Mensch und KI bei der gemeinsamen Entscheidungsfindung

Ein Produktionsplaner muss heute alle Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Fertigungsschritten überblicken und die damit verbundenen Restriktionen hinsichtlich Personal-, Material- und Maschinenkapazitäten berücksichtigen. KI dient als zuverlässige Entscheidungshilfe, die den Menschen unterstützt und dessen Arbeit erleichtert. Gemeinsam bilden Mensch und KI ein starkes Team, das in der Lage ist, langfristig fundierte Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig kurzfristig auf unvorhergesehene Ereignisse zu reagieren.

Das Herzstück moderner Produktionsplanung

Die Fragen, wann und in welcher Reihenfolge welche Fertigungsaufträge auf welchen Maschinen von welchen Mitarbeitern zu bearbeiten sind, sind äußerst komplex. Darunter genau die Lösung zu finden, die den besten Effekt hinsichtlich Termintreue und Lieferzeit erzielt, ist enorm zeitaufwendig. Selbst ein Produktionsplaner mit langjähriger Erfahrung stößt hier an seine Grenzen. Es sei denn, er greift auf ein mächtiges Werkzeug zurück: die mathematische Optimierung. Sie gilt als Teilgebiet der künstlichen Intelligenz und ist die geeignete Methode, um komplexe reale Probleme wie die optimale Verteilung von Produktionsressourcen zu lösen. Entwickelt im wissenschaftlichen Bereich des Operations Research bildet sie das Herzstück moderner Produktionsplanungssoftware.

Wie schnell der Mensch allein an seine Grenzen stößt, veranschaulicht ein Beispiel:

Ein Produktionsplaner hat die Aufgabe, aus drei Aufträgen auf drei Maschinen mit unterschiedlichen Eigenschaften die richtige Reihenfolge zu finden, wobei pro Maschine ein Auftrag gefertigt werden soll.
Rechnerisch ergeben sich insgesamt sechs Möglichkeiten (3x2x1), um die drei Aufträge zu verteilen. Diese Aufgabe erscheint überschaubar. Allerdings steigt die Anzahl der Möglichkeiten mit jeder weiteren Maschine und jedem weiteren Auftrag explosionsartig an. Bei 60 Aufträgen und 60 Maschinen liegt die Anzahl der Möglichkeiten bereits bei ungefähr zehn hoch 81 – das ist eine Tredezillarde an Möglichkeiten, eine Größendimension weit jenseits allen menschlichen Auffassungsvermögens.
Erschwerend kommt hinzu, dass die Aufträge miteinander in Beziehung stehen, da spielt dann auch noch die zeitliche Abfolge eine wichtige Rolle. Außerdem kann es vorkommen, dass zu wenig Rohmaterial angeliefert wird, Maschinen ausfallen und Ressourcen über- oder unterlastet sind.
Fazit: Selbst für den besten Produktionsplaner sind diese Faktoren niemals so zu durchschauen, um in akzeptabler Zeit die optimale Entscheidung treffen zu können. Ausgereifte, intelligente Algorithmen können solche Berechnungen hingegen zuverlässig und zügig lösen.

Hand in Hand

Mensch und KI agieren also am besten zusammen als sich gegenseitig unterstützende Partner, die ihre jeweiligen Stärken bei der digitalen Entscheidungsfindung gemeinsam gezielt einsetzen.

• Der Produktionsplaner verfügt über menschliche Expertise wie spezifisches Branchenwissen und Erfahrungen über die betrieblichen Abläufe, er kennt auch die individuellen Gegebenheiten des Unternehmens, die oft nicht in Daten abgebildet sind – zum Beispiel Rüstvorgänge und den damit verbundenen Zeitaufwand.
• KI-Technologie hat die Produktionsprozesse auf einer umfassenden Wissens- und Datenbasis bestmöglich im Blick und unterstützt den Menschen dabei, die Fertigung effektiv zu steuern. Und dazu muss er selbst kein Mathe-Ass sein und gar nicht wissen, welche Variante der KI-Technologien hier nun gerade im Einsatz ist. Sondern er muss lediglich das Dashboard intelligenter Planungssoftware lesen und bedienen können.

KI berechnet termingerechte Auslieferung

Es kann durchaus vorkommen, dass Planungstools mit intelligenten Algorithmen auch Vorschläge machen, die dem Produktionsplaner auf den ersten Blick nicht unbedingt schlüssig erscheinen – die es aber dennoch sind. Wenn beispielsweise wichtige Eil- oder Chefaufträge eingehen, die kurzfristig in den geplanten Ablauf integriert werden müssen, würde der Mensch intuitiv vermutlich der Regel folgen, den dringlichsten Auftrag zuerst zu erledigen. Dies könnte aber nur dazu führen, dass die Termintreue aller anderen Aufträge leidet.
Ein mathematischer Optimierungsalgorithmus kann dagegen auch Vorschläge machen, indem er z. B. Aufträge mit geringerer Priorität unter Berücksichtigung der verfügbaren Kapazitäten in der Fertigungsreihenfolge nach vorne schiebt. In der Folge können nicht nur Eil- und Chefaufträge, sondern insgesamt mehr Aufträge termingerecht ausgeliefert werden. Denn im Gegensatz zum menschlichen Gehirn ist künstliche Intelligenz in der Lage, die Gesamtheit aller möglichen Entscheidungen für eine Fertigungsreihenfolge auszuloten und mit mathematischer Genauigkeit die beste unter ihnen zu bestimmen.

Flexibel und agil auf Veränderungen reagieren

Das gilt auch bei kurzfristig nötigen Entscheidungen, wenn auf unvorhergesehene Ereignisse und Änderungen schnell reagiert werden muss, beispielsweise bei Personal- oder Maschinenausfällen, wenn ein dringenden Eilauftrag eingeht oder es zu anderen Störungen kommt. Auch in solchen Situationen bietet intelligente Produktionsplanungssoftware dem Menschen alle nötigen Informationen zur manuellen Umplanung.
Der Mensch kommuniziert bei der Echtzeitplanung mit der wissensbasierten KI mit dem Ziel, dass die Planung nicht nur theoretisch optimiert ist, sondern dass sie auch tatsächlich machbar und auf dem jeweiligen Shopfloor konkret umsetzbar ist. Der Produktionsplaner kann dabei alle Änderungen und Ungenauigkeiten in Plandaten kompensieren oder bei Störungen schnell und gezielt reagieren, ohne die mittel- und langfristige Planung zu beeinträchtigen.  Er kann beispielsweise Arbeitsgänge manuell alternativen Ressourcen und Zeitfenstern zuordnen oder in der Reihenfolge verändern. Automatisierte Entscheidungen kann der menschliche Experte überprüfen, kontextbezogene Aspekte berücksichtigen und bei Bedarf Korrekturen vornehmen.

Quelle: Inform Software GmbH