Bachelorarbeit, 2022
88 Seiten, Note: 1,7
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
2 Grundlagen
2.1 Mittelständische Industrieunternehmen
2.1.1 Mittelstand
2.1.2 Industrieunternehmen
2.1.3 Wertschöpfungskette nach Porter
2.2 Künstliche Intelligenz
2.2.1 Begriffsbestimmung
2.2.2 Intelligente Agenten
2.2.3 Historische Entwicklung
2.3 Machine Learning und Deep Learning
2.3.1 Machine Learning
2.3.2 Deep Learning
2.3.3 Abgrenzungsmerkale
2.4 Maschinelle Lernverfahren
2.4.1 Überwachtes Lernen
2.4.2 Unbewachtes Lernen
2.4.3 Teilüberwachtes Lernen
2.4.4 Bestärkendes Lernen
3 Forschungsdesign
3.1 Methodenwahl
3.2 Datenerhebung
3.2.1 Literaturanalyse
3.2.2 Interviewleitfaden
3.2.3 Auswahl der Experten
3.3 Datenauswertung
4 Ergebnisse
4.1 Stand der Forschung
4.2 Ergebnisse der Literaturanalyse
4.2.1 ML-Einsatzbereiche
4.2.2 ML-Erfolgsfaktoren
4.3 Ergebnisse der Experteninterviews
4.3.1 Unternehmens- und Personenmerkmale
4.3.2 ML-Einsatzbereiche
4.3.3 ML-Erfolgsfaktoren
4.3.4 Erfahrungswerte zur ML-Projektierung im Mittelstand
5 Diskussion
5.1 ML-Einsatzbereiche
5.2 ML-Erfolgsfaktoren
5.3 Kritische Würdigung
6 Fazit und Ausblick
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, geeignete Einsatzbereiche für die initiale Nutzung von Machine Learning (ML) in der Wertschöpfungskette mittelständischer Industrieunternehmen zu identifizieren und die für eine erfolgreiche Einführung und Nutzung entscheidenden Erfolgsfaktoren zu analysieren.
2.4.1 Überwachtes Lernen
Überwachtes Lernen basiert auf der Grundlage, dass anhand von Eingabe-Ausgabe-Datenpaaren eine Funktion bestimmt wird, die unbekannte Eingabedaten auf bekannte Zielwerte abbildet (Vgl. Schacht & Lanquillon, 2019, S. 96). Die gewünschte Ausgabe in Form einer Zielvariable sowie einem dazugehörigen Ergebniswert, wie beispielsweise Spam = Ja / Nein, ist bereits zu Beginn bekannt, jedoch muss der Algorithmus darauf trainiert werden, eine korrekte Zuordnung von Dateneingabe zu Datenausgabe herzustellen. Hierzu werden die Eingabedaten aus dem Trainingsdatensatz etikettiert (gelabelt), d.h. sie erhalten eine Beschriftung und werden der gewünschten Datenausgabe zugeordnet (Vgl. Kreutzer & Sirrenberg, 2019, S. 7). Der zugrundeliegende Algorithmus versucht mithilfe der präparierten Trainingsdaten korrelative Ähnlichkeiten, Unterschiede und weitere statistisch signifikante Merkmale zwischen den Eingabe-Ausgabe-Paaren zu identifizieren und somit eine Funktion zur Vorhersage anhand der beschrifteten Daten abzuleiten (Vgl. Brenner et al., 2021, S. 7 f.). Sobald eine zufriedenstellende Ergebnisqualität zwischen dem Mapping von Dateneingabe und Datenausgabe erreicht wird, werden zur weiteren Bestimmung der Modellgüte iterative Durchläufe mithilfe von Test- und Validierungsdaten vorgenommen. Die Ergebnisse eines überwachten Lernalgorithmus sind durch das manuelle Annotieren von Eingabe zu gewünschter Ausgabe vergleichsweise einfach nachvollziehbar. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass sich die initiale Zuordnung von Eingabe-Ausgabe-Paaren als ressourcenintensiv erweisen kann. Überwachte Lernalgorithmen werden primär für Vorhersagen von Wahrscheinlichkeiten und numerischen Werten, also für Klassifikations- und Regressionsaufgaben verwendet (Vgl. Matzka, 2021, S. 11 f.). Bekannte Algorithmen, die im Rahmen des überwachten Lernens eingesetzt werden, sind die lineare- und logistische Regression, neuronale Netzwerke und Entscheidungsbäume. Das überwachte Lernen wird u.a. zur vorausschauenden Maschinen- und Anlagenwartungen, der Klassifikation von Bildern sowie zur Sprachübersetzung verwendet (Vgl. Chollet, 2018, S. 130).
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Relevanz von Künstlicher Intelligenz ein und definiert die Problemstellung sowie die Forschungsfragen hinsichtlich der ML-Integration in mittelständische Unternehmen.
2 Grundlagen: Hier werden die theoretischen Begriffsdefinitionen wie Mittelstand, Künstliche Intelligenz, Machine Learning und verschiedene maschinelle Lernverfahren detailliert erläutert.
3 Forschungsdesign: Dieses Kapitel begründet den qualitativen Forschungsansatz, die methodische Vorgehensweise bei der Literaturanalyse und die Durchführung der Experteninterviews.
4 Ergebnisse: Hier erfolgt die Darstellung des Forschungsstands sowie die Aufbereitung und Präsentation der gewonnenen Erkenntnisse aus Literaturrecherche und Expertenbefragung.
5 Diskussion: In diesem Teil werden die Einsatzbereiche und Erfolgsfaktoren für ML kritisch reflektiert und in den unternehmerischen Kontext eingeordnet.
6 Fazit und Ausblick: Das Fazit fasst die zentralen Untersuchungsergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsbedarfe im Kontext von KMU und KI-Technologien.
Machine Learning, Künstliche Intelligenz, Mittelstand, Industrieunternehmen, Wertschöpfungskette, Erfolgsfaktoren, Prozessautomatisierung, Datenqualität, IT-Infrastruktur, Experteninterviews, Predictive Analytics, Digitalisierung, Implementierung, Datensätze, Prozessstandardisierung.
Die Arbeit analysiert, wie mittelständische Industrieunternehmen Machine Learning (ML) effizient einsetzen können, um Wettbewerbsvorteile zu generieren.
Die Schwerpunkte liegen auf der Identifikation geeigneter Einsatzbereiche in der Wertschöpfungskette und der Definition kritischer Erfolgsfaktoren für eine erfolgreiche Einführung.
Der Fokus liegt auf der Ermittlung der vorrangig zu priorisierenden Einsatzbereiche für ML sowie der Identifizierung der Faktoren, die für die Einführung und Nutzung maßgeblich sind.
Die Arbeit nutzt einen qualitativen Ansatz, bestehend aus einer systematischen Literaturanalyse (Sekundärforschung) und leitfadengestützten Experteninterviews mit fünf Fachvertretern (Primärforschung).
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen, die Darlegung des Forschungsdesigns sowie die detaillierte Auswertung der gewonnenen Daten zu Einsatzbereichen und Erfolgsfaktoren.
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie "Automatisierung", "Digitale Reife", "Datenqualität", "Mittelstand" und "Prozessstandardisierung".
Experten identifizieren die Logistik als besonders geeignet, da dort häufig eine hohe Prozessstandardisierung und eine gute Datenverfügbarkeit vorliegen, was schnelle Projekterfolge ermöglicht.
Die Experten betonen, dass kleine, schnell umsetzbare Anwendungsfälle ("Quick Wins") das Investitionsrisiko minimieren und die Akzeptanz bei der Belegschaft fördern.
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