Technische Geräte, die sich automatisch an ihre Umgebung und den Menschen anpassen, sind nicht neu. Displays können ihre Helligkeit beispielsweise selbstständig verändern und Autos halten bei Bedarf automatisch die Spur sowie die Geschwindigkeit. Wohnungen und Büros werden heute vernetzt, damit sich Heizung und Belüftung an die Anwesenden anpassen und das Licht ausgeht, wenn keiner mehr im Raum ist. Durch Technologien wie künstliche Intelligenz werden die Möglichkeiten zusätzlich erweitert. So könnten Besprechungsräume vor Terminen eigenständig Snacks und Getränke ordern oder ein schriftliches Protokoll anfertigen, das sie nach Ende der Besprechung allen Teilnehmern zur Verfügung stellen. Der Grundgedanke ist, dass die Technik im Sinn einer Umgebungsintelligenz im Hintergrund arbeitet und den Menschen unterstützt. Sie übernimmt manuelle Steuerungen und informiert bei Handlungsbedarf.
Intelligente Betriebstechnik
Das Konzept dahinter nennt sich ‚Ambient Computing‘ und bietet auch in der Fertigung Potenzial, Abläufe effizienter zu gestalten, Mitarbeiter zu entlasten und die Arbeitssicherheit zu erhöhen. Fertiger, die ihre Maschinen vernetzen, können so nicht nur ihre Produktionsprozesse digital steuern und überwachen, sondern auch das Zusammenspiel zwischen Betriebstechnik und Mitarbeitern neu gestalten. Beispielsweise können Maschinen und Anlagen ihren Zustand und den Verschleiß von Teilen selbst überwachen und warnen, wenn etwa ein Defekt droht. Mitarbeiter rücken dann nicht mehr nach einem Ausfall oder in festgelegten Wartungsintervallen an, sondern dann, wenn Instandhaltungsmaßnahmen tatsächlich notwendig sind – Predictive Maintenance. Im Sinn von Ambient Computing ließe sich darüber hinaus die Arbeitssicherheit verbessern. Vergessen Mitarbeiter etwa, einen Helm, einen Gehörschutz oder eine Schutzbrille zu tragen, weist die Technik sie darauf hin. Ebenso sorgt sie dafür, dass ein Fertigungsroboter stillsteht, sobald ein Mitarbeiter versehentlich seinen Arbeitsbereich betritt. Der Austausch zwischen Mensch und Technik selbst erfolgt nicht mehr nur über Signallampen oder Steuercomputer, sondern über tragbare Geräte, Touch-Displays oder Smart Speaker.
Daten als Grundlage
Für die Umsetzung des Ambient Computing-Ansatzes benötigen Unternehmen zunächst eine Datenbasis, die sämtliche Parameter abdeckt. Die Daten werden etwa von Maschinen und Anlagen geliefert, und müssen über Schnittstellen in die IT-Welt überführt werden. Hinzu kommen Sensoren sowie Kameras, Radar und/oder LiDAR (Light Detection and Ranging), um Bewegungen von Menschen, Fahrzeugen, Robotern, Bauteilen und Produkten zu tracken. Dadurch entstehen sehr große Datenmengen, die gerade in kritischen Situationen schnell verarbeitet werden müssen. Benötigt werden somit breitbandige und latenzarme Netzwerke, die Geräte auch drahtlos anbinden können, sowie Edge-Systeme. Letztere ermöglichen die Verarbeitung von Daten nahe dem Ort ihrer Entstehung. Die benötigten Server- und Storage-Arrays können Unternehmen etwa als ‚As-a-Service‘ beziehen. Data-as-a-Service (DaaS) kann beispielsweise helfen, Daten aus den Quellen zusammenzuführen, zu verwalten und unterschiedlichen Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Viele dieser Anwendungen nutzen könnten von künstlicher Intelligenz profitieren. Für typische Anwendungsfälle existieren oft vortrainierte KI-Modelle, allerdings müssen die Modelle kontinuierlich gepflegt und neu trainiert werden. Mit den Daten aus Produktionsumgebungen können Unternehmen zudem einen digitalen Zwilling der Umgebung schaffen. Dieses virtuelle Abbild bildet stets einen aktuellen Stand ab und erlaubt es, Abläufe etwa im Werk und Lager zu überwachen. Zudem lassen sich am digitalen Zwilling Szenarien durchspielen, um etwa Risiken zu identifizieren.
Chance auf das HMI der Zukunft
Edge-Umgebungen für das Ambient Computing müssen möglichst zuverlässig sein und auch IT-Sicherheit und Datenschutz spielen eine wichtige Rolle. Doch dann könnten Systeme, die nach den Grundsätzen von Ambient Computing entwickelt wurden, das Zusammenspiel von Menschen und Maschinen reibungsloser, effizienter und sicherer machen.