Wie Open Source die Industrie 4.0 vorantreibt

Open-Source-Hardware, -Software und hybride Lösungen sind der Motor von Industrie 4.0. Hersteller nutzen Open-Source-Hardware und Open-Source-Softwaretechnologien, um die Interoperabilität zu verbessern, Innovationen voranzutreiben und Kosten zu senken. Der Wert von Open Source in der Fertigung wird sowohl von Start-ups als auch von Branchengrößen wie dem deutschen Maschinenbau- und Elektronikunternehmen Bosch erkannt. Hier erfahren Sie, was Sie über Open-Source wissen müssen.

Open Source Software-Implementierungen bieten einen einfachen Weg zur Übernahme, nahezu perfekte Interoperabilität mit anderen Programmen und reduzieren die Kosten für den Markteintritt.
-Bosch

Was ist Open Source und warum ist es nützlich?

In der Fertigung gibt es zwei Formen von Open Source:

1. Open-Source-Software ist frei verteilbar und kann für bestimmte Zwecke verändert werden.
2. Open-Source-Hardware basiert auf einem dokumentierten, frei weiterverteilbaren und modifizierbaren Design.

Mit anderen Worten: Die Idee ist, „geistiges Eigentum“ (IP) zu teilen, um die F&E-Kosten zu teilen und die Innovation voranzutreiben. Vor ein paar Jahren wäre diese Idee noch absurd gewesen. Mit dem technologischen Fortschritt werden Ideen jedoch zur „Ware“, d.h. mit einfachen Thermometern lässt sich nicht mehr viel Profit machen. Die Patente sind längst ausgelaufen und selbst relativ primitive Thermometer sind gut genug für den täglichen Gebrauch. Wenn ein komplexeres Produkt die Integration eines Thermometers erfordert, kann ein billiges, einfaches Design, das von allen Herstellern gemeinsam genutzt und an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden kann, die Kosten teilen und das Design für den Zweck anpassen.

Bei Software ist es die gleiche Idee. Der zugrundeliegende Index auf Dateiebene ist zur Massenware geworden. Unser Unternehmen Lucidworks entwickelt auf dieser Engine aufbauende Produkte, die ihre Funktionalität erweitern und eine moderne, KI-gestützte High-End-Suche ermöglichen. Wir arbeiten bei der zugrunde liegenden Technologie sogar mit Wettbewerbern zusammen.

Welche Lösungen werden von Open Source Hardware angeboten?

Erschwinglichkeit ist ein wichtiger Treiber für Open-Source-Hardware. Einst ein Produkt für den Bildungs- und Hobbymarkt, werden der Raspberry Pi und die verschiedenen Arduino-Geräte heute in Smart Displays von NEC, Netzwerküberwachungs-Tools und Kameraausrüstungen eingesetzt. Die niedrigen Kosten und die weite Verbreitung dieser Geräte begünstigen ihren Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen. Ein weiteres Beispiel ist das Open Compute Project von Facebook, bei dem Technologieunternehmen wie Intel, Finanzunternehmen wie Goldman Sachs und Hersteller wie Schneider Electric gemeinsam an Komponenten für Rechenzentren arbeiten. Im Vergleich zu traditionellen Anbietern sind die Verbesserungen schneller und die Kosten wesentlich geringer.

Prototyping und individuelle Anpassung sind inhärente Vorteile von Open Source Hardware. Bei der Entwicklung eines neuen Produkts ist die Fähigkeit, einen virtuellen digitalen „Zwilling“ zu erstellen und einen Prototyp schnell zu erstellen und zu ändern, für die Bewertung und Prüfung unerlässlich. Je schneller dieser Prozess abläuft, desto schneller ist die Markteinführung. Billige, leicht modifizierbare und einfach zu programmierende Standard-Computerkomponenten sind für die intelligenten Geräte von heute unerlässlich. Selbst wenn im Endprodukt ein kundenspezifischerer Chip zum Einsatz kommt, kann die Verfügbarkeit dieser Open-Source-Tools von Anfang an eine schnelle Iteration erleichtern. Da Produkte häufig modifiziert werden und in der Regel kurz nach der ersten Version eine 2.0-Version herauskommt, ist es nützlich, über leicht umprogrammierbare Komponenten und Entwicklerwerkzeuge zu verfügen.

Die Lieferkette und die Zusammenarbeit werden durch den Einsatz von Open Source Hardware verbessert. Kostengünstige Open-Source-Hardware kann von mehreren Anbietern bezogen werden und bei Bedarf durch gesetzliche oder tarifliche Vorgaben ergänzt werden. Dies kann Herstellern helfen, die Robustheit ihrer Lieferketten zu verbessern. Wenn jeder Anbieter in der Lieferkette ein Design sehen kann, können sie dazu beitragen, sowohl das Design als auch die Art und Weise, wie es erstellt wird, zu verbessern.

Die Rekrutierung von Talenten ist für Nutzer von Open-Source-Technologien einfacher. Die Rekrutierung und Entwicklung von Talenten wird von den meisten Experten als eine der größten Herausforderungen für Industrie 4.0 genannt. Open-Source-Hardware und Standardkomponenten sind für Hochschulen, technische Schulen und Universitäten leicht zugänglich. In vielen Fällen bieten sie Standard-APIs und Tools für deren Entwicklung und Konfiguration.

In der Industrie 4.0 sind Sensoren überall und Open-Source-Hardware ermöglicht sie. Die Instrumentierung ist eine der wichtigsten Komponenten von Industrie 4.0. In einer Produktionsumgebung mit geschlossenen Kreisläufen wird alles überwacht und geprüft. Das erfordert eine Menge Sensoren und Werkzeuge. Außerdem können sich in einer dynamischen Linie die Werkzeuge und Sensoren ändern. Die Möglichkeit, eine Komponente umzuprogrammieren und kostengünstige Sensoren und Werkzeuge zu erwerben, ist kein Luxus, sondern eine Notwendigkeit.

Welche Lösungen werden von Open Source Software angeboten?

Skalierbarkeit ist entscheidend für Industrie 4.0 und IoT. Angesichts der überall vorhandenen Sensoren und all der Geräte, die Daten erzeugen, sind die Hersteller darauf angewiesen, dass ihre Lösung nicht nur erschwinglich, sondern auch technisch skalierbar ist. Lösungen müssen „so viele Daten“ verarbeiten können, und Open-Source-Lösungen wie Apache Solr, Spark, Kafka und andere sind genau die Art von Innovationen, die notwendig sind, um so viele Daten zu verarbeiten, oft unter Berücksichtigung der Echtzeit.

Interoperabilität und Standardisierung sind ein wichtiger Faktor für die Einführung von Open Source bei Herstellern. Selbst moderne Fabriken sind eine Kombination aus älteren Maschinen, neueren Maschinen und Werkzeugen verschiedener Hersteller. Die Schaffung eines geschlossenen Kreislaufs ist nicht möglich, wenn die Daten nicht in ähnlichen Formaten rationalisiert und über Standardprotokolle kommuniziert werden können. Das ist einer der Gründe, warum eine Reihe von Herstellern und Regierungen im Rahmen von Kooperationen wie der der Eclipse Foundation zusammenarbeiten. Zu diesen Standards gehören Protokolle wie MQTT sowie deren Implementierungen. Standards wie diese ermöglichen es den Herstellern, ihre Fabriken miteinander zu vernetzen, auch wenn sie Geräte von verschiedenen Anbietern haben.

Analytik, KI und maschinelles Lernen werden praktisch von Open Source dominiert. Ob Apache Spark oder Deep-Learning-Tools wie Pytorch, Open-Source-Tools und -Technologien dominieren den Bereich der Analytik, der KI und des maschinellen Lernens. Hersteller, die sowohl Sensordaten als auch Text- und beschreibende Daten auswerten möchten, verlassen sich auf Open Source Software.

Menschen sind immer noch alles, also ist die Suche immer noch alles. Auch intelligente Fabriken werden von Menschen betrieben. Sowohl Menschen als auch Maschinen benötigen Daten, die auf sie und den Kontext ihrer jeweiligen Aufgabe zugeschnitten sind. Die heutige Suche wird von Open Source-Engines wie Apache Lucene und Solr unterstützt. Diese Tools machen die richtigen Daten sowohl für Menschen als auch für Maschinen verfügbar und können nahezu in Echtzeit genutzt werden.

Die meisten Lösungen sind hybride Lösungen

Intelligente Fabriken basieren nicht alle auf Open-Source-Hardware. Hersteller haben Geheimnisse und geistiges Eigentum, das sie schützen müssen und nicht weitergeben können. Open-Source-Software ist zwar leistungsfähig, hat aber oft ihre Tücken, vor allem was die Benutzerfreundlichkeit und den Betrieb betrifft. Heutzutage ist es schwer, rein proprietäre Software zu kaufen. Selbst die am wenigsten offenen Plattformen verwenden in der Regel noch Open-Source-Technologien.

Was ist also die Lösung? Finden Sie offene Technologien und Plattformen in Kombination mit Lösungen von innovativen Anbietern, die diese Tools und Technologien besser zugänglich und nutzbar machen.

Bei der Hardware kommunizieren Open-Source-Lösungen in der Regel mit traditionellen Geräten und werden mit diesen kombiniert. Bei den meisten Industrie 4.0-Projekten handelt es sich eher um „Brownfield“- als um „Greenfield“-Projekte, was bedeutet, dass neuere Technologien in bestehende Fabriken integriert werden. Dies kann die Integration eines IoT-Gateways beinhalten, das mit bestehenden Protokollen arbeitet, Daten von bestehenden SPSen sammelt und die Daten über Standardprotokolle überträgt.

Für Open-Source-Software wie z.B. die Suche verwenden Hersteller anfangs vielleicht Apache Solr, aber später finden sie Lucidworks Fusion vielleicht einfacher zu benutzen, zu füttern und zu bedienen. Fusion umfasst auch KI- und maschinelle Lerntechnologien, die auf Apache Spark basieren. Diese hybride Technologie kombiniert die Vorteile von Open Source mit pragmatischen Lösungen, um die Nutzung zu vereinfachen und noch leistungsfähiger zu machen.

Menschen sind der Motor von Industrie 4.0. Open-Source-Hardware und -Software sind der Treibstoff, der diese intelligente Innovation möglich macht.

Nächste Schritte:

• Lesen Sie , wie IoT & Industrie 4.0 zusammenhängen – und warum Hersteller sich darum kümmern sollten.
• Melden Sie sich für unser Webinar Product 360 für Hersteller an.
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