Basistechnologien wie Edge Computing, Cloud, 5G und künstliche Intelligenz sind die treibenden Kräfte im Industrial Internet of Things (IIoT), um Supply Chains zu automatisieren, Anlagen übergreifend zu steuern und die Produktionsprozesse zu optimieren.
Wie die Produktion der Zukunft konkret aussehen kann, welche Entwicklungen dafür benötigt werden und wie die Technologien eingesetzt werden können, das haben die Referenten des Livestreams im Huawei OpenLab Mitte September 2020 in Ismaning bei München eindrucksvoll beschrieben.
Hin zu intelligenten Produktionsabläufen
Mit seinen OpenLabs hat Huawei eine Testumgebung geschaffen in der sich neue Technologien nicht nur ausprobieren, sondern auch weiterentwickeln lassen. Dabei steht die Transformation zur intelligenten Produktion im Fokus. Es sollen Innovationen und Lösungsentwicklungen vorangetrieben werden, um die Digitalisierung in der Fertigung zu unterstützen.
Kernstück des OpenLabs, so Dr. Cesim Demir CTO, Manufacturing & Automotive Industry, Enterprise Business Group Western Europe, Huawei Technologies „ist die Abbildung der kompletten Prozess-Produktionskette, aufgeschlüsselt in sieben Schritte“. Diese umfasst die Auftragsgenerierung über die Montage bis hin zur Auslieferung, um zu zeigen, wie die verschiedenen Technologien dort integriert werden können und ineinandergreifen um konkrete Anwendungen zu testen und durchzuspielen.
Einer der aktuellen Use Cases sind mobile AGVs, die über 5G angebunden sind und so mit dem Netz kommunizieren. Auch wenn 5G die IoT-Technologien im industriellen Umfeld maßgeblich vorantreiben wird, „muss in den kommenden Jahren noch mit einer Kombination aus 5G und Wifi 6 in den Unternehmen gearbeitet werden“, so Dr. Demir. Denn: Noch nicht alle Technologien sind auf 5G ausgelegt und mit Wifi 6-Ausstattung erhöhe man die Flexibilität und könne ein stabiles Netz garantieren, das gerade in der Produktion unabdingbar ist.
Wie intelligent und vernetzt sind die Unternehmen bis 2025?
Um diese Frage zu beantworten, hat Hauke Timmermann vom eco Verband mit der Studie „Künstliche Intelligenz – Nachhaltige Veränderung in Deutschland“, herausgegeben von eco e.V. in Kooperation mit Arthur D. Little, einen Ausblick für die kommenden Jahre gegeben. Welche Potenziale bietet KI für die deutsche Wirtschaft und wie können diese besser genutzt werden? Denn: Bis 2025 wird die künstliche Intelligenz in irgendeiner Form Einzug in alle Branchen halten und diese nachhaltig verändern. „Bis 2025 wird KI die menschliche Tätigkeit verstärken und nicht ersetzen“, so Timmermann.
Doch um die enormen Potenziale nutzen zu können, sind initiale und fortlaufende Investitionen sowie strukturelle Anpassungen im technischen und organisatorischen Bereich der Unternehmen notwendig.
Das Zusammenspiel von 5G und Festnetz als Treiber für die Industrie 4.0
Glasfaser bildet das Fundament der Digitalisierung, um Aspekte wie Bandbreite und Konnektivität möglichst latenzfrei zu gewährleisten. Natürlich stellt sich dabei hinsichtlich der neuen 5G-Technologie die Frage, ob der Glasfaserausbau noch zielführend ist und ob 5G das Festnetz nicht einfach ablösen wird. Betrachtet man den klassischen Mobilfunk und den 5G-Ausbau so wird klar, dass „Festnetzglasfaser die Voraussetzung für 5G ist“ so Lorenz Grehlich, Leiter eco Kompetenzgruppe Netze, M-net Telekommunikations GmbH.
Um eine entsprechende Netzabdeckung sicher zu stellen, kommen zwei Antennensysteme zum Tragen, zum einen die MacroCells, sie können über große Reichweiten hinweg eingesetzt werden und decken große Gebiete mit Mobilfunk ab, allerdings sind mit diesen Antennen keine ultrahohen Geschwindigkeiten möglich. Zum anderen die SmallCells mit kleinen Reichweiten. Diese kommen wahrscheinlich für den 5G-Ausbau zum Einsatz.
Allerdings müssen diese kleinen Antennen in dicht besiedelten Gebieten flächendeckend verteilt sein, denn durch ein hohes Aufkommen bieten sie eine sehr hohe Konnektivität, da die Distanz zwischen Antenne und Endgerät folglich nicht weit ist.
Hierbei ist es sinnvoll, die bereits vorhandene Glasfaser für die Antennenanbindung zu nutzen. Es scheint also absolut notwendig, dass Städte sich mit Glasfaser ausstatten, damit 5G reibungslos funktionieren wird und ultrakurze Latenzen möglich sind.
IIoT und KI in intelligenten Lösungen für die Industrie 4.0 zusammenbringen
Durch den Einsatz von IIoT gibt es ungefähr 70 % weniger Maschinenstillstand und dadurch bedingt 30 % Reduktion der Betriebskosten.
Aktuell ist dabei im industriellen Bereich alles im Einsatz: von CPU mit Multiprozessor-Parallelarchitektur, Edge und Zentral-KI über stark ausgebildete Sensorik bis hin zu mächtigen Speicherlösungen und Verbindungsnetzwerken.
„Im Umfeld der automatisierenden KI ist die Industrie mit gut funktionierenden Algorithmen bereits sehr weit“, so Dr. Fred Jopp, Head of Industrial Project Management, USU Software AG. Dabei ist die vollständig autonome KI das Ziel, die dann auch zielorientiert, maschinell und tatsächlich komplett autonom laufen soll. Auch wenn die Umsetzung hier nicht ganz so einfach ist – Stichwort autonomes Fahren – wird in diesem Bereich sehr intensiv an entsprechenden Lösungen und dazugehörigen Projekten gearbeitet.
„Als einer der Treiber für IIoT, der einen ordentlichen Schub mit sich gebracht hat, ist Predictive Maintenance als Smart Service zu nennen“, so Dr. Jopp. Vorrausschauende Wartung ersetze starre Wartungsprotokolle durch proaktive Prozesse. Anlagen und Maschinen sind dann zu warten, wenn laut Vorhersage mit einer entsprechenden Wahrscheinlichkeit in einem bestimmten Zeitraum ein irgendwie gearteter Vorfall eintreten wird.
Trotz vieler Vorteile – Digitalisierung noch nicht im Mittelstand angekommen
Der Fokus der anschließenden Diskussion lag auf der Frage, warum die Digitalisierung noch nicht wirklich im Mittelstand Einzug gehalten hat und dass dies auf das Fehlen von Ressourcen, mangelnder Priorisierung und der entsprechenden Netzanbindung zurückzuführen sei.
„Wichtig ist, dass die Unternehmen die Digitalisierung als Weichensteller hin zur digitalen Transformation verstehen“, so Dr. Demir. Aktuell gibt es in den Unternehmen noch keine Wireless-Technologie, die die kompletten Anforderungen im Sinne von Bandbreite, Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Latenzen, etc. abdeckt – bei gut 90 % der Unternehmen ist noch alles verkabelt. Allerdings können 5G und Wifi 6 diese Anforderungen künftig gemeinsam abdecken.
Es könnten komplette Produktionslinien in der Fertigung optimiert und effizienter gestaltet werden. Auch die Flexibilisierung und Modularisierung der bisher noch extrem starren Produktionsverbände ließen sich so auflösen. So bieten KI-Lösungen im industriellen IoT viele Vorteile, um die Produktion künftig intelligenter und effektiver zu machen. Dafür müssen allerdings noch einige Voraussetzungen mehr geschaffen werden und bei den Unternehmen muss ein Umdenken stattfinden, sodass die digitale Transformation mit passenden Use Cases die nötige Priorität erhält.
Die komplette Diskussion sowie die einzelnen Vorträge können Sie sich noch einmal ausführlich in unserer Aufzeichnung „Zukunft der Produktion – Intelligent vernetzen, digital ausrichten“ ansehen.
