Produktentwicklung KI in der Produktentwicklung: Wie sie die Konstruktion verändert

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Künstliche Intelligenz wird nicht nur die Art und Weise verändern, wie Produktentwickler mit ihrer Konstruktionssoftware arbeiten, sondern auch den Designprozess selbst. Durch die Integration von KI in der Produktentwicklung können Unternehmen effizienter arbeiten, Kosten senken und innovative Produkte schneller auf den Markt bringen.

Produkte werden mit jeder Generation komplexer. Die Anforderungen an die Konstrukteure steigen exponentiell, da sie intelligentere, innovativere und nachhaltigere Produkte in denselben oder sogar kürzeren Konstruktions­zyklen entwickeln müssen. Mit der steigenden Nachfrage wächst auch die Komplexität der Werkzeuge, die für die Entwicklung dieser Produkte zum Einsatz kommen. Leistungsstarke Software für die Entwicklung und Validierung von Mikrochips bis hin zu Flugzeugen erfordert Jahre, um sie zu erlernen und zu beherrschen.

Künstliche Intelligenz (KI) ist eine der Schlüsseltechnologien, die nicht nur die Art und Weise, wie Mensch und Software interagieren, verändern wird. Durch KI verändert sich auch der Konstruktionsprozess vom Anfang bis zum Ende. Denn die Technologie bietet einen Weg, Designwerkzeuge so intuitiv wie Smartphone-Apps zu machen. Diese Revolution wird zwar nicht über Nacht stattfinden, aber sie ist auch kein ferner Traum, da sich künstliche Intelligenz in einem atemberaubenden Tempo weiterentwickelt. Unternehmen, die sich nicht darauf einstellen, riskieren, hinter ihre Konkurrenz zurückzufallen, die auf dem Weg zur KI-gesteuerten digitalen Transformation mit Riesenschritten vorankommt.

KI definiert Interaktion neu

Seit der Veröffentlichung von ChatGPT und dem darauffolgenden Hype bei der generativen KI haben sich Copilot-Systeme als leistungsstarke Anwendung von künstlicher Intelligenz herauskristallisiert. Ein Beispiel sind die Bereiche Industrie und Konstruktion, die von komplexer, spezialisierter Software dominiert werden. Industrielle Copiloten, wie sie bereits in verschiedenen Branchen zum Einsatz kommen, bieten nicht nur die Möglichkeit, viele alltägliche Aufgaben zu automatisieren, sondern sie schaffen auch den Zugang zu einer umfangreichen Bibliothek an Fachwissen.

Die Verwendung natürlicher Sprache für Fragen und die Interaktion mit der Software ermöglichen es neuen Benutzern, komplexe Software schneller zu erlernen und zu nutzen – und das ohne Anleitung von Experten. Gleichzeitig können erfahrene Nutzer Arbeitsabläufe nahtlos automatisieren und Aufgaben beschleunigen. Obwohl industrielle KI-Chatbots einen wichtigen ersten Schritt auf dem Weg zur Einführung von künstlicher Intelligenz in professioneller Software darstellen, sollte man sie nicht als Endziel betrachten.

KI in der Produktentwicklung: Aufbau eines digitalen Experten

Ein KI-Copilot kann zwar den Anwendern bei der Beantwortung von Fragen oder bei einfachen Automatisierungen helfen, aber das Kernproblem der Komplexität wird dadurch nicht gelöst. Ein neuer Benutzer weiß oft nicht, welche Fragen er stellen soll, oder er hat keinen zu automatisierenden Arbeitsablauf. Für einen erfahrenen Benutzer wiederum ist die Navigation in einer Benutzeroberfläche mit Dutzenden von Menüs und Hunderten von Befehlen eine entmutigende Aufgabe. Durch die direkte Einbindung von KI in Entwicklungswerkzeuge kann die Software von den Experten lernen. Dabei erfasst die KI wertvolles Fachwissen, das andernfalls durch die Pensionierung oder Versetzung von Fachkräften verloren ginge. Darüber hinaus lässt sich dieses Wissen auch nutzen, um die Verwendung der Tools selbst zu vereinfachen.

Das Verständnis der Arbeitsabläufe von Experten erlaubt es einem integrierten ­KI-System, auf intelligente Weise die nächste Funktion im Prozess nur einen Klick entfernt zu platzieren – selbst dann, wenn ein neuer Benutzer noch gar nicht das Wissen besitzt, welche Funktion er als nächstes benötigt. Dieser Prozess lässt sich noch weiter ausbauen, so dass die KI nicht nur Funk­tionen, sondern auch Entwurfsmethodiken empfehlen kann. Ein KI-System, welches über ein tiefes Verständnis von Best Practices und Experten-Workflows verfügt, kann alles vorschlagen – von der idealen Stelle für die Platzierung von Bauteilen auf einer Leiterplatte bis hin zur optimalen Art der Verstärkung eines Flügels. Schließlich lernt man am besten, wenn ein erfahrener Experte, der die bewährten Verfahren demonstriert und Fragen beantwortet, als Ratgeber fungiert.

Schneller zum Experten

Ein direkt in die Konstruktionssoftware integriertes KI-Unterstützungssystem kann die traditionell lange Lernphase für professionelle Software verkürzen und unerfahrene Benutzer schnell zu Experten machen. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz, die die Interaktion mit komplexer Design-Software übernimmt, können sich Benutzer aller Qualifikationsstufen auf Kreativität und Innovation konzentrieren, anstatt Software zu erlernen. Dies erhöht die Arbeitszufriedenheit und führt dazu, dass sich komplexe Produkte schneller und effizienter entwerfen lassen.

Generatives Design bringt es auf den Punkt

Künstliche Intelligenz wird nicht nur die Art und Weise verändern, wie Nutzer mit Konstruktionssoftware interagieren, sondern auch den Designprozess selbst. Generatives Design ist bereits ein Grundpfeiler des modernen Designprozesses. Es führt Modellierwerkzeuge, Simulation und Randbedingungen in einem einzigen, nahtlosen Prozess zur Erkundung des Designraums zusammen. Aber was wäre, wenn die Dinge noch einen Schritt weiter gehen könnten? KI bietet das Potenzial, einen autonomen Designprozess zu ermöglichen: Künstliche Intelligenz akzeptiert die Beschreibung eines Bauteils oder Produkts in natürlicher Sprache. Die einzelnen Schritte des Produktentwicklungsprozesses werden mit Hilfe eines benutzerdefinierten und KI-gesteuerten generativen Konstruk­tionsmodells durchgeführt, das auf firmeneigenen Datensätzen mit Expertenwissen und früheren Designs trainiert wurde. Dazu zählen alle Schritte, vom anfänglichen Entwicklungskonzept bis hin zur Validierung und Verfeinerung, bevor die fertige Konstruktion dem Produktentwickler zur Prüfung vorgelegt wird.

Um dieses Paradigma zu ermöglichen, benötigen Unternehmen maßgeschneiderte KI-Modelle, die intern trainiert werden. Dieses interne Training hat den doppelten Vorteil, dass die proprietären IP-Daten im Unternehmen verbleiben und dass ein Modell trainiert wird, das die unternehmenseigene Formensprache fließend beherrscht. Der Verbleib der wertvollen Daten im Unternehmen beseitigt eines der größten Vertrauensprobleme bei der Einbindung von KI in den Konstruktionsprozess: Denn: Kein Dritter muss mit den Daten interagieren. Gleichzeitig ist ein benutzerdefiniertes KI-Modell besser in der Lage, die Konsistenz zwischen früheren und aktuellen Produktversionen aufrechtzuerhalten. So bleibt die Markenidentität erhalten, die auf jahrelang hart erarbeitetem Wissen und der Erfahrung aus den früheren Versionen basiert.

Nächster Schritt im Entwicklungsprozess

KI-gesteuerte generative Modellierung stellt den nächsten Schritt im Entwicklungsprozess dar und verknüpft ein komplettes Software-Ökosystem mit leistungsstarker KI-Automatisierung und natürlicher Sprachverarbeitung. Künftig wird die generative KI auch hier eine entscheidende Rolle spielen, da sie die Lücke zwischen Worten, groben Skizzen und funktionalen digitalen Modellen schließt. Sobald der erste Schritt bei der Erstellung abgeschlossen ist, übernehmen herkömmliche generative Konstruktionsprozesse die Aufgabe, das Produktmodell mit Hilfe von maßgeschneiderten KI-gestützten generativen Modellen weiter zu verfeinern und zu optimieren. Dieser Prozess basiert auf einer Fülle von Konstruktionsdaten und Fachwissen aus der Vergangenheit.

KI in der Produktentwicklung entfesselt Potenzial

In der zunehmend komplexen und digital integrierten Welt des modernen Produktdesigns und der Fertigung nimmt KI in der Produktentwicklung den Anwendern viele Aufgaben ab. Im Laufe der kommenden Monate und Jahre wird KI die Art und Weise, wie Produkte entworfen und hergestellt werden, und wie man mit ihnen interagiert, verändern. Unternehmen, die sich nicht darauf einstellen, werden in unserer schnelllebigen Welt nicht mithalten können. 

Der Autor Todd Tuthill ist Vice President Aerospace and Defense bei Siemens Digital Industries Software.