Personaleinsatzplanung mit KI

Die Universität Bielefeld und das Traditionsunternehmen Miele haben gemeinsam an der Zukunft der Produktionsplanung gearbeitet. In einem dreijährigen Forschungsprojekt entwickelten die Partner bis Ende 2023 ein intelligentes, KI-gestütztes Tool zur Personaleinsatzplanung in der industriellen Fertigung. Ziel ist es, die Planung nicht nur effizienter zu gestalten, sondern auch die Zufriedenheit und Gesundheit der Mitarbeitenden zu fördern.

In Zeiten von Arbeitskräftemangel, wachsender Komplexität und digitaler Transformation wird die Fähigkeit, intelligente Systeme sinnvoll und menschengerecht einzusetzen, zu einem echten Wettbewerbsvorteil. Das Projekt von Miele und der Universität Bielefeld zeigt exemplarisch, wie das gelingen kann. Drei Jahre lang haben Expert*innen aus Psychologie, Produktion und Informatik daran gearbeitet, wie künstliche Intelligenz zur intelligenten, flexiblen und fairen Planung von Personal eingesetzt werden kann – ohne dabei den Menschen aus dem Blick zu verlieren. Das Ergebnis: ein innovativer Prototyp für ein Assistenzsystem, das sowohl die Effizienz in der Produktion steigern als auch die Bedürfnisse der Beschäftigten berücksichtigen soll.

Die Herausforderung: Vielfalt, Komplexität, Dynamik

Miele nutzt in der Fertigung ein sogenanntes Inselfertigungskonzept: Mitarbeitende montieren Geräte eigenverantwortlich über viele Schritte hinweg. Das sorgt für hohe Qualitätsstandards, bedeutet aber auch, dass die Anforderungen an Qualifikation, Flexibilität und Teamzusammenstellung hoch sind: Denn jeder Arbeitsplatz ist individuell, Mitarbeitende bringen unterschiedliche Qualifikationen mit. Kurzfristige Ausfälle, etwa durch Krankheit, können zu organisatorischen Herausforderungen für Teamleitungen werden. Das Projekt hat deshalb einen neuen Ansatz verfolgt: Mithilfe künstlicher Intelligenz sollte ein System entstehen, das die Vielzahl an Einflussfaktoren – von individuellen Qualifikationen und Präferenzen über Teamdynamiken bis hin zu tagesaktuellen Produktionsanforderungen – berücksichtigt und daraus Empfehlungen für die Einsatzplanung ableitet. „Der aktuelle Planungsprozess basiert stark auf Erfahrungswissen – das ist nicht nur fehleranfällig, sondern auch intransparent“, weiß Dominik Bentler. Eine intelligente Lösung ist dagegen in der Lage, diverse Einflussfaktoren zu integrieren – Qualifikationen, Teamkonstellationen, Belastung, Zufriedenheit, gesetzliche Vorschriften, aber auch spontane Änderungen im Betrieb.

Oft ist es das Nicht-Wissen über KI, das Skepsis auslöst.

Dominik Bentler

Der Lösungsansatz: humanzentrierte KI

Genau hier setzt das Forschungsteam um Dominik Bentler von der Universität Bielefeld an. Der Arbeits- und Organisationspsychologe hat eine Methode entwickelt, wie psychologische Wirkmechanismen in die Entwicklung von KI integriert werden können. Seine zentrale These: „KI kann nur dann sinnvoll eingesetzt werden, wenn sie sich an den sozialen und psychologischen Realitäten der Arbeitswelt orientiert.“ Der Unterschied zu bekannten KI-Anwendungen wie Google Maps ist laut Dominik Bentler erheblich: „Bei einer Routenplanung entscheidet jede/r Nutzer*in selbst, ob der Vorschlag angenommen wird. Bei der Personaleinsatzplanung jedoch treffen Teamleitungen auf Basis der KI Entscheidungen, die die Beschäftigten direkt betreffen – ohne dass diese interaktiv eingebunden sind.“ Daher wurde in der Zusammenarbeit mit Miele eine App entwickelt, mit der Mitarbeitende selbst mitwirken und ihre Präferenzen einbringen können. So wird das KI-System nicht nur technisch leistungsfähig, sondern auch sozial kompatibel – ein entscheidender Baustein für Akzeptanz und Wirksamkeit.

Teamdynamik, Vielfalt und Mitbestimmung

Wer arbeitet in der Produktion wann, wo, mit wem und woran– diese Entscheidung trifft bei einer KI-basierten Personalplanung eine KI. Das System berücksichtigt dabei Kriterien wie Motivation, Autonomie, Vielfalt und Teamzusammenhalt. Auf Basis umfangreicher Umfragen und Verhaltensdaten hat das Forschungsteam Faktoren identifiziert, die maßgeblich zur Zufriedenheit und Leistung beitragen. „Wir haben herausgearbeitet, wie sich Aspekte verändern, wenn KI eingesetzt wird“, sagt Dominik Bentler. Etwa, dass Beschäftigte zwischen leichteren und anspruchsvolleren Tätigkeiten rotieren oder mit bevorzugten Kolleg*innen zusammenarbeiten können. „Wir betrachten Mitarbeitende nicht isoliert, sondern im Kontext funktionierender Teams“, erklärt Dominik Bentler. „Die KI wurde darauf trainiert, soziale Dynamiken zu verstehen – etwa welche Teams gut funktionieren oder wo es Reibungen gibt.“ Dabei berücksichtigt das System auch, wie viele Arbeitsschritte eine Tätigkeit umfasst, welche Anforderungen gestellt werden und wie häufig bestimmte Leistungen von einem Mitarbeitenden bereits erbracht wurden – ohne dabei personenbezogene Daten zu speichern.

Transparenz und Vertrauen als Erfolgsfaktor

Das Feedback der Mitarbeitenden – das Forscherteam führte unter 200 Teilnehmenden eine Umfrage durch – war positiv. „Mitarbeitende müssen abgeholt werden, Akzeptanz ist ein zentrales Thema“, unterstreicht Dominik Bentler. Daher hat Miele von Anfang an die Fachabteilung, den Betriebsrat und die IG Metall eingebunden. Letztere sind zwei Instanzen, die als vollwertige Partner in das Forschungsprojekt integriert waren und explizit die Interessen der Mitarbeitenden berücksichtigt haben. „Das war auch für uns ein Mehrwert, weil wir dadurch auch diese Perspektive bedacht haben“, stellt Dominik Bentler fest. Zusätzlich wurde eine Demo-Version entwickelt, die zeigt, welche Daten die KI nutzt und wie sich Änderungen auf die Entscheidungen der KI auswirken. Diese Transparenz trägt – so die Erfahrung des Forschungsteams wesentlich dazu bei, dass Mitarbeitende KI nicht als Bedrohung, sondern als Unterstützung wahrnehmen. „Oft ist es das Nicht-Wissen über KI, das Skepsis auslöst. Wenn Mitarbeitende nachvollziehen können, wie die Algorithmen arbeiten, sinken die Berührungsängste“, erklärt Dominik Bentler.

Mehrwert für Mensch und Unternehmen

Die Vorteile liegen für Miele auf der Hand: eine objektive, nachvollziehbare und anpassungsfähige Personaleinsatzplanung, die kurzfristig auf Ausfälle reagieren kann, langfristig zur Kompetenzentwicklung beiträgt und gleichzeitig die Zufriedenheit der Beschäftigten stärkt. „Die KI trifft Entscheidungen in einer Detailtiefe, die einem Menschen gar nicht möglich ist“, betont Dominik Bentler. Der Prototyp bzw. die Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt dienen Miele nun als Grundlage für die Entwicklung eines marktreifen Produkts, das zunächst am kleineren Standort Oelde umgesetzt werden könnte. Ziel ist ein serienfähiges Assistenzsystem für die Industrieproduktion – skalierbar, adaptiv und sozial verträglich. Dominik Bentler zieht ein positives Fazit: „KI ist ein mächtiges Werkzeug – aber kein Selbstläufer. Entscheidend sind aus seiner Sicht der konkrete Anwendungsfall und die Herangehensweise, damit ein echter Mehrwert entstehen kann – für Unternehmen und vor allem die Mitarbeitenden.