Schneller, besser, nützlicher?
5G - Mobilfunk für die Fabrik
Der Mobilfunkstandard 5G steht in den Startlöchern. Welche Szenarien sind damit möglich und wie schwer ist die Integration der Technik? Vieles ist unklar, eines aber nicht: Mit seinem für die Industrie reservierten Frequenzbereich ist 5G für fertigungsnahe Anwendungen geschaffen.
Bild: ©ESB Professional/Shutterstock.comViele deutsche Fertigungsunternehmen sind derzeit vollauf mit Projekten rund um Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge beschäftigt, da steht schon der nächste technologische Wandel vor der Tür: 5G. Zuletzt wurde großflächig über die Versteigerung der bundesweiten Lizenzen für die Mobilfunkbetreiber berichtet. Für die Produktionsbranche dürfte aber der Herbst noch interessanter werden. Ab dann sollen sie lokale 5G-Lizenzen für ihre Standorte beantragen können. Der neue Standard bringt einige technische Vorteile mit sich. So vergrößert sich die mögliche Übertragungsrate von Daten im Vergleich zum aktuellen 4G-Standard um das 20-fache auf bis zu 20GB pro Sekunde. Für Fertiger sind jedoch die zehnfache Verbindungsdichte und vor allem die zehnfache Reduktion der Latenzzeit von größerer Bedeutung. Dadurch können sie in Fertigungsstraßen oder Lagerhallen jedes Objekt mit einem 5G-Tag ausstatten und in Echtzeit überwachen. So würde es möglich, die Netzwerk-Infrastruktur für umfassende IoT-Projekte zu öffnen.
Analysen in Echtzeit
Die Produktionsprozesse lassen sich somit in Zukunft funkgestützt und lückenlos quasi in Echtzeit analysieren, steuern und optimieren. Das unterstützt neue Geschäftsmodelle wie beispielsweise die Massenfertigung in Losgröße 1. Gleichzeitig könnte 5G einen Beitrag zur Vermeidung von Ausfallzeiten leisten. Die Ansätze reichen von Predictive Maintenance über automatische Steuerungssysteme bis zur Umleitung der Fertigung, wenn in einer Maschine Probleme auftreten.
Weniger Kabel
Da alles funkbasiert abläuft, erfodert 5G keine festen Kabel. Entsprechend lassen sich auch mobile Geräte in die Infrastruktur integrieren. So können etwa im Lager automatisierte Fahrzeuge Produkte aus den Regalen zum Kommissionierer bringen. Auch in Fertigungsstraßen sind mobile Transporter möglich, um Teile und Material anzuliefern oder Produkte weiterzugeben.
Vielfältige Einsatzszenarien werden möglich
Die Möglichkeiten sind vielfältig. IoT-Sensoren überwachen z.B. die Produkte während des gesamten Fertigungszyklus. So können Hersteller sicher nachweisen, dass jederzeit die erlaubten Temperatur- und Feuchtigkeitsgrenzen eingehalten werden. Das Produkt lässt sich auch ständig nachverfolgen, um die korrekten Transportwege, Fertigungsabfolgen oder Behandlungsmethoden zu dokumentieren. Gefährliche Güter wie entzündliches, giftiges oder radioaktives Material sind damit jederzeit im Blick. Und geht doch etwas schief, löst sofort ein entsprechender Alarm aus. Nicht zuletzt lässt sich auch der Bestellprozess weitgehend automatisieren, da der Material- und Teileverbrauch jederzeit flächendeckend kontrolliert werden kann.
Netzwerk in Betrieb
Diese Möglichkeiten haben erste Produktionsunternehmen bereits erkannt, die sich über Test- und Pilotprojekte auf 5G vorbereiten. So rüstet Bosch seine Fabriken für den neuen Mobilfunkstandard. Im Herbst soll eine neue 5G-fähige Automatisierungstechnik für die Kunden vorgestellt werden. Dabei sind vor allem Roboter, Maschinen und Maschinensteuerungen in einem 5G-Netz miteinander verbunden. In Schweden haben Ericsson, Volvo und Telia bereits ein 5G-Netzwerk für den industriellen Einsatz in Betrieb genommen. Damit werden schwere Maschinen mit extrem kurzen Reaktionszeiten sowie hoher Präzision, Kapazität und Erreichbarkeit ferngesteuert. In diesem Fall handelt es sich um Baumaschinen, die selbst bei weitgehender Automatisierung aufgrund unvorhergesehener Ereignisse immer wieder menschliches Eingreifen erfordern. Dies geschieht aus der Ferne. Ähnliche Lösungen lassen sich natürlich auch für Produktionsprozesse oder die Logistik nutzen.
Herausforderungen im Blick haben
Bei allen Vorteilen die 5G mit sich bringt sind aber auch einige Herausforderungen zu beachten. So benötigen Produktionsunternehmen vor allem eine hohe Zuverlässigkeit der Technologie. Obwohl sie umfassend getestet wurde, zeigt erst die Praxis, unter welchen Bedingungen sie wirklich ausfallsicher funktioniert. Während in den meisten Fertigungs- und Lagerhallen bei redundanter Auslegung nur wenig Probleme zu erwarten sind, können Erschütterungen, die Nutzung gleicher Frequenzen durch andere Betreiber in der Nähe oder ungünstige Wetterlagen im Außeneinsatz durchaus mögliche Risiken darstellen. Auch die IT-Sicherheit ist zu beachten, da IoT-Geräte oft nur mit unzureichenden Schutzmaßnahmen ausgestattet sind. Weitere Themen sind Investitions- und Betriebskosten, insbesondere im Hinblick auf die Lebensdauer von Batterien und Akkus sowie regelmäßige Aktualisierungen der Systeme.
Wer ist verantwortlich?
Eine zentrale Frage bei der Einführung von 5G-Netzen ist in Zukunft, ob dafür ein Mobilfunknetzbetreiber oder das eigene Unternehmen verantwortlich sein soll. Bislang mussten für Funknetze die Deutsche Telekom, Vodafone oder Telefónica involviert werden, da nur sie die nötigen Lizenzen besaßen. Mit 5G entsteht nun erstmals die Möglichkeit, dass auch Unternehmen für ihre Standorte selbst lokale Mobilfunknetze aufbauen können. Dafür hat die Bundesnetzagentur vor kurzem die Rahmenbedingungen veröffentlicht, die jedoch einige Fragen offen lassen. Dazu zählen etwa der genaue Startzeitpunkt, Details zur Antragstellung und vor allem die Höhe der Gebühren. Da auch die Angebote von Mobilfunkbetreibern für Aufbau und Betrieb von lokalen 5G-Netzen nicht feststehen, lässt sich derzeit noch keine echte Entscheidungshilfe geben. Allgemein lässt sich sagen, dass neben den Kosten auch die Netzabdeckung, die Flexibilität und Skalierung der Lösungen sowie der Support des Providers zu beachten sind. Dagegen erfordert der Eigenbetrieb einen gewissen Zeit- und Ressourcenaufwand. So dürfte dieser eher für technisch affine Unternehmen sowie kleine und einfache Installationen in Frage kommen. Dagegen ist davon auszugehen dass Fertiger, die sich auf die Produktionsprozesse konzentrieren möchten oder umfangreiche und komplexe 5G-Infrastrukturen nutzen, wahrscheinlich für die Einbindung von Providern und Systemhäusern entscheiden.
Innovative Herstellungsprozesse
Rund um 5G ist derzeit vieles noch Zukunftsmusik. Doch der neue Mobilfunkstandard wird in vielen Bereichen großen Mehrwert für Produktionsunternehmen bringen. Daher sollten sie sich schon jetzt damit beschäftigen und die aktuellen Entwicklungen verfolgen, um früh davon zu profitieren. Denn 5G bildet zusammen mit dem IoT eine ideale Kombination für flexible und innovative Herstellungsprozesse.
Analysen in Echtzeit
Die Produktionsprozesse lassen sich somit in Zukunft funkgestützt und lückenlos quasi in Echtzeit analysieren, steuern und optimieren. Das unterstützt neue Geschäftsmodelle wie beispielsweise die Massenfertigung in Losgröße 1. Gleichzeitig könnte 5G einen Beitrag zur Vermeidung von Ausfallzeiten leisten. Die Ansätze reichen von Predictive Maintenance über automatische Steuerungssysteme bis zur Umleitung der Fertigung, wenn in einer Maschine Probleme auftreten.
Weniger Kabel
Da alles funkbasiert abläuft, erfodert 5G keine festen Kabel. Entsprechend lassen sich auch mobile Geräte in die Infrastruktur integrieren. So können etwa im Lager automatisierte Fahrzeuge Produkte aus den Regalen zum Kommissionierer bringen. Auch in Fertigungsstraßen sind mobile Transporter möglich, um Teile und Material anzuliefern oder Produkte weiterzugeben.
Vielfältige Einsatzszenarien werden möglich
Die Möglichkeiten sind vielfältig. IoT-Sensoren überwachen z.B. die Produkte während des gesamten Fertigungszyklus. So können Hersteller sicher nachweisen, dass jederzeit die erlaubten Temperatur- und Feuchtigkeitsgrenzen eingehalten werden. Das Produkt lässt sich auch ständig nachverfolgen, um die korrekten Transportwege, Fertigungsabfolgen oder Behandlungsmethoden zu dokumentieren. Gefährliche Güter wie entzündliches, giftiges oder radioaktives Material sind damit jederzeit im Blick. Und geht doch etwas schief, löst sofort ein entsprechender Alarm aus. Nicht zuletzt lässt sich auch der Bestellprozess weitgehend automatisieren, da der Material- und Teileverbrauch jederzeit flächendeckend kontrolliert werden kann.
F5 Networks GmbH
Dieser Artikel erschien in IT&Production Juni 2019 - 11.06.19.Für weitere Artikel besuchen Sie www.it-production.com
