INDUSTRIAL TECHNOLOGY
Mensch und KI als Teamkollegen der Zukunft © GettyImages/IV
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Paul Christian Jezek 29.10.2020

Mensch und KI als Teamkollegen der Zukunft

Oberösterreich initiiert ein neues, internationales Forschungsprojekt.

HAGENBERG. Auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierende Systeme sind die neuen Teamkollegen der Zukunft. Sie sollen den Menschen am Arbeitsplatz tatkräftig unter die Arme greifen – insbesondere da, wo hohe Flexibilität gefragt ist, wie z.B. bei der Fertigung von individuellen Produkten in Losgröße 1. Wichtig ist, dass der Mensch seinem „künstlichen“ Teamkollegen vertraut und diese gut miteinander kommuniziert können.

Das Software Competence Center Hagenberg (SCCH) hat dazu das internationale Forschungsprojekt Teaming.Ai initiiert und leitet dieses auch. Gemeinsam mit europäischen Top-Partnern aus Forschung und Industrie wird das visionäre Konzept anhand von Demonstratoren in den Bereichen Qualitätsinspektion, Maschinendiagnostik und Unfallprävention realisiert und veranschaulicht.

Mit SCCH (federführend im KI-Bereich) und Profactor (Experte im Manufacturing) bringen gleich zwei Forschungszentren aus dem UAR Innovation Network international ihre Expertise ein. Das erfolgreiche Teamwork innerhalb des UAR Innovation Network hat dazu beigetragen, mit diesem Projekt knapp 1,4 Mio. € an Fördergeldern nach Oberösterreich zu bringen – bei einem Gesamtbudget von etwas mehr als 5,7 Mio. €.

Flexibel fertigen mit Köpfchen
KI in der Produktion ist eine Schlüsselfrage für die globale Wettbewerbssituation von Gesamteuropa, denn in den USA und China ist KI im Industriebereich nicht so stark präsent. „Die EU fokussiert sich auf die Reindustrialisierung und die KI-gestützte Produktion, deshalb gab es auch den Call AI for Manufacturing", sagt der Initiator und Koordinator von Teaming.Ai, Bernhard Moser, Research Director am SCCH. In der Produktion wird sehr viel automatisiert, das funktioniert bei großen Losgrößen gut. Der Trend geht aber zu individualisierten Produkten, daher sollen die Fertigungsstraßen flexibler agieren können, mit dem Ziel, effizient in geringeren Losgrößen fertigen zu können.

Durch die Produktion in geringeren Stückzahlen stehen allerdings auch weniger Daten für maschinelles Lernen zur Verfügung. Es braucht daher das Know-how und die Unterstützung erfahrener Fachkräften mit ihrem Wissen zu Prozessen und Zusammenhängen. Für kleine Losgrößen und generell bei Wartungsarbeiten oder beim Umrüsten auf eine neue Produktionslinie braucht man vor allem Kontextinformationen – diese spielen eine wichtige Rolle beim Erkennen von Mustern. „Wir haben es mit statischen und dynamischen Daten zu tun“, sagt Moser. „Das können technische Dokumentationen, System-Logs oder Sensordaten von Maschinen und das Feedback von Menschen sein. Diese Vielfalt an Daten gilt es zu nutzen und auf einen Nenner zu bringen, um Teamwork zwischen Mensch und KI zu ermöglichen. Dazu bieten sich sogenannte Knowledge-Graphen an. Darunter versteht man ganz allgemein eine Systematik, anhand derer Informationen gesucht und miteinander verknüpft werden. Diese werden in Sozialen Medien wie etwa Facebook erfolgreich eingesetzt. Dabei gibt es jedoch einen Haken, denn für Soziale Medien genügt eine Aktualisierung dieser Daten-Strukturen im Bereich von mehreren Stunden. Für industrielle Zwecke aber brauchen wir Aktualisierungsraten im Bereich von Minuten oder sogar Sekunden.“

Die Rolle des Menschen
Neben vielen Herausforderungen aus der Produktion, behandelt das Teaming.Ai Projekt im Kern auch zentrale Fragen des sogenannten „Human Centered AI“ Paradigmas. Dabei geht es darum, sicherzustellen, dass KI-Systeme ethischen Kriterien entsprechen. Entsprechende Richtlinien wurden u.a. von der sogenannten High-Level-AI-Expert Group der Europäischen Kommission erarbeitet. Wie aber kann sichergestellt werden, dass KI-Systeme solche textuell formulierten Richtlinien befolgen? Beispielsweise muss garantiert sein, dass der Mensch die Kontrollhoheit über KI-Systeme hat. „Ein Schlüssel dazu ist, ähnlich wie oben im Zusammenhang mit der Flexibilisierung ausgeführt, ein schneller Mechanismus zur Aktualisierung und Konsistenzprüfung von verlinkten Daten, um zeitgerecht oder bereits im Vorfeld die Missachtung von etwaigen Richtlinien automatisch erkennen zu können“, erläutert Moser. Flexibilisierung in der Industrie und ethische Ansprüche müssen somit kein Widerspruch sein; eine Sichtweise, die von den äußerst positiven Gutachten des Konzeptes von Teaming.Ai untermauert werden. Das SCCH koordiniert dieses Projekt und trägt wesentlich zur technologischen Expertise des Projekts bei.

Die Kernidee von Teaming.Ai Hat sich aus dem FFG Sondierungsprojekt AI@Work (Human Centered AI in Digitized Working Environment) unter der Leitung von Bernhard Moser entwickelt. Mit der Teaming.Ai Engine, dem Herzstück des Projekts – einem ‚Mensch-KI-Teaming-Framework‘, schafft man es erstmals, dass die Zusammenarbeit zwischen Mensch und KI optimiert wird und nicht die KI den Menschen ersetzt. „Die KI lernt vom Menschen über Feedback direkt im Prozess und verbessert daher wiederum ihre Unterstützung für den Menschen“, weiß Mario Pichler, der am SCCH für internationale Kooperationen zuständig ist. „Dadurch soll eine ,Vertrauensbasis‘ in diesem neuen Team entstehen.“

Die Eckdaten
Laufzeit: 3 Jahre (Jänner 2021–Dezember 2023)
Gesamtbudget: 5.7 Mio. €
Projektpartner: Software Competence Center Hagenberg (AT), Idea Soc. Coop (IT), Universität Mannheim (DE), Ideko (ES), Tyris Software (ES), Industrias Alegre (ES), Core Innovation and Technology (GR), Itunova Teknoloji Anonim Sirketi (TR), Farplas Otomotiv Anonim Sirket (TR), Global Equity & Corporate Consulting (ES), Time.Lex (BE), Goimek (ES), WU (AT), TU Dublin (IR) und Profactor (AT).

Die Software Competence Center Hagenberg GmbH (SCCH) ist ein unabhängiges Forschungszentrum im Bereich Software in Österreich und zählt zu den Beteiligungsgesellschaften der Upper Austrian Research GmbH (Member of UAR Innovation Network), der Leitgesellschaft für Forschung des Landes OÖ. Seit der Gründung des SCCH im Jahr 1999 setzt das Comet K1-Kompetenzzentrum auf anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung im Softwarepark Hagenberg. Im Mittelpunkt stehen Data & Software Science. Die enge Kooperation mit Partnern aus der Wissenschaft, insbesondere mit dem Gründungspartner JKU sowie mit zahlreichen namhaften Unternehmen aus Wirtschaft und Industrie, macht das SCCH zu einem Paradebeispiel für eine gut funktionierende Ausrichtung entlang der ‚Innovation Chain‘ Bildung, Forschung und Wirtschaft. Das SCCH hat seine Schwerpunkte sowohl in Software für die Produktion, als auch in den Daten, die durch die lernenden Systeme eine immer größere Rolle spielen. Ohne diese Kombination an Schwerpunkten sind Industrie 4.0 und KI nicht denkbar. Das Comet-Zentrum Software Competence Center Hagenberg wird im Rahmen von Comet – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMDW und Land Oberösterreich gefördert. Das Programm Comet wird durch die FFG abgewickelt.

Das UAR Innovation Network steht für ein Netzwerk hochkarätiger Public Research Organisations, die Unternehmen bei ihren Innovationsvorhaben kompetent unterstützen. In den Forschungseinrichtungen wird gemeinsam mit der Wirtschaft sowie weiteren universitären und außeruniversitären Forschungspartnern an neuen, innovativen Produkten, Verfahren und Dienstleistungen geforscht. Die Upper Austrian Research GmbH, die Leitgesellschaft für Forschung des Landes Oberösterreich, ist an insgesamt elf Forschungseinrichtungen beteiligt (Member of UAR Innovation Network) bzw. wirkt in der Governance weiterer Zentren mit (Partner of UAR Innovation Network) und sorgt so für hohe Qualitätsstandards in der außeruniversitären Forschung und eine laufende Weiterentwicklung der Forschungskompetenzen. (pj)

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