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Was wird eine 5G-Fabrik für die Industrie 4.0 bedeuten?

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Was wird eine 5G-Fabrik für die Industrie 4.0 bedeuten?

10 Dec, 2020

Dieser Artikel umfasst folgende Themen:

  • Die Bedeutung von 5G-Netzwerken für die Industrie 4.0
  • Woraus die 5G-Fabrik besteht und wie sie funktioniert
  • Was 5G-Fabriken für die Industrie 4.0 bedeuten

Digitale Fertigung und die Digitalisierung industrieller Prozesse sind derzeit der letzte Schrei. Die Beliebtheit der Digitalisierung in Industrieanlagen lässt sich auf die Einführung der Industrie 4.0 im Jahr 2011 durch deutsche Wissenschaftler zurückführen. Obwohl Konzepte wie Lean Manufacturing, Kanbans und Six Sigma zur Optimierung industrieller Prozesse geführt hatten, gab es Lücken bei der Automatisierung von Abläufen und der genauen Erfassung von Daten im Fertigungsbereich. Das Aufkommen der Industrie 4.0, die digitalisierte Fabrik, und 5G sollen diese Lücken schließen.

 

5G-Netzwerke und die digitalisierte Fabrik

Die digitale Fabrik ist eine Fabrik, in der digitale Technologie zum Betrieb der Anlage eingesetzt wird. Digitale Technologie bezieht sich auf Digitalisierungswerkzeuge, die Hardware zur Datenerfassung, analytische Software, Datenspeicherplattformen und Datenübertragungsinfrastruktur umfassen. Digitale Werkzeuge werden bei der Automatisierung industrieller Prozesse und der Optimierung manueller Prozesse eingesetzt, jedoch im Rahmen der Industrie 4.0.

Es gibt ein wichtiges Industrie 4.0-Konzept, das innerhalb einer digitalisierten Fabrik herrscht. Dieses Konzept ist Interoperabilität. Interoperabilität gedeiht, wenn Maschine-zu-Maschine-Kommunikation möglich ist und der Datentransfer nahtlos erfolgt. Um eine echtzeitnahe Interoperabilität und Kommunikation zu erreichen, ist ein stabiles Netzwerk erforderlich, das gegenüber externen Störkräften weitgehend immun ist und gleichzeitig eine geringe Latenzzeit garantiert. In der digitalen Fabrik von heute werden die stabilen Netzwerke, die für die Bereitstellung der Interoperabilität erforderlich sind, aufgrund der Einschränkungen von 4G-Netzwerken für industrielle Anwendungen im Allgemeinen über drahtgebundene Verbindungen bereitgestellt.

Auf der anderen Seite sind drahtgebundene Verbindungen aufgrund der Art und Weise, wie sie ihre Dienste anbieten, mit zahlreichen Einschränkungen verbunden. Bei großflächigen, digitalen Fabrikhallen ist die Verkabelung der gesamten Einrichtung im Allgemeinen eine kostspielige Initiative und lässt wenig Raum für zukünftige Aktualisierungen und Modernisierungsmaßnahmen. Jedes Mal, wenn neue Geräte oder Systeme in eine bestehende Einrichtung integriert werden, ist die Neuverdrahtung oder die Verlegung zusätzlicher Kabel eine teure und umständliche Aufgabe, die mit der Drahtlostechnologie beseitigt werden soll. Um sicherzustellen, dass Industrieanlagen von den Vorteilen eines stabilen drahtlosen Netzwerks profitieren können, ohne große Summen für die Interkonnektivität auszugeben, wurde ein 5G-Netz entwickelt.

Im Gegensatz zu seinen Vorgängern, die für mobile Anwendungen konzipiert waren, ist das 5G-Netzwerk für die Industrie und industrielle Anwendungen konzipiert. Die 5G-Netzwerkinfrastruktur beruht auf Boxen, die sie in abgelegenen Gebieten leicht erweiterbar machen, im Vergleich zu 4G-Netzwerken, die für die Konnektivität auf zentralisierte Masten angewiesen sind. Seine Netzwerke liefern auch die zuverlässige Datenübertragung mit niedriger Latenz und hoher Bandbreite, auf die sich industrielle Fabriken für die Echtzeit-Automatisierung und andere Industrie-4.0-Strategien verlassen müssen.

 

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Was ist die 5G-Fabrik?

Die 5G-Fabrik bezieht sich auf eine Industrieanlage, die stark von 5G-Netzwerken unterstützt wird. Mit der 5G-Konnektivität erhält die Fabrik ein stabiles Mittel zur Datenübertragung und zur Gewährleistung der Kommunikation von Maschine zu Maschine, von Maschine zu Gerät und von Gerät zu Cloud. Es wird erwartet, dass die Netzwerke viel schneller als sowohl 4G- als auch kabelgebundene Netzwerke sind und bei der Datenübertragung keine Verzögerung aufweisen.

Es wird erwartet, dass die 5G-Fabrik ein grundlegender Aspekt der Industrie 4.0 und der digitalisierten Fabrik sein wird. Sie bildet auch die Grundlage für den Einsatz groß angelegter IoT-Projekte, die Integration künstlicher Intelligenz in der Fabrikhalle und die Förderung des Einsatzes von Robotersystemen und anderen automatisierten Prozessen in Industrieanlagen. Es wird auch erwartet, dass die 5G-Konnektivität im Vergleich zu den Kosten für den Betrieb mit 4G- und drahtgebundenen Netzwerken erschwinglicher ist.

 

Was die 5G-Fabrik für die Industrie 4.0 bedeutet

Die 5G-Fabrik oder die digitalisierte Fabrik ist eine Einrichtung, die mit den Werkzeugen ausgestattet ist, die für die Erfassung von Betriebsdaten und die Implementierung von Industrie 4.0-Geschäftsmodellen erforderlich ist. Sie bietet ein vielfältiges Potenzial zur Verbesserung der Produktivität und zur Erhöhung der Sicherheit im Fertigungsbereich. Zu den wichtigsten Potenzialen von Industrie 4.0 gehören:

 

  1. Fernsteuerung von Maschinen – Traditionell sind automatisierte Systeme innerhalb der Fabrikhalle auf speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) angewiesen, um die zur Steuerung der Fabrikeinrichtungen erforderlichen Informationen zu erhalten. Die SPS, die diese Geräte verwendeten, wurden immer physisch installiert und dann mit Hilfe von verdrahteten Kabeln an Netzwerkverbindungen angeschlossen. Das Verfahren war für die meisten Industrieanlagen teuer und umständlich. 5G-Netzwerke bieten einen Weg zur digitalen Steuerung automatisierter Systeme von einer zentralisierten industriellen Cloud-Plattform aus, wodurch die mit drahtgebundenen Verbindungen verbundenen Kosten entfallen. Die Cloud-Steuerung von Maschinen bedeutet, dass die Anlagen im Werk von jedem Ort aus ferngesteuert oder automatisiert werden können, was ein wichtiger Grundsatz der Industrie 4.0 ist.

 

  1. Groß angelegte Implementierung von Edge-Computing - Die dezentralisierte, latenzarme Datenverarbeitung, die Edge-Geräte mit sich bringen, dürfte die Schwierigkeiten bei der Implementierung von Industrie 4.0-Geschäftsmodellen verringern. In einer intelligenten Fabrik wird von Edge-Geräten auch erwartet, dass sie mit mehreren Anlagen im Fertigungsbereich und in der Cloud kommunizieren. Um dies zu erreichen, ist ein stabiles drahtloses Netzwerk erforderlich, um die Hunderte von Edge-Geräten, IoT-Geräten und intelligenten Geräten zu verbinden, die in einer digitalisierten Fabrik eingesetzt werden. Die 5G-Konnektivität unterstützt den Einsatz umfangreicher IoT- und Edge-Geräte sowie den Kommunikationsprozess, der sicherstellt, dass diese Einsätze wie vorgesehen funktionieren. Die 5G-Wireless-Technologie verbessert die Konnektivität und Datenübertragungsgeschwindigkeit von Edge-Anwendungen und senkt gleichzeitig die Kosten, die mit der Verbindung von Hunderten von in der Fabrikhalle eingesetzten Anlagen verbunden sind.

 

  1. Unterstützung bei der Implementierung von digitaler Technologie in Fabriken - Datenerfassungstechnologien sind nicht die einzigen Werkzeuge, auf die sich Industrie 4.0-Initiativen stützen, um eine vollautomatische Anlage zu erreichen. Konzepte wie künstliche Intelligenz (KI) und die Anwendung von Augmented Reality - zur Verbesserung der Sicherheit und des Entscheidungsprozesses von Robotern oder automatisierten Systemen innerhalb des Werksgeländes - sind wichtige Aspekte der Industrie 4.0. Die Fähigkeit von KI-Systemen, Daten zu analysieren und Anweisungen an andere Anlagen zu übermitteln, hängt von einer stabilen Echtzeit-Konnektivität ab. 5G-Netze bieten die Stabilität und Geschwindigkeit, die KI-Systeme und Augmented-Reality-Lösungen benötigen, um genau zu funktionieren. Die Anwendung der Digital-Twin-Technologie und die Simulationsmodellierung, die Echtzeit-Datenströme von Edge-Geräten oder IoT-Geräten erfordert, wird auch die Geschwindigkeit nutzen, die 5G bietet, um die Genauigkeit der Informationen zu gewährleisten, die digitale Zwillinge und Simulationsmodelle liefern.

 

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Schlussfolgerung

Die 5G-Fabrik bietet eine digitale Industrieumgebung, die selbst die komplexesten Industrie 4.0-Initiativen aufgrund der Geschwindigkeit und zuverlässigen Konnektivität unterstützt, die sie zu den miteinander verbundenen Netzwerken und Anlagen in der Fabrikhalle bringt.