10.3 Begriffsdefinitionen

Im Folgenden werden einige zentrale Begriffe der Digitalisierung kurz vorgestellt und definiert. Die folgende Auflistung ist alphabetisch und soll einen allgemeinen Einstieg und Überblick der Thematik liefern.

Augmented Reality

Mit diesem Begriff wird eine Überlagerung der realen Welt mit Informationen aus der virtuellen Realität bezeichnet. Die erste Anwendung der „Augmented Reality“ war ein Navigationssystem, in dem die reale Position des Nutzers mit zusätzlichen visuellen oder akustischen Informationen ergänzt wurde.

Cloud und -Computing

Unter dem Begriff „Cloud“ versteht man einen Datenspeicher, der über Internet jederzeit und unabhängig vom eigenen Standort abgerufen werden kann. Anbieter von Cloud-Diensten bieten zusätzlich die Möglichkeit, nicht nur Datenspeicher, sondern auch Rechenleistung in Anspruch zu nehmen, in diesem Fall spricht man von Cloud-Computing.

Digitale Fabrik

Mit dem Begriff „digitale Fabrik“ wird eine virtuelle Umgebung bezeichnet, die im Hintergrund Methoden, Modelle und Werkzeuge bereitstellt, um eine reale Fabrik teilweise oder sogar vollständig simulieren zu können. Gerade im Zuge der Analyse und Optimierung von komplexen Systemen bekommt die digitale Fabrik in der Praxis immer mehr Bedeutung, da zum Beispiel Produktionsprozesse unter neuen Parametern getestet, analysiert und optimiert werden können.

Digitaler Zwilling

Unten dem Begriff „digitaler Zwilling“ versteht man das digital generierte Abbild der realen Produktion (Produktionsmaschinen und -anlagen genauso wie das Produkt selbst). Digitale Zwillinge sind Simulationstools und mathematische Modelle, die bei der Fehleranalyse, vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance) oder für die Weiterentwicklung von Anlagen eingesetzt werden können. Aufgrund der rasanten Entwicklung im Hard- und Softwarebereich, fortschrittlichen Produktionstechnologien und intelligenterer Sensorik bietet die Simulation ein effizientes Instrument.

Fernwartung

Mit dem Begriff Fernwartung bezeichnet man einen möglichen Zugriff aus der Ferne auf die Steuerungssysteme von Anlagen und Einrichtungen. Aufgrund der Tatsache, dass Anlagen in vielen Fällen in kurzer Zeit repariert oder gewartet werden müssen, sind Systeme der Fernwartung sehr geeignet und werden vermehrt entwickelt und eingesetzt.

IT

Bei IT (Informationstechnologie) handelt es sich um die elektronische Datenverarbeitung und deren Hard- und Software. Im industriellen Umfeld wird zwischen IT und OT unterschieden, wobei die erstere sich hauptsächlich im Bürobereich wiederfindet und die Kommunikationssysteme (Telefonie, Videokonferenzsysteme) ebenfalls umfasst.

Künstliche Intelligenz

Das wissenschaftliche Gebiet der künstlichen Intelligenz (KI) oder Artificial Intelligence (AI) beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Algorithmen, mit denen die menschliche Intelligenz nachgebildet werden soll. In Folge sollen Computer komplexe Aufgaben eigenständig lösen, wobei sie menschliches Verhalten simulieren. Ein Teilbereich des Gebiets der AI beschäftigt sich mit dem maschinellen Lernen. Dabei werden Algorithmen mithilfe von Beispieldaten trainiert. Der Algorithmus „erlernt“ das Erkennen von Mustern, zB die Klassifizierung von Produkten.

Machine-to-Machine

Mit dem Begriff Machine-to-Machine (M2M) bezeichnet man einen automatisierten Datenaustausch zwischen Maschinen, Anlagen oder Fahrzeugen usw über eine Leitzentrale. Durch M2M-Systeme können Anwendungen wie Fernüberwachung, Ferndiagnose und auch Fernwartung realisiert werden. Möglich ist entweder eine direkte Kommunikation zwischen einzelnen Maschinen oder aber die Kommunikation über die Cloud. Ein großes Augenmerk gilt der Definition der Schnittstellen. So ermöglichen normierte und standardisierte Schnittstellen den Austausch von Daten unabhängig von einzelnen Herstellern.

Mensch-Roboter-Kollaboration

Unter dem Begriff Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) versteht man jedes System, bei dem ein Mensch und ein Roboter innerhalb eines definierten Arbeitsraums als kollaborierendes System zusammenarbeiten. Der Begriff Mensch-Roboter-Kollaboration wurde erstmals 2006 in der ISO 10218-1 definiert. Gestaltungskonzepte von Anwendungen der MRK sowie ein Klassifizierungsvorschlag werden in der ISO 10218-2 gegeben.

Mobile Roboter

Als (autonome) mobile Roboter werden Roboter bezeichnet, die sich selbstständig bewegen und agieren können. Es bestehen verschiedene Abstufungen in Bezug auf die Autonomie, was die Unabhängigkeit des Roboters betrifft. Mobile Roboter werden oft schon als autonom bezeichnet, wenn sich die sie steuernde Software bzw Elektronik auf dem Roboter selbst befindet, wobei der Roboter solange autonom ist, als seine Energieversorgung dies zulässt. Ein Roboter ist erst dann vollständig autonom, wenn er auch in Bezug auf seine Energieversorgung unabhängig ist. Dies kann zum Beispiel mittels einer Versorgung mit Energie zum Laden der Akkus über Solarzellen gewährleistet werden. Auch wenn dem Roboter Anweisungen übermittelt werden, wie oder welche Aufgabe er erledigen soll, stört dies nicht seine Autonomie.

Monitoring

Beim Monitoring werden die Daten in den IT- und OT-Netzen laufend überwacht. Durch diese Überwachung sollen Fehler und Unregelmäßigkeiten erkannt werden, die auf Mängel bzw Manipulation zurückschließen lassen. Speziell im Rahmen der Security spielt Monitoring eine große Rolle.

OT

Ähnlich wie die IT umfasst die OT (Operational Technology) ebenfalls die elektronische Datenverarbeitung und deren Hard- und Software. Im Unterschied zur IT spricht man im Produktionsumfeld von OT, wenn die Vernetzung von Produktionsmaschinen und -anlagen gemeint ist. Dazu zählt auch die Einbindung von Aktuatoren und Sensoren, die zusätzliche Daten liefern können und in Management-Systeme abgebildet werden können. Die Anforderungen von IT und OT unterscheiden sich in Punkten wie Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Lebensdauer.

Roboter

Ganz allgemein versteht man unter einem „Roboter“ eine technische Vorrichtung, die dazu dient, dem Menschen Arbeit abzunehmen. Bei einem Roboter kann es sich um eine ortsfeste oder aber eine mobile Maschine handeln, die von einem Computerprogramm gesteuert wird. Unter „Industrieroboter“ (Definition VDI 2860) versteht man universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen, deren Bewegungen hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw Winkeln frei (dh ohne mechanischen bzw menschlichen Eingriff) programmierbar und gegebenenfalls sensorgeführt sind. Sie sind mit Greifern, Werkzeugen oder anderen Fertigungsmitteln ausrüstbar und können Handhabungs- und/oder Fertigungsaufgaben ausführen.

Simulation

Unter „Simulation“ versteht man ganz allgemein ein effizientes Instrument, die reale Welt mittels mathematischer Modelle in eine digitale Form zu überführen. Dadurch wird es zum Beispiel möglich, Maschinen oder Produktionsprozesse unter veränderten Parametern zu testen, zu analysieren und zu optimieren. Simulation bedeutet somit das Prüfen (Simulieren) eines Systemverhaltens durch gezielte Änderung von Parametern an einem Modell, ohne Eingriffe im realen System vorzunehmen. Simulation wird vor allem dann angewendet, wenn komplexe Systeme analysiert werden sollen und die Simulation im Vergleich zur Erstellung eines Prototyps eine flexiblere und kostengünstigere Alternative bietet. Durch die gewonnenen Erkenntnisse können Anlagen und Produktionsprozesse verbessert und optimiert werden.

Smarter Mensch

Am Menschen werden tragbare Computer inklusive Sensorik und diverse Devices mit dem Ziel angebracht, Bedienpersonal zu entlasten und/oder es in seinen Möglichkeiten zu erweitern. Das Forschungsgebiet der „Wearables“ beschäftigt sich mit kleinen, vernetzten Systemen, die am Körper getragen werden und den Träger unterstützen sollen. So kann „smarte Kleidung“ die ergonomische Haltung des Menschen überwachen, über einen „smarten Handschuh“ kann es möglich sein, richtiges Greifen zu überwachen. Durch die hohe Anzahl von Sensoren und das dauernde Tracking kann jedoch beim Träger das Gefühl einer ständigen Überwachung entstehen.

Virtuelle Inbetriebnahme

Bei der virtuellen Inbetriebnahme wird ein neues Produkt oder ein neuer Prozess auf einer virtuellen Produktionsmaschine oder -anlage simuliert. Dadurch ist es möglich, Fehler und Probleme in der Fertigung noch vor der „realen“ Inbetriebnahme festzustellen. Der Vorteil der virtuellen Inbetriebnahme liegt darin, dass noch in die Entwicklungsphase des Produkts eingegriffen werden kann, bevor Mehrkosten in der „realen“ Produktion entstehen.

Virtual Reality-Brille

Mit einer Virtual Reality Brille (VR-Brille) ist es möglich, Simulationen unmittelbar als virtuelle Realität zu betrachten. Mit dem Begriff Immersion („Eintauchen“) wird der durch die virtuelle Realität hervorgerufene Effekt der Realitätsnähe beschrieben. Je nach Software ist es zum Beispiel möglich, realitätsgetreu Maschinen von allen Seiten zu betrachten oder in Anlagen und Bereiche hineinzugehen. Auch konstruktive Eingriffe, Wartungsarbeiten und Änderungen an Maschinen können mittels dieser Technologie durchgeführt werden. Das System eignet sich auch sehr gut zur Unterweisung, indem konkrete Arbeiten virtuell durchgeführt werden.