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Künstliche Intelligenz: Was ist ein Experten-System als Teilbereich der KI und wie kann es bei der automatischen Druckkalkulation eingesetzt werden?
Seit wir unsere automatische Druckkalkulation als neue Funktion unseres SMART MIS Systems PRINTMANAGER vorgestellt haben, gibt es ein enormes Interesse an der Technologie, die dahintersteckt. Die automatische Druckkalkulation von Obility ist ein Expertensystem. Es berechnet innerhalb von Sekunden alle möglichen Produktionswege, mit denen ein Druckbetrieb ein bestimmtes Druckprodukt in verschiedenen Stückzahlen herstellen kann. Für jeden Produktionsweg ermittelt das Expertensystem die geeigneten Maschinen, die mögliche Bogenbelegung, die entsprechenden Arbeitsschritte und benötigten Kostenstellen vor und nach dem Druck, die jeweiligen Herstellkosten, die Verkaufspreise und das benötigte Material. Als Ergebnis erhält der Anwender für jede Auflage ein Ranking, das ihm zeigt, bei welcher Stückzahl welcher Produktionsweg der optimale ist. Die gesamte Berechnung erfolgt in Sekundenschnelle und greift dabei auf ein digitales „Expertenwissen“ zurück, das von Druckingenieuren und Druckfachleuten als Wissensdatenbank aufgebaut wurde.
Aber was genau ist nun ein Expertensystem? Eine Definition wurde bereits 1991 von Frank Puppe in seinem Buch „Einführung in Expertensysteme“ vorgestellt:
„Expertensysteme sind Programme, mit denen das Spezialwissen und die Schlussfolgerungsfähigkeit qualifizierter Fachleute auf eng begrenzten Aufgabengebieten nachgebildet werden soll.“
Frank Puppe, Einführung in Expertensysteme, 1991
Wenn man nun Expertensysteme in den Bereich der künstlichen Intelligenz einordnen will, muss man auch den Begriff der der künstlichen Intelligenz erläutern Eine passende Definition lautet:
„Künstliche Intelligenz (KI) beschäftigt sich mit Methoden, die es einem Computer ermöglichen, solche Aufgaben zu lösen, die, wenn sie vom Menschen gelöst werden, Intelligenz erfordern.“
Dr. Markus Siepermann, Technische Universität Dortmund, LS für Wirtschaftsinformatik, im Gabler Wirtschaftslexikon
Ganz besonders muss man künstliche Intelligenz von den aktuellen Vorstellungen der Öffentlichkeit abgrenzen. AI ist nicht nur die Fähigkeit eines Computers, selbstständig zu denken und vor allem zu lernen. In der Fachwelt wird künstliche Intelligenz weiter gefasst. Hier eine Darstellung, die zeigt welche unterschiedlichen Bereiche die künstliche Intelligenz umfasst. Bestandteil sind auch Expertensysteme.
Funktionen eines Expertensystems
Im nachfolgenden wird auf Basis des nachfolgenden Schemas erklärt, wie die automatische Druckkalkulation funktioniert:
Wichtig ist zunächst die Tatsache, dass es sich bei Preisberechnungen bei Internetshops nicht um eine Kalkulation handelt. Vielmehr werden hier auf Basis von Preislisten mit Zu- und Aufschlägen Verkaufspreise berechnet, die nichts mit den Herstellkosten zu tun haben. Sie richten sich in vielen Fällen nach Marktpreisen, Saisonpreisen, Abverkaufspreisen etc. Das ist möglich, da es sich bei Produkten im Printshop um Standardprodukte handelt, deren Herstellkosten durch einen standardisierten Produktionsprozess sehr klar bestimmt sind.
Abgrenzung: Im Online-Shop wird NICHT kalkuliert
Druckereien, die Ihren Kunden eine persönliche Beratung mit individuellen Produktlösungen bieten, müssen jeden einzelnen Auftrag entsprechend ihres Maschinenparks manuell planen und kalkulieren. Kalkulation bedeutet also die Produktion vor zu planen und die anfallenden Kosten vor zu berechnen:
- Welche Druckmaschine?
- Welcher Zeithorizont?
- Welches Papier?
- Dauer der Trocknungszeit?
- Wie viele Druckplatten?
- Wieviel Farbdeckung?
- Welche Weiterverarbeitungsschritte?
- Welche Weiterverarbeitungsmaschinen?
- Wieviel manuelle Arbeit?
- u.s.w.
Die automatische Druckkalkulation in einem Expertensystem
Die Benutzerschnittstelle ist der Bereich wo dem System vom Anwender die Aufgabe gestellt wird. Obility fragt also nach dem Artikel und seinen Ausprägungen. Ganz ähnlich wie in einem Shop. Der Artikel kann aber deutlich detaillierter beschrieben werden.
Welche Eigenschaften und Ausprägungen wählbar sind, wird vom Experten festgelegt. Der Anwender kann dann auf Basis der Kriterien den Artikel bestimmen. Das System kann ständig weiter ausgebaut werden, s.u.
Der Interferenzmotor des Expertensystems ist ein Algorithmus, der nach dem Wenn-Dann-Scenario funktioniert.
Das System durchläuft einen Entscheidungsbaum und sucht sich auf Basis der entsprechenden Kriterien seinen entsprechenden Weg. Sollten mehrere Wege möglich sein, so werden diese jeweils einzeln betrachtet. Ein Schachcomputer arbeitet auf ähnliche Weise.
Nach jedem Entscheidungsknoten kann das System eine Aktion durchführen und z.B. Daten sammeln oder berechnen.
Mögliche Anweisungen sind z.B.
Die Anweisungen beinhalten den Zugriff auf die Wissensdatenbank, in der alle notwendigen Werte und Berechnungen hinterlegt sind, die das System zur Kalkulation benötigt. Viele Daten werden vom jeweiligen Unternehmen entsprechend ihrer individuellen Situation im System hinterlegt. Dazu stellt Obility zahlreiche Tabellen und Masken bereit, in denen diese Daten hinterlegt werden. Zur Erleichterung dient ein Wizard mit dessen Hilfe alle Daten geführt und mit Erklärungen eingetragen werden können.
Als Ergebnis der automatischen Druckkalkulation erhält der Nutzer nun eine zweidimensionale Matrix angezeigt, die in Abhängigkeit zu den gewünschten Auflagenhöhen für alle möglichen Produktionswege den entsprechenden Preis anzeigt und den besten Produktionsweg anzeigt.
Ein weiteres Berechnungsergebnis sind die Arbeitspläne eines jeden Produktionsweges. Je nach Druckmaschine wird das Druckprodukt völlig unterschiedlich hergestellt, die Abläufe auf einer A3+ Tonermaschine sind völlig andere als auf einer A2 oder 3B Offsetdruckmaschine. Für jede Druckmaschine berechnet das System jeweils den Arbeitsplan. Und für jeden berechneten Arbeitsplan wird jeweils ein Bogenplan und der Materialverbrauch errechnet.