5G in der industriellen Fertigung: Einführung

5G wird in der industriellen Fertigung eine entscheidende Rolle dabei spielen, Fortschritte in der Produktion zu ermöglichen und voranzutreiben. Für Fertigungsunternehmen ist Wettbewerbsfähigkeit von größter Bedeutung. Neue Prozessinnovationen tragen dazu bei, dringend benötigte Effizienz- und Rentabilitätssteigerungen zu erzielen.

Fertigungsunternehmen und Telekommunikationsanbieter können 5G-Netze zudem nutzen, um intelligente Fabriken (Smart Factories) aufzubauen. Diese Fabriken können Technologien wie Automatisierung und künstliche Intelligenz einsetzen sowie Augmented Reality für die Fehlerbehebung und das Internet der Dinge (IoT) nutzen.

Netzbetreiber können mit 5G neue Einnahmequellen erschließen. Hinsichtlich des Potenzials für neue Umsätze zählt die Fertigungsindustrie – neben dem Energie- und Versorgungssektor – zu den wichtigsten Branchen für Anbieter, die die Digitalisierung der Industrie mittels 5G-Technologien vorantreiben.

Fertigung mit 5G

Die für die Fertigung erforderlichen Netzwerkeigenschaften werden durch 5G-Technologien bereitgestellt. Zur Unterstützung kritischer Anwendungen sind eine geringe Latenz und eine hohe Zuverlässigkeit unerlässlich. Eine flächendeckende Konnektivität wird durch hohe Bandbreiten und eine hohe Verbindungsdichte gewährleistet. Um diese Anforderungen zu erfüllen, setzen Fertigungsunternehmen derzeit noch auf kabelgebundene Netzwerke.

Bei Änderungen und Anpassungen der Produktionslayouts in der Fertigungshalle wird die mobile 5G-Technologie für mehr Flexibilität, geringere Kosten und kürzere Durchlaufzeiten sorgen.

Auswirkungen von 5G auf die industrielle Fertigung

Verbesserungen bei der Datenerfassung

Fertigungsunternehmen setzen zunehmend auf Unternehmensdaten. Dies ermöglicht es ihnen, wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen und ihre operative Intelligenz zu steigern. Datenanalyse ist in der Fertigungsindustrie kein neues Konzept.

Auch Big-Data-Analysen optimieren Fertigungsprozesse. Dabei kommen fortschrittliche Analyseverfahren zum Einsatz, um die Qualitätssicherung durch prädiktive Analysen zu gewährleisten. Für Unternehmen bieten Big-Data-Analysen einen erheblichen Return on Investment.

Automatisierungsschub

Hersteller können Roboter entwickeln, die von einer verbesserten Datenintegration und Entscheidungsfindung in Echtzeit profitieren – dank der enormen Rechenleistung von 5G. So setzt beispielsweise die Automobilindustrie bereits kollaborative Roboter ein, etwa um Aufgaben wie das Hineingreifen in enge Räume zu erledigen. Zudem unterstützen diese Roboter bei Arbeiten unter gefährlichen Bedingungen oder an für Menschen ungeeigneten Arbeitsplätzen.

Augmented Reality zur Fehlerbehebung

Fortschrittliche technologische Lösungen halten Einzug in die Fertigung. Sie helfen dabei, verschiedenste Probleme in Produktionsstätten und modernen Fabriken zu lösen. Augmented Reality ist eine solche Lösung.

Techniker können Augmented-Reality-Lösungen nutzen, um Probleme zu erkennen und zu beheben. Zudem lassen sich Informationen mithilfe von Virtual-Reality-Tools auch dann einfach austauschen, wenn die Hände anderweitig beschäftigt sind. Dies ermöglicht den Austausch wichtiger Daten zwischen verschiedenen Produktionsstandorten und spart zudem Zeit.

Vereinheitlichung der Lieferkette

Die vierte industrielle Revolution konzentriert sich auf die Digitalisierung moderner Fertigungsanlagen. Zudem stehen die zunehmende Automatisierung und die Einführung intelligenter Geräte im Mittelpunkt. Im Fertigungsbereich ermöglicht 5G die Weiterentwicklung von Lieferketten: Sie wandeln sich von einer Ansammlung unabhängig verwalteter Standorte hin zu einem stärker vernetzten System von Geräten. Darüber hinaus unterstützt 5G den Austausch von Informationen in Echtzeit.

Maschinensteuerung über die Cloud

Die Fabrikautomatisierung setzt seit Jahrzehnten auf speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS). Diese wurden physisch an den Maschinen installiert, die sie steuerten, und fest in Computernetzwerke verdrahtet. Auf diese Weise wurde eine präzise und zuverlässige Steuerung selbst unter extremen Bedingungen gewährleistet.

Sollte 5G halten, was es verspricht, ließe sich die SPS in der Cloud virtualisieren. Dies würde eine drahtlose Maschinensteuerung in Echtzeit zu einem Bruchteil der Kosten ermöglichen.

Erweiterte Realität

Augmented Reality auf Basis von 5G verspricht hochwertige Arbeitsanweisungen direkt in der Fertigung. Zudem ermöglicht sie eine ruckelfreie Darstellung der Augmented-Reality-Inhalte. Das System kann die Mitarbeiter Schritt für Schritt durch jeden einzelnen erforderlichen Arbeitsschritt führen. Dadurch sind Fertigungsmitarbeiter in der Lage, auch komplexe Aufgaben ohne die Unterstützung von spezialisierten Ingenieuren zu erledigen. Zudem lassen sich so kostspielige Maschinenstillstandzeiten reduzieren.

Auf der Fertigungsebene: KI-Augen mit scharfem Blick

5G ermöglicht das Echtzeit-Datenstreaming in die Cloud sowie Videoanalysen in Echtzeit. Eine Überwachungskamera kann eine Unregelmäßigkeit erkennen, feststellen, ob eine Bedrohung oder Gefahr vorliegt, und eine Drohne entsenden oder einen Mitarbeiter zur Überprüfung alarmieren. Zudem kann dieselbe Kamera Taktzeiten messen und Prozessabweichungen erfassen.

Schnelle Entscheidungsfindung

5G verkürzt die Zeit bis zur Entscheidungsfindung. Es ermöglicht die Aufnahme und Verarbeitung riesiger Datenmengen sowie entsprechende Aktionen in Echtzeit. Wenn Maschinen stillstehen und die Preise günstig sind, können Hersteller in verschiedenen Schwerindustrien überschüssige Energie in das Stromnetz zurückspeisen.

Anwendungsfälle von 5G in der industriellen Fertigung

Automatisierung von Prozessen

Smart Factories sind hochgradig digitalisierte und vernetzte Umgebungen. In ihnen können sich Roboter, Maschinen und Geräte selbst heilen und Betriebsabläufe autonom steuern. Dies ist der Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge zu verdanken. Zudem können Smart Factories repetitive, arbeitsintensive und gefährliche Aufgaben automatisieren – einer ihrer wesentlichen Vorteile. Dadurch werden menschliche Fehler sowie das Unfallrisiko reduziert, während gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen wird, dass Menschen komplexere Aufgaben übernehmen.

Fernüberwachung von Produktionsanlagen

Die Möglichkeit, Produktionsanlagen aus der Ferne zu überwachen und zu steuern, ist ein weiterer Vorteil intelligenter Fabriken. Anstatt sich direkt in der Fertigungshalle aufhalten zu müssen, können Bediener mithilfe von Softwaresystemen die Betriebsabläufe in Echtzeit verfolgen. Dies ermöglicht es ihnen, Anlagen zu lokalisieren und zu verwalten. Auf diese Weise gewinnen sie zudem unmittelbar verwertbare Erkenntnisse. Darüber hinaus können sie die Maschinen so konfigurieren, dass ein Höchstmaß an Sicherheit, Effizienz und Qualität gewährleistet ist.

Kollaborative Robotik

Für industrielle Aufgaben setzen Hersteller eine Vielzahl von Robotern ein. Es gibt Roboter, die Produkte von einem Ort zum anderen transportieren können. Zudem sind Roboter so konzipiert, dass sie im Lager gemeinsam mit Menschen arbeiten. Die für den Betrieb eines solchen Roboterlagers erforderlichen Datenmengen übersteigen jedoch die Leistungsfähigkeit aktueller Funkstandards. Daher sind die meisten dieser Industrieroboter über kabelgebundene Systeme vernetzt.

Dank 5G entfallen die Einschränkungen durch Kabel, wodurch der Einsatz von Robotern in der Fertigung schneller und effizienter wird. Die Zahl der Fertigungsroboter wird in den kommenden Jahren weiter steigen.

Vorhersage von Ausfällen und Stillstandzeiten mittels Analytics

Ungeplante Ausfallzeiten gehören zu den größten Hindernissen. Sie verhindern zudem, dass Hersteller ihre maximale Produktivität erreichen. Mithilfe vernetzter Systeme und Predictive Analytics können Hersteller unerwünschte Ausfallzeiten vorhersagen und vermeiden.

Predictive Analytics setzt Prozessautomatisierung und Fernüberwachung voraus. Zudem werden 5G-Netze die Genauigkeit der Vorhersagen erhöhen. 5G gewährleistet außerdem die Zuverlässigkeit der in Pilotversuchen erhobenen Daten.

Additive Fertigung

Die Fertigungsindustrie wird durch die additive Fertigung – auch bekannt als 3D-Druck – beeinflusst. Insbesondere das Ersatzteilmanagement erfährt durch den 3D-Druck eine Revolution. Viele Lager halten umfangreiche Bestände an Ersatzteilen für Kunden bereit, die ältere Maschinen nutzen.

Einmalige Ersatzteilanfragen machen die Hälfte aller versendeten Bestellungen aus. Mithilfe von Predictive Analytics lässt sich der Ersatzteilbedarf prognostizieren, sodass das benötigte Teil bei Bedarf per 3D-Druck hergestellt werden kann. Dies reduziert sowohl den Ausschuss als auch die Kosten für die Lagerhaltung von Ersatzteilen.

Die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle

Im Fertigungssektor eröffnet die Einführung von 5G neue Geschäftsmodelle. Die Möglichkeit, mehrere Geräte über ein Mobilfunknetz zu steuern, lässt Betreibern bei der Gestaltung ihrer Lösungen freie Hand. In Smart Factories kommen Drohnen für unterschiedlichste Aufgaben zum Einsatz – ihr Spektrum reicht vom Materialtransport in der Fertigungshalle bis hin zu Inspektionen des Werksgeländes aus der Luft.

Vorteile von 5G in der industriellen Fertigung

5G ist der Goldstandard in der Kommunikation.

Erstmals lässt sich kritische Kommunikation in Echtzeit über 5G-Netze abwickeln. Dies ermöglicht den Einsatz von Anwendungen, die absolute Zuverlässigkeit und Sicherheit erfordern – sei es bei einem ferngesteuerten Kran oder in einer Fertigungsanlage.

5G erschließt neue Anwendungsbereiche in einer Branche, in der andere Drahtlostechnologien wie WLAN bislang an ihre Grenzen stießen.

5G gewinnt als Wettbewerbsvorteil an Bedeutung.

Die Anzahl der vernetzten Geräte im IoT hat die Zahl der menschlichen Internetnutzer übertroffen. Der neue Kommunikationsstandard ist eine entscheidende Komponente des automatisierten und vernetzten Fahrens. Zudem ist er für die intelligente Fabrik der Zukunft unerlässlich. Aufgrund der zunehmenden Vernetzung entwickelt sich 5G zu einem Wettbewerbsfaktor.

Die Produktion ist sicherer, verbessert und flexibel.

5G ermöglicht die Umsetzung völlig neuer Fertigungskonzepte. Damit einher geht die Weiterbildung der Mitarbeiter. Die 5G-Kommunikation hat das Potenzial, die Arbeit der Beschäftigten in Produktion und Logistik zu verbessern und effizienter zu gestalten.

Abschluss

Der neue Kommunikationsstandard 5G ermöglicht eine zuverlässige, sichere und schnelle Datenübertragung mit kurzen Reaktionszeiten. Dadurch wird die Fertigung flexibler, mobiler und produktiver. Folglich ist 5G für die Fabrik der Zukunft unverzichtbar.

Die Fertigungsindustrie profitiert zweifellos am meisten von 5G. Es entstehen in raschem Tempo neue Projekte, da sich Unternehmen in diesem Sektor verstärkt engagieren und den potenziellen Vorteilen von 5G optimistisch gegenüberstehen.