Wenn die Cloud nicht kann

0:000:00

571225
Bild: ©Success Media/stock.adobe.com

Industrielle Feldbuszyklen liegen bei 0,5 bis 10 Millisekunden. Der Weg in die Cloud und zurück dauert selbst unter guten Bedingungen 50 bis 200 Millisekunden; bei vollständiger Cloud-Steuerung inklusive Routing und Verarbeitung werden 800 bis 2.400 Millisekunden dokumentiert. Wer Anomalien in einem laufenden Zerspanprozess in Echtzeit per KI erkennen will, stößt mit Cloud-Ansätzen strukturell oft an Grenzen. Nicht wegen fehlender Bandbreite, sondern wegen physikalisch unvereinbarer Zeitfenster. Denn für reaktive Anomalieerkennung sind Latenzen unter 100 Millisekunden erforderlich. Edge Computing, also KI-Inferenz direkt auf einem industriellen Rechner im Shopfloor, erreicht 15 bis 45 Millisekunden. Das löst das erste Problem.

Dilemma Datensouveränität

Ein weiteres Problem liegt bei der Datensouveränität etwa beim Modelltraining. Ein belastbares Anomalieerkennungsmodell braucht Tausende annotierte Fehlerereignisse: Vibrationssignale kurz vor dem Lagerausfall, Stromsignale eines stumpfen Fräswerkzeugs, Temperaturgradienten vor dem Spindelversagen. Ein einzelner Betrieb sammelt solche Ereignisse in Jahren nicht in ausreichender Zahl. Klassisches KI-Training in der Cloud setzt voraus, dass alle Rohdaten zentral zusammenfließen. Unternehmen wollen ihre Prozessgeheimnisse aber nicht an Dritte herausgeben.

Hier unterstützt Federated Learning. Dabei trainiert jedes Unternehmen sein Modell lokal auf eigenen Edge-Geräten. Nur die Modellgewichte fließen an einen Aggregationsserver. Nach aktuellem Stand der Technik ist unter diesen Architekturbedingungen kein Rückschluss auf Rohdaten vorgesehen. Zehn Betriebe mit je 50 Fehlerereignissen produzieren gemeinsam eine Datenbasis, die keiner allein hätte. Es gibt auch Szenarien, in denen Daten und Services geteilt werden sollen, aber nicht in vollem Umfang und mit allen Partnern. Hier kommen dezentrale Datenräume ins Spiel. Genau an diesem Spannungsfeld zwischen Datensouveränität und geteilten Ressourcen setzen nun die Edge-Forschungsprojekte an.

Easy: KI-Plattform für den Mittelstand

Im Projekt Easy haben die Beteiligten eine Plattform entwickelt, über die KI-Aufgaben flexibel an der Edge oder in der Cloud ausgeführt werden können. Die Rechenlast verschiebt sich automatisch: Das System balanciert lokale und globale Kapazitäten dynamisch und bedarfsgerecht. Die Basis sind überwiegend Open-Source-Komponenten, die die eigene IT betreiben kann, ohne zwingend auf externe Dienstleister angewiesen zu sein.

Use Case aus der Zerspanung

Am Use Case Werkzeugverschleiß wird das Prinzip deutlich. Bohr- und Fräswerkzeuge gehen häufig nach festen Intervallen in den Tausch, obwohl ihre Standzeit noch nicht erreicht ist. Das Easy-System erkennt per Anomaliedetektion aus Vibrations- und Stromsignalen, wann ein Werkzeug tatsächlich an seine Grenzen kommt. Mehrere Betriebe trainieren gemeinsam ein besseres KI-Modell, ohne Prozessdaten zu teilen. Parallel läuft auf dem Maschinen-Controller eine Service-Indicator-App für Lagerschäden: Sie signalisiert Wartungsbedarf dreistufig, von ‚OK‘ über ‚consider service‘ bis ‚urgent replacement‘.

Edna: CO2-Bilanz von der Anlage bis zum Trailer

Im Projekt Edna wurde am Beispiel der LKW-Aufliegerproduktion von Krone, einem Hersteller von Landmaschinen und Nutzfahrzeugen, gezeigt, wie sich Energie- und CO2-Kennzahlen mit Edge Computing durchgängig erfassen lassen. Von der Schweißstation bis in die Zuliefer-Logistik. Die technische Basis ist eine ereignisbasierte IoT-Broker-Architektur, über die Sensordaten in Echtzeit erfasst und vorverarbeitet werden können. Statt proprietärer Software wird eine Open-Source-Eigenentwicklung genutzt; Krone setzt das Ergebnis bereits produktiv ein, die Veröffentlichung eines Architecture Blueprint für die gesamte Branche ist geplant.

In einem ersten Use Case optimiert Edna automatisierte Schweißprozesse, bei denen auch Lagerungs- und Handlingvorgänge erhebliche Ressourcen verbrauchen. Dafür nutzten die Beteiligten einen IoT-Broker und kombinierten den Einsatz von Edge- und Cloud-Computing gezielt mit KI-Methoden und digitalen Zwillingen. Die Werte laufen in ein Sustainability-Dashboard ein, dessen Open-Source-Code ebenfalls öffentlich auf GitHub abrufbar ist. Im zweiten Use Case schätzt ein KI-Algorithmus die Masse von Trailergespannen mit Ladung und berechnet daraus CO2-Emissionen im Straßengüterverkehr. Ein dritter Use Case erprobt einen Ansatz, der den vollständigen CO2-Fußabdruck eines Sattelaufliegers aus tatsächlichen Prozessdaten in Produktion und Logistik zwischen den Werken berechnet.

Escom: Datensouveränität im Shopfloor

Im Projekt Escom geht es darum, Komponentenhersteller und Maschinenanwender über einen gemeinsamen, sicheren Edge-Cloud-Datenraum zu verbinden. Da viele Betriebe ihre vertraulichen Maschinendaten lokal auswerten, erreichen Informationen z.B. aus Kugelgewindetrieben oder Motorspindeln die Komponentenhersteller aber oft nur in Ausschnitten. Damit bleiben Potenziale für präzise Zustandsdiagnosen und datenbasierte Services ungenutzt.

Escom bindet deshalb Edge-fähige Komponenten an ein Gaia-X-konformes Daten- und Serviceökosystem an. Mikroelektronik und Sensorik in Kugelgewindetrieben und Motorspindeln erfassen Zustands- und Prozessdaten, die zunächst auf Edge-Geräten oder in Embedded-Systemen vorverarbeitet werden. Über Verwaltungsschalen können berechtigte Akteure auf KI-gestützte Services zugreifen, die etwa Verschleiß bewerten, Restlaufzeiten abschätzen oder Optimierungsvorschläge für konkrete Prozesse liefern. Maschinenanwender erhalten so Zustandsreports und Empfehlungen für Austausch und Prozessanpassung, während ein Rechtemanagement steuert, welche Daten in den gemeinsamen Datenraum gelangen und wer welche Services nutzen darf.

Drei Projekte, ein Prinzip

Alle Projekte folgen demselben Prinzip: Training und Inferenz dort, wo Daten entstehen. Nur Ergebnisse übermitteln, keine Rohdaten. Datensouveränität über offene Standards absichern.



  • AMS.Solution macht Umsatzplus

    AMS.Solution macht Umsatzplus

    AMS.Solution verzeichnet für das Geschäftsjahr 2024 einen Umsatz in Deutschland in Höhe von 27,7Mio.€. Dies ist zwar eine Steigerung um 3,5 Prozent.

    mehr lesen: AMS.Solution macht Umsatzplus

  • Maschinenbauexporte verringern sich 2024

    Maschinenbauexporte verringern sich 2024

    Die USA und China bleiben 2024 Spitzenreiter im Exportranking des Maschinenbaus. Insgesamt sind die Ausfuhren um nominal 5 Prozent auf knapp 200 Milliarden Euro gesunken.

    mehr lesen: Maschinenbauexporte verringern sich 2024

  • Materialflüsse im Stress,
Fachmesse im Aufwind

    Materialflüsse im Stress, Fachmesse im Aufwind

    Die Logimat 2025 belegt mit mehr als 120.000 Quadratmetern Ausstellungsfläche erneut alle zehn Hallen des Stuttgarter Messegeländes. Vom 11. bis 13. März geben Global Player, mittelständische Unternehmen sowie Startups auf…

    mehr lesen: Materialflüsse im Stress, Fachmesse im Aufwind

  • Neuer CEO für BE-terna

    Neuer CEO für BE-terna

    Zum 28. Februar 2025 tritt Gerald Pichler als CEO von BE-terna zurück. Wie das Unternehmen mitteilt, wird ab 1. März 2025 Blaž Strle die Position übernehmen.

    mehr lesen: Neuer CEO für BE-terna

  • IDTA und Federtec kooperieren

    IDTA und Federtec kooperieren

    Die Industrial Digital Twin Association (IDTA), die Standards für digitale Zwillinge für die gesamte Industrie entwickelt, und der Verein Federtec, Repräsentant von Unternehmen im Bereich Fluidtechnik, mechanische Kraftübertragung und Automatisierung…

    mehr lesen: IDTA und Federtec kooperieren

  • Igus, Schaeffler und Siemens für den Hermes Award nominiert

    Igus, Schaeffler und Siemens für den Hermes Award nominiert

    Unter der Leitung von Prof. Dr. Holger Hanselka, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft, hat eine unabhängige Jury, besetzt mit Expertinnen und Experten aus Politik, Wirtschaft, Forschung und Medien, drei Unternehmen (nachstehend in…

    mehr lesen: Igus, Schaeffler und Siemens für den Hermes Award nominiert

  • THM stellt Reifegradmodell DigiTamm vor

    THM stellt Reifegradmodell DigiTamm vor

    Mit dem Reifegradmodell DigiTamm (Digital Transformation Assessment Maturity Model) stellt die Technischen Hochschule Mittelhessen (THM), Mitglied des Vereins SEF Smart Electronic Factory, ein Instrument zur systematischen Erfassung des Digitalisierungsgrades in…

    mehr lesen: THM stellt Reifegradmodell DigiTamm vor

  • Lagerabläufe KI-gestützt optimieren

    Lagerabläufe KI-gestützt optimieren

    Auf der Logimat in Stuttgart zeigt PSI vom 11. bis 13. März 2025 (Stand D41, Halle 4), wie Software Logistikprozesse unterstützt.

    mehr lesen: Lagerabläufe KI-gestützt optimieren

  • Eine B2B-Plattfform für Extended Reality und das Metaverse

    Eine B2B-Plattfform für Extended Reality und das Metaverse

    Die XR Expo am 8. und 9. Mai ist ein B2B-Tech-Event für Extended Reality (XR) in Stuttgart.

    mehr lesen: Eine B2B-Plattfform für Extended Reality und das Metaverse

  • Drohne versorgt Langlauf-Event Jizerská 50 mit Mobilfunk

    Drohne versorgt Langlauf-Event Jizerská 50 mit Mobilfunk

    Die Deutsche Telekom hat erstmals eine Drohne zur Mobilfunkversorgung in einem kommerziellen Live-Netz eingesetzt: Von 2,3 Kilometern Höhe aus sorgte ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) beim Isergebirgslauf ‚Jizerská 50‘ mit integrierter…

    mehr lesen: Drohne versorgt Langlauf-Event Jizerská 50 mit Mobilfunk

  • Conplement zeigt neue Funktionen seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge

    Conplement zeigt neue Funktionen seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge

    Auf der Hannover Messe präsentiert Conplement neue Funktionen und Dienste seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge Twinsphere.

    mehr lesen: Conplement zeigt neue Funktionen seiner SaaS-Plattform für digitale Zwillinge

  • Was Unternehmen tun können, wenn Hacker erfolgreich waren

    Was Unternehmen tun können, wenn Hacker erfolgreich waren

    Was tun, wenn das Unternehmen gehackt wurde? Jörg von der Heydt, Regional Director DACH bei Bitdefender, gibt im Folgenden einen Überblick über die Bedrohungslandschaft und über erste Maßnahmen nach einem…

    mehr lesen: Was Unternehmen tun können, wenn Hacker erfolgreich waren