KI für SPS-Programmierer
Die KI-SPS
Einleitung
Muss man
denn heutzutage tatsächlich alles mit einer KI erledigen? Für den Einsatz der
KI in der industriellen Steuerungstechnik könnte das bedeutet, dass der
traditionelle SPS-Programmierer ersetzt oder zumindest wesentlich in seiner Programmierarbeit
unterstützt wird.
Zudem besteht auch leider die
Möglichkeit, dass die KI in den SPSen gar nicht einziehen wird.
Abgesehen
davon wird es bei Anwendung der KI in der SPS dann so sein, dass sich die Qualität
und damit auch die Sichere Anwendung der Software in der SPS durch die KI enorm
steigert. All diese Überlegungen setzen folgerichtig voraus, dass die KI in der
SPS richtig verstanden wird und man nicht wieder beginnt zu programmieren.
Wie
das gemeint ist? Nun ja, man muss in sogenannten Synapsen denken – und davon
braucht man eine ganze Menge.
Synapsen
in einer SPS? Also was es so alles gibt 😏
Es
kann doch nicht sein, dass heutzutage der SPS-Programmierer noch mit FUP, KOP,
AWL oder ähnlichen Programmieranweisungen arbeiten muss. In Bezug auf die
kostenintensiven Inbetriebnahmen und das hohe Risiko der Produzenten, sowie die
meist folgende Wartung und Richtigstellung nach der Inbetriebnahme, kann doch
ein KI-System, das viel besser und wirtschaftlicher
erledigen – oder?
Die
SPS soll durch Lernen „quasi programmiert“ und nicht durch eigene, erstellte
Algorithmen passend zur Aufgabenstellung codiert werden. Dazu ein wichtiger und
wahrer Leitsatz:
Eine
nicht geplante Programmierung wird ein Zufallsprodukt erzeugen.
Wieso jetzt dieser Einwand? Kann mir doch keiner erzählen,
dass ich meine Software nicht plane – oder? Es gibt doch meist ein Pflichtenheft
und solche Dinge. Das ist doch schon mal eine gewisse Planung und außerdem gibt
es doch verschiedene Planungswerkzeuge wie Grafcet oder Schrittdiagramme usw.
Zugegeben wird viel auf der Baustelle erledigt und da könnte
das mit der ungeplanten Software schon ein wenig wahr sein. Abgesehen von dem
Ärger und Folgen, die man sich da so einhandelt, könnte das neue und aktuelle Thema
der KI eventuell doch die so bekannten Inbetriebnahme Probleme in einem anderen
Licht erscheinen lassen. Ich will es mal so ausdrücken.
Programmieren auf der Baustelle wird oft auch als
Baustellenprogrammierung bezeichnet und zeigt eine mangelhafte Vorbereitung zur
Projektaufgabe oder verdeutlicht auf einfache Weise, dass das Programm zur
Inbetriebnahme nicht erstellt wurde.
Der neue Weg bedeutet also, dass KI für die SPS durch einen
KI-Automaten umgesetzt wird. Diese Automatenprogrammierung ist ein fester
Bestandteil einer Anwendung und somit eine SW mit festgelegten Algorithmen,
welche wie eine Bibliothek betrachtet werden kann. So könnte die Baustellenprogrammierung
sehr stark eingeschränkt werden oder sogar vielleicht auch der Vergangenheit
angehören.
Denken Sie doch einmal über Ihre Anwendung in der
traditionellen SPS nach. Da werden Timer, Zähler und viele weitere Bausteine
zusammengefasst und kommen so in Ihrer Applikation zum Einsatz. Stellen Sie sich
mal vor der Timer würde nicht funktionieren und das nach tagelanger Fehlersuche.
Undenkbar, oder?
Bibliotheksbausteine, aber auch einfache,
logische Bausteine wie UND, ODER usw. sind doch seit geraumer Zeit in
vertrauensvollen Händen und werden ohne Bedenken eingesetzt.
Dann stellt sich mir die Frage ob ich dann auch einen KI-Automaten
einsetzen kann?. Der Unterschied ist zwar wesentlich, denn hier verwende ich
keine „einfachen“ Bausteine mehr, sondern ein System, bestehend aus Daten und
festgelegten Regeln. In der Umsetzung allerdings verbergen sich allerdings
wieder die uns bekannten Bibliotheksbausteine. Warum also der Neuzeit nicht
anpassen!
Falls der Programmierer nach der Abarbeitung des
KI-Automaten noch einen Einfluss auf das programmierte Geschehen ausüben
möchte, besteht die Möglichkeit einer zusätzlichen Bearbeitung mittels IEC
611-31. Das wird zumindest immer wieder gefordert und kann ohne weitere
Probleme nach Wunsch zusätzlich eingefügt werden. So gilt:
Der oder die SPS-Programmierer entscheiden
wieviel KI das Programm beinhalten wird und richtet sich nach der geforderten
Sicherheit, entsprechend der notwendigen Komplexität.
Das könnte
doch eine Alternative sein, die moderne Denkweise für dieses Thema mal genauer
zu betrachten! Um Probleme bei den verschiedenen Versionen und Typen der SPSen aus
dem Weg zu gehen, soll eine Programmierung des Automaten möglichst versionsfrei
gestaltet sein.
Das hört
sich doch schon mal interessant an - oder?
SPS wird KI-SPS
Kann eine SPS für eine KI eingesetzt werden und wenn ja, macht das
einen Sinn?
Zunächst muss sich der interessierte Gedanken darüber machen, was so im Wesentlichen überhaupt eine KI ist und wie diese dann für die speziellen Anforderungen zur SPS umgesetzt werden kann. Ich habe dazu etliche Videos, Berichte und Dokumentationen studiert und versucht das neue Thema KI als SPS-Programmierer zu verstehen und möchte meine Erkenntnisse so zusammenzufassen, dass SPS-Programmierer, egal welche Altersgruppe und erworbene Berufserfahrung, so ein wenig Verständnis zum Thema finden und die KI für die eigenen Anwendungen in der SPS interessant macht.
Da werden
Synapsen mit Daten versorgt und dann als Eingangslayer bezeichnet, welche über
spezielle Funktionen im sogenannten Deep-Learning spezialisiert werden, damit
entsprechende Ausgangslayer entstehen können. Diese können dann wieder als ein
verständliches Ergebnis an den Menschen weitergegeben werden. Alle Fachleute
der KI mögen mir verzeihen, wenn ich das so einfach darstelle, denn schließlich
handelt es sich ja um eine wissenschaftliche, hoch einzustufende Technologie 😊.
Die bekanntesten
Beispiele in der KI sind die Datenerfassung per Foto, welche dann
über das Expertenwissen (Deep-Learning) wieder dazu führt, dass am
Ausgangslayer ein Teil der Fotos wiedererkannt werden. Das hört sich sehr
lustig an, so wie ich das formuliere, aber das ist tatsächlich so, zumindest
erfreut diese Darstellung meine Zuhörer in Seminaren oder dergleichen.
Der
Webseiten-Programmierer stuft die KI sicherlich anders ein, als ein
SPS-Programmierer und es gibt eine ganze Menge weitere Anwendungsgebiete die
fachspezifisch die KI als Erfolgserlebnis einstufen und sich viele Menschen
derzeit regelrecht darauf stürzen. Und wenn es nur die Daten für eine Erfassung
in Eingangslayer sind, ist hier ein wesentlicher Faktor für die weitere
Verarbeitung (Deep-Learning) notwendig, damit der Eindruck entsteht, es handelt
sich hier um künstliche Intelligenz. Ein Berater zur KI und deren Prozesse für
das Marketing hatte mir zum Thema KI-SPS die Frage gestellt: Wo bekommst du
eigentlich die Daten her?
Nun konnte
ich das nicht beantworten, da ich in dieser Phase noch nicht genügend
Kenntnisse für die KI hatte und der Fachberater wusste nicht was eine SPS ist.
Jetzt bin
ich genau an dem Punkt, der mir heute nach ca. einem Jahr eine Antwort liefert.
Die KI in der SPS ist nicht mit der Automatisierung durch KI im Gewerbe
Marketing oder ähnliche Gebiete wie Webseiten vergleichbar. Mittlerweile gibt
es sehr interessante Berichte über den Anschluss zur KI in SPS Anwendungen.
Dazu noch
eine wichtige, weitere Darstellung bezüglich Geräte. Eine SPS könnte ja auch ein Raspberry
PI sein oder sowas aus der Arduino-Welt und sogar IOT-2000. Hier sind Datenmengen
nicht so das Problem. Also auf geht’s mit einer PLC die IEC-6311-31 nicht
versteht, sondern nur moderne Hochsprachen und wie bei IOT sich sogar imaginär in
einer Wolke befinden könnte 😊
Abgesehen von modern sind neu zeitige Hochsprachen eigentlich nur
der Zeit angepasste Sprachkonzepte, welche weit entfernt einer notwendigen Basis
an Grundelementen, nur der einfacheren Anwendung dienen soll.
Auch wenn
das nicht ganz einfach ist, was ein Glück, dass es diese Sprachkonzepte
heute gibt, denn wer will schon wissen wie es tatsächlich funktioniert 😊
Eine SPS als
KI-SPS ist also denkbar, wenn die Daten so geliefert werden können, dass diese
im Speicher sinnvoll untergebracht werden können. Die SPS ist für Datenmengen
nicht ausgelegt, sondern eher für die sicher Verarbeitung der Daten, welche
direkt unmittelbar zum Prozess gehören. Zudem benötigt man ein Deep-Learning,
denn schließlich gehört das zur KI und letztendlich Ausgangslayer. So - die SPS
wäre also als KI-SPS einsetzbar ohne den Verlust der gewohnten Sicherheit.
Jedoch bringt
auch ein KI-Konzept Sicherheit, denn schließlich haben wir es hier mit KI zu
tun und so ein KI-Prozess ist mit einem Standard-Algorithmus aus bewährten
Bausteinen ausgelegt. Diesen können wir auch in einem Raspberry Pi einsetzen.
So hätten wir auf beiden Seiten einen Gewinn!
Wenn man
bedenkt, dass SPS-Hersteller einen riesigen Aufwand veranstalten, um sichere
SPSen zu bauen und dazu nur eine sehr begrenzte, firmeninterne Programmierung
erlauben, dann ist hier nach meiner Meinung erst recht ein Platz für KI zu
schaffen. Aus dem bekannten Seilbahnunglück 2021 ist eine solche Ableitung
trotz Sicherheits-SPS sehr wohl zu bedenken – denke ich.
Zusammenfassend
kann die Idee der KI-SPS sehr erfolgreich sein, wenn eine komplette, neue Überarbeitung
der vergangenen Konzepte erfolgt und alte Ideen und Erfindungen modernisiert
werden. Geschied das nicht, wird die traditionelle SPS den KI-Anschluss
verlieren.
