die Verringerung von Fehlbedienungen und Produktionsausfällen durch eine intelligente KI-gestützte Suche
• Förderung von selbstständigem Lernen am Arbeitsplatz
• Kontinuierliche Verbesserung der Wissensbasis durch das Feedback der Nutzer:innen

Anhand von Anwendungsfällen des Projektpartners Weidmüller, die sich auf die Fehlerbehebung bei komplexen Systemen beziehen, wurde untersucht, welche typischen Eigenschaften solche nutzerzentrierten, intelligenten Assistenten aufweisen müssen. Ziel ist, dass Nutzer:innen mit einer möglichst hohen Akzeptanz und Effizienz mit dem KI-basierten Assistenten zusammenarbeiten.

Ergebnis: 
Im Rahmen des Leuchtturmprojekts „KI-SAA“ wurde eine multimodale KI-basierte Assistenz für Maschinenbediener:innen entwickelt, die ihnen hilft, schneller und situationsbezogen die relevanten Informationen z.B. zur Ersteinrichtung oder zur Fehlerbehebung zu finden. Eine Augmented Reality (AR)-App ermöglicht es dabei, Anleitungen direkt an der Maschine sichtbar zu machen.

Technisch basiert die Lösung auf einem KI-gestützten Information Retrieval, das anhand einer Frage oder Problembeschreibung aus einer Wissensbasis relevante Informationen bereitstellt. Diese Wissensbasis wird mittels eines Parsers erzeugt, der wichtige Texte, Tabellen und Abbildungen aus technischen Handbüchern extrahiert. Ein zusätzliches Highlight ist die AR-Technologie, die Maschinenbediener:innen hilft, Probleme direkt in ihrem Arbeitsumfeld zu lösen. Für Maschinenbediener:innen bedeutet das System eine effizientere Arbeitsweise. Durch die Speicherung von Nutzer-Feedback kann die Wissensbasis zudem kontinuierlich verbessert und erweitert werden. So wird sichergestellt, dass neue Mitarbeitende schnell eingearbeitet werden und erfahrene Bediener:innen stets aktuelle Informationen haben.