Mobile „Rugged“ KI PCs zur Digitalisierung von Arbeitsprozessen in der Industrie 4.0

Robuste Technologie als Enabler der digitalen Transformation

Von Chemieanlagen über Offshore-Bohrplattformen bis hin zu arktischen Forschungsstationen – schwer zugängliche oder gefährliche Arbeitsbereiche stellen besondere Ansprüche an Menschen und Technik. Anforderungen, denen konventionelle IT-Systeme oft nicht gewachsen sind. Dabei ist gerade hier das Potenzial digitaler Technologien besonders groß: Echtzeitdatenerfassung, vernetzte Prozesssteuerung und KI-gestützte Analysen können Sicherheit, Effizienz und Produktivität erheblich steigern.

Die gute Nachricht: Auch in rauen Umgebungen lassen sich industrielle Prozesse zunehmend digitalisieren. Das liegt nicht nur an neuen Konzepten für Edge Computing, sondern auch an der Weiterentwicklung der Hardware. Rugged Mobilgeräte – Laptops und Tablets – sind speziell für solche Arbeitsorte entwickelt. Sie erlauben es, auch unter extremen Bedingungen digitalisierte Arbeitsabläufe zu realisieren und dabei höchste Sicherheitsstandards einzuhalten. Dazu zählen beispielsweise der MIL-STD-810H-Standard, der Geräte auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser, Staub, Stürzen, Vibrationen, Temperatur- und Luftdruckschwankungen testet, sowie ATEX-Zertifikationen, die den sicheren Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gewährleisten. Dies ist essenziell zum Schutz der Hardware in besonders anspruchsvollen industriellen Zonen wie Raffinerien, Chemieanlagen oder Getreidesilos.

Herausforderungen extremer Arbeitsumgebungen

In kritischen Industriebereichen müssen Geräte Herausforderungen meistern, die weit über die Robustheit von Standard-(Industrie-)Hardware hinausgehen: eisige Kälte, sengende Hitze, massive Temperaturschwankungen, permanente Vibration schwerer Maschinen, korrosive Atmosphären, Stürze aus mehreren Metern Höhe, der ständige Kontakt mit Feuchtigkeit, Staub oder aggressiven Chemikalien.

Besonders anspruchsvoll gestalten sich Einsätze in ATEX-Zonen – explosionsgefährdete Bereiche etwa in der chemischen Industrie, in Öl- und Gasanlagen oder in der Lebensmittelproduktion, wo schon feinster Mehlstaub Explosionen auslösen kann. Hier müssen elektronische Geräte nicht nur extremen physischen Belastungen standhalten und dauerhafte Spitzenleistung garantieren. Sie müssen gleichzeitig absolute Sicherheit vor jeder Art von Zündquelle gewährleisten.

Um Laptops und Tablets fit für Extremeinsätze zu machen, braucht es einen ganz eigenen Ansatz bei Entwicklung und Konstruktion. Moderne Rugged Devices werden von Grund auf mit widerstandsfähigen Hochleistungsmaterialien konzipiert. Für einen verlässlichen Schutz vor Überhitzung verwenden sie beispielsweise innovative, lüfterlose Kühlkonzepte ohne bewegliche Teile. Dies verhindert, dass Staub, Feuchtigkeit oder Dämpfe ins Geräteinnere gelangen und eliminiert somit eine der Hauptursachen für Geräteausfälle.

Vernetzung als Schlüssel zur Prozessoptimierung

Die Stärke der neuen Generation robuster Endgeräte liegt nicht allein in ihrer physischen Widerstandsfähigkeit. Ebenso wichtig ist die Fähigkeit zur Vernetzung und zur nahtlosen Integration. Das gilt an abgelegenen Orten mit mangelnder Netzabdeckung, wo es essenziell ist, Konnektivität sicherzustellen. Aber auch in der Produktionshalle ist dies relevant, wo sich die Devices in moderne Industrie-4.0-Ökosysteme einfügen müssen. Entscheidend ist die Kombination verschiedenster Kommunikationstechnologien – von 5G und Wi-Fi 6/6E über Bluetooth bis hin zu seriellen Schnittstellen wie RS-232. Diese sind für Legacy-Systeme notwendig, also technologisch veraltete Systeme, die noch in Gebrauch sind. Oder RJ-45 Ports für die Anbindung an industrielle Ethernet-Netzwerke und bestehende Maschineninfrastrukturen. Robuste Geräte müssen all diese Optionen unterstützen, um die Brücke zwischen alter und neuer Technologie schlagen zu können.

Edge Computing: Rugged Devices als Knotenpunkte

Die lokale Datenverarbeitung direkt am Einsatzort ist in der Industrie 4.0 von zentraler Bedeutung. Edge Computing erlaubt Echtzeitanalysen kritischer Prozessparameter. Robuste mobile Geräte können dabei als lokale Rechenknoten fungieren. Sie sammeln und verarbeiten Sensordaten und leiten die relevanten Erkenntnisse an übergeordnete Systeme weiter.

Ein Beispiel: Predictive Maintenance. KI-Algorithmen können auf Notebooks direkt an der Maschine Vibrationsdaten analysieren und Verschleißmuster erkennen, bevor kritische Ausfälle auftreten. Die lokale Verarbeitung garantiert dabei minimale Latenzzeiten und funktioniert auch bei temporären Netzwerkausfällen. Dank der Robustheit des Notebooks sind Stöße, Stürze und Metallspäne keine Gefahr für dessen Zuverlässigkeit.

Use Case: Logistik und Lagerhaltung

Es gibt zahlreiche Einsatzszenarien, in denen Rugged Devices ihre Widerstandsfähigkeit unter Beweis stellen: Fabriken, Baustellen, exponierte Orte, aber zum Beispiel auch Logistik- und Lagerprozesse. Ein auf einem Gabelstapler montiertes robustes Tablet etwa kann gefahrlos durch industrielle Umschlagplätze transportiert werden, dabei in Echtzeit Routenoptimierung durchführen und Warenbestände via Barcode- oder RFID-Technologie (Radio-Frequency Identification) erfassen. Währenddessen kommuniziert es nahtlos mit übergeordneten ERP- und Warehouse-Management-Systemen. Das macht unter anderem Echtzeitinventarisierung, optimierte Kommissionierprozesse und eine lückenlose Rückverfolgbarkeit von Waren möglich. Ausfallzeiten und menschliche Fehler werden reduziert und es trägt zu vollständiger Transparenz entlang der gesamten Lieferkette bei.

Mehrstufige Sicherheitskonzepte

Nicht nur der physische Schutz vor Gefahren und Umwelteinflüssen zahlt auf die Sicherheit in kritischen Industrieumgebungen ein, sondern auch das Thema Cybersecurity. Je stärker industrielle Systeme vernetzt werden, desto wichtiger wird der Schutz vor digitalen Bedrohungen.

Moderne Rugged Laptops und Tablets integrieren deshalb hardwarebasierte Sicherheitsfunktionen wie Trusted Platform Modules (TPM). Sie unterstützen Multi-Faktor-Authentifizierung durch biometrische Sensoren oder Smartcard-Reader. Und sie ermöglichen die nahtlose Integration in Mobile Device Management (MDM) Plattformen, mit denen Unternehmen alle mobilen Geräte zentral verwalten und sichern können. Auch bei verteilten Teams garantiert das die Einhaltung zentraler Sicherheits- und Compliance-Richtlinien.

Modulare Flexibilität für individuelle Anforderungen

Ein weiterer Erfolgsfaktor von robusten Mobillösungen liegt in der Adaptierbarkeit. Jeder Einsatzbereich stellt spezifische Anforderungen: Während in der Wüste extreme Hitze und Sandstürme dominieren, müssen Systeme auf Bohrinseln salziger Atmosphäre und starken Vibrationen widerstehen.

Mit modularen Designkonzepten lassen sich Grundsysteme flexibel erweitern und an konkrete Einsatzbedingungen anpassen. Von speziellen Displays mit bis zu 1.200 Nits Helligkeit für den Outdoor-Einsatz über Touchscreens, die auch bei Nässe funktionieren, bis hin zu explosionsgeschützten Gehäusen für ATEX-Zonen – die Konfiguration erfolgt passgenau für die jeweilige Anwendung.

KI und 5G als Gamechanger heute und in Zukunft

Die Verschmelzung robuster Hardware mit intelligenter Software wird die Art, wie wir in kritischen Umgebungen arbeiten, grundlegend verändern. KI-gestützte Echtzeitanalyse ermöglichen bereits heute die frühzeitige Erkennung von Maschinenfehlern. Bei Infrastrukturinspektionen in Windparks oder an Pipelines unterstützt KI-basierte Bildverarbeitung die automatische Schadenserkennung, bevor kritische Sicherheitsrisiken entstehen. Robuste KI-fähige Systeme haben das Potenzial, sich von passiven Kommunikationsschnittstellen zu aktiven Assistenten für Techniker und Ingenieure zu entwickeln.

Gleichzeitig eröffnen Technologien wie 5G mit extrem niedrigen Latenzen neue Möglichkeiten für Fernsteuerung und Augmented Reality (AR) Anwendungen. So kann sich beispielsweise ein Facharbeiter, der eine Roboterzelle konfiguriert, direkt vor Ort über den Laptop Expertenunterstützung via AR einblenden lassen. Unternehmen, die diese Technologien frühzeitig adaptieren, verschaffen sich entscheidende Wettbewerbsvorteile in der digitalen Transformation.