Funktionale Sicherheit spielt eine wesentliche Rolle in der Industrie
4.0. Elektronische Sicherheitseinrichtungen in Verbindung mit spezieller Software bewahren uns
bereits heutzutage in vielen technischen Anwendungen vor potenziell gefährlichen Zuständen. Sie
gewährleisten somit die Sicherheit von Mensch, Maschine und Umwelt. Neue Technologien wie Machine
Learning, künstliche Intelligenz (KI) und Cloud- Dienste ermöglichen es, enorm große Datensätze aus
dem laufenden Anlagenbetrieb kontinuierlich zu überwachen und zu analysieren. „Dadurch können
Sicherheitsrisiken frühzeitig erkannt und vermieden werden, ohne die Anlage abschalten oder neue
Messsysteme installieren zu müssen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Lorenz Däubler von der Fakultät
Elektro- und Informationstechnik der Ostfalia Hochschule. Er spricht von nicht-invasiver
Plausibilisierung der Sicherheitseinrichtung.
Anlagezustand vorhersagen und abgleichen
Die Bayer AG hat in Zusammenarbeit mit dem Ostfalia-Team ein solches nicht-invasives
Prüfsystem auf Basis künstlicher neuronaler Netze entwickelt. Das System entstand komplett in einer
unternehmensweit verfügbaren Cloud und wird darüber betrieben. Dazu werden alle notwendigen
Anlagendaten in einem Cloud-basierten Data Lake zur Verfügung gestellt. Mit diesen Daten werden
dann künstliche neuronale Netze trainiert, um den Anlagezustand vorherzusagen. Wendet man das
trainierte Netz auf Echtzeitdaten an, lässt sich eine Abweichung zwischen dem vorhergesagten und
gemessenen Anlagenzustand ermitteln.
Der Mensch entscheidet, die KI unterstützt
Liegt diese Abweichung unter einem
bestimmten Wert, können die Anlagenfahrer davon ausgehen, dass die Sicherheitseinrichtungen
ordnungsgemäß funktionieren. Bei höheren Abweichungen können sie rechtzeitig prozesstechnische
Gegenmaßnahmen einleiten und die Abweichungs- ursache näher untersuchen. „Die
Sicherheitseinrichtung, die für die notwendigen Prozesseingriffe sorgt, soll nicht ersetzt, sondern
unterstützt werden“, führt Tobias Unglaube, Head of Global Digital Manufacturing bei der Bayer AG,
weiter aus. „Vergleichbar zu einem Assistenzsystem im Auto gibt die KI Hinweise zur
Funktionstüchtigkeit der Sicherheitseinrichtung.“ Dadurch lassen sich auch deren Wartungsintervalle
verlängern und Kosten einsparen, ohne die Sicherheitsvorkehrungen zu beeinträchtigen.
