Neue Technologien der BMW Group IT im DataCenter-Diaries-Podcast #19 BMW, das Meta-Universum, das Quantencomputing und ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele

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Andre Luckow ist stets auf der Suche nach neuer IT, die zu BMW passt; denn er verantwortet bei der BMW Group IT den Bereich Innovation und neue Technologien. In dem öffentlich zugänglichen „Technology Tech-Radar“ des Automobilbauers wird ersichtlich, was das gegenwärtig ist: Quantumcomputing, Nachhaltigkeit, das „industrielle Metaverse“. Im „DataCenter-Diaries“-Podcast #19 erläutert er, warum das so ist. Der Artikel zeigt einige Highlights daraus auf.

„Wir stellen sicher, dass uns kein Trend verloren geht“, so beschreibt Luckow das Aufgabengebiet des BMW-Unternehmensbereichs, für den er verantwortlich ist. Und dafür tut der Konzern einiges. So hat im Frühjahr dieses Jahres etwa auf dem Münchner Digital Campus der „BMW IT Innovation Summit“ stattgefunden. Und es wuselte. Fast sah es aus, als fände eine kleine Kongressmesse statt – internationale Gäste und Sprecher von China bis USA, hauptsächlich Dokotoranden, und smarte Präsentationsstände.

Zum Beispiel haben Teilnehmer aus China gezeigt, wie sich die Konfiguration von Autos auf Handys packen lässt, was in Fernost zum einen viel beliebter ist als hierzulande zum anderen aber eine stete Herausforderung, weil es eine unübersichtliche Fülle von mobilen Endgeräten gibt. Aber auch die neuen Möglichkeiten des Metaverse werden ausgelotet. So konnten Besucher sehen, wie sich die Außenhülle von BMW-Fahrzeugen dem eigenen Geschmack, quasi on the fly verändern lässt. Aus einheitlichem Grau oder Weiß wird ein Action-Szenario oder ein Streetart-Outfit.

Welche IT-Trends Luckow aktuell auf dem Schirm hat, verdeutlicht der „Technology Tech-Radar“. Im Bereich „Sustainability“ findet sich etwa „Green IT“ und die Kreislaufwirtschaft, im Segment „Future Computing“ etwa das neuromorphe und optische Computing sowie der Einsatz von Quantencomputern und im Abschnitt „New Interfaces“ der Bereich „Metaverse“, wobei hier nicht nur das gemeint ist, was Meta darunter versteht, sondern die digitale Welt allgemein.

„Das Innovationsteam selbst ist klein, aber fein und schlagkräftig“, sagt Luckow zu seinem Team aus 20, 30 Leuten, aber Bestandteil des Digital Campus in München mit rund 4.500 Mitarbeitern. Dieser ist selbst Ausdruck eines Wandels, da die Digitalisierung heute alle Unternehmensbereiche betreffe und nicht nur die klassische IT, wie sie früher aufgestellt war. „Kein neuer Business Prozess oder eine Funktion im Fahrzeug kommt mehr ohne digitale Technologien aus“, hält Luckow fest.

Er setzt hinzu: „Wir in der IT sind natürlich für die Prozesse zuständig, die am Ende des Tages überhaupt einen Automobilbau ermöglichen - angefangen bei der Automobilentwicklung mit vielen, vielen Simulationen vom Crash bis zur Aerodynamik. Das Fahrzeug muss aber auch gebaut werden, mithilfe einer der komplexesten Supply Chains überhaupt, mit einem möglichst reibungslosen Ablauf in der Fabrik und es muss verkauft werden. Zudem bieten wir jede Menge Services rund um die Fahrzeuge an, von der Finanzierung und Leasing bis zur Vernetzung. Jede Innovation kann uns Vorteile verschaffen: bessere Produkte, effizientere Prozesse, ein besseres Nutzererlebnis.“

Um überlappungsfrei zu arbeiten, benötigten die diversen Tech Offices ein Instrument wie den Trend Radar, um Technologie-Impulse aus dem Innovationsökosystem einzusammeln und zu kanalisieren und daraus ein relativ schlagkräftiges Innovationsportfolio zu schnüren, erläutert Luckow.

Dazu gehöre die Einteilung in verschiedene Phasen. So tauchen etwa in der so genannten Watch-Phase ständig neue Innovationen auf. Das sind Technologien, über die zwar die Experten sprechen, die aber noch keinen Eingang in den Mainstream gefunden haben. So habe sein Team generative KI schon seit Jahren auf dem Schirm und sogar erste Erfahrungen sammeln können.

Das Industrial Meta-Universum und Sordi

In der Erläuterung zum Trend Radar ist zu lesen, dass es bei BMW beim Meta-Universum um die schrittweise Übertragung von Erfahrungen in eine virtuelle Realität geht. Das Metaversum werde durch Interoperabilität und Interkonnektivität gekennzeichnet sein und die Grenzen zwischen Anwendungen, Diensten und Daten aufheben. Digitale Zwillinge verlagerten Produktionsstandorte in eine virtuelle Umgebung, und gemeinsame digitale Talentpools ermöglichen neue Arbeitsansätze.

Luckow erläutert, dass sich 'Industrial Metaverse' mit allem befasst, was die Unterstützung durch Meta-Technologien der Entwicklungs- und Produktionsprozesse betrifft. So könne zum Beispiel das Endprodukt bereits im Entwicklungsprozess erlebbar werden und zu Entscheidungen führen, die trotzdem quasi Hand und Fuß haben, weil sie auf Simulationen und Fakten basieren. Die ersten Bereiche, in denen BMW auf High Performance Computing gesetzt habe, waren dann auch Crash-Test- und Aerodynamik-Simulationen.

„Heutzutage setzen wir aber auch für unsere Produktionsverfahren digitale Simulationen ein“, holt er aus und verweist auf gemeinsame Auftritte mit Nvidia, in denen die Digitalen Fabriken von BMW vorgestellt worden sind.

Nvidia Omniverse erlaubt Produktionsplanung bis ins kleinste Detail

Zuerst der Digitale Zwilling, dann baut BMW in Ungarn die Fabrik für Autos mit Elektroantrieb

Nvidia Omniverse auf der GTC 2023

Industrielle Virtualität als Realität

Das Schöne der Planung für das neue Werk in Ungarn sei, dass der digitale Zwilling, der schon zwei Jahre vor der Grundsteinlegung die simulierten Umgebungen erlaubt habe, bereits die Planungsprozesse zu optimieren, die Arbeitsabläufe zu testen. Er ermögliche, dass verschiedene Fachabteilungen vom Real Estate Management bis zu den Robotik-Fachleuten zusammenarbeiten könnten. Lukow schwärmt: „Es eröffnen sich fantastische Möglichkeiten.“

Und das gilt auch selbst wenn die Werkhallen in Betrieb sein werden. Denn regelmäßige Scans der Realität würden dann dafür sorgen, dass auch der Digitale Zwilling ein Update erfährt. Es lässt sich beispielsweise genau nachvollziehen, was wo gestanden hat, warum was wo vermisst wird - Teile, Funktionen, Manpower....

Lukow erläutert: „Also ein Fahrzeug wird aus mehreren 1.000, wenn nicht gar 10.000 Teilen zusammengebaut.“ Die Komplexität des Herstellungsprozesses ist dementsprechend geradezu „unheimlich“. Dementsprechend seien die Ambitionen hoch, jedes Teil möglichst genau verfolgen zu können, um am Ende des Tages die Prozesse von einem bis zum anderen Ende optimieren zu können.

Offene Standards für 3D-Inhalte

Pixar, Adobe, Apple, Autodesk und Nvidia bilden Allianz für OpenUSD

Das Faszinierende sei, dass sich wirklich jedes Bestandteil einer Fabrik von einer Gitterbox bis zu Testgeräten und Bändern in das digitale Modell integrieren lasse. Möglich werde das durch die Verwendung eines Universal-Descirption-Formats. Und letztlich könnten die digitalen Abbilder miteinander agieren. Tatsächlich seien die Digitalen Zwillinge auch der Playground für das Training unserer Künstlichen Intelligenz." Und diese Ergebnisse kämen zum Beispiel wieder der Roboterprogrammierung zugute.

Für das Daten-Management nutzt BMW Frameworks von „Nvidia Omniverse“ und für die Berechnungen High-Performance-Rechner, unter anderem ausgestattet mit den Grafikprozessoren von Nvdia. Luckow macht aber auch deutlich, dass die Daten eine andere Qualität haben als etwa die frei verfügbaren Daten aus dem Internet, die etwa "ChatGPT" nutzt.

„Sordi“ - Synthetic Object Recognition Dataset for Industries - lautet die Bezeichnung des synthetischen Daten-Sets von BMW, die der Konzern als das „umfassendste Industriedatenset“ bezeichnet und sowohl veröffentlicht als auch nutzbar gemacht hat. Damit lassen sich 'Gegenstände' anhand ihrer physikalischen Eigenheiten modellieren.

Dazu ein Beispiel: Man kann sich gut vorstellen, dass die intelligenten Roboter in Fabriken in hohem Maße auf Computer-Vision-Aufgaben (CV) angewiesen sind, zum Beispiel Objekterkennung und -erfassung. Diese Aufgaben für das Wahrnehmen der Umgebung und die Reaktion auf Ereignisse ist durch das Training von Deep-Learning-Modellen (DL) auf den großen kommentierten Datensätzen möglich.

In einer Studie zum synthetischen Industriedatensatz für die Objekterkennung, der mit Omniverse erstellt wurde - acht Industrieobjekte in 32 Szenarien und 200.000 fotorealistisch gerenderten Bildern, wurden mehrere Objektdetektoren mit synthetischen Daten trainiert, um auf reale Bilder, die in einer Fabrik aufgenommen wurden, zu schließen. Für die meisten der untersuchten Objekte wurden Genauigkeitswerte von über 50 Prozent bis zu 100 Prozent ermittelt. Die Nutzung der physikalischen Eigenschaften erlaubt etwa auch, dass Material nicht nur in der realen Welt, sondern auch in der virtuellen altert.

Um so erstaunlicher scheint es, dass BMW die qualitativ hochwertigen Daten, die nicht von heute auf morgen zu bekommen waren, und in denen jede Menge Knowhow steckt, an eine Öffentlichkeit gibt. Doch Luckow zerstreut etwaige Bedenken bezüglich der Preisgabe. „Wir bekommen aus der Community auch viel zurück.“

In der Podcast-Folge #19 der „DataCenter Diaries“ hat sich Dr. Andre Luckow, Head of Innovations and Emerging Technologies bei der BMW Group IT in München, ausführlich mit Ulrike Ostler, Chefredakteurin von DataCenter-Insider, über die Zukunftsthemen in der IT von BMW unterhalten.

Die Podcast-Folge #18 von DataCenter Diaries findet sich auf Spotify, Apple Podcasts, Deezer, Amazon Musik und Google Podcasts.

Auch Entscheidungen zur Nachhaltigkeit lassen sich anhand von Sordi, in diesem Fall „Sordi Green Physics", und einem simulierten CO₂-Fußabdruck vereinfachen. Denn Nachhaltigkeit stehe bei BMW ganz oben auf der Agenda. Luckow sagt: „Wir haben uns sehr ambitionierte Ziele gesetzt, was unseren CO₂ Footprint betrifft, der lautet: minus 80 Prozent - was unsere Werke und unsere Produktionsprozesse betrifft.“

Er macht klar, dass sich die Reduktion auf den gesamten Wertschöpfungsprozess erstrecken soll, vom Material, das eingekauft und verarbeitet wird, bis hin zur Dämmung von Gebäuden und dem Rechnen von KI-Modellen. „Wir befassen uns damit, wie die IT grüner werden kann“, sagt Luckow schlicht "angefangen von Recycling der Endgeräte, über die Einbindung von Cloud-Services bis hin zur Standortfrage von Rechenzentren.“

Quantencomputing bei BMW

Da BMW sich auch mit dem Quantencomputing befasst, im Wesentlichen damit, welche Anwendungen sich als erstes wertschöpfend damit rechnen lassen, spielt auch hier der Aspekt des Stromverbrauchs eine Rolle. Laut Luckow sind die jetzt mit Quantencomputern lösbaren Aufgaben noch sehr weit weg von den Problemen, mit denen sich die Industrie herumschlägt. Doch das Potenzial des Quantenrechner sei in jedem Fall gegeben, so dass sich BMW an zwei Stiftungslehrstühlen beteiligt, einen an der TU in München und einen an der RWTH Aachen.

„Bei jeder Innovation müssen halt verschiedenste Elemente zusammenkommen“, sagt Luckow. „Wir haben die Physik, wir haben die Informatik, wir haben die Elektrotechnik, wir haben uns als Endanwender und das Geheimnis ist, hier schlagkräftige Teams aufzustellen, die am Ende, solches leisten und am Ende des Tages auch industrialisieren könnten.“ Als Beispiel einer mithilfe von Quantencomputern zu lösenden Aufgabe nennt er: In welchem Presswerk sollte am besten welches Teil gefertigt werden?

Und neben den Optimierungsaufgaben gebe es welche, die die Eigenschaften eines Quantenrechners mit der Quantenphysik selbst verbindet, etwa in der Entwicklung neuer Materialien oder bei der Entwicklung effizienterer Batterien. Aber auch IT-immanente Themen seien von hohem Interesse, etwa die Verschlüsslung und ihre Alternativen.

Von Cloud bis Edge

Zwar sammelt BMW hauptsächlich Erfahrungen mit supraleitenden Quantencomputern, doch auch etwa Systeme mit Ionenfallen-Technik werden genutzt. An ein System in einem hauseigenen Rechenzentrum denkt Luckow jedoch nicht. Man wolle die Möglichkeiten von Cloud-Angeboten nutzen, wie überhaupt.

'Cloud first' lautet die Strategie des Automobilbauers bezüglich Rechenzentren. Als Anbieter kommen vor allem die Hyperscaler AWS und Microsoft in Frage. Allerdings entscheidet bei genauerem Hinsehen die Art der Anwendung. Jedenfalls „ist alles, was wir neu machen, Cloud-native“, hält Luckow fest.

Für HPC-Anwendungen nutzt BMW aber auch Co-Location-Angebote in Island und Schweden, unter anderem weil dort grüner Strom zu günstigen Preisen zu haben ist und die Systeme so stets unter Volllast laufen können. Darüber hinaus ist auch Edge Computing für BMW relevant. Luckow spricht von „kritischen Anwendungen in den Werken". Die müssten halt dort sein, wo die Daten sind, „die wir nicht erst in die Cloud pumpen und da große Analysen fahren könnten. „Die müssen dort sein, wo relativ schnell die Entscheidungen getroffen werden. Und dafür haben wir im Prinzip unsere Rechenzentren.“

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