KI in der Fertigung IT-Systeme am Limit?

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KI macht die Produktion schneller, effizienter und zuverlässiger, stellt aber zugleich neue Anforderungen an die IT-Infrastruktur auf dem Shopfloor.

Hochauflösende Kameras bemerken feinste Materialveränderungen, eine Vielzahl von Sensoren erfassen relevante Parameter direkt an der Maschine, die Steuereinheiten selbst liefern enorme Datenmengen – dank eigens trainierter KI-Anwendungen lassen sich Produktionsanlagen in vielerlei Hinsicht optimieren. Fertigungsprozesse werden schneller, effizienter, liefern eine höhere Produktqualität oder arbeiten zuverlässiger. Allerdings müssen die KI-Systeme auf dem Shopfloor Daten in Echtzeit auswerten. Nur so lassen sich die entsprechenden Aktionen direkt an die Steuerung rückmelden. Latenzen durch lange Datenübertragungsstrecken können sie sich nicht leisten. Die Konsequenz: Die Netzwerktechnologie auf dem Shopfloor rückt immer näher an die automatisierten Fertigungslinien. Mit der Zahl der verteilten Serverschränke in der Fertigung wachsen auch der Wartungsaufwand und das Ausfallrisiko.

Wer ist verantwortlich – IT oder OT?

Viele Unternehmen stehen vor der ersten großen Herausforderung: die Abgrenzung der Zuständigkeiten. Vor Industrie 4.0 und dem Zusammenwachsen der IT- und OT-Netzwerke war die Abgrenzung klar. Die produktionsnahen Netzwerkkomponenten wie SPS, Maschinen und Sensorik wurden in der Regel vom Team operative Technologien (OT) installiert und verantwortet. Die IT-Abteilung verwaltete hingegen Backbone und Core-Switches für das Zusammenspiel mit der ERP-Software sowie den Bereich Security. Mit dem Zusammenwachsen der Netze sind diese klaren Grenzen bereits verschwommen. OT-Komponenten sind mittlerweile netzwerktechnisch an die Unternehmens-IT angebunden. Als Schnittstelle von IT und OT werden häufig Manufacturing-Execution-Systeme (MES) eingesetzt, um die Silos zu verbinden und Produktionsprozesse zu steuern, zu überwachen und zu optimieren.   

Ob die OT- oder IT-Abteilung die für den Datenaustausch erforderlichen Netzwerkkomponenten auf den Produktionsflächen betreut, wird in den Unternehmen unterschiedlich gehandhabt. Teilweise werden Managed Service Provider mit der Wartung und Pflege der Komponenten beauftragt. Eines steht fest: Der kontinuierliche Betrieb der Anlagen hat höchste Priorität. Die von Siemens 2022 veröffentlichte Studie „The True Cost of Downtime“ geht von stündlichen Kosten zwischen 39.000 Dollar bei einem Fertigungsausfall bei schnelldrehenden Konsumgütern und zwei Millionen Dollar in der Automobilindustrie aus. Mit der zunehmenden Komplexität der Systeme und den wachsenden Bedrohungen steigt das Ausfallrisiko. Stundenlang einen Fehler zu suchen, kann sich niemand leisten. 

Organisatorische und geografische Hürden

Die Grundvoraussetzung, um Fehler schnell zu lokalisieren und zu beheben, ist neben der Kenntnis der logischen Netzwerkstruktur eine jederzeit aktuelle Dokumentation der verbauten Hardware-Komponenten. Klingt banal – nicht aber in der Praxis! In der automatisierten Fertigung sprechen wir häufig von weitläufigen Hallen mit dezentralen Systemen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Produktionsstätten häufig weit entfernt sind vom Hauptsitz des Unternehmens.  Werden die Roboter umgebaut oder gewartet, kommt es regelmäßig zu Änderungen in den verteilten Serverschränken, ohne dass diese dokumentiert werden. Kabelführungen werden verändert oder andere Ports angeschlossen. Tauchen dann Fehler im Netzwerk auf, erfordern sie eine aufwändige und zeitintensive Fehlersuche. Die zentrale IT-Abteilung ist häufig nicht vor Ort involviert und stößt an Grenzen. Wie kann sichergestellt werden, dass die Netzwerke logisch und physisch immer akkurat dokumentiert sind?

KI und Augmented Reality schaffen Sicherheit

Die größte Gefahr für eine korrekte Inventarisierung aller Komponenten sind Medienbrüche. Bei geplanten Umbauten im Netz erhalten die Technikteams vor Ort in der Regel Arbeitsanweisungen im Servicemanagement-System. Sie gehen mit den Informationen auf den Shopfloor und führen die entsprechenden Änderungen aus. Zwar melden sie anschließend die Aufgabe als beendet, die genaue Dokumentation der Portbelegung etc. bleibt aber entweder aus oder erfolgt in separaten Reports, die dann erst im Backend eingepflegt werden müssen.

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Erleben Sie führende KI-Experten im Live-Talk auf der AMB und erfahren Sie, wie Künstliche Intelligenz die Fertigungsindustrie verändert – praxisnah, kompakt und mit viel Raum für Ihre Fragen. 

Im Mittelpunkt stehen Themen wie KI in der Fertigungsplanung, KI in der Prozessoptimierung, Predictive Maintenance, KI-gestützte Qualitätskontrolle sowie die Wirtschaftlichkeit von KI-Projekten. 

Kommen Sie am 16. September um 14:00 Uhr zur "AMB Stage“ im Atrium (Eingang Ost). Wir freuen uns auf Sie!
 

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Entscheidende Vorteile für das IT-Asset-Management insbesondere in Produktionsumgebungen bietet die KI-unterstützte Inventarisierung aller Komponenten. Software-Lösungen wie DC Vision, eine Software von DC Smarter, kombinieren dazu die Technologie des digitalen Zwillings mit Augmented Reality. Zur Inventarisierung der Hardware in den Racks werden diese mit Tablet oder Handy optisch erfasst. Die integrierte KI-basierte Bilderkennung greift auf eine umfangreiche Datenbank zu und erstellt einen digitalen Zwilling der Infrastruktur. Alle Komponenten eines komplett bestückten Racks lassen sich in nur zehn Minuten mit der Lösung dokumentieren. Änderungen werden direkt im Prozess ohne Medienbrüche vor Ort erfasst.

Einfache Zusammenarbeit per App

Die gesamte IT-Infrastruktur auf dem Shopfloor als digitalen Zwilling abzubilden, vereinfacht die Zusammenarbeit zwischen den Abteilungen und die Abgrenzung der Verantwortlichkeiten. IT-Abteilungen können jederzeit den Überblick über die Infrastruktur auf dem Shopfloor behalten – selbst, wenn sie weit vom Produktionsstandort entfernt arbeiten. Muss die Hardware vor Ort geändert werden, erstellt die IT-Abteilung einen Arbeitsauftrag, der im Work-Order-Management der DC Vision-App angezeigt wird. Die verantwortlichen Technikteams in der Produktion sehen alle Arbeitsschritte. Gibt es Fragen bei der Ausführung, können sie direkt auf die Dokumentation der Hardware zugreifen oder den verantwortlichen Experten um Hilfe bitten. Selbst IT-fremde Mitarbeiter können sämtliche Änderungen auf diesem Weg in kürzester Zeit zuverlässig dokumentieren.  Sobald die Änderungen abgeschlossen sind, wird die neue Ist-Situation mit der Kamera des Tablets oder Mobiltelefons erfasst. Die Änderungen werden direkt im digitalen Zwilling eingepflegt – ohne Medienbruch und ohne Verzögerung. Trotz KI auf dem Shopfloor, trotz verteilter Systeme und den daraus resultierenden Anforderungen behält die IT-Abteilung so jederzeit den Überblick über die vorhandenen Assets. 

Jörg Hesselink ist CEO & Founder von DC Smarter.