Parallele Leben

Vor 53 Jahren, am 14. April 1970, sprach der Astronaut Jim Lovell aus 300.000 km Höhe über der Erde fünf Worte, die seither als Schlagworte für ernste Angelegenheit in die Geschichte eingingen. Von der Apollo 13-Kapsel aus teilte er der Nasa-Mission Control mit: "Houston, wir haben ein Problem" - eine Umschreibung, nachdem er gebeten wurde, seine ursprüngliche Nachricht zu wiederholen. Sofort versammelten sich einige Dutzend Raumfahrtkontrolleure und Ingenieure in kleinen Räumen im Johnson Space Centre und hatten nur wenige Minuten Zeit, um eine Lösung zu finden, die ihn und seine Kollegen nach Hause bringen würde.

Mit allem, was sie zur Hand hatten - einem Stück Schlauch, einem Stück Pappe, einer Socke, Plastiktüten und Klebeband - bauten sie einen Lithiumhydroxid-Kanister nach, dessen Wirksamkeit für die Aufrechterhaltung einer sauerstoffreinen Umgebung in dem angeschlagenen Raumschiff entscheidend war.

Zum Glück für die Besatzung hatte es bereits vor der Apollo-8-Mission eine Simulation gegeben, so dass der Beitrag der Beteiligten den Anstoß dazu geben konnte. Was jedoch gezeigt wurde - und seither in allen filmischen Details gezeigt wird - war die Bedeutung, um nicht zu sagen die Logik, der Simulation. Das Szenario war dramatisch, obwohl das Konzept für die wissenschaftliche Gemeinschaft selbstverständlich nicht neu war. Drei Jahre zuvor hatte Julian Reitman von der United Aircraft Corporation abseits der Öffentlichkeit einen Artikel veröffentlicht, in dem er seine Arbeit an der Simulation von Fertigungssystemen mit Computern beschrieb, die von frühen diskreten Logikanwendungen gesteuert wurden. Heute, da Astronauten über die Möglichkeit von bis dahin unvorstellbaren SpaceX Big Falcon- und Starship-Reisen zum Mars nachdenken, hat die Welt der Simulation und Fertigung einen noch größeren Aufschwung genommen, dank der Art von Technologie, die Reitmans Zeitgenossen als Science-Fantasy betrachtet hätten und die nun in allen Bereichen der Fertigungsplanung, Qualitätssicherung und Prozessoptimierung zum Einsatz kommt.

Solche Systeme sind in den meisten Produktionsumgebungen zu finden; sie helfen in der Regel dabei, das Verhalten physischer Systeme vorherzusehen und die Entwurfs- und Planungsdaten zu überprüfen. Ein Paradebeispiel sind die Automobilhersteller, die Hand in Hand mit IT-Partnern an Konzepten arbeiten, die von den ersten Zeichnungen bis zur Auslieferung des fertigen Produkts reichen.

Die Fortschritte im Bereich Augmented Reality bedeuten, dass diese Technologie nun in Unternehmen aller Branchen und in allen Bereichen, von Universitäten bis hin zu gemeinnützigen Unternehmen, Einzug hält und die Art und Weise verändert, wie wir lernen, Entscheidungen treffen und mit der physischen Welt interagieren. Sie wird auch die Art und Weise verändern, wie wir Kunden bedienen, Mitarbeiter schulen, Produkte entwerfen und herstellen, ihre Wertschöpfungsketten verwalten und letztlich auch, wie sie auf dem freien Markt konkurrieren.

Allerdings gibt es immer noch technologische Grenzen, da der Informationsfluss zwischen der realen und der virtuellen Welt manchmal unzureichend ist. Eine Reihe von Forschungsprojekten befasst sich mit der Verbesserung von Planungsprozessen, indem Informationen über Lebenszyklusbedingungen in die Simulationsumgebung zurückgeführt werden oder die Simulationsfunktionalität näher an die Fertigungsprozesse herangeführt wird.

In einem Briefing-Papier mit dem Titel "Why Every Organisation Needs an Augmented Reality Strategy" (Warum jedes Unternehmen eine Augmented-Reality-Strategie braucht) beschreiben sowohl Michael Porter als auch James Heppelman eine "grundlegende Diskrepanz zwischen der Fülle der uns zur Verfügung stehenden digitalen Daten und der physischen Welt, in der wir sie anwenden."

Aber es gibt auch Fortschritte, die optimistisch stimmen: "Während die Realität dreidimensional ist, bleiben die rich data, die uns heute als Grundlage für unsere Entscheidungen und Handlungen dienen, auf zweidimensionalen Seiten und Bildschirmen gefangen."

"Diese Kluft zwischen der realen und der digitalen Welt schränkt unsere Fähigkeit ein, die Flut von Informationen und Erkenntnissen zu nutzen, die von Milliarden intelligenter, vernetzter Produkte (SCPs) weltweit erzeugt werden. Augmented Reality, eine Reihe von Technologien, die digitale Daten und Bilder mit der realen Welt überlagern, verspricht, diese Lücke zu schließen und ungenutzte und einzigartige menschliche Fähigkeiten freizusetzen."

Hier sind viele Pioniere im Spiel. Das Angebot von AVEVA zur Prozesssimulation fügt dem gesamten Prozesslebenszyklus von Entwurf, Simulation, Schulung und Betrieb eine Ebene der Agilität hinzu, um die Prozessseite des digitalen Zwillings zu liefern und den Entwicklungszyklus zu beschleunigen. Sie sagen: "Ingenieure können auf einer einzigen integrierten Plattform interdisziplinär zusammenarbeiten, um alle Dimensionen eines potenziellen Designs zu untersuchen und die Auswirkungen auf Nachhaltigkeit, Machbarkeit und Rentabilität zu quantifizieren."

Ein weiteres Beispiel ist die 2D- und 3D-Software Tecnomatix Plant Simulation von Siemens, die neben der diskreten Ereignissimulation auch statistische Analysefunktionen bietet, um Materialhandhabung, Logistik, Maschinenauslastung und Arbeitsanforderungen zu optimieren.

Mit ihren Worten: "Durch den Einsatz stochastischer Werkzeuge mit objektorientierten und 3D-Modellierungsfunktionen können Sie Ihre Fertigungsgenauigkeit und -effizienz erhöhen und gleichzeitig den Durchsatz und die Gesamtleistung des Systems verbessern. Leistungsstarke grafische Visualisierungs-, Diagramm- und Berichtsfunktionen, genetische Algorithmen und Experimentierwerkzeuge ermöglichen es Ihnen, das Verhalten von Produktionssystemen zu bewerten, um schnelle und zuverlässige Fertigungsentscheidungen zu treffen."

Eine im Oktober durchgeführte globale Studie ergab, dass mehr als acht von zehn der 650 weltweit führenden Führungskräfte angaben, dass wichtige Geschäftsentscheidungen ohne den Vorteil einer vollständigen Datentransparenz und -einsicht in ihre Anlagen und Vermögenswerte getroffen werden. Die beteiligten Unternehmen kamen aus der chemischen Industrie, der verarbeitenden Industrie und der Energiewirtschaft in Nordamerika, Europa und dem Nahen Osten und hatten jeweils einen Jahresumsatz von mindestens 47 Millionen Euro. Die Studie ergab, dass 87 Prozent der Führungskräfte planen, die Investitionen ihres Unternehmens in digitale Industrielösungen im Jahr 2023 zu erhöhen, da der Bedarf an vernetzten Daten zur Entscheidungsfindung weiterhin ungebrochen ist.

Die größten Investitionen zur Bewältigung der Komplexität der Lieferkette werden in Analytik und KI, Industrial IoT, Cloud Computing und Edge-Computing-Lösungen getätigt, so die Studie. "Die Industriebranchen müssen komplexe und sich ständig ändernde wirtschaftliche Herausforderungen bewältigen, von steigenden Kosten über die Notwendigkeit der Dekarbonisierung der Lieferkette bis hin zum Arbeitskräftemangel. Mit präzisen, zuverlässigen Daten können Unternehmen verwertbare Erkenntnisse gewinnen, die es ihnen ermöglichen, diese Herausforderungen direkt anzugehen", sagte Kim Custeau, Executive Vice President of Portfolio bei AVEVA, das die Studie durchgeführt hat.  

"Führende Unternehmen investieren heute in großem Umfang in cloudbasierte Softwarelösungen, die mit branchenspezifischer KI angereichert sind, um ihre Teams zu vernetzen, die Zusammenarbeit zu vertiefen und die Industrien der Zukunft aufzubauen. Dies gibt Führungskräften die Agilität, Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit, die sie brauchen, um in der sich schnell entwickelnden Industrielandschaft von heute erfolgreich zu sein."

Die Simulation hat seit Apollo einen langen Weg zurückgelegt. Aber sie hat der Geschichte eine noch ironischere Wendung gegeben. Anlässlich seines 40-jährigen Jubiläums hat Analytical Graphics, ein Anbieter von Software für fortschrittliche Raumfahrt-, Verteidigungs- und Nachrichtendienstanwendungen, vor Jahren mit Hilfe von Satelliten-"Toolkit"-Software Flugdaten analysiert, die die Theorie in Frage stellten, dass die Raumfahrer ewig um die Erde kreisen und an Sauerstoffmangel sterben würden - und dass sie eine neue Umlaufbahn in 563 000 km Höhe gefunden hätten, auf der sie zur Erde stürzen und in der Atmosphäre verglühen würden.

Man geht davon aus, dass der Begriff erstmals 1956 auf einem von John McCarthy und Marvin Minsky veranstalteten Workshop, der so genannten Dartmouth Conference, verwendet wurde, um Diskussionen über die Möglichkeiten zu entfachen, die sich aus den technologischen Fortschritten ergaben, die John Von Neumann und Alan Turing in diesem Jahrzehnt des Fortschritts in der Computertechnik entwickelt hatten. Dieser Fortschritt war so groß, dass Minksy ein Jahr später vorhersagte, dass wir in nur acht Jahren "eine Maschine mit der allgemeinen Intelligenz eines durchschnittlichen Menschen haben werden." Ob dies zutrifft, ist umstritten, aber die meisten werden sich daran erinnern, dass 1997 der Schachweltmeister Gary Kasparow von einem IBM-Programm namens Deep Blue geschlagen wurde.

| Originalversion veröffentlicht in ACHEMA Inspire, Ausgabe Mai 2023/Deutsche Übersetzung durch DECHEMA Ausstellungs-GmbH |