Beckhoff Automation hat mit Twincat Chat schon auf der Hannover Messe 2023 als einer der ersten Anbieter eine Anwendung im Automatisierungsbereich vorgestellt. Zur Hannover Messe 2024 kommen weitere Funktionalitäten und Anwendungsbereiche hinzu. (Quelle: Beckhoff)
Bei Beckhoff gehen Automatisierung und KI in einigen Bereichen schon seit Längerem gemeinsame Wege. Dabei wird beiden Themen hohe Bedeutung beigemessen, wenn es um die erfolgreiche Lösung der Zukunftsherausforderungen geht – im Einzel ebenso wie im Doppel. Dr. F. Bause stellt zunächst die Bedeutung der Automatisierung heraus und auch, warum sie das Leitthema einer nachhaltigen Wirtschaft darstellt: „Automatisierung ist der Key-Enabler, um die Balance zu halten zwischen den wirtschaftlichen Herausforderungen – einer immer weiterwachsenden Bevölkerung mit mehr Wohlstand und höherem Konsum – und der eingeschränkten Ressourcenwelt – eingeschränkt hinsichtlich der Rohstoffe, aber auch der Energie u. v. m.“ Aus diesem Grund sei ein effizienter Herstellungsprozess mit wenig Ausschuss von hoher Wichtigkeit. „Das funktioniert aber nur, wenn die Fertigungsprozesse stetig weiter optimiert werden. Die Waage zwischen Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung muss ausbalanciert sein.“
Als weiteren wichtigen Punkt pro Automatisierung nennt Dr. F. Bause „Driving Innovation“. Am Beispiel von Albert Einstein wirft er die Frage auf, ob er die Relativitätstheorie auch entwickelt hätte, wenn er tägliche Feldarbeit hätte verrichten müssen. Dr. F. Bause ist überzeugt: „Nein, sicher nicht.“ Doch was hat das nun mit Automatisierung zu tun? „Mit Automatisierung erreichen wir Freiräume von wiederholbaren, einfachen Tätigkeiten und können uns kreativen Prozessen zuwenden und Innovationen entwickeln. Nur dann, wenn wir uns den Rücken freihalten, können wir weiter voranschreiten.“ Vor diesem Hintergrund ist er überzeugt, dass die Automatisierung einer der Grundbausteine ist, um auch in Zukunft innovativ zu sein.
KI meets Industry
Zur Überleitung auf sein eigentliches Thema, KI, erinnert der Experte an die Hannover Messe 2019 mit dem Leitthema „Industrie 4.0 meets AI“. „Es passte ganz hervorragend, weil zu diesem Zeitpunkt Automatisierer wie Beckhoff angetreten waren und standardisierte Hardware- sowie Softwarekomponenten für den Shopfloor präsentierten – die Grundbausteine, um KI ablaufen zu lassen. Es wurden zudem erste KI-basierte Maschinen vorgestellt.“ Er erklärt, dass Automatisierer zunächst in gewohnter Weise die Fabrikhallen und ihre Maschinen im Vordergrund sahen. Deshalb sei versucht worden, für die Fabrikhallen Lösungen aus der Kombination von Automation und KI zu entwickeln. „Wir haben in gewohnter Weise den körperlich arbeitenden ‚Blue-Color-Worker‘ adressiert. Das ist das, was die Automation seit jeher tut: Maschinen sowie Prozesse optimieren und menschliche Arbeitsabläufe in der Fertigung verbessern.“
KI-Einsatzbeispiele
Wo und in welcher Weise Beckhoff KI nutzt und Kunden davon profitieren, erläutert der Produktmanager an einigen Beispielen. Er startet mit dem Produkttransportsystem XPlanar. „Mit neuronalen Netzen optimieren wir bei diesem die Flugeigenschaften der Mover.“ Als Vorteil kleiner neuronaler Netze nennt er: „Man kann sie sehr effizient auf Steuerungen rechnen. Das heißt, wir haben einen immens starken Geschwindigkeits-Boost bei der Rechnung auf unseren Steuerungen. Daraus resultieren schnelle Regelschleifen und eine entsprechend hoch präzise Regelung.“
Sein zweites Beispiel kommt aus dem Bereich der Windenergie und er stellt zunächst heraus: „Von den Top 10 der Windenergieanlagenhersteller sind sieben unsere Kunden. Wir gehen davon aus, dass aktuell mehr als 100 000 Windenergieanlagen (WEA) weltweit mit Beckhoff-Steuerungen im Feld stehen und Energie produzieren.“ Beckhoff ist es wichtig, mit seinen größten Kunden innovative Projekte voranzutreiben. „Mit einem chinesischen WEA-Hersteller haben wir beispielsweise ein Projekt gestartet, in dem analysiert werden soll, ob man den Wind vorhersagen kann. Also konkret: Können wir Windrichtung und Windgeschwindigkeit schon einige Hundert Meter vor der WEA schätzen, um dann den Turm und die Rotorblätter in die richtige Position zu bringen, damit die Energieausbeute optimal ist? Das Ergebnis: Ein KI-Modell ist imstande, mit für die WEA ausreichender Reaktionszeit, in die Zukunft zu schauen. So können wir die Ausbeute von WEA um einige Prozentpunkte nach oben treiben – einfach nur durch Software, die nachrüstbar ist“, gibt er an.
Ferner führt er das „KI for Wind“-Projekt an. Bei diesem geht es um Einflüsse von WEA untereinander. Dazu wird ein großer Windpark simuliert, und zwar datenbasiert. Er verdeutlicht: „Die Wechselwirkungen sind so komplex, dass physikalische Simulationen extrem zeitintensiv und ungenau sind. Setzen wir das Ganze datengetrieben um, also mit KI-Methoden, können wir relativ zügig diese komplexen Wechselwirkungen untereinander untersuchen und auf Basis der gewonnenen Daten Optimierungen umsetzen. Der Betreiber des Windparks kann somit zum Beispiel eine WEA aus dem Wind drehen und dadurch möglicherweise ein Prozent weniger Energie erzeugen. Allerdings kann er dafür drei andere WEA so ausrichten, dass diese zwei Prozent mehr Energie erzeugen. Insgesamt wird damit die Ausbeute aus dem kompletten Windpark also maximiert“, berichtet er.