Industrie 4.0: Die Sensoren dieser Mittelständler werden mit KI immer klüger

Unternehmen wie Sick, IFM und Pilz haben die Digitalisierung früh erkannt. Jetzt werden ihre Sensoren mit Künstlicher Intelligenz immer klüger.

Sensorproduktion bei Sick in Waldkirch: Sick investiert zwölf Prozent seines Umsatz in Forschung und Entwicklung und liegt damit höher als die üblichen Entwicklungsaufwände anderer Industrieunternehmen.

Bild:  Sick AG

Dieser Text ist zuerst im Handelsblatt erschienen.

Nina Kadisch kann sich „gar nicht vorstellen, woanders zu arbeiten“. Dabei könnte sich die 30-jährige Mathematikerin aussuchen, bei wem sie anheuert. Denn junge Entwickler, die sich mit Algorithmen, Künstlicher Intelligenz und „Deep Learning“ auskennen, werden überall in der Industrie gesucht.

Es sind die Schlüsseltechnologien für selbstlernende Systeme und damit für die nächste Stufe der Digitalisierung. Die gebürtige Baden-Badenerin hat in Freiburg studiert und arbeitet bei Sick in Waldkirch. Mit ihrem Start-up-Team für Deep Learning versucht sie, die Sensorik von Sick immer klüger zu machen. Es geht um Bilderkennung – eines der heißesten Themen in der Industrie.

Der Sensorspezialist Sick braucht dafür kein „Lab“ in Berlin. Statt hippe Großstadt bietet der Mittelständler nordöstlich von Freiburg seinen jungen Forschern glänzende Möglichkeiten zum Outdoorsport. Der Südschwarzwald fängt direkt hinter dem Werkstor an. Kadisch findet das gut. Schließlich verbringt sie ja genug Zeit in geschlossenen Räumen.

Aber auch das hat bei Sick seinen Reiz. „Eigentlich sollte die Halle abgerissen werden“, sagt Vorstandschef Robert Bauer. Jetzt nutze man sie für die unternehmensinternen Start-ups. Die jungen Entwickler haben ihre Computertische im Kreis angeordnet, sitzen aber mit dem Rücken zur Mitte, in der sich ein runder Tisch befindet. „Wenn wir schnell etwas besprechen wollen, rollen wir einfach in die Mitte“, sagt Kadisch.

Eine Holztribüne für den Aufsichtsrat

Dem Vorstandschef gefallen solche praktischen Lösungen. „Kunden kommen mit ihrer Fragestellung, und wir schauen, wie wir mit der Verknüpfung unserer Sensorik mit Methoden der KI und des Deep Learning helfen können“, erklärt Bauer. Beispielsweise gehe es bei Paketversendern nicht nur um das Erkennen von Barcodes – auch das Erkennen durch eine intelligente Optik sei wichtig, um zum Beispiel zu verhindern, dass Pakete auf dem Band übereinanderliegen und Barcodes nicht gelesen werden können. Dadurch können Fehlsendungen vermieden werden. Die Systeme lernen dank Algorithmen mit jedem Fall hinzu und werden immer präziser. Größe und Form der Pakete spielen dann keine Rolle mehr.

Eine Sitztribüne aus Holzfaserplatten ziert ebenfalls die Halle. „Auch unser Aufsichtsrat hat hier schon getagt“, erklärt der Vorstandschef. Das Unternehmen gehört mehrheitlich der Familie des verstorbenen Unternehmensgründers Erwin Sick. Der Ingenieur wollte sich nach dem Krieg mit seinem optoelektronischen Wissen selbstständig machen, aber nie wieder für militärische Anwendungen entwickeln.

Mit dem ersten serienreifen Unfallschutz-Lichtvorhang gelang ihm 1952 der Durchbruch. 1956 zog das Unternehmen nach Südbaden. Der Gründer starb 1988 mit 79 Jahren. Seine Frau Gisela Sick führte die Firma als Hauptgesellschafterin aus den Aufsichtsgremien. Sie ist im Alter von 97 Jahren Ehrenvorsitzende des Aufsichtsrats, in dem eine Tochter und ein Enkel sitzen.

Umsatz hat sich in zehn Jahren verdoppelt

Operativ wurde das Unternehmen nach dem Tod des Gründers von familienfremden Managern geführt. Seit 2006 steht Robert Bauer, 59, an der Spitze. Der promovierte Elektroingenieur entwickelt das mit Optoelektronik groß gewordene Unternehmen zum breiten Sensorikanbieter mit mehr als 40.000 Produkten, die immer intelligenter verknüpft werden.

Seit 2011 hat sich der Umsatz nahezu verdoppelt auf 1,64 Milliarden Euro im Jahr 2018, bei 7,2 Prozent Umsatzrendite. Die Rendite ist allerdings wegen der hohen Aufwendungen in Zukunftstechnologien unter Druck. „2019 war ein turbulentes Jahr. Die Zurückhaltung im Automobil- und Maschinenbau war spürbar“, sagt Bauer. „Wir sind aber insgesamt profitabel gewachsen.“

Sonderkonjunkturen gibt es laut Bauer in der Prozessautomation. Insbesondere von den verschärften Abgasregeln für große Schiffe profitiert Sick mit seiner Emissionsmesstechnik. Auch das Geschäft mit Logistikern und Paketversendern und deren Automatisierungsprozessen laufe gut. Die endgültigen Zahlen gibt Sick erst im April bekannt.

Eine weitere Domäne von Sick sind Lidar in fahrerlosen Transportsystemen für die Industrie. Lidar sind Umgebungsscanner. Sie sind für autonomes Fahren unverzichtbar, da sie anders als Radar auch nichtmetallische Gegenstände erkennen. Sick zählt in dem Segment sogar zu den weltweit größten Anbietern. Aber ins Automobilgeschäft wollen die Schwarzwälder nicht. „Wir beschränken uns bei Lidar ausschließlich auf Industrieanwendungen. Der Automobilbereich wäre ein ganz anderes Geschäft.“

Umso erstaunlicher, dass Mittelständler aus Baden-Württemberg den großen Zukunftsmarkt für Industriesensorik voll im Griff haben. Einer der Hauptwettbewerber von Sick ist IFM mit Entwicklung und Produktion in Tettnang am Bodensee und Hauptverwaltung in Essen. Das Familienunternehmen wird von Martin Buck und Michael Marhofer geführt, jeweils Söhne der beiden Firmengründer.

IFM ist etwas kleiner als Sick und setzt mit mehr als 7000 Mitarbeitern eine Milliarde Euro um. Auch IFM zählt zu den Schlüssellieferanten für die vernetzte Industrie 4.0. Drehzahl-, Sicherheits-, Druck- oder Strömungssensoren von IFM sind unter anderem in Molkereien, Aufzügen, Windkraftanlagen und in der Autoproduktion im Einsatz.

Auch IFM investiert kräftig in Softwareentwicklung und hat seine Aktivitäten gebündelt. Wie bei Sick geht es darum, die von den Sensoren ermittelten Daten intelligent zu nutzen. „Wir bieten nicht nur Sensoren, sondern auch Systeme für die industrielle Automatisierung und individuelle Lösungen bei speziellen Anforderungen unserer Kunden jenseits des Standards“, sagt Martin Buck.

Innovationskraft in der Firmen-DNA

Beide Unternehmen wollen künftig mehr Systeme und Lösungen statt nur einzelne Komponenten verkaufen. Dafür sind die Mittelständler bereit, überdurchschnittlich zu investieren. So hat Sick den Anteil der Ausgaben für Forschung und Entwicklung von zehn auf zwölf Prozent erhöht. „Der technologische Wandel ist so tief greifend, dass diese zusätzlichen Mittel notwendig sind. Sonst würden wir unsere Zukunft aufs Spiel setzen“, sagt Sick-Chef Bauer. 500 der insgesamt 1000 Entwickler beschäftigen sich ausschließlich mit Software.

Noch höher sind die anteiligen Ausgaben für Forschung und Entwicklung bei Pilz. Seit Jahren investiert der Spezialist für sichere Automation aus Ostfildern bei Stuttgart 20 Prozent des Umsatzes. Das Unternehmen, das einst mit dem roten Aus-Knopf bekannt wurde, ist zwar mit 350 Millionen Euro kleiner als Sick, zählt aber zu dessen Konkurrenten, wenn es um Sicherheitstechnik geht. „Die Innovationskraft liegt in unserer DNA“, sagt Susanne Kunschert, die das Unternehmen zusammen mit ihrem Bruder Thomas Pilz führt.

Fast scheint es, dass je kleiner ein Unternehmen ist, desto größer die Anstrengungen sind. Aber in der Industrietechnik werden Sensoriksysteme immer wichtiger, weil sie riesige Datenmengen erfassen müssen. Für die Mittelständler bedeutet das, dass sie ordentlich investieren müssen, damit sie der Nachfrage zur intelligenten Datennutzung nachkommen und ihre Expertise nicht aus der Hand geben.

Kompetenzen erweitern, auch durch Zukäufe

Sick-Chef Bauer sieht da sogar Vorteile für Mittelständler: „Als Mittelständler sind Vertrauen, Flexibilität und Unabhängigkeit unsere entscheidenden Argumente.“ Dafür leistet sich Sick eine eigene Cybersecurity-Abteilung mit transparenten Meldesystemen. „Wir arbeiten mit der Cloud der Kunden, bieten aber auch unsere eigene Cloud an, wenn der Kunde das wünscht“, betont Bauer.

Sensoren als immer wichtiger werdende „Sinnesorgane“ der Industrie 4.0 ziehen auch neue Konkurrenten an. Der Maschinenbauer Trumpf etwa, eigentlich in der Blechbearbeitung mit Lasern zu Hause, hat vor einem Jahr Photonics von Philips mit Hauptsitz in Ulm für über 100 Millionen Euro übernommen und sich damit in das Geschäft mit Laserdioden eingekauft.

Laserdioden werden in Sensoren für digitale Datenübertragung eingesetzt, auch in Smartphones oder für autonome Fahrfunktionen. „Durch diese Akquisition wollen wir neue Produktfelder erschließen und unser bestehendes Portfolio an einer strategisch bedeutsamen Stelle erweitern“, sagt Trumpf-Chefin Nicole Leibinger-Kammüller.