Sensorik & IBV für Industrie 4.0
04.03.2019

IBV – Fakten, Trends, Einschätzungen und die Vision

Vom 6. bis 8. November findet die Vision in Stuttgart statt. Mehr als 460 Aussteller werden zur Weltleitmesse für Bildverarbeitung erwartet. Mit ­dabei: Asentics, Basler, Capital-E, Isra Vision, MVTec, Silicon Software, Stemmer Imaging, Vitronic und viele mehr. Unternehmensvertreter geben im Vorfeld Einblicke in die Branchenentwicklung und in aktuelle Trends.

Vision-Round-Table im Vorfeld der Vision 2018 in Stuttgart: Florian Niethammer, Teamleiter bei der Messe Stuttgart; Mark Williamson, Director Corporate Market Development bei Stemmer Imaging Ltd.; Dr. Olaf Munkelt, Managing Director der MVTec Software GmbH; Lou Hermans, PhD, Partner bei Capital-E; Dr. Dietmar Ley, CEO der Basler AG; Dr. Klaus-Henning Noffz, CEO der Silicon Software GmbH, und Dr. Heiko Frohn, CTO der Vitronic Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungs­systeme GmbH (v. l.) (Bild: VDE VERLAG)

Vision-Round-Table im Vorfeld der Vision 2018 in Stuttgart: Florian Niethammer, Teamleiter bei der Messe Stuttgart; Mark Williamson, Director Corporate Market Development bei Stemmer Imaging Ltd.; Dr. Olaf Munkelt, Managing Director der MVTec Software GmbH; Lou Hermans, PhD, Partner bei Capital-E; Dr. Dietmar Ley, CEO der Basler AG; Dr. Klaus-Henning Noffz, CEO der Silicon Software GmbH, und Dr. Heiko Frohn, CTO der Vitronic Dr.-Ing. Stein Bildverarbeitungs­systeme GmbH (v. l.) (Bild: VDE VERLAG)

„Die Branche ist nach wie vor auf Wachstumskurs. Allein in Deutschland ist der Umsatz mit industrieller Bildverarbeitung 2017 um 17 % auf 2,6 Mrd. € gewachsen; in ganz Europa betrug das Umsatzwachstum letztes Jahr zwischen 12 % und 14 %. Alle Prognosen deuten auf ein weiteres erfolgreiches Jahr 2018 hin“, zeigt sich Florian Niethammer, Teamleiter bei der Messe Stuttgart, optimistisch. Weiter ist er überzeugt: „Wir stehen vor einem sehr spannenden Vision-Jahr. Was die Branche zusätzlich beschäftigt, sind Megatrends, wie Embedded Vision und Deep Learning.“

Große Potenziale durch Industrie 4.0

„Die sehr positive Entwicklung unserer Branche wird sich fortsetzen. Mehrere Trends – Markttrends wie technologische Entwicklungen – werden zu einem weiterhin rasant wachsenden Marktvolumen für Machine-Vision-Lösungen beitragen“, bestätigt Dr. Heiko Frohn, CTO der Vitronic GmbH. Er weist darauf hin, dass Machine Vision schon heute integraler Bestandteil der Automa­tion ist. „Mit dem Trend zur digitalen Fabrik nimmt der Hunger nach Prozesswissen und Qualitätsdaten zu. Kaum eine andere Sensortechnologie ist in der Lage, hier ähnlich große Beiträge zu liefern wie die Bildverarbeitung“, erklärt er weiter.

Zusätzlich weist er auf die Bedeutung der Standardisierung für Industrie 4.0 hin. Sie sei als Enabler für Industrie 4.0 erkannt und allgemein akzeptiert. „Die diesbezüglich laufenden Anstrengungen werden breit getragen und sollten der Branche einen zusätzlichen Schub verleihen“, meint der Vitronic-CTO.

„Standards sind der Turbolader des Branchenwachstums. Sie waren mit ein Grund für den regelrechten Wachstumsboom der Bildverarbeitungsindustrie in den letzten Jahren und sind Schlüssel für weiteres Branchenwachstum“, ist auch Dr. Klaus Henning Noffz, CEO bei Silicon Software, überzeugt.

Komponenten und Systeme mit standardisierten Schnittstellen beschleunigen die Marktverfügbarkeit neuer Anwendungen und Lösungen. Die Erfolgsgeschichte der Bildverarbeitung setzt sich definitiv weiter fort.“

Dr. H. Frohn erinnert daran, dass in der Vergangenheit die technologische Entwicklung von reiner 2D-Bildverarbeitung hin zu dreidimen­sional arbeitenden Systemen das Anwendungsfeld für Machine Vision stark ausgeweitet und so zum Wachstum der Branche beigetragen haben. „Anwendungsfokus und technologische Fähigkeiten zielten primär auf quantitative Fragestellungen, also nach Ort, Dimension, Maßzahl, Fehlergröße. Aktuelle technologische Trends, insbesondere die Verfügbarkeit von ML-Tools, weiten das Anwendungsfeld nun auf eher qualitative und dynamische visuelle Fähigkeiten aus. Der Raum für eine vielversprechende Entwicklung der europäischen BV-Industrie ist also da“, so Dr. H. Frohn.

IBV – Schlüsselkomponente für Industrie 4.0

„Die industrielle Bildverarbeitung ist nicht nur der Wegbereiter, sondern aus meiner Sicht die Schlüsseltechnologie bei den He­r­ausforderungen der Industrie 4.0. Keine ­andere Komponente im Produk­tionsprozess sammelt und interpretiert schon heute so viele Daten wie die Bildverarbeitung“, erklärt Dr. Horst Heinol-Heikkinen, CEO und Managing Partner bei Asentics. Für ihn avanciert die Bildverarbeitung vom bloßen Inspektor zum Produktionsoptimierer.

„Die Smart Factory ist flexibler und wandelbarer – anders ausgedrückt: Sie kann mittels Feedback-Schleifen, gespeist mit Informationen aus intelligenten Sensoren, umgerüstet und optimiert werden. Dies führt zu kürzeren Produktionszyklen der hergestellten Produkte sowie zu größerer Maschinenauslastung in der Fabrik“, bestätigt Dr. Christian Ripperda, Vice President und Technology Director bei Isra Vision. Als Ergebnisse daraus nennt er: ein größeres Durchsatzvolumen bei geringeren Kosten pro produziertem Artikel, größere Effi­zienz und höhere Erträge. Dabei stellt Bildverarbeitung auch aus Sicht von Dr. C. Ripperda eine Schlüsseltechnologie dar. „Ihre Stärken erfüllen perfekt die Anforderungen an Anwendungen für flexible Automatisierung und Qualitätskontrolle in der agilen Produktion der Zukunft.“ Aus seiner Sicht sind 3D-Imaging, Embedded Vision, Machine Learning nur drei Beispiele für sich schnell entwickelnde Trends in der industriellen Bildverarbeitung, die hochgradige Überschneidungen mit Industry 4.0 aufweisen.

Für Dr. H. Heinol-Heikkinen gilt es, das „Gesehene“ in jeder Phase der Produktion zu verifizieren, zu verarbeiten und die Resultate den Systemen im Wertschöpfungsnetzwerk zu übermitteln. So müsse nicht nur eine Aussage darüber getroffen werden, ob ein Teil gut oder schlecht ist, sondern in der Folge eine intelligente Handlung gesteuert werden. „Und dazu ist die industrielle Bildverarbeitung in besonderer Weise prädestiniert, weil sie das ,sehende Moment‘ ist“, verdeutlicht er. Sie allein sei in der Lage, neben den vorgenannten Primärinformationen über die Bildauswertung auch umfangreiche und wichtige Sekundärinformationen an alle im Prozessnetzwerk agierende Systeme zu liefern, zum Beispiel über den Zustand der Maschinen, den Verschleiß oder mögliche Wartungszyklen. „Nur das umfangreiche Sammeln und Bewerten von diesen Daten macht ein zuverlässiges, intelligentes und autonomes Handeln möglich und gibt Industrie 4.0 eine echte wirtschaftliche Bedeutung“, so Dr. H. Heinol-Heikkinen.

Auswirkungen von maschinellem Lernen

Und hier kommt das Thema Ma­chine Learning ins Spiel. Als Vorteile von Machine Learning und Deep Learning nennt Dr. Olaf Munkelt, Managing Director bei MVTec: „In der Bildverarbeitung haben wir vor Kurzem begonnen, Deep Learning, anzuwenden. Deep Learning ermöglicht die Klassifizierung von Bildern mit einer besseren Klassifikationsrate als mit bisherigen Methoden. Besser noch: Je mehr Bilder man hat, desto besser ist das Klassifikationsergebnis.“ Das bedeutet, dass man die unterschiedlichen Fehlerklassen nicht explizit einprogrammieren muss, sondern man trainiert den Deep-Learning-Algorithmus lediglich mit Bildern. „Das funktioniert bei Standardanwendungen wie OCR sehr gut. Allerdings gibt es auch eine Reihe von Nachteilen, für die die industrielle Bildverarbeitung Lösungen finden muss“, erklärt er weiter. Zum besseren Verständnis lenkt er den Blick auf den Prozess: „Zunächst braucht man für jede Klasse eine große Anzahl von Bildern – normalerweise viel mehr, als der Produk­tionsprozess hergibt, besonders von defekten Teilen. Zweitens trainiert man einen Algorithmus, ein Deep-Learning-Netzwerk, dazu, präziser zu arbeiten. Dieses Netzwerk wird mithilfe des Bildmaterials trainiert.“ Als aktuell noch ungeklärte Frage stellt er in den Raum: „Wem gehört dieses Netzwerk, eine verdichtete Wiedergabe der Daten?“ Aus seiner Sicht sind dies Kundendaten, die auch den Kunden gehören. Hier muss allerdings noch Rechtssicherheit geschaffen werden.

Embedded Vision

Ein weiteres derzeit viel diskutiertes Thema rund um Machine Learning sind die enormen Datenmengen, die dabei anfallen. „Bedingt durch die Datendurchsatzrate gewinnen lokale Rechner oder sogenanntes Edge Computing an Bedeutung. Hierdurch wird die Entwicklung von dedizierter und integrierter stromsparender Datenverarbeitung vo­rangetrieben, sodass nur relevante Daten zur weiteren Analyse übertragen werden“, sagt Lou Hermans, Ph. D., Partner bei Capital-E. Dabei beobachtet er, dass viele dieser neuen Firmen sich mit der Entwicklung von Hardware befassen. Als Beispiele zählt er auf:

Chips für künstliche Intelligenz und grafische Verarbeitung, 3D-Erkennung einschließlich Sensoren und Datenverarbeitung für autonome Navigation und Fahrerassistenz, kleinere und günstigere Sensoren für hyperspektrale Bildverarbeitung sowie Bildsensoren mit „On-Chip”-Verarbeitung oder neue Pixel-Konzepte zur Reduzierung der Datenmenge und/oder Steigerung der Geschwindigkeit.

Weiter verweist L. Hermans darauf, dass Technologien und Anwendungen für Robotik, Diagnose und Landwirtschaft in der industriellen Bildverarbeitung aktuell viel diskutierte Themen seien. „Um die Anwendung von Bildverarbeitung in der Robotik weiter zu verbreiten, muss die Programmierung solcher Bildverarbeitungssysteme leichter gemacht und durch selbstlernende Systeme unterstützt werden“, ist seine Überzeugung.

Mark Williamson, Director Corporate Market Development bei Stemmer Imaging Ltd., beleuchtet die Einsatzgebiete von Embedded Vi­sion genauer: „Wir nutzen Embedded Vision seit vielen Jahren in Form intelligenter Kameras. Smart-Camera-Technologie war einer der größten Wachstumsmärkte unseres Sektors“, erklärt er, berichtet aber auch, dass die Entwicklung dieser Produkte mit hohen Investi­tionskosten einhergegangen sei. „Nun gibt es neue Standards und Serienprodukte, die den Einsatz von Embedded-Bildverarbeitungssystemen zu viel geringeren Kosten als bisher ermöglichen.“

Als weitere Embedded-Vision-Lösung nennt er Imager-basierte ID-Leser. Bei ihnen rechnet er mit einem „extrem hohen Wachstums­potenzial“. „Was wir jetzt vor uns haben, sind neue disruptive Anwendungen“, ist er überzeugt.

Als nächstes aktuelles Einsatzgebiet führt er Autos mit Spurhaltesystemen an. „Jedes neue Tesla-Modell hat acht Kameras und einen eingebetteten Prozessor mit dem Ziel, voll automatisiertes Fahren zu ermöglichen. In zehn Jahren wird die Fahrzeugindustrie wahrscheinlich der größte Anwender von Embedded Vision sein“, lautet seine Einschätzung.

Und auch der Amazon-Go-Supermarkt ohne Kassen sei ein Beispiel disruptiver Embedded-Vi­sion, das Edge- und Cloudlösungen für Back-End-Verarbeitung nutzt. „Im Erfolgsfall wird auch dies eines der explosivsten Wachstumsfelder werden“, erklärt er weiter. Und last, not least geht er auf die Robotik ein. „Mit Robotik meine ich mobile Roboter, wie automatisierte Fahrzeuge in Lagerhäusern, Staubsauger-Roboter usw. Diese sind bereits Wirklichkeit; mit ein paar weiteren Innovationszyklen werden sie jedoch bald zum Alltag gehören“, wagt er einen weiteren Blick in die Zukunft.

Konsolidierung der Bildverarbeitungsindustrie!?

Wachstumstreiber scheint es demnach genug in der IBV-Branche zu geben. Doch wie ist es um die Zukunft der KMU-geprägten Branche bestellt? „Es ist von einer Konsolidierung der Bildverarbeitungsindustrie auszugehen. Die Geschwindigkeit dieser Konsolidierung, die jahrzehntelang recht langsam war, hat in den letzten 36 Monaten erheblich zugelegt“, sagt Dr. Dietmar Ley, CEO bei Basler. Eine weitere Beschleunigung erläutert er an den folgenden drei Trends:

„Computer Vision (allgemein) und Machine Vision (eine auf Fabrikautomatisierung bezogene Untergruppe der CV) erregen zunehmend die Aufmerksamkeit strategischer und Finanzinvestoren“, gibt er an. Auch er geht davon aus, dass (Computer/Machine)-Vision-Technologie eine wichtige Rolle in der Welt des IoT bzw. der Industrie 4.0 einnehmen wird. Beide würden von strategischen und Finanzinvestoren als dynamische und nachhaltige Zukunftsmärkte angesehen. „Da davon auszugehen ist, dass IoT/Industrie 4.0 bestehende Marktstrukturen aufbrechen UND jede Menge neue Wachstumsanwendungen und Geschäftsmodelle eröffnen werden – sowohl im professionellen als auch im Konsumentenmarkt – werden immer mehr große Firmen versuchen, Zugang zu Vision-Technologien zu erlangen – einige organisch, andere durch Akquisitionen“, sagt Dr. D. Ley.

Als nächsten Trend nennt er das schnelle Reifen des traditionellen Bildverarbeitungsmarkts. „Spätestens beim Erscheinen chinesischer Bildverarbeitungsakteure setzte im traditionellen Bildverarbeitungsmarkt ein Verfall der durchschnittlichen Verkaufspreise ein – zunächst in Asien, später in Europa und Nordamerika“, so der Basler-CEO. Um in diesem Umfeld erfolgreich bestehen zu können, müssen Firmen aus seiner Sicht erhebliche Skaleneffekte aufweisen. „Derzei­tige durchschnittliche Bildverarbeitungsfirmen sind vermutlich zu klein, um an den zukünftigen Volumensegmenten des Markts teilhaben zu können. Sobald kleinere Firmen dies bemerken, versuchen sie entweder in High-End-Nischen auszuweichen oder öffnen sich für strategische Partnerschaften mit größeren Firmen“, ist seine Wahrnehmung.  

Als dritten Trend nennt er, dass immer mehr Gründer klassischer Bildverarbeitungsfirmen auf das Ende ihrer beruflichen Karriere zugingen. „Eine neue Management-Generation ist in der Bildverarbeitungsindustrie gefragt, da immer mehr Firmengründer auf ihr Karriereende zustreben. Da fähige und finanziell ausgestattete Nachfolger in kleinen Firmen nicht so leicht zu finden sind, erwägen Inhaber den Verkauf der Firma an strategische oder Finanzinvestoren, die Top-Managementkapazitäten und Knowhow liefern können und die in der Lage sind, den Zeitwert der Firma zu zahlen“, so Dr. D. Ley.

Trends auf der Vision 2018

Für 2018 erwartet VDMA Industrielle Bildverarbeitung ein Umsatzplus von 7 % auf 2,8 Mrd. €. Diese positive Entwicklung spürt auch die Messe Stuttgart als Veranstalter der Vision. Das Branchenevent expandiert seit Jahren kontinuierlich und bricht auch in diesem Jahr die Rekorde des vorangegangenen Events: So stieg die vermietete Ausstellungsfläche in 2016 auf über 11.000 m2 und wächst 2018 weiter auf mehr als 12.000 m2. Dafür wird erstmals auch die Galerie im L-Bank Forum (Halle 1) mit Ständen belegt. Und auch hinsichtlich der genannten Trends wird einiges geboten, wie F. Niethammer verspricht: „Die Trendthemen der Branche stehen selbstverständlich auch im Fokus der Vision. Branchenexperten, aber auch Fachbesucher, die bisher noch wenige Berührungspunkte mit Bildverarbeitung hatten, haben so die Chance, sich von Beispielen aus der Praxis inspirieren zu lassen, mit Experten über ihre He­rausforderungen und Anforderungen zu diskutieren und Ideen für innovative Einsatzmöglichkeiten in der eigenen Arbeit zu sammeln.“

www.asentics.de
www.baslerweb.com
www.capital-e.com
www.isravision.com
www.mvtec.com/de
silicon.software
www.stemmer-imaging.de
www.vitronic.de
www.messe-stuttgart.de/vision
ibv.vdma.org

Neue Seminarreihe Industrie 4.0

Der Informationsbedarf rund um das Megathema Industrie 4.0 ist enorm. Als renommierter Fachverlag greift der VDE VERLAG deshalb dieses Thema nun auch in einer eigenen Seminarreihe Industrie 4.0 auf. Innerhalb dieser wird  fundiertes Fachwissen über die komplette Breite des Themas vermittelt.

Lesen Sie mehr...

Zum Schmunzeln

Mann beim Bäcker: „Ich hätte gerne vier Brötchen.“
Bäcker: „Wenn Sie nur drei nehmen, gibt es eins umsonst!“
(Mann überlegt, wer hier nun der Vollidiot ist.)
Copyright © VDE VERLAG GMBH, zuletzt aktualisiert am 18.03.2019