Internet der Dinge und Künstliche Intelligenz: AIoT soll der vernetzten Fabrik zum Durchbruch verhelfen

Das Internet der Dinge setzt sich in Fabriken nur langsam durch. Vernetzung und Künstliche Intelligenz sollen Firmen von der Investition überzeugen.

Seit Jahren wird der Durchbruch des Internets der Dinge in der Industrie versprochen. Doch in vielen Fabriken kommt die Vernetzung der Maschinen nur langsam voran. „Am Anfang gab es einen Hype“, sagt Martin Dimmler, Leiter Cloud und Künstliche Intelligenz beim Plattformbetreiber Device Insight. Doch fühlten sich viele Firmen von der technischen und organisatorischen Komplexität überfordert.

Vor allem aber, ist Dimmler überzeugt, habe man bislang das Potenzial des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT) nicht ausgeschöpft. „Die meisten Industrien haben nur auf vorausschauende Wartung gesetzt, um die Verfügbarkeit in der Fertigung zu verbessern. Doch das ist nicht genug.“ Die deutschen Maschinenbauer lieferten sehr zuverlässige Anlagen. Ausfälle seien entsprechend selten. „Da gibt es gar nicht so viele vorhersehbare Wartungsfälle zu erledigen.“

Bislang galt die vorausschauende Wartung als Paradebeispiel für IoT-Anwendungen. Doch womöglich ist der Nutzen für viele produzierende Unternehmen nicht groß genug, um ihre Anlagen weiter zu vernetzen.

Der größere Hebel könnten die Prozesse sein. Laut einer Studie von McKinsey könne mit der Feinjustierung von Fertigungsprozessen mithilfe von Künstlicher Intelligenz (Artificial Intelligence, AI) die Effizienz je nach Anwendung um drei bis 30 Prozent gesteigert werden. Dazu müssten aber nicht nur einzelne Prozessschritte, sondern die gesamte Kette optimiert werden.

Device Insight war einer der Pioniere beim Internet der Dinge für die Industrie. Das Unternehmen hat eine IoT-Plattform und Anwendungen im Bereich der Datenerfassung und -analyse entwickelt. Im vergangenen Jahr übernahm der Roboterbauer Kuka das Münchener Unternehmen.

Mehr Effizienz und Qualitätssteigerungen

Doch die Vorherrschaft bei den IoT-Plattformen ist hart umkämpft. Device Insight will nun nicht mehr primär gegen wohl übermächtige Plattformbetreiber wie Siemens mit Mindsphere antreten. Man wolle Lösungen anbieten, die auf diesen aufbauen, sagt Dimmler. Und so hat sich Device Insight mit dem schwedischen AI-Spezialisten Sentian verbündet, um das IoT mit AI zu verbinden: AIoT (Artificial Intelligence of Things) nennen die beiden ihr Konzept.

Device Insight bringt die Erfahrungen mit der Anbindung der Maschinen an das Internet der Dinge und mit der Verwaltung der gewonnenen Daten ein, Santian die Algorithmen, die Abweichungen innerhalb einzelner Produktionsabläufe oder ganzer Anlagen aufzeigen sollen.

„Wenn die Künstliche Intelligenz das Gehirn der Industrie 4.0 darstellt, ist das Internet der Dinge wie das Nervensystem des Körpers“, sagt Device-Insight-Experte Dimmler. Für einen funktionierenden Organismus müssten beide Systeme zusammenarbeiten. Entsprechend sollten diese Technologien in der Fertigung ganzheitlich betrachtet werden.

Konkret sehe das so aus, sagt Sentian-Gründer Martin Rugfelt im Gespräch mit dem Handelsblatt: „Wir nutzen die Daten der Maschinen, aber auch zusätzliche Sensoren, um zum Beispiel Geräusche, Temperaturen und Vibrationen zu erfassen.“ Durch die Kombination der Daten bekomme man ein Gesamtbild des Prozesses. Die Künstliche Intelligenz könne die Prozesse dann im laufenden Betrieb optimieren. „Künstliche Intelligenz ist jetzt so weit entwickelt, dass wir in die Phase der echten Anwendungen kommen.“

Der Automations- und Sensorspezialist Jumo aus Fulda, nach eigenen Angaben Weltmarktführer im Bereich der industriellen Temperaturfühler, setzt auf Basis der Sentian-Technologie Künstliche Intelligenz bereits in der Produktion ein.

Das Unternehmen hat eine hochautomatisierte Fertigung. Doch gab es innerhalb des Produktionsprozesses immer wieder mal kleine Abweichungen – zum Beispiel wegen schwankender Temperaturgegebenheiten. Die betroffenen Sensoren mussten entweder in niedrigeren Qualitätsklassen verkauft oder entsorgt werden.

Henkel setzt auf Siemens-Technologie

Mithilfe von maschinellem Lernen werden die notwendigen Feinjustierungen in den Einstellungen nun schneller und vorausschauender vorgenommen, als es ein Prozessingenieur tun könnte. Das AI-Modell, das menschliche Einflüsse eliminiere, habe zu einem verbesserten Produktionsprozess und im ersten Schritt zu Effizienz- und Qualitätsverbesserungen von etwa acht Prozent geführt, sagt Jumo-Finanzvorstand Steffen Hoßfeld.

Siemens, das im industriellen Umfeld mit der IoT-Plattform Mindsphere stark vertreten ist, geht ähnliche Wege. So hat zum Beispiel der Konsumgüterhersteller Henkel in seinem spanischen Musterwerk Montornés del Vallés die Produktionsmaschinen mit der Siemens-Planungssoftware verbunden und untereinander vernetzt. Mithilfe von Sensoren werden zusätzliche Daten erfasst.

Die Anlageneffizienz kann so permanent analysiert und mit dem Einsatz Künstlicher Intelligenz optimiert werden. „Die effizientere Nutzung unserer Maschinen ermöglicht es uns, Produktionskosten gering zu halten und damit die Wettbewerbsfähigkeit unserer gesamten Lieferkette zu steigern“, sagt Henkel-Manager Wolfgang Weber.

Es gibt auch exotischere Beispiele: So setzt der Betreiber einer Fischfarm in Singapur Mindsphere als digitale Plattform ein. Künstliche Intelligenz soll helfen, das Wachstum an Biomasse vorherzusagen und den Ausbruch von Krankheiten zu verhindern.

Sentian-Gründer Rugfelt sieht die Aktivitäten der Konkurrenz auch positiv: „Die Giganten wie Siemens und Microsoft helfen uns, den Markt zu entwickeln.“ Auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz für die Produktion habe Sentian aber einen Vorsprung.

Noch ist laut der Studie IoT Analytics Research vorausschauende Wartung mit gut 24 Prozent die wichtigste Anwendung bei den Firmen, die bereits Künstliche Intelligenz mit dem Internet der Dinge kombinieren. Mit gut 20 Prozent liegt die Qualitätsprüfung und -sicherung auf Platz zwei. Die Optimierung der Herstellungsprozesse folgt mit 16 Prozent erst auf dem dritten Platz.

Dies dürfte sich nach Einschätzung von Device Insight und Sentian bald ändern. Die beiden Unternehmen glauben, dass die mithilfe von KI mögliche Verbesserung der Prozesse dem Thema IoT in der Fabrik zum Durchbruch verhelfen wird. „In zehn bis 15 Jahren wird Künstliche Intelligenz in jedem Prozess einer jeden Fabrik sein“, sagt Sentian-Gründer Rugfelt. Das Internet habe 20 Jahre gebraucht, bis es sich auf breiter Front durchgesetzt hat. „Bei der Künstlichen Intelligenz wird es schneller gehen.“

Die Coronakrise hat die Investitionen der Industrieunternehmen nach seiner Einschätzung nur kurz gebremst. „Jetzt sehen wir einen regelrechten Hunger, in Produktivitätsverbesserungen zu investieren.“