UdZ 2-2017

37 UdZ – Unternehmen der Zukunft 2/2017 FIR-Forschungsprojekte 5G angewandt in der Industrie 5Gang: Der neue Mobilfunkstandard ermöglicht einen Durchbruch bei industriellen Anwendungen DieaufkommendeDigitalisierungundVernetzungvonProduktionsprozessenerforderneineverstärkteVerzahnungvonprodu- zierenden Unternehmen, Lieferanten und Kunden. Durch den vermehrten Einsatz intelligenter Sensorik und hochauflösender DatenerfassungübermehrereStandortehinwegeröffnensichneueMöglichkeitenzur Effizienz- undEffektivitätssteigerung. Die gerade in der Entwicklung befindliche 5G-Kommunikationstechnologie stellt eine Übertragungstechnologie zur Ermöglichung dieserneuenProduktionsszenarien inder Industriedar.Derzeitmangeltes jedochanwirtschaftlichvalidiertenAnwendungsfällen für den Mobilfunk. Ziel des Projekts 5Gang ist daher die Konzeption und Erprobung des Einsatzes von 5G in der Industrie. Das Verbundprojekt `5Gang´ wird über den Projektträger VDI|VDE|IT imRahmen des Förderprogramms „5G: Industrielles Internet“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. S eit Beginn der mobilen Daten- übertragung vor circa 20 Jahren hat sich die Netzwerktechnologie rasant weiterentwickelt. Der neu entwickelte Mobilfunkstandard 5G bietet gegenüber dem aktuellen LTE-Standard und auch anderen Über tragungstechnologien eine Vielzahl von Verbesserungen und Neuerungen, vor allem hinsichtlich der Über tr agungsgeschwindigkeit und Latenzzeiten. So soll beispielsweise die hundert- bis tausendfache Datenrate gegenüber heutigen LTE-Netzen bereitge- stellt werden [1]. Trotz dieser Vorteilemangelt esAnwendern bisher aufgrund der fehlenden Validierung anhandkonkreterFallstudienanVerständnis und Vertrauen in diese neue Technologie. 5G revolutioniert den Mobilfunk Bisherige drahtlose Übertragungstechno- logien wie beispielsweise LTE, WLAN oder Bluetooth sind jeweils auf bestimmte Anwendungs- und Anforderungsbereiche zugeschnitten und dadurch höchst unfle- xibel, sodass oftmals eine Kombination mehrererTechnologienzumEinsatzkommt. 5G hingegen ermöglicht mithilfe des soge- nannten „Network-Slicings“ das Erfüllen unterschiedlicher, teilweise widersprüch- licher Anforderungen [2; 3]. Dabei wer- den, basierend auf einer gemeinsamen Infrastruktur, verschiedene logischeNetze, die auf den jeweiligen Anwendungsbereich angepasst sind, aufgebaut [4]. So kann das Netz selbst in Überlastungsfällen prio- risierte Übertragungsszenarien ausfallfrei sicherstellen. FIR konzipiert industrielle 5G-Anwendungen Das enorme technologische Potenzial von 5G bei gleichzeitig noch unbe- kannten Anwendungsfällen und de- ren Zusammenspiel mit bereits beste- henden Systemen bildet am FIR e. V. an der RWTH Aachen die Basis für das Forschungsprojekt ´5Gang – 5G ange- wandt in der Industrie´. Dabei wird der Fragestellung nachgegangen, wie sich Anwendungsfälle systematisch gefunden haben und wie deren Anforderungen bestmöglich beschriebenwerden können. Ein wichtiges Augenmerk liegt dabei auf dem Prozess der technischen und organi- satorischen Integration des Anwendungs- falls in die Unternehmensstruktur und das Geschäftsmodell. In dem vom Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen durchgeführten an- wendungsbezogenen Forschungsprojekt `Koordinierte Industriekommunikation (KoI)´ wurden bereits erste Anwendungen vonMobilfunktechnologien in industriellen Umgebungen entwickelt und untersucht. Die verwendete LTE-Technologie weist dabei ausreichende Übertragungsraten auf, ist allerdings nicht ausreichend deter- ministisch und daher vor allem für sicher- heitskritische Anwendungen ungeeignet. Dieser Nachteil kann durch den Einsatz von 5G-Technologien behoben werden. Somit wird ermöglicht, selbst sicherheitskritische Kommunikation imProduktionsumfeldmit drahtlosen Technologien zu übermitteln. 3 unterschiedliche Ausprägungen von 5G ermöglichen flächen- deckende Anwendungen Ein bedeutender Mehrwert kann durch 5G beispielsweise in der Umsetzung einer flexiblen Produktion generiert werden, indem Systeme mittels 5G-Anbindung selbst in einem sich ständig ändernden und adaptierbaren Produktionsumfeld Handlungsfähigkeit in Echtzeit gewährlei- sten können. Dafür genutzt werden kann die 5G-Ausprägung uMTC ( ultra reliable, low-latency communications ), die sichdurch sehr hohe Zuverlässigkeit bei gleichzeitig geringer Latenz auszeichnet. Nicht weniger relevant ist die Anwendung der neuen Übertragungstechnologie für