Mit 5G-Campusnetzen zum Wettbewerbsvorteil

22. Juni 2021

In Deutschland ist die Automobilindustrie am stärksten automatisiert. Auf sie entfallen rund 59 Prozent aller installierten Industrieroboter. 5G Campusnetze haben das Potenzial, Produktionsprozesse auf ein völlig neues Level zu heben. Wir zeigen am Beispiel der Automobilindustrie, welche konkreten Vorteile die neue Mobilfunkgeneration bietet.

5G-Campusnetze

Was macht 5G für die Industrie so essenziell? Nun, sie hat das Potenzial, die Produktionsinfrastruktur und -prozesse zu optimieren. Der neue Mobilfunkstandard erfüllt die Anforderungen weitaus umfassender als bisherige Technologien: Vielfach höhere Übertragungskapazitäten, sehr geringe Latenzzeiten und flexible Bandbreiten für Up- und Downlink zählen zu den unbestreitbaren Vorteilen von 5G. Hinzu kommen eine sichere Datenübertragung, eine hohe Ausfallsicherheit, garantierte Datenraten über virtuelle Netzwerke sowie verteilte Serverarchitekturen. Mit anderen Worten, die neue Mobilfunkgeneration ermöglicht einen noch nicht gekannten Vernetzungsgrad. Kommt sie zudem in autonomen Campus-Netzen zum Einsatz, ermöglicht sie einen überaus produktiven und effizienten Betrieb.

Treiber für die Fabrik von morgen

5G-Campusnetze sind demzufolge ein entscheidender Baustein für die Transformation der (Automobil-)Industrie und die Entwicklung der Smart Factory. Die nahezu unbegrenzte Menge an Maschinen, Geräten und Fahrzeugen, die in einem 5G-Campusnetz auf engstem Raum kabellos Daten sammeln, verarbeiten und weitergeben können, hebt die automatisierte Fabrik auf ein neues Level und verleiht dem Prinzip der vernetzten Industrie 4.0 ordentlich Rückenwind. Denn gerade Just-in-time-Verfahren oder sonstige sehr rechenintensive Systeme, wie KI-Algorithmen, profitieren von der Datenübertragung mit ultrahoher Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit. Hinzu kommt: Wird mit 5G die Produktion effizienter, dann wird sie auch nachhaltiger. Etwa indem sich Ressourcen besser ausnutzen oder einsparen lassen. Die Anwendungsmöglichkeiten von 5G in der Produktion sind jedenfalls vielfältig: Von der vorausschauenden Wartung industrieller Anlagen – ein weiterer Faktor, der auf das Nachhaltigkeitsziel einzahlt –, bis hin zur vollständigen Umgestaltung des Produktionsprozesses, indem drahtlos gearbeitet wird. Auch ferngesteuerte Anlagen oder die vollständige Digitalisierung der Fertigungsanlage sind möglich. Die folgenden Usecases zeigen die zahlreichen Einsatzmöglichkeiten.

Entfesselte Roboter

Autobauer und deren Zulieferer setzen in der Produktion vielfach auf Industrieroboter am Fertigungsband. In der Regel sind deren Greifer und Aktoren noch per Kabel angebunden. Durch ständige Bewegungen und Vibrationen werden diese stark beansprucht, was einen nicht unerheblichen Kostenfaktor darstellt. In einem 5G-Campusnetz lässt sich auf den Einsatz von Kabeln hingegen verzichten, da die Befehle per Funktechnologie übertragen werden. Bei immer wechselnden Produktionen können kabellose Roboter zudem flexibel dort zum Einsatz kommen, wo sie gerade gebraucht werden. Das senkt die Investitionskosten für benötigte Anlagen erheblich, da sich so die Anzahl der benötigten Maschinen reduzieren lässt.

Rasante Datenbetankung

Bei der Herstellung eines Autos werden heutzutage große Datenmengen bewegt, allein schon beim Bespielen der Fahrzeuge mit der für sie nötigen Software. Das folgende Rechenbeispiel hilft das zu veranschaulichen: Der Software-Download erfolgt innerhalb von 20 Minuten und umfasst dabei eine Datenmenge von circa 50 GB. Die Download-Rate entspricht knapp 330 MBit/s. Wird nun alle anderthalb Minuten ein Fahrzeug produziert, dann heißt das, dass während der Download-Phase 14 Autos gleichzeitig mit Daten betankt werden. Das entspricht wiederum einem Download-Datendurchsatz von insgesamt 4,6 GBit/s. Parallel erfolgt ein Daten-Upload von insgesamt 10 GB. Demnach werden 925 MBit/s Upload-Geschwindigkeit benötigt. Doch das ist noch nicht alles, denn während der Fahrzeugdatenbetankung steht eine Echtzeitdiagnose der Systeme an. Dafür ist systemseitig eine Latenz von maximal 50 Millisekunden sicherzustellen. All dies verdeutlicht: Für jedes Fahrzeug gilt es in der Produktion eine ausreichend große Menge an Frequenzspektrum zu reservieren. Dafür ist ein 5G-Campusnetz wie gemacht. Es bietet die benötigten Bandbreiten und gewährleistet eine geringe Latenzzeit, um alle anfallenden Datenströme bedarfsgerecht bedienen zu können.

Modellabbildung am Zwilling

Seit einigen Jahren greifen Unternehmen für optimierte Produktionsprozesse und zur erleichterten Entscheidungsfindung vermehrt auf sogenannte Digital Twins zurück. Im digitalen Zwilling wird die reale Fabrik als virtuelles Modell abgebildet. Dabei wird der digitale Zwilling mit Daten aus dem Produktionsprozess gespeist, woraufhin er Anweisungen und Antworten an die Komponenten und Funktionalitäten der realen Fabrik zurückgibt. Dank 5G erfolgt der komplette Datentransfer zwischen virtueller und realer Welt in Echtzeit. Es entsteht ein hochintelligentes Modell, das die Realität überaus detailgetreu abbildet und erlaubt, unterschiedliche Szenarien zu validieren und Entscheidungen zuverlässiger zu treffen.

Wenn also Unternehmen in der Automobil- und Fertigungsindustrie ihre betriebliche Effizienz verbessern und einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt erzielen wollen, dann spricht vieles dafür, auf ein 5G-Campusnetz zu setzen. Es ermöglicht zuverlässig, riesige Datenmengen in Echtzeit zu erfassen, zu nutzen und zu analysieren. Zahlreiche Anwendungsbeispiele zeigen: mit 5G-Campusnetzen kann sich die Automobilbranche auch zukünftig eine Vorreiterstelle sichern. Hierfür ist Telefónica Deutschland ein kompetenter Partner für die Planung, den Aufbau und den Betrieb von 5G-Campus-Netzen und verfügt über ein großes Netzwerk von Partnern für die Implementierung von Usecases.

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