Mobilfunktechnologie 5G: Grundstein flexibler Fertigungen
nirutft-stock.adobe.comDie Anforderungen an Produktionsanlagen und -prozesse werden immer höher: Um wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen ihre Produkte immer flexibler, effizienter und autonomer fertigen. Dafür greifen sie verstärkt auf innovative Technologien zurück, digitalisieren Produktionsabläufe und entwickeln auf dem Weg Richtung Industrie 4.0 neue Geschäftsmodelle. Eine wichtige Rolle dabei wird zukünftig auch die Mobilfunktechnologie 5G spielen. Welche Vorteile und welche Herausforderungen der neue Mobilfunkstandard mit sich bringt und wie auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) von ihm profitieren können, erläutert Raphael Kiesel, Oberingenieur am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen und Community Manager des »International Center for Networked Adaptive Production« (ICNAP), im Interview.
Interview mit Raphael Kiesel / Wie der neue 5G-Standard Prozesse optimieren kann
Mittelstand-Digital Zentrum Rheinland: Was genau steckt hinter der Bezeichnung 5G?
Kiesel: 5G bezeichnet die 5. Generation des Mobilfunk und ist der Nachfolger von 4G, der auch LTE genannt wird . 5G ist die neue Generation des Mobilfunknetzes – schneller und leistungsfähiger. Der Sprung von 4G auf 5G ist dabei wirklich immens. Dadurch ergeben sich insbesondere für die Industrie enorme Möglichkeiten.
Welche Vorteile bringt der 5G Mobilfunkstandard?
Wenn man von 5G spricht, spricht man über ein Netz, das Industriestandards erfüllt. Es bietet unter anderem eine hohe Datenrate bis zu 10 Gbit/s und geringe Latenzen von bis zu 1 Millisekunden. Das ist nahezu Echtzeit. Zudem kann 5G Daten von vielen Geräten und Maschinen auf engstem Raum ohne Störungen übertragen. Für private User ist 5G sehr komfortabel und bequem. Videos können zum Beispiel sehr viel schneller heruntergeladen werden. Für Industrieunternehmen ist 5G hingegen in der Produktion und bei sicherheitskritischen Prozessen sehr wichtig und relevant. Die Zuverlässigkeit von 5G liegt bei bis zu 99,999 Prozent.
In welchen Branchen und Unternehmensbereichen ist der Einsatz von 5G sinnvoll?
Das ist aktuell noch schwer zu sagen. Zurzeit ist 5G ja nicht flächendeckend ausgerollt. Es gibt erste Netze und die werden Schritt für Schritt erweitert. Aber grundsätzlich gilt: Überall da, wo produziert wird, kann 5G interessant sein. Das Netz optimiert die kabellose Datenübertragung und ist wichtiger Enabler flexibler, digitalisierter Fertigungen. Wenn es zum Beispiel um autonome Produktionen und den Einsatz Künstlicher Intelligenz geht, ist es immer wichtig, Daten zu erfassen, auszuwerten und auch zurück an die Maschinen zu senden. Damit das gelingt, brauche man ein Kommunikationsnetzwerk. Da kommt 5G ins Spiel: Mit diesem Mobilfunkstandard können Maschinen und Prozesse vernetzt werden, bei denen das bisher nicht möglich war.
In Aachen ist man im Umfeld der RWTH Aachen am Campus Melaten in der Forschung zur 5G-Technologie sehr aktiv …
Ja, wir betreiben gemeinsam mit Ericsson, dem schwedischen Anbieter für Mobilfunk- und Telekommunikationstechnologie, eine 5G-Testumgebung. Dort können wir industrielle Anwendungsszenarien entwickeln und prüfen. Ein aktueller Fall aus der Industrie ist das Monitoring eines Fräsprozesses hochkomplexer Bauteile für den Turbomaschinenbau. Mit der 5G-Technologie und einem von uns entwickelten Sensor können erstmals kabellose Sensorverbindungen für Datenanalysen eingesetzt und der Fräsprozess in Zukunft dank der schnellen Datenverarbeitung direkt angepasst werden.
Darüber hinaus gibt es hier den 5G Industry Campus Europe und das International Center for Networked, Adaptive Production (ICNAP). Unser Ziel ist es, anhand von Use Cases zu testen, welche Anwendungsfälle für die Produktion sinnvoll und relevant sind. 5G ist in aller Munde. Aber: Was muss 5G können? Wo liegen Potenziale? Diesen Fragen gehen wir nach.
Welche Vorteile bietet der neuen Mobilfunkstandard denn insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen?
KMU können grundsätzlich genauso von der 5G-Technologie profitieren wie große Unternehmen und Konzerne auch. Wichtig ist aber, genau hinzuschauen: Wo möchte ich mit 5G arbeiten? An welchen Stellen in der Produktion ist das sinnvoll? Und auch die Voraussetzungen müssen stimmen. Wenn die Mehrzahl der Prozesse noch papierbasiert ist, hat 5G wenig Mehrwert. Einen gewissen Digitalisierungsreifegrad braucht es da einfach schon. An diesem Punkt unterstützen wir Unternehmen gerne mit unserem 5G-Audit: Wir gehen in die Unternehmen und schauen vor Ort, welche Ausgangssituation besteht und welche Prozesse sich für 5G lohnen würden. Und dann begleiten wir die Implementierung.
Welche Herausforderungen kommen denn in der Regel bei der Einführung von 5G auf Unternehmen zu?
Das hängt natürlich immer von der Ausgangssituation des jeweiligen Unternehmens, seinen Produkten und Prozessen ab. Erst einmal sollten anhand eines Use Case die wichtigsten Fragen gestellt und beantwortet werden: An welcher Stelle möchte ich 5G einsetzen? Welche Sensoren sind wichtig? Wie sehen meine Regelkreise aus, die am Ende entstehen? Ist man sich darüber klargeworden, muss das passende Netz ausgewählt werden. In einem nächsten Schritt kommt dann die Frage, welche weiteren Prozesse angegangen und vernetzt werden könnten.
Und natürlich wird sich mit der 5G-Technologie auch die Hardware verändern. Das ist noch eine große Unbekannte und ein klassisches Problem, wenn man eine neue, sehr umfassende Technologie in einen bestehenden Betrieb einbringt. Aber auch hier haben wir mit dem 5G Campus und ICNAP ein Angebot entwickelt, um Unternehmen Berührungsängste zu nehmen und gemeinsam zu schauen, wo der Einsatz von 5G realistisch und mit möglichst vielen Vorteilen verbunden ist.
