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KI und Automatisierung verändern die Industrie Die intelligentere Fabrik

Von Connor Doherty, DigiKey 5 min Lesedauer

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Digi-Key Electronics Germany GmbH
DigiKey Corp
FAULHABER SA

Die Fertigung erlebt einen Umbruch: KI, Sensoren, digitale Zwillinge und Edge-Computing steigern Effizienz und ermöglichen vorausschauende Wartung. Veraltete Systeme, Datenqualität und geopolitische Unsicherheiten bleiben aber weiterhin zentrale Herausforderungen.

Der Einsatz moderner Technologien, Sensorik und vernetzter Systeme ermöglichen Effizienzsteigerung und eine Optimierung komplexer Produktionsprozesse.(Bild: © DigiKey)
Der Einsatz moderner Technologien, Sensorik und vernetzter Systeme ermöglichen Effizienzsteigerung und eine Optimierung komplexer Produktionsprozesse.
(Bild: © DigiKey)

Die industrielle Automatisierung tritt in eine neue Phase ein. Innovation hat Einzug in die Fabrikhallen gehalten; sie ist längst keine Zukunftsmusik mehr. Der Druck auf die Hersteller, mit der Entwicklung Schritt zu halten, ist in der gesamten Branche zu spüren, denn sie müssen immer komplexere Systeme automatisieren, schneller arbeiten und das alles mit weniger Ressourcen.

Geopolitische Ungewissheit, eine alternde Infrastruktur und sich ändernde Anforderungen an die Einhaltung von Vorschriften sind zu berücksichtigen. Und während die Technologie immer mehr ermöglicht, war das Umfeld, in dem die Hersteller tätig sind, noch nie so komplex wie heute. Es sind zwar Hürden zu überwinden, aber es gibt auch echte Chancen. Den Herstellern stehen mehr Möglichkeiten zur Verfügung, die Produktivität zu steigern und die Effizienz zu verbessern, und die Branche beginnt, aufzuholen. DigiKey hat sich mit diesem Thema auseinandergesetzt.

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Komplexere Systeme

Weltweit setzen Hersteller im gesamten Fertigungsprozess neue und innovative Technologien ein. Künstliche Intelligenz (KI), Sensoren, vernetzte Geräte und Edge-Computing sind bereits Bestandteil von immer mehr modernen Systemen. Die Hersteller integrieren diese Technologie nicht nur in ihre Systeme, sondern finden auch heraus, wie alles zusammenarbeiten muss.

Diese neuen Technologien machen die Dinge zwar komplexer, aber sie ermöglichen es auch, Probleme früher zu erkennen, schneller zu reagieren, wenn etwas schief läuft, und die Abläufe insgesamt zu verbessern.

Eine effiziente Fabrikhalle

Produktionsprozesse, die früher auf manueller Kontrolle beruhten, werden jetzt durch mehr Daten und eine bessere Qualitätskontrolle verbessert. Früher wurden die meisten Probleme erst im Nachhinein erkannt, aber mit KI können wir jetzt Probleme vorhersehen. In einigen Fällen wird KI zur Programmierung von Maschinen eingesetzt, und die Roboter erledigen die Arbeit dann direkt, wodurch der Bedarf an zusätzlichen Mitarbeitern und Ressourcen zur Aufrechterhaltung eines reibungslosen Betriebs reduziert wird.

Das Ergebnis dieser neuen Technologien ist eine Fabrik mit besserer Sichtbarkeit. Entscheidungen können in Echtzeit getroffen werden, die Systeme sind effizienter und kleine Probleme werden nicht zu grossen Problemen, die zu einem Maschinenstillstand führen könnten.

Moderne Sensoren tragen dazu bei, all dies zu ermöglichen. Sie können Geräte kontinuierlich überwachen und frühzeitige Anzeichen von Verschleiss erkennen, bevor es zu einem Ausfall kommt. Für Fabriken kann jede Arbeitsunterbrechung ernsthafte Probleme verursachen, so dass diese Fortschritte einen bedeutenden Unterschied machen.

Digitale Zwillinge und Edge-KI in der Fertigung

Modellierung und Simulationen verändern die Art und Weise, wie Planung und Wartung in der Fertigung angegangen werden. Die Technologie des digitalen Zwillings, bei der Hersteller ein Modell eines gesamten Systems in einer simulierten Umgebung erstellen, wird durch den Einsatz von KI immer häufiger. Ingenieure können nun beurteilen, wie sich die Änderung eines einzelnen Faktors auf die reale Produktion auswirkt, ohne dass sie tatsächlich Änderungen an den Anlagen vornehmen müssen. Die Informationen, die Ingenieure für diese Entscheidungen nutzen, sind dank KI genauer und das gesamte System wird effizienter. Hersteller können nun proaktiv Systeme testen und reparieren, bevor etwas tatsächlich ausfällt.

Eine weitere Verbesserung der modernen Fertigung ist der Einsatz von Edge-KI. Künstliche Intelligenz wird direkt in einem Gerät genutzt, anstatt sich auf ein externes Datenzentrum oder die Cloud zu verlassen. Der grösste Vorteil dabei ist die Geschwindigkeit. Da Edge-KI Daten direkt an der Anlage verarbeitet, ist sie unabhängig von der Netzwerklatenz und daher ideal, wenn das Timing entscheidend ist. In der Fabrik kann KI beispielsweise dabei helfen, ein fehlerhaftes Produkt zu identifizieren und schneller eine Reaktion auszulösen, als wenn diese Daten durch das Netzwerk zur Cloud übertragen werden müssten. Ausserdem wird die Notwendigkeit einer ständigen Internetverbindung verringert.

Eine sichere Produktionsumgebung

Moderne Maschinen, Sensoren und Systeme sind mehr denn je miteinander vernetzt. Das bedeutet, dass sie mehr Daten weitergeben, was auch grössere Sicherheitsrisiken mit sich bringt. Um dem entgegenzuwirken, werden die Sicherheitskontrollen jetzt in die Komponenten integriert und nicht mehr durch Software hinzugefügt. Ein grosser Teil der eigentlichen Cybersicherheitsfunktionalität ist nun Teil der Komponenten.

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Während diese Sicherheitskontrollen von den Herstellern stammen, machen Distributoren wie DigiKey diese Informationen für Kunden leicht zugänglich und durchsuchbar. Wenn Sicherheitsinformationen verfügbar und durchsuchbar sind, können Ingenieure bessere Entscheidungen treffen, die Einhaltung von Vorschriften bei der Auswahl von Produkten überprüfen und bestätigen, was sie kaufen. Diese zusätzliche Transparenz ist wichtiger denn je.

Herausforderungen für Hersteller

Während der Automatisierungsmarkt und neue Technologien die Arbeitsweise von Fabriken in vielerlei Hinsicht rapide verändern, stehen die Hersteller noch immer vor grossen Herausforderungen.

  • Integration in bestehende Anlagen: Viele Produktionsstätten verfügen über veraltete oder ältere Systeme. Dies gilt nicht nur für einen bestimmten Markt oder eine bestimmte Region. Je neuer die Technologie ist, desto schwieriger ist es, an das Bestehende anzuknüpfen. Diese Maschinen und Systeme wurden nicht für die Unterstützung moderner Daten- und KI-gesteuerter Technologien konzipiert. Diese Kluft zu überbrücken, erfordert echte Arbeit und kann wertvolle Zeit kosten.
  • Datenqualität: KI ist nur so gut wie die Daten, auf denen sie läuft. Fabriken benötigen ausreichend historische Daten, um eine Grundlage zu schaffen, bevor ein System zuverlässig erkennen kann, ob etwas anders ist oder nicht stimmt. Ohne eine solche Grundlage kann man einem Problem nicht zuvorkommen. In vielen Fällen erfordert der Aufbau dieser Grundlage Zeit und Ressourcen, die nicht immer verfügbar sind.
  • Überlegungen zur Cybersicherheit: Mehr vernetzte Geräte bedeuten ein höheres Risiko. Dies ist ein Bereich, der angesichts der zunehmenden Integration der Systeme ständige Aufmerksamkeit erfordert.
  • Geopolitische Unsicherheit: Änderungen bei Zöllen, Handelspolitik und Produktverfügbarkeit können den Kauf von Komponenten erschweren. Die Kunden benötigen vollständige Informationen über das Herkunftsland eines Produkts, um fundierte Entscheidungen zu treffen und alternative Optionen zu verstehen.

Die Technologie zum Aufbau intelligenterer, effizienterer Fabriken ist heute vorhanden, aber die vollständige Umsetzung all dieser Elemente erfordert Zeit und Ressourcen. Veraltete Infrastrukturen, Datenbeschränkungen, Bedenken hinsichtlich der Cybersicherheit und eine sich ständig verändernde Compliance-Landschaft sind allesamt echte Hürden, die moderne Fabriken überwinden müssen.

Aber auch mit diesen Herausforderungen ist das Potenzial vorhanden. KI wird bereits eingesetzt, um Anlagenausfälle vorherzusagen, bevor sie auftreten, digitale Zwillinge geben Herstellern die Möglichkeit, Ideen zu testen, bevor sie tatsächliche Änderungen vornehmen, und Edge-Computing bringt Echtzeit-Intelligenz direkt in die Fabrikhalle. Die Werkzeuge und der Schwung sind echt. Jetzt geht es darum, das alles zusammenzubringen.

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