Schwerpunkte

5G und KI

Die Intelligenz steckt in der Verbindung

07. November 2019, 11:50 Uhr   |  Autor: Volker Gruhn / Redaktion: Diana Künstler | Kommentar(e)


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Autonomie vor Ort, Zugriff aus der Ferne

Neue Übertragungtechnologien erlauben neue Anwendungen
© Adesso

Neue Übertragungstechnologien erlauben neue Anwendungen

CPS sind ein Beispiel für die engere Verbindung von digitaler und realer Welt. Unter CPS verstehen Experten das Verknüpfen von digitalen Systemen mit Gegenständen und Abläufen der realen Welt. Sensoren, Aktoren, Prozessoren, Kommunikationsinfrastruktur und Softwarekomponenten sorgen dafür, dass Daten, die von diesen Geräten erfasst werden – beispielsweise Bewegungs- beziehungsweise Verbrauchsdaten oder Informationen über Verschleiß und Auslastung – unmittelbar in Softwaresysteme übertragen werden. Diese Softwaresysteme haben gleichzeitig über Kommunikationsschnittstellen direkten Zugriff auf die Steuerung der Objekte innerhalb des CPS.

Die Stärke von Cyber-Physical Systems liegt im Finden von Optimierungspotenzialen, im Erkennen von Mustern und in der engen Zusammenarbeit mit Menschen. Verfahren wie Machine Learning, das die Grundlage für beispielsweise Bild- oder Spracherkennung liefert, erhöhen den Autonomiegrad, mit dem CPS arbeiten können. Diese Technologien stoßen die Tür für die Fabrik der Zukunft auf. Diese Fabrik ist ein Netzwerk aus kommunizierenden CPS. Jedes einzelne erfasst seine Produktions- und Umweltdaten. KI-Lösungen werten die Daten aus, optimieren auf dieser Basis den ganzen Prozess und stellen das Ergebnis anderen Produktionseinheiten zur Verfügung. Die Cyber-Physical Systems optimieren auf Basis von Echtzeitdaten über Maschinenauslastung, Rohstoffverbrauch oder Informationen über Liefer- und Bestellstatus die gesamte Produktionskette. Und das permanent. Dieses Vernetzen – eventuell über den einzelnen Produktionsstandort hinaus – ist ohne die passende Kommunikationsinfrastruktur wie 5G undenkbar. Denn die Grundlage für das autonome Orchestrieren komplexer Fertigungsschritte und für das fortlaufende Optimieren ist der reibungslose Informationsfluss zwischen allen Einheiten. Je nach Art und Anzahl der Sensordaten kommen dabei schnell große Datenmengen zusammen.

Daten sammeln, aufbereiten, übertragen, auswerten, anpassen: Je nach zugrunde liegendem Produktionsprozess stehen für diese Abläufe nur Bruchteile von Sekunden zur Verfügung. Erst Übertragungsraten auf 5G-Niveau lassen diese Optionen realistisch erscheinen, gerade mit Blick auf verteilte Produktionsstandorte. CPS in der Produktion sorgen so dafür, dass Unternehmen individualisierte Produkte auch in geringer Auflage – Stichwort Losgröße 1 – mit geringem zusätzlichem Aufwand produzieren können. In der Konstruktion können Algorithmen einzelne Bauteile, ganze Maschinen oder auch ergänzende Servicepakete wie Wartungsverträge optimieren – dank 5G ohne Rücksicht auf die physische Verteilung der beteiligten Systeme.

Die Verbindung von 5G und KI erlaubt es den Verantwortlichen auch, Produktionsstandorte anders zu planen. Dank der Technologie ist es egal, ob der Mitarbeiter direkt neben der Maschine steht oder sich 500 Kilometer weit weg befindet. Beim Designen der Fabriken müssen Ingenieure keine Rücksicht mehr auf menschliche Anforderungen an Platz, Klimatisierung, sanitäre Einrichtungen, Strahlenschutz oder Beleuchtung nehmen – Stichwort Dark Factory. Dies erlaubt es einerseits, Produktionsabläufe zu optimieren. Andererseits erleichtert die Mischung aus Autonomie vor Ort und Echtzeitzugriff aus der Ferne das Errichten von Standorten an abgelegenen oder lebensfeindlichen Orten. Dies ist beispielsweise für Forschungsstationen oder Minengesellschaften interessant.

5G-KI-Einsatzszenarien lassen sich über den Abschluss der Produktion hinaus denken. Vernetzte Produkte, die Informationen über ihre Nutzung und ihren Zustand an den Hersteller zurückspielen, helfen dabei, Kundenbedürfnisse besser zu verstehen. Wenn Anbieter ihren Kunden bei der tagtäglichen Nutzung über die Schulter schauen, ergeben sich daraus neue Erkenntnisse für die Forschungsabteilungen und die Produktentwicklung. Die Grundlage bilden Daten, die von den mit Sensoren ausgestatteten Produkten kommen. Das Vernetzen der Geräte über 5G eröffnet Herstellern nicht nur neue Möglichkeiten der Fernwartung oder des Fernzugriffs. Es liefert auch neue Impulse für das Weiterentwickeln von Produkten.

Das „Wo“ wird zur Nebensache
Was kommen wird, ist der sogenannte „Death of Distance“. Bereits 1997 prägte die englische Ökonomin Frances Cairncross dieses Schlagwort in ihrem gleichnamigen Paper über die wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen der Kommunikationsrevolution. Distanz wird in den Überlegungen der Unternehmensentscheider immer weniger eine Rolle spielen. Wo eine autonome Fabrik steht, wo ein autonomer Lkw fährt, wo eine autonome Lieferdrohne gerade ihre Kreise zieht, ist nicht mehr relevant. Wichtig ist nur, dass der Datenfluss innerhalb der Systeme sichergestellt ist. Daten, mit denen KI-Anwendungen Abläufe orchestrieren und optimieren – und dies in einem für Menschen kaum noch nachvollziehbaren Detaillierungsgrad.

Prof. Dr. Volker Gruhn ist Gründer und Vorsitzender des Aufsichtsrats von Adesso. Er ist außerdem Inhaber des Lehrstuhls für Software Engineering an der Universität Duisburg-Essen. Seine Forschungsschwerpunkte in diesem Bereich liegen auf mobilen Anwendungen und der Auseinandersetzung mit den Auswirkungen der Digitalen Transformation, insbesondere der Entwicklung und des Einsatzes von Cyber-Physical Systems.

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