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28. März 2017, 13:59

Noch nie war die Welt so stark vernetzt wie heute. Riesige Datenmengen, erzeugt von Milliarden von intelligenten Geräten und Maschinen, lassen die reale und die virtuelle Welt immer mehr miteinander verschmelzen. Die Verwandlung dieser riesigen Datenmengen in wertvolle, nutzbare Daten ist zu einem wesentlichen Erfolgsfaktor geworden und bietet ungeahnte Potenziale – in nahezu allen Bereichen.

"Digitalisierung ist keine Zukunftsmusik, sondern längst Gegenwart", Wolfgang Hesoun, Vorstandsvorsitzender der Siemens AG Österreich.

Ob persönliche Geräte oder komplexe Systeme im industriellen Umfeld, ob Gasturbinen, Züge und Fertigungsanlagen oder medizinische Bildgebungstechnologien: Die Digitalisierung hat Einzug in die reale Welt gehalten – und mit ihr unzählige Möglichkeiten. Mit hohem Software-, Geräte- und Anwenderwissen können Daten nutzbar gemacht und Leistungen über die gesamte Smart-Data-Wertschöpfungskette – von der Konstruktion über die Fertigung bis hin zur Wartung – hinweg verbessert werden. Von der Nutzung dieser Daten profitieren Unternehmen und Kunden gleichermaßen, denn digitale Technologien versetzen viele Branchen in die Lage, ihre Leistung und Effizienz zu steigern und gleichzeitig Sicherheitsrisiken zu minimieren.

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Design und Konstruktion: "Digitaler Zwilling" für höhere Wettbewerbsfähigkeit

"Unsere Industrie hat bereits einen hohen Automatisierungsgrad. Es geht jetzt aber um die nächsten Schritte, um den Anschluss an den Bedarf unserer Kunden zu wahren. Dafür wird nicht nur der Produktionsprozess selbst, sondern die gesamte Wertschöpfungskette digitalisiert", betont Wolfgang Hesoun und führt als Beispiel die Autoindustrie an, die auf dem Gebiet der Digitalisierung als Vorreiter gilt. "Früher gab es für neue Modelle eigene Entwicklungsprozesse und langwierige Testphasen, während derer immer wieder etwas geändert wurde. Heute funktioniert das virtuell: Entwicklung, Simulationen und Tests passieren am Computer. Für die Zulieferer bedeutet das, dass sie sich auch online einklinken müssen: Es gibt keine Pläne mehr, die per Post versandt werden, sondern alles ist online."

foto: siemens
Entwicklung, Simulationen und Tests von Autos passieren heute am Computer.

Die Digitalisierung bringt zahlreiche Vorteile, stellt Unternehmen aber auch vor neue Herausforderungen. "Knackpunkt ist die Geschwindigkeit, mit der ein neues Produkt auf den Markt kommt", hebt der Siemens-Vorstandsvorsitzende hervor. "Früher brachten die großen Autohersteller etwa alle acht Jahre ein neues Modell auf den Markt. Heute ist der Zeitraum auf rund vier Jahre geschrumpft – inklusive individueller Kundenwünsche! Wer das beherrscht, gewinnt. Dank der digitalisierten Prozesse im Vorfeld können unsere Ingenieure von Linz aus für die Automobilindustrie weltweit Roboterstraßen programmieren und in Betrieb setzen. Allein für die Rohbaukarosserien werden bis zu 800 Roboter verwendet. Während das Design einer Karosserie entsteht, werden die Roboter von den Ingenieuren entsprechend platziert und bei Änderungen mit minimalem Aufwand per Mausklick versetzt. Früher konnte die Software-Programmierung erst starten, wenn das Design komplett fertig war. Der Zeit- und Effizienzgewinn ist enorm."

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Das Werkzeug der Zukunft ist der "Digitale Zwilling" – ein virtuelles Abbild, an dem alle Beteiligten gleichzeitig arbeiten.

Produktdesign- und Simulationssoftware, Stichwort "Digitaler Zwilling", ermöglichen der Automobilindustrie, ihre Entwicklungs- und Produktionsplanungszeiten um 30 Prozent zu reduzieren. In kürzester Zeit können mehrere Produktvarianten virtuell verglichen, getestet und bewertet werden, die bislang erforderlichen kostspieligen Prototypen fallen weg. Neben der Zeitersparnis ist die Kostenreduktion in einem anspruchsvollen und wettbewerbsintensiven Umfeld von immensem Wert.

Fertigung und Betrieb: vernetzte Systeme und selbstlernende Software

Wie stark die Digitalisierung Produktionsprozesse und Produktivität steigert, zeigt auch ein Pilotprojekt von Siemens Österreich, in dessen Fokus die Herstellung von Medikamenten steht: "Die Entwicklung neuer Arzneimittel und Wirkstoffe ist kostenintensiv und zeitaufwendig. Ob ein Medikament mit den zuvor definierten Produktmerkmalen übereinstimmt, wird üblicherweise erst am Ende der Produktion überprüft. Treten Abweichungen auf, wird die Charge nicht freigegeben", fasst Wolfgang Hesoun die Herausforderungen zusammen. "Die Lösung dieses Problems liegt in der Digitalisierung der Produktionsanlage – und zwar über den gesamten Anlagenzyklus: Vom Engineering und Betrieb bis hin zur laufenden Optimierung. Daher arbeiten wir in Wien in einer Bioprozess-Pilotanlage an innovativen Methoden, um Bioprozesse im Pharmabereich und in der Lebensmittelindustrie zu optimieren. Die Digitalisierung ist auch hier ein zentraler Produktionshebel, der über diesen Weg die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen steigert."

In einer zunehmend vernetzten Welt können mehrere Komponenten in Systemen und Anlagen intelligent verzahnt werden, sodass sie direkt miteinander kommunizieren und Daten in Echtzeit austauschen können. Auf diese Weise werden Systeme bei unvorhergesehenen Unterbrechungen flexibler, effizienter und stabiler. Intelligente Verkehrsmanagementplattformen optimieren beispielsweise Verkehrsflüsse oder auch die Digitale Fabrik von Siemens in Amberg. Mit einer Fehlerrate von gerade einmal 0,0012 Prozent führt sie den Weltrekord in Sachen Qualität an. Auch auf den Energieverbrauch von Gebäuden nehmen vernetzte Systeme unmittelbaren Einfluss: Mithilfe von Gebäudemanagementsystemen kann der Verbrauch eines Gebäudes um bis zu 40 Prozent gesenkt werden.

foto: siemens

Unter dem Stichwort "Selbstlernende Software – Maschine ohne Mensch" wiederum sind lernende Maschinen auf dem Vormarsch. Dank Machine-Learning-Technologie werden komplexe Systeme auch ohne menschliche Eingriffe immer effizienter. Das System lernt durch das Erfassen von Daten und das Erkennen von Mustern und nutzt diese Informationen dazu, um seine eigenen Abläufe ständig zu optimieren.
Windturbinen können beispielsweise ihre Ausbeute steigern, indem sie die Betriebsdaten mit den Wetterdaten vergleichen und entsprechende Anpassungen vornehmen. Selbstlernende Systeme – auch neuronale Netze genannt, weil sie das neuronale Netz des menschlichen Gehirns nachahmen – können darüber hinaus Maßnahmen empfehlen, Aufgaben durchführen oder sogar eigenständig Entscheidungen treffen.


Innovative Gebäudetechnik spielt Erste Geige in den Salzburger Festspielhäusern

Wie modernste Siemens-Gebäudetechnik für höheren Komfort, bessere Akustik und mehr Sicherheit sorgt, zeigen die Salzburger Festspielhäuser. 250.000 Zuschauer pilgern jedes Jahr im Sommer in die Mozartstadt, um die Salzburger Festspiele mitzuerleben. Während musikalische und schauspielerische Darbietungen sowie ein atemberaubendes Ambiente das Publikum im Zuschauerraum begeistern, macht hinter den Festspiel-Kulissen vor allem die Siemens-Gebäudetechnik die Musik. So ermöglicht etwa ein ausgeklügeltes Klimaregelungssystem mit präziser Steuerung der Innentemperatur und der Luftfeuchtigkeit eine perfekte Performance der Künstler und den Komfort des Publikums im Saal. Das Gebäudeautomationssystem steuert auch das Ventilationssystem, welches leise und fortlaufend klimatisierte Frischluft in die Säle pumpt. Mit der dazugehörigen Managementstation können alle Systeme mit ihren mehr als 6.000 Datenpunkten überwacht werden.

foto: salzburger festspiele / luigi caputo

Um akustische Finesse zu erreichen und die Sicherheit zu verbessern, wurde ein digitales Audionetzwerk auf dem neuesten Stand der Technik errichtet. Computergesteuerte Lautsprecher und Equalizer sorgen dafür, dass jeder Zuhörer im Saal den Ton zur gleichen Zeit in der gleichen Qualität hört. Mithilfe der von Siemens speziell für die Festspielhäuser konstruierten und installierten Inspizientenpulte mit Tasten und Touchscreen kann der Gesamtkoordinator das Bühnengeschehen optimal überwachen. Daneben sorgen ein modernes Branderkennungssystem von Siemens mit rund 2.000 installierten Detektoren und das Zutrittssystem, das die Ausstellung von rund 7.000 fälschungssicheren Ausweiskarten pro Festspielsaison ermöglicht, für höchste Sicherheit.


Wartung und Service: präzise Vorhersagen

Im Bereich von Wartung und Service schafft die Datenanalyse eine nie dagewesene Transparenz zur Leistung einer Anlage. Kunden profitieren von einer effizienteren und zuverlässigeren Anlage und von weniger Wartungsaufwand. Durch die Datenanalyse und Algorithmen zur Mustererkennung können potenzielle Störungen identifiziert und verhindert werden, Ersatzteile können entsprechend schnell verfügbar gemacht und Wartungsintervalle optimiert werden. "Nehmen Sie das Thema Ersatzteile für einen Zug", führt Wolfgang Hesoun als Beispiel an. "Das sind Hunderttausende, diese alle permanent auf Lager zu halten, verursacht hohe Kosten. Heute kann der Zug selbst via Online-Verbindung mitteilen, was defekt zu werden droht, und wenn er dann in der Wartung ist, können gewisse Ersatzteile je nach Erfordernis aus dem 3-D-Drucker kommen."

Auch die Fernüberwachung und -diagnose, etwa von Windturbinen, ist ein großes Thema. Rund 85 Prozent aller Vorfälle lassen sich aus der Ferne lösen, was eine enorme Energie- und Kostenersparnis bedeutet, Risiken mindert und die Sicherheit erhöht. Digitale Technologien ermöglichen es auch, im Rahmen der "intelligenten Infrastruktur" neue Geschäftsmodelle und Servicemodelle zu entwickeln. Da sich notwendige Wartungen etwa präziser vorhersagen lassen, können infolge flexiblere Langzeitverträge mit längeren Wartungsintervallen angeboten werden. Die Kundenvorteile liegen auf der Hand: Einrichtungen bleiben länger betriebsbereit, sie generieren mehr Umsatz, und ein Komponentenaustausch findet nur noch statt, wenn er tatsächlich notwendig ist.

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Die Ära der Digitalisierung ist in der Fertigungs- und Prozessindustrie angekommen.

Digitalisierter Schienenverkehr: Virtual Vehicle für die urbane Mobilität der Zukunft

In Graz betreibt Siemens eine der weltweit größten Entwicklungs- und Produktionsstätten für Fahrwerke des modernenen Schienenverkehrs. Gemeinsam mit dem Virtual Vehicle Research Center erforscht und simuliert das Unternehmen vielfältige Lösungen für die urbane Mobilität der Zukunft und verfolgt dabei ein Ziel: Die Instandhaltung der Komponenten soll am jeweils aktuellen Zustand des Fahrwerks ausgerichtet werden. Eine Wartung wird nicht mehr dann vorgenommen, wenn eine Frist dies vorsieht oder bereits ein Fehler vorliegt, sondern dann, wenn es notwendig ist, aber noch kein Fehler gemeldet wird.

Die numerische Computersimulation ermöglicht es, kritische Szenarien spezifisch und automatisiert zu testen, schneller als in Echtzeit zu rechnen und validierte Vorhersagen zu treffen – was effizienter und günstiger funktioniert, als eine immer intelligentere Messtechnik anzuschaffen. Computermodelle simulieren physikalische Vorgänge, die Schäden entstehen lassen, und im Forschungsprojekt entstehen Produktionsmethoden für Oberflächen, die Materialermüdung verhindern. Mithilfe der sogenannten "Vorausschauenden Instandhaltung" (Predictive Maintenance) wird es langfristig möglich sein, Instandhaltungszeiten zu optimieren und die Verfügbarkeit eines Schienenfahrzeugs auf hohem Niveau sicherzustellen.


Web of Systems: zentraler Baustein der Siemens-Digitalisierungsstrategie

foto: siemens
In einem Internet der Dinge verfügen Milliarden von Dingen über eine Internetadresse.

In einem Internet der Dinge (Internet of Things) verfügen Milliarden von Dingen über eine Internetadresse und sind an das Internet angebunden. Über Daten, die diese Dinge zur Verarbeitung in die Cloud senden, können sie beobachtet und gesteuert und für intelligente Anwendungen nutzbar gemacht werden (vernetztes Auto, Smart Home, Smart Farming usw.). Um Kundenanforderungen an Sicherheit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und Schutz eigener Daten zu erfüllen und dem Wunsch nachzukommen, existierende Anlagen mit den Vorteilen der Digitalisierung anzureichern, ohne jedoch bestehende Systeme zu gefährden, hat Siemens das Internet of Things für industrielle Anwendungen konkretisiert.

Siemens Web of Systems stellt Geräte und Maschinen, wie Siemens sie fertigt, und deren Interaktion in Systemen ins Zentrum einer digital vernetzten Industrie und ist im Kontext einer zukünftigen Industrie 4.0 zu sehen. Die Siemens-Forschung entwickelt die technischen Komponenten, die in Produkte und Lösungen einfließen werden. Dank einer eingebauten Rechenleistung verarbeiten die Geräte ihre Daten lokal, statt sie in eine Cloud zu senden, womit garantiert ist, dass das geistige Eigentum des Kunden in seinen eigenen Systemen verbleibt. Technisch ist das Web of Systems bereits heute umsetzbar, das Potenzial wird in Verbindung mit neuen Geschäftsmodellen jedoch erst nach und nach voll ausgeschöpft werden.

Metamorphose zum digitalen Unternehmen

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"MindSphere" ermöglicht es Unternehmen jeder Art und Größe, ihr Datenkapital einfach zu erschließen und gewinnbringend nutzen zu können.

Siemens stellt alle Weichen, um den Weg vom Technologiekonzern zum digitalen Unternehmen zu beschreiten und Prozesse, ebenso wie die Unternehmenskultur, weiterzuentwickeln. So wurde beispielsweise die Entwicklung von Technologieplattformen in der zentralen Forschungs- und Entwicklungsabteilung Corporate Technology gebündelt, wo auch eng mit Partnern wie Atos zusammengearbeitet wird. Auf diese Weise können digitale Produkte effizient und schnell angeboten werden. Die branchenspezifische Software unterstützt Siemens-Kunden dabei, das volle Potenzial ihrer Betriebstechnologie und Hardware auszuschöpfen, um auf jeder Stufe der Wertschöpfungskette höhere Leistungen zu erzielen.

Dabei sind leistungsstarke Datennetze eine wesentliche Voraussetzung für die optimale Nutzung der Digitalisierung, weiß Wolfgang Hesoun: "So wie man ohne Eisenbahnanschluss kein Stahlwerk betreiben kann, ist ohne Internet keine digitale Produktion möglich. Deshalb ist es eine wichtige Forderung der Industrie an die öffentliche Hand, in die Qualität des Wirtschaftsstandorts zu investieren, etwa in Breitband. Von der Qualität der Infrastruktur wird es abhängen, ob es uns gelingt, Jobs zu schaffen und zu sichern", betont der Siemens-Vorstandsvorsitzende, der die Digitalisierung als Chance sieht, die es zielgerichtet zu gestalten gilt. Denn mit der Digitalisierung wachse auch die Austauschbarkeit von Unternehmen im internationalen Wettbewerb.