Industrie 5.0 in der Fertigung

Der Austausch von Produktionsdaten hat sich dramatisch weiterentwickelt und steht kurz davor, sein transformatives Potenzial voll auszuschöpfen. Mit Industrie 4.0 begannen die Welten der Informationstechnologie (IT) und der Betriebstechnologie (OT) sich miteinander zu verbinden und Informationen auszutauschen – zum Beispiel in Manufacturing Execution Systems (MES), SCADA-Systemen und historischen Fehlererkennungssystemen in den Werken.

Nun geht es weiter in Richtung Industrie 5.0. In einem Policy Brief der Europäischen Kommission wird das Ziel von Industrie 5.0 so definiert: "... über Effizienz und Produktivität als alleinige Ziele hinauszugehen und die Rolle und den Beitrag der Industrie für die Gesellschaft zu stärken." Industrie 5.0 soll den bestehenden Ansatz von Industrie 4.0 ergänzen, indem es Forschung und Innovation gezielt für den Übergang zu einer nachhaltigen, auf den Menschen ausgerichteten, widerstandsfähigen Fertigungsindustrie einsetzt.

Wie aus dem Boyden Executive Survey hervorgeht, sehen nordamerikanische Unternehmen die menschliche Arbeitskraft im Mittelpunkt von Industrie 5.0, wobei das Unternehmenswachstum durch eine Kombination von Innovation und Humankapital vorangetrieben wird. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, KI zu nutzen und gleichzeitig den Menschen in den Mittelpunkt zu rücken sowie Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit zu gewährleisten. Der Weg dahin beginnt auf der Datenebene. Industrie 5.0 führt zu einer stärkeren Verzahnung von IT und OT – durch die Aggregation von Betriebsdaten in Echtzeit, die kontinuierliche Erfassung und Analyse von Daten und die Bereitstellung eines umfassenden Überblicks über den Produktionsprozess. Diese Daten können dann allen relevanten Beteiligten, insbesondere den Mitarbeitern in der Produktion, zur Verfügung gestellt werden, damit sie wichtige Entscheidungen auf der Grundlage präziser Echtzeitdaten treffen können.

Neuer Ansatz für den Datenaustausch erforderlich

Bei diesem neuen Ansatz kann es sich also um Systeme der OT-Schicht handeln, die mit Systemen der IT-Schicht in einer sicheren, garantierten und gedrosselten Multisite- und Cloud-Umgebung über mehrere Standorte hinweg in Echtzeit kommunizieren. Auf diese Weise werden operative Systeme wie MES, speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), SCADA-Systeme und OPC Unified Architecture (OPC UA)-Schichten bidirektional mit Stammdaten, Product Lifecycle Management (PLM), Customer Relationship Management (CRM) und Incident-Management-Systemen von SAP, Salesforce, ServiceNow, Microsoft, Oracle und vielen anderen Herstellern verbunden. All diese Systeme können für eine Vielzahl von Anwendungsfällen in der Fabrik, im Lager und in der Logistik nahtlos miteinander verbunden werden. Damit diese von Industrie 5.0 und KI geprägte Welt Wirklichkeit werden kann, müssen wir umdenken.

Der Beginn eines Event-Mesh in der Produktion

Dieses Umdenken erfordert ein moderneres Verständnis von Integration. Grundlage von Industrie 5.0 ist ein ereignisgesteuerter Ansatz für den Datentransfer. Als Beispiel dient der Ausfall einer Produktionslinie – ein Ereignis auf der OT-Seite des Unternehmens. Die einzige Möglichkeit, herauszufinden, welche Kunden und Elemente der Lieferkette betroffen sind, besteht darin, dieses OT-Ereignis mit allen anderen IT-Systemen – ERP, CRM, Transportmanagement und Logistik – zu verknüpfen. Das Ereignis ‚Produktionslinie ausgefallen‘ sollte also optimalerweise in Echtzeit an die verschiedenen IT-Systeme weitergeleitet werden können. Ein Event-Mesh kann das erfüllen.

Ein Event-Mesh verbindet verschiedene Systeme (IT, OT, KI) als universelle Konnektivitätsschicht. Es ermöglicht die Integration einer Vielzahl von Geräten, die Verbindung von Anlagen und Logistik und die Fähigkeit, all das zu steuern und alle Events in Echtzeit zu verstehen. Echtzeit ist hier entscheidend, da es sich bei Ereignissen um unmittelbare ‚Vorkommnisse‘ handelt, sei es auf der IT-Seite oder auf der OT-Seite. Mithilfe eines Event-Mesh können wir jedes Ereignis im Detail betrachten und stellen fest, dass es mithilfe von ‚Topic Routing‘ als Objekte + Aktionen + Eigenschaften dargestellt werden kann. In unserem Beispiel: ‚Produktionslinie‘ (Objekt) + ‚ausgefallen‘ (Aktion) + ‚in Region X, in Werk Y, Linie Z‘ (Eigenschaften).

Das Event-Mesh von Solace beispielsweise leitet diese Ereignisse in Echtzeit an alle interessierten und entsprechend "eingestellten" Anwendungen und Systeme weiter. Die Anwendungen sind entweder nativ mit dem Event-Mesh verbunden, wie zum Beispiel SAP, OPC UA über MQTT, oder sie verbinden sich über Mikrointegrationen, das heißt über einfache Konnektoren, die es Legacy-Anwendungen ermöglichen, sich mit dem Mesh zu verbinden, um Ereignisse zu erzeugen oder zu konsumieren.

KI und das Metaversum in der Fabrik der Zukunft

Wie Ernst & Young betont, hat das industrielle Metaversum das Potenzial, Produktionsprozesse zu revolutionieren und deren Management zu optimieren. Ermöglicht wird das durch datengesteuerte digitale Zwillinge, Modellsimulationen und Datenanalysen, die den Weg für neue Arbeitsweisen ebnen. Ein Beispiel hierfür ist Nvidia Omniverse. Das Metaversum muss in Echtzeit mit dem physischen Universum verbunden sein. Es ist jedoch zu kosten- und energieintensiv, KI-Modelle in Echtzeit zu trainieren. Wie lässt sich also KI mit Echtzeitdaten verbinden?

Indem wir Agentic AI und Retrieval-Augmented Generation (RAG) einsetzen, um GenAI-Fähigkeiten mit Echtzeitdaten zu verknüpfen. Bei diesen Echtzeitdaten handelt es sich im Wesentlichen um Ereignisströme auf dem Event-Mesh, die in Agents- oder RAG-Vektordatenbanken einfließen und diese mit Echtzeitkontext auf dem neuesten Stand halten. Die ereignisgesteuerte Integration ermöglicht es Fertigungsunternehmen, sich an all diese Veränderungen in der Fabrikhalle anzupassen, neue Technologien wie KI-Modelle besser zu nutzen oder sich mit den wachsenden industriellen Metaversum-Anwendungen in der Fertigung zu verbinden. Der Wegbereiter für KI ist ein ereignisgesteuerter Integrationsmechanismus, der die KI in autonomen Systemen über ein sogenanntes ‚Kontext-Mesh‘ mit Echtzeitkontext versorgt.

Ein Kontext-Mesh vereint den gesamten Kontext eines Unternehmens, der als Grundlage für anspruchsvolle KI-Anwendungen dienen kann – von intelligenten Assistenten, die GenAI-Modelle und komplexe Analysewerkzeuge nutzen, über maschinensprachliche Empfehlungsmodelle bis hin zu maßgeschneiderten KI-Anwendungen, die Deep Learning oder Reinforcement Learning nutzen. Das überträgt den Echtzeitkontext auf die digitalen Zwillinge.

Ereignisgesteuerte Integration als entscheidender Faktor

Auf dem Weg zu Industrie 5.0 reichen traditionelle Integra-tionsmethoden nicht mehr aus. Grundlage von Industrie 5.0 ist die nahtlose Zusammenarbeit von Mensch und Maschine, die durch den Datenaustausch in Echtzeit erleichtert wird. Die ereignisgesteuerte Integration ist ein entscheidender Faktor, um das volle Potenzial von Echtzeitdaten in der globalen Fertigung auszuschöpfen.