Dieser Artikel umfasst folgende Themen:
- Die Rolle von 5G in der Fabrikhalle
- Die Rolle des Edge Computing in der Fabrikhalle
- Die Vorteile von 5G Edge und seine Einsatzmöglichkeiten im Fertigungsbereich
Die Implementierung intelligenter Prozesse in der Fabrikhalle erfordert eine zuverlässige Konnektivität und Anlagen, die in der Lage sind, Entscheidungen in Echtzeit zu treffen. Es wird erwartet, dass das 5G-Mobilfunknetz eine zuverlässige drahtlose Kommunikation bietet, und die durch Edge-Technologie ermöglichte dezentrale Datenverarbeitung verbessert die Entscheidungsfindung in Echtzeit. Die Anwendung dieser beiden Spitzentechnologielösungen bietet Herstellern die Möglichkeit, transformative Strategien im Fertigungsbereich umzusetzen.
5G Edge im Fertigungsbereich
Die Beliebtheit von 5G im Industriesektor ist auf die geplante Zuverlässigkeit, die geringen Latenzzeiten und die hohe Bandbreite zurückzuführen, die in den Fertigungsbereichen zur Verwirklichung der intelligenten Fabrik dringend benötigt werden. Ungeachtet seiner Geschwindigkeit bietet 5G einen modularen Aufbau oder eine einfache Skalierbarkeit. Wenn beispielsweise IoT-Implementierungen erweitert werden, um neue Kapazitäten bereitzustellen, müssen zusätzliche Geräte in die bestehenden Netzwerke aufgenommen werden. Sich dabei auf kabelgebundene Netzwerke zu verlassen, ist ein unpraktisches und kostspieliges Unterfangen, während die 5G-Funktionen leicht skaliert werden können, um eine beliebige Anzahl von Geräten zu unterstützen.
Im Gegensatz zu 4G, dessen drahtloses Netzwerk von einem zentralen Mast unterstützt wird, werden 5G-Boxen schrittweise an jedem beliebigen Ort aufgestellt, um drahtlose Unterstützung zu bieten. Die dezentrale Natur der 5G-Netzwerke macht die Dezentralisierung für die Verbesserung der Produktionsabläufe wichtig. Wenn es um die Dezentralisierung von Betriebsabläufen geht, ist Edge Computing die Schlüsseltechnologie, die traditionelle manuelle Prozesse in intelligente, automatisierte Abläufe in Echtzeit verwandeln soll.
Edge-Hardware - dazu gehören IoT-Geräte, HMIs, Sensoren usw. - erfasst und analysiert Betriebsdaten, um spezifische Maßnahmen zu ergreifen, ohne sich auf eine zentrale Cloud-Plattform verlassen zu müssen. Im gesamten Industriesektor setzen Unternehmen Edge-Hardware ein, um Industrie 4.0-Geschäftsmodelle wie Zustandsüberwachung, Fernüberwachung und die Umsetzung datengesteuerter Strategien zur Optimierung der Anlagenleistung zu unterstützen. Eine einzelne Fabrik kann Dutzende von Edge-Geräten zur einfachen Datenerfassung einsetzen, eine weitere Gruppe von zehn Geräten zur Unterstützung von Materialflusssystemen und eine letzte Gruppe zur Überwachung von Parametern im Zusammenhang mit der Sicherheit im Fertigungsbereich. Großflächige Einsätze von Edge-Geräten wie in diesem Beispiel bieten Dezentralisierung, erfordern aber eine zentrale Plattform zur Überwachung ihrer Leistung. An dieser Stelle kommen Cloud- oder Edge-Plattformen ins Spiel.
Dezentrale Edge-Frameworks werden manchmal eingesetzt, um bestimmte Maßnahmen im Fertigungsbereich zu ergreifen und Daten an zentralisierte Plattformen zu übertragen. So sind beispielsweise Zustandsüberwachungsdaten die Grundlage für die Entwicklung einer vorausschauenden Wartungsstrategie, und das bedeutet, dass die von der eingesetzten Edge-Hardware erfassten Daten gespeichert werden müssen. Edge-Hardware mit begrenzten Speicherressourcen kann keine großen Datensätze speichern und muss ein zuverlässiges Datenübertragungsnetzwerk nutzen, um Informationen an die zentrale Plattform zu senden. Im Zuge der weltweiten Implementierung von 5G wird erwartet, dass die Hersteller diese Netze zur Unterstützung von Edge-Implementierungen nutzen werden und damit die Grundlage für 5G-Edge-Plattformen bilden.
5G-Edge-Plattformen bieten die Skalierbarkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit von 5G-Mobilfunknetzen für Edge-Geräte, einschließlich des Datenaustauschs zwischen Edge-Geräten und zentralen Plattformen. Die Zuverlässigkeit und die skalierbaren Ressourcen, die 5G-Edge-Plattformen bieten, können Fertigungsunternehmen in die Lage versetzen, fortschrittliche Industrie 4.0-Anwendungsfälle wie Fernwartung zu testen oder neue Anwendungen zu entwickeln, um Initiativen zur digitalen Transformation zu fördern.
Anwendungsfälle der 5G-Edge-Plattform in der Fertigungsindustrie
Zuverlässigkeit und schnelle Kommunikation oder Datenübertragung sind in der Fertigungsindustrie willkommen, da sie Echtzeitanwendungen unterstützen. Die symbiotische Beziehung von 5G Edge ist eine leistungsstarke Kombination, die in der Lage ist, Milliarden von IoT-Implementierungen und Industrie 4.0-Geschäftsmodelle in den Fertigungsbereichen zu unterstützen.
Ein Beispiel ist ein Hersteller, der ein Fernüberwachungssystem einführen will, um die Wartung und den Betrieb auf dem Höhepunkt der Pandemie zu vereinfachen. In diesem Szenario kann 5G Edge auf zwei Arten eingesetzt werden, um den Anwendungsfall des Herstellers zu unterstützen. Erstens kann das Unternehmen seine 5G-Edge-Plattform zusammen mit einer digitalen Zwillingsplattform nutzen, um den Betrieb aus der Ferne zu überwachen und die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen. Der Betrieb eines digitalen Zwillings erfordert einen Datenaustausch in Echtzeit. Die Edge-Hardware erleichtert die Erfassung von Daten aus dem Fertigungsbereich, und das 5G-Netz ermöglicht die verzögerungsfreie Übertragung von Daten in Echtzeit. So kann ein Projektleiter Anomalien aus den empfangenen Daten interpretieren und sofortige Maßnahmen ergreifen.
Zweitens kann der Hersteller die eingesetzte 5G-Edge-Plattform nutzen, um Fehler aus der Ferne zu validieren, zu testen und zu diagnostizieren. In diesem Szenario werden 4K-Echtzeitvideos aus dem Fertigungsbereich auf Augmented-Reality-Geräte gestreamt, so dass Fachtechniker defekte Komponenten oder Anlagen genau unter die Lupe nehmen können. Bei der in diesem Fall eingesetzten Edge-Hardware handelt es sich um Industriestandardgeräte, da ein durchschnittliches Smart Device oder ein Laptop nicht für die harten Bedingungen in der Fertigung ausgelegt ist.
Die Fernwartung ist nur durch den Einsatz von 5G-Edge-Plattformen möglich, da die Übertragung von 4k-Videos über herkömmliche Netzwerke mit technischen Schwierigkeiten verbunden ist. Kabelgebundene Netzwerke können das Echtzeit-Streaming von Videos in hoher Qualität an entfernte Standorte nicht unterstützen, und 4G ist für den Einsatz im Fertigungsbereich unzuverlässig. 5G löst jedoch beide Probleme, da es Streaming mit niedriger Latenz garantiert und seine Netzwerkkapazität für datenintensive Anwendungsfälle skaliert werden kann.
Die Modularität, die mit der Einführung von 5G einhergeht, ist der größte Vorteil für die Fertigungsindustrie. Im Allgemeinen wird für Edge-Hardware eine schrittweise Implementierungsstrategie empfohlen, um bestimmte Anwendungsfälle zu bewältigen. In dem Maße, in dem mehr Edge-Geräte hinzukommen, werden auch 5G-Boxen in das implementierte 5G-Edge-Framework aufgenommen, um den steigenden Netzwerkanforderungen gerecht zu werden. Die Skalierung der 5G-Anforderungen ist im Vergleich zur kabelgebundenen Netzvariante kostengünstiger und zuverlässiger als 4G.
Schlussfolgerung
Die Automatisierung von Arbeitsabläufen in der Fertigungsindustrie erfordert extrem zuverlässige Verbindungen mit geringer Latenz. Unternehmen, die daran interessiert sind, mehrere Arbeitsabläufe mithilfe von automatisierten Prüfrobotern, mobilen Robotern und Edge-Hardware zu automatisieren, werden sich auf 5G-Netze verlassen, um die intelligente Fabrik zu verwirklichen. Es besteht auch die Möglichkeit, private 5G-Edge-Plattformen zu entwickeln, um die Sicherheits- und Exklusivitätsanforderungen großer Produktionsunternehmen zu erfüllen.
