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5G wird die Vernetzung von Industrie 4.0 verwirklichen

Robots building cars

Die drahtlose Kommunikation treibt die nächste industrielle Revolution voran, mit Milliarden von Maschinen, Geräten und Sensoren, die nur auf ihre Vernetzung warten. Bei der Entwicklung von 5G werden auch die Anforderungen der Branche berücksichtigt.

Industrie 4.0, IIoT (Industrial Internet of Things), die vernetzte Industrie – egal, wie Sie es nennen, eines ist unbestreitbar: Es wächst, und zwar schnell. Laut IoT Analytics soll der Markt für Produkte, die sich an die vernetzte Industrie richten, bis 2023 die Summe von 310 Milliarden US‑Dollar erreichen, mit einer CAGR von 37 Prozent von 2017 bis 2023. In Bezug auf die Marktgrösse wird erwartet, dass fortgeschrittene digitale Produktentwicklung, datengetriebene Leistungsoptimierung und vorbeugende Wartung die führenden Anwendungsfälle sind.[1]

Drahtlos‑Konnektivität ist eine der Grundlagentechnologien, die die Transformation vorantreiben – insbesondere in der intelligenten Fertigung. Das liegt daran, dass sie eine einfache Installation, eine kurze Zeit und niedrige Kosten für die Nachrüstung bestehender Systeme bietet. Mit diesen Vorteilen können andere Technologien schwerlich mithalten. Da verteilte Wireless‑Sensoren flexibel und skalierbar sind und in vertrauenswürdigen, sicheren Netzwerken betrieben werden, sind sie gut geeignet, mehr und qualitativ hochwertigere Informationen über jeden Aspekt des Fertigungsprozesses zu liefern.

Wireless‑Patchwork

Natürlich wird eine einzige Wireless‑Technologie nicht in der Lage sein, die unterschiedlichen Anforderungen des Industriegütermarkts zu erfüllen. Aber mit der Ausweitung des Ökosystems werden die Technologien, die sich erfolgreich etablieren, schnell wachsende Anwendungsfälle bedienen. Wir sind überzeugt, dass Kurzstreckentechnologien wie Bluetooth (Bluetooth 5.0, Bluetooth Low Energy und Bluetooth Mesh) und Wi‑Fi zu den Entwicklungen gehören werden, die ihre Reichweite auf die vernetzte Industrie ausdehnen.

Einer der wichtigsten, am Horizont bereits sichtbaren Trends ist die Konvergenz der Anforderungen von Industrie 4.0 und die sich ständig weiterentwickelnde Konnektivität von 5G, der nächsten Generation der Mobilfunktechnologie. Während frühere Generationen der Mobilfunktechnologie in erster Linie auf die Erhöhung der Datenraten abzielten, baut 5G auf drei Säulen auf: Hohe Datenraten (Enhanced Mobile Broadband – eMBB), äusserste Zuverlässigkeit (Ultra Reliable and Low Latency Communication – URLLC) und hohe Dichte (massive Machine Type Communication – mMTC) auf.

3 Säulen von 5G - Anwendungsfälle

Abbildung: Die Anforderungen an 5G variieren je nach Anwendungsfall, wobei die Industrieautomatisierung am rechten Eckpunkt des Dreiecks angesiedelt ist. (Angepasst von ITU IMT‑2020)

 

Viele neue Anwendungen für die Industrie liegen an der Schnittstelle zwischen zwei verschiedenen Säulen. Nehmen wir mobile Roboter, die eine hochzuverlässige, Kommunikation mit geringer Latenz erfordern, aber auch mit einer äusserst zuverlässigen Datenübertragung ausgestattet sein müssen. Die Konnektivität die neuen HMIs (Human Machine Interfaces) zugrunde liegt, welche Augmented und Virtual Reality nutzen, muss die gleichen Anforderungen erfüllen, um hochauflösende Bilder zu liefern und in „wirklicher Echtzeit“ auf die Bewegungen des Benutzers zu reagieren. Logistikanwendungen müssen in dichten Umgebungen, wie z. B. in Lagern, zuverlässig laufen, wobei die einzelnen Sensoren in einem Umfeld von Hunderten, wenn nicht Tausenden von anderen Sensoren reibungslos funktionieren müssen. Und die Fertigungsautomatisierung bezieht sich auf alle drei Eckpunkte des Dreiecks, abhängig von der jeweiligen Funktion, die ausgeführt wird.

Private Netzwerke und Datenschutz

Das grosse Unterscheidungsmerkmal von 5G gegenüber früheren Generationen von Mobilfunktechnologien ist allerdings, dass Unternehmen damit die Möglichkeit haben, nicht-öffentliche 5G‑Netze im nicht lizenzierten oder lizenzierten Spektrum aufzubauen. Insbesondere für Unternehmen, die mit hochsensiblen Informationen zu tun haben, wird die volle Kontrolle über ihre eigene Kommunikationsinfrastruktur – und ihre Daten – bahnbrechend sein

Natürlich hat das seinen Preis: Die Unternehmen tragen die volle Verantwortung für die Qualität und Leistung ihrer Netzwerke. Gleichzeitig bietet es ihnen aber auch eine beispiellose Flexibilität bei der Anpassung der Sicherheits- und Datenschutzfunktionen ihres Netzwerks an ihre eigenen Anforderungen. Der 5G‑Standard trägt dazu bei, dass 5G‑konforme Geräte im Netzwerk reibungslos funktionieren

Die Vorbereitungen für 5G sind in vollem Gange

Bei u‑blox nehmen wir aktiv am Prozess der Gestaltung von 5G‑Standards teil, um die Anforderungen der Industrie von morgen zu erfüllen. Als Mitglied der 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G‑ACIA) arbeiten wir mit den Industriepartnern in den Bereichen IT und OT zusammen, um sicherzustellen, dass die 5G‑Technologien für die vernetzte Industrie nutzbar sind. Wir nehmen am EU‑finanzierten Projekt 5G‑SMART teil, das darauf abzielt, Konnektivitätstechnologien in echten Fabrikumgebungen zu testen und zu validieren, von einer Ericsson‑Fabrik in Schweden, einem Fraunhofer IPT Shop Floor in Deutschland bis hin zu einer Bosch‑Halbleiterfabrik in Deutschland.

Aber es geht nicht nur um morgen – die Reise zu 5G hat bereits begonnen. Die heutigen LPWA‑Mobilfunktechnologien (Low Power Wide Area), LTE‑M und NB‑IoT, wurden so konzipiert, dass sie in zukünftige 5G‑Netze integriert werden können. Mit anderen Worten, Sie müssen nicht warten, bis die 5G‑Netze vollständig eingeführt wurden, bevor Sie mit der Integration der Technologie in Ihre industriellen Geräte beginnen. Beginnen Sie stattdessen noch heute und unternehmen Sie erste Schritte in Richtung 5G.

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