In welchen Produktbereichen nutzen Sie bereits KI?

Phoenix Contact setzt KI in allen Produktbereichen flächendeckend im Unternehmen ein – von der Produktentwicklung und dem Produktmanagement über die Produktion und Logistik bis zum Einsatz beim Kunden. Konkret sind KI-Lösungen in folgenden Bereichen zu finden:

• In der Automation erfolgt eine Analyse der Daten, die über das I/O-System erfasst und in der Steuerung verarbeitet werden. Dazu nutzen wir ‚MLnext‘, eine Lösung zur Generierung und Ausführung von Machine Learning. Diese lässt sich auch auf Edge-PC und unser IPC/PPC-Portfolio skalieren.
• Im Bereich der Gebäudeautomation bieten wir eine cloudbasierte Regelung von Anlagen und Komponenten an, um den Gebäudebetrieb durch KI und selbstlernende Algorithmen zu optimieren.
• Bei der Sektorenkopplung lässt sich KI als Cloud-Service zur Vorhersage des Energieverbrauchs und der -erzeugung verwenden. So können intelligentere Entscheidungen zur Steuerung von regelbaren Verbrauchern, zum Beispiel Ladesäulen, und Energiespeichern getroffen werden, was zu einer Verbesserung der Energieflüsse beiträgt.

Wie verändern KI-gestützte Systeme Ihre Automatisierungslösungen?

Die Automatisierung befindet sich hier in einer Doppelrolle. Zum einen können die Vorhersagen des Modells als Entscheidung für die Automation eingesetzt werden, beispielsweise zum Ausschleusen von Schlechtteilen oder für Alarmmeldungen bei einem untypischen Verhalten. Zum anderen bildet die Automatisierung die Schnittstelle zur physikalischen Welt. Somit muss sie sicherstellen, dass Mensch und Maschine vor den Entscheidungen der KI geschützt sind. Das bedeutet, dass die Automatisierung dafür sorgen muss, dass Daten nicht manipuliert sind und keine personenbezogenen Daten aufgenommen werden.

In diesem Umfeld lässt sich KI auch zur Code-Generierung nutzen. Softwarefunktionen und -architekturen können vorerstellt werden. Der Programmierer muss diese dann nur noch auf Richtigkeit prüfen. Ferner kann die KI Aufgaben mit einer hohen Wiederholbarkeit komplett übernehmen, zum Beispiel Tests oder die Dokumentation. Zudem können mit ihr daten- statt regelbasierte Entscheidungen gefällt werden. Denn die KI ist in der Lage, komplexe Diagnosesituationen zu analysieren und Fehlerbilder einzuordnen sowie Entscheidungshilfen zur Behebung von Fehlern zu liefern. Auf diese Weise erweitern sich die Diagnosefunktionen einer Steuerung. Darüber hinaus unterstützt KI die Virtualisierung. Da sie auf dem Edge- oder IT-Layer trainiert und verwendet wird, zieht die Automatisierung ebenfalls in diese Layer ein. In Kombination mit unserer Virtual ‚PLCnext Control‘ können KI- und Automatisierungssysteme gemeinsam von der Feldebene bis in die Cloud skaliert werden.

Welche Rolle spielt KI in Ihrer IoT-Plattform?

Durch den Ökosystem-Ansatz von ‚PLCnext Technology‘ lassen sich KI-Lösungen wie eine App auf die PLCnext Control laden, um Daten zu sammeln, zu speichern und zu visualisieren. Die KI-Lösungen werden sowohl von Phoenix Contact ebenso wie von Drittanbietern zur Verfügung gestellt, die ihr Domänenwissen über einen Anwendungsfall in KI-Apps überführt haben. Aufgrund der Offenheit von PLCnext Technology lassen sich die Lösungen beispielsweise virtualisiert als Container oder Software-Bibliothek bereitstellen. So wird ein verteiltes IoT-System aufgebaut, in dem KI genau dort zum Einsatz kommt, wo sie erforderlich ist: bei kurzen Antwortzeiten direkt auf der SPS, für die Analyse ganzer Anlagen und Linien im Edge-/IT-Layer oder in der Cloud. KI ist also ein weiteres Tool im Werkzeugkasten des SPS-Programmierers. Folglich kann auch der Maschinenbau sein digitales Geschäftsmodell umsetzen.

Können Sie ein Praxisbeispiel nennen?

Zum Beispiel wird ein Presswerk in der Automobilindustrie durch die auf den ‚PLCnext Edge-PC‘ installierte KI überwacht. Auf diese Weise lässt sich ein schleichender Schaden am Elektromotor frühzeitig erkennen. Die Wartung wird noch vor dem Ausfall der Anlage durchgeführt. Durch die Reduzierung von ungeplanten Ausfällen mittels einer vorausschauenden Instandhaltung erhöht sich die Anlagenverfügbarkeit. Als weiteres Beispiel erstellt ein Anlagenbauer KI-Modelle zur Klassifikation des Rohmaterials. Zwischen der Datenaufnahme und Modellvorhersage dürfen lediglich 200 ms liegen. Deswegen nutzt der Anlagenbauer eine PLCnext Control mit integrierter KI sowie OPC UA als Kommunikationsprotokoll. Für seine Kunden stellt die KI-Einbindung einen Mehrwert dar, denn das Rohmaterial muss nicht mehr händisch klassifiziert werden. Das steigert die Performance und Autonomie der Anlage.

Wie sichern Sie Datenqualität und -sicherheit?

PLCnext Technology setzt hier einen hohen Standard. Unser Vorteil ist, dass die Datenqualität zur Verarbeitung durch eine SPS per se sehr hoch sein muss. Das gesamte Portfolio von Phoenix Contact zur Signalduplizierung, Interface- und I/O-Module sowie die Steuerung sind dementsprechend auf Verlässlichkeit in der Datenerfassung und -weitergabe ausgelegt. Aufgrund unserer langen Erfahrung und Mitarbeit an den Feldbusstandards – wie derzeit TSN – legen wir großen Wert auf Zeitgenauigkeit und -synchronisierung. Wichtig ist, dass jeder Datenpunkt zu seinem Entstehungsort, Kontext und Zeitpunkt zurückverfolgt werden kann.

In den aufgenommenen Daten wird stets das Verhalten der Anlage und der Prozesse aufgezeichnet. Sie umfassen somit sensible Informationen, die vor einem ungewollten Zugriff von außen geschützt werden müssen. Das bedeutet, dass die komplette Infrastruktur robust gegen Cyber-Angriffe auszulegen ist. Mit der Implementierung der Cyber-Security-Norm IEC 62443 erfüllt Phoenix Contact für seine Produkte und Entwicklungsprozesse diese Anforderungen. Außerdem treten wir als beratender Partner zur NIS 2.0-Richtlinie, dem Cyber Resilience Act (CRA) und der Maschinenverordnung (MVO) auf, um unseren Kunden einen ganzheitlichen Cyber-Security-Ansatz zu ermöglichen.

Zur Skalierung einer KI-basierten Datenanalyse müssen Informationsstandards für Komponenten und Systeme ausgeprägt werden. Da viele KI-Systeme noch in der Entwicklung sind oder sich rasant weiterentwickeln, muss in Bezug auf ihre Integration auch in der OT neu gedacht werden. Es ist unerlässlich, dass dauerhafte Updates für Feldgeräte und SPS-Systeme sowie deren Applikationen einfach, aber sicher umsetzbar sind. Dazu bedarf es eines Device- und Update-Managements, das ein zentraler Bestandteil unseres Angebotes ist.

Wie unterstützen KI-Lösungen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit?

Werden beispielsweise die Medienverbräuche flächendeckend an einem Standort erfasst, lassen sich durch KI automatisiert Energiesparpotenziale erkennen. Als Beispiel seien unnötige Stand-By-Verbräuche oder eine energetisch ungünstige Konfiguration der Maschine genannt. In diesem Zusammenhang ist es essenziell, ebenfalls Informationen über die Verwendung der Gebäude zu sammeln, um Auslastungen ins Verhältnis zu setzen. So lässt sich detektieren, zu welchen Zeiten für welche Bereiche Versorgungsmedien zur Verfügung gestellt werden müssen.

Zur optimalen Steuerung von regelbaren Verbräuchen und der Energiespeicherung erfordert es nicht nur Wissen über die aktuellen Zustände. Ferner ist eine Vorhersage über die Energieerzeugung und -verbräuche der Zukunft notwendig. Auf der Grundlage historischer Daten kann eine KI diese Lasten angepasst für jede Liegenschaft vorhersagen, sodass sich Muster im Energieverbrauch oder ungeplante Lastspitzen feststellen lassen.

Nachhaltigkeit und Produktivität stehen keinesfalls in Konkurrenz, sondern beflügeln sich gegenseitig. Denn Nachhaltigkeit bedeutet auch, mit den vorhandenen Ressourcen die bestmögliche Anzahl an Produkten zu fertigen. Deshalb führt eine Steuerung in puncto Verfügbarkeit, Produktivität und Qualität meist ebenfalls zu einer Steigerung der Effizienz und folglich einem nachhaltigeren Umgang mit den eingesetzten Ressourcen. Hier bietet Phoenix Contact Lösungen für die zustandsorientierte Instandhaltung und automatische Qualitätskontrolle. Bei der Reduzierung von Rüstzeiten kann das digitale Typenschild unterstützen, indem sich die abgespeicherten Konfigurationen vorauswählen lassen.

Wie binden Sie Partner und Kunden in KI-Projekte ein? 

Mit dem Ökosystem PLCnext Technology schaffen wir eine Plattform, auf der PLCnext-Partner ihre Software-Lösungen zur Datenanalyse bereitstellen können. Über den PLCnext Store bringen wir Anwender von KI und entsprechende Lösungsanbieter zusammen. Als Plattform ist PLCnext Technology daher auf die performante und sichere Weiterverarbeitung der Daten zum Training und zur Nutzung der KI ausgelegt. Dabei lässt sich der Ansatz von der Steuerung über den Edge-Layer bis in die Proficloud.io skalieren. Hohe Flexibilität kann ebenso über die Virtual PLCnext Control erzeugt werden, die sich auch als Plattform von der IT bis in die Cloud anpassen lässt.

KI-Lösungsgeschäft ist heute hauptsächlich Projektgeschäft, in dem Phoenix Contact als Technologielieferant auftritt. Je nach Anforderung des Kunden greifen wir auf das Partnernetzwerk aus dem PLCnext Store oder unser Portfolio zu. Zwischengeschaltet ist oftmals ein Systemintegrator, der von uns mit dem Lösungsportfolio ausgestattet und darauf trainiert wird, die Projekte durchzuführen. Domänenexperten sollen durch unsere Lösungen wie ‚MLnext Creation‘ unterstützt werden, KI ohne Kenntnisse über Datenwissenschaften zu verwenden. Durch die Senkung der Umsetzungshürde können unsere Kunden ihre KI-Anwendungsfälle dann deutlich einfacher in den Fachbereichen skalieren lassen. 

Immer mehr Maschinenbauer beginnen ihre eigenen KI-basierten Services zu realisieren. Sie nutzen die PLCnext Control als Schnittstelle zum Datensammeln und -speichern sowie als Ausführungsziel für die KI (‚MLnext Execution‘). Damit der KI-Entwickler flexibel agieren kann, setzt Phoenix Contact auf ein offenes Austauschformat für Machine-Learning-Modelle (ONNX). Zudem kann ein Anwender entweder die benutzerfreundliche Weboberfläche verwenden oder die Abläufe über eine REST-API automatisieren. 

Wie nehmen Sie Ihre Mitarbeitenden bei der Integration von KI in den Arbeitsalltag mit? 

Unser Bereich ‚Digital Innovations‘ bietet sogenannte Ideation Workshops an. Diese dienen der Ertüchtigung der Mitarbeitenden in den jeweiligen Abteilungen. Mehrere hundert Kolleginnen und Kollegen wurden inzwischen in ganztägigen Workshops befähigt, eigene Anwendungsfälle mit KI zu erkennen und erfolgreich zu realisieren. Unser Angebot umfasst darüber hinaus Führungskräfte-Workshops zum Thema KI, da dieser Personenkreis mit besonderen Herausforderungen beim Einsatz von KI konfrontiert wird. In den Fachabteilungen werden KI-Experten ausgebildet oder eingestellt. Hier unterscheidet Phoenix Contact zwischen KI-Nutzern und KI-Entwicklern. Für beide Gruppen gibt es grundlegende Schulungen zur Compliance und Anwendung der KI-Methoden. Außerdem tauscht sich das Expertennetzwerk über Vortragsreihen (AI-Meet-Up) und Workshops (Data Camp) aus. 

Wohin entwickelt sich Industrial AI bei Ihnen? 

Jedes Unternehmen wird sich der Aufgabe der Integration von KI in seine Prozesse und Produkte stellen müssen. Phoenix Contact möchte diesen Wandel aktiv mitgestalten, indem unser Portfolio für Kunden und Partner optimal auf die KI-Nutzung abgestimmt ist. Dies setzen wir durch Technologieoffenheit für die Datensammlung (MQTT, OPC UA, gRPC) und KI-Ausführung (ONNX, Matlab) um, die durch Cyber Security (IEC 62443) unterstützt wird. 

Industrial AI wird sich in immer mehr Anwendungsfälle einbinden lassen, um einen Mehrwert zu erzeugen. Dabei unterscheidet man die direkte KI-Integration und die Einbindung einer Schnittstelle zur Verwendung durch KI. KI-Systeme, bei denen zum Beispiel ein Machine-Learning-Modell fest in die Software oder den Service integriert wird, könnten in einer stetig steigenden Anzahl von Produktfamilien Anwendung finden. Ferner sollten sich die Hardware und Software auch über KI-Agenten - wie ChatGPT oder MS Copilot - konfigurieren lassen. Ein Gerät wird beispielsweise über einen Prompt (Anweisung) konfiguriert, der dem KI-Agenten übergeben wird: „Setze die IP-Adresse, wende unsere globalen Firewall-Richtlinien an, führe ein Firmware-Update durch und spiele anschließend die Applikation auf das Gerät“. Aktuell arbeiten wir an einem Framework zu Agenten, die zum Beispiel den Einsatz dieser Schnittstellen absichern. Hier wird es eine unternehmensweite Governance geben.