Künstliche Intelligenz im Metallhandwerk
Wie kann Künstliche Intelligenz in der Feinmechanik gewinnbringend eingesetzt werden?
Das Projekt zeigt praxisnahe KI-Anwendungen, identifiziert branchenspezifische Herausforderungen und liefert konkrete Lösungen zur Optimierung von Produktionsprozessen.
Projektüberblick
Um den Einstieg in KI für kleine und mittlere Unternehmen im Metallhandwerk greifbar zu machen, wurde im Rahmen eines Digitalisierungsprojekts bei der Erich Uhe GmbH ein strukturierter Strategieprozess umgesetzt. Ziel war es, betriebliche Herausforderungen zu identifizieren und daraus konkrete Einsatzpotenziale für KI abzuleiten.
Begleitet durch das Mittelstand-Digital Zentrum Hannover wurde die sogenannte „KI-Readiness1“ bewertet, also die technischen und organisatorischen Voraussetzungen eines Unternehmens, KI-Anwendungen einzuführen und erfolgreich zu nutzen. Im Fokus stand dabei nicht nur die Technologie, sondern auch die Mitarbeitenden. Gemeinsam mit den Mitarbeitenden wurden Prozesse analysiert, Herausforderungen sichtbar gemacht und eine unternehmensspezifische Digitalisierungsstrategie entwickelt.
Das Ergebnis ist ein Ansatz, wie ein traditionell geprägter Fertigungsbetrieb wie Erich Uhe GmbH mit überschaubarem Aufwand den Grundstein für zukunftsfähige, KI-gestützte Lösungen legen kann.
1 Gut zu wissen: KI-Readiness bezeichnet die Bereitschaft und Kompetenz von Unternehmen, KI-Anwendungen einzuführen. Sie ist an eine Vielzahl von Kriterien geknüpft, etwa die Fähigkeiten der Mitarbeitenden, die technische Infrastruktur und die strategische Ausrichtung des Unternehmens. KI-Readiness bezieht auch Faktoren wie die Unternehmenskultur und die Bereitschaft der Belegschaft mit ein, KI-gestützte Veränderungen zu unterstützen. (mittelstand-digital.de, Themenhub 01/24)
„Künstliche Intelligenz hat extremes Potential, aber es muss noch einiges passieren.“
Hermann Strathmann, Geschäftsführer
Herausforderung und Zielsetzung
Die Erich Uhe GmbH Feinmechanik – ein auf Feinmechanik spezialisierter und inhabergeführter Betrieb mit hoher Fertigungstiefe – sah sich beim Thema KI mit den typischen Herausforderungen konfrontiert. Wie auch andere Betriebe, strebt das Unternehmen an, neue digitale Technologien effektiv zu integrieren, um die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken und mit den sich schnell verändernden Anforderungen Schritt zu halten. Allerdings mangelte es bislang an einer klaren Vision und einem strukturierten Vorgehen, um das Thema KI gezielt anzugehen.
Ziel des Projekts war es daher, eine strategische Grundlage für den KI-Einsatz zu schaffen. Dafür war es notwendig die KI-Readiness zu erfassen, um den Ausgangspunkt des Vorhabens zu bestimmen. Anschließend wurden zentrale Handlungsfelder identifiziert und ein konkreter Fahrplan entwickelt. Diese Handlungsfelder bilden die Grundlage für zukünftige Digitalisierungsvorhaben und den schrittweisen Einsatz von KI-Anwendungen.
Lösungsweg
Schritt 1: Analyse der KI-Readiness
Der erste Schritt im Projekt war eine strukturierte Bestimmung des Status-Quo: Wo steht das Unternehmen heute in Bezug auf Daten, Prozesse und technologische Voraussetzungen? Mit dem „KI-Readiness Check2“ einem speziell entwickelten Reifegradmodell wurde analysiert, wie gut die Erich Uhe GmbH technisch, organisatorisch und kulturell auf den Einsatz von KI vorbereitet ist.
Im Fokus standen Fragen wie: Sind ausreichend strukturierte Daten vorhanden? Gibt es klare Zielsetzungen für den KI-Einsatz? Wie ausgeprägt ist das Verständnis für digitale Technologien in den einzelnen Abteilungen? Diese Fragestellungen wurden im Rahmen der Analyse systematisch beantwortet.
Die Erich Uhe GmbH verfügte bereits über viele digitale Daten, etwa aus ERP-Systemen, CAD-Anwendungen oder den Fertigungssystemen. Diese lagen jedoch oft verteilt, in unterschiedlichen Formaten und ohne durchgängige Struktur vor. Die Daten waren somit vorhanden, aber nicht in einer Form, die für KI-Anwendungen unmittelbar nutzbar war. Während einige Bereiche verstärkt mit digitalen Tools vertraut waren (z. B. CAD, ERP), war das unternehmensweite Verständnis für digitale Zusammenhänge und speziell für KI noch ausbaufähig. Digitalisierung war häufig funktional und bereichsbezogen gedacht.
Viele Mitarbeitende standen digitalen Neuerungen offen gegenüber, fühlten sich aber im Umgang mit neuen Technologien unsicher. Mitarbeitende und Geschäftsführung hatten ein grundlegendes Interesse an digitalen Lösungen, aber die konkreten Einsatzfelder für KI waren noch nicht definiert. Im Verlauf des Projekts wurden diese Einsatzfelder gemeinsam identifiziert und ein Verständnis für diese Themen aufgebaut.
Die Analyse machte deutlich, dass der Betrieb über wertvolle Grundlagen verfügt, aber auch über typische Lücken, die den Einstieg in KI behindern. Diese Transparenz war entscheidend, um gezielt an den richtigen Stellschrauben ansetzen zu können.
Schritt 2: Die digitale Strategie
Das Ziel der Strategieentwicklung war es, realistische Einsatzmöglichkeiten für KI und andere Digitalisierungstechnologien aus den Ergebnissen der KI-Readiness-Analyse abzuleiten und so aufzubereiten, dass eine klare Orientierung für das weitere Vorgehen entsteht.
Ausgangspunkt war der Status Quo, der mit den Mitarbeitenden aus verschiedenen Abteilungen erarbeitet wurde. So konnte sichergestellt werden, dass die Sichtweisen und Erfahrungen aus dem gesamten Betrieb berücksichtigt wurden. Dann wurden gemeinsam mit einem KI-Experten des Mittelstand-Digital Zentrum Hannovers Ansatzpunkte für den Einsatz von KI-Anwendungen identifiziert. Ergänzend dazu brachten Praxisbeispiele, Demonstrationen und digitale Lerninhalte zusätzliche Impulse. Auf diese Weise entstand ein Portfolio an Ideen für mögliche KI-Anwendungen, die direkt an die betrieblichen Herausforderungen anknüpfen.
Im nächsten Schritt wurden diese Ideen aufbereitet und in Steckbriefen dokumentiert. Jeder Steckbrief beschrieb den Anwendungsfall, die benötigten Voraussetzungen sowie den erwarteten Nutzen. Um die Vielzahl an Vorschlägen greifbar zu machen, wurden die Ideen zunächst geclustert und anschließend mit Blick auf zwei zentrale Kriterien bewertet: den zu erwartenden Nutzen und den Aufwand für die Umsetzung. So wurde deutlich, welche Maßnahmen kurzfristig umsetzbar sind und sofort spürbaren Nutzen im Arbeitsalltag erzeugen und welche eher als mittelfristige oder langfristige Entwicklungsperspektiven einzuschätzen sind.
Besonders wichtig war, dass die Umsetzung mit einfachen und niedrigschwelligen Lösungen beginnt. Der Fokus lag auf konkrete Maßnahmen, die den Mitarbeitenden unmittelbar einen spürbaren Mehrwert bieten. Ein Beispiel dafür ist die Nutzung einer prognostizierten Lieferzeit für Fremdbearbeitungen im Rahmen der Angebotskalkulation – eine Verbesserung, die unmittelbar spürbar ist und den Arbeitsalltag erleichtert. So wird KI nicht als zusätzliche Belastung wahrgenommen, sondern als praktische Unterstützung.
Die Strategie stärkt so die Akzeptanz im Betrieb und motiviert die Mitarbeitenden, den digitalen Wandel aktiv mitzugestalten. Sie verbindet einfache Lösungen mit einer klaren Ausrichtung für die langfristige Transformation. Damit wurden der Erich Uhe GmbH Feinmechanik konkrete Lösungen aufzeigt, die mit überschaubarem Aufwand umsetzbar sind und schnellen Nutzen schaffen. Gleichzeitig bildet die Strategie die Basis für eine nachhaltige Einführung von KI im Betrieb.
Schritt 3: KI-Anwendungen erproben
Nach der Strategieentwicklung ging es darum, erste Anwendungsfelder für KI im Betrieb beispielhaft zu testen. Interessant sind hier wiederkehrende Prozesse mit hohem manuellem Aufwand, bei denen beispielsweise KI-gestützte Assistenzsysteme künftig unterstützen können -, etwa bei der Angebotserstellung, in der Fertigungsplanung oder bei der Analyse von Maschinendaten. Dabei wurde bewusst auf einfache Szenarien gesetzt, die ohne Systemumstellung realisiert werden können.
Beispielhafter Prototyp: KI-gestützte Prognose für Lieferverzögerungen in der Produktionsplanung
Für die Schätzung der Lieferzeiten bei Fremdbearbeitungen wurden historische Auftragsdaten aus dem ERP-System exportiert. Anschließend wurden die Daten weiterverarbeitet und gefiltert, um Verzerrungen zu vermeiden. So wurden überpünktliche Lieferungen auf „0 Tage“-Verzögerung festgelegt. Die bereinigten Daten dienten als Grundlage für das open-source Forecasting-Tool Meta Prophet3, das Muster in periodischen Zeitreihendaten wie Saisonabhängigkeiten oder Feiertagseffekte erkennt und daraus Prognosen für zukünftige Aufträge ableitet. Auf diese Weise konnten Planwerte generiert und die Produktionsplanung datenbasiert unterstützt werden.
3 = https://facebook.github.io/prophet/
Ein wesentliches Ergebnis dieses Schrittes war die Erkenntnis, dass KI nicht als Großprojekt eingeführt werden muss. Stattdessen wurde ein modularer Ansatz gewählt: kleine, klar umrissene Pilotanwendungen mit direktem Mehrwert für die Mitarbeitenden.
Handlungsfelder entdecken
Im Verlauf des Projekts wurden aus allen Projektideen fünf Handlungsfelder identifiziert, in denen KI für die Erich Uhe GmbH einen konkreten Mehrwert bieten kann.
- Produktion und Fertigung: In der Fertigung entstehen täglich große Datenmengen – etwa durch Maschinensteuerungen, ERP-Systeme oder manuelle Rückmeldungen. Bisher wurden diese Daten kaum systematisch genutzt. Die effektive Nutzung bietet viel Handlungsrahmen für Anwendungen wie Voice Assistenten für Fertigungsprozesse, Maschinencode-Generatoren oder Intelligente Poka-Yoke-Systeme.
- Wissens- und Kompetenzmanagement: Mit Datenpipelines4 und zentralen Datenmodellen lassen sich Informationen systematisch erfassen, strukturieren und für Mitarbeitende bereitstellen. Diese profitieren dann durch digitale Assistenten, nachhaltige Wissensdatenbanken oder integrierte Anwendungen wie die KI-gestützte Angebotserstellung.
4 = Eine Datenpipeline ist eine Reihe von Verarbeitungsschritten zur Vorbereitung von Unternehmensdaten auf die Nutzung durch KI, Hierbei werden Rohdaten aus verschiedenen Datenquellen erfasst, konvertiert und dann in einen Datenspeicher übertragen werden, um sie zu analysieren. - Daten- und Informationsmanagement: In der Praxis sind Informationen oft unvollständig, verteilt oder nicht verknüpft. KI kann unterstützen, diese Datenquellen zusammenzuführen, deren Qualität zu prüfen und so eine konsistente Grundlage für Analysen und Entscheidungen zu schaffen.
- Entscheidungsprozesse: Viele Entscheidungsprozesse in kleinen und mittleren Betrieben beruhen auf menschlicher Erfahrung. KI kann helfen, Zusammenhänge zu erkennen, Produktionsplanungs-Szenarien zu prognostizieren und weitere Entscheidungsgrundlagen wie Berichte bereitzustellen. So lassen sich operative Abläufe gezielter steuern, Workflow-Ratgeber einsetzen und strategische Entscheidungen fundierter treffen.
- Qualität und Konstruktion: KI kann Abweichungen durch Ähnlichkeitsuntersuchungen in Echtzeit erkennen, dokumentieren und die Einleitung von Maßnahmen unterstützen. Auch in der Konstruktion können intelligente Analysen von Qualitätsanforderungen dabei helfen, Normen und Vorgaben frühzeitig zu berücksichtigen und Fehler bereits in der Entwurfsphase zu vermeiden.
Nutzen für den Mittelstand
Das Projekt mit der Erich Uhe GmbH zeigt exemplarisch, wie der Einstieg in KI auch in mittelständischen Betrieben mit begrenzten Ressourcen gelingen kann. Im Mittelpunkt standen konkrete betriebliche Herausforderungen im Mittelpunkt und die Frage, wie sich diese durch digitale Werkzeuge adressieren lassen.
Das Beispiel der Erich Uhe GmbH verdeutlich, wie auch andere Unternehmen der Feinmechanik den Einstieg in KI gestalten können: mit klaren Prioritäten, realisierbaren Projektschritten und Lösungen, die sich nahtlos in bestehende Abläufe integrieren lassen. Der Übertrag ist möglich, da viele Unternehmen der Branche ähnliche Rahmenbedingungen teilen – etwa eine hohe Fertigungstiefe, komplexe Auftragsprozesse und begrenzte personelle Ressourcen. Gerade in solchen Strukturen bieten KI-Lösungen vergleichbare Ansatzpunkte.
Sie sind an weiterführenden Informationen zu den Handlungsfelder von KI im Metallhandwerk interessiert? Dann schauen Sie gerne in unseren ergänzenden Leitfaden, der allgemeine Anwendungsmöglichkeiten beschreibt und konkrete Impulse für Unternehmen bietet.
Die Erich Uhe GmbH Feinmechanik ist spezialisiert auf die Serienfertigung sowie den Muster-, Vorrichtungs- und Prüfgerätebau. Der 1932 gegründete Familienbetrieb fertigt maßgeschneiderte Produkte wie Werkzeuge, Gehäuse, Dreh- und Frästeile sowie Schweiß- und Blechkonstruktionen und unterstützt Kunden von der Entwicklung bis hin zur Serienproduktion.
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