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Mensch und künstliche Intelligenz vereint: Forschung am AIXLAB

Die Erforschung und Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) im industriellen Kontext ist aktuell ein wesentlicher Innovationstreiber.

Damit künstliche Intelligenz, etwa im Maschinenbau, Menschen bei ihrer Arbeit unterstützt, bedarf es eines besonderen Gestaltungsansatzes. Zwei Faktoren sind hier für den erfolgreichen Einsatz von KI in Kombination mit weiteren neuen Technologien ausschlaggebend: Zum einen sind motivierte Mitarbeiter notwendig, die im Umgang mit KI-Anwendungen geschult sind. Zum anderen kommt es auf ein Umfeld an, das den sicheren und gezielten Einsatz von KI fördert und ermöglicht. Diese beiden Faktoren laufen in einem von drei neuen Forschungsfeldern in der Abteilung Organizational Development am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen zusammen: „Augmented Intelligence“. Hier arbeiten Aachener Wissenschaftler gemeinsam mit nationalen und internationalen Partnern aus Forschung und Industrie an KI-Lösungen für die Produktion, um die menschliche Intelligenz gezielt zu unterstützen. Um diese Lösungen für Mensch und künstliche Intelligenz praxisnah entwickeln und testen zu können, wurde mit dem AIXLAB jüngst ein eigenes Forschungslabor konzipiert. Hierbei greift man auch auf das ergonomische Arbeitsplatzsystem von item zurück.

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Innovative KI-Forschung hautnah im Escaperoom erleben

Ziel des AIXLAB ist die Etablierung eines transdisziplinären Zentrums für Studenten, Forscher, Entwickler und Nutzer, die das Potenzial von künstlicher Intelligenz für die Unterstützung des Menschen verstehen und mitgestalten möchten. Die Grundlage für die Idee des AIXLAB bildet der „Escape Room“ des WZL – eines der Gewinnerprojekte des 2018 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgeschriebenen Hochschulwettbewerbs zum Thema „Arbeitswelten der Zukunft“. Die Grundidee des Escape Rooms war es, den Mitarbeitern in der Fertigung der Zukunft als Prototypen darzustellen.

Wie in einem klassichen Escape Room war es die Aufgabe kleinerer Gruppen, Problemstellungen durch den Einsatz der bereitgestellten Technologien zu lösen, um den Raum verlassen zu können.

Hierzu wurde ein klassischer Industriearbeitsplatz exemplarisch aufgebaut und durch digitale Technologien ergänzt, die im Rahmen von Forschungsprojekten entwickelt wurden. Im Sinne des Grundgedankens eines Escape Rooms war es die Aufgabe kleinerer Gruppen, arbeitsnahe, qualitätsrelevante Problemstellungen durch den Einsatz der bereitgestellten Technologien zu lösen, um den Raum verlassen zu können. „Durch diesen spielerischen Ansatz wurden die Vorteile und Möglichkeiten digitaler Technologien vermittelt, unter anderem an Berufsschülerinnen und -schülern, Studierende und Unternehmensvertreterinnen und -vertreter“, so Dr. phil. Ina Heine, Leiterin der Abteilung Organizational Development.

Besucher des AIXLAB vor einem manuellen Arbeitsplatz von item.

Mensch und künstliche Intelligenz arbeiten Hand in Hand

Ergebnis des Anspruchs der Forschungsgruppe, den menschzentrierten Einsatz von KI in der industriellen Produktion zu forcieren, ist das AIXLAB. Gemäß des Forschungsfelds der Abteilung Organizational Development und der erweiterten thematischen Ausrichtung stehen die Buchstaben AI des Namens für Augmented Intelligence. Die Neuausrichtung des ursprünglichen Konzeptes umfasst zwei wesentliche Facetten, die in der Namensgebung durch den Buchstaben X symbolisiert werden: 1. Experimentieren (engl.: eXperimentation) mit und 2. Erleben (engl.: eXperience) von künstlicher Intelligenz. Dies gibt dem AIXLAB seine zwei Namensvariationen bzw. -erweiterungen: „AIXPERIMENTATIONLAB“ und „AIXPERIENCELAB“.

Wertschöpfungskette des AIXLAB

Die Arbeitsplätze können – beispielsweise zur Durchführung von Studien oder für das Testen neuer Erkenntnisse – mit geringem Aufwand angepasst werden.

Das erste im AIXLAB abgebildete Test- und Demonstrationsfeld stellt die manuelle Montage dar. Mit Unterstützung von item wurden vier modulare Montagearbeitsplätze mit ergonomischer Ausleuchtung aufgebaut. Die Modularität der Arbeitsplätze bietet die ideale Grundlage, um den vielfältigen Anforderungen, die mit den Facetten des Experimentierens und Demonstrierens einhergehen, gerecht zu werden. So können die Arbeitsplätze – beispielsweise zur Durchführung von Studien oder für das Testen neuer Erkenntnisse – mit geringem Aufwand angepasst werden. Aktuell befindet sich das Forschungslabor für die Zusammenarbeit von Mensch und künstlicher Intelligenz noch im Aufbau. Dieser verzögert sich aufgrund der Corona-Pandemie (Stand: April 2020).

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So gut passen menschliche und künstliche Intelligenz zusammen

Nach dem physischen Aufbau der Laborumgebung werden die in aktuellen Forschungsprojekten entwickelten KI-basierten Lösungen in das aktuelle Test- und Demonstrationsfeld integriert. Ein Beispiel hierfür stellt das Montageunterstützungssystem aus dem Forschungsprojekt AuQuA dar. Zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universidade de Sao Paulo wird eine anwendergerechte Unterstützung der manuellen Montage entwickelt. Hierbei setzt man auf Montageanleitungen, die auf Augmented Reality basieren. Somit können die Anleitungen mithilfe von Machine-Learning-Algorithmen selbst generiert und optimiert werden.

Zudem werden bestehende digitale Technologien (etwa AR- und VR-Anwendungen und smarte KPI-Dashboards) an den Use Case der manuellen Montage angepasst und im Sinne des Internet of Production miteinander vernetzt. Aktuelle Informationen zum AIXLAB sind regelmäßig auf dem Medium-Themenblog Industrial Formation zu finden. Das Projekt wird durch Thomas Hellebrandt und Sascha Thamm realisiert, die beide am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen in der Abteilung Organizational Development am Lehrstuhl von Prof. Dr.-Ing. Robert H. Schmitt tätig sind.

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