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The number of available technologies is constantly rising. Be it additive manufacturing, artificial intelligence (AI) or distributed ledger technologies. The choice of the right technologies may decide the fate of a company. Due to the overwhelming amount of information sources, regular technology market research becomes increasingly challenging, especially for SMEs. In order to assist the technology management process, the authors will introduce the architecture of an automated, AI-based technology radar. The architecture will automatically collect data from relevant sources, assess the relevance of the respective technology (i.e. their maturity level) and then visualize it on the radar map.
Die EU-Kommission ist dabei, eine Datenökonomie aufzubauen. Diese soll bis 2028 ein zusätzliches Bruttoinlandsprodukt von 270 Milliarden Euro generieren. Speziell für ein Land wie Deutschland, das über keine nennenswerten Bodenschätze verfügt, klingt das zunächst einmal lukrativ. Eine solche Datenökonomie wird aber nicht nur einen neuen Markt, neue Akteure und neue Geschäftsmodelle hervorbringen. Sie greift auch tief in das aktuelle Verständnis der Hersteller von Maschinen und Anlagen ein, wie mit Daten aus ihren Maschinen umgegangen werden soll, und zwingt sie zum Umdenken. Der juristische Hebel zur Schaffung der Datenökonomie, der EU-Data-Act, macht neue und verpflichtende Vorgaben zur technischen Gestaltung von Maschinen und Anlagen und verschafft deren Nutzer:innen ein Zugriffsrecht auf Maschinendaten.
Die vernetzte Digitalisierung als Befähiger für Intelligente Produkte und datenbasierte Geschäftsmodelle stellt Unternehmen vor zahlreiche und vielfältige Herausforderungen auf dem Weg durch die digitale Transformation. Zur Unterstützung dieser Unternehmen wurden in den vergangenen Jahren diverse Referenzarchitekturmodelle entwickelt. Eine detaillierte Analyse derselben und insbesondere ihrer Nutzung durch Unternehmen zeigte schnell, dass aktuell bestehende Referenzmodelle große Schwächen in der Praxistauglichkeit aufweisen. Mit dem Aachener Digital-Architecture-Management (ADAM) wurde ein Framework entwickelt, das gezielt die Schwächen bestehender Referenzarchitekturen adressiert und ihre Stärken gezielt aufnimmt. Als holistisches Modell, speziell für die Anwendung durch Unternehmen entwickelt, strukturiert ADAM die digitale Transformation von Unternehmen in den Bereichen der digitalen Infrastruktur und der Geschäftsentwicklung ausgehend von den Kundenanforderungen. Systematisch werden Unternehmen dazu befähigt, die Gestaltung der Digitalarchitektur unter Berücksichtigung von Gestaltungsfeldern voranzutreiben. Die Beschreibung der Gestaltungsfelder bietet einen detaillierten Einblick in die wesentlichen Aufgaben auf dem Weg zu einem digital vernetzten Unternehmen. Dabei stellt das Modell nicht nur eine Strukturierungshilfe dar, sondern beinhaltet mit den Gestaltungsfeldern einen Baukasten, um das Vorgehen in der digitalen Transformation zu konfigurieren. Das Vorgehen differenziert zwischen der Entwicklung der Digitalisierungsstrategie und der Umsetzung der Digitalarchitektur. Drei unterschiedliche Case-Studys zeigen zudem auf, wie ADAM in der Industrie konkret genutzt, welche Strukturierungshilfe es leisten und wie die digitale Transformation konfiguriert werden kann. Durch die Breite und Tiefe von ADAM werden Unternehmen befähigt, den Weg der digitalen Transformation systematisch und strukturiert zu bestreiten, ohne die wertschöpfenden Bestandteile der Digitalisierung außer Acht zu lassen. Dies qualifiziert ADAM zu einem nachhaltigkeitsorientierten Framework, da es die wirtschaftliche Skalierung, die bedarfsgerechte Anpassung und die zukunftsgerichtete Robustheit von Lösungsbausteinen in den Fokus der digitalen Transformation rückt.
Networked digitalisation as an enabler for smart products and data-based business models presents companies with numerous and diverse challenges on their way through the digital transformation. Various reference architecture models have been developed in recent years to support these companies. A detailed analysis of these and in particular their use by companies quickly showed that currently existing reference models have major weaknesses in their practical suitability. With the Aachen Digital Architecture Management (ADAM), a framework was developed that specifically addresses the weaknesses of existing reference architectures and specifically takes up their strengths. As a holistic model, specially developed for use by companies, ADAM structures the digital transformation of companies in the areas of digital infrastructure and business development starting from customer requirements. Systematically, companies are enabled to drive the design of the digital architecture, taking into account design fields. The description of the design fields offers a detailed insight into the essential tasks on the way to a digitally networked company. The model is not only a structuring aid, but also contains a construction kit with the design fields to configure the procedure in the digital transformation. The procedure differentiates between the development of the digitalisation strategy and the implementation of the digital architecture. Three different case studies also show how ADAM is used in industry, what structuring support it can provide and how the digital transformation can be configured. The breadth and depth of ADAM enable companies to take the path of digital transformation systematically and in a structured manner, without ignoring the value-creating components of digitalisation. This qualifies ADAM as a sustainability-oriented framework, as it places the economic scaling, needs-based adaptation and future-oriented robustness of solution modules in the focus of digital transformation.
Crisis situations can lead to extreme consequences for society and the economy, such as the disruption of supply chains and the collapse of critical infrastructure. The challenge for optimal crisis preparation lies in the unpredictability of causes, duration and scope, and severity. AI-based resilience services can aid in crisis preparation by providing software-based warnings, recommendations, and countermeasures. The aim of this paper is to present a method for evaluating such services in terms of their usefulness and acceptance. A questionnaire is presented, and the results of its piloting phase are disseminated. With these results, existing and projected AI-based services for crisis prevention can be evaluated.
Smart-Data-Management
(2022)
Durch die vernetzte Digitalisierung stehen Unternehmen mehr Daten zur Verfügung als je zuvor. Die Tendenz ist dabei steigend und ein Ende der Entwicklung nicht abzusehen. Gleichzeitig wirken höhere Kundenanforderungen und ein globalisiertes Wettbewerbsumfeld spürbar auf die produzierende Industrie ein. Kompetenzen wie individualisierte Produktentwicklung, nachhaltige Kundenbindung und ein einzigartiges Wertversprechen gewinnen zunehmend an Relevanz. In diesem Spannungsfeld stellt sich die Frage, wie das Potenzial der stetig wachsenden Rohdatenmengen genutzt werden kann, um sich auf dem Markt von Mitstreitern abzusetzen.
Die Inhalte des Kapitels ‚Smart-Data-Management‘ sollen dazu dienen, produzierende Unternehmen zu befähigen, durch datenbasierte Anwendungen produktive und vorausschauende Entscheidungen zu treffen. Dabei kann der Mehrwert in einer gesteigerten Reaktionsgeschwindigkeit in Bezug auf externe Effekte liegen, aus der Verbesserung bestehender Unternehmensprozesse hervorgehen oder sich in neuen, durch Künstliche Intelligenz (KI) erschlossenen Geschäftsfeldern zeigen.
Dieses Kapitel schließt sich an die Themenstellungen der Informationslogistik (Kap. 8) und des Projektmanagements (Kap. 10) an und fokussiert die notwendigen Schritte zur erfolgreichen Umsetzung von datenbasierter Wertschöpfung. Es werden Trendthemen wie Big Data, KI und Maschinelles Lernen aufgegriffen und im Zuge dessen ein Projektvorgehensmodell vorgestellt, das auf das Management von Smart Data zugeschnitten ist.
Aufgrund der überwältigenden Menge an Informationsquellen wird ein systematisches Technologiemanagement, insbesondere für KMU, immer schwieriger. Daher hat das Projekt ‚TechRad‘ zum Ziel, den Technologiescouting-Schritt in diesem Prozess durch einen softwareplattformbasierten Radar zu automatisieren, der KMU eine permanent aktuelle, individuelle Übersicht über verfügbare Technologien bereitstellt. Der TechRadar wird durch KI-Algorithmen automatisch Daten aus relevanten Quellen sammeln, die Relevanz der jeweiligen Technologie (d. h. ihren Reifegrad) bewerten und diese dann auf einer Radarkarte visualisieren. Als Teilziel dieses Projekts muss eine intuitiv zu bedienende grafische Benutzeroberfläche entwickelt werden. Die Anforderungsaufnahme dafür wird häufig in einem Wireframing-Workshop durchgeführt. Die Umstellung des normalerweise physischen Workshop-Formats auf ein virtuelles ist Hauptthema des Artikels. Das Vorhaben IT-2-1-025a / EFRE-0801386 der Forschungsvereinigung FIR e. V. an der RWTH Aachen wird über den PTJ durch den europäischen Fond für regionale Entwicklung in NRW(EFRE) mit Mitteln der Europäischen Union (EU) gefördert.
Im Benchmarking zum Themenfeld „Monetizing Smart Products“ können Konzepte für Smarte Produkte und deren Vermarktung mit dem anderer Unternehmen verglichen werden, um wichtige Impulse für die Weiterentwicklung des digitalen Produktportfolios zu erhalten. Ziel des Benchmarkings ist die Identifikation von Unternehmen, die besonders erfolgreich Ansätze im Bereich der Monetarisierung Smarter Produkte umsetzen.
Um vertriebliche Herausforderung systematisch angehen zu können, hat das FIR das Innovationsprojekt „Vertriebsexzellenz für digitale Produkte & Services“ ins Leben gerufen. Im Rahmen dieses Innovationsprojekts werden gemeinsam mit einem branchen-übergreifenden Konsortium von Industriepartnern Strategien, Maßnahmen und Methoden abgeleitet, um einen messbaren Erfolg in der Vermarktung digitaler Produkte und Services zu erzielen.
Die Umsetzung von KI-Projekten stellt Unternehmen vor große, unbekannte Herausforderungen und fordert von ihnen neue, häufig noch nicht vorhandene Kompetenzen. Für die erfolgreiche Umsetzung von Anwendungsfällen der Künstlichen Intelligenz ist ein Wandel der internen Kompetenzen eines Unternehmens essenziell. Insbesondere die Datenkompetenz – auch Data-Literacy genannt – ist ein fundamentaler Kompetenzbereich, der im Unternehmen gefördert und entwickelt werden muss.
Rund ein Jahr haben DIN und DKE in einem gemeinsamen Projekt mit dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und zusammen mit ca. 300 Fachleuten aus Wirtschaft, Wissenschaft, öffentlicher Hand und Zivilgesellschaft an der Normungsroadmap Künstliche Intelligenz gearbeitet. Eine hochrangige Steuerungsgruppe unter dem Vorsitz von Prof. Wolfgang Wahlster hat die Erarbeitung koordiniert und begleitet.
Ziel der Roadmap ist die frühzeitige Entwicklung eines Handlungsrahmens für die Normung und Standardisierung, der die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Wirtschaft unterstützt und europäische Wertmaßstäbe auf die internationale Ebene hebt. Mit der Normungsroadmap KI wird eine wesentliche Maßnahme der KI-Strategie der Bundesregierung umgesetzt, in der eines von zwölf Handlungsfeldern sich explizit dem Thema "Standards setzen" widmet.
Ausgangspunkt des Forschungsvorhabens war die Frage, ob und wie KI in kreativen Schaffensprozessen wertschöpfend eingesetzt werden kann. Diese wurde vor allem vor dem Hintergrund gestellt, dass in der produzierenden Industrie verschärfte Anforderungen an die Time-to-Market gestellt werden und KI in den komplexen Bereich der Produktentwicklung vordringt (s. Purdy u. Daugherty 2017, S. 13). Als Herausforderung wurde dabei das mangelnde Knowhow vor allem kleiner und mittelständischer Unternehmen zum Thema KI identifiziert (s. Bundesregierung der Bundesrepublik Deutschland 2018, S. 21). Somit wurde das Ziel gesetzt, KMU in der produzierenden Industrie Anwendungsmöglichkeiten kreativer künstlicher Intelligenz und Empfehlungen zu deren Analyse und Umsetzung bereitzustellen.
Die Vielzahl an Definitionen von KI machte eine Einigung auf ein gemeinsames Verständnis des Begriffes für den Rahmen der Arbeit notwendig. Hier wurde die Interpretation von Rich et al. gewählt, die besagt, dass KI das Studium ist, Computer Dinge tun zu lassen, die momentan von Menschen besser erledigt werden (s. Rich et al. 2009, S. 3). Aufbauend auf einer fortführenden Analyse des Kreativitätsbegriffes wurde eine Definition von Creative AI erarbeitet, die fortan als Oberbegriff der in der Arbeit thematisierten Applikationen diente. In der Begriffsabgrenzung wurde der Fokus auf die Generierung und Evaluation neuartiger und nützlicher Ideen gelegt. Zum Abschluss des Grundlagenkapitels wurden relevante KI-Algorithmen in ihrer Funktionsweise und Zielsetzung erklärt. Dabei wurden verschiedene neuronale Netzwerke, der Begriff Deep Learning, sowie Expertensysteme und lokale KI-Suchalgorithmen behandelt.
Bei einer anschließenden Analyse des Status Quo wurde das große Wertschöpfungspotenzial von künstlicher Intelligenz näher untersucht. Dabei wurde die Fähigkeit von KI, Komplexität im Automatisierungsprozess zu reduzieren als wichtiger Faktor identifiziert (s. Aggarwal 2018, S. 3; Domingos 2015, S. 5f; Purdy u. Daugherty 2017, S. 10f). Als zweiter Baustein des Erkenntnisstandes wurde der Ist-Zustand kreativer Wertschöpfung anhand populärer Kreativitätstechniken betrachtet. Bei der Analyse dieser Methoden fielen charakteristische Schwächen auf, die unter anderem auf den kognitiven Unzulänglichkeiten des menschlichen Gehirns basieren (s. Ehrlenspiel 2009, S. 70f). Mit dieser Übereinstimmung von Angebot und Nachfrage nach Komplexitätsreduktion wurde ein Nutzen der Implementierung von KI in kreativen Schaffensprozessen bestätigt. Aufgrund einer anschließend identifizierten modelltheoretischen Separation der drei Forschungsfelder KI, Kreativität und Wirtschaftlichkeit wurde der Handlungsbedarf festgestellt, dass für die Umsetzung dieser Rationalisierung zunächst neue Theorie generiert werden muss.
Die zu erarbeitenden Beurteilungskriterien und Gestaltungsregeln wurden dabei auf Referenzmodellen aus der angewandten Wissenschaft aufgebaut. Für die Schaffung Auswertung der benötigten Faktengrundlage wurde die Fallstudienforschung nach Eisenhardt gewählt, unterstützt durch Ratschläge von Yin. Für die deskriptive Einordnung wurde der morphologische Kasten nach Zwicky herangezogen, für das normativ-präskriptive das Technologieportfolio nach Pfeiffer. Das Referenzmodell eines vernetzten Unternehmens als Implementierungsumgebung wurde durch das Internet of Production bereitgestellt.
Bei der Präzisierung der Übereinkunft von Angebot und Nachfrage nach Komplexitätsreduktion wurde festgestellt, dass der Bedarf an Kreativität in Unternehmen und Unterstützung durch KI vor allem im Development Cycle des IoP eine Schnittmenge aufweist. Der Aufgabenbereich dieses Cycle wurde somit zur Identifikation und Auswahl der Fallbeispiele verwendet. Die neun identifizierten Studien zu Creative AI sind in Tabelle 5‑1 zusammengefasst. Sie stammen aus den Bereichen der Texterstellung, Grafik- und Formdesign, Konstruktion und Layoutplanung und erstrecken sich von kommerzieller Software bis hin zu Forschungsprototypen. Aufbauend auf dieser Datenbasis wurde der morphologische Kasten erstellt. Er umfasst sechs Merkmale kreativer KI, die in jeweils zwei bis maximal sechs Ausprägungen differenziert wurden (s. Abbildung 5‑2). Diese Merkmale wurden um wertende Kriterien ergänzt, um das Technologieportfolio zu erstellen (s. Abbildung 5‑5). Eine Abschließende Einordnung der Modelle in das Technologieportfolio anhand von Experteninterviews und den Fallstudiendaten diente zur Validierung der internen Konsistenz des Modells. Dabei wurden vor allem dem NLP mit Deep Learning ein großes Potenzial zugeschrieben (s. Abbildung 6‑1).
Die in dem obenstehenden Absatz referenzierten Ergebnisse liefern einen wissenschaftlichen Beitrag zur Förderung der Anwendung von KI in kleinen und mittelständischen Unternehmen. Durch die empirische Ausrichtung der Fallstudienforschung wurde eine hohe Praxisnähe der erstellten Modelle angestrebt. Bei der Selektion der Fallstudien wurde auf die Inklusion polar unterschiedlicher Beispiele geachtet, sodass eine breite Palette der Anwendungsmöglichkeiten von Creative AI präsentiert wird. Mit dem Gebrauch von Referenzmodellen aus den angewandten Wissenschaften wurde Wert auf die praktische Verwendbarkeit der Erkenntnisse gelegt (s. Ulrich 1981, S. 18-20). Durch die grafische Präsentation von Zwischenergebnissen wird die Verständlichkeit und Verfügbarkeit der Informationen erhöht. Weiterhin werden grundlegende KI-Algorithmen erklärt und die verwendeten Hauptquellen für ein weiteres Grundlagenstudium des Themas bereitgestellt. Bei potenzieller praktischer Anwendung stehen somit Orientierungspunkte umgesetzter Applikationen, sowie das modelltheoretische Werkzeug, die eigene Implementierung zu strukturieren und zu evaluieren, bereit.