Abgeschlossenes Projekt · 2021–2024
Künstliche Intelligenz für passgenaue Fort- und Weiterbildung zur Stärkung der Beschäftigungsfähigkeit bei fortschreitender digitaler Durchdringung der Produktion im Kontext von Industrie 4.0.
Im Projektvorhaben KIWI wird für die Beschäftigten aus der Produktion eine Applikation für Smartphones entwickelt, die eine plattformübergreifende Suche nach passgenauen Fort- und Weiterbildungsangeboten mit Hilfe von künstlicher Intelligenz ermöglicht, entwickelt. Aufgrund der Digitalisierung und der damit verbundenen zunehmenden Automatisierung ist die Produktion einem schnellen Wandel unterzogen, der auch mit veränderten Anforderungsprofilen und Berufsbildern einher geht.
Ausgangssituation und Problemstellung
Die fortschreitende Digitalisierung in produzierenden Unternehmen im Rahmen von Industrie 4.0 verändert Prozesse und Anforderungen an die Beschäftigten. Die zunehmende Automatisierung führt zu einem schnellen Wandel der Arbeitsprozesse und Anlagen, wobei sich die Kompetenzanforderungen je nach Aufgabenbereich unterschiedlich verändern. Dies schafft die Notwendigkeit für neue, individualisierte Weiterbildungsangebote. Ein Beispiel ist die kollaborative Robotik, eine Schlüsseltechnologie im Digitalisierungsprozess, die hohe Fortbildungsbedarfe aufweist. Im Projekt KIWI soll das Digitalisierungspotenzial genutzt werden, um eine Weiterbildungsumgebung zur kollaborativen Robotik zu gestalten, die neben der Nutzung auf PC und Smartphone auch in der virtuellen Realität (VR) erlebbar ist. Zusätzlich nutzt das Projekt Künstliche Intelligenz (KI) zur Empfehlung passgenauer Fort- und Weiterbildung, speziell für beruflich Qualifizierte auf der Shop-Floor-Ebene in der produzierenden Industrie, deren Aufgaben sich durch Automatisierung stark wandeln werden. Dafür wird eine Nutzer*innenoberfläche entwickelt, die als Meta-Suchmaschine für verschiedene Online-Bildungsplattformen agiert. Sie soll den Beschäftigten ermöglichen, passende Weiterbildungsangebote zu finden und ein individuelles Online-Portfolio zu erstellen. So erhalten die Nutzer*innen einen einfachen Zugang zu relevanten Bildungsangeboten und können ihre berufliche Entwicklung selbstbestimmt vorantreiben.
Fragestellung
Welche Auswirkungen hat die Nutzung virtueller Realität (VR) als Weiterbildungsinstrument auf die Effektivität des Lernens und die Akzeptanz der Technologie bei Beschäftigten in der kollaborativen Robotik?
Wie können KI-basierte Algorithmen zur Erstellung individualisierter Weiterbildungsangebote in der produzierenden Industrie eingesetzt werden, um den sich schnell ändernden Kompetenzanforderungen durch Digitalisierung und Automatisierung gerecht zu werden?
Vorgehensweise
Die Weiterbildungsszenarien zur kollaborativen Robotik wurden in einem laufenden iterativen Prozess entwickelt, getestet und angepasst.
Parallel dazu wurde die Datenbasis für die KI angelegt, welche Inhalte der EQR, Aus-, Fort- und Weiterbildungscurricula sowie bestehender Fort- und Weiterbildungsangebote umfasste. Die darauf aufbauende Planung und Umsetzung des Backends für die KI-gestützte Fort- und Weiterbildungsempfehlung erfolgte in einem agilen Entwicklungsprozess.
Abschließend sollten sowohl die Weiterbildungsszenarien als auch das Weiterbildungsberatungs-Tool mit der Zielgruppe der Beschäftigten in der produzierenden Industrie evaluiert werden.
Ergebnisse
Bereits umgesetzt werden konnte eine virtuelle Lernumgebung für kollaborative Robotikanwendungen basierend auf der Unreal Engine. Diese war sowohl auf Head Mounted Displays, auf dem PC als auch auf dem Smartphone nutzbar. Da sie auf einem Server mit hoher Grafikleistung lief, war für die Nutzung auf PC und Smartphone lediglich ein Internetbrowser erforderlich. Ein Tutorial-Level führte den Benutzer in die Steuerung der Umgebung, den Umgang mit kollaborierenden Robotern sowie in grundlegende Lerninhalte zu diesen ein. In einem MRK-Szenario konnte exemplarisch die Montage eines kleinen Getriebes erlernt werden.
Erwartet wurde zudem, bis zum Projektende auf Basis eines KI-Sprachmodells Weiterbildungsempfehlungen an die Nutzer*innen ausgeben zu können. Dafür sollte eine Nutzer*innenoberfläche gestaltet werden, die zum Interagieren einlädt, einfach zu bedienen ist und mithilfe eines digitalen Avatars eine persönlichere Ebene mit den Nutzer*innen schafft.
Dissemination und Transferaktivität
Am 21.11.2023 wurde auf der Tagung “KI² – Konkrete Ideen kooperativ & innovativ umsetzen” in Nürnberg der Prototyp des digitalen Avatars als Bedienoberfläche der Weiterbildungsberatung auf Basis des Sprachmodells in der UE sowie das VR-Weiterbildungsszenario interessierten Besucher:innen in Form eines Ausstellungsstandes vorgestellt und Feedback eingeholt.
Publikationen:
Konzept für eine Smartphone-basierte VR-Lernumgebung / Kenneth Rüstmann; Kirsten Tracht, In: wt Werkstattstechnik online. 9-2023, S. 341-346. https://doi.org/10.37544/1436-4980-2023-09-5