Die Kombination aus 5G, Digitalem Zwilling und Künstlicher Intelligenz (KI) verspricht, die künftige Entwicklung der Industrie maßgeblich zu beeinflussen. Dieses Potenzial zeigt das Fraunhofer IPT während der Hannover Messe anhand seines »5G-Kickers« auf: Die Spielfiguren steuert eine KI, die anhand eines digitalen Zwillings des realen Fußballtisches trainiert wurde. Die rasche Interaktion der menschlichen Gegner mit dem Kicker erfordert eine schnelle Prozessverarbeitung, die durch 5G ermöglicht wird.

Nach dem Spiel ist vor dem Spiel: Künstliche Intelligenz trainiert im Digitalen Zwilling für kontinuierliche Prozessoptimierung

Die KI des 5G-Kickers reagiert in Echtzeit auf die Aktionen des menschlichen Gegenüber und optimiert kontinuierlich ihre Spielstrategie. Dieses dynamische Anpassungsverhalten findet auch in der Industrie Anwendung: KI-gestützte Algorithmen ermöglichen vorausschauende Qualitätskontrollen durch die Verarbeitung großer Datenmengen. Der Digitale Zwilling bietet dabei den Trainingsraum, in dem solche KI-Algorithmen trainiert werden können. In kürzester Zeit simuliert die KI Millionen von Szenarien und wertet die Ergebnisse aus, um optimale Strategien zu entwickeln. Dies schont Ressourcen und vermeidet Sicherheitsrisiken in der realen Welt, da Fehler in der virtuellen Umgebung keine Konsequenzen nach sich ziehen. So können beispielsweise automatisiert optimale Betriebspunkte von industriellen Prozessen und Maschinen gefunden werden, die den Energieverbrauch senken oder den Durchsatz steigern. Durch kontinuierliches maschinelles Lernen verbessern sich die Algorithmen immer weiter. Im Ergebnis lässt sich so der Ausschuss von Produkten senken und es können Kosten eingespart werden.

Eine Voraussetzung dafür ist eine hochwertige Datenbasis, die mithilfe der 5G-Technologie direkt im Betrieb nahezu in Echtzeit erfasst werden kann.

Echtzeitkontrolle auf dem Shopfloor dank 5G

Wo sich herkömmliche kabelgebundene Lösungen aufgrund beweglicher Teile oder beengter Platzverhältnisse nicht einsetzen lassen, ermöglicht 5G mit kabelloser Sensorik die Datenerfassung direkt am Prozess. Die 5G-Technologie bietet zudem die erforderlichen kurzen Latenzzeiten, um eine präzise und sichere Steuerung von Maschinen, Anlagen und Robotern auch über größere Entfernungen hinweg zu gewährleisten. Die Möglichkeit, in Echtzeit auf die Messdaten der eingebauten Sensorik zu reagieren, bildet die Grundlage für eine adaptive Steuerung komplexer Bewegungsabläufe.

Der 5G-Kicker illustriert, was solch ein System innerhalb einer eigenständigen und abgegrenzten 5G- und Edge-Cloud-Infrastruktur – auf der Messe ebenso wie beispielsweise innerhalb eines Unternehmens – leisten kann: Ein sogenanntes 5G-Campusnetzwerk ist speziell auf ein begrenztes Gebiet und die jeweiligen Anforderungen eines Unternehmens zugeschnitten. In Kombination mit einer Edge-Cloud, einem lokalen Rechenzentrum, das die Daten innerhalb des Firmengeländes behält, bietet es die vollständige Kontrolle über die eigene IT-Infrastruktur. Mit dieser privaten Infrastruktur können Unternehmen Produktionsdaten und darauf gestützte KI-Entscheidungen sicher in ihre Produktion integrieren, in Kombination mit dem Digitalen Zwilling simulieren und analysieren. Die Synergie der drei kombinierten Technologien im 5G-Kicker schafft so auch in der realen Unternehmenswelt eine agile und intelligente Produktionsumgebung.

Die Aachener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stellen den 5G-Kicker vom 22. bis 26. April auf der Hannover Messe in Halle 14, Stand H06 (30) bereit für ein Match und informieren das Messepublikum gerne über reale Anwendungsszenarien im industriellen Einsatz.