Mit Beharrlichkeit autonom 

Künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, Information Retrieval oder auch Data Mining – das sind alles Schlagworte, die im Zusammenhang mit autonomen Systemen innerhalb der Prozessindustrie fallen. Sind die autonomen Systeme die Zukunft in der Prozessindustrie und somit praktisch der nächste Schritt jenseits der Automatisierung? Dass ich in genau diesem Umstand den Beginn eines Wandels in der Automatisierung sehe, der hin zu industriellen autonomen Systemen geht, habe ich bereits in meinem vorherigen Post geschrieben.  

Aber was macht mich eigentlich so zuversichtlich, dass diese Transformation tatsächlich stattfinden wird?

Schauen wir uns dazu doch einmal an, in welchen Bereichen die autonomen Systeme bzw. Lösungen in unseren Alltag bereits Einzug genommen haben.

Gibt es schon Anwendung für autonome Systeme? 

Klar, uns fallen in dieser Hinsicht sofort die selbstfahrenden Fahrzeuge ein – ob nun Busse, die ihren festen Platz in Nahverkehrskonzepten gefunden haben, oder Elektro-PKW und -LKW diverser Hersteller.

Autonom fahrende Busse des ÖPNV in Monheim

Bei uns daheim können wir bereits heute Saugroboter nutzen, die – basierend auf Algorithmen – besser auf die Umgebung reagieren können. Aber auch in der Ökologie gibt es in dieser Hinsicht schon Einsatzgebiete, so nämlich in der Vogelforschung. So hat beispielsweise ein Forscherteam in Neuseeland eine KI-Lösung entwickelt, um bedrohte Vogelarten anhand der Gesänge zu bestimmen und zu zählen. Dabei ergibt sich die Herausforderung, herauszufinden, ob drei unterschiedliche Vögel der gleichen Art hintereinander singen oder ob es der gleiche Vogel ist, der schlichtweg dreimal hintereinander sein Lied anstimmt.

• Sollte Sie diese ökologische KI-Lösung näher interessieren, informieren Sie sich doch direkt hier. 
• Wer sich den Ruf des Great spotted Kiwi einmal anhören möchte, der kann das hier tun.

Autonom auf dem Mars gelandet

Dass dieser Tage prominenteste und gleichzeitig beeindruckendste Beispiel für Autonomie ist die Mitte Februar geglückte Marslandung des mobile NASA High-Tech-Labors “Perseverance” (deutsch: Beharrlichkeit). Diese erfolgreiche Landung demonstriert eindrucksvoll, wozu autonome Systeme bereits heutezutage in der Lage sind. So musste das System ohne jegliche menschliche Kontrolle nach 472 Millionen zurückgelegten Kilometern das Landemanöver durchführen. Zu diesem Zweck wurde die Raumfähre mit dem Roboter an Bord mit Hilfe von Hitzeschild, Fallschirm und Bremstriebwerken von einer Geschwindigkeit von 19.500 Stundenkilometern auf Null heruntergebremst werden. Basierend auf Algorithmen und ausgestattet mit der entsprechenden vielfältigen und qualitativen Sensorik, hat die Raumsonde das Labor erfolgreich auf der Planetenoberfläche abgesetzt, um dann den Mars sogleich wieder zu verlassen.

Alle Details zu diesem spektakulären Ereignis der Raumfahrt können Sie auf den Seiten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt im Detail nachlesen.

Industrielle Autonomie 

An den genannten Beispielen erkennen wir, dass Autonomie zugleich Unabhängigkeit, aber auch ein selbstbestimmtes Handeln bzw. eine Art selbstbestimmter Kontrolle bedeutet. Bei der industriellen Autonomie verfügen Anlagen-Assets und Betriebe über Lern- und Anpassungsfähigkeiten, die eine Reaktion bei minimaler menschlicher Interaktion ermöglichen und die Bediener in die Lage versetzen, Optimierungsaufgaben auf höherer Ebene durchzuführen. 

Die ersten Lösungen sind heutzutage außerhalb der Automatisierungspyramide zu finden, nämlich im sogenannten Monitoring-and-Optimization-Bereich (hier geht es zum weiterführenden Artikel “Hat NOA (k)ein Henne-Ei-Problem”). Anwendungsfälle sind dabei in der Smart Maintenance, im  Energy Management und auch im Augmented Decision Making zu finden.  

Wir sind die Roboter 

Erste erfolgreiche Piloten haben auch bereits mit Robotern stattgefunden. In diesen Fällen beobachten und überwachen dieser Tage teilweise autonom laufende, fahrende oder fliegende Roboter als mobile Sensoren Anlagenteile. (Lesen Sie dazu auch unsere weiterführende Pressemeldung: ExRobotics and Yokogawa Collaborate to Accelerate Adoption of Robotics for Inspection of Facilities in Hazardous Environments)
Den Use case der NASA auf dem Mars (“Perseverance”) schaffen wir also auch im kleinen bereits in der Prozessindustrie. Es handelt sich dabei also nicht mehr länger nur um Science Fiction. So ergänzen sich die Roboter bzw. Drohnen sehr gut als mobile, dabei aber leicht zu lokalisierende Sensoren zu der Prozessmesstechnik. Diese lassen sich zudem auch hervorragend mit Daten von anderen M+O-Sensoren wie z.B. den Sushi-Sensoren (hier geht es zum weiterführenden Artikel “And the Oscar goes to…Sushi Sensor”) von Yokogawa kombinieren lassen. Damit werden die Roboter zu unverzichtbaren Enablern autonomer Prozessanlagen. 

Offene Architekturen wie die NAMUR open Architecture (hier geht es zum weiterführenden Artikel “Hat NOA (k)ein Henne-Ei-Problem”) vereinfachen es, sowohl die Daten aus der Automatisierungspyramide (OT) als auch die aus den IioT-Netzwerken zusammenzuführen und damit die entsprechenden Algorithmen zu “füttern”. 

Operational Excellence durch neue Technologien 

Neue Technologien revolutionieren die Art und Weise, wie Anlagen betrieben werden und fördern somit einen Wandel. Nämlich jenen, der durch die autonomere Gestaltung physischer Arbeitsaufgaben und Entscheidungsprozesse herbeigeführt wird. Diese Technologien erstrecken sich über die Bereiche Information Technology (IT) und Operational Technology (OT). Die Stärke von Yokogawa liegt dabei in der Kombination der Expertise sowohl im Bereich der IT als auch im Bereich der OT. In der folgenden Animation finden Sie weitere Gebiete, in die die industrielle Autonomie in den nächsten Jahren Einzug halten wird. 

Ist dabei womöglich ein Anwendungsfall für Sie zu finden? 

Der transzendente Schritt zur Symbiotischen Autonomie 

Yokogawa sieht in diesem Zusammenhang noch den zusätzlichen, transzendenten Schritt der sogenannten „Symbiotischen Autonomie“ für ganze Unternehmensbereiche voraus. In diesem Rahmen konzentriert sich die Entwicklung auf eine stärkere Zusammenarbeit über Branchen und Ökosysteme hinweg, so wie beispielsweise im Energiesektor. 

Bei der „Symbiotischen Autonomie“ werden die autonomen Betriebsabläufe mehrerer kooperierender Ökosysteme zusammengeführt, um über eine einzelne Anlage hinauszuschauen und eine autonome Interaktion von Daten und Ressourcen zwischen einzelnen Anlagen zu erreichen. In einer Welt, die von Unternehmen erwartet, dass diese ihre Geschäftstätigkeit unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und der Schonung der Ressourcen unserer Erde betrachten, kann dieser Ansatz für ein viel breiteres Spektrum von Interessengruppen eine Fülle an Vorteilen mit sich bringen.

Es mag noch einige Zeit dauern, bis uns vollständig autonome Anlagen nicht mehr länger verblüffen. Da die Menschheit bereits heute das mobile High-Tech-Labor “Perseverance” mehrere hundert Millionen Kilometer völlig autonom betreiben kann, werden wir mit Beharrlichkeit – sofern das Kosten-Nutzen-Verhältnis stimmt – auch auf unserem Heimatplaneten autonome Anlagen betreiben. 

Begleiten Sie uns hier auf diesem Blog mit weiteren Themen zur digitalen Transformation in der Prozessindustrie. Lesen Sie, wie sich der Unterschied zwischen Automatisierung und Autonomie darstellt und über Reifegradmodell, NAMUR open Architecture, Flexible Produktion und Anwendungsfällen von Digitalen Zwillingen. 

Lesen Sie im nächsten Blog-Artikel dieser Reihe über “Industrielle Autonomie vs. industrielle Automatisierung”. 

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Eine Stadt im Staat? Die Prozessanlage