Verbundprojekt Service-Meister Sichere Wasserversorgung durch IoT-Unterstützung

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Die Bedeutung von IoT-Lösungen und Konzepten für den effizienten und sicheren Betrieb von kritischen Infrastrukturen wie Wasserversorgungs- oder Energienetzen nimmt zu. Dies zeigt auch eine Fernwartungslösung, die das Verbundprojekt Service-Meister entwickelt.

Der Einsatz von Industrie 4.0 und IoT-Technologien im Kontext von Produktion und Logistik kann Mehrwerte schaffen, dazu zählen u. a. transparentere und effizientere Prozesse sowie eine einfachere Erkennung von Optimierungspotenzialen. Anwendungen für die KI-gestützte vorausschauende Wartung (engl. Predictive Maintenance) ermöglichen eine proaktive und präventive Wartung oder Instandhaltung von Werkzeugen, Maschinen und Anlagen. Für Unternehmen heißt das, dass Ausfälle verhindert oder Ausfallzeiten minimiert werden und dass sich ihr Planungshorizont erweitert.

Das Einsatzgebiet von Predictive-Maintenance-Anwendungen geht mittlerweile über Industrieumgebungen hinaus. Ein Beispiel hierfür sind Anwendungen im Bereich weitläufiger Versorgungsinfrastrukturen für Strom, Wasser oder Gas. Durch die frühzeitige Erkennung und Behebung potenzieller Schadstellen sollen die entsprechenden Systeme sicherer werden. IoT-, KI- und Sensortechnologien ermöglichen zudem eine Fernüberwachung und -wartung der Systeme, die Messtechnikerinnen und -techniker entlasten soll, insbesondere wenn die Messstellen des Systems schwer zugänglich sind und bisher manuell abgelesen werden mussten.

Vorausschauende IoT-Fernwartung

IoT-Lösungen für die vorausschauende Fernwartung von Versorgungsinfrastrukturen entwickelt und erprobt aktuell das Verbundprojekt Service-Meister, das im Rahmen des KI-Innovationswettbewerb des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird. Im Zentrum des Projekts steht der Aufbau einer digitalen Service-Plattform für den Mittelstand, die auch Nutzer mit geringem technischem Know-how befähigt, komplexe Service-Dienstleistungen wie Wartung und Reparatur im Industriekontext durchzuführen.

Die Services für die vorausschauende Wartung sollen sich dabei nicht auf das reine Erkennen und Vorhersagen von möglichen Störungen beschränken, sondern auch Angebote umfassen, die ihre Behebung vereinfachen. Beispiele hierfür sind KI-Anwendungen, die datenbasierte Handlungsempfehlungen ausgeben, die Nutzer in Form von Chatbots jederzeit und überall mit dem erforderlichen Fachwissen versorgen oder den Nutzern die anstehenden Reparaturvorgänge über VR-gestützte Datenbrillen veranschaulichen. Dies schafft einen einfachen Zugang zu innovativen Technologien für kleinere und mittelständische Unternehmen, die besonders vom wachsenden Fachkräftemangel betroffen sind.

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Wie kritische Infrastrukturen mit Digitalisierung zukunftssicher werden

Anomalien in Versorgungssystemen mit KI in Echtzeit erkennen

Inovex aus Pforzheim hat sich zusammen mit Krohne Messtechnik aus Duisburg, einem Hersteller von Prozessmesstechnik, im Rahmen von Service-Meister dem Anwendungsfall Wasserversorgung gewidmet. Entstanden ist dabei eine Anwendung, die das Wassermanagement mit einer IoT-Umgebung verknüpfen soll. Die Anwendung soll den Infrastrukturbetreibern zugutekommen und ihnen Echtzeiteinblicke in ihre Versorgungs-, Kanal- und Leitungsnetze gewähren.

Die Anwendung umfasst Module zur Detektion von Fehlern, Schäden und von der Norm abweichenden Vorgängen. Sie greifen dafür sowohl auf KI-Methoden als auch auf statistische Verfahren zurück. Ein Teil der Informationen wird den Nutzern über intuitive Chatbot-Anwendungen bereitgestellt, etwa Anweisungen für Techniker, um auch komplexe Aufgaben bewältigen zu können. Die Sensorwerte können über eine simple Dashboard-Anzeige überwacht werden, darunter fallen Durchflussgeschwindigkeit, Leitfähigkeit, Spulentemperatur oder der Status der Sensor-Elektronik. Kommt es zu einem Schadensfall – z. B. Luftblasen im Wassersystem oder ein Kurzschluss – wird dies sofort ersichtlich. Ausfälle kritischer Infrastrukturbereiche sollen so effektiv minimiert werden. Auch eine gezieltere Planung der Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten wird erwartet. Hieraus ergibt sich insgesamt ein Potenzial für erhebliche Kosteneinsparungen.

Lösung auf weitere wichtige Infrastrukturen übertragbar

Die Service-Meister Lösung für Wassersysteme soll zukünftig auf weitere Versorgungsinfrastrukturen übertragen werden, z. B. im Bereich Erdgas. In einem laufenden Anwendungsfall wird etwa erprobt, wie die Sensortechnologie die Überwachung des Gastransports sowie der integrierten Bauteile unterstützen kann, um bestmöglichen Korrosionsschutz zu gewährleisten. Auch hier ist das Ziel die vorausschauende IoT-Fernwartung, sodass Anomalien mit Hilfe von KI frühzeitig erkannt werden und Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten vorausschauender geplant werden können. Innovative IoT-Technologien unterstützen nicht mehr nur industrielle Prozesse, sondern können künftig auch wesentlich zu einem effizienten und sicheren Betrieb von kritischen Infrastrukturen wie Wasserversorgungs- oder Energienetzen beitragen.

* Dr. Nicole Wittenbrink ist seit 2020 Beraterin im Bereich Gesellschaft und Innovation bei VDI/VDE Innovation + Technik.

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