Moderne Sensorik kann Daten von Maschinen und Anlagen bereits sehr umfassend erheben. Werden diese Daten analysiert, können sie Abweichungen zwischen Planung und realer Produktion sichtbar machen und anschließend zur Optimierung dienen. Allerdings erfolgt die Speicherung und Analyse der Daten meist noch dezentral und zeitversetzt. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen vernetzt in einem Projekt mit internationalen Partnern nun die industrielle Fertigung kabellos mit 5G, um das Potenzial für die industrielle Fertigung zu erproben.

Im Forschungsprojekt „5G-SMART: 5G for smart manufacturing“, das für die kommenden zweieinhalb Jahre von der Europäischen Union gefördert wird, bauen die Partner 5G-Netze in realen Fertigungsumgebungen auf, um das Potenzial von 5G für die Produktion zu demonstrieren, zu testen und weiterzuentwickeln. Das Konsortium erprobt das Zusammenspiel zwischen 5G und modernsten Fertigungsanlagen wie ferngesteuerte Industrierobotik, drahtlose Prozessüberwachung in der Fertigung und mobile Robotik.

Dies geschieht europaweit in einer Fabrik von Ericsson in Schweden, in der Werkzeugmaschinenfabrik des Fraunhofer IPT in Aachen und in einer Halbleiterfabrik von Bosch in Reutlingen.

Der neue Mobilfunkstandard 5G eigne sich dazu, Fertigungsprozesse flexibler und adaptiver als bisher zu gestalten, die Qualität von Bauteilen zu verbessern, Kosten zu senken und so die Produktivität zu erhöhen, so das Fraunhofer Institut. Welche Anforderungen an 5G-Netze gestellt werden, damit diese an die Bedürfnisse der produzierenden Industrie zugeschnitten sind, definieren die Anwendungspartner gemeinsam mit Mobilfunkanbietern, beispielsweise die Integration von 5G in Kommunikationsstandards wie Time-Sensitive Networking (TSN) und Cloud-Plattformen, die eine flexible Maschinensteuerung bei gleichzeitig geringer Latenz und hoher Zuverlässigkeit ermöglichen.

Das Fraunhofer IPT entwickelt gemeinsam mit den Projektpartnern neue 5G-fähige, industriell einsetzbare Sensoren und Funkmodule und testet sie anhand konkreter Fertigungsaufgaben in eigenen Maschinen und Anlagen. Dadurch soll es gelingen, Prozessdaten mit Latenzen von wenigen Millisekunden aufzunehmen, in Echtzeit auszuwerten und so das Prozess-Monitoring der gesamten industriellen Prozesskette zu optimieren. Dies versetze die Ingenieure in die Lage, Prozessabweichungen und Maschinenzuständen rechtzeitig zu erfassen und über Steuerungsbefehle an die Maschine innerhalb kurzer Reaktionszeiten zu reagieren, um die Fertigung der Bauteile in der erforderlichen Qualität und Produktionszeiten sicherzustellen, so die Forscher. Dafür greift das Fraunhofer IPT auf seine bereits bestehende 5G-Testumgebung in Aachen zurück, die der schwedische Mobilfunkanbieter Ericsson im vergangenen Jahr in der Maschinenhalle des Instituts installiert hat.

Integrierte Sensorik, drahtlos über 5G Mobilfunkverbindungen an Cloud-basierende Analyse-Tools angebunden, kann produzierenden Unternehmen jeder Größe und Branche in Zukunft dabei helfen, wertvolle Daten zu gewinnen und zu Informationen zu verarbeiten, so die Forscher weiter. Welche konkreten Geschäftsmodelle 5G für produzierende Unternehmen, Zulieferern und Mobilfunkbetreibern bietet, untersuchen die Partner während ihres Forschungsprojekts, um die Einführung von 5G für die Produktion weiter zu beschleunigen.

Das Forschungsprojekt wird gefördert aus Mitteln des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union. Weitere Informationen stehen unter www.ipt.fraunhofer.de zur Verfügung.

Dr. Jörg Schröper ist Chefredakteur der LANline.