Bosch startet jetzt in zwei deutschen Werken erste Projekte, bei denen generative KI synthetische Bilder erzeugt, um KI-Lösungen für die optische Inspektion zu entwickeln und zu skalieren oder bereits vorhandene KI-Modelle zu optimieren. (Bild: Bosch)
Generative KI im Einsatz in Bosch-Werken
Bosch pilotiert generative KI und Foundation Models in der Fertigung. Das Unternehmen startet jetzt in zwei deutschen Werken erste Projekte, in denen generative KI synthetische Bilder erzeugt, um KI-Lösungen für die optische Inspektion zu entwickeln und zu skalieren oder bestehende KI-Modelle zu optimieren. Bosch geht davon aus, dass sich dadurch die Zeit von der Projektierung über die Inbetriebnahme bis zum Hochlauf von KI-Anwendungen von derzeit sechs bis zwölf Monaten auf wenige Wochen verkürzt. Nach erfolgreicher Pilotierung soll dieser Service zur Generierung synthetischer Daten allen Bosch-Standorten angeboten werden.
„Schon heute nutzt nahezu jedes zweite Bosch-Werk KI in der Produktion. Mit Hilfe von generativer KI verbessern wir nicht nur bestehende KI-Lösungen, wir schaffen so auch Grundlagen für eine optimale Durchdringung dieser Zukunftstechnologie in unserem weltweiten Fertigungsverbund“ sagt Stefan Hartung, Vorsitzender der Geschäftsführung der Robert Bosch GmbH.
Denn KI rechnet sich: Je nach Anlagengröße und Produktion lassen sich mit Künstlicher Intelligenz Produktivitätssteigerungen und Kosteneinsparungen von mehreren hunderttausend Euro bis hin zu niedrigen einstelligen Millionenbeträgen pro Jahr und Anlage erzielen. „KI hat ein hohes Innovationspotenzial und kann menschliche Arbeit noch produktiver machen. Als produzierendes Unternehmen, etablierter Fabrikausrüster und Taktgeber für Industrie 4.0 will Bosch eine führende Rolle bei der Entwicklung und Anwendung von industrieller KI einnehmen“, sagt Hartung.
KI-Praxis: Bosch-Projekte bringen messbaren Mehrwert
Bosch-Pilotwerke setzen KI bereits in der Produktionsplanung, -überwachung und -steuerung ein. So konnten im Werk Hildesheim beim Produktionshochlauf neuer Linien die Taktzeiten dank KI-gestützter Datenanalyse um 15 Prozent reduziert werden, im Werk Stuttgart-Feuerbach verkürzten neue Algorithmen die Prüfzeiten für Bauteile von dreieinhalb auf drei Minuten. „Mit der generativen KI gehen wir jetzt den nächsten Schritt in der Evolution der künstlichen Intelligenz und heben die moderne Fertigung auf ein neues Level“, sagt Tanja Rückert, Geschäftsführerin und Digitalchefin von Bosch.
Dabei setzt Bosch auf eigenes Know-how: Die Softwaremodelle für die generative KI wurden in der Bosch-Forschung entwickelt und werden nun von den Bosch-Werken in die Praxis umgesetzt. Während das eine Werk mit synthetisch generierten Bildern die Schweißnähte von Kupferdrähten in der Elektromotorenfertigung zuverlässig KI-gestützt prüft, konzentriert sich das andere Werk auf die Qualitätssicherung von Hochdruckpumpen.
Was ist generative Künstliche Intelligenz (KI)
Generative künstliche Intelligenz (KI) bezieht sich auf Systeme, die in der Lage sind, eigenständig neue Inhalte, Muster oder Designs zu generieren, anstatt lediglich auf vorhandenen Daten zu basieren. In Bezug auf die Fertigungsindustrie wird diskutiert, dass generative KI die Fertigung effizienter und sicherer machen kann, indem sie beispielsweise die Produktionsumgebung einer Fabrik und die Lieferkette optimiert, Kosten senkt, Risiken minimiert und die Nachhaltigkeit verbessert.
Es wird betont, dass generative KI 'langweilig' werden muss, was bedeutet, dass sie zuverlässig, vorhersehbar und einfach in der Anwendung sein sollte, um in großem Maßstab eingesetzt werden zu können.
Die Einfachheit und Vorhersehbarkeit sind entscheidend, um strategische, organisatorische und technische Voraussetzungen zu erfüllen und eine breite Akzeptanz in der Industrie zu finden.
Beispielsweise arbeiten Unternehmen wie Schaeffler und Siemens an der Entwicklung von generativer KI für Produktionsmaschinen.
Insgesamt wird generative KI als ein Instrument betrachtet, das die Fertigungsindustrie transformieren und zu erheblichen Produktivitätssteigerungen führen kann.
KI-Schub: Generative KI macht scheinbar Unmögliches möglich
Jahrelang wurden im Werk Feuerbach Komponenten für die Kraftstoffeinspritzung manuell geprüft. Aufgrund der Beschaffenheit und Komplexität der Produkte sowie Unterschieden im Aufbau der Fertigungslinien war weder eine regelbasierte noch eine KI-gestützte optische Inspektion möglich. Der neue Ansatz: eine skalierbare generative KI, die verschiedene Varianten eines Produkts und Fehlerbilder erkennt und dabei unterschiedliche Anordnungen und Abfolgen im Produktionsprozess berücksichtigt. Als Basis hat die Bosch-Forschung ein Grundlagenmodell entwickelt, das mit großen Datensätzen aus dem Bosch-Produktionsnetzwerk gefüttert wird.
Mit synthetisch generierten Daten wird das Grundlagenmodell für die Anwendung vor Ort verfeinert und spezifiziert. Ziel ist es, dass die KI selbstständig Bauteile prüft und nur noch 'Zweifelsfälle' visuell geprüft werden. Im Werk Hildesheim wurden synthetisch generierte Bilder bereits erfolgreich zum Training an ersten Serienanlagen in der Elektromotorenfertigung eingesetzt. Für das menschliche Auge sind die künstlich erzeugten Bilder nicht von realen Bildern zu unterscheiden. Das Werk erwartet durch den neuen Ansatz eine Verkürzung der Projektlaufzeit um ein halbes Jahr gegenüber herkömmlichen Verfahren und Produktivitätssteigerungen im sechsstelligen Euro-Bereich pro Jahr. Eine Ausweitung des KI-Ansatzes auf weitere Bosch-Standorte ist geplant.
„Bei der Entwicklung von KI-Lösungen schöpfen wir aus dem Potenzial, das der Bosch-Fertigungsverbund mit seinen rund 230 Werken bietet. Und wir setzen neue Technologien ein. Generative KI hilft, vermeintliche Gegensätze in Einklang zu bringen: Individualisierung und Skalierung - beides gleichzeitig wird mit dieser Technologie möglich“, so Rückert.
KI-Status: Künstliche Intelligenz in Bosch-Werken weit verbreitet
Eines haben viele Bosch-Werke gemeinsam: Sie sind nicht nur Vorreiter in Sachen KI, sondern setzen auch konsequent auf Industrie 4.0. „Seit mehr als zehn Jahren digitalisiert und vernetzt Bosch die eigenen Werke und die seiner Kunden. Jetzt kombinieren wir Industrie 4.0 mit Künstlicher Intelligenz: Die vernetzte Produktion liefert die Daten, die KI wertet sie aus“, erklärt Rückert. So werden Fehler frühzeitig erkannt, Maschinenstillstände minimiert, Ausschuss reduziert und Energie gezielt eingesetzt: „Durch den Einsatz von KI werden Fabriken effizienter, produktiver und umweltfreundlicher“, sagt Rückert.
Die Bosch-Forschung hat beispielsweise ein KI-basiertes System entwickelt, das Anomalien und Störungen im Fertigungsprozess erkennt und die Produktqualität erhöht. Die Software ist inzwischen in rund 50 Bosch-Werken im Einsatz, mehr als 2.000 Fertigungslinien sind angeschlossen. Auch bei der optischen Inspektion von Bauteilen ist künstliche Intelligenz in den Bosch-Werken weit verbreitet. Mehr als 20 Werke nutzen dafür Bosch-Software wie Machine Vision AI. Die vom Bosch-Sondermaschinenbau entwickelte Lösung hilft, schwer erkennbare Merkmale wie Kratzer und Ausbrüche in Oberflächen oder Fehler in Schweißnähten zu erkennen.
KI-Vorreiter: Weltwirtschaftsforum zeichnet Bosch-Werke aus
Welche Effekte sich mit KI in der Fertigung erzielen lassen, zeigt das Bosch-Werk in Bursa. Ausgehend von einem hohen technischen Know-how ist es dem türkischen Werk gelungen, mit Hilfe von KI die Fertigungsqualität weiter zu verbessern: Der Wasserverbrauch wurde um 30 Prozent reduziert, der Energiebedarf um sechs Prozent gesenkt, der Ausschuss um neun Prozent verringert und gleichzeitig die Anlageneffektivität um fast zehn Prozent gesteigert.
Für seine Leistungen hat das Weltwirtschaftsforum (WEF) das Werk in Bursa in diesem Jahr als Industrie 4.0-Leuchtturm ausgezeichnet. Es ist das vierte Mal, dass das Weltwirtschaftsforum ein Bosch-Werk auszeichnet - zum zweiten Mal speziell für Entwicklungen im Bereich Künstliche Intelligenz. Das zeigt: KI ist von epochaler Bedeutung und wird die industrielle Produktion grundlegend verändern - zum Besseren", so Rückert.
Quelle: Bosch
Wie Bosch künstliche Intelligenz in der Produktion einsetzt
Beispiele aus Bosch-Werken:
Werk Ansbach
Vor Ort werden Leiterplatten hergestellt, die in Steuergeräten für ABS und ESP sowie für elektronische Lenksysteme zum Einsatz kommen. Besonderes Augenmerk bei der Bestückung der Leiterplatten gilt den Lötstellen: Zwischen 5000 und 8000 davon befinden sich auf jeder Platte. Mit Hilfe eines KI-basierten Messverfahrens wird im Werk Ansbach kontrolliert, ob alle Platinen-Elemente korrekt gelötet sind. Sind sie das nicht, wird das Bild mit der fehlerhaften Lötstelle erfahrenen Sichtprüfern zur Bewertung vorgelegt. Unter dem Strich erhalten diese im Vergleich zum bisherigen Kontrollverfahren also nur noch einen Bruchteil der Bilder. Die KI sorgt so für eine deutliche Entlastung der Sichtprüfer, verbessert die Qualität der Ergebnisse und erhöht die Produktivität.
Werk Blaichach
Auch das Werk in Bayern nutzt KI für die Qualitätskontrolle. Am Standort Immenstadt wissen die Montage-Mitarbeiter, dass das getestete Bauteil fehlerhaft ist, wenn im Prüfstand für ABS-Systeme der Bildschirm rot aufleuchtet. Das Ergebnis liefert ein selbstlernendes System, welches auf Basis gesammelter Daten Fehler-Muster erkennt und so relevante von nicht-relevanten Fehlermeldungen unterscheidet. Die hohe Erfolgsquote wird durch wöchentliches Re-Training der Algorithmen ständig verbessert.
Werk Changsha
In dem chinesischen Werk hat Bosch ein selbstentwickeltes Energiemanagementsystem mit künstlicher Intelligenz eingeführt. Das System stützt sich auf KI-Algorithmen, um den Energieverbrauch in Fertigungslinien vorherzusagen, eine kontinuierliche Produktionsplanung zu ermöglichen und die Geschäfts- und Umweltfaktoren einzubeziehen. Dazu gehören etwa der prognostizierte Kundenbedarf, Produktionspläne, Wetter, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Das spart Energie und verringert Emissionen. Die KI-Lösung hat dem Werk Changsha dabei geholfen, seinen jährlichen Stromverbrauch um 18 Prozent und die Kohlendioxidemissionen um 14 Prozent zu senken. Für seine Leistungen wurde das Werk 2022 vom Weltwirtschaftsforum als Industrie 4.0-Leuchtturm ausgezeichnet.
Werk Charleston
Am US-amerikanischen Standort fertigt Bosch Mobilitätslösungen wie ESP, Elektromotoren oder Einspritzventile für Kraftstoff. Mit Hilfe einer Fehlerursachenanalyse untersucht das Werk kausale Zusammenhänge, die zu Ausschussteilen am Ende des Fertigungsprozesses führen können. Bei der Suche nach Fehlerursachen unterstützt eine KI-Software und durchforstet Milliarden von Daten, die ein Fertigungsmanagementsystem (MES) während der Produktion erfasst und aufzeichnet. Aus diesen Daten leitet die KI mögliche Zusammenhänge zwischen den Messwerten und Qualitätsabweichungen in der Produktionslinie ab und ordnet diese übersichtlich an: Auf einem Dashboard sehen Mitarbeitende eine Rangliste möglicher Ursachen – sortiert nach absteigender Wahrscheinlichkeit.
Werk Dresden
In dem 2021 in Betrieb genommenen Halbleiterwerk setzt das Unternehmen auf ein von der Bosch-Forschung entwickeltes KI-System, das frühzeitig Anomalien und Störungen im Fertigungsprozess erkennt. Mittels vorausschauender Wartung werden Arbeiten an Maschinen und Anlagen dann durchgeführt, wenn sie notwendig sind. Künstliche Intelligenz garantiert vor Ort eine hohe Prozessstabilität und erhöht stetig die Qualität. Dies spart Kunden aufwändige Tests, monatelange Erprobungen werden verkürzt. Bosch produziert so nicht nur schneller, sondern liefert auch früher zuverlässig aus.
Werk Mexicali
Im mexikanischen Werk prüft KI die Qualität und Funktionsfähigkeit der vor Ort gefertigten Multifunktionswerkzeuge, indem sie Geräusche analysiert. Dazu werden am Ende der Produktion Werkzeuge drei Sekunden lang per Mikrofon vermessen, ehe die KI-Software ihre Diagnose liefert: OK oder nicht OK – und die Ergebnisse sind deutlich zuverlässiger, als es menschlichen Kontrolleuren möglich ist. Während der Entwicklungsphase der KI-Lösung wurden rund 300 000 Werkzeuge untersucht. Künftig wird dieses Verfahren bei der Inspektion von über einer Million Produkte pro Jahr im Werk angewendet.
Werk Reutlingen
Künstliche Intelligenz kommt auch bei der Planung von Produktionsprozessen in hochautomatisierten Chipfabriken wie dem Bosch-Halbleiterwerk in Reutlingen zum Einsatz, um die Wafer zeit- und kostensparend durch bis zu 1000 Bearbeitungsschritte zu steuern. Die KI hat alles verfügbare Material für einen Fertigungsschritt im Blick und sortiert die Werkstücke bestmöglich auf Anlagen, so dass sich der optimale Durchsatz ergibt. An vielen Stellen wird die Fertigungsreihenfolge zu 100 Prozent nach Plan der KI durchgeführt. Das sorgt für eine optimale Auslastung der Produktion.
Wissen, was die Industrie bewegt!
Alles zu Industrie 4.0, Smart Manufacturing und die ganze Welt der Technik.
