Tag Elektronik

Wie Unternehmen und Verbraucher von KI-Integration im Produkt profitieren

Embedded KI in der Industrie (Bildquelle: @AITAD)

Künstliche Intelligenz (KI) ist ein Schlagwort und eine mittlerweile fast unübersichtliche Welt. Gerade mittelständische Unternehmen stehen vor der Herausforderung, rechtzeitig entsprechende Lösungen zu finden oder Ressourcen zu schaffen und Knowhow zu entwickeln. Die Herausforderung beginnt aber schon früher: Vom Produktmanagement bis zur Forschung und Entwicklung müssen alle wissen, wie ein nutzenorientierter Innovationsprozess mit KI abläuft und was dies im kurz- bis zum langfristigen Produktzyklus bedeutet.

Als Embedded-KI werden Elektroniksysteme bezeichnet, in denen KI autark und lokal wirkt. Das Marktpotenzial ist enorm – mitverursacht durch Mitläufertrends wie (I)IoT, entsprechende Connectivity, Security und Cloud Services. Allied Analytics schätzt den KI-Halbleitermarkt im Jahre 2030 auf über 190 Mrd. US-Dollar Volumen. Zum Vergleich: das Wachstum des AI-as-a-service-(Cloud-)Marktes wird auf fast 44 Mrd. US-Dollar im gleichen Zeitraum geschätzt.

Embedded-KI-Innovationen

Embedded-KI ist erst am Anfang seines Entfaltungspotenzials, sodass dies im aktuellen Stadium jedem Produkt einen Unique Selling Point (USP) verpasst. Wichtig ist jedoch stets, dass Einsatz und Nutzen für den Hersteller und Anwender miteinander in Einklang sind. Dabei schafft Embedded-KI vor allem in den Bereichen Maschinenbau, Medizin, Verbraucher, Automotive sowie in der Produktion und Herstellung Verbesserungen, erschafft neuartige Funktionen und kann sogar Leben und Umwelt retten. Cloud-KI allein ist nur ein Übergang, die Zukunft liegt bei dezentraler Verarbeitung, ist sich Viacheslav Gromov, Geschäftsführer des Embedded-KI-Anbieters AITAD, sicher: „Wir arbeiten am Sensor auf der Platine mit derart großen Datenmengen, dass wir sie gar nicht weiter übertragen könnten. Die KI muss sie direkt vor Ort weiterverarbeiten und verwerfen, um die gewollten, tiefgehenden Zusammenhänge aufzuspüren.“

Mit Embedded-KI wird die lokale Verarbeitung großer Datenmengen ermöglicht, sodass das Risiko des Abfangens oder Manipulieren von sensiblen Daten verringert wird. Das führt zu einer höheren Daten- und Systemsicherheit. Ein Gerät muss keine performante Netzwerkinfrastruktur vorhalten, um Daten verarbeiten zu können. Somit ist eine geringere Konnektivität erforderlich, was die Produktionskosten reduziert. Embedded-KI lebt auf beschränkten Ressourcen, was Stromversorgung (auch Batteriebetrieb), Rechen- und Speicherleistung angeht. Solche Komponenten erfassen und verarbeiten die Daten sofort, und können darauf in Millisekunden reagieren, was bei vielen Anwendungen ein Muss ist. Ebenso kann das Gerät Daten in Echtzeit analysieren und überträgt nur das, was für die weitere Analyse in der Cloud relevant ist (Stichwort: Datenmengen reduzieren).

Ein Markt mit großem Wachstumspotenzial

In der Praxis lässt sich Embedded-KI in drei wesentliche Einsatzgruppen aufteilen: funktionale Innovationen, User Interaction und Predictive/Preventive Maintenance. Ersteres ermöglicht neuartige Funktionen, die den Zielnutzen eines Produkts oder Prozesses optimieren oder gar verändern. Als zusätzliches, sich daraus ergebendes Feld wird User Interaction ausgelagert. Diese erstreckt sich von einfacher Sprach-Befehlseingabe (d.h. KWS, Keyword Spotting) über Gestenerkennung bis hin zu komplexeren Mensch-Maschine-Kollaborationen wie Bedienertracking, Augentracking oder Werkstückerfassung. Als wohl größte „hidden needs“ vieler Produkthersteller sind aktuell die typischen Wartungsthemen wie die vorausschauende Wartung oder vorbeugende Wartung anzusehen, die über einfaches Condition Monitoring hinausgehen und wirklich frühzeitige und intelligente Vorhersagen über konkrete Fehlerbilder liefern.

„Die meisten Unternehmen wissen oft gar nicht, was in ihren Produkten für Möglichkeiten stecken.“ erklärt Gromov. „Wir haben ein Labor, in denen wir mit modernster Technik Daten sammeln, aber auch in wenigen Stunden Hardware produzieren und für die Serie testen können. Von der Vielzahl der Möglichkeiten, Embedded-KI zu integrieren, sind die meisten unserer Kunden sichtlich überrascht. In den Kunden-Prototypen kommen aber nur die Komponenten, die den größtmöglichen Nutzen für den Kunden und Anwender haben. Der Embedded-KI-Markt ist teilweise noch sehr undurchsichtig. Hier braucht es definitiv noch mehr Aufklärungsbedarf – vom Management bis hin zu den Entwicklern.“

Unternehmen sollten auf Individuallösungen setzen

Der Embedded-KI-Markt ist noch weitgehend unbesetzt, wobei immer mehr Insellösungen oder niederschwellige Angebote hinzukommen. „Wir empfehlen Unternehmen ganz klar einen Ansatz weg von fertigen Insellösungen. Diese können nur begrenzt auf die Bedürfnisse angepasst werden, mit kleineren oder größeren Abstrichen. Individuelle Systemanfertigungen haben einen viel größeren Spielraum. Das heißt herauszufinden, welches KI-Modell ins Produkt passt, wie sie sich effektiv auf Hardware umsetzen lässt, dafür die entsprechenden Systemkomponenten anhand gesammelter und ausgewerteter Daten zu entwickeln, das Ganze anhand eines Prototyps umzusetzen und in Praxis zu testen. Das klingt am Anfang nach viel Aufwand. Wenn man sich aber anschaut, wie lange das Produkt auf dem Markt ist und welche Vorteile Unternehmen und Nutzer zum Beispiel auch gerade im Bereich Preventive/Predictive Maintenance davon haben, dann lohnt sich die Investition auf jeden Fall,“ so Gromov weiter.

Täglich ergibt sich ein ähnliches Bild bei der Produktentwicklung, meint Viacheslav Gromov: „Aufklärung, Ressourcen und Kompetenzen sind das eine. Darüber hinaus gibt es erfahrungsgemäß einige Stolpersteine: Die meisten Mittelständler scheitern bereits an Datenarten. Meistens werden Daten unüberlegt gesammelt – mit falschen Intervallen, Abtastraten, Auflösungen, mit falscher Sensorik oder am falschen Ort. Spätestens sind es aber die spezifischen Anforderungen außerhalb des Standardprozesses, die den Endpunkt der eigenen Entwicklung bedeuten. Probieren Unternehmen beispielsweise ein Machine-Learning-Modell mit DNNs (also sogenannten verzögerten neuronalen Netzen) mit den gängigen Frameworks zu implementieren, stoßen sie schnell an Grenzen. Das geht nur mit eigener Erfahrung und eigens angepassten, halbautomatisierten Werkzeugen.“

Quellenangaben:
-Artificial Intelligence Chip Market Size, Share | Analysis-2030 (alliedmarketresearch.com)
-Artificial Intelligence as a Service Market Trends and Growth Forecast 2030 | MRFR (marketresearchfuture.com)

Weitere Informationen: https://aitad.de

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Systemtechnik LEBER unterstützt Forschungsprojekt

Oliver Anton, Doktorand Joint Lab „Integrierte Quantensensoren“, Humboldt-Universität

Nürnberg, den 2.12. 2021 – Wenn Elektronik-Expertise auf Forschergeist trifft: Vor genau einem Jahr empfahl die STL Systemtechnik LEBER GmbH (www.leber-ingenieure.de), ein etablierter Anbieter von Lösungen im Bereich Systems Engineering, Elektronik und Stromversorgungen, ein ganz besonderes Schaltnetzteil für ein Entwicklungsprojekt des Instituts für Physik an der Humboldt-Universität Berlin: Das Ultra-Low-Noise DAITRON RFS50-Netzteil (1mV). Im Rahmen des Projekts, das die Erforschung atombasierter Technologien für die Feldsensorik und Metrologie zum Fokus hat, wird es als Spannungsversorgung für ein inhouse entwickeltes 19″ Rack-System verwendet. Diese Racks können mit verschiedenen Modulen wie hochstabilen Stromtreibern für Laserquellen oder Temperaturcontrollern bestückt werden. Die Anwendung der Laser zielt auf die Erzeugung ultra-kalter Atome ab, um diese letztlich als Quantensensoren verwenden zu können.

„Das DAITRON RFS50 weist hervorragende Rausch- und EMV-Eigenschaften auf“, begründet Oliver Anton die Entscheidung für das Schaltnetzteil. Er ist Doktorand des Joint Labs „Integrierte Quantensensoren“ des Instituts für Physik an der Humboldt-Universität. „Diese Eigenschaften sind für den stabilen Betrieb von frequenzstabilen Laserquellen – und damit des Experiments – besonders wichtig, da sie das Auftreten von Störungen im Experimentverlauf verhindern. Störungen, deren Ursache wir nur sehr schwer ermitteln könnten, und die im schlimmsten Fall sogar Auswirkungen auf benachbarte Experimente nach sich ziehen.“

Höherer Wirkungsgrad – weniger Abwärme

Ein weiterer Pluspunkt für das Schaltnetzteil RFS50 war, dass es EMV-technisch mit dem zuvor verwendeten Linearnetzteil auf Augenhöhe war, gleichzeitig aber weniger Bauraum benötigt und durch den deutlich höheren Wirkungsgrad weniger Abwärme produziert. Ebenfalls von Vorteil war, dass das DAITRON Schaltnetzteil dem im Experiment verwendeten Vorgängermodell hinsichtlich Bauweise und Maße so entsprach, dass die bis zum Zeitpunkt seiner Einführung entwickelte Elektronik ohne zeitintensive Anpassungen weiterverwendet werden konnte. Auf diese Weise war die Integration des Netzteils so unkompliziert, dass der ursprüngliche Zeitplan eingehalten und die Projektziele erreicht werden konnten. Entsprechend positiv fällt das Fazit von Anton aus: „Wir können das DAITRON RFS50 uneingeschränkt weiterempfehlen und werden es bei künftigen Bestellungen auf jeden Fall wieder in Betracht ziehen“.

Und Denny Vogel, Schaltnetzteil-Experte bei Systemtechnik LEBER, bestätigt: „Möglichst geringe Störungen sind tatsächlich die große Stärke der DAITRON-Netzteile – und zwar sowohl bei der Netzrückwirkung als auch auf der DC Ausgangsseite und den abgestrahlten Emissionen“. Dabei kommt DAITRON mit deutlich weniger Entstörkomponenten wie Kondensatoren und Induktivitäten aus als industrielle Schaltnetzteile. Im Januar zeichnete die Fachzeitschrift COMPUTER&Automation das DAITRON RFS50 im Rahmen der Wahl des „Produkt des Jahres 2021“ daher mit dem zweiten Platz in der Kategorie „Stromversorgungen“ aus.

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Über das Institut für Physik, Humboldt Universität Berlin
Das Institut für Physik, das im März 2003 seinen Neubau am Wissenschaftsstandort Berlin-Adlershof bezogen hat, erfreut sich jährlich einer auf hohem Niveau stabilisierten Zahl von Studienanfängern. Seine Forschungsaktivitäten gliedern sich in die Schwerpunkte Elementarteilchenphysik, Festkörperphysik, Makromoleküle/Komplexe Systeme und Optik/Photonik. Außerdem sind als weitere Forschungsgebiete die Didaktik der Physik und institutsübergreifend die Mathematische Physik vertreten. Neben der Kooperation mit Arbeitsgruppen der Institute für Biologie, Chemie, Mathematik und für Medizinische Physik und Biophysik der Humboldt-Universität sowie mit verschiedenen Arbeitsgruppen der anderen Berliner Universitäten und der Potsdamer Universität unterhält das Institut für Physik intensive Kontakte und Kooperationen mit zahlreichen außeruniversitären Einrichtungen des Berlin-Brandenburger Raums.
www.physik.hu-berlin.de

Die Systemtechnik LEBER ist ein führender Anbieter von Lösungen im Bereich Antriebstechnik, Digitalelektronik, Feldbus- und Kommunikationstechnik, Leistungselektronik und individueller Stromversorgungen sowie Leistungsstellern. Für namhafte Hersteller aus Medizintechnik, Luftfahrt und industrieller Automatisierung sowie der Automotive und Consumer Electronics Branche entwickelt das fränkische Unternehmen Konzepte sowie Elektronik, Hard- und Software mit einem festen und erfahrenen Ingenieurstamm inhouse und leistet Unterstützung in allen Phasen der Produktentwicklung – vom Prototypenbau bis hin zur Serieneinführung. Zu den bekanntesten Kunden der Leber zählen VW, Siemens und Airbus. Systemtechnik LEBER GmbH & Co. KG ist ein Unternehmen der BURGER GROUP.

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Philips Monitore unterstützt gemeinsam mit CTL und TCO Development ein Pilotprojekt zur Reduzierung

Amsterdam, 1. Oktober 2021 – MMD, führendes Technologieunternehmen und Markenlizenzpartner für Philips Monitore, setzt bei seinem Engagement für nachhaltigere Monitortechnologien neue Umweltstandards. Ab sofort ist das Unternehmen – gemeinsam mit Closing the Loop, einem weltweiten Anbieter von Dienstleistungen im Bereich umweltfreundliche Beschaffung, und TCO Development, der Organisation hinter der weltweit führenden IT-Nachhaltigkeitszertifizierung TCO Certified – Teil eines Pilotprojekts zur nachhaltigen Reduzierung von Monitorabfall. Das Projekt ist eines von acht Pilotprojekten, die von der PREVENT Waste Alliance unterstützt werden. Die Plattform für Austausch und internationale Zusammenarbeit hat es sich zum Ziel gesetzt, Abfälle zu minimieren, Schadstoffe zu vermeiden und die Wiederverwendung von Ressourcen zu maximieren. Philips Monitore unterstützt damit ein Projekt, das eine zertifizierte Lösung für abfallneutrale Elektronik auf Monitore ausweitet und damit neue Standards für eine Branche setzt, in der die Nachfrage nach umweltfreundlicher Beschaffung steigt.

Herausforderung Elektroschrott
50 Millionen Tonnen pro Jahr – Elektroschrott (E-Schrott) ist eine der dringendsten Herausforderungen, mit denen unsere Gesellschaft heute konfrontiert ist. Entsorgt wird dieser Abfallberg – so ein Bericht der Platform for Accelerating the Circular Economy (PACE) und der UN E-Waste Coalition1 – überwiegend per Schiff in afrikanische oder andere Schwellenländer. Hinzu kommt eine beträchtliche Anzahl gebrauchter Monitore, die in diesen Regionen der Welt weiter genutzt werden. Das Problem: Mit ihren nur sehr kleinen eingebauten Platinen, die eine Wiederverwertung durchaus interessant machen könnten, sowie den eingebrannten Chemikalien wie Blei und Quecksilber gelten vor allem Computerbildschirme als Sorgenkind des Recyclings und der Kreislaufwirtschaft. Zumindest in Afrika kann ein Großteil davon nicht ordnungsgemäß recycelt werden, da es an geeigneten Anlagen und Ressourcen fehlt. Denn mit einem ordnungsgemäßen Recycling ist kein Geld zu verdienen.

Ausrangierte Monitore, die sich auf Mülldeponien stapeln, stellen ein erhebliches Risiko für die menschliche Gesundheit und die Umwelt dar. So können giftige Bestandteile und Chemikalien ins Grundwasser sickern, das Leben im Meer gefährden und das umliegende Land verunreinigen. Sind die Displays über einen längeren Zeitraum extremer Hitze und Sonne ausgesetzt, können Chemikalien zudem in die Luft verdampfen, diese verschmutzen und die Atmosphäre schädigen. Daher werden insbesondere angesichts des ständig steigenden Verbrauchs von Unterhaltungselektronik dringend wirksame Lösungen für den Umgang mit Elektroschrott benötigt.

Philips Monitore: mit Abfallkompensation die Herausforderung annehmen
Mit Closing the Loop (CTL) und TCO Development unternimmt Philips Monitore einen nachhaltigen Schritt, um der Herausforderung Elektroschrott zu begegnen. Im Rahmen des ECoN-Pilotprojekts unterstützt Philips Monitore CTL und eine Koalition aus länderübergreifenden Partnern wie dem Forschungsinstitut Öko-Institut e. V. und den lokalen nigerianischen Partnern Verde Impacto, Hinckley Recycling sowie SRADev Nigeria bei der Ausweitung eines bewährten Abfallkompensationsprogramms auf Monitorabfälle und bei der Erweiterung der Zertifizierung TCO Certified Edge, E-waste Compensated. Das Projekt wird von der PREVENT Waste Alliance, einer Initiative des deutschen Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ), finanziert.

Die Abfallkompensation schließt den Kreislauf des Lebenszyklus von Elektronikgeräten. Gegen eine Gebühr, die auf den Kaufpreis neuer Elektronikgeräte aufgeschlagen wird, arbeitet CTL mit lokalen Partnern zusammen, um Altgeräte zu sammeln und sicher zu recyceln. Die auf diesem Wege gewonnenen Materialien werden dann wieder für die Herstellung neuer Produkte eingesetzt, die dadurch abfallneutral werden. Um das Kompensationssystem auf Monitore auszuweiten, arbeiten CTL und Philips Monitore mit dem deutschen Öko-Institut, einer führenden, unabhängigen Umweltforschungs- und Beratungseinrichtung, zusammen. CTL gewährleistet die Rückverfolgbarkeit, den Transport und das sichere Recycling der gesammelten Abfälle. Das Öko-Institut dagegen konzentriert sich auf ökologische und soziale Risiken sowie auf Solidität der Dienstleistung.

„Unsere Welt verändert sich rasend schnell – technologisch, aber auch im Hinblick auf unsere Umwelt. Mit dem ECoN-Projekt stellen wir uns einer der größten Herausforderungen der Elektronikindustrie. Wir unterstützen damit ein Pilotprojekt, das darauf abzielt, dieses Problem anzugehen. Und zwar nicht nur durch die Verringerung unseres Abfall-Fußabdrucks, sondern auch durch die Einführung eines zertifizierten Prozesses, der neue Nachhaltigkeitsstandards für die Monitorindustrie setzt“, sagt Stefan van Sabben, Global CSR and Sustainability Senior Manager bei MMD, Philips Monitore.

„Wir freuen uns sehr, mit Philips Monitore zusammenzuarbeiten. Wir bekräftigen damit unsere Vision, dass der Abbau des Elektroschrottberges wirtschaftlich, ökologisch und sozial sinnvoll ist. Es ist großartig, mit einem Partner zu kooperieren, der unsere Motivation teilt, unseren Planeten zum Besseren zu verändern, und der bereit ist, „Business for Good“ auf ein neues Level zu heben, indem er sich an dem ECoN-Pilotprojekt beteiligt, das die legale und verantwortungsvolle Sammlung und Behandlung von Elektroschrott in Entwicklungsländern finanziert. Mit Philips Monitore an unserer Seite sind wir sicher, dass die Ausweitung der Abfallkompensation auf Bildschirme ein Erfolg sein wird“, sagt Joost de Kluijver, Gründer und CEO von CTL.

Das Konzept der Abfallkompensation ist bereits eine Norm für das öffentliche Beschaffungswesen und als grüne oder „abfallneutrale“ Beschaffungslösung für Handys, Laptops und Tablets anerkannt. In den vergangenen acht Jahren hat CTL durch das sichere Sammeln und Recyceln von Mobiltelefonen verhindert, dass mehr als drei Millionen Geräte auf Mülldeponien landen, und damit über 2.000 Menschen zu einem zusätzlichen Einkommen durch sichere Arbeitsplätze verholfen.

Mehr zum Pilotprojekt unter: https://prevent-waste.net/en/pilotprojects/nigeria/
Das Projekt wird von der PREVENT Waste Alliance, einer Initiative des deutschen Bundesministeriums für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ), finanziert. Mehr unter: https://prevent-waste.net/en/startseite/

Mehr über nachhaltige Displays von Philips Monitore unter: https://www.philips.de/c-e/so/monitore/green-monitors

Über Closing the Loop
Closing the Loop ist ein Sozialunternehmen, das grüne Konzepte für abfallneutrale Technologie anbietet. Das 2012 gegründete, preisgekrönte Positive-Impact-Unternehmen arbeitet mit der Tech-Industrie und der NGO Community zusammen und engagiert sich darüber hinaus auch in der Forschung (Kreislaufwirtschaft, Abfallreduzierung und informelles Community Empowerment). Closing the Loop hilft Tech-Nutzern und -Verkäufern auf der ganzen Welt, mittels eines pragmatischen, positiven und wertorientierten Service namens Abfallkompensation einen ersten Schritt in Richtung eines nachhaltigen Konsums zu gehen.
Mehr unter https://closingtheloop.eu/.

Über TCO Certified
Mit über 30 Jahren Erfahrung ist TCO Certified die weltweit führende Nachhaltigkeitszertifizierung für IT-Produkte. Unsere umfassenden Kriterien sind darauf ausgerichtet, die soziale und ökologische Verantwortung während des gesamten Produktlebenszyklus zu fördern. Die Zertifizierung deckt elf Produktkategorien ab – darunter Bildschirme, Computer und mobile Geräte. Die Einhaltung der Kriterien wird sowohl vor als auch nach der Zertifizierung von unabhängiger Seite überprüft.

1 A New Circular Vision for Electronics: Time for a Global Reboot, World Economic Forum, Switzerland, 2019 http://www3.weforum.org/docs/WEF_A_New_Circular_Vision_for_Electronics.pdf

Über MMD
MMD-Monitors & Displays Holding B.V. („MMD“), registriert in den Niederlanden, mit Hauptsitz in Amsterdam, ist ein hundertprozentiges Unternehmen von TPV Technology Limited („TPV“), einem der weltweit führenden Hersteller von Monitoren und LCD-Fernsehern.
MMD-Monitors & Displays Holding B.V. („MMD“) vermarktet und verkauft weltweit exklusiv LCD-Bildschirme der Marke Philips unter der Markenlizenz von Koninklijke Philips N.V. Durch die Kombination des Markenversprechens von Philips mit der Fertigungskompetenz von TPV bei Displays nutzt MMD einen schnellen und zielgerichteten Ansatz, um innovative Produkte auf den Markt zu bringen.

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