5G strebt einen Innovationssprung an, um sein volles Potenzial in intelligenten Fabriken zu entfalten.

Industrie 5.0 stellt einen neuen Schritt zur Verbesserung der Kombination aus Effizienz und Nachhaltigkeit dar und ist ein wesentlicher Beitrag zur wirtschaftlichen Entwicklung im Zeitalter der digitalen Transformation. Dabei liegt ein besonderer Schwerpunkt auf künstlicher Intelligenz , wobei 5G jedoch eine entscheidende Technologie ist. Optimierung und Resilienz entlang der gesamten industriellen Wertschöpfungskette. Die Ausschöpfung des vollen Potenzials maximaler Konnektivität vor der Einführung von 6G ist noch in Arbeit und birgt viele Herausforderungen.

In diesem Zusammenhang hängen der aktuelle Status und die Prognose dieser Innovationsleistung von Initiativen wie dem auf IKT spezialisierten Technologiezentrum ITI ab, das zum Netzwerk der Technologieinstitute der Valencianischen Gemeinschaft (Redit) und der spanischen Föderation der Technologiezentren (Fedit) gehört. Mit Projekten wie 5GSWARM2 (einer Industrieanlage, die ausschließlich aus Sensoren und Aktoren besteht und über 5G mit einer virtualisierten, zentralisierten, leicht skalierbaren, aktualisierbaren und sicheren Steuerungslogik verbunden ist) arbeitet das Unternehmen seit Jahren an der Entwicklung einer drahtlosen Infrastruktur mit extrem geringer Latenz, die auf die industrielle Umgebung und die Anforderungen zugeschnitten ist und es ermöglicht, alle Konnektivitäts-, Mobilitäts- und Flexibilitätsanforderungen der Industrie der Zukunft zu artikulieren.

Salvador Santonja, Koordinator der Forschungs- und Entwicklungsgruppe für fortschrittliche Kommunikation bei ITI, betont: „Die Fertigungsindustrie durchläuft derzeit eine vollständige digitale Transformation, die von neuen Technologien wie KI, vernetzter Robotik , intelligenten Geräten und erweiterter Realität vorangetrieben wird. Dieser Sprung hin zu einer flexibleren und autonomeren Produktion wird jedoch durch die Beschränkungen der aktuellen Wireless-Technologien gehemmt, da diese nicht die Robustheit und Zuverlässigkeit bieten, die die Industrie verlangt. Darüber hinaus betont Santonja, dass die Verkabelung zwar traditionell der Eckpfeiler der industriellen Automatisierung ist, „ihre Starrheit jedoch den Fortschritt hin zu agileren Modellen verhindert.“ Hier kommt 5G ins Spiel, das vom 3GPP-Verband speziell mit industriellen Kapazitäten entwickelt wurde. Es bietet extrem niedrige Latenzen, robuste und zuverlässige Kommunikation sowie die Möglichkeit, private Netzwerke mit dediziertem Spektrum zu betreiben, mit oder ohne Zusammenarbeit mit Teleoperatoren.

Geduld ist gefragt, denn der Experte weist darauf hin, dass sich die Entwicklung noch in der Anfangsphase befindet, „mit wenigen laufenden Pilotprojekten und einigen Infrastruktureinschränkungen, auch wenn sich dank Allianzen mit Mobilfunkbetreibern bereits erste Erfolgsgeschichten abzeichnen.“ Mit zunehmender Reife dieser Technologie werden Unternehmen in der Lage sein, einen großen Teil ihrer physischen Infrastruktur zu virtualisieren , wodurch die Geräte- und Betriebskosten gesenkt werden und die Tür zu einer viel intelligenteren, besser skalierbaren und vernetzten Fabrik geöffnet wird.

Derzeit arbeitet das ITI hauptsächlich an zwei Ansätzen: „Der erste konzentriert sich auf die Anpassung und Optimierung der 5G-Technologie für industrielle Anwendungen und bietet Determinismus, Garantien und geringe Latenz; und ein zweiter Ansatz konzentriert sich auf die Anwendung dieser Technologie in der Industrie.“ Im Rahmen des 5GRECON-Projekts wird der Einsatz vernetzter mobiler Roboter mit erweiterten Fähigkeiten erforscht, die dank der 5G-Technologie in der Lage sind, KI-Aufgaben außerhalb des Roboters auszuführen und so ihre Fähigkeiten deutlich zu steigern.

In diesem neuen Szenario, in dem wir Implementierungen wie die von Sensoren über Telekommunikationssignale sehen werden, stechen auch Institutionen wie 5TONIC hervor, ein von IMDEA Networks und Telefónica gegründetes Forschungslabor. Seit Jahren führt das Unternehmen verschiedene Projekte durch, um zu dieser industriellen Entwicklung beizutragen, wobei 5G (und 6G) ​​als technologisches Lebenselixier dient.

Albert Banchs, Direktor von IMDEA Networks, betont: „Die anfänglichen Erwartungen hinsichtlich der Rolle von 5G in der Industrie waren sehr optimistisch. Vorstudien deuten darauf hin, dass eine große Mehrheit der Industrieunternehmen die Technologie als Schlüsselfaktor für ihre Bemühungen zur digitalen Transformation betrachtet und großes Interesse an einer schnellen Einführung zeigt.“ Die lang erwartete Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Kapazität werden durch eine hartnäckige Realität in Frage gestellt: „Mit dem Übergang von der Theorie zur Praxis zeichnet sich eine differenziertere Sichtweise ab. Das Potenzial ist zwar nach wie vor immens, doch das Tempo der Einführung und die Realisierung umfassender Vorteile werden durch erhebliche praktische Herausforderungen gebremst.“

„Marktforschungen (fährt Banchs fort) zeigen, dass sich die meisten Industrieunternehmen, die an 5G interessiert sind, noch immer hauptsächlich in der Planungs-, Ideenfindungs- oder Proof-of-Concept-Phase befinden.“ Weniger als ein Drittel hat es bis zu vollständigen Pilotprojekten oder tatsächlichen Implementierungen im großen Maßstab geschafft. Ein Universum an Optionen, das die Entwicklung „intelligenter Fabriken“ mit AGVs, KI-gesteuerter Qualitätskontrolle und Anwendungen für vernetzte Mitarbeiter umfasst; Anwendung in der Logistik für effiziente Hafenabläufe, Lagerautomatisierung und -verfolgung; intelligente Netze und Remote-Asset-Management im Energie- und öffentlichen Dienstleistungssektor; ferngesteuerte Geräte und autonome Fahrzeuge im Bergbau usw.

Javier Arenzana, Partner für Telekommunikation bei KPMG in Spanien, betont, dass „Telekommunikationsbetreiber zwar große Investitionen in eigenständiges 5G in ihren öffentlichen Netzen aufgeschoben haben, die Industrie jedoch durch die lokale Bereitstellung privater Netze schon frühzeitig von der vollen Funktionalität dieser Technologie profitieren konnte.“ Eine Investition, die nicht nur darauf abzielt, die inkrementellen Bandbreitenkapazitäten auszunutzen, sondern auch „die massive Vernetzung von Sensoren und Maschinen und vor allem die Garantie einer nahezu sofortigen Reaktion zwischen dem Netzwerk und den angeschlossenen Geräten (extrem niedrige Latenz).“ Die ausschließliche Nutzung des privaten Netzwerks bietet zudem Vorteile hinsichtlich der Sicherheit und Kontrolle über die eingesetzten Ressourcen.

Der Spezialist betont die Bedeutung von 5G als Differenzierungsmerkmal für die Vernetzung von Geräten oder Maschinen, „die Mobilität erfordern und in Echtzeit aus der Cloud verwaltet oder gesteuert werden müssen, für die Automatisierung und Optimierung von Prozessen, sowie den großen Nutzen für die schnelle Bereitstellung vernetzter Geräte und Sensoren, ohne dass physische Verkabelungen verlegt werden müssen (letztendlich ermöglicht uns dies den Übergang zu Produktionslinien oder ganzen Fabriken ohne Verkabelung mit maximaler Flexibilität bei der Neukonfiguration).

Arenzana fügt hinzu, dass Anwendungsfälle wie „Netzwerkvirtualisierung und Fernsteuerung einer Produktionslinie oder einer Flotte von Logistikrobotern (AMRs)“ relevant seien. Dieses Cloud-basierte Management ermöglicht die Erstellung digitaler Zwillinge, die den Betrieb eines Prozesses oder einer ganzen Fabrik in Echtzeit optimieren und die Vorwegnahme und Planung vorbeugender Wartung erleichtern. Eine Bereitstellung, die es außerdem ermöglicht, über ein Tablet „die Fähigkeiten der Bediener zu erweitern, indem sie ihnen beispielsweise bei Diagnoseaufgaben und der Reparatur eines Fehlers mithilfe einer Bildanalyse in der Cloud geholfen wird.“

Dieses gesamte Leistungsspektrum wird bereits von Unternehmen (fügt Banchs hinzu) genutzt, „wie beispielsweise Toyota Material Handling, Mercedes Benz, Audi, Inventec, Baosteel, Bosch, Ford, Siemens, BMW, GM, Cummins, Airbus, Ericsson, Maersk, Walmart usw., die entsprechende Projekte in Europa angekündigt haben. Spanien erforscht und implementiert die 5G-Technologie aktiv in verschiedenen Industriesektoren, angetrieben von Initiativen großer Telekommunikationsbetreiber, Infrastrukturanbieter und staatlichen Förderprogrammen zur Förderung der digitalen Transformation.“

Ein weiteres Beispiel ist Inster-Grupo Oesía (mit 6G-Integrationsprojekten), wo „die Arbeit an der Konvergenz von 5G-Netzwerken mit nicht-terrestrischen Netzwerken (NTN – Non Terrestrial Networks) hervorgehoben wird, einschließlich der Nutzung neuer Mega-Satellitenkonstellationen in erdnaher Umlaufbahn (LEO – Low Earth Orbit) als Verbindungssysteme zwischen den in Industrieanlagen installierten 5G-Knoten (gNB) und dem ‚Kern‘ des 5G-Netzwerks.“ Eine Entwicklung, um in diesem Fall den Betrieb in Industriegebieten mit schwacher Mobilfunk-Festnetzabdeckung sicherzustellen.

Diese neue Ära wird durch institutionelle Unterstützung wie das sektorale 5G-Programm UNICO unterstützt, eine Initiative des Ministeriums für digitale Transformation und den öffentlichen Dienst („mit dem Ziel, die Umsetzung experimenteller Entwicklungsprojekte für 5G-Anwendungen und -Dienste zu finanzieren, die sich auf die digitale Transformation wichtiger Wirtschaftssektoren auswirken“), sowie durch die Arbeit der Regionalregierungen in Innovationsinstrumenten wie Clustern.

Von der Akademie aus werden Schulungen von führenden Zentren angeboten, beispielsweise der Universität Carlos III in Madrid (verschiedene Master- und Doppelmasterabschlüsse), dem EOI (Master in Industrie 4.0), den Programmen der Höheren Technischen Schule für Ingenieurwissenschaften (Comillas ICAI) und denen der Polytechnischen Universitäten von Katalonien, Valencia und Madrid … Eine zunehmend stärker und besser vernetzte industrielle Zukunft.