5G-Netzwerke in der Industrie : 5G: Der Enabler für mehr Flexibilität in der modernen Produktion

Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) können in Verbindung mit 5G verschiedene betriebliche Aufgaben für Unternehmen automatisieren, z. B. Vor-Ort-Inspektionen, Ferndiagnose und -reparatur sowie Fernschulungen. 5G bietet eine hohe Bandbreite für die schnelle Übertragung großer Datenmengen. Die hohe Bandbreite ist wichtig für die Übertragung von Videos, Bildern und Augmented-Reality-Inhalten vom Einsatzort zu einem Vorgesetzten oder Experten zur Analyse.

Mit Augmented Reality können Informationen in die reale Welt eingeblendet werden, um das Geschehen besser zu erkennen. Auf diese Weise kann beispielsweise der Ort eines Gaslecks angezeigt werden. Mit Virtual Reality kann eine virtuelle Welt geschaffen werden, die für Schulungen oder Inspektionen genutzt werden kann. Beispielsweise kann ein virtuelles Modell einer Anlage erstellt und auf Probleme untersucht werden.

Eine Reihe von Tools und Geräten werden von Technikern und Ingenieuren als Teil des gesamten Produktionsprozesses verwendet. Dies hat zur Folge, dass ein beträchtlicher Teil der Zeit mit dem Suchen und Finden von Werkzeugen verbracht wird. Dies kann sehr unproduktiv sein, da es zu Zeitverlusten und Kosten für das Unternehmen führt. Durch die Verfolgung und Rückverfolgbarkeit von Assets kann die unproduktive Zeit für die Suche nach Werkzeugen eliminiert werden. 5G-fähige Sensoren (IoT-Geräte) können an Anlagen in der Fabrik und auf dem Transportweg installiert werden (z. B. Materialien, Werkzeuge und Endprodukte). Die Sensordaten können über private/öffentliche 5G-Netze übertragen und über Endgeräte wie Mobiltelefone und zentrale Managementsysteme analysiert und visualisiert werden. Die sensorgestützte Verfolgung und Rückverfolgbarkeit von Assets hilft der Fertigungsindustrie, Zeit bei der unproduktiven Suche nach dem Standort von Werkzeugen zu sparen, die Kosten für die Entsorgung veralteter Materialien zu senken und die Werkzeugnutzung zu erhöhen.

Mit dem Aufkommen von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge (IoT) setzen immer mehr Unternehmen auf fahrerlose Transportfahrzeuge, um den Materialtransport und Aufgaben in ihren intelligenten Fabriken zu automatisieren. Durch die Kombination von FTS-Informationen mit den Systemen des Unternehmens können die erforderlichen Daten gesammelt, Erkenntnisse gewonnen, Unsicherheiten reduziert und Entscheidungen unterstützt werden. Eine der größten Herausforderungen beim Einsatz vieler FTS in der Produktion ist die Konnektivität. AGVs verlassen sich traditionell auf WiFi oder RFID für die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Steuerungssystemen. Während diese Technologien in vielen Anwendungen gut funktionieren, stoßen sie in belebten oder überfüllten Umgebungen, in denen mehrere AGVs versuchen, miteinander oder mit einer zentralen Steuerung zu kommunizieren, auf Probleme.

Wenn es in der Fertigungsanlage WiFi-Schatten gibt und Sie die Verbindung zu Ihren Geräten verlieren, wenn ein Problem auftritt, können die Vorteile der Investition in AGVs schnell verloren gehen.Die 5G-Konnektivität hat das Problem der Verbindung von AGVs mit WiFi gelöst. Die 5G-Konnektivität lässt sich leicht skalieren, um eine große Anzahl von Fabrikgeräten, einschließlich Sensoren und Maschinen, zu verbinden. Darüber hinaus bietet sie eine hohe Bandbreite, geringe Latenzzeiten und eine vollständige Abdeckung des gesamten Werksgeländes, um einen reibungslosen Betrieb der AGV zu gewährleisten.

Der Übergang zur 5G-Konnektivität wird es ermöglichen, dass die industrielle Automatisierung auf breiterer Basis eingeführt wird. Beispielsweise wird die drahtlose 5G-Kommunikation mit geringer Latenz die Echtzeitüberwachung und -steuerung von Maschinen vereinfachen und einen besseren Einblick in Fabriken ermöglichen. Ein Industrieunternehmen könnte 5G nutzen, um KI-Vision-Kameras entlang der Produktionslinie zu verbinden, um Produkte zu prüfen und die Effizienz und Produktivität zu steigern.

Die Erfassung von Echtzeitdaten aus Industrieanlagen und Produktionsprozessen würde es Fabriken ermöglichen, ihre Produktionsmuster viel detaillierter zu erkennen. Auf der Grundlage dieser Informationen können sie dann die richtige Reihenfolge der Fertigungsprozesse festlegen und den Durchsatz maximieren, wodurch Verschwendung reduziert und die Produktionszyklen verbessert werden.

Sensoren sind ein wichtiger Bestandteil der industriellen IoT-Infrastruktur und spielen eine entscheidende Rolle bei der Sammlung von Daten für die Entscheidungsfindung. Traditionell werden Feldgeräte über industrielle Gateways mit einem lokalen Netzwerk (LAN) oder dem Internet verbunden. Dabei besteht die Hauptschwierigkeit in der Konnektivität von Millionen von Feldgeräten in der gesamten Produktionsanlage. Sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Verbindungen stoßen an ihre Grenzen, wenn es darum geht, eine große Anzahl von Feldgeräten miteinander zu verbinden. Die enorme Bandbreite, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit des 5G-Netzes, das bis zu einer Million Geräte pro Quadratkilometer unterstützt, ermöglicht es Unternehmen, Echtzeitdaten von Feldgeräten in der gesamten Produktionsanlage zu erfassen.

Die von den Feldgeräten gesammelten Daten werden über Edge Computing verarbeitet und analysiert, um Erkenntnisse in Echtzeit zu gewinnen. Auf diese Weise können Unternehmen schnell Entscheidungen treffen und auf Probleme reagieren, sobald sie auftreten, und so die Qualität, Sicherheit und Effizienz der Produktionsanlage unterstützen.

Vorbeugende Instandhaltung ist die Umsetzung eines Plans zur Behebung potenzieller Probleme, bevor diese eine Chance haben, Schäden oder Ausfälle zu verursachen. Sie ist ein wichtiger Prozess, der dazu beiträgt, die Qualität und Sicherheit der hergestellten Produkte zu gewährleisten. Die regelmäßige Durchführung der vorbeugenden Instandhaltung ermöglicht es den Herstellern, potenzielle Probleme mit der Ausrüstung zu erkennen, bevor sie ernsthafte Probleme verursachen.

Darüber hinaus kann die vorbeugende Wartung dazu beitragen, die Lebensdauer der Geräte zu verlängern und dem Hersteller langfristig Geld zu sparen. Die 5G-Konnektivität wird die Möglichkeiten der vorausschauenden Wartung verbessern, da sie die hohe Bandbreite, geringe Latenz, hohe Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit bietet, die erforderlich sind, um mehr Echtzeitdaten von einer größeren Anzahl von Geräten zu erfassen, die die Anlagen in den Produktionsstätten überwachen.

Im Zusammenhang mit Fertigungsbetrieben ist das Lieferkettenmanagement von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die richtigen Materialien zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge zur Verfügung stehen. Außerdem trägt es zur Optimierung des Produktionsprozesses bei, indem es die Verschwendung minimiert und die Effizienz maximiert.

5G-Konnektivität kann Unternehmen bei ihrem Ziel unterstützen, flexible Lieferketten zu schaffen, die sich an die Verbrauchernachfrage anpassen und gleichzeitig Kosten und Vorlaufzeiten minimieren können. Das garantierte Serviceniveau des 5G-Netzwerks macht es perfekt für zeitkritische Fernüberwachungs- und -steuerungsvorgänge von einer zentralen Kommandozentrale aus. Dies macht es zu einer idealen Lösung für Fertigungsunternehmen, die den Überblick über ihre Produktionsprozesse behalten und sicherstellen müssen, dass alles reibungslos läuft.

Private 5G/LTE-Implementierungen bieten den Herstellern eine Möglichkeit, einige der Sicherheitsherausforderungen zu bewältigen. Durch die Bereitstellung eines privaten 5G/LTE-Netzes und der erforderlichen Endgerätesicherheit können Hersteller den Zugang zu ihrem Netz beschränken und kontrollieren, wer Zugang zu ihrer Infrastruktur hat. Sie können Bedrohungen im dedizierten privaten 5G-Netz erkennen und abwehren, Geräte authentifizieren, die versuchen, sich mit dem Netz zu verbinden, und nicht autorisierte Kommunikation in Echtzeit blockieren. Darüber hinaus können 5G-Netze hochwertige Echtzeit-Videobilder zur Überwachung liefern.

Eine modulare oder flexible intelligente Fabrik ist eine Produktionsanlage, in der der Produktionsprozess leicht geändert werden kann, um verschiedene Produkte herzustellen. Das Fabriklayout kann geändert und neue Maschinen und Anlagen können hinzugefügt werden, ohne den Rest der Fabrik zu beeinträchtigen. Dieser Fabriktyp wird immer beliebter, da er es den Unternehmen ermöglicht, schnell auf eine veränderte Nachfrage nach verschiedenen Produkten zu reagieren. Anstatt die Fabrik zu schließen und neu aufzubauen, wenn sich die Nachfrage ändert, kann der Produktionsprozess einfach neu konfiguriert werden.

Die Flexibilität einer modularen intelligenten Fabrik ermöglicht es den Unternehmen auch, Produkte in kleinen Losgrößen herzustellen, was immer wichtiger wird, da die Verbraucher eine größere Produktvielfalt verlangen. Die drahtlose 5G-Konnektivität kann flexible oder modulare Fabriken unterstützen, indem sie enorme Bandbreiten, geringe Latenzzeiten, zuverlässige Abdeckung und Skalierbarkeit bietet, um alle industriellen Geräte miteinander zu verbinden. Darüber hinaus können Unternehmen ihre bestehenden festen Ethernet-Verbindungen durch 5G-Verbindungen ersetzen, was eine größere Flexibilität bei der Anpassung von Produktionslinien und geringere Anfangsinvestitionen am Standort aufgrund niedrigerer Verkabelungskosten ermöglicht.