Werker arbeitet in der Smart Factory an einem digitalen Zwilling

5G bringt dem Maschinenbauer erhebliche Vorteile - beispielsweise auch für das Arbeiten mit umfangreichen Daten und dem problemlosen Einsatz eines digitalen Zwillings. Bild: adobe stock - Monopoly 191

Auf der Automatica sprint setzte sich eine Podiumsdiskussion mit dem Thema '5G, WLAN und mehr: Drahtlose Kommunikation für die Smart Factory' auseinander. Produktion-Chefredakteur Claus Wilk moderierte den Talk mit Teilnehmern von Nokia, SEW Eurodrive und dem VDMA.

Klar ist, dass die Smart Factory Flexibilität braucht. Mobile Roboter fahren autonom und optimieren den Materialfluss, die hoch anpassungsfähige 'Matrix-Produktion' löst starre Produktionslinien ab. So wird auch die Automation der Losgröße 1 wirtschaftlich. Dafür müssen auch Maschinen und Geräte vernetzt sein und sie kommunizieren direkt miteinander.

Dafür benötigt es aber drahtloser Kommunikationstechnik wie zum Beispiel 5G. Was dabei Campus-Netze leisten, was technisch bereits gelöst ist und wo noch Herausforderungen bestehen klärten die Referenten. Ein detaillierter Blick wurde vor allem auf erste Schritte bei der Einführung sowie bereits bestehende Praxisanwendungen gelegt.

Tom Richter, Nokia. - Screenshot: Poll

"Ein Campus-Netzwerk kann der Nutzer auf seine eigenen Bedürfnisse einstellen. Damit wird er unabhängig von öffentlichen 5G-Netzen, wo man immer nur eine Schnittmenge aller Anforderungen zur Verfügung gestellt bekommt", sagt Tom Richter, Global Head of Discrete and Process Manufacturing Verticals bei Nokia.

Moderator Claus Wilk stellte die Frage, ob 5G tatsächlich der Treiber der vernetzten Produktion und damit die Basis für Industrie 4.0 ist, so wie wir uns das alle vorstellen und was sich genau hinter den Campus-Netzwerken verbirgt.

Dazu erklärte Tom Richter, Global Head of Discrete and Process Manufacturing Verticals at Nokia: "Es ist ein 5G-Netz für einen Campus, wodurch sich völlig neue Möglichkeiten eröffnen, weil sich jeder 5G auf sein Fabrikgelände holen kann. Wichtig ist dabei, dass der Nutzer das Netzwerk auf seine eignen Bedürfnisse einstellen kann. Damit wird er unabhängig von öffentlichen 5G-Netzen, wo es immer nur eine Schnittmenge aller Anforderungen zur Verfügung gestellt bekommen."

5G biete auch die Möglichkeit, Maschinen und Personen drahtlos anzubinden, mit einer Performance, wie man sie heute nur aus den Drahtnetzen kenne.

Selbst aufgebautes 5G-Netz, für die Industrie optimiert

SEW Eurodrive setzt laut Eike Lyczkowski, Fachkreis Funk & Navigation, auf ein privates, selbst aufgebautes 5G-Netz, "das wir selbst betreiben. Das ist eine für die Industrie optimierte Lösung, die demgegenüber deutlich vereinfacht ist, was die Netzbetreiber heutzutage anbieten."

Mit dem ersten Performance-Test sei Lyczkowski sehr zufrieden und begründet diese Vorgehensweise: "Wir kennen alle die Trends Richtung Industrie 4.0, Smart Factory und Matrix-Produktion. Bei all diesen Dingen ist gemein, dass wir mehr Flexibilität und Mobilität in der Fabrik erhalten. Und Mobilität heißt immer drahtlose Konnektivität. Das heutige WLAN kommt sehr schnell an die Leistungsgrenze und und unterstützt Mobilität nicht so gut."

Maschinenbauer als Exporteur fragt nach Zertifizierungen

Beim Wechsel von WLAN zu 5G greifen zwei Fälle, wie Lyczkowski beschrieb: "Zum einen lässt sich die nicht ausreichende Bandbreite vom WLAN ergänzen und zum anderen sind neue Anwendungsfälle wie remote processing oder edge computing möglich. Fragt man Leute aus der Produktion oder Logistik, was Ihnen fehlt, so wünschen sie sich, an zusätzliche Daten zu gelangen. Da erwarten wir, dass sich vieles durch 5G einfacher gestalten lässt."

Doch welche Sorgen treiben die Maschinenbauer bezüglich 5G um? Dazu erklärte Miriam Solera von der Arbeitsgemeinschaft Wireless Communications for Machines (VDMA WCM): "Die Maschinenbauer wollen natürlich wissen, welche Technologie industrietauglich ist, welche Kosten anfallen und welchen Mehrwert es genau gibt." Zudem gebe es auch Fragen zu den Zertifizierungen. "Denn der Maschinenbauer als Exporteur will wissen, ob seine Maschinen auch weltweit einsetzbar sind, welche Frequenzbänder gebraucht werden und welche Zertifizierungsprozesse es gibt es. Deswegen erachten wir einen technologieneutralen Ansatz als sehr wichtig", unterstrich Solera.

Eike Lyczkowski, SEW Eurodrive. - Screenshot: Poll

"Bei all diesen Dingen ist gemein, dass wir mehr Flexibilität und Mobilität in der Fabrik erhalten. Und Mobilität heißt immer drahtlose Konnektivität. Das heutige WLAN kommt sehr schnell an die Leistungsgrenze und ist von der Mobilität nicht so gut", sagt Eike Lyczkowski, Fachkreis Funk & Navigation bei SEW Eurodrive.

Was heute mit 5G schon möglich ist

Doch was ist mit 5G heute schon zu welchen Einstiegskosten möglich? Dazu erklärte Richter, dass der Nutzer mit dem '5G Stand alone mode' starten kann, wobei es sich um die Zielarchitektur für industriellen Anwendungen handelt. "Dann haben wir in Deutschland die sehr komfortable Situation, dass wir sogar ein privates Spektrum für den Campus zu sehr erschwinglichen Preisen haben, was man bei der Bundesnetzagentur beantragen kann, so dass man sein eignes Netz auf eigener Frequenz betreiben kann." Mit den Endgeräten ließe sich das Netz in Betrieb nehmen.

"Wir gehen davon aus, dass wir in einer heterogenen Umgebung arbeiten. Somit braucht das Unternehmen für die Umsetzung einen Integrationspartner, eventuell einen Transformationspartner. Es ist auch die Frage zu beantworten, wer das Netz betreibt und ob es vielleicht auch einen Partner für den Betrieb des Netzes braucht. Es ist komplex, aber damit kann jedes Unternehmen heute anfangen", machte Richter allen Mut.

Lyczkowski fügte hinzu, dass die jeweilige IT-Abteilung der Unternehmen unbedingt in den Prozess mit eingebunden werden muss.

Miriam Solera, VDMA WCM. - Screenshot: Poll

"Die Maschinenbauer wollen natürlich wissen, welche Technologie industrietauglich ist, welche Kosten anfallen und welchen Mehrwert es genau gibt", sagt  Miriam Solera von der Arbeitsgemeinschaft Wireless Communications for Machines (VDMA WCM).

Wie der Maschinenbauer von 5G profitieren kann

Doch wie kann der Maschinenbauer von 5G in der Praxis profitieren? "Er kann auf seinem Campus seinen entsprechenden Assets vernetzen, zum Beispiel für das Thema 'Wirtschaftlicher Betrieb des Campus' unter dem Aspekt des Energieverbrauchs. So lassen sich die entsprechenden Sensordaten zusammenziehen und in einem digitalen Zwilling seines Campus darstellen", erläuterte Richter.

Viele use cases gebe es auf dem shop floor bei der Kommunikation von Maschine zu Maschine oder von Maschine zum Arbeiter. Da könne 5G helfen. "Auch bei der Nutzung von AR und VR, um den Betrieb von Maschinen zu unterstützen und sich in Echtzeit die Betriebsdaten einblenden zu lassen, um die Maschinensteuerung effektiver zu gestalten oder die Reparatur zu unterstützen ist 5G hilfreich", ist sich Richter sicher.

Dann gibt es laut Richter den großen Bereich des connected worker – also die Kommunikation der Arbeiter untereinander - weil 5G auch die Daten-, Sprach- und Videokommunikation unterstütze.

Richter weiter: "Schließlich gibt es den großen Bereich des Industrial IOT, wo es darum geht, die vielen mehr oder weniger intelligenten Assets miteinander zu vernetzen. Vielfach im Einsatz sind heute schon die fahrerlosen Transportsysteme - vor allem beim Einsatz einer ganzen Flotte mit dem entsprechenden Leitsystem. Da stoßen konventionelle Systeme wie WLAN an ihre Grenzen."

5G auch bei der Nachrüstung vorteilhaft

Lyczkowski freut sich zudem über den Einsatz von Tablets, um Videos erstmals in Echtzeit übertragen zu können und mobile HMIs zu ermöglichen. 5G spiele auch Nachrüstungsthemen im Brownfield in die Karten. „Immer dort, wo ich kein Kabel hinziehen kann oder will und doch Konnektivität brauche – wo ich zum Beispiel ein Pick by light einführen möchte. Wo ich halt kein Kabel hinziehen will und bei allem, was sich bewegt, bietet 5G gegenüber WLAN große Vorteile.“

Solera verwies neben dem Shopfloor auch auf den Einsatz von 5G in der Landtechnik, im Bergbau und im Bau. "Auch dort finden die Maschinen Anwendung – beispielsweise bei der Kooperation von Maschinen in der Landtechnik und Sensorik in Maschinen zur Erfassung von Daten sowie zur Sicherheit des Menschen auf der Baustelle."

5G-Technologien standardisieren und global ausrollen

Doch Solera erinnerte nochmals an weltweit unterschiedliche Normen, aber an die Abhängigkeit des Maschinenbaus vom Export. "Der Maschinenbau muss sich an Regularien anpassen", sagte sie.

Dafür hat Richter eine Lösung parat: "Aus der Telekommunikationsindustrie bringen wir ja eine Sache mit, die seit inzwischen über 20 Jahren gesetzt ist. Das heißt, dass wir Technologien standardisieren, die Standards festschreiben und dann global ausrollen."

Das eröffne die Möglichkeit, entsprechend zu skalieren. "Das ist eine andere Denke, als es bei den Automatisierungstechnikern heute noch vorherrscht. Mit dieser Standardisierung haben wir auch bei 5G die Möglichkeit, ein und denselben Standard rund um den Globus einzusetzen", gab sich Richter zuversichtlich.

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