Verfügbarkeit: Digitalisierung und Künstliche Intelligenz in der Produktion

Digitalisierung und Künstliche Intelligenz in der Produktion: Grundlagen und Anwendung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Mockenhaupt, Andreas 1961- (VerfasserIn)
Weitere beteiligte Personen:	Rüttgers, Jürgen 1951- (VerfasserIn eines Geleitwortes)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Wiesbaden Springer Vieweg [2021]
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Umfang:	XXXI, 347 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm, 643 g
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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 INDUSTRIE UND GESELLSCHAFT IM DIGITALEN WANDEL . 1 1.1 DIGITALE TRANSFORMATION . 1 1.2 MYTHEN & FAKTEN . 3 1.3 TECHNOLOGISCHE VERAENDERUNGEN . 5 1.4 TECHNOLOGIEBRUCH UND DISRUPTION . 7 1.5 INNOVATIVE GRUNDSTRATEGIEN . 11 1.5.1 INNOVATIONGRAD . 11 1.5.2 INNOVATION UND DAS VERHAELTNIS VON TECHNIK & MARKT . 12 1.5.3 HANDLUNGSOPTIONEN IM INNOVATIVEN UMFELD . 14 1.6 GESELLSCHAFTLICHER WANDEL DURCH TECHNISCHE INNOVATIONEN . 15 1.7 WANDEL DURCH DIE DIGITALE TRANSFORMATION . 17 1.8 AUSWIRKUNGEN AUF DIE ARBEITSWEIT (ARBEIT 4.0) . 18 1.9 PERSONALMANAGEMENT IM WANDEL (HR 4.0) . 24 1.10 EVOLUTIONAERE & DISRUPTIVE TRANSFORMATION . 26 1.11 FRAGEN ZUM KAPITEL . 27 LITERATUR . 29 2 GRUNDLAGEN DER DIGITALISIERUNG UND INDUSTRIE 4.0 . 31 2.1 WAS IST NEU? . 31 2.2 DEFINITIONEN AUTOMATISIERUNG, DIGITALISIERUNG & INDUSTRIE 4.0 . 32 2.3 ABGRENZUNG: AUTOMATISIERUNG, DIGITALISIERUNG, INDUSTRIE 4.0, KUENSTLICHE INTELLIGENZ . 35 2.4 GESCHICHTE DER DIGITALISIERUNG & INDUSTRIE 4.0 . 38 2.4.1 GESCHICHTE DER DIGITALISIERUNG . 38 2.4.2 DIE INDUSTRIELLEN REVOLUTIONEN 1.0 BIS 4.0 SOWIE INDUSTRIE X.O . 39 2.5 TECHNOLOGIEBASIS FUER DIGITALISIERUNG UND INDUSTRIE 4.0 . 42 2.6 AGILITAET, KOMPLEXITAET . 43 2.7 FRAGEN ZUM KAPITEL . 44 LITERATUR . 44 XVIII INHALTSVERZEICHNIS 3 GRUNDLAGEN DER KUENSTLICHE INTELLIGENZ (KI) . 47 3.1 INTELLIGENZ . 47 3.2 DEFINITIONEN UND AUFBAU EINER KI . 49 3.3 STARKE & SCHWACHE KI . 52 3.4 ARTIFICIAL GENERAL INTELLIGENCE (AGI) . 53 3.5 HYBRIDE KI . 55 3.6 SYMBOLISCHE UND SUBSYMBOLISCHE KI . 57 3.7 AUTONOMIESTUFEN . 58 3.8 GESCHICHTE KI . 62 3.9 INTERAKTION VON MENSCH & KI . 66 3.10 BOTS . 67 3.11 TURING-TEST . 68 3.12 ANFORDERUNGEN AN EINE KI . 70 3.12.1 VERTRAUENSWUERDIGE KI (TRUSTED AI) . 70 3.12.2 BLACK-BOX-PROBLEMATIK & BLACK-BOX-TEST . 73 3.12.3 TRANSPARENTE KI . 75 3.12.4 ERKLAERBARE KI (EXPLAINABLE AI - XAI) . 76 3.12.5 ZIELGERICHTETE KI . 78 3.12.6 DISKRIMINIERUNGSFREIHEIT . 78 3.13 PATENTSITUATION . 81 3.14 KUENSTLICHE KREATIVITAET . 84 3.15 FRAGEN ZUM KAPITEL . 87 LITERATUR . 87 4 ETHISCHE ASPEKTE . 93 4.1 GRUNDBEGRIFFE DER ETHIK . 93 4.2 MORALISCHES DILEMMA . 96 4.3 HAFTUNG BEI KI . 99 4.4 PRINZIP DER DOPPELWIRKUNG (PDW) . 101 4.5 DOPPELVERWENDUNG (DUAL USE) . 102 4.6 TECHNOLOGIEFOLGEABSCHAETZUNG (TA) . 102 4.7 MASCHINENETHIK, MASCHINENMORAL & ROBOTERETHIK . 104 4.8 ETHISCHE LEITPLANKEN BEI DIGITALISIERUNG & KI . 105 4.9 GESAMTBEWERTUNG UND MESSUNG EINER KL-ETHIK . 107 4.10 BEWERTUNG DER CHANCEN UND RISIKEN . HO 4.11 FRAGEN ZUM KAPITEL . 111 LITERATUR . 111 5 DATEN DER DIGITALISIERUNG UND DER KI . 115 5.1 DATEN & CO . 115 5.1.1 DATEN - INFORMATIONEN - WISSEN . 115 5.1.2 DATENERHEBUNG, DATENERFASSUNG & CHAOTISCHE DATENSAMMLUNG . 118 INHALTSVERZEICHNIS XIX 5.1.3 METADATEN & DATENMERKMALE . 119 5.1.4 DATENZIELE, DATENINTEGRITAET, DATENQUALITAET & INTEROPERABILITAET . 120 5.1.5 DATENSCHUTZ . 122 5.2 BIG DATA (MASSENDATEN) . 124 5.2.1 DATENSAMMLUNG BEI BIG DATA . 126 5.2.2 KAUSALITAETEN VS. KORRELATION BEI BIG DATA . 127 5.2.3 SMART DATA . 128 5.3 FRAGEN ZUM KAPITEL . 130 LITERATUR . 130 6 MASCHINELLES LERNEN . 133 6.1 MASCHINELLES LERNEN (MACHINE LEARNING - ML) . 133 6.1.1 SIEBEN START-SCHRITTE DES MASCHINELLEN LERNERS MITTELS TRAININGSDATEN . 136 6.1.2 INITIALDATEN (SYNTHETISCHE DATEN, TRAININGS-, TEST-UND VALIDIERUNGSDATEN) . 137 6.2 DREI METHODEN DES MASCHINELLEN LERNENS . 138 6.2.1 UEBERWACHTES LERNEN (SUPERVISED LEARNING) . 139 6.2.2 UNUEBERWACHTES LERNEN (UNSUPERVISED LEARNING) . 140 6.2.3 BESTAERKENDES LERNEN (REINFORCED LEARNING) . 141 6.2.4 WEITERE LEMMETHODEN (LAZY LEARNING, EAGER LEARNING, CONTINUOUS LEARNING) . 142 6.3 MUSTERERKENNUNG . 142 6.4 ML-ALGORITHMEN (UEBERSICHT) . 146 6.5 INFERENZ . 149 6.6 STABILITAETS-PLASTIZITAETS-DILEMMA & DRIFT (CONCEPT/MODEL DRIFT) . 149 6.7 META-LERNEN (META-LEARNING) . 151 6.8 AUTOMATISIERTES MASCHINELLES LERNEN (AUTOML) . 152 6.9 TIEFER GEHENDES LERNEN (DEEP LEARNING - DL) . 154 6.10 KUENSTLICHE NEURONALE NETZE - KNN (ARTIFICIAL NEURONAL NETWORK - ANN) . 155 6.11 ANWENDUNGSBEISPIEL BEI 3M . 159 6.12 FRAGEN ZUM KAPITEL . 161 LITERATUR . 162 7 MASCHINELLE ENTSCHEIDUNGEN . 165 7.1 MENSCHLICHE ENTSCHEIDUNG . 165 7.2 HERAUSFORDERUNGEN BEI DER YYFAKTENORIENTIERTEN ENTSCHEIDUNG " . 168 7.3 KONTINGENZ (SELEKTION BEI MEHREREN ALTERNATIVEN) . 174 7.4 UNSICHERHEIT: INFORMATIONSMANGEL, -VERFUEGBARKEIT, & -ASYMMETRIE . 174 XX INHALTSVERZEICHNIS 7.5 EMPATHIE, INTUITION, IRRATIONALITAET, EMOTIONALITAET BEI ENTSCHEIDUNGEN . 176 7.6 EXKURS: SPIELTHEORIE (GAME THEORIE) . 178 7.7 ENTSCHEIDUNGSHEURISTIKEN . 180 7.8 SELBSTORGANISATION & CHAOSTHEORIE BEI KI . 180 7.9 SITUATIONSBEZOGENE FLEXIBLE AUSLEGUNG VON REGELN IN CHAOTISCHEN SYSTEMEN . 184 7.10 AUTONOMIE & KONTROLLE BEI KL-ENTSCHEIDUNGEN . 186 7.11 KL-ENTSCHEIDUNG BEI UNSICHERHEIT . 188 7.12 ADM-SYSTEME (ALGORITHMISCHE ENTSCHEIDUNGSFINDUNG - ALGORITHM DECISION MAKING) . 192 7.13 FRAGEN ZUM KAPITEL . 195 LITERATUR . 196 8 WEITERE WERKZEUGE DER KUENSTLICHEN INTELLIGENZ . 199 8.1 MASCHINE-ZU-MASCHINE-KOMMUNIKATION ( MACHINE-TO-MACHINE - M2M) . 199 8.2 MENSCH-MASCHINE-INTERFACE (MMI), HUMAN-MACHINE-INTERFACE (HMI) . 200 8.2.1 HAPTISCHES FEEDBACK . 201 8.2.2 GEDANKENSTEUERUNG . 203 8.3 NATURAL LANGUAGE PROCESSING (NLP) . 204 8.4 TEXT MINING . 206 8.5 BILD & OBJEKTERKENNUNG (IMAGE RECOGNITION) . 207 8.6 INTELLIGENTE, AUTONOME AGENTEN . 211 8.7 ROBOTIC PROCESS AUTOMATION (RPA) . 212 8.8 FRAGEN ZUM KAPITEL . 213 LITERATUR . 214 9 ANGRIFFSSICHERHEIT UND MANIPULATIONSSICHERHEIT BEI KL-SYSTEMEN . 217 9.1 ANGRIFFE AUF INDUSTRIELLE IT-SYSTEM . 217 9.2 CYBERRESILIENZ . 220 9.3 EVASION, BYPASSING (AUSWEICHEN, UMGEHEN) . 221 9.4 POISONING ATTACKS (VERGIFTUNGSATTACKEN) . 221 9.5 ADVERSARIAL ATTACKS (FEINDLICHE ANGRIFFE) . 222 9.6 BACKDOOR ATTACKS - BACKDOORING (ANGRIFF DURCH DIE HINTERTUER) . 223 9.7 DEEP FAKES . 223 9.8 KL-BASIERTE INTRUSION-DETECTION UND PREVENTION-SYSTEMEN (IDS, IPS) . 224 9.9 FRAGEN ZUM KAPITEL . 225 LITERATUR . 225 INHALTSVERZEICHNIS XXI 10 DIGITALISIERUNG UND KI IN DER PRODUKTION . 227 10.1 CHANCEN DER DIGITALISIERUNG UND KI IN DER PRODUKTION . 227 10.2 ANFORDERUNGEN AN EIN KL-SYSTEM IM PRODUKTIONSUMFELD . 235 10.2.1 SKALIERBARKEIT . 235 10.2.2 RESILIENZ BEI AUTONOMEN SYSTEMEN . 236 10.2.3 ROBUSTHEIT (ROBUSTNESS) . 238 10.2.4 PLAUSIBILITAET . 241 10.3 SMART FACTORY, SMART MANUFACTURING & PRODUCTION LEVEL 4 . 241 10.4 AUTONOME PRODUKTION . 246 10.5 INTERNET DER DINGE - (INDUSTRIAL) INTERNET OF THINGS (LOT & IIOT) . 248 10.6 MASCHINE ALS SERVICE - MACHINE AS A SERVICE - (MAAS) . 250 10.7 FERTIGUNGSMANAGEMENTSYSTEME (MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS - MES) . 251 10.8 EINGEBETTETE SYSTEME (EMBEDDED SYSTEMS) . 252 10.9 CYBER-PHYSISCHE SYSTEME (CPS UND CPPS) . 255 10.10 SYSTEM DER SYSTEME - SYSTEM OF SYSTEMS (SOS) . 256 10.11 UBIQUITOUS COMPUTING . 257 10.12 DIGITALER ZWILLING (DIGITAL TWIN) . 259 10.13 DIGITAL THREAD . 261 10.14 VIRTUAL, AUGMENTED & MIXED REALITY SYSTEMS (VR, AR, MR) IN DER PRODUKTION . 262 10.15 ANWENDUNG IN DER ENTWICKLUNG (GENERATIVE DESIGN) . 264 10.16 CONNECTED SHOPFLOOR . 265 10.17 FRAGEN ZUM KAPITEL . 265 LITERATUR . 266 11 DATENGETRIEBENE PROZESSANALYSE . 271 11.1 ARTEN DER DATENANALYSE . 271 11.2 PROCESS ANALYTICS, DATA MINING & PROCESS MINING . 273 11.3 PREDICTIVE MAINTENANCE & PREDICTIVE MACHINES (PDM) . 277 11.4 COLLABORATIVE TECHNOLOGIES (CM, CCM, SCC) . 280 11.5 FRAGEN ZUM KAPITEL . 283 LITERATUR . 283 12 QUALITAETSMANAGEMENT 4.0 . 285 12.1 QUALITAET 4.0 & SMART QUALITY . 285 12.2 QUALITAETSSICHERUNG & KI . 286 12.3 QUALITAETSMANAGEMENT &KI (DIN EN ISO 9000F) . 288 12.4 KL-NORMUNG & KONFORMITAETSBEWERTUNG . 289 12.5 KL-ZERTIFIZIERUNG . 290 12.6 UMSETZUNG BEI QUALITAET 4.0 . 290 12.7 EXKURS: LERNEN DURCH FEHLER . 294 XXII INHALTSVERZEICHNIS 12.8 YYIN THE LOOP " -SIMULATIONEN . 294 12.9 FRAGEN ZUM KAPITEL . 295 LITERATUR . 295 13 ROBOTIK . 297 13.1 ROBOTIK UND KI . 297 13.2 HISTORIE UND AKTUELLE SITUATION DER ROBOTIK . 299 13.3 MORAVECS PARADOX & , GRIFF IN DIE KISTE* (BIN PICKING) . 303 13.4 SOFT ROBOTICS . 304 13.5 WAHRNEHMUNG BEI ROBOTERN & AUTONOMEN SYSTEMEN . 306 13.6 SIMULTANE LOKALISIERUNG UND KARTENERSTELLUNG (SLAM) . 308 13.7 KOLLABORATIVE ROBOTIK (COBOTS) . 309 13.8 MENSCH-ROBOTER-KOLLABORATION (MRK) & HUMAN ROBOT INTERACTION (HRI) . 310 13.9 SERVICEROBOTER & COBOTS . 312 13.10 SCHWARMROBOTIK (SWARRN ROBOTS) . 315 13.11 MYOROBOTICS & EXOSKELETTE . 317 13.12 MEDIZINTECHNIK . 318 13.13 FRAGEN ZUM KAPITEL . 321 LITERATUR . 321 14 ERFOLGSFAKTOREN . 325 14.1 GESTALTUNGSFELDER . 325 14.2 WIE KANN MAN MIT DIGITALISIERUNG & KI GELD VERDIENEN? . 327 LITERATUR . 331 15 NACHWORT . 333 LITERATUR . 335 ANHANG . 337 LITERATUR . 339 STICHWORTVERZEICHNIS . 341
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