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In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt- sowie der Rüstungsindustrie, die höchste Anforderungen an Sicherheit, Verfügbarkeit und Effizienz stellen, sind Produktionsprozesse und Infrastrukturen untrennbar miteinander verbunden. Doch erst die konsequente Vernetzung dieser beiden Welten – der intelligenten Infrastruktur mit der digitalen Industrie – schafft die gemeinsame Datenbasis, die KI-gestützte Auswertungen ermöglicht und damit völlig neue Potenziale eröffnet.
Digitale Technologien, allen voran Künstliche Intelligenz (KI) in cloudbasierten Plattformen, spielen dabei eine Schlüsselrolle. Sie erschließen nicht nur in der Fertigung, sondern auch auf der Infrastrukturseite wertvolle Mehrwerte und ermöglichen es, die komplexen branchenspezifischen Ansprüche zu erfüllen.
Hohe Anforderungen an Sicherheit, Effizienz und Verfügbarkeit
Die Luftfahrt- und Rüstungsindustrie stellt typischerweise besonders hohe Anforderungen an Sicherheit, Effizienz und Verfügbarkeit. Eine wirkungsvolle Antwort sind die intelligente Steuerung und die Verbesserung von Prozessen. Neben der Produktion spielen in diesem Zusammenhang auch die entsprechenden Infrastrukturen eine zentrale Rolle. Denn Gebäude sind hier nicht bloße Hüllen, sondern präzise auf ihre Aufgabe zugeschnittene Funktionsräume – nur ein Beispiel: Reinraumbereiche in der Satellitenproduktion, wo empfindliche Bauteile vor Staub und Schmutz geschützt werden müssen.
Ein weiterer zentraler Punkt ist die Sicherheit. Das betrifft zum einen die Sicherung sensibler Produktions- und Entwicklungsprozesse gegen Bedrohungen von außen wie Spionage und Sabotage, beispielsweise durch integrierte Perimeterschutz- und Intrusionssysteme. Angesichts der hohen Sachwerte verlangt dabei auch die Supply Chain inklusive Lagerbereiche besondere Beachtung. Zum anderen geht es um Betriebssicherheit und Verfügbarkeit. Produktionsstillstände können immense Kosten verursachen, etwa bei Autoklaven für Composite-Materialien oder Prüfständen für Turbinen. Auch Brandschutzsysteme sind in den oft weitläufigen Produktions- und Wartungshallen besonders gefordert.
Datenbasierte Lösungen für Sicherheit, Effizienz und Betriebskontinuität
Gefragt sind damit leistungsfähige und intelligente Lösungen, die angesichts dieser hohen Anforderungen Sicherheit, Effizienz und Betriebskontinuität in Prozessen und Infrastrukturen gewährleisten. Eine wesentliche Rolle spielen in diesem Zusammenhang digitale Zwillinge, wobei die Systeme für intelligente Steuerung und Verbesserung von Produktionsprozessen und Infrastrukturen dabei immer stärker zusammenwachsen.
Die Herausforderung besteht dabei darin, dass es sich hier in der Regel um Brownfield-Fabriken handelt, die im Einzelfall sogar Manufakturen gleichen. Viele Arbeitsvorgänge werden dort noch manuell erledigt, sodass sich die Stückzahlen nicht beliebig erhöhen lassen. Eine integrierte Gebäude- und Prozessautomatisierung kann hier die Antwort sein, um diese Bestandsanlagen zukunftsfähig zu machen.
Doch digitale Zwillinge ermöglichen nicht nur Modernisierungen oder Verbesserungen im Lebenszyklus von Brownfield-Fabriken. Sie erlauben es sogar, Greenfield-Fabriken komplett digital zu planen – vom Gebäudezwilling über den Produktions- und Produktzwilling bis hin zum Energiezwilling. Die komplette Fabrik wird digital geplant, und Abhängigkeiten können direkt gelöst werden. Über diese digitalen Zwillinge, die sich keineswegs auf BIM beschränken, sondern vielmehr die Gesamtheit der Daten und deren Nutzung darstellen, ist es möglich, entscheidende KPIs wie Verfügbarkeit, Sicherheit, das Wohlbefinden der Mitarbeitenden, Kosten-, Ressourcen- und Energieeffizienz zu verbessern. So wird über das Gebäude der Kernprozess nicht nur ermöglicht, sondern aktiv verbessert und auf ein neues Niveau gehoben.
Betriebsdaten als Basis
Die Voraussetzung für solche umfassenden digitalen Lösungen schaffen Betriebsdaten, wie sie die technischen Systeme in Produktion und Infrastrukturen bereits in großer Menge erzeugen. Diese Daten bleiben jedoch häufig in Silos gefangen: Jede Fachdisziplin, jede Softwarelösung und oft auch jedes einzelne Gebäude arbeitet isoliert mit jeweils eigenen Formaten, Schnittstellen und Zugriffsbeschränkungen. Die Folge: Wertvolles Wissen bleibt ungenutzt, Fehler werden zu spät erkannt und Verbesserungspotenziale übersehen.
Auf dem Weg zu integrierten digitalen Lösungen zeigt sich darüber hinaus häufig ein weiteres Hindernis: In vielen Anlagen sind heute noch Software und Systeme im Einsatz, die ursprünglich individuell für einen ganz bestimmten Zweck und ein Unternehmen programmiert wurden. Solche „Legacy-Systeme“ sind nicht mehr zeitgemäß, denn die Wartung und Pflege der teilweise jahrzehntealten Software kosten viel Geld. Darüber hinaus fehlen offene Schnittstellen – dadurch wird verhindert, dass Betreiber Daten programm- und systemübergreifend austauschen und nutzen können.
Offene Plattformen als Enabler
Ein zentraler Hebel zur Überwindung solcher komplizierter Systemlandschaften sind offene Plattformen. Sie schaffen die Voraussetzung dafür, Daten über System- und Gewerkegrenzen hinweg zusammenzuführen, einheitlich zu strukturieren und intelligent zu nutzen. Im Gegensatz zu proprietären Insellösungen bieten offene Plattformansätze standardisierte Schnittstellen (APIs), herstellerübergreifende Konnektivität und die Möglichkeit, bestehende Systeme flexibel zu integrieren. Das gilt auch für die Verknüpfung von Gebäudeautomations-, Sicherheits- und MES-Systemen.
Über technische Vorteile wie Interoperabilität, Skalierbarkeit und geringere Abhängigkeiten hinaus bietet dieser Ansatz ein hohes Maß an Investitions- und Zukunftssicherheit, da bestehende Infrastrukturen weiterhin genutzt und mit neuen Funktionen erweitert werden können. Offene Plattformen bilden damit die technologische Grundlage für zentrale Digitalisierungsziele: Transparenz, Automatisierung und Effizienz. Sie ermöglichen es, datenbasierte Services bereitzustellen, regulatorische Anforderungen zu erfüllen und neue Geschäftsmodelle zu erschließen, etwa im Energiemanagement oder der vorausschauenden Instandhaltung. Dieser Kontext ist es, in dem der Einsatz von KI an Bedeutung gewinnt: Denn erst wenn Daten aus verschiedenen Quellen sinnvoll verknüpft und zugänglich sind, lassen sich Muster erkennen, Prognosen erstellen und Prozesse automatisieren.
Durchgängige KI-basierte Plattform für Infrastrukturen
Ein Beispiel für einen solchen Plattformansatz speziell in Gebäuden und Infrastrukturen ist Building X – eine KI-basierte Suite für den ganzheitlichen Gebäudebetrieb: Die von Siemens Smart Infrastructure entwickelte Lösung für Systeme, Applikationen und Gewerke inklusive Sicherheitstechnik ist offen und interoperabel. Die Grundlage dafür bildet eine Cloud-Architektur, die Daten standardisiert, speichert und über definierte Schnittstellen zugänglich macht. Darauf aufbauend kommen verschiedene KI-Methoden zum Einsatz, die datengetriebene Entscheidungen im Gebäudebetrieb unterstützen.
Ein zentrales Anwendungsfeld ist dabei die automatische Anomalieerkennung im Energieverbrauch: Mithilfe von Machine-Learning-Algorithmen werden Verbrauchsmuster analysiert und auffällige Abweichungen identifiziert, ohne dass Nutzer aktiv danach suchen müssen. Die Reaktion erfolgt schnell und datenbasiert, was Ausfallzeiten, Energieverluste und Kosten reduziert. Ergänzend dazu bietet Building X Prognosefunktionen (Forecasting), mit denen der künftige Energieverbrauch auf Basis historischer Daten vorhergesagt werden kann.
Ein weiteres wichtiges Einsatzfeld ist das Fehlermanagement mit Hilfe regelbasierter (und zukünftig auch lernender) KI-Modelle. Häufig noch übersehen wird die semantische Anreicherung von Gebäudedaten in Building X. In der Praxis bedeutet das: Informationen wie Sensordaten, Messpunkte oder technische Komponenten werden automatisch mit sogenannten Tags und Labels versehen, um sie einheitlich zu strukturieren, zu benennen und später gezielt auswertbar zu machen. Auch Sprachmodelle und Copilot-Funktionen gewinnen an Bedeutung.
Besonders effizient werden all diese Funktionen, wenn sie anwendungsübergreifend zusammenspielen: So lassen sich identifizierte Anomalien analysieren und direkt mit konkreten Wartungsmaßnahmen verknüpfen. KI hilft dabei, diese Prozesskette zu automatisieren – bis hin zur autonomen Ableitung und Zuweisung von Maßnahmen.
Fazit und Ausblick
Systeme für intelligente Steuerung und Verbesserung von Produktionsprozessen und Infrastrukturen wachsen immer stärker zusammen und bilden eine gemeinsame Datenbasis. Auch für die Digitalisierung des Gebäudebetriebs gilt Künstliche Intelligenz dabei inzwischen als Schlüsseltechnologie. Durch intelligente Funktionen wie Erkennung von Anomalien, Vorhersagen oder automatische Anlagenüberwachung ermöglichen cloudbasierte Plattformen Betreibern, ihre Prozesse zu automatisieren und den Weg zum autonomen Gebäude zu beschreiten.
Die langfristige Vision ist eine autonome Infrastruktur: ein System, das sich selbst verbessert, Fehler frühzeitig erkennt, Maßnahmen einleitet und nur dann menschliches Eingreifen erfordert, wenn es wirklich notwendig ist. Noch ist dieser Zustand nicht erreicht. Doch mit Building X und der Integration intelligenter, lernender Systeme ist die technologische Basis geschaffen, um Infrastruktur und Kernprozesse zu einem digitalen Ökosystem zu verschmelzen.
Die Gebäude der Zukunft werden nicht nur energieeffizienter und nachhaltiger sein. Sie werden auch selbstständiger und intelligenter agieren, indem sie die gemeinsame Datenbasis nutzen, um den Kernprozess aktiv zu verbessern. Künstliche Intelligenz ist dabei kein Selbstzweck, sondern ein Werkzeug, um Gebäude wirtschaftlicher, komfortabler und resilienter zu betreiben und die gesamte industrielle Wertschöpfung zu verbessern.
