Bosch startet Pilotprojekte für den Einsatz von generativer KI in seiner Produktion. Konkret will der Konzern in zwei deutschen Werken mit generativer KI synthetische Bilder erzeugen, um damit KI-Lösungen für die optische Inspektion zu entwickeln oder bereits vorhandene KI-Modelle zu optimieren.
Bosch geht davon aus, dass sich mit Generativer KI die Zeit von Projektierung über Inbetriebnahme bis hin zum Hochlauf von KI-Anwendungen von derzeit sechs bis zwölf Monaten auf nur noch wenige Wochen reduziert. Nach erfolgreicher Pilotierung soll dieser KI-Service zur Generierung synthetischer Daten allen Bosch-Standorten angeboten werden.
Fast jedes zweite Bosch-Werk nutzt bereits KI in der Produktion
„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.
Je nach Werksgröße und Produktion lassen sich mit Hilfe von künstlicher Intelligenz Produktivitätszuwächse und Kosteneinsparungen von mehreren hunderttausend Euro bis hin zu niedrigen einstelligen Millionenbeträgen pro Jahr und Werk erzielen, ist Stefan Hartung überzeugt: „KI hat hohes Innovationspotential und kann die menschliche Arbeit noch produktiver machen. Als produzierendes Unternehmen, etablierter Fabrikausrüster und Taktgeber bei Industrie 4.0 will Bosch eine führende Rolle bei Entwicklung und Anwendung industrieller KI spielen.“
KI-Praxis: Bosch-Projekte liefern messbaren Mehrwert
Bosch-Pilotwerke setzen KI schon in der Produktionsplanung, -überwachung und -kontrolle ein. Im Werk in Hildesheim beispielsweise ließen sich beim Produktionshochlauf neuer Linien die Taktzeiten dank KI-basierter Datenanalyse um 15 Prozent verringern, im Werk in Stuttgart-Feuerbach wurden durch neue Algorithmen Prüfvorgänge von Komponenten von dreieinhalb Minuten auf drei Minuten reduziert.
„Mit generativer KI gehen wir jetzt den nächsten Schritt in der Evolution von künstlicher Intelligenz und hieven moderne Fertigungen auf ein neues Level“, sagt Bosch-Geschäftsführerin und Digitalchefin Tanja Rückert.
Dabei vertraut Bosch auf eigenes Know-how: Entwickelt wurden die Softwaremodelle für generative KI in der Bosch-eigenen Forschung. Während das eine Bosch-Werk damit synthetisch generierte Bilder erzeugt, um Schweißungen von Kupferdrähten in der Elektromotorenfertigung zuverlässig KI-basiert zu prüfen, legt das andere Werk seinen Schwerpunkt auf die Qualitätssicherung von Hochdruckpumpen.
KI-Schub: Generative KI macht scheinbar Unmögliches möglich
Jahrelang wurden Komponenten zur Kraftstoffeinspritzung im Feuerbacher Werk manuell kontrolliert. Aufgrund von 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 ist daher nun eine skalierbare generative KI, die unterschiedliche Varianten eines Produkts und Fehlerbilder erkennt und verschiedene Anordnungen und Abfolgen im Produktionsprozess berücksichtigt.
Als Basis hat die Bosch-Forschung ein Foundation Model entwickelt, gespeist aus großen Datensätzen des Bosch-Fertigungsnetzwerks. Verfeinert und spezifiziert wird das Foundation Model für Anwendungen vor Ort mit synthetisch generierten Daten. So soll es gelingen, dass die KI selbständig die Komponenten prüft und nur noch „Zweifelsfälle“ Sichtprüfern vorgelegt werden.
Künstlich generierte Bilder unterscheiden sich nicht von realen Bildern
Im Werk in Hildesheim wurden synthetisch generierte Bilder bereits bei ersten Serienanlagen in der Elektromotorenfertigung erfolgreich zum Training eingesetzt. Mit dem menschlichen Auge sind die künstlich generierten Bilder nicht von realen Bildern zu unterscheiden.
Das Werk Hildesheim geht davon aus, dass sich durch den neuen Ansatz die Projektlaufzeit um sechs Monate gegenüber konventionellen Verfahren verkürzt und sich Produktivitätssteigerungen in Höhe von sechsstelligen Euro-Beträgen pro Jahr ergeben. Eine Ausweitung des KI-Ansatzes auf weitere Bosch-Standorte ist geplant.
„Bei der Entwicklung von KI-Lösungen schöpfen wir aus dem Potential, das der Bosch-Fertigungsverbund mit rund 230 Werken bietet. Und wir nutzen neue Technologien. Generative KI hilft, vermeintliche Gegensätze in Einklang zu bringen: Individualisierung und Skalierung – beides zugleich wird mit dieser Technologie möglich“, so Tanja Rückert.
KI-Status: künstliche Intelligenz in Bosch-Werken weit verbreitet
Die Basis für die KI-Nutzung legt die Industrie 4.0. „Bosch digitalisiert und vernetzt seit über zehn Jahren die eigenen Werke und die seiner Kunden. Jetzt kombinieren wir Industrie 4.0 mit künstlicher Intelligenz: Die vernetzte Produktion liefert Daten, die KI wertet sie aus“, erklärt Tanja Rückert.
So werden Fehler frühzeitig erkannt, Ausfallzeiten von Maschinen auf ein Minimum reduziert, Ausschuss wird verringert, Energie zielgerichtet genutzt: „Durch den Einsatz von KI werden Fabriken effizienter, produktiver und umweltfreundlicher“, sagt Tanja Rückert.
Die Bosch-Forschung etwa hat ein KI-basiertes System entwickelt, das Anomalien und Störungen im Fertigungsprozess identifiziert und die Produktqualität erhöht. Die Software ist mittlerweile in rund 50 Bosch-Werken im Einsatz, über 2 000 Fertigungslinien sind angebunden. Auch bei der optischen Inspektion von Komponenten ist künstliche Intelligenz in Bosch-Werken weit verbreitet.
Über 20 Werke nutzen dafür Bosch-Software wie Machine Vision AI. Die vom Bosch-Sondermaschinenbau entwickelte Lösung hilft dabei, schwer zu identifizierende Merkmale wie Kratzer und Ausbrüche in Oberflächen oder Defekte in Schweißnähten nachzuweisen.
KI-Vorreiter: Das Weltwirtschaftsforum zeichnet Bosch-Werke aus
Welche Effekte sich mit KI in der Fertigung erzielen lassen, veranschaulicht auch 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 verringert, der Energiebedarf um sechs Prozent gesenkt, der Ausschuss um neun Prozent gemindert und zugleich die Anlageneffektivität um nahezu zehn Prozent erhöht.
Für seine Leistungen hat das Weltwirtschaftsforum (WEF) das Werk in Bursa in diesem Jahr als Industrie 4.0-Leuchtturm ausgezeichnet. Es ist die vierte Würdigung eines Bosch-Werkes durch das World Economic Forum – zum zweiten Mal speziell für Entwicklungen im Bereich künstlicher Intelligenz. Das zeigt: „KI ist von epochaler Bedeutung und wird die industrielle Produktion grundlegend verändern – zum Besseren“, so Tanja Rückert.
Wie Bosch künstliche Intelligenz in der Produktion einsetzt: Einige Beispiele aus Bosch-Werken
Bosch-Werk Ansbach
Im Bosch-Werk Ansbach 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.
Bosch-Werk Blaichach
Auch das Bosch-Werk Blaichach 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.
Bosch-Werk Changsha
In dem chinesischen Werk Changsha 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.
Bosch-Werk Charleston
Am US-Standort Charleston 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.
Bosch-Werk Dresden
In dem 2021 in Betrieb genommenen Halbleiterwerk in Dresden setzt der Bosch-Konzern auf ein in der eigenen 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.
Bosch-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.
Bosch-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
