Klarheit in der Food-Produktion: Wie KI Effizienz neu definiert

An der International Food Innovation Conference am GDI werden Sie aufzeigen, wie Unternehmen «AI-ready» werden. Wo sehen Sie diesbezüglich die grössten Herausforderungen?

Lebensmittelproduzenten bewegen sich derzeit in einem «perfekten Sturm», der von drei zusammenhängenden Herausforderungen geprägt ist: steigende Kosten, Fachkräftemangel und regulatorische Vorgaben im Zusammenhang mit Markterwartungen.

Erstens geraten die Margen weiter unter Druck, da die Kosten für Rohstoffe, Energie und Transport steigen. Dies wird durch die Abhängigkeit von bestehender Infrastruktur verstärkt, der oft die nötige Agilität und Effizienz fehlt, um schnell zu reagieren. Daher müssen Produzenten den Fokus von reinen Anfangsinvestitionen auf ein umfassendes Total-Cost-of-Ownership-(TCO)-Modell verlagern, um langfristige Einsparungen zu identifizieren. 

Zweitens sieht sich die Branche mit einem erheblichen Qualifikationsdefizit und Fachkräftemangel konfrontiert. Viele erfahrene Fachkräfte werden pensioniert, während neue Talente oft weniger praktische Arbeitserfahrung in technischen Belangen mitbringen. Diese Defizite sind eine operative Einschränkung, die viele Produzenten betrifft. Zudem bedarfs es zunehmend fortschrittliche, integrierte Decision Support Systeme sowie intuitive Automationsschnittstellen, um Sicherheits- und Produktivitätsstandards aufrechtzuerhalten.

Drittens ist es entscheidend zu erkennen, dass eine effiziente Fabrik automatisch auch ressourceneffizient ist. Produzenten müssen Wege finden, den Verbrauch von Wasser, Chemikalien und Energie drastisch zu reduzieren und gleichzeitig Abfallprodukte zu minimieren – nicht nur, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen, sondern auch, um die wirtschaftliche Tragfähigkeit ihrer Betriebe sicherzustellen. Eine verbesserte Ressourceneffizienz stärkt die Resilienz, schützt die Margen und trägt weltweit zu einer zuverlässigeren Lebensmittelversorgung bei.

Sie arbeiten seit vielen Jahren in der Automatisierung in unterschiedlichen Branchen. Welche Erkenntnisse können Sie auf Ihre aktuelle Tätigkeit in der Lebensmittelindustrie übertragen?

Der vermehrte Einsatz digitaler Zwillinge ist eine grosse Chance für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles «Abbild» einer gesamten Produktionslinie oder Fabrik. In einer Computerumgebung wird in Echtzeit exakt widerspiegelt, was im Fertigungsbereich geschieht.

Sie können sich das wie einen Flugsimulator für die Lebensmittelproduktion vorstellen. Mit einem digitalen Zwilling können Teams das Verhalten von Anlagen analysieren, simulieren und vorhersagen, Prozessänderungen testen oder neue Rezepturen optimieren – ohne die reale Linie zu stoppen oder Produkte zu verschwenden. Durch den kontinuierlichen Datenaustausch zwischen der realen Anlage und ihrem digitalen Gegenstück lassen sich potenzielle Ausfälle erkennen, bevor sie auftreten sowie «Was-wäre-wenn»-Szenarien testen, um die ressourceneffizienteste Betriebsweise zu finden. Letztlich minimieren digitale Zwillinge im Innovationsprozess das Rätselraten und stellen sicher, dass jede Veränderung profitabel und nachhaltig ist, bevor überhaupt der «Start»-Knopf gedrückt wird.

Digitale Zwillinge sind zudem ein Durchbruch für die Schulung von Mitarbeitenden. Da es sich um eine virtuelle «Kopie» der realen Produktionslinie handelt, entsteht eine risikofreie Trainingsumgebung, in der Mitarbeitende üben und Fehler machen können, ohne die reale Produktion zu gefährden. Statt an einer laufenden Maschine zu lernen, bei der ein Fehler zu hohen Produktionsverlusten oder sogar Sicherheitsrisiken führen kann, können neue Mitarbeitende die Fabrik im Simulator testen. Das ist deutlich kostengünstiger als traditionelle Schulungen, da physische Prototypen entfallen und die Abnutzung teurer Anlagen reduziert wird. Indem Mitarbeitende komplexe Szenarien – etwa einen Stromausfall oder einen schnellen Rezepturwechsel – testen können, bauen wir ihre Sicherheit und Kompetenz viel schneller auf und entwickeln neue Mitarbeitende in kürzester Zeit zu erfahrenen Fachkräften.

Mit Blick auf die nächsten fünf Jahre: Wo wird KI die Lebensmittelindustrie am stärksten verändern und wo wird sie überschätzt?

Dieser Bereich entwickelt sich so rasant, dass präzise Prognosen schwierig sind – aber ich versuche es! In den nächsten fünf Jahren wird KI die Branche in einigen zentralen Bereichen verändern.

Erstens im Bereich der kontextbezogenen Entscheidungsunterstützung: KI wird in der Fabrikation einfache Warnmeldungen weiterentwickeln und «konkreten Kontext» liefern – künftig könnte eine Meldung also nicht nur aufzeigen, dass eine Maschine zu heiss ist, sondern auch erklären, warum dies im Zusammenhang mit der aktuellen Charge, Rezeptur oder dem Zustand der Anlage gerade geschieht. Dadurch werden selbst weniger erfahrene Mitarbeitende zu Expert*innen, da sie in Echtzeit angeleitet werden.

Ein weiterer Wandel ist der Übergang von reaktiver zu vorausschauender Steuerung von Anlagen und Produktionsprozessen. Dadurch können ungeplante Stillstände und Produktionsabweichungen deutlich reduziert werden, was grosse Auswirkungen auf Qualitätskosten und die Gesamteffizienz hat.

Schliesslich wird KI dabei helfen, komplexe, voneinander abhängige Prozesse und Teilsysteme innerhalb einer Fabrik besser miteinander zu verknüpfen als je zuvor. So lässt sich die heute vorhandene «Pufferkapazität», die aufgrund ungenauer Modellierung dieser Abhängigkeiten entsteht, deutlich reduzieren. Kurz gesagt: Engere, reproduzierbare Steuerungen mit minimaler Variabilität und qualitativ hochwertiger menschlicher Intervention sind der «Heilige Gral» des Produktionsengineerings – und wir bekommen endlich die richtigen Werkzeuge dafür.

Am anderen Ende des Spektrums halte ich vollständig automatisierte Produktionsprozesse (lights-out manufacturing) in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie für die nächsten fünf Jahre für weitgehend überschätzt. Werden es einzelne, isolierte Fabriken schaffen? Vielleicht – technisch ist es möglich. Aber in grossem Umfang wird das nicht relevant sein. Ebenso sind «Data Lakes», in denen riesige Datenmengen für allgemeine Analysen gespeichert werden, weniger spannend. Denn das Suchen nach Problemdefinitionen in grossen Datenvolumen ist kein effizienter Einsatz von Ressourcen, wenn auf der Fabrikationsfläche konkrete Probleme gelöst werden müssen. Das ist gut für Anbieter von Datenspeicherung, aber nicht für die eigene Profitabilität.

Was ist Ihre Botschaft an Unternehmen, die KI einführen wollen, weil «alle anderen es auch tun»?

Das erinnert mich an die Metapher «Wer einen Hammer hat, sieht in jedem Problem einen Nagel» über die ich kürzliche in einem Podcast zur Digitalisierung gesprochen habe. Künstliche Intelligenz ist letztlich komplexe Mathematik und Mustererkennung in Datensätzen – sie ist keine magische Lösung für alles. Unternehmen sollten zuerst das konkrete Geschäftsproblem, das sie lösen wollen, klar identifizieren und formulieren. Wenn sie das überspringen und direkt ein Werkzeug auswählen, riskieren sie, viel Zeit und Geld in Ergebnisse zu investieren, die nie erreicht werden.

Die Erfolgsformel ist hier eigentlich ganz einfach:

• Beginnen Sie mit dem Problem bzw. den Problemen, die Sie lösen wollen. Analysieren Sie Ursachen, Rahmenbedingungen und Störfaktoren und formulieren Sie diese klar.
• Quantifizieren Sie den Nutzen: Priorisieren Sie Herausforderungen, die den grössten Mehrwert liefern, wenn sie gelöst werden.
• Wählen Sie die richtigen Werkzeuge: Das beinhaltet allenfalls auch angepasste Prozessabläufe, zusätzliche Automatisierung, Datenerfassung und -visualisierung, statistische Analysen, integrierte Decision Support Systeme, KI und vieles mehr gehören.
• Investieren Sie in Change Management: Egal was die Lösung ist – ohne richtiges Change Management sind neue Arbeitsweisen deutlich schwieriger umzusetzen. Dieser Aspekt wird oft unterschätzt, was ein grosser Fehler ist.
• Messen, umsetzen, validieren und konsequent weiterführen – genau das, was wir in geschlossenen Regelkreisen seit Jahrzehnten ebenfalls tun.
  
  

«Recoding Food»: Die GDI-Foodkonferenz

Wie machen Sie Ihr Unternehmen fit für die Zukunft? Am GDI diskutieren wir, wie die KI zum neuen Betriebssystem der Lebensmittelwirtschaft wird. Seien Sie am 18. Juni mit dabei und tauschen Sie sich an der International Food Innovation Conference mit führenden Experten und Vordenkerinnen der Food-Branche aus.