In einem wichtigen Schritt zur Förderung nachhaltiger Innovationen in der Industrie hatte TIM Consulting die Gelegenheit, bei Orgalim – dem Dachverband der europäischen Technologieindustrien – die Studie zu poly- und perfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) und deren möglichen Ersatzstoffen vorzustellen. Diese Initiative steht im Einklang mit den wachsenden Bemühungen um Umweltschutz und Gesundheitssicherheit auf europäischer Ebene.

Die von der Europäischen Kommission geplante Regulierung der PFAS stellt eine signifikante Herausforderung für diverse Industriezweige dar, von der Medizintechnik bis hin zur Automobilindustrie. PFAS sind aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften in vielen Anwendungen essentiell, gleichzeitig aber wegen ihrer potenziellen Gesundheitsrisiken und Langlebigkeit in der Umwelt umstritten.

Unser Projekt, durchgeführt in Zusammenarbeit mit dem Institute for Industrial Ecology der Hochschule Pforzheim (INEC), zielte darauf ab, mögliche Substitute für PFAS zu identifizieren. Dank des Einsatzes unseres KI-Systems CumulusAI konnten wir aus über 35.000 analysierten Artikeln weltweit vielversprechende Materialien erkennen, die das Potential haben, PFAS in bestimmten industriellen Anwendungen zu ersetzen.

Bei der Präsentation vor den Mitgliedern von Orgalim haben wir hervorgehoben, dass einige dieser Substanzen sich noch in einem frühen Forschungs- und Entwicklungsstadium befinden. Dies unterstreicht die Notwendigkeit weiterer Investitionen in die Forschung, um nachhaltige und sichere Alternativen zu finden und zu validieren. Die Studie zeigt auch, dass die Herausforderung des PFAS-Verbots viele Unternehmen betrifft, die direkt oder indirekt von diesen Chemikalien abhängig sind. Daher ist eine branchenübergreifende Zusammenarbeit für die Entwicklung von Ersatzstoffen und die Anpassung der Lieferketten unerlässlich.

Die Ergebnisse unserer Studie können wichtige Einblicke und neue Ansätze für Unternehmen bieten, die sich auf die Suche nach nachhaltigen Alternativen begeben. Die positive Resonanz bei Orgalim bekräftigt unser Engagement für die Unterstützung der Industrie bei diesem wichtigen Übergang.

Die Diskussionen mit den Branchenvertretern bei Orgalim waren ein wertvoller Austausch, der die Dringlichkeit und die Möglichkeiten für innovative Lösungen in den Vordergrund rückte. Wir freuen uns, Teil dieser wichtigen Debatte zu sein.

Für weitere Informationen zu unserer Studie und wie CumulusAI Ihr Unternehmen unterstützen kann, besuchen Sie unsere Website oder kontaktieren Sie uns direkt. Gemeinsam können wir die Herausforderungen von heute in die Chancen von morgen verwandeln.

Über Orgalim

Orgalim vertritt die europäischen Technologieindustrien, die aus 770.000 Unternehmen bestehen, die an der Schnittstelle zwischen digitaler und physischer Technologie innovativ tätig sind. Das Spektrum reicht von großen, weltweit tätigen Konzernen bis hin zu regional verankerten kleinen und mittleren Unternehmen. Die von Orgalim vertretenen Unternehmen beschäftigen direkt 11,9 Millionen Menschen in ganz Europa und erwirtschaften einen Jahresumsatz von 2,819 Billionen Euro. Orgalim ist die führende Stimme der europäischen Technologiebranchen auf EU-Ebene und arbeitet mit den politischen Entscheidungsträgern zusammen, um das Wachstum und die globale Führungsrolle seiner Branchen zu stärken, ihren Beitrag zur europäischen Wirtschaft und Gesellschaft zu maximieren und ein neues Vertrauensverhältnis zwischen Unternehmen und Bürgern zu fördern.

Ich war kürzlich zu Gast im NEW WORK TALK Podcast, dort haben wir das Thema KI auf verschiedenen Ebenen andiskutiert. Ein Aspekt war dabei die Gefahr, dass einige Jobs durch KI übernommen werden [1]. Ein guter Anlass, um dazu einige Gedanken zu Papier zu bringen.

In einer Studie von AI Impact wurden Ende 2023 knapp 2800 KI-Experten über ihre Einschätzung zur Entwicklungsgeschwindigkeit von KI befragt und wann voraussichtlich mit einer Übernahme verschiedener Jobs durch KI gerechnet werden kann [2].

Wichtigstes übergeordnetes Ergebnis ist, dass viele Entwicklungsmeilensteile in der aktuellen Umfrage deutlich früher erwartet werden als noch ein Jahr zuvor. So wird es beispielsweise schon 2047 mit 50-prozentiger Wahrscheinlichkeit eine vergleichbare oder höhere Intelligenz als den Mensch geben, ganze 13 Jahre früher als bei der Befragung in 2022 [3].

Die ersten aktuell noch von Menschen durchgeführten Aktivitäten, bei denen eine Substitution durch die KI erwartet wird, sind textbasiert, da hier die größten Stärken der KI liegen: Programmiercode schreiben, faktenbasierte Fragen beantworten, übersetzten Text laut vorlesen etc. Betrachtet man das neue Modell SORA von OpenAI, das Videos aus Text erstellt, sind die nächsten Schritte leicht vorstellbar [4].

Der erste KI-geschriebene New York Times Bestseller wird im Mittel um 2040 erwartet, genau wie der erste KI-generierte Nummer-Eins-Hit. Mit der Möglichkeit zur vollständigen Automatisierung aller menschlichen Arbeit wird jedoch erst nach 2100 gerechnet.

Unter den schwer zu automatisierenden Jobs finden sich viele manuelle Tätigkeiten, die ein Zusammenspiel von KI und Robotik erfordern, wie Wäsche falten, Chirurgie, Elektroinstallation in Häusern oder LKW-Fahren. Erklärt werden kann dies unter anderem mit dem Moravecschen Paradox, das besagt, dass Computer bei hochrangigem Denken wie Intelligenztests oder Schachspielen schnell auf übermenschliche Leistung gebracht werden können, aber niederrangige sensomotorische Fähigkeiten extrem schwer abzubilden sind und enorme Rechenressourcen benötigen.

Auch wenn noch nicht großflächig ganze Jobs von der KI erledigt werden, so kann bereits heute schon an vielen Stellen die eigene Effizienz und Effektivität durch die Nutzung von KI-Helfern gesteigert werden. Eine Analogie dazu findet sich im Schach. Nachdem der amtierende Weltmeister Garri Kasparow von einem von IBM entwickelten Computer geschlagen wurde, gibt es keine Möglichkeit mehr für den besten Schachspieler den besten Computer zu schlagen. Kasparow war danach maßgeblich beteiligt an der Entwicklung der neuen Schachdisziplin Freistil-Schach oder auch Cyborg-Schach, in der die menschlichen Spieler während des Spiels Computeranalysen durchführen können. Ein Team aus Mensch und Computer ist jetzt wieder in der Lage einen Computer, der alleine spielt, zu schlagen [5].

Auch in der Arbeitswelt scheint sich dieser Trend fortzusetzen. IBM prognostiziert, dass Menschen nicht von der KI ersetzt werden, sondern Menschen, die KI gewinnbringend einsetzen, werden Menschen ersetzen, die das nicht tun [6]. Unter diesem Gesichtspunkt scheint es für die Wettbewerbsfähigkeit von Deutschland nicht förderlich zu sein, dass es im IMD World Digital Competitiveness Ranking von 2023 nur auf dem 23. Platz von 64 steht und im Vergleich zum Vorjahr ganze vier Plätze verloren hat.

Digitalkompetenz und KI-Kompetenz sind wichtige Zukunftsfähigkeiten, die in sämtlichen Unternehmensteilen durch die universelle Einsetzbarkeit moderner KI-Systeme eine hohe Relevanz haben. Dabei ist allerdings die weithin diskutierte „Prompting-Kompetenz für jedermann“ meiner Meinung nach nur von begrenztem Nutzen, da echter Mehrwert doch weiterhin durch von Spezialisten entwickelte Systeme erzielt wird. Nichtsdestotrotz sollte jeder ein Grundverständnis von der Funktionsweise und den Möglichkeiten von KI entwickeln, um wirkungsvoll interdisziplinär diskutieren zu können.

Wir entwickeln bereits seit über einem Jahr unsere eigenen KI-basierten Expertensysteme und Dienstleistungen [7]. Die dabei erworbene Expertise setzen wir jetzt verstärkt ein, um, gepaart mit unserem tiefen Verständnis unternehmerischer Prozesse, mögliche Einsatzpotentiale für KI in Unternehmen zu identifizieren. Dazu sensibilisieren wir die Belegschaft unserer Kunden für die Möglichkeiten von KI, damit jeder selbst in seinem Wirkungsbereich nach Potentialen suchen kann, im Sinne eines KVP-Prozesses. Darüber hinaus können wir auch gemeinsam mit unseren Kunden Prozesse analysieren, optimieren und Möglichkeiten für den gewinnbringenden Einsatz von KI-Tools identifizieren und diese in die Tat umsetzen.

Wenn Sie Interesse haben, sprechen Sie uns gerne an!

Innovation durch Systematik und Kreativität

Um innovativ zu bleiben und Produkte zu verbessern, bietet die Kombination aus TRIZ (Theorie des erfinderischen Problemlösens) und generativen Modellen wie GPT-4 einen schnellen Ansatz zur Ideengenerierung in der Produktentwicklung.

Was ist TRIZ?

TRIZ ist eine Methodik, die darauf abzielt, systematische Problemlösungen für technologische Herausforderungen zu finden. Entwickelt in den 1950er Jahren von Genrich S. Altschuller und Kollegen, basiert TRIZ auf der Analyse von Patentdatenbanken, um wiederkehrende Muster und Prinzipien der Problemüberwindung zu identifizieren. Eines der Kernwerkzeuge von TRIZ ist die Widerspruchstabelle, die hilft, technische Widersprüche zu identifizieren und durch Anwendung von 40 Innovationsprinzipien zu lösen.

Innovationsprinzipien und Widerspruchstabelle

Die Methode nutzt die Widerspruchstabelle, um festzustellen, welche Innovationsprinzipien angewendet werden können, um einen spezifischen technischen Widerspruch zu überwinden. Ein technischer Widerspruch entsteht, wenn die Verbesserung eines Parameters zur Verschlechterung eines anderen führt. Durch die Analyse des spezifischen Problems können passende Prinzipien herausgefiltert werden, die zur Lösungsfindung beitragen.

Integration generativer KI-Modelle

Die Einbindung von generativen Modellen wie GPT-4 eröffnet neue Dimensionen in der Anwendung von TRIZ. Indem man relevante Daten und das methodisch definierte Vorgehen von TRIZ als Kontext bereitstellt, können generative Modelle automatisiert Ideen generieren, die direkt auf die Ausgangsfragestellung angewendet werden. Die generative KI als Spezialist im Umgang mit abstrakten Innovationsprinzipien generiert durch kreative Interpretation und kontextbezogene Informationen technisch solide und innovative Vorschläge.

Vorteil der Visualisierung über Bilder

Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die Fähigkeit dieser Modelle, Ideen schnell zu visualisieren. Skizzen und Bilder helfen, Lösungen greifbar zu machen und fördern das Verständnis sowie die Akzeptanz der vorgeschlagenen Innovationen. Obwohl die Qualität der Bildvisualisierung zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht auf dem gleichen Niveau der Textgenerierung ist, bietet sie bereits jetzt einen erheblichen Mehrwert, insbesondere da Menschen visuelle Informationen oft schneller und intuitiver erfassen als textbasierte Inhalte.

Die Möglichkeiten der Ideengenerierung und -visualisierung werden sich in Zukunft noch erweitern. Fortschritte in der Videogeneration aus Text, wie sie beispielsweise durch OpenAI’s Demonstrationen mit Sora gezeigt wurden, versprechen, Ideen in dynamische Bewegtbilder umzuwandeln, was das Potenzial hat, die Präsentation und das schnelle Prototyping von Ideen weiter zu revolutionieren.

Anwendungsbeispiel: Ein Garten in der Wüste

Ein praktisches Beispiel für die Anwendung dieser Methode ist die Herausforderung, einen Garten in der Wüste anzulegen. Hierbei wird ein scheinbar unüberwindbarer Widerspruch definiert: die Notwendigkeit, Pflanzen in einer extrem wasserarmen Umgebung anzubauen, ohne ständig Wasser von extern zuführen zu müssen. Durch die Zerlegung des Problems in technische Parameter und die Anwendung von TRIZ-Prinzipien, unterstützt durch GPT-4’s Fähigkeit zur Ideengenerierung und -visualisierung, können innovative Lösungsansätze entwickelt werden, die über das Feld von klassischen Technologien aus den Ursprungspatenten hinausgehen. Die generative KI kann den Input als Problem klar definieren, einen technischen Widerspruch formulieren und diesen in die Widerspruchsparameter überführen. Anschließend können die Innovationsprinzipien aus der Widerspruchsmatrix direkt auf das Problem angewendet und visualisiert werden.

Der folgende Abschnitt zeigt das vollständig automatische Vorgehen für den eingangs formulierten Widerspruchs mit einer visuellen Darstellung der Lösung.

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STEP 1: Define the Problem

The problem is creating a garden in a desert environment to grow vegetables and fruits without using additional water access, importing water, or storing water containers. This requires a solution that addresses the challenges posed by the harsh climate and poor soil conditions typical of desert areas, while also ensuring the sustainability and feasibility of gardening activities.

STEP 2: Formulate a Conflict Statement

„We want to grow vegetables and fruits in a desert environment (which requires adequate water and favorable soil conditions) but not at the expense of using additional water resources, importing water, or storing water containers. “

STEP 3: Identify Features

For the desert garden problem, the best matching worsening feature is „Loss of substance“ (which relates to water loss in this context), numbered 23. The best matching improving feature is „Productivity,“ numbered 39, as the goal is to increase the garden’s productivity under challenging conditions.

STEP 4: Apply Inventive Principles

For the problem of creating a desert garden without additional water access, importing water, or storing water containers, the following inventive principles are suggested:

Mechanics Substitution (28): Substitute the traditional gardening mechanics with alternative methods that do not rely on external water sources. This could involve using principles of hydroponics or aeroponics, where water and nutrients are delivered directly to the roots in a mist form, significantly reducing water usage.

Preliminary Action (10): Prepare the soil or environment in advance to maximize water retention and minimize evaporation. This could involve using super-absorbent polymers that retain water for extended periods or pre-treating the soil with organic matter to improve its water-holding capacity.

Parameter Changes (35): Adjust the parameters of the garden environment to enhance water conservation and plant growth. This could involve selecting drought-resistant plant varieties, altering planting densities, or modifying the garden layout to reduce water loss and optimize shade.

Feedback (23): Implement a feedback mechanism to continuously monitor and adjust the garden’s water usage and soil moisture levels. This could involve using soil moisture sensors connected to an automated irrigation system that precisely controls water distribution based on real-time needs.

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Das Resultat der TRIZ-Methodik und generativer KI empfiehlt für die erfolgreiche Einrichtung und Wartung eines Gartens in der Wüste den Einsatz alternativer Bewässerungstechniken, wie zum Beispiel der Hydroponik. Weiterhin wird vorgeschlagen, die Eigenschaften des Bodens durch den Einsatz von superabsorbierenden Polymeren, die Wasser effizient speichern können, zu verbessern. Zudem sollte die Pflanzenauswahl auf das Wüstenklima abgestimmt sein. Die Überwachung und Steuerung der Bewässerung soll durch ein intelligentes System erfolgen, um eine optimale Wassernutzung zu gewährleisten.

Fazit

Die Kombination aus TRIZ und generativen Modellen wie GPT-4 stellt ein spannendes Hilfsmittel in der Produktentwicklung dar. Sie bietet eine systematische, datengestützte Grundlage für Innovation, ergänzt durch die Kreativität und Flexibilität generativer Modelle. Auch Probleme, die nicht unmittelbar in den klassischen Bereich der Produktentwicklung fallen, lassen sich wie im Beispiel mit der beschriebenen Methode effektiv adressieren. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Technologien von KI können Entwicklungsprozesse schneller und einfacher durchgeführt werden. Durch die intelligente Kombination aus fundiertem Wissen und der Innovationskraft generativer KI-Modelle, beispielhaft hier durch die TRIZ-Methode und GPT-4, werden maßgeschneiderte Lösungen realisierbar, die die Grundfunktionen der Basismodelle deutlich übertreffen.

Sprechen Sie uns bei Fragen oder Interesse von generativen Lösungen für Ihre spezifischen Projekte gerne an!

In dynamischen Märkten mit disruptiven Technologien ist ein systematisches Technologiemanagement unabdingbar. Im immer intensiveren Wettbewerb bestehen nur die Unternehmen, die technologische Potenziale früh erkennen, richtig bewerten und neue Technologien mithilfe eines strukturierten Prozesses schnell zur Anwendung bringen. In diesem Seminar lernen Sie, sowohl Chancen als auch Risiken zu erkennen, entsprechende Strategien zu entwickeln und erfolgreich zu implementieren.

Ihr Nutzen:

• Sie erfahren, welche Ziele und Aufgaben ein optimales Technologiemanagement im Unternehmen verfolgen sollte.
• Sie erhalten einen Überblick über die wichtigen operativen und strategischen Aufgaben des Technologiemanagements.
• Sie kennen Konzepte und Methoden, um alternative Technologien bewerten zu können.
• Sie wissen, wie Sie Ihre eigene Technologiestrategie basierend auf Ihren eigenen Unternehmenszielen entwickeln und in die Umsetzung bringen.
• Sie kennen nützliche Tools und Methoden, die Sie bei der Realisierung in Ihrem eigenen Unternehmenskontext unterstützen werden.
• Sie kennen wichtige Fragestellungen, lernen Best-Practice-Beispiele kennen und bekommen einen Einblick in aktuelles Know-how.

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann sprechen Sie uns gerne an!

Buchbar sind die Termine über die Haufe Akademie. Das nächste Seminar findet am 16./17.4. in Düsseldorf/Ratingen statt.

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