Die intelligente Fabrik ist längst Realität – und auch der „unwissende“ Roboter von einst gehört mehr und mehr der Vergangenheit an. Eine solche Fabrik zeichnet sich durch die Kombination verschiedener Technologien aus, die nahtlos ineinandergreifen. NTT DATA erklärt, welche Rolle KI und Edge Computing dabei spielen.
Smarte Roboter erobern die Fabrik
Seit mehr als einem halben Jahrhundert sortieren, schrauben, nieten, schweißen und lackieren Industrieroboter in den Fabriken dieser Welt. Bislang folgten sie dabei streng vorgegebenen Bewegungsabläufen, doch inzwischen kann Künstliche Intelligenz (KI) die mechanischen Helfer flexibler, effizienter und zuverlässiger machen. Vor allem im Zusammenspiel mit einem digitalen Zwilling, der die gesamte Produktionsumgebung abbildet, ergeben sich erhebliche Optimierungspotenziale in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. NTT DATA, ein weltweit führender Anbieter von digitalen Business- und Technologie-Services, stellt vier Beispiele vor.
Präzise und adaptive Robotersteuerung
In naher Zukunft werden Roboter dank Künstlicher Intelligenz und moderner Sensortechnologie flexibler, autonomer und vollständig ins Industrial Metaverse integriert sein. Mit Hilfe von hochauflösenden Kameras, KI-gestützter Bildverarbeitung, Edge-Computing und Generative AI (GenAI) können sie ihre Umgebung in Echtzeit analysieren und flexibel auf jede noch so unvorhergesehene Situation reagieren. Insbesondere GenAI hilft den Robotern, kreative Lösungen etwa bei Produktionsstörungen oder Materialengpässen zu entwickeln und selbstständig Alternativen auszuwählen. Durch die Integration ins Industrial Metaverse werden zudem physische und digitale Produktionswelten noch stärker miteinander verknüpft: Digitale Zwillinge ermöglichen es beispielsweise, Produktionsprozesse in Echtzeit zu überwachen und zu simulieren, ohne den laufenden Betrieb zu stören. Unternehmen können so fundierte Entscheidungen treffen und ihre Effizienz steigern. Edge-Computing liefert die nötige Rechenleistung für die Datenverarbeitung und Entscheidungsfindung direkt vor Ort, der aktuelle Mobilfunkstandard 5G wiederum sorgt für eine extrem schnelle und zuverlässige Datenübertragung mit geringer Latenz, wie sie Echtzeitanwendungen benötigen.
Qualitätskontrolle in Echtzeit
In der modernen Produktion ermöglicht die Kombination von KI, Edge-Computing und Industrial Internet of Things (IIoT) eine völlig neue Art der Qualitätskontrolle. KI-gestützte Bildverarbeitung und Mustererkennung sorgen dafür, dass Produktionsfehler – etwa falsch montierte Bauteile, Oberflächenfehler wie Kratzer und Risse, Farbabweichungen oder fehlende Komponenten – in Echtzeit erkannt werden. Dazu sammeln Sensoren, die direkt an den Produktionsanlagen und -linien installiert sind, kontinuierlich Daten, die über das IIoT-Netzwerk an lokale Edge-Computing-Systeme übermittelt werden. GenAI wird auch in der Qualitätskontrolle eine wichtige Rolle spielen: Wenn Roboter in der Produktion auf unbekannte oder unregelmäßige Objekte stoßen, können sie diese nicht nur erkennen, sondern auch selbstständig eine Lösung für das Problem finden. So kann der Roboter ein ihm unbekanntes Bauteil anhand von Datenbanken oder Bildern aus dem Internet identifizieren und herausfinden, wie es richtig gehandhabt werden muss, um Beschädigungen oder Produktionsunterbrechungen zu vermeiden.
Vorausschauende Wartung
Die vorausschauende Wartung wird durch den Einsatz der genannten Technologien „revolutioniert“. Sensoren an kritischen Maschinenkomponenten wie Lagern, Motoren und Hydrauliksystemen überwachen kontinuierlich Betriebsparameter wie Temperatur, Vibrationen, Geräusche und Druck. Diese Daten werden in Echtzeit analysiert, um den Zustand der Maschinen zu überwachen und Abweichungen anzuzeigen, die auf einen Verschleiß oder drohenden Ausfall hindeuten. Mit GenAI lassen sich noch fortschrittlichere Wartungslösungen realisieren. GenAI kann nicht nur Anomalien erkennen, sondern auch Vorschläge zur Optimierung der Maschinenparameter entwickeln – mit dem Ziel, den Verschleiß zu minimieren und die Lebensdauer zu verlängern. Droht ein Defekt, schlägt die Technologie zudem in Echtzeit alternative Reparaturstrategien vor
Optimierte Lagerhaltung und Energieeffizienz
Ein weiterer Vorteil ist die automatisierte Bestandsüberwachung. Sensoren erfassen kontinuierlich den Bestand an Materialien und Bauteilen, sodass die Lagerbestände automatisch aktualisiert und angepasst werden. Ein intelligentes Bestandsmanagement in Echtzeit kann verhindern, dass Teile fehlen oder unnötig vorgehalten werden, was Lagerkosten und Kapitalbindung reduziert. In Verbindung mit vorausschauender Wartung und Qualitätskontrolle in Echtzeit trägt ein solches Bestandsmanagement dazu bei, Produktionsprozesse noch reibungsloser zu gestalten. Werden Maschinenausfälle vermieden und Produktionsfehler sofort erkannt, lassen sich Verzögerungen vermeiden und die Lagerhaltung optimal auf den aktuellen Bedarf abstimmen. Eine effiziente Gestaltung des Materialflusses minimiert unnötige Lagerbewegungen und -prozesse, sodass darüber hinaus erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden können. Dies trägt direkt zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes bei und hilft Unternehmen, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken.
„Industrieroboter werden durch Kombination von KI, Generative AI und Edge-Computing zu autonomen, flexiblen Systemen und leiten eine neue Ära der Produktionsoptimierung ein. Mit Integration in das Industrial Metaverse und unterstützt durch digitale Zwillinge können Unternehmen umfangreiche Simulationen durchführen, die zuverlässige Vorhersagen und Prozessanpassungen erlauben – ohne Unterbrechung der realen Produktion. Diese Technologien ermöglichen nicht nur eine dynamische Optimierung von Produktionsparametern und die Reduktion des Energieverbrauchs, sondern führen auch zu einem Paradigmenwechsel im operativen Betrieb und Geschäftsmodell. Produktionsprozesse werden immer dezentraler, anpassungsfähiger und datengesteuerter, während Unternehmen gleichzeitig neue Wertschöpfungspotenziale durch flexible Fertigungslinien und datenbasierte Geschäftsmodelle erschließen. Dadurch schaffen sie eine adaptive, effiziente und nachhaltige Fertigungsumgebung, die optimal für künftige Anforderungen gewappnet ist“, erklärt Jochen Gemeinhardt, Head of Production & Supply Chain bei NTT DATA DACH.
