Prozessebene
30.11.2018

Siemens integriert KI und Edge Computing in Digital-Enterprise-Portfolio

Unter dem Motto "Digital Enterprise - Implement now" stand der diesjährige Messeauftritt von Siemens auf der SPS IPC Drives. Neben einem umfassenden Einblick in konkrete Digitalisierungsprojekte gab es eine Vielzahl an Neuigkeiten, unter anderem rund um Edge Computing, KI, Mindsphere und Partnerschaften, auf dem Messestand zu erleben.

Auf der SPS IPC Drives gab Siemens-Vorstand Klaus Helmrich Einblicke in das erweiterte Digital-Enterprise-Portfolio, Partnerschaften und konkrete Digitalisierungsprojekte (Bild: VDE VERLAG)

„Immer mehr Industrieunternehmen, insbesondere aus dem Mittelstand, sind auf dem Weg zur Industrie 4.0 und erhöhen schon jetzt mit digitalen Lösungen ihre Wettbewerbsfähigkeit“, erklärte Klaus Helmrich, Mitglied des Vorstands der Siemens AG, auf der SPS IPC Drives. „Dies betrifft alle Branchen mit sich schnell wandelnden Marktanforderungen, wo zunehmend Produkte in kleinerer Stückzahl schnell und flexibel hergestellt werden müssen. Mit der weiteren Integration von Technologien, wie Künstliche Intelligenz (KI) und Edge Computing, in unser Portfolio stellen wir die Weichen für die Zukunft der Industrie.“

Auf der Messe zeigte Siemens hierfür zahlreiche Innovationen sowie branchenspezifische Applikationen. Diese reichen von Automatisierungs- und Edge-Geräten mit KI, etwa für Werkzeug- und Produktionsmaschinen sowie Prozessanlagen, bis hin zu integrierten Netzwerkkonzepten von der Fabrikhalle bis in Büroumgebungen. Dies treibt den Einsatz innovativer Automatisierungs- und Softwarelösungen weiter voran.

Neuheiten vom Edge Computing bis zur Steuerung mit KI

Edge Computing erlangt immer mehr an Bedeutung. In Nürnberg hat Siemens dazu mit Siemens Industrial Edge eine neuentwickelte Hardwareplattform für Edge-Applikationen vorgestellt: Das kompakte Simatic Edge Device, auf Basis des Embedded-Industrie-PC Simatic IPC227E ist durch integrierte Konnektivität zur Automatisierung an der Maschine angeschlossen. Produktionsdaten können dadurch direkt in der Fertigung erfasst und verarbeitet werden. Ändern sich die Rahmenbedingungen der Industrieapplikation, bietet Industrial Edge die Möglichkeit, Softwareapplikationen auf dem Edge Device über funktionale rückkopplungsfreie Updates anzupassen und auf den neuesten Stand zu bringen. Die Hardware verfügt über ein geschlossenes Ganzmetallgehäuse und bietet so Industriefunktionalität für den flexiblen und wartungsfreien Einsatz auch unter rauen Bedingungen. Eine vorinstallierte Edge Software gewährleistet eine schnelle Inbetriebnahme.

Ebenfalls neu präsentiert wurde der Simatic IPC127E. Der neuentwickelte Industrie-PC eignet sich ebenfalls für den Einsatz als Gateway und ermöglicht es, Daten direkt im Fertigungsumfeld zu managen. Ob Windows oder Linux basierend, bietet er die Möglichkeit, bestehende Anlagen, mit Maschinen verschiedener Hersteller und unterschiedlicher technologischer Stände, vernetzen zu können. Durch das kompakte Gehäuse von 0,3 l lässt er sich mit geringem Platzbedarf im Schaltschrank oder direkt an der Maschine integrieren.

Mit Industrial Edge bietet Siemens ein Konzept für die maschinennahe Datenverarbeitung für die Fertigungs- und Prozessindustrie als eine optimale Ergänzung zum Cloud Computing mit dem offenen IoT-Betriebssystem Mindsphere. Anwender profitieren von der Durchgängigkeit und Flexibilität, die Daten je nach Bedarf auf der Feldebene oder in der Cloud analysieren zu können.

Darüber hinaus bringt Siemens Künstliche Intelligenz in seine Simatic-Steuerungen: Die S7-1500 NPU (Neural Processing Unit) ist ausgestattet mit dem KI-fähigen Chip Intel Movidius Myriad X Vision Processing Unit und ermöglicht so die effiziente Verarbeitung neuronaler Netze. Das Modul erhält seine Funktion durch Bereitstellung eines trainierten neuronalen Systems auf einer SD-Karte und ist ausgestattet mit den Schnittstellen USB 3.1 und einem Gigabit-Ethernet-Port. Auf Basis des neuronalen Netzes lassen sich dabei Daten von angeschlossener Sensorik oder aus dem CPU-Programm verarbeiten. Die verbaute VPU, Intels neuer Myriad X VPU Chip, ist der erste seiner Klasse mit einem dedizierten Hardwarebeschleuniger für tiefe neuronale Netzstrukturen. Die integrierte Bildverarbeitungseinheit zusammen mit der Recheneinheit für neuronale Netze, macht den Myriad X nach Herstellerangaben zum Vorreiter für Computer-Vision-Applikationen. Der eingebaute Intel-Chip ermöglicht neue Anwendungen in der industriellen Automatisierung durch Beschleunigung von Bildverarbeitungsprozessen und schnelle lokale Datenauswertung über die trainierten Modelle. An den integrierten Schnittstellen des S7-1500-NPU-Moduls können Anwender Gigabit-Ethernet-kompatible Sensorik, wie Kameras oder Mikrofone, anschließen. Ihre Daten, wie auch Informationen aus dem CPU-Programm selbst, lassen sich mittels neuronaler Netzwerke verarbeiten. Das Ergebnis des Verarbeitungsvorgangs kann dann im CPU-Programm ausgewertet werden. Wo zur Erkennung von Werkstücken mittels konventioneller Bildverarbeitung die Daten jedes Werkstücks genauestens konfiguriert werden müssen, kann dieser Vorgang durch Anwendung von Lernverfahren auf gekennzeichneten Bilddaten flexibler gestaltet werden. Zum Einsatz kommen dabei offene KI-Frameworks wie Tensorflow. Durch die Verwendung von Machine-Learning-Algorithmen können beispielsweise visuelle Qualitätskontrollen in Produktionsanlagen oder bildgesteuerte Robotersysteme effizient realisiert werden.

Partnerschaften im Fokus

Für Mindsphere bietet Siemens drei neue Anwendungspakete (Connect & Monitor, Analyze & Predict, Digitalize & Transform), einschließlich umfassender Beratungsleistungen. Anwender sollen damit IoT-Projekte noch schneller und einfacher umsetzen können. Die Pakete unterstützen beispielsweise dabei, Assets noch schneller anzubinden, zu analysieren und zu optimieren sowie ungeplante Anlagenstillstände vorherzusagen und zu verhindern. Darüber hinaus vereinfachen sie die Entwicklung neuer Services und Geschäftsmodelle. Anwender profitieren zudem vom wachsenden Ökosystem rund um Mindsphere. Es ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Wahl der Infrastruktur (Amazon Web Services, Microsoft Azure, Alibaba Cloud). Durch die Übernahme von Mendix mit seiner Low-Code-Plattform durch Siemens werden insbesondere mittelständische Unternehmen bei der Entwicklung ihrer Applikationen unterstützt. Weiterhin wächst die Zahl der Mitglieder der Nutzerorganisation Mindsphere World auf aktuell 37 in Deutschland und 18 in Italien.

Die Bedeutung von Kooperationen im Zeitalter von Industrie 4.0 erläuterte Klaus Helmrich unter anderem am Beispiel einer Zusammenarbeit aus dem Bereich Kommunikationsnetzwerke. So haben Siemens und Aruba, ein Hewlett-Packard-Enterprise-Unternehmen, eine strategische Partnerschaft für integrierte Netzwerke geschlossen. Basierend auf ihren komplementären Produktportfolios werden Kunden bei der Realisierung von durchgängigen Kommunikationsnetzwerken – von der Fabrikhalle bis in Büroumgebungen – unterstützt.

Als weiteres Beispiel nannte Helmrich die ausgebaute Kooperation mit Bentley Systems. Beide Unternehmen hatten kürzlich die gemeinsame Entwicklung der Plantsight Cloud Services bekannt gegeben, die auf dem stark komplementären Softwareportfolio der Unternehmen basiert. Damit haben Anwender über ein einfaches Webportal jederzeit Zugriff auf 1D/2D/3D-Daten – und damit einen stets aktuellen digitalen Zwilling der Anlage. Dies ist insbesondere für Anlagenbetreiber angesichts der langen Lebensdauer ihrer Prozessanlagen und fortlaufender Investitionsprojekte ein entscheidender Vorteil.

Cybersecurity wird im Zuge der Digitalisierung für viele Unternehmen zu einem wesentlichen Erfolgsfaktor. Siemens bietet hierfür ein ganzheitliches Industrial-Security-Konzept, basierend auf Produkten und Services. Da Randbedingungen und Security-Anforderungen variieren können, werden spezifisch für die jeweiligen Branchen angepasste Lösungen benötigt – von der diskreten Fertigung bis zur Prozessindustrie. So wird Siemens als erstes Unternehmen weltweit für die sichere Systemintegration von Prozessautomatisierungs- und Antriebslösungen gemäß der internationalen Norm IEC 62443-2-4 durch TÜV SÜD zertifiziert.
Um Kunden bei der individuellen Umsetzung des Digital Enterprise zu unterstützen, bietet Siemens die Digital Industry Services – von der Beratung über die Implementierung bis hin zu Data Analytics.

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