Automotive, Industrie oder Medizin: »Sensorfusion hält Einzug ins IIoT«

Fortsetzung des Artikels von Teil 1.

Und wie sieht es in der Praxis aus?

Smart Mobility

Zahlreiche Studien belegen, dass ein hoher Prozentsatz der schweren Verkehrsunfälle auf menschliche Fehler zurückzuführen ist. Der Übergang von Fahrerassistenzsystemen zu den Autonomiestufen 4 oder 5, für die kein menschlicher Fahrer mehr erforderlich ist, bedeutet für die Fahrzeugindustrie aber noch wesentlich größere Herausforderungen als bisher. Fahrerassistenzsysteme bündeln Sensoren, Prozessoren und Software, um die Fahrzeugsicherheit zu verbessern und schlussendlich selbstfahrende Funktionen zu ermöglichen. Derzeit wird in einem Großteil dieser Systeme allerdings jeweils nur eine einzige Sensorart, beispielsweise für die Umgebungswahrnehmung, eingesetzt. Sprich: Das System nutzt entweder Radar oder Lidar oder eine Kamera. Allein dies hat schon zu messbaren Erfolgen geführt. Auch hier gilt: Eine Fusion all dieser Sensordaten würde ganz neue Möglichkeiten eröffnen.

Smart Production

Den Mehrwert dieser Technologie im Vergleich zu einfacher Sensorik zeigen auch einige Beispiele, die innerhalb der Arbeitsgruppe „Sensoren für die digitale Produktion“ des Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquiums (AWK) innerhalb des Exzellenzclusters Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer erarbeitet wurden.

Dass in der Industrie 4.0 regelrechte Datenfluten anfallen, ist nicht neu. Immerhin tummeln sich dort allerhand Sensoren. Doch obwohl in der modernen Produktionstechnik große Mengen an Daten vorhanden sind, sind diese weder einfach zugänglich noch interpretierbar, noch so vernetzt, dass daraus Wissen generiert werden kann. Der Grund, weshalb mechanische, thermische, elektrische, magnetische, strahlende oder chemische Sensoren im realen Umfeld der heutigen Produktion nur in eingeschränktem Umfang genutzt werden, ist nach wie vor der, dass die vorhandenen Sensoren sich nicht direkt in ein Produktionsumfeld integrieren lassen. Entweder stellen sie eher eine Laborlösung dar, sind sehr teuer oder weisen keine Online-Fähigkeit auf. Doch selbst wenn die Sensoren zum Einsatz kommen, ist dies noch lange nicht ausreichend. Der tatsächliche Mehrwert der Sensordaten entsteht nämlich erst über Technologiewissen bezüglich des Prozess- und Maschinenzustands, denn die Messsignale eines Sensors sind häufig nicht eindeutig. Fehlt etwa die Information über die Position von Werkstück und Werkzeug, so führt die Auswertung der Signale eines Kraftsensors zu einer Fehlinterpretation. Wie im Positionspapier des AWK dargestellt, werden aus diesem Grund u.a. Multisensorsysteme entwickelt, die die Erfassung mehrerer Größen im System gestatten und so die Sensorfusion vorantreiben.

Damit solche Systeme im industriellen Umfeld bzw. in der digitalen Produktion eingesetzt werden können, sind jedoch weitere Entwicklungen wie Kostensenkung, die Miniaturisierung bei integrierten Sensoren sowie die Weiterentwicklung der internen Signalverarbeitung nötig. Zur Bewerkstelligung der sich daraus ergebenden Herausforderungen der Sensorfusion ist hier die Lösung eine skalierbare und offene Plattform, wie NI sie bietet, mit einem sie umgebenden Ökosystem aus Entwicklern, Partnern, Integratoren und zur Verfügung gestelltem geistigem Eigentum (IP).
Der Einzug von 5G in die Industrie eröffnet weitere Möglichkeiten in puncto Sensordatenübertragung, vorausgesetzt, die von der kürzlich gegründeten 5G Alliance for Connected Industries and Automation“ (5G-ACIA) anvisierten Ziele werden rasch und erfolgreich umgesetzt.

Internet of Production

Die erfolgreiche Arbeit des seit dem Jahr 2006 existierenden Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ wird seit Januar 2019 mit dem Exzellenzcluster „Internet of Production“ (IoP) nahtlos fortgesetzt. Als Basis des Transfers der Aachener Produktionstechnik in das Zeitalter der vierten industriellen Revolution steht nun im neu bewilligten Cluster IoP – in dessen Beirat der Autor Anfang dieses Jahres berufen wurde – der nächste wichtige Meilenstein zur weiteren Schaffung anwendungsorientierter, innovativer Lösungen auf dem Programm. Das IoP bietet dabei die echtzeitfähige, sichere Informationsverfügbarkeit aller relevanten Daten zu jeder Zeit, an jedem Ort und gilt als das Kernstück der Industrie. Das IoP ebnet so den Weg in eine neue Ära der Produktion.