NTT Data erklärt, was SLMs in der Fertigung leisten können

Oliver Koeth
Bild: NTT Data DACH

Während große Sprachmodelle (LLMs) durch ihre reine Größe und breiten Einsatzmöglichkeiten beeindrucken, stoßen sie in produktionsnahen Szenarien oft an Grenzen – etwa bei Echtzeitanforderungen. Kleine Sprachmodelle setzen genau hier an und bringen KI dort ins Spiel, wo sie bisher nicht praktikabel war. NTT Data, ein Anbieter von KI sowie digitalen Business- und Technologie-Services, beantwortet im folgenden Beitrag, was IT-Verantwortliche in der Industrie über Small Language Models (SLMs) wissen sollten.

Worin unterscheiden sich SLMs von großen KI-Modellen?

Small Language Models sind deutlich kompakter aufgebaut als LLMs – sie umfassen typischerweise zwischen 100 Millionen und 10 Milliarden Parameter. Zum Vergleich: GPT-4 verfügt je nach Architektur über mehrere hundert Milliarden Parameter. Als Parameter werden interne Variablen wie Gewichtungen und Verzerrungen bezeichnet, die ein Modell während des Trainings erlernt. Der reduzierte Umfang eines SLMs hat konkrete Auswirkungen auf die Laufzeitumgebung, die Inferenzgeschwindigkeit und den Speicherbedarf: Kleine Sprachmodelle benötigen weniger Rechenleistung, verbrauchen weniger Energie und lassen sich schneller trainieren. Diese Effizienz geht jedoch nicht zu Lasten der Leistung. Laut NTT Data-Pressemitteilung erreicht etwa das Phi-2-Modell von Microsoft mit gerade einmal 2,7 Milliarden Parametern beim Commonsense Reasoning Ergebnisse, die mit zehnmal so großen Modellen vergleichbar sind. Das Phi-4-Mini-Reasoning-Modell mit nur 3,8 Milliarden Parametern erzielt bei mathematischen Problemlösungen bessere Resultate als viele der großen Modelle.

Wie profitieren Industrieunternehmen vom Einsatz kompakter Modelle?

In der industriellen Praxis zeigt sich der Nutzen von SLMs vor allem in ihrer schnellen Anpassbarkeit an konkrete Aufgaben. Während das Feintuning großer KI-Modelle mehrere Wochen dauern kann und eine entsprechende Recheninfrastruktur erfordert, lassen sich SLMs in wenigen GPU-Stunden auf spezifische Anforderungen trainieren. Dadurch können SLMs gezielt auf den jeweiligen Produktionskontext zugeschnitten werden, beispielsweise für das Erkennen von Musterabweichungen, die Interpretation von Wartungstexten oder das Erfassen domänenspezifischer Fachsprache. NTT Data beschreibt zudem zusätzliche Effizienzgewinne durch parametereffiziente Anpassungstechniken wie die Low-Rank Adaptation (LoRA). Dabei wird das zugrunde liegende Modell nicht komplett verändert, sondern modular erweitert. So lassen sich neue Aufgabenbereiche integrieren oder bestehende Funktionen nachschärfen, ohne das gesamte Modell neu trainieren zu müssen. Neben der technischen Flexibilität wirkt sich der reduzierte Ressourcenbedarf auch direkt auf die Kosten aus. Durch den geringeren GPU-Einsatz, den niedrigeren Energieverbrauch und den Wegfall teurer Cloud-Kapazitäten werden die laufenden Betriebs- und Infrastrukturkosten spürbar gesenkt. Hinzu kommt, dass sich SLMs aufgrund ihres geringen Ressourcenbedarfs auch lokal in Werken betreiben lassen – etwa auf Edge Devices oder in abgeschotteten OT-Umgebungen. Das bedeutet auch, dass kleine Sprachmodelle schnelle Antwortzeiten ohne Umweg über die Cloud ermöglichen, was Abhängigkeiten und Sicherheitsrisiken reduziert.

Welche technischen Voraussetzungen müssen erfüllt sein?

Wie NTT Data weiter mitteilt, ist der Ressourcenbedarf eines SLM so gering, dass bereits handelsübliche Server oder Industrie-PCs für den Betrieb ausreichen können. Viele SLMs basieren auf Open-Source-Technologien und unterstützen gängige Frameworks, was wiederum die Flexibilität erhöht und die Anbindung an bestehende Systeme wie MES, ERP oder SCADA erleichtert. Auch für die Anpassung an domänenspezifische Fachbegriffe oder individuelle Workflows sieht NTT Data überschaubaren Aufwand. Moderne Inferenz-Frameworks wie Nvidia Dynamo oder vergleichbare Runtimes spielen hier eine zentrale Rolle. Sie sorgen mit intelligenten Scheduling-Algorithmen dafür, dass mehrere kompakte Modelle gleichzeitig und effizient auf der vorhandenen Hardware ausgeführt werden können. Auch das Ausrollen und Aktualisieren von Modellen wird durch standardisierte Schnittstellen und Automatisierung vereinfacht.

Wo liegen die Grenzen kleiner Modelle und wie lassen sie sich umgehen?

Komplexe Inferenzketten, mehrdeutige Anfragen oder kreative Textgenerierung können die Kapazitäten eines SLM überschreiten. Auch bei mehrsprachiger Verarbeitung oder logischem Schlussfolgern sind größere Modelle meist überlegen. Viele Unternehmen begegnen diesen Grenzen mit hybriden Architekturen, in denen unterschiedliche Modellgrößen nicht gegeneinander, sondern arbeitsteilig eingesetzt werden. Als einen Ansatz beschreibt NTT Data das ‚SLM-first‘-Prinzip: Dabei übernehmen kleinere zunächst die Bearbeitung aller Aufgaben, die sich klar strukturieren, spezialisieren oder automatisieren lassen – etwa das Extrahieren technischer Informationen, die Beantwortung wiederkehrender Anfragen oder die Umwandlung von Formaten. Nur wenn diese SLMs an inhaltliche oder logische Grenzen stoßen, wird ein LLM als ‚Fallback-System‘ aktiviert – beispielsweise für mehrdeutige Fragestellungen, komplexe Planungsszenarien oder kontextreiche Dialoge. Durch ein intelligentes Routing werden Anfragen dabei dynamisch an das am besten geeignete Modell weitergeleitet. NTT Data nennt aufgrund des gestuften Vorgehens mehrere positive Effekte: Rechenressourcen werden geschont, Antworten bleiben nachvollziehbar und kontrollierbar und die Systeme lassen sich zielgerichteter optimieren – sei es durch Finetuning der SLMs oder durch gezielte Prompt-Strategien beim LLM.

Wie werden kleine Modelle trainiert und woher bekommen sie ihre Daten?

SLMs sind keine völlig eigenständige Modellklasse, sondern entstehen in der Regel durch die gezielte Reduktion großer Sprachmodelle. Die Basis bleibt dabei stets ein künstliches neuronales Netzwerk mit Transformer-Architektur, das für Aufgaben der natürlichen Sprachverarbeitung trainiert wurde. Die Umwandlung eines LLM in ein schlankeres Modell erfolgt durch eine Kombination technischer Verfahren, die das ursprüngliche Netzwerk komprimieren, vereinfachen oder durch gezieltes Neudesign ersetzen. Ein gängiger Ansatz ist die Wissensdestillation (Knowledge Distillation): Ein großes Modell dient als Referenz, während ein kleineres Modell darauf trainiert wird, dessen Vorhersagen nachzuahmen. Statt auf Rohdaten zu lernen, orientiert sich das SLM also direkt am Verhalten des größeren Modells, was Trainingseffizienz und Ergebnisqualität verbessert. Neben den klassischen Verfahren gewinnen auch neue Architekturansätze wie Attention-Mechanismen an Bedeutung. NTT verweist jedoch darauf, dass bei KI immer eine Feinabstimmung mit maßgeschneiderten Datensätzen und kontinuierliche Verbesserungen wichtig ist. Hier kommt das Prinzip des KI-Data-Flywheel ins Spiel: Dieses Schwungrad schafft eine Schleife, dank der die Modelle durch die Integration von institutionellem Wissen und Nutzer-Feedback kontinuierlich verbessert werden. Während die KI Ergebnisse generiert, sammelt sie Feedback und neue Daten, die dann zur Verfeinerung und Verbesserung des Modells verwendet werden. Mithilfe von Techniken wie Domain Adaptive Pretraining (DAPT) und Supervised Fine-Tuning (SFT) lassen sich dem SLM dann domänenspezifisches Wissen und aufgabenspezifische Fähigkeiten hinzufügen.

Welche Rolle spielen SLMs in Bezug auf KI-Agenten?

Agenten sind darauf ausgelegt, unterschiedliche Aufgaben zu übernehmen und eigenständig Entscheidungen zu treffen. Laut NTT Data profitieren sie dabei besonders von einem hybriden Architekturansatz: LLMs übernehmen übergeordnete Funktionen wie Kontextverständnis oder strategische Planung, während spezialisierte SLMs operative Aufgaben abarbeiten – ähnlich dem Microservices-Paradigma in der Softwareentwicklung: anstatt einen monolithischen Codeblock zu pflegen, wird die Anwendung in unabhängige, klar abgegrenzte Dienste zerlegt. Jeder Service – oder in diesem Fall jedes Modell – ist auf eine spezifische Funktion optimiert und kann unabhängig angepasst, ausgetauscht oder erweitert werden. So entsteht eine KI-Architektur, die anpassbar, skalierbar und fehlertolerant ist. Ein zusätzlicher Nutzen dieser Struktur: Agenten erzeugen bei ihrer Arbeit fortlaufend aufgabenspezifische Nutzungsdaten, die sich ideal zur kontinuierlichen Weiterentwicklung der beteiligten SLMs eignen. Da diese Daten reale Arbeitsabläufe, domänenspezifische Begriffe und unternehmensspezifische Entscheidungslogiken widerspiegeln, sind sie oft wertvoller als generische Trainingsdaten. Durch gezieltes Finetuning entstehen mit der Zeit echte Expertenmodelle, die nicht nur Aufgaben erledigen, sondern sie mit zunehmender Präzision und Fachkenntnis bewältigen.

„Small Language Models eröffnen der Industrie neue Wege, KI gezielt, sicher und ressourcenschonend einzusetzen. Gerade in der Fertigung sind es in der Regel nicht die größten Modelle, sondern die am besten trainierten, die den Unterschied machen“, sagt Oliver Köth, CTO bei NTT Data DACH. „Wir sehen bereits heute, wie Unternehmen ihre Produktionsdaten mit speziell trainierten Modellen lokal auswerten, wie Wartungsteams sich über sprachgesteuerte Assistenzsysteme unterstützen lassen oder wie technische Dokumente automatisch klassifiziert werden – direkt am Ort des Geschehens. Das Entscheidende ist: Mit SLMs lässt sich KI in den industriellen Alltag integrieren, ohne komplexe Cloud-Setups, ohne Datenrisiken, aber mit hoher Effizienz.“



  • Facton wird Teil der FOG

    Facton wird Teil der FOG

    Die FOG Software Group will mit der Übernahme von Facton ihr Portfolio an Softwarelösungen für die intelligente Fertigung ausbauen.

    mehr lesen: Facton wird Teil der FOG

  • Eplan startet Partnernetzwerk

    Eplan startet Partnernetzwerk

    Eplan startet mit der Gründung eines neuen Partnernetzwerks in das neue Jahr. Durch den Austausch der Partner soll unter anderem die Integration unterschiedlicher Systeme vereinfacht werden.

    mehr lesen: Eplan startet Partnernetzwerk

  • Neuer Robotikverband gegründet

    Neuer Robotikverband gegründet

    Um den Robotereinsatz bei kleineren und mittleren Unternehmen zu fördern, wurde Ende des vergangenen Jahres der Deutsche Robotik Verband gegründet.

    mehr lesen: Neuer Robotikverband gegründet

  • Umsatzerwartungen erstmals in der Pandemie positiv

    Umsatzerwartungen erstmals in der Pandemie positiv

    Auf 2021 blicken die Entscheider in der Branche mit einer Mischung aus Zurückhaltung und leichtem Optimismus. Dies geht aus dem aktuellen Maschinenbau-Barometer von PwC hervor.

    mehr lesen: Umsatzerwartungen erstmals in der Pandemie positiv

  • SAS übernimmt Boemska

    SAS übernimmt Boemska

    SAS übernimmt den britischen Low-Code/No-Code-Spezialisten Boemska. Das Unternehmen ist bereits Technologiepartner von SAS.

    mehr lesen: SAS übernimmt Boemska

  • Die Produktion aufteilen

    Die Produktion aufteilen

    Die SmartFaxtory KL arbeitet an der Realisierung an einem Shared Production-Ansatz und bildet so die Grundlage für das europäische Infrastrukturprojekt GAIA-X.

    mehr lesen: Die Produktion aufteilen

  • Sichere SD-WAN-Appliances für OT-Umgebungen

    Sichere SD-WAN-Appliances für OT-Umgebungen

    Fortinet kündigt mit der FortiGate Rugged 60F und der FortiGate Rugged 60F mit integrierter LTE-Next-Generation-Firewall zertifizierte sichere SD-WAN-Appliances für den Einsatz in OT-Umgebungen an.

    mehr lesen: Sichere SD-WAN-Appliances für OT-Umgebungen

  • Inform erweitert Geschäftsführung

    Inform erweitert Geschäftsführung

    Zum Führungsteam beim Softwarehersteller Inform kommen im Januar vier neue Mitglieder hinzu. In diesem Zuge möchte das Unternehmen seinen Fokus auf die Themen Nachhaltigkeit, Innovation und Internationalisierung legen.

    mehr lesen: Inform erweitert Geschäftsführung

  • Branchenverbände hoffen 2021 auf Besserung

    Branchenverbände hoffen 2021 auf Besserung

    Zum Jahreswechsel befragt das Institut der deutschen Wirtschaft (IW) traditionell deutsche Verbände nach ihren wirtschaftlichen Erwartungen für das kommende Jahr. In diesem Jahr berichten darin die meisten Branchen von einschneidenden…

    mehr lesen: Branchenverbände hoffen 2021 auf Besserung

  • Nachhaltigkeit wird zum Trend

    Nachhaltigkeit wird zum Trend

    Nachhaltigkeit und stärkeres Umweltbewusstsein erfahren in der Fertigungsindustrie neue Aufmerksamkeit. Der Übergang von der Linearwirtschaft zu einer Kreislaufwirtschaft spielt dabei eine entscheidende Rolle. Colin Elkins, Vice President Manufacturing bei IFS,…

    mehr lesen: Nachhaltigkeit wird zum Trend

  • Hannover Messe erneut als digitales Event

    Hannover Messe erneut als digitales Event

    Angesichts der aktuellen Entwicklungen rund um Covid-19 hat die Deutsche Messe gemeinsam mit den Ausstellern der Hannover Messe entschieden, die Industrieschau in diesem Jahr erneut digital auszurichten.

    mehr lesen: Hannover Messe erneut als digitales Event

  • Auftragsplus im November

    Auftragsplus im November

    Im November 2020 haben die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer erstmals seit Beginn des Berichtsjahres wieder Orderzuwächse sowohl aus dem Inland als auch aus dem Ausland verzeichnet.

    mehr lesen: Auftragsplus im November