Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme
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EU-Projekt XMANAI

Erklärbare KI-Systeme für die Fertigung

modern industrial factory for the production of electronic components - machinery, interior and equipment of the production hall
© istock / industryview

Wie kann Künstliche Intelligenz (KI) für Industrieprozesse nachvollziehbar werden? Dieser Frage geht das von der EU geförderte Projekt XMANAI (Explainable Manufacturing Artificial Intelligence) nach. Fraunhofer FOKUS beteiligt sich als Wissenschaftspartner für das Datenmanagement in Echtzeit. 

KI-Technologien gelten als wesentlicher Innovationstreiber für Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft. In der industriellen Produktion hat KI das Potenzial, die Fertigung schneller, besser und preisgünstiger zu gestalten. Doch heutzutage sind selbstlernende Systeme intransparent und für Akteure aus Industrie und Wirtschaft nicht ausreichend nachvollziehbar. Das von der EU geförderte Projekt XMANAI soll einen Beitrag dazu leisten, wie KI-Systeme aus der »Black-Box« in die »White-Box« kommen. Es geht darum, maschinelles Lernen erklärbar zu machen und dabei sowohl Systeme als auch Daten in den Blick zu nehmen. Die Datenplattform XMANAI soll dabei wichtige Lösungsansätze liefern.

Fraunhofer FOKUS ist Wissenschaftspartner für die Echtzeit-Datenverwaltung

Im Projekt verantwortet Fraunhofer FOKUS das Arbeitspaket »Asset Management Bundles Methods and System Designs«. Dabei befassen sich unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit der Datenaufnahme und -verwaltung in Echtzeit, gleichzeitig auch mit dem Datenschutz und Services für die Speicherung von Daten. Die Hauptkomponenten, die wir entwerfen und entwickeln werden, sind Dienste für die:

  • Sammlung und Speicherung von Daten und Datenmodellen,
  • Vorverarbeitung und Beschaffung fehlender Informationen,
  • Sicherung der Datenherkunft sowie Sicherung von IPR für Produktionsdaten.

Wissen um Datenmanagement-Ökosystem einbringen

Der FOKUS-Experte Dr. Yury Glikman, der das Arbeitspaket leitet, erklärt: »Daten müssen über den kompletten Fertigungsprozess genau, aktuell und vollständig sein, damit KI-Systeme erfolgreich sind und auch nachvollziehbar werden. Um zu erforschen, wie das bestmöglich gelingen kann, bringen wir unser Wissen rund um das Datenmanagement-Ökosystem Piveau ins Projekt ein.« Die von Fraunhofer FOKUS entwickelte Data-Plattform bildet den kompletten Datenlebenszyklus ab und soll dafür eingesetzt werden, Daten zu erfassen, zu aggregieren und für die Nutzung bereit zu stellen. Die Plattform wird zudem zur Bewertung der Datenqualität, wie auch zur Verwaltung von Metadaten eingesetzt.

Das Forschungsprojekt wird von der Europäischen Kommission im Rahmen des Forschungsprogramms Horizont 2020 finanziert. Projektkoordinator ist das italienische Unternehmen TXT E-SOLUTIONS S.P.A.

Meilenstein 2023: Unternehmen testen Anwendungsfälle für Erklärbare KI

Im März 2023 wurde eine erste Testversion der XMANAI-Plattform online gestellt, seit Juli 2023 wurden die Forschungsergebnisse von XMANAI unter realen Bedingungen durch Demonstratoren validiert. Vier am Projekt beteiligte Unternehmen testeten dazu XMANAI-Technologien für verschiedene Anwendungsfälle – der Autobauer FORD, der Hersteller von Haushaltsgeräten WHIRLPOOL, der Landmaschinenhersteller CNH Industrial sowie UNIMETRIK, ein Unternehmen für Lösungen im Bereich Messtechnik. Die Vielfältigkeit der Demonstratoren ermöglichten den Projektbeteiligten, heterogene Industrieanlagen ebenso wie unterschiedliche Datenquellen und Anforderungen an KI-Modelle zu berücksichtigen. 

Mit der Integration aller Demonstratoren in die XMANAI-Plattform war damit einer der wichtigsten Schritte im Projekt vollzogen: Alle Projektpartner konnten die XMANAI-Services nun in ihrer endgültigen Fassung nutzen und testen – über eine einzige Plattform, die den Zugriff und das Management der dafür notwendigen Daten ermöglicht.