Digitale (R)evolution

Marian Behaneck

Programme und Daten werden in der Cloud genutzt, Kunden über Messenger-Dienste kontaktiert oder Werkzeuge per Tool-Tracking lokalisiert. Das Technologie-Rad dreht sich weiter und immer schneller. Was gestern noch utopisch klang, wird schon morgen von der Realität überholt. Nach der Digitalisierung, dem Cloud-Computing oder BIM sollen neue Technologien wie künstliche Intelligenz, Internet der Dinge, Big Data oder Smart City bald auch Industrie und Handwerk beeinflussen. Was das bedeutet, welche Chancen und Möglichkeiten, aber auch Herausforderungen und Risiken entstehen, beleuchtet dieser Beitrag.

Digitalisierung, Industrie 4.0 und Cloud

Marktforschungsunternehmen haben für 2020 mehrere Techniktrends ausgemacht. An erster Stelle steht noch immer die Digitalisierung. Sie hilft, Medienbrüche und dadurch bedingte Fehler zu vermeiden, rationalisiert Arbeitsabläufe, verkürzt Prozesse und beschleunigt Serviceleistungen zugunsten von Bauherren und Kunden. Ein wichtiger Baustein ist das Mobile Computing, der Einsatz mobiler Hard- und Software. Damit lassen sich Vor-Ort-Daten erfassen, der Lieferstatus abfragen, Bürodaten abgleichen oder Kundenanfragen zeitnah beantworten. Wichtige Bausteine der vierten industriellen Revolution (Industrie 4.0 bzw. Schreinerei 4.0, siehe auch BM 06 bis 09/2017: Serie Schreinerei 4.0) sind unter anderem eine durchgängige Digitalisierung der Auftragserfassung, Fertigung, Bestellung, Montage und Logistik, die Vernetzung autonomer, smarter Objekte oder die Nutzung selbst lernender Systeme mit dem Ziel, Prozesse zu flexibilisieren und zu optimieren. In der Bereitstellung von Hard-, Soft- und Serviceleistungen per Internet, dem Cloud Computing, sehen IT-Experten noch viel Potenzial. Die Cloud ermöglicht die jederzeitige Nutzung von Programmen und Daten, ohne entsprechende Kapazitäten lokal vorhalten zu müssen. Updates/Upgrades sind ebenso wenig erforderlich wie ein Datenabgleich zwischen Mobil- und Bürorechner. Mittel- bis langfristig wird die Cloud den PC als Aufbewahrungsort für Programme und Daten ablösen. Sie wird zu einem Bindeglied zwischen den mobilen und stationären Rechnern von Anwendern, die über Smartphone, Tablet, Notebook oder Desktop-PC auf stets aktuelle Inhalte zugreifen können. Allerdings halten sich branchenspezifische Softwareanbieter derzeit noch zurück, was teilweise am hohen Entwicklungsaufwand, mangelnden Netzqualitäten oder Sicherheitsbedenken der Anwender liegt.

IoT, Smart Home und Smart City

Populäre Beispielanwendungen des Internets der Dinge (Internet of Things, kurz: IoT, BM 09/2018: Wenn Alexa mit dem Fenster spricht) sind die Online-Sendungsverfolgung, das Tool-Tracking oder das Flottenmanagement. IoT verknüpft reale Objekte mit einem digitalen Zwilling im Internet und ermöglicht damit beispielsweise auch smarte Räume oder Gebäude (Smart Home, BM 10/2019: Home smart home): Sie können über Sensoren die Umgebung erfassen, diese Daten verarbeiten, weitergeben und sich an die Bewohner anpassen. Selbstlernende Steuerungssysteme registrieren ihre Gewohnheiten, ziehen daraus ihre Schlüsse und richten das Zusammenspiel der Systemkomponenten optimal danach aus. Vorteile bietet die vernetzte Geräte- und Gebäudetechnik auch für Monteure: Systembauteile wie Tür- oder Rollladenantriebe können z. B. ihren aktuellen Status melden, Wartungsintervalle selbstständig kontrollieren und melden, wenn Verschleißteile zu erneuern sind. Auch Geräteeinstellungen und Konfigurationen lassen sich per Fernzugriff vornehmen. Smarte Gebäude sind ein wichtiger Teil der Smart City. Sie steht für Konzepte, mit denen Städte effizienter, technologisch fortschrittlicher, grüner und lebenswerter werden sollen. Technisch betrachtet ist Smart City ein vernetztes System, bestehend aus einer Vielzahl von IoT-Objekten. Die gesamte Stadt ist mit Sensoren versehen, die alle erfassten Daten in der Cloud verfügbar machen, was eine permanente Interaktion zwischen Stadtbewohnern und den sie umgebenden smarten Objekten ermöglicht. Sogenannte „Smart Grids“ verbinden die Gebäudetechnik auch von benachbarten Gebäuden und Quartieren, sodass Energieströme optimiert werden können: Erzeugen beispielsweise Solarzellen eines Gebäudes zu viel Strom, so lässt sich dieser an Batteriespeicher benachbarter Gebäude weiterleiten, wo z. B. Elektroautos gerade ihre Akkus aufladen.

BIM, VR/AR/MR und 3D-Druck

Die modellorientierte Planungsmethode Building Information Modelling (BIM, BM 01/2017: Erst digital, dann real bauen) reduziert Fehlerquellen und verbessert Planungs- und Ausführungsqualitäten – dank automatisierten Kollisionsprüfungen, Kosten-, Massen/Mengen- und Stücklistenberechnungen, Ausschreibungen und Dokumentationen etc. Werden auch alle für die Produktion, Lieferung, Montage und Nutzung relevanten Informationen in das BIM-Modell sukzessive eingepflegt, lassen sich entsprechende Prozesse optimieren. So können etwa Bau- und Montageabläufe simuliert werden, um Überraschungen auf der Baustelle vorzubeugen. Was wann wo gerade geliefert oder montiert wird, ist ebenso ersichtlich wie technische Daten zu eingebauten Bauteilen, Wartungs- oder Pflegehinweise. Der Einsatz virtueller oder erweiterter Realitäten in der Akquisitions-, Entwurfs- und Planungsphase bietet viele Möglichkeiten (VR/AR/MR, BM 06/2017: Kunde im CAD). Interaktive Präsentationen mit VR-Brillen machen Projekte anschaulich, vermeiden Missverständnisse und Fehler. In Realbilder eingeblendete digitale Informationen (Augmented oder Mixed Reality) erweitern die optische Wahrnehmung, ermöglichen virtuelle Baubesprechungen oder vereinfachen die Bedienung und Wartung von Maschinen und Anlagen. Dazu liefern AR-Brillen den aktuellen Maschinenstatus, Werkzeuginformationen, Druckluft etc. und unterstützen Service- oder Wartungsarbeiten durch visuelle Handlungsanweisungen. Die digitale Fertigung ermöglicht eine möglichst nahtlose Übergabe von (BIM)-Planungsdaten an CNC-Maschinen, 3D-Drucker oder Bearbeitungszentren. Das beschleunigt Prozesse, ermöglicht aber auch eine neue Formensprache, neuartige Produkte und Herstellungsmethoden. Prototypen oder Kleinserien individueller Möbelentwürfe und anderer Objekte lassen sich ebenso kostengünstig ausgeben wie nicht mehr lieferbare Ersatzteile etc. (BM 09/2017: Schreiner machen Druck).

KI und Big Data

Der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) ermöglicht smarte Programme, Produkte oder Dienstleistungen, die aus Abläufen Rückschlüsse ziehen und das dabei Erlernte kreativ anwenden können. Damit lassen sich beispielsweise Funktionsabläufe optimieren, Ereignisse aus bisher gewonnenen Daten vorhersagen oder Aufgaben von automatischen Maschinen und Robotern autonom erledigen. Praktische Anwendungen sind automatisierte Prüfungen und Kontrollen von BIM-Modellen auf Normenkonformität oder Kollisionen, die Simulation und Planung des Ressourcenbedarfs oder das Management von Baustellen. Bei der Bau- und Montageablaufplanung kann KI unter Berücksichtigung von Erfahrungen aus vorangegangenen Projekten, Mängel- und Bauberichten oder Logistikdaten dabei helfen, Montageprozesse zu optimieren. Als Datenbasis für KI-Prozesse dient häufig die Sammlung, Dokumentation, Verknüpfung und Auswertung riesiger Datenmengen (Big Data). Sie eröffnet unter anderem neue Marketingmöglichkeiten. So lassen sich aus den Daten von Millionen von Kunden Rückschlüsse auf das künftige Konsumverhalten ziehen und präziser zugeschnittene, individuelle Angebote unterbreiten, die aktuelle Kundenbedürfnisse ansprechen.

Chancen und Risiken

Den oben genannten Technologietrends stehen globale Entwicklungen gegenüber wie Klimawandel, Umweltverschmutzung, endliche Energie-/Rohstoffressourcen und damit eine wachsende Notwendigkeit zur Kreislaufwirtschaft (cradle to cradle). Zu den gesellschaftlichen Herausforderungen gehören das Bevölkerungswachstum, die Urbanisierung und Gentrifizierung, aber auch die Individualisierung, die unter anderem eine Zunahme von Single-Haushalten zur Folge hat. Für einige dieser Entwicklungen können die Technologietrends durchaus ein Teil der Lösung sein. Manchmal sind sie aber auch ein Teil des Problems. So kann Smart Home beispielsweise Heizkosten senken. Insgesamt führt aber ein erhöhter Strombedarf der Smart Home-Technik zu einem Energie-Mehrverbrauch. Der zunehmende Einsatz von Technik birgt zudem Risiken – etwa im Hinblick auf den Datenschutz und die informationelle Selbstbestimmung oder die Datensicherheit. Kritiker warnen vor dem blinden Vertrauen in die Ergebnisse von Datenanalysen mit KI und Big Data. Da immer mehr Geräte digital vernetzt sind, werden sie zu interessanten Zielen für Cyberangriffe. IT-Sicherheitsmaßnahmen werden daher immer wichtiger, was mehr Aufwand und Kosten verursacht. Durchsetzen können sich die Technologietrends allerdings nur, wenn Hochgeschwindigkeits-Datennetze wie die 5G-Mobilfunktechnik flächendeckend verfügbar sind und entsprechende Datenmengen ausreichend schnell übertragen werden können.