„Perspektivisch erhoffen wir uns auch im Safety-Bereich eine Effizienzsteigerung“

Welche Rolle spielt KI in der Funktionalen Sicherheit?

KI nimmt immer mehr Einfluss auf das, was in der Automatisierungstechnik allgemein passieren wird. Auf die Sicherheitstechnik sind viele KI-Funktionen jedoch noch nicht direkt übertragbar. Um KI im Bereich der Funktionalen Sicherheit zuverlässig nutzen zu können, bedarf es noch etwas mehr Zeit und weiterer Forschungsarbeit. Wir beobachten diese innovative Möglichkeit jedoch sehr aufmerksam und forschen bereits aktiv auf diesem Gebiet.

Können Sicherheitsfunktionen durch KI flexibler werden?

Perspektivisch kann die KI in Verbindung mit Radartechnologie und Sensorik große Flexibilität in der Sicherheit gewährleisten und damit die Produktivität von Anlagen steigern. Zum Beispiel durch die zuverlässige Unterscheidung von Menschen und mobilen Robotern: Im Sinne der Produktivitätssteigerung von Anlagen soll es in Zukunft möglich sein, dass eine Maschine ihren Betrieb fortsetzen kann, wenn Roboter oder fahrerlose Transportsysteme sich in einen Schutzbereich hinein bewegen. Betritt hingegen ein Mensch den Schutzbereich, kann abhängig von Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des Menschen die Produktionsgeschwindigkeit verringert oder der Betrieb der Anlage in den Sicheren Halt gehen.

Ein entscheidender Vorteil ist, dass keine personenbezogenen Informationen mehr erzeugt werden müssen. Statt der Verwendung von Kamerabildern wird die Detektion von Objekten als Punktwolke dargestellt. Mit der Auswertung wird dann ein Mensch von einem Objekt, wie beispielsweise einem fahrerlosen Transportsystem, unterschieden.

Welche Herausforderungen sehen Sie dabei?

Um den Einsatz von KI in der Maschinensicherheit umsetzen zu können, ist neben der Sicherheit sowie der Verlässlichkeit auch die Transparenz eine wesentliche Komponente. Was letzteres angeht, ist die KI leider noch eine ‚Blackbox‘. Man kann weder zuverlässig vorhersehen noch nachvollziehen, wie sich dieses komplexe System entscheidet. Jedoch muss jede Reaktion eines Sicherheitssystems zwingend begründet sein.

Eine weitere Herausforderung ist das Zusammenspiel zwischen Mensch und KI: Denn eine sogenannte ‚starke KI‘, die der menschlichen Intelligenz ebenbürtig ist oder sie sogar übertrifft, gibt es noch nicht. Folglich kann ein KI-System aktuell nur in Verbindung mit zuvor festgelegten Rahmenbedingungen des Menschen funktionieren.
Auch muss man beim Thema KI und Maschinensicherheit perspektivisch betrachten, ob sich durch eine selbstlernende Software unter Umständen ein neuer Status der Sicherheitsfunktionen an einer Maschine ergeben kann.

Gibt es Anwendungsbeispiele für KI bei Pilz? Mit welchen Partnern treiben Sie das Thema voran?

Ein konkretes Anwendungsbeispiel ist unser ‚Operational Safety Intelligence‘-Projekt in Zusammenarbeit mit der Forschungsplattform SmartFactory-KL. Ebenso sind hier TÜV Süd und B&R Automation beteiligt.
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts haben wir ein dynamisches Sicherheitssystem in ein Produktionsökosystem integriert. Das Produktionsumfeld wird dem menschlichen Verhalten angepasst. Mit dem Einsatz von KI bieten sich uns hier neue Möglichkeiten, um weiterhin mit oberster Priorität den Menschen zu schützen, aber auch die Produktivität der Maschine bestmöglich aufrechtzuerhalten.

In diesem Anwendungsbeispiel funktioniert dies dadurch, dass unser Forschungs-Radarsensor dynamisch erkennt, wie ein Mensch sich bewegt: Position, Bewegungsrichtung sowie Geschwindigkeit des Menschen werden von ihm erfasst. Anschließend wird mithilfe von KI die bestmögliche Entscheidung getroffen. So kann die Anlage beispielsweise ab dem Moment, in dem ein Mensch beginnt, sich aus einem Warn- oder Schutzbereich wieder hinauszubewegen, in Normalgeschwindigkeit weiter produzieren.

Eine weitere Optimierung im Rahmen der Produktivitätssteigerung ist die Erkennung, ob sich ein Mensch oder ein Objekt der Anlage nähert. Da unser Forschungs-Radarsensor auch diese Information liefert, kann hier mithilfe von KI die Entscheidung getroffen werden, dass die Anlage weder stoppen noch ihre Geschwindigkeit reduzieren muss, wenn sich statt eines Menschen beispielsweise ein fahrerloses Transportsystem in den Warn- oder Schutzbereich begibt.

Welche Rolle spielen Normung und Standardisierung?

Beides spielt hier eine große Rolle. Bei den Normen gilt es neben der allgemeinen EU-Verordnung über künstliche Intelligenz – dem ‚AI-Act‘ – auch die EU-Maschinenverordnung zu beachten.

Der AI-Act der EU regelt, was ein KI-System generell darf. Vor allem regelt er auch die Sicherheit und die damit verbundenen Grundrechte des Menschen. Die Manipulation von Personen durch KI ist demnach verboten. Personen dürfen durch KI nicht veranlasst werden, eine Entscheidung zu treffen, durch die sie sich selbst oder anderen Personen erheblichen Schaden zufügen. Im Rahmen dieses AI-Acts wurden bestimmte KI-Anwendungen aus den Bereichen Bildung, Strafverfolgung sowie dem Bereich der kritischen Infrastruktur als Hochrisiko-KI-Systeme eingestuft. Diese müssen besondere Anforderungen erfüllen und mit dem CE-Kennzeichen zertifiziert werden.

Zusätzlich ist bereits in der EU-Maschinenverordnung festgehalten, dass beim Einsatz von KI-Systemen in der funktionalen Sicherheit ein Konformitätsbewertungsverfahren durchzuführen ist. Bei sicherheitsrelevanten KI-Systemen wird hier also auch eine Einstufung als ‚Hochrisiko-Maschinen‘ vorgenommen. Für uns als Pilz bedeutet das konkret, dass ein Konformitätsbewertungsverfahren nur unter Einbeziehung einer ‚Notifizierten Stelle‘ durchgeführt werden kann, auch wenn die einschlägigen harmonisierten Normen angewendet werden.

Der aktuelle Stand beim Thema Standardisierung ist, dass aktuell – mit der ISO/IEC CD TR 5469 ‚Artificial Intelligence — Functional Safety and AI-Systems‘ – eine erste Standardisierung im Bereich ‚AI & Safety‘ ausgearbeitet wird. Mit beteiligt sind hier auch Pilz-Experten.

Wohin entwickelt sich Safety mit KI-Unterstützung?

Perspektivisch erhoffen wir uns auch im Safety-Bereich eine Effizienzsteigerung durch KI-Einsatz. Wo aktuell noch hoher ingenieurtechnischer Aufwand notwendig ist, soll künftig KI gewinnbringend und ressourcensparend eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist die sichere Personenerkennung: Künftig sollen hier KI-basierte Objekterkennung, Objektverfolgung und Sensordatenfusion ein elementarer Bestandteil sein. Wenn Anwender sicher wissen, wo sich Menschen beziehungsweise Maschinenbediener in Produktionsbereichen gefahrlos aufhalten können, können sie die Sicherheit für den Menschen gewährleisten sowie die Produktivität der Anlagen steigern.