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Steuerungstechnik: Künstliche Intelligenz in der Simatic

Künstliche Intelligenz (KI) – schlägt ein neues Kapitel der digitalen Transformation in der Fertigung auf. In der Steuerung implementiert – und damit direkt an der Maschine – trägt sie dazu bei, den herkömmlichen Programmier- und Engineering-Aufwand erheblich zu reduzieren.

KI in der Maschine Bildquelle: © Siemens

Noch heute ist die Fließbandproduktion nach Henry Ford das Sinnbild für industrielle Fertigung. Nach diesem Vorbild zogen alle anderen Produktionsbereiche nach. Nun aber wird die sequenzielle Produktion durch eine neue Entwicklung überholt: In der Produktion der Zukunft fertigen Mensch und Maschine in kleinen, separaten Arbeitsstationen, zwischen denen fahrerlose Transportsysteme die Produkte und die benötigten Bauteile und Werkzeuge anliefern. Geschuldet ist dies unter anderem dem steigenden Bedarf an Produktvielfalt in allen Branchen.

Skizze zu KI-Verbreitung in der Automatisierung Bildquelle: © Siemens

Je nach Anforderung wird KI in Zukunft auf allen Ebenen der Automatisierung Einzug halten.

Aufgrund der vielen Montageschritte, die in beliebiger Reihenfolge ausführbar sein sollen, ist die Steuerung der parallel laufenden Produktionsprozesse das Herzstück des neuen Produktionsparadigmas. Diese übernimmt integriert auch die Funktion zur Maschinen- und Personensicherheit durchgängig für alle Montageschritte. Und genau hier kommt jetzt die Künstliche Intelligenz ins Spiel: Durch ihren Einsatz kann zentral in der Steuerung die Entscheidung getroffen werden, welcher Werkstückträger flexibel navigiert werden soll und wie lange die Produkte wo zur Bearbeitung bleiben sollen. Diese sogenannten ‚smarten‘ Fabriken nutzen immense Datenmengen – KI verwertet diese und trifft autonom Entscheidungen in Echtzeit.

Dieser Entwicklung Rechnung tragend, bringt Siemens nun ein erstes Modul auf den Markt, das über einen integrierten KI-fähigen Chip für die Steuerung Simatic S7-1500 und das I/O-System ET 200MP verfügt und sich insbesondere für maschinennahe Aufgaben in der Feldebene einsetzen lässt, wo schnelle, zeitkritische Entscheidungen wichtig sind. Dieses NPU-Technologie-Modul (Neural Processing Unit) ist ausgestattet mit einem ‚KI-Hardware Accelerator für Deep Neural Networks‘ – der ‚Intel Movidius Myriad X Vision Processing Unit‘. Dabei handelt es sich um die erste VPU ihrer Klasse mit einem dedizierten Hardware-Beschleuniger für tiefe neuronale Netzstrukturen. Sie funktioniert mit einem trainierten neuronalen System auf einer SD-Karte. Auf Basis des neuronalen Netzes lassen sich dabei Daten von angeschlossener Sensorik oder aus dem CPU-Programm verarbeiten. Machine-Learning-Algorithmen helfen Anwendern dabei, Qualitätskontrollen in Produktionsanlagen oder bildgesteuerten Robotersystemen durchzuführen. Der große Vorteil: deutlich effizienteres intelligenteres Verhalten.