KI-gestützte Inspektion und Produktionsplanung bei Siemens in Erlangen

Das Siemens-Elektronikwerk Erlangen produziert Leistungselektronik und Automatisierungstechnik für Industrie und Infrastruktur, darunter für Werkzeugmaschinen, Batterieproduktion sowie Prozess- und diskrete Fertigung. Der 1971 gegründete Standort beschäftigt rund 1.000 Menschen. Seit mehr als einem Jahrzehnt werden dort digitale Fertigungstechnologien im laufenden Betrieb getestet, entwickelt und eingesetzt.

Siemens bezeichnet Erlangen als Testumgebung für industrielle KI und als Vorlage für eine Skalierung in weiteren Industrien. Nach Angaben des Unternehmens sind am Standort mehr als 100 KI-Algorithmen in Produktion, Logistik, Qualitätsinspektion und Instandhaltung aktiv im Einsatz. Siemens nennt für das Werk eine jährliche Produktivitätssteigerung von sieben Prozent.

Siemens setzt im Werk Erlangen KI in zwei beschriebenen Abläufen ein: bei der Vorbereitung der Qualitätsinspektion neuer Leiterplattenbestückungen und in der Produktionsplanung. Leiterplattenbestückungen bilden den Kern der in Erlangen gefertigten Antriebe und Frequenzumrichter.

Für die Inspektion erstellt KI aus digitalen Zwillingen fotorealistische Darstellungen von Leiterplattenbestückungen. Diese Daten dienen dazu, Bildverarbeitungssysteme zu trainieren, bevor physische Prototypen vorliegen. Zuvor dauerte die Vorbereitung der Qualitätsinspektion mehrere Wochen, weil Teams auf Prototypen warten sowie Inspektionsausrüstung manuell konfigurieren mussten.

In der Produktionsplanung unterstützt ein KI-Agent die Planer. Bei eingehenden Aufträgen erzeugt er automatisch verschiedene Produktionsszenarien und zeigt die Auswirkungen jeder Option anhand definierter Kennzahlen. Die Vorschläge werden vor der Umsetzung mit einem digitalen Zwilling der gesamten Produktionsanlage validiert. Berücksichtigt werden dabei Kapazitäten, Materialverfügbarkeit, Liefertermine und Produktionslinien.

Die Anwendungen wurden gemeinsam von Siemens und NVIDIA entwickelt. Siemens verbindet dabei industrielle Software, Automatisierungs- und Fertigungsexpertise mit KI-, Simulations- und beschleunigten Rechentechnologien von NVIDIA. Die ersten neuen KI-Angebote entstanden laut Quelle in weniger als zehn Monaten und wurden unmittelbar in einer Produktionsumgebung getestet.

Für die Qualitätsinspektion erzeugen NVIDIA-Cosmos-World-Models die Trainingsdaten. Für die Produktionsplanung kommt der NVIDIA Factory Operations Blueprint zum Einsatz, der KI-Agenten für Produktionspläne unterstützt. NVIDIA-Omniverse-Bibliotheken ermöglichen es, diese Pläne mit realen Fabrikdaten virtuell zu erproben. Der digitale Zwilling dient damit sowohl als Datenbasis für die Inspektionsvorbereitung als auch zur Prüfung von Planungsoptionen vor Änderungen im realen Betrieb.

Für die virtuelle Produktionsvorbereitung neuer Leiterplattenbestückungen nennt Siemens ein Potenzial, den Engineering-Aufwand um bis zu 85 Prozent zu reduzieren und die Zeit bis zur Markteinführung um bis zu 40 Prozent zu verkürzen.

Für die durchgängig agentenbasierte Produktionsplanung nennt Siemens ein Potenzial für Kosteneinsparungen von bis zu 20 Prozent. Zudem soll der Ablauf eine flexiblere Reaktion auf neue Aufträge, Materialengpässe und veränderte Kundenanforderungen ermöglichen. Die genannten Werte sind Potenzialangaben; die Quelle weist keine gemessenen Einsparungen aus dem laufenden Betrieb aus.

Der Einsatz in Erlangen verbindet bestehende KI-Anwendungen im Werk mit neuen Anwendungen für Inspektion und Produktionsplanung. Während die KI-gestützte Erstellung von Trainingsdaten die Wartezeit auf physische Prototypen adressiert, verlagert die Produktionsplanung die Bewertung von Szenarien und ihre Validierung in eine digitale Umgebung. Siemens plant laut Quelle weitere Anwendungen in den kommenden Monaten. Für die Transformation des Standorts bis 2030 sind Investitionen von 500 Millionen Euro vorgesehen.