Kabellose Datenkommunikation ist im industriellen Umfeld bislang auf bestimmte Anwendungen begrenzt. Zuverlässigkeit, Latenzzeiten und verfügbare Bandbreite müssen bei vielen Funkstandards als Ausschlusskriterium gelten, sodass sie lediglich in unkritischen Bereichen zum Einsatz kommen können. Ganz anders dagegen 5G. Der neue Mobilfunkstandard kann in den genannten Punkten mit der kabelgebundenen Vernetzung mithalten und ist darüber hinaus auch noch flexibler, da eben keine Kabel gezogen werden müssen.
Basis für smarte Lösungen
Quasi im Windschatten von 5G entwickelte sich ein weiterer Trend, nämlich Edge Computing. Leistungsfähige Server, direkt am Rand des Shopflors oder im unternehmenseigenen Rechenzentrum, bieten enorme Rechenkapazitäten für die Datenanalyse, bis hin zu Anwendungen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI), wie Machine Learning (ML) oder Neuronale Netzwerke. Damit werden Entwicklungen in den Bereichen Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 weiter vorangetrieben. Intelligente Fabriken und Grids, Smart Cities und und integrierte Gesundheitssysteme („E-Health“) – bislang meist nur Visionen – werden durch die schnelle und sichere Mobilkommunikation tatsächlich realisierbar.
Tausende Sensoren „on the Edge“ müssen dazu miteinander vernetzt und jederzeit genau lokalisierbar sein, auch wenn sie sich im Raum bewegen. Darüber hinaus ist eine Echtzeitkommunikation miteinander sowie mit den Servern unerlässlich. Wenn nicht mehr die PLC an der Maschine oder auf einem autonomen Fahrzeug, sondern eine serverbasierte KI die Steuerung übernehmen soll, sind hohe Anforderungen zu erfüllen: geringe Ausfallzeiten, die Betriebssicherheit der Maschinen und die Interoperabilität zwischen den Standards und Protokollen einer Vielzahl unterschiedlicher Maschinen. 5G gewährleistet, dass alles mit allem sicher kommunizieren kann – und das ist genau, was Industrie 4.0 einen großen Schub geben wird. Erste Beispiele sind bereits im praktischen Einsatz.
Anwendungsfälle in Fertigung und Intralogistik
Zu den derzeit wichtigsten Anwendungsfeldern von 5G-Campusnetzen zählen Fertigungsumgebungen und der Bereich Logistik. In beiden Bereichen haben Unternehmen dank 5G die Möglichkeit, Arbeitsprozesse zu optimieren und innovative Lösungen zu entwickeln. Ein Beispiel ist die Smart Factory. Digitalisierte, vernetzte Produktionsumgebungen ermöglichen es, Fertigungsaufträge immer flexibler abzuarbeiten – bis hin zu Losgröße 1. Fertigungsstraßen schnell und variabel für neue Aufträge zu modifizieren und zu positionieren ist nur bei einer kabellosen Vernetzung möglich. Auf Basis einer 5G-Mobilfunk-Infrastruktur lassen sich Fertigungssysteme problemlos neu konfigurieren – unter Umständen sogar automatisiert, sofern keine physischen Anpassungen
notwendig sind.
Auch die Intralogistik mit autonomen Flurförderzeugen (Automated Guided Vehicles, AGV) lässt sich mit einem 5G-Campusnetzwerk optimieren. Stellt ein solches Fahrzeug beispielsweise fest, dass der Weg etwa durch eine heruntergefallene Palette blockiert ist, meldet es das Hindernis an die anderen Flurfördergeräte, sodass diese frühzeitig eine neue Strecke auswählen können und sich nicht vor dem Hindernis stauen. Mit steigender Intelligenz können AGVs sogar ohne vorgegebene Routen operieren und den Weg zum Zielort selbstständig ermitteln. Lokale 5G-Netze liefern dafür die Grundlage mit einer zuverlässigen Kommunikation mit niedrigen Latenzzeiten. Bei Bedarf ist es sogar möglich, die Route mittels Kameras am Fahrzeug abzusichern.
5G-Campusnetze in der Logistik
Ein weiteres Einsatzfeld der neuen Mobilfunktechnik ist das Asset-Tracking, etwa von Containern in einem Hafen oder einem Güterbahnhof. Hier kommen verstärkt Industrie-Drohnen zum Einsatz, um den Standort von Containern zu ermitteln. Sie werden darüber hinaus auch zur Unterstützung von Wartungsarbeiten eingesetzt. Mit den fliegenden Helferlein lässt sich der Zustand von Kränen, Verlademaschinen und Verkehrsflächen einfacher optisch überprüfen, als wenn ein Techniker die Flächen abläuft oder in schwindelnde Höhen klettert. In einem 5G-Campusnetz steht genügend Bandbreite für die Übermittlung hochauflösender Bilddaten an die Steuerzentrale zur Verfügung.
Zugleich kann die Leitstelle jederzeit den Status der Systeme verfolgen, etwa den Ladestand der Akkus und Motoren, denn die 5G-Technik funktioniert zuverlässig auch in komplexen Umgebungen, in denen viele Elemente aus Metall vorhanden sind, wie etwa Stahlcontainer in Häfen und Bahnhöfen oder Maschinen und Stahlträger in Industriegebäuden. Mittels Network Slicing lassen sich unterschiedliche Anforderungen wie große Brandbreiten und geringe Latenzen parallel erfüllen. Ein weiterer Anwendungsfall zeigte sich auf einer Werft, an der am Arbeitsort im Innern des Schiffs Live-Zugriff auf elektronische Konstruktionsunterlagen benötigt wurde. Dies war weder über WLAN noch über herkömmliche 4G-Mobilfunkverbindungen möglich, denn die Stahlwände des Schiffsrumpfs sorgten für eine Abschirmung der Funkwellen. So mussten die Fachleute jedes Mal das Schiff verlassen, um aktuelle Konstruktionsdaten oder Änderungen des Arbeitsplans abzufragen. Erst mittels 5G war es möglich, auch im Schiffsinneren eine stabile Funkverbindung herzustellen.
Umgesetzte Projekte
Zahlreiche Referenzen kann die ICT-Marke von VINCI Energies aufweisen. So hat ein Automobilhersteller Axians France beauftragt, ein lokales privates 5G-Netzwerk für ein Roboter-Lade Referenzprojekt einzurichten. Der Automobilhersteller profitiert hier von zahlreichen Vorteilen. Dazu zählen neben Unabhängigkeit sowie Zuverlässigkeit eine niedrige und kontrollierte Latenz für die Robotersteuerung. Auch ein Technologiekonzern südlich von Augsburg hat zusammen mit Axians als Subdienstleister sein erstes Campusnetz in Betrieb genommen. Dort sind automatisch gesteuerte Fahrzeuge unterwegs, die Produkte und Materialien transportieren. Dabei wird ein öffentliches und ein privates Netzwerk zu einer Infrastruktur verbunden, um das Werk künftig mit besonders schnellen Verbindungen abzudecken.
Als Dienstleister mitgewirkt hat Axians auch in der Planung und Realisierung des Testzentrums einer der deutschen Eliteuniversitäten zur 5G-Demonstration für Industriekunden. Der 5G-Industry Campus Europe ist seit April 2021 eines der vier 5G-Testbeds der 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA). Das Testbed ist Teil des 5GSMART-Projekts, einem gemeinschaftlichen EU-Projekt, das zeigen soll, wie 5G kann die Produktion ankurbeln. Das Außennetz ist rund 1 km² und die Produktionsfläche etwa 8.000 m2 groß. Um die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die Industrie zu gewährleisten, arbeitet das 5G-Netz in einem Frequenzband von 3,7 bis 3,8 GHz und hat zusätzlich Zugriff auf ein 4G-Netz
bei 2,3 GHz.
Zusammenarbeit mit (Jung-)Unternehmen
Axians setzt in seinen Projekten ebenfalls auf die fachliche Kompetenz von strategischen Partnerschaften. Cisco, ein amerikanisches Unternehmen der Telekommunikationsbranche, steht Axians beispielsweise als Partner für Netzwerke, Cybersecurity, Collaboration, Mobility und Data Center zur Seite. Gemeinsam gestalten beide Unternehmen die digitale Transformation und kümmern sich um Trendthemen wie Smart City, Smart Industry und IoT.
Der neue Kommunikationsstandard 5G eröffnet viele Perspektiven – denn richtig umgesetzt hat der Mobilfunkstandard 5G das Potenzial zum Game Changer. Die Industrie ist sich dem bewusst. Deutlich wird dies nicht nur durch die vielfältigen erfolgreich umgesetzten Projekte Axians, sondern auch durch Aktionen wie dem etablierten Digitalevent „VINCI Startup Speed Dating", bei dem Jungunternehmen ihre innovativen Lösungen den operativen Entscheidern aus dem VINCI-Energies-Netzwerk vorzustellen können. 2022 wurde hier das Zukunftsthema 5G Campusnetze ins Zentrum des Events gerückt. 200 Start-ups hatten hierfür ihr Interesse bekundet, 15 innovative Jungunternehmen wurden letztlich zum Speed-Dating eingeladen. Die vorgestellten Lösungen wurden in ein gemeinsames Angebotsportfolio rund um das 5G-Campusnetz von Axians überführt, um so Kunden zusätzliche innovative Leistungen anbieten zu können.
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