Fabrik der Zukunft verbindet Automatisierung mit menschlicher Kontrolle
Die Fabrik der Zukunft revolutioniert die industrielle Produktion. Im Mittelpunkt steht zunehmend der Ansatz "Human in the Loop", kurz HITL. Dabei arbeiten Systeme der künstlichen Intelligenz und menschliche Beschäftigte gemeinsam an Aufgaben innerhalb der Produktion. Das berichten unsere Kollegen von Finance.si.
Fabriken der Zukunft führen fortschrittliche Technologien zusammen, um hochautomatisierte, intelligente und nachhaltige Produktionssysteme zu schaffen. Zwei zentrale Konzepte treiben diese Entwicklung voran: die NBIC-Konvergenz und die sogenannten DARQ-Technologien. Beide verändern die Vorstellungen von einer vollständig automatisierten Produktion in geschlossenen Anlagen. In diesem Zusammenhang ist auch von "dunklen Fabriken" die Rede, die rund um die Uhr und an sieben Tagen pro Woche arbeiten.
Die NBIC-Konvergenz verbindet Nano-, Bio-, Informations- und Kognitionswissenschaften. In der modernen Produktion verwischen diese Technologien bereits die Grenze zwischen physischer und biologischer Fertigung. Zugleich optimieren sie den gesamten industriellen Lebenszyklus.
Die Nanotechnologie ermöglicht bereits, Mikrokomponenten und Nanomaterialien mit äußerst hoher Präzision herzustellen und in intelligente Lieferketten einzubinden. Die Biotechnologie setzt in Bereichen wie der Biopharmazie und der synthetischen Biologie auf sterile und robotergestützte Produktionsprozesse.
Die Informationstechnologie konzentriert sich auf Big-Data-Netzwerke und das Internet der Dinge. Sie ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit und flexible Reaktionen auf Veränderungen der Marktnachfrage.
Die Kognitionswissenschaft wiederum versetzt Maschinen mithilfe künstlicher Intelligenz in die Lage, zu lernen, sich selbst zu korrigieren und operative Entscheidungen zu treffen. Kognitive Modelle sollen Maschinen dabei helfen, komplexe Abläufe zu verstehen und ihre Arbeit selbstständig anzupassen.
Auch die DARQ-Technologien entwickeln sich zu einem Fundament der modernen Industrie. Der Begriff umfasst Distributed-Ledger-Technologien wie die Blockchain, künstliche Intelligenz, erweiterte Realitäten und Quantencomputing. Diese Technologien ermöglichen Unternehmen einen direkteren Zugang zu hoch entwickelten Innovationen und Produkten.
Human in the Loop: Beschäftigte werden zu kognitiven Aufsehern
Fabriken der Zukunft richten sich zunehmend am Modell "Human in the Loop" aus. Die Beschäftigten entwickeln sich dabei von manuellen Bedienern zu kognitiven Aufsehern und Entscheidern. Intelligente Produktion setzt nicht auf eine vollständige Verdrängung des Menschen. Stattdessen verbindet sie menschliches Urteilsvermögen mit maschineller Intelligenz. Dadurch sollen Sicherheit, Flexibilität und die Qualität komplexer Entscheidungen steigen.
"Human in the Loop" beschreibt in der Produktion ein Betriebsmodell, bei dem Systeme künstlicher Intelligenz und menschliche Beschäftigte gemeinsam Aufgaben bearbeiten. Die künstliche Intelligenz analysiert Daten und formuliert Empfehlungen. Der menschliche Experte behält jedoch die Befugnis, eine Entscheidung zu prüfen, zu verändern oder abschließend zu treffen. Dies soll in komplexen Produktionsumgebungen Sicherheit, Verantwortlichkeit und Präzision gewährleisten.
In den vergangenen zehn Jahren verfolgte die Produktionstechnologie oft das unausgesprochene Ziel, den Menschen möglichst vollständig aus den Abläufen zu entfernen. Die Fabrik mit ausgeschaltetem Licht galt als Idealbild. Menschliche Arbeitskräfte betrachteten viele Unternehmen vor allem als Quelle von Schwankungen und Fehlern, die sich mithilfe von Technologie beseitigen ließen.
Mit der Einführung des HITL-Modells soll sich diese Logik verändern. KI-Agenten und automatisierte Systeme übernehmen immer mehr Routinearbeiten. Dazu zählen die Dateneingabe, die Einsatzplanung und einfache Kontrollaufgaben.
Der Wert menschlicher Beschäftigter verschwindet dadurch nicht. Er steigt vielmehr deutlich. Allerdings verändert sich die Art dieses Wertes. Unternehmen lösen sich zunehmend von einem Modell, in dem Menschen als unzureichende Roboter eingesetzt werden und vor allem wegen ihrer Hände und Augen als wertvoll gelten. Stattdessen entwickelt sich ein System, in dem das menschliche Urteilsvermögen den wichtigsten Beitrag der Beschäftigten darstellt.
"Human in the Loop" bildet die technische und organisatorische Architektur für diesen Wandel. Der Mensch fungiert nicht nur als Ersatzlösung für den Fall, dass künstliche Intelligenz versagt. Das Modell soll vielmehr zu einem dauerhaften Betriebssystem für eine Welt werden, in der Flexibilität wichtiger ist als reine Routineeffizienz.
Lange Zeit behandelte die Industrie Beschäftigte in der Produktion wie biologische Maschinen. Sie sollten sich wiederholende Aufgaben ausführen, komplexe Standardarbeitsanweisungen auswendig lernen und die Lücken zwischen voneinander getrennten Systemen manuell überbrücken. Dabei besaßen Menschen stets einen wesentlichen Vorteil, der der künstlichen Intelligenz fehlte: Urteilsvermögen. Künstliche Intelligenz kann sehr große Datenmengen verarbeiten, kaum erkennbare Muster wie Veränderungen bei Maschinenschwingungen identifizieren und logische Abläufe schnell ausführen. Menschen sind dagegen besonders stark, wenn Nuancen, Zusammenhänge, ethische Fragen und unerwartete Ereignisse berücksichtigt werden müssen. Sie können mit Situationen umgehen, die kein Modell zuvor gesehen hat.
HITL-Architekturen ermöglichen es, Menschen nicht länger für Aufgaben einzusetzen, die künstliche Intelligenz besser erledigt. Beschäftigte können sich stattdessen vollständig auf Entscheidungen konzentrieren, die besonders weitreichende Folgen haben.
Fabrik der Zukunft: Das Paradox der Automatisierung
In der Ingenieurwissenschaft existiert ein als "Ironie der Automatisierung" bekanntes Paradox. Die britische Psychologin Lisanne Bainbridge prägte den Begriff in einem wegweisenden Aufsatz aus dem Jahr 1983. Das Paradox besagt, dass der menschliche Bediener umso wichtiger wird, je fortschrittlicher ein automatisiertes System arbeitet. Seine Bedeutung nimmt durch die Automatisierung nicht ab, sondern zu.
Der Grund liegt darin, dass automatisierte Systeme routinemäßige, sich wiederholende und klar definierte Aufgaben besonders effizient bearbeiten. Dem Menschen bleiben dadurch vor allem komplexe, mehrdeutige und besonders riskante Ausnahmefälle. Verlässt sich eine Fabrik vollständig auf autonome künstliche Intelligenz, kann bereits eine Rohstoffcharge mit leicht abweichenden chemischen Eigenschaften gravierende Folgen haben. Das Modell könnte daraufhin Tausende fehlerhafte Bauteile herstellen.
Ein Mensch innerhalb der Entscheidungsschleife erkennt möglicherweise die Abweichung. Er kann das Modell verändern und die Produktionsparameter auf Grundlage seiner praktischen und physischen Erfahrung anpassen.
Die Entwicklung intelligenter Fabriken endet nicht mit künstlicher Intelligenz und dem Modell "Human in the Loop". Weitere Technologien stehen bereits am Anfang ihrer industriellen Entwicklung. Dazu zählen hybride Intelligenz, Schwarmintelligenz, fortschrittliche Gehirn-Computer-Schnittstellen und amorphes Computing.
Für die deutsche Industrie ist das Thema grundsätzlich relevant: In einer stark von Maschinenbau, Automobilproduktion, Chemie und industrieller Automatisierung geprägten Wirtschaft stellt sich zunehmend die Frage, wie Unternehmen künstliche Intelligenz einsetzen, ohne menschliches Fachwissen aus den Produktionsprozessen zu verdrängen. Das HITL-Modell bietet dafür einen möglichen Ansatz, weil es automatisierte Effizienz mit menschlicher Kontrolle verbindet.
Anmerkung: Janez Škrlec war langjähriges Mitglied des slowenischen Rates für Wissenschaft und Technologie. Er gründete den Ausschuss für Wissenschaft und Technologie bei der slowenischen Handwerks- und Unternehmerkammer OZS. Seine Arbeitsschwerpunkte liegen in den Bereichen Elektronik, Mechatronik, Bionik und Nanotechnologie.
