In der Industrie läutet Künstliche Intelligenz (KI) in Kombination mit der zunehmenden Digitalisierung ein neues Zeitalter ein. Mithilfe von KI können viele Aufgaben auch in der Produktion effizienter und präziser ausgeführt werden, was Produktivitäts- sowie Effizienzsteigerungen sowie Variantenvielfalt bei weiterer Prozessautomatisierung verspricht. Die Möglichkeiten und Potenziale von KI für die Produktion sind grundsätzlich bekannt, deren tatsächliche Verbreitung und Umsetzbarkeit für Produktionsprozesse hingegen kaum erfasst. Die vorliegende Studie des Fraunhofer ISI gibt nun auf Basis der jüngsten Daten der regelmäßigen Industrieerhebung einen Überblick über die Verbreitung intelligenter Technologie für grundlegende Anwendungsbereiche in der Produktion Deutschlands.

»Unsere Ergebnisse zeigen deutlich, dass KI-Lösungen schon heute im Verarbeitenden Gewerbe in Deutschland eingesetzt werden. Etwa 16 Prozent der Industriebetriebe integrieren intelligente Systeme direkt in ihren Produktionsprozess«, so Angela Jäger, Projektleiterin im Geschäftsfeld Industrieller Wandel und neue Geschäftsmodelle. Wie zu erwarten, spielt die Betriebsgröße eine relevante Rolle. Allerdings sind große Betriebe in Deutschland beim Einsatz von KI im Produktionskontext deutlich aktiver. Etwa 30 Prozent der Betriebe mit mindestens 500 Beschäftigten nutzen KI, während es bei den mittelgroßen Betrieben ab 100 Beschäftigten nur etwa 16 Prozent sind. Unter den kleinen Betrieben mit weniger als 50 Beschäftigten setzen 13 Prozent eine KI-Lösung im Produktionsprozess ein.

Verbreitung von KI-Lösungen derzeit noch stark strukturell beeinflusst

Relevante Unterschiede werden auch mit Blick auf die Branchen sowie auf die Produktionsbedingungen der Betriebe des Verarbeitenden Gewerbes deutlich. Derzeit sind KI-Lösungen im Fahrzeugbau mit Abstand am weitesten verbreitet. Hier nutzt bereits jeder dritte Betrieb in wenigstens einem Bereich der Produktion eine KI-Anwendung. Im Gegensatz dazu setzen in der Chemie- und Pharmaindustrie nur acht Prozent eine KI-Anwendung ein. Das verweist auf die auch heute noch große Bedeutung von Produktionsmerkmalen für die Verbreitung von KI in der Produktion. Vor allem Unternehmen mit großen Serien und komplexen Produkten nutzen derzeit bereits KI. Heutige KI-Lösungen scheinen sich für bestimmte Produktionsauslegungen leichter zu eignen.

In naher Zukunft wird sich dieses Bild sicherlich ändern. Die Planungen der Unternehmen lassen für ausgewählte Branchen einen deutlichen Anstieg in der Verbreitung von KI erwarten: Insbesondere in der Elektroindustrie ist der Anteil von 19 Prozent an Betrieben, welche bis 2025 erstmals KI-Lösungen in der Produktion nutzen werden, deutlich überdurchschnittlich.

Digitaler Kontext entscheidend

Neben den strukturellen Besonderheiten zeichnen sich Unternehmen bereits durch die Nutzung komplexer digitaler Systeme in der Produktion aus. Sie verfügen über eine grundlegende digitale Basis sowie die Kompetenz, mit komplexeren Daten umzugehen. Dabei kommen KI-Lösungen gezielt für spezifische Anwendungen zum Einsatz. Die Analyse des Fraunhofer ISI macht deutlich, dass produzierende Betriebe KI-Lösungen meist nur in einem Bereich verwenden und auch in naher Zukunft keine hohen Nutzungszahlen zu erwarten sind.

Vertiefende Analysen zeigten darüber hinaus, dass insbesondere Betriebe mit bereits einer vorhandenen KI-Anwendung den KI-Einsatz in weiteren Anwendungsbereichen der Produktion planen: »Jeder fünfte Betrieb, der aktuell bereits KI nutzt, plant bis 2025 die KI-Anwendung zu erweitern. Wenn grundlegende Fragen eines KI-Einsatzes geklärt sind und notwendige Voraussetzungen geschaffen wurden, sind die wesentlichen Hürden für weitere Anwendungsbereiche oft genommen«, erläutert Heidi Heimberger, Doktorandin im Team. Dennoch rechnen die Wissenschaftler:innen für die Zukunft zunächst nur mit einem weiteren moderaten Anstieg an Unternehmen, welche KI in der Produktion einsetzen. Lediglich unter großen Betrieben werden diese Technologien bald Standard sein.

KI-anwendende Unternehmen investieren stärker in Weiterbildungen

Auffallend ist, dass Betriebe mit KI-Anwendungen verstärkt in Weiterbildungsmaßnahmen investieren und hierbei insbesondere Lösungskompetenzen und Kreativität fördern. Interessant sind dabei die Rahmenbedingungen und die Qualifizierungsbedarfe, um dieser Herausforderung zu begegnen. »Für die erfolgreiche Einführung und den Einsatz von KI-Lösungen spielen nicht nur technische Anwendungsfähigkeiten eine Rolle, sondern insbesondere ein grundlegendes Verständnis für die Verwendung von Daten sowie für Lösungsstrategien und kreatives Denken«, resümiert Heidi Heimberger.

Seit 1993 führt das Fraunhofer ISI regelmäßig die Erhebungen zur Modernisierung der Produktion durch. Die Erhebung erfasst aller drei Jahre eine repräsentative Stichprobe in der Größenordnung von 1.600 Betrieben des gesamten Verarbeitenden Gewerbes. Mit ihrer umfassenden und faktenbasierten Konzeption erlaubt die Umfrage detaillierte Analysen zur Modernität und Leistungskraft der Betriebe des Verarbeitenden Gewerbes.