Humanzentrierte Produktionsplanung mit KI

Abstract

Im Rahmen dieses Working Papers wird ein KI-gestütztes Assistenzsystem vorgestellt, welches dem Anwendungspartner Bette GmbH eine humanzentrierte Produktionsplanung ermöglicht. Dazu werden zunächst die Besonderheiten vorgestellt, welche die Produktionsplanung bei Bette herausfordernd machen. Dazu gehören insbesondere eine hohe Variantenvielfalt bei gleichzeitig hohen Qualitätsanforderungen. Außerdem führen stochastische Ereignisse wie Nacharbeit an einzelnen Produkten zu unerwarteten Mehraufwänden. In einer ersten Befragung wurden Belastungsfaktoren und die Einstellung der Beschäftigten gegenüber KI und Digitalisierung abgefragt. Die Beschäftigten zeigten sich offen gegenüber neuen Technologien und gaben an, dass Staus und ungeplante Belastungsspitzen für sie ein Problem darstellen. In einer weiteren, täglichen, Befragung konnten die Ergebnisse weiter differenziert werden und so Ursachen für die Belastung und besonders belastete Arbeitsplätze identifiziert werden. Aus den arbeitswissenschaftlichen Erkenntnissen werden Anforderungen an ein Assistenzsystem abgeleitet, welches die Planung verbessern soll, um die Beschäftigten zu entlasten. Anschließend wird ein KI-gestütztes Simulationsmodell als Lösungsansatz präsentiert. Das Modell kombiniert klassische Methoden aus der Automatentheorie und der ereignisdiskreten Simulation mit Machine-Learning-Algorithmen, um Steuerungslogiken und stochastische Ereignisse abzubilden. Es wird zudem ein Workflow zur humanzentrierten Produktionsplanung vorgestellt. Dieser erweitert die klassische Arbeitsvorbereitung durch einen Feedback-Loop, welcher mithilfe des Simulationsmodells Belastungsfaktoren für die Beschäftigten direkt an den Planenden zurückgibt, sodass die Belastungen schon in der Planung verhindert werden können. Ziel ist es, eine gleichmäßige Auslastung der Arbeitsplätze untereinander und im Zeitverlauf zu gewährleisten. Das Assistenzsystem ist zum gegenwärtigen Projektstand in der Lage Belastungen (Anzahl Arbeitsgänge) für einzelne Arbeitsplätze für die nächsten fünf Stunden zuverlässig vorherzusagen. Dies bezieht insbesondere auch stochastisch auftretende Ereignisse wie Nacharbeiten mit ein, welche bisher zu ungeplanter Mehrarbeit an einzelnen Arbeitsplätzen geführt haben. Mithilfe dieser Information sollen in Zukunft gezielte Änderungen am Produktionsplan durchgeführt werden, die Belastungen verhindern. Der Erfolg des Assistenzsystems soll in einer weiteren Befragung am Ende des Projektes evaluiert werden.