5G: Das Rückgrat der nächsten Generation der Automatisierung

Industrial 5G verspricht extrem niedrige Latenzzeiten, hohen Datendurchsatz und die Möglichkeit, eine sehr große Anzahl an Geräten gleichzeitig zu verbinden. Damit wird es zum Rückgrat der nächsten Generation von Automatisierung und intelligenten, flexiblen Fertigungslösungen. Die Einführung der 5G-Technologie in der Industrie befindet sich noch im Anfangsstadium, gewinnt aber rasch an Dynamik.

Zu den ersten Anwendern gehören zahlreiche Branchen, darunter die Automobilindustrie, die Fertigungsindustrie, die Energiewirtschaft und die Logistik oder auch die Stahlproduktion. Der Automobilsektor etwa hat eine Vorreiterrolle übernommen und nutzt 5G, um den Echtzeit-Datenaustausch zwischen Maschinen innerhalb von Produktionslinien zu ermöglichen und so die Effizienz und Flexibilität der Produktion erheblich zu verbessern.

Was die technologische Reife angeht, so hat 5G die anfänglichen Phasen der Erprobung hinter sich gelassen und wird nun konkret eingesetzt. Viele Unternehmen gehen von Pilotprojekten zu umfassenden Implementierungen über, insbesondere in Ländern, in denen Mobilfunkspektrum für private 5G-Netze freigegeben ist. Dazu zählen Europa sowie Teile von Nord- und Südamerika sowie Asiens.

Die Einführung von 5G in der Industrie ist jedoch nicht ohne Herausforderungen. Die Integration in bestehende Systeme, die Gewährleistung der Netzwerksicherheit und auch die Kosten, die mit Aufbau und der Wartung der 5G-Infrastruktur verbunden sind, stellen nach wie vor Hindernisse dar. Darüber hinaus ist das regulatorische Umfeld für die Zuteilung von 5G-Spektren von Land zu Land unterschiedlich.

Eine der spannendsten Entwicklungen im Bereich 5G für die Industrie ist das Aufkommen privater 5G-Netzwerke, auch Campus-Netze genannt. Das sind 5G-Netze, die auf ein definiertes Firmengelände oder sogar einzelne Gebäude beschränkt sind. Aus Sicht von Siemens bieten private 5G-Netze der Industrie viele Vorteile: Unternehmen bauen sie lokal an ihren Standorten auf und können sie genau an ihre Bedürfnisse anpassen. Zudem haben Unternehmen volle Kontrolle über ihre Daten, da diese den Campus nicht verlassen.

Eine private 5G-Infrastruktur, wie sie Siemens anbietet, wird benötigt, um das 5G-Signal auf dem Firmengelände verfügbar zu machen. Mit dem 5G-Mobilfunkstandard eröffnen sich der Industrie erhebliche Vorteile in Bezug auf Konnektivität und digitale Transformation. Unternehmen können damit intelligente Fabriken bauen, in denen Maschinen, Roboter und Sensoren nahtlos in Echtzeit kommunizieren können. Private 5G-Netzwerke werden häufig durch Technologien wie Edge Computing ergänzt, das die Datenverarbeitung näher an die Datenquelle bringt, wodurch Latenzzeiten reduziert und schnellere Entscheidungen ermöglicht werden.

Private 5G-Netze ermöglichen zudem passgenaue Netzwerk-Konfigurationen. So können verschiedene Teile eines Netzwerks für bestimmte Aufgaben zugewiesen werden, um sicherzustellen, dass kritische Vorgänge die höchste Priorität erhalten. So kann in der Fertigung garantiert werden, dass die Kommunikation zwischen sicherheitskritischen Systemen nicht durch weniger wichtigen Datenverkehr beeinträchtigt wird. Diese Fähigkeit ist von entscheidender Bedeutung, da die Industrie zunehmend auf Automatisierung und Robotik setzt, wo selbst eine Verzögerung von wenigen Millisekunden schwerwiegende Folgen wie Produktionsausfälle haben kann.

5G wird in der Industrie tiefgreifende Auswirkungen haben, insbesondere im Bereich der Automatisierung und Robotik. Die ultraniedrigen Latenzzeiten und die hohe Zuverlässigkeit von 5G werden ausgefeiltere und koordiniertere Robotersysteme ermöglichen und die Arbeitsweise in der Industrie verändern. In der Autoindustrie etwa wird 5G die Entwicklung vollständig autonomer Fertigungsstraßen erleichtern, in denen Roboter in Echtzeit zusammenarbeiten können, was die Produktivität und Präzision drastisch erhöhen wird.

Auch das industrielle Internet der Dinge (IIoT) wird enorm von 5G profitieren. Intelligente Fabriken, die mit 5G vernetzt sind, werden in der Lage sein, unzählige Geräte – von Sensoren bis hin zu Maschinen – miteinander zu verbinden und ein Ökosystem zu schaffen, in dem kontinuierlich Daten gesammelt und analysiert werden. Dies wird eine vorausschauende Wartung ermöglichen, bei der Geräteprobleme erkannt und behoben werden, bevor sie zu Ausfallzeiten führen. Zudem lassen sich Produktionsprozesse in Echtzeit überwachen und so noch effizienter machen. Darüber hinaus wird 5G den Einsatz von KI und maschinellem Lernen in der Industrie unterstützen und intelligentere Entscheidungen und die Automation komplexer Aufgaben erlauben.

Ein Bericht des Beratungsunternehmens PwC rechnet vor, dass allein durch die Einführung von 5G-Technologien in der industriellen Fertigung das globale BIP um bis zu 134 Milliarden Dollar bis 2030 gesteigert werden soll. Dieser beträchtliche wirtschaftliche Einfluss wird durch die Fähigkeiten von 5G angetrieben, autonome Roboter und Fahrzeuge in industriellen Umgebungen zu unterstützen, Produktionsprozesse zu optimieren und die Integration der Lieferketten zu verbessern.

Es wird erwartet, dass diese Fortschritte höher vernetzte und reaktionsschnellere Produktionssysteme schaffen, die ein höheres Maß an Individualisierung, Effizienz und Qualität bei geringeren Kosten ermöglichen. Weiteren Marktanalysten zufolge könnten Unternehmen auch vom Verkauf von Produkten zum Angebot von Dienstleistungen übergehen, z.B. Equipment-as-a-Service, bei dem sie Eigentümer der Maschinen bleiben und die Nutzung in Rechnung stellen, was durch die ständige Konnektivität mit 5G ermöglicht wird.

Um im großen Stil private 5G-Netze in der Industrie zu etablieren, braucht es jedoch Zugang zu privatem 5G-Spektrum. Die EU hat kürzlich den Frequenzbereich für private 5G-Netze europaweit bei 3,8 bis 4,2 GHz festgelegt. Diese Vorgabe gilt es von den europäischen Ländern lokal umzusetzen. Ein EU-weit einheitlicher Frequenzbereich vereinfacht den Einsatz von privaten 5G-Netzen sowohl für Endanwender als auch für Hersteller von Endgeräten. Das Ökosystem an 5G-Endgeräten wird dadurch schneller wachsen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass vor allem private 5G-Mobilfunknetze in der Welt der Automatisierung und Fertigung einen entscheidenden Wandel bewirken werden.