Kaum zu glauben: Der Einbau falscher Einstiegsleisten in neue Wagen, ist für die Mitarbeiter im Münchner BMW-Werk eine echte Herausforderung. Jetzt hilft KI bei der Problemlösung - und das ist erst der Anfang.
Robert Engelhorn leitet das BMW-Stammwerk München. Die fortwährende Effizienzsteigerung gehört zu seinen Aufgaben. Ziel ist es, im Wettbewerb mit den anderen weltweiten Produktionsstandorten zu bestehen. Foto: BMW AG
"Wir können Fahrzeuge mit Diesel-, Benzin-, Hybridantrieb und den vollelektrischen i4 auf derselben Linie fertigen", sagt Robert Engelhorn, Leiter BMW-Werk München. Mitten in der Großstadt baut BMW unter anderem die 3er Limousine und den Touring, den M3 und den M4. Insgesamt 400 Fahrzeuge verlassen pro Schicht das Werk. Allein beim 3er gibt es über einer Milliarde Kombinationsmöglichkeiten. Für die 7.800 Mitarbeiter im Werk bedeutet das eine hohe Komplexität in der Montage.
So muss der Vorarbeiter bei der Montage der Einstiegleisten an den vorderen Türen der 3er Limousine aus bis zu zehn verschiedenen Varianten auswählen. Zur Wahl stehen zum Beispiel Einstiegleisten für Alpina, das M-Sportpaket, BMW Individual, Chrome-Leisten, Leisten für den M3 oder reine Plastikleisten für die Basismodelle. Und die Anzahl steigt mit jedem weiteren neuen Modell. Wo Menschen arbeiten, da entstehen Fehler. Falsche Leisten in den Neuwagen sind für das Werk ein Problem.
Die Vielfalt an Einstiegsleisten ist groß. Nicht immer landet die richtig Leiste im Neuwagen. BMW geht das Problem mit KI an. Foto: BMW AG
Die Kamera am Produktionsband hatte bisher Probleme mit der blauen Schutzfolie auf der Leiste. Kleine Luftbläschen oder Lichtreflektionen führten zu etwa fünf bis sieben Prozent Pseudofehlern, also Fehler, die keine sind. Und so musste ein Mitarbeiter den Neuwagen im riesigen Automobilwerk suchen und manuell kontrollieren, ob tatsächlich die richtigen Leisten verbaut sind. "Noch leisten wir uns Nacharbeit. Das geht besser", sagt Matthias Schindler, Cluster-Verantwortlicher Smart Data Analytics im Produktionssystem. Mit Hilfe künstlicher Intelligenz konnte BMW nach seinen Angaben die Pseudofehler auf unter ein Prozent reduzieren.
Dazu hat der Automobilbauer ein Softwarepaket entwickelt, mit dem sich Anwendungen künstlicher Intelligenz (KI) in der Objekterkennung umsetzen lassen. Eine Besonderheit dieses Open-Source-Softwarepakets: Der Nutzer benötigt dafür weder Programmierkenntnisse noch spezifische Hardware oder zusätzliche Software: ein handelsüblicher, leistungsfähiger PC genügt.
Ein Mitarbeiter markiert Fotos von Einstiegsleisten des BMW 3er Touring für den Aufbau einer bildgestützten KI-Anwendung. Foto: BMW AG
Wesentlicher Bestandteil der Software ist das BMW Labeling Tool Lite. Damit lassen sich Merkmale wie zum Beispiel Einstiegsleisten auf Fotos markieren. Die KI-Anwendung erkennt die Objekte auf den Fotos zuverlässig.
Die Bildverarbeitung erfolgt dabei in drei Stufen:
Classification
Object Detection
Image Segmentation
"Das neuronale Netz optimiert sich selbst", sagt Schindler. "Das ist die Intelligenz in dieser Anwendung". Das neuronale Netz lernt jedoch nicht von allein. Neue Einstiegsleisten müssen antrainiert werden. Das erfolgt in der so genannten Trainingsphase in fünf Schritten:
Aufnahme von Trainingsbildern
Labeling der Trainingsbilder
Aufbau des Modells
Deployment des Modells
Test des Modells
In der Produktivphase "Inference" erwischt eine einzelne Kamera jeden Neuwagen auf dem Produktionsband. "Im Werk ist das Foto immer gleich, weil die Kamera an einer fixen Stelle installiert ist", sagt Marc Kamradt, Senior Expert Group IT im BMW Lead IT InnovationLab. Das System gleicht die Fotos mit der Soll-Konfiguration ab und gibt den Mitarbeitern bei Fehlern einen Hinweis. Die Mitarbeiter im Werk München arbeiten bereits seit Anfang dieses Jahres mit dem Tool.
Die Einstiegsleisten werden in der Produktion in vier Bohrungen geklipst. Das dauert nur wenige Sekunden. Foto: BMW AG
Der Hersteller verfolgt noch weitere Ideen für den Einsatz von KI. Das BMW-Werk Dingolfing hat ein KI-System zur Erkennung von Modellschriftzügen im Einsatz. Bisher hat im Werk ein Mitarbeiter die Modellschriftzüge kontrolliert. Die einwandfreie Kennzeichnung ist besonders bei Hybrid-Fahrzeugen wichtig. Denn dort ist sie für die Fahrzeuge Pflicht. Der Vorteil: Die Produktion muss nicht mehr wie bisher stoppen, um Modellschriftzüge an Stationen per Kamera zu erkennen. Mitarbeiter erhalten einen Hinweis, falls ein falscher Schriftzug verbaut sein sollte.
Einen dritten Anwendungsfall haben BMW-Mitarbeiter ebenfalls im Werk Dingolfing entwickelt. Dabei geht es um die Erkennung von Mikrorissen in Blechteilen. Im Vergleich zur konventionellen Kameratechnik ließ sich die Fehlerquote mit künstlicher Intelligenz senken. Das Ergebnis: Das Werk muss weniger Gutteile entsorgen, die bisher als fehlerhaft erkannt wurden.
"Anwendungen für den Abgleich eines Ist-Zustandes mit dem Soll können mit unserem Softwarepaket innerhalb weniger Stunden aufgebaut werden", sagt Jimmy Nassif, Leiter IT Planungssysteme in der Logistik. "Dabei sind unzählige Anwendungsmöglichkeiten denkbar", ergänzt Matthias Schindler.
Und die BMW-Mitarbeiter haben bereits Ideen für weitere Anwendungsfälle. Die zielen auf Bauteile, die entweder fehlen, locker sind oder falsch verbaut wurden. Da geht es zum Beispiel um Schläuche, Kabel und Stecker in den Fahrzeugen. "Über 100 weitere KI Use Cases sind in der Pipeline", sagt Matthias Schindler, ohne konkreter zu werden.
BMW geht dabei immer gleich vor: "Man startet mit wenigen Use Cases in den Werken. Ist es dort zu einer Reife gekommen, bringen wir es in die BMW-Werke in der ganzen Welt", erklärt Matthias Schindler.
Die Top-CIOs der Automobil-Branche
Falko Morlock Seit 1. September 2023 ist Falko Morlock CIO des schwäbischen Maschinen- und Anlagenbauers Dürr AG.
Alexander Buresch Alexander Buresch ist seit Januar 2020 CIO des bayerischen Automobilkonzerns. Ein Foto des Managers hat BMW bislang noch nicht veröffentlicht. Der Wirtschaftswissenschaftler ist seit mehr als 20 Jahren für BMW tätig und war zuletzt Vice President Corporate Strategy and Planning.
Mattias Ulbrich Mattias Ulbrich ist seit 1. September 2018 CIO beim Automobilbauer Porsche. Ulbrich übernahm die Verantwortung für die IT in der Produktion des VW-Konzerns. Zum 1. Februar 2012 hatte Ulbrich die IT-Verantwortung (CIO) bei der Audi AG übernommen.
Hauke Stars Seit Februar 2022 ist Hauke Stars IT-Vorständin und Chief Information Officer bei Volkswagen.
Katrin Lehmann Als CIO der Mercedes-Benz Group AG und der Mercedes-Benz AG verantwortet Katrin Lehmann die globale IT für alle Geschäftsbereiche, Marken und Märkte und berichtet direkt an den CEO.
Jürgen Sturm Jürgen Sturm ist seit Januar 2015 Informatikleiter beim Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen. Sturm ist promovierter Ingenieur und kommt von der BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH. Sturm war vor seiner BSH-Zeit zwischen 1999 und 2003 Bereichsleiter Organisation, Prozesse und Informationssysteme bei der Grundig AG.
Volker Schwarz Der langjährige Rheinmetall-CIO Volker Schwarz ist seit Januar 2024 CIO beim Automobilzulieferer GKN Automotive.
Frank Loydl CIO der Audi AG und damit Nachfolger des bisherigen CIO Mattias Ulbrich ist seit Februar 2018 Frank Loydl. Seit 2016 verantwortete er im Konzern die Software-Entwicklung. Ab 2009 war er bei T-Systems das Delivery Management für den Kunden Volkswagen AG zuständig. Diese Aufgabe übernahm Loydl 2013 schließlich direkt für den Automobilkonzern.
Sven Lorenz Der langjährige Porsche-CIO Sven Lorenz ist Konzern-CPO bei Volkswagen. Bei der Kür zum CIO des Jahres 2006 schaffte es Sven Lorenz auf den zweiten Platz.
Martin Hofmann Martin Hofmann tritt zum 1. Mai 2023 seinen neuen Posten als CTO und CIO bei Volta Trucks an. Zuvor war er drei Jahre als Senior Vice President bei Salesforce und über 19 Jahre bei Volkswagen, dort zuletzt als Group CIO.
Alexander Eisl Der ehemalige MAN-Manager Alexander Eisl hat am 1. Oktober 2022 die Nachfolge von Skoda-CIO Klaus Blüm angetreten, der zu VW gewechselt ist.
Christian Eigler Seit Januar 2016 ist Christian Eigler Continental Corporate CIO und trägt die Verantwortung für die IT bei Continental. Von Januar 2012 bis Dezember 2015 war Eigler Continental Automotive CIO. Elisabeth Hoeflich ging nach fast 30 Jahren im Unternehmen in den Ruhestand.
Michael Hilzinger Michael Hilzinger ist seit Juli 2019 CIO beim Bremsen-Spezialisten Knorr-Bremse in München. Er war zuvor Group CIO beim Stahlhändler Klöckner in Duisburg.
Markus Bentele Markus Bentele ist seit Januar 2017 Vice President Information Technology (VP)/Group CIO beim Automobilzulieferer Mahle International GmbH in Stuttgart. Zuvor war Bentele Corporate CIO der Rheinmetall AG.
Christian Ley Christian Ley leitet seit 2006 den Bereich Informationssysteme Brose Gruppe. In dieser Funktion verantwortet er den Ausbau der IT-Lösungen im Kontext der Unternehmensstrategie. Ley begann 1995 als Diplom Betriebswirt (FH) als Trainee in der Brose Gruppe und wechselte anschließend als DV-Koordinator in die zentrale Anwendungsentwicklung. Dort übernahm er 1999 die Teamleitung für PPS- und QM-Systeme und anschließend die Leitung der Zentralabteilung „logistische Anwendungssysteme“. In dieser Funktion war er bis 2006 weltweit für zahlreiche SAP-Implementierungsprojekte verantwortlich.
André Wehner Am 1. Juni 2021 hat André Wehner den CIO-Posten bei MAN Truck & Bus übernommen. Als IT-Chef verantwortet Wehner die weltweite IT des Nutzfahrzeugherstellers. Dazu zählen auch Produktionswerke, Logistikzentren und die eigenen Landesvertriebsgesellschaften. Sein Vorgänger Stephan Fingerling geht als Geschäftsführer zur Group IT Services GmbH, der IT-Tochter der Volkswagen Gruppe. Vor seinem Wechsel zum Münchner Nutzfahrzeughersteller war Wehner CDO bei Skoda Auto. In der neu geschaffenen Stelle kümmerte er sich dort seit 2016 um Unternehmensentwicklung und Digitalisierung.
Maik Krüger Am 1. April trat Maik Krüger die Position des CIO bei Dräxlmaier an. Der studierte Wirtschaftsinformatiker war jahrelang in führenden IT-Positionen bei BMW tätig.
Sebastian Stoll Seit 1. Juni 2021 ist Sebastian Stoll CIO und Group Vice President IT der FEV Gruppe. Er hat den Posten von Andreas Engels übernommen, der beim Kölner Compliance-Startup Kerberos eingestiegen ist. Stoll berichtet an CFO Jürgen Koopsingraven. Neben der Einführung von SAP S/4 Hana will Stoll die IT in die Cloud verlagern und die Security verbessern.
Saskia Kohlhaas Saskia Kohlhaas ist seit November 2021 Senior Vice President Information Technology beim Engineering-Dienstleister der Automobilindustrie IAV.
Thomas Külpp Seit August 2017 ist Thomas Külpp neuer CIO beim Autobauer Opel Automobile GmbH in Rüsselsheim. Zuvor war er bei Opel Director Sales & Marketing. Külpp hat Maschinenbau an der University of Applied Sciences in Wiesbaden studiert und als Diplom-Ingenieur abgeschlossen. Er arbeitet bereits seit 27 Jahren in verschiedenen Positionen bei Opel.
Marcus Claesson Marcus Claesson ist CIO bei Daimler Truck. Er berichtet an den Vorstand für Finanzen und Controlling, Jochen Goetz. Darüber hinaus verantwortet Marcus Claesson die Connectivity Services innerhalb der Daimler Truck AG. Er ist seit 2017 im Unternehmen. Zuvor war Claesson CIO bei Electrolux AB.
Uwe Kühne Uwe Kühne ist seit 2017 CIO bei GF Casting Solutions, einer Division des Georg Fischer Konzerns. Er fing 2004 bei der Georg Fischer Automobilguss GmbH als Systemanalytiker an und war zuletzt bis Ende 2016 als Head IT Operational Services bei GF Automotive für die Erbringung zentraler IT Infrastrukturleistungen verantwortlich. Auf seiner Agenda stehen die strategische Neuausrichtung der zentralen IT-Organisation, die Vorbereitung auf SAP S4/HANA, die Verlagerung zentraler IT Dienste in die Cloud sowie die Verbindung zwischen klassischer IT und Automations-Bereichen („i4.0“). GF Casting Solutions ist eine von drei Divisionen der Georg Fischer AG, ein börsennotiertes Unternehmen mit Hauptsitz in Schaffhausen, Schweiz. Das 1802 gegründete Industrieunternehmen betreibt in 33 Ländern 131 Gesellschaften, davon 51 Produktionsstätten.
Felix Willing Felix Willing ist seit Januar 2018 Leiter des Bereichs Information Management beim Automobilzulieferer Hella GmbH & Co. KGaA im nordrhein-westfälischen Lippstadt. In dieser Position fungiert er zugleich als CIO für den globalen Hella Konzern. Zuletzt war er CIO beim Windturbinenbauer Nordex Acciona Windpower AG in Hamburg.
Bernd Süßmann Bernd Süßmann ist seit September 2018 Head of Corporate IT bei der SAS Automotive in Karlsruhe, einem Joint Venture zwischen Continental and Faurecia. Er trägt dort die Gesamtverantwortung für die IT, führt dabei 80 Mitarbeiter und berichtet an den CFO des Unternehmens, Ekkehard Klautke.
Bernhard Pluhatsch Bernhard Pluhatsch ist seit Oktober 2018 neuer Head of IT, Transmission Systems bei Magna Powertrain Transmission Systems (MPT TS) in Untergruppenbach bei Heilbronn. Er kommt von der Nürnberger Leoni AG, wo er von 2002 bis 2018 Vice President IT Infrastruktur war.
Michael Simon Michael Simon (56) ist seit 1. Juli 2019 der Leiter Zentral IT und CIO der Volkswagen Retail Group. Er berichtet an die Geschäftsführung. Zuvor war der studierte Informatiker seit 2015 Leiter IT bei der Weiss Umwelttechnik GmbH. Insgesamt bringt er Erfahrung aus drei Jahrzehnten als Fach- und Führungskraft in der IT mit, unter anderem bei der Salzgitter AG Group.
Simon Blankenstein Seit Oktober 2022 verantwortet Blankenstein als CIO die IT der Huf Group. Er berichtet an CFO Rainer Heupel. Zu seinen wichtigsten Aufgaben gehört der weltweite Rollout von SAP S/4 HANA.
Tommy Andreasen Nach der Fusion von MAN Diesel und MAN Turbo wurde Tommy Andreasen, vorher CIO von MAN Diesel, Anfang 2010 CIO der neu geschaffenen MAN Diesel & Turbo Gruppe. In den vergangenen 20 Jahren übernahm Tommy Andreasen innerhalb der MAN Diesel Gruppe verschiedene Management Positionen, schwerpunktmäßig im Bereich Finanzen und Controlling. Im Jahr 2000 wurde er Head of Information Technology bei MAN Diesel in Dänemark und entwickelte und führte eine neue IT-Strategie ein. 2006 wurde er dann CIO des gesamten MAN Diesel Konzerns.
Für eine neue KI-Anwendung zur Objekterkennung nehmen die Produktionsmitarbeiter Fotos auf und markieren (labeln) diese. Anschließend optimiert sich die Software eigenständig und kann nach wenigen Stunden auf Basis der Labels zwischen "richtig" und "falsch" unterscheiden. Im Abgleich mit Live-Bildern aus der Produktion erkennt die Anwendung schnell und zuverlässig, ob Mitarbeiter die richtigen Teile verbaut haben.
Der Vorteil: Mitarbeiter können eine auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene Anwendung zur Objekterkennung auch ohne KI-Wissen aufbauen - ohne dazu Software programmieren zu müssen. Bleiben doch noch Fragen offen, bietet BMW den Angestellten Support per E-Mail an.
Die Algorithmen stehen nicht nur BMW-Mitarbeitern, sondern auch externen Software-Entwicklern kostenlos zur Verfügung. Sie können die Algorithmen verwenden, den Quelltext einsehen, ändern und weiterentwickeln. Von diesen Weiterentwicklungen will die BMW Group im Gegenzug profitieren.
Den Mitarbeiter nicht ersetzen, sondern entlasten
So hat der Konzern im Herbst 2019 KI-Algorithmen veröffentlicht. "Wir sehen sinnvolle Weiterentwicklungen, die auf unserem Quelltext basieren. Dies hat uns veranlasst, weitere Algorithmen zu publizieren, damit KI für eine breite Masse an Anwendern erschließbar wird", sagt Kai Demtroeder, Leiter Data Transformation, Artificial Intelligence bei der BMW Group IT.
Markus Kronen, Product Owner Digitalisierung bei der BMW Group, gibt einen Ausblick wie sich die Qualitätskontrolle in der Produktion verändern wird: "Ziel ist es, KI flächendeckend einzusetzen. Die visuelle Prüfung soll dadurch ersetzt werden." Dabei soll die KI den Mitarbeiter nicht ersetzen, sondern entlasten. "Wir wollen den Mitarbeiter auf die wertschöpfende Tätigkeit fokussieren", ergänzt Kronen.