5G-Digitalisierung in der Fertigung

Wie Micael in dem Webinar erläuterte, beginnt die Notwendigkeit der 5G-Digitalisierung mit den Grenzen von 4G bei der Erfüllung der wachsenden Nachfrage des Sektors nach Automatisierung, Remote-Funktionen, Durchsatz und verbesserter Sicherheit. Um diese Nachfrage zu erfüllen, muss ein Netzwerk drei Kernelemente erfüllen.

1. Zuverlässige niedrige Latenzzeit

In der Fertigung ist eine zuverlässige, niedrige Latenzzeit erforderlich, denn schon eine geringe Verzögerung kann zu Produktivitätsverlusten, höheren Kosten und geringerer Effizienz führen. In einer Montagelinie beispielsweise kann eine Verzögerung bei der Übertragung von Produktspezifikationen oder Produktionsdaten zu Engpässen und Ausfallzeiten führen, was für das Unternehmen kostspielig sein kann.

Ein zuverlässiges Netzwerk mit niedrigen Latenzzeiten trägt dazu bei, dass Daten schnell und effizient übertragen werden und Verzögerungen und Ausfallzeiten minimiert werden. So können Fertigungsunternehmen ihre Anlagen mit maximaler Kapazität betreiben und die Gesamtproduktivität verbessern.

2. Maximale Deckung

Maximale Abdeckung ist auch in der Fertigung wichtig, wo Maschinen und Anlagen oft über ein großes Gebiet verteilt sind. Ein Netz mit maximaler Abdeckung stellt sicher, dass alle Maschinen und Anlagen unabhängig von ihrem Standort mit dem Netz verbunden werden können. Dies ist wichtig, um Produktionsprozesse aus der Ferne zu überwachen und zu steuern und sicherzustellen, dass Maschinen und Systeme effizient arbeiten.

Außerdem ist eine maximale Netzabdeckung wichtig für die Unterstützung mobiler Geräte wie Tablets und Smartphones, die in der Fertigung zunehmend für die Datenerfassung und -analyse eingesetzt werden. Ein Netzwerk mit maximaler Abdeckung stellt sicher, dass die Mitarbeiter von überall in der Anlage auf das Netzwerk zugreifen können, was die Effizienz verbessert.

3. Sicheres und flexibles Netzwerk

Fertigungsunternehmen haben täglich mit sensiblen Informationen zu tun, wie z. B. geistigem Eigentum, Produktspezifikationen und Kundendaten. Daher ist ein sicheres Netzwerk entscheidend für den Schutz dieser wertvollen Informationen. Ein sicheres Netzwerk hilft dabei, unbefugten Zugriff, Datenverletzungen und Cyberangriffe zu verhindern, die schwerwiegende Folgen für den Ruf des Unternehmens, die finanzielle Stabilität und sogar die rechtliche Haftung haben können.

Darüber hinaus ist ein flexibles Netz in der Fertigung, wo sich Produktionsprozesse und -anforderungen häufig ändern, unerlässlich. Ein flexibles Netz kann sich an Änderungen der Nachfrage, der Kapazität und der Arbeitsabläufe anpassen und ermöglicht es dem Unternehmen, schnell auf Marktbedingungen und Kundenwünsche zu reagieren.

4G-Netze können zwar einige dieser Vorteile bieten, sind aber nicht für die wachsenden Anforderungen einer modernen Fertigungsanlage ausgelegt. 4G-Netze haben eine begrenzte Bandbreite und hohe Latenzzeiten und sind anfällig für Netzüberlastungen, die zu Verbindungsabbrüchen und langsamen Datenübertragungsgeschwindigkeiten führen können. Dies kann erhebliche Auswirkungen auf Produktivität und Effizienz haben.

Die 5G-Digitalisierung bezieht sich auf den Prozess der Nutzung von 5G-Netzen und digitalen Technologien zur Umgestaltung von Branchen und Unternehmen. Die 5G-Digitalisierung umfasst die Nutzung fortschrittlicher digitaler Technologien wie KI, maschinelles Lernen, IoT, Cloud Computing und Edge Computing, um neue Anwendungen und Dienste zu ermöglichen.

Wenn 4G die Nachfrage nach Automatisierung, Remote-Funktionen, Durchsatz und verbesserter Sicherheit nicht mehr befriedigen kann, sollten wir sehen, was 5G für die gleichen drei Kernelemente bietet.

1. Zuverlässige niedrige Latenzzeit

Die 5G-Digitalisierung bietet zuverlässige niedrige Latenzzeiten durch den Einsatz von Technologien wie Edge Computing und Network Slicing. Edge Computing ermöglicht die Datenverarbeitung näher an der Quelle und verkürzt so die Zeit, die die Daten für den Weg durch das Netz benötigen. Network Slicing ermöglicht die Erstellung dedizierter Netzwerk-Slices für bestimmte Anwendungen oder Nutzer, wobei sichergestellt wird, dass jeder Slice über die entsprechenden QoS-Parameter (Quality of Service) für niedrige Latenzzeiten verfügt.

In einem Fließband beispielsweise kann der Einsatz von Edge Computing und Network Slicing die Latenzzeit zwischen Maschinen und Systemen verringern und so die Gesamtproduktivität und Effizienz verbessern.

2. Maximale Deckung

Die 5G-Digitalisierung bietet eine maximale Abdeckung durch den Einsatz von Technologien wie Kleinzellen und Massive MIMO. Kleinzellen sind Funkzugangspunkte mit geringer Leistung und kurzer Reichweite, die überall in einer Produktionsstätte platziert werden können, um die Abdeckung in Bereichen zu gewährleisten, die von herkömmlichen Mobilfunkmasten nicht erreicht werden. Massive MIMO ist eine Technologie, bei der mehrere Antennen zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet werden, um die Abdeckung und Kapazität zu verbessern.

In einer großen Produktionsanlage können beispielsweise kleine Zellen in der gesamten Anlage platziert werden, um die Abdeckung in Bereichen zu gewährleisten, die von herkömmlichen Mobilfunkmasten nicht erreicht werden. Massive MIMO kann eingesetzt werden, um die Abdeckung und Kapazität in Bereichen mit hohem Netzverkehr zu verbessern, z. B. in Produktionsstraßen oder Lagerhäusern.

Sicheres und flexibles Netzwerk

Die 5G-Digitalisierung ermöglicht es Fertigungsunternehmen, durch den Einsatz von Virtualisierungs- und Network Slicing-Technologien ein sicheres und flexibles Netzwerk zu schaffen. Network Slicing ermöglicht die Schaffung virtueller Netzwerke, die auf bestimmte Anwendungen oder Nutzer zugeschnitten sind und ein hohes Maß an Sicherheit und Flexibilität bieten.

Ein Fertigungsunternehmen kann zum Beispiel einen dedizierten Netzwerkabschnitt für eine bestimmte Produktionslinie mit eigenen QoS-Parametern und Sicherheitsprotokollen einrichten. Dadurch wird sichergestellt, dass sensible Produktionsdaten geschützt sind, während gleichzeitig Änderungen am Netzwerk schnell und einfach vorgenommen werden können.

Darüber hinaus ermöglicht die Virtualisierung den Betrieb mehrerer virtueller Netzwerke auf derselben physischen Infrastruktur, wodurch die Ressourcenauslastung verbessert und die Kosten gesenkt werden. Auf diese Weise können Fertigungsunternehmen ein Netzwerk aufbauen, das sowohl sicher als auch flexibel und gleichzeitig kostengünstig ist.

Teltonika Networks ist kein Unbekannter bei IIoT-Anwendungsfällen in der Fertigung, insbesondere wenn es um Industrie 4.0 geht. In dem Webinar mit Ericsson stellte Pranas zwei Anwendungsfälle vor, die zeigen, wie 5G der Fertigung zugutekommt.

Konnektivität von Bohr- und Fräsgeräten

Der erste Anwendungsfall kam von einem Kunden von Teltonika Networks, der horizontale Bohr- und Fräsmaschinen herstellt. Diese Maschinen sind mit unserem TRB500 5G Industrie-Gateway ausgestattet, das Fernsteuerungs- und Supportfunktionen ermöglicht. Damit kann ein Techniker mehrere Maschinen gleichzeitig verwalten oder unterstützen, ohne sich am selben Ort wie die Maschinen zu befinden.

Dies ist weitaus effizienter als das, was ein 4G-Netz bieten könnte. Die geringere Latenz, die reduzierten Ausfallzeiten, die verbesserte Zuverlässigkeit und die Echtzeitkommunikation, die das 5G-Netz des TRB500 bietet, haben dazu beigetragen, viel Zeit und Betriebskosten zu sparen.

Intelligente Fabrik-Konnektivität

Der zweite Anwendungsfall ist etwas komplizierter. Bei automatisierten IoT-Lösungen werden Maschinen und Anlagen zu einem funktionierenden System zusammengeschlossen. Dies erfordert mehr vernetzte Geräte und einen zunehmenden Automatisierungsgrad, damit der Fertigungsprozess nicht nur effizienter und leistungsfähiger wird, sondern auch an Umfang gewinnt.

Für ein solches autonomes System reicht die 4G-Geschwindigkeit einfach nicht aus. Glücklicherweise können 5G-Netze Daten bis zu 100 Mal schneller übertragen. Das bedeutet, dass intelligente Fertigungsgeräte in Echtzeit miteinander kommunizieren können, was eine schnellere Entscheidungsfindung und Reaktionszeit ermöglicht. Die geringere Latenzzeit eines 5G-Netzes ermöglicht eine präzisere und effizientere Steuerung des Fertigungsprozesses, während die Kapazität des 5G-Netzes den Umfang der angeschlossenen Geräte und damit Ihrer Fertigungsabläufe erweitern kann.

In diesem speziellen Anwendungsfall sorgte der TRB500 für die Konnektivität zu beweglichen Geräten wie autonomen Fahrzeugen. Unser industrieller 5G-Router RUX50 sorgte für die Konnektivität mit den stationären Teilen des Systems, z. B. den Roboterarmen am Fließband.