5G, der Mobilfunk der fünften Generation, ist anders. Schneller, vernetzter, größere Bandbreiten, geringere Latenzzeiten und die Möglichkeit Frequenzen zu splitten, um sogenannte Campus-Netzwerke zu schaffen.
Im Gegensatz zu seinen Vorläufern, ist 5G nicht von den Endnutzern getrieben. Natürlich profitieren auch diese, etwa im Bereich Video-Streaming oder Gaming. Zugeschnitten ist der neue Mobilfunkstandard allerdings auf die Bedürfnisse und Anforderungen der Industrie 4.0. Automatisierungstechnik, autonome Fahrzeuge oder Roboter, Fernwartung von Produktionsmaschinen und virtuelle Zusammenarbeit an Standorten rund um den Globus können mit 5G problemlos verwirklicht werden. Last but not least wird mit der Mobilfunktechnologie der nächsten Generation auch ein weltweites, beliebig skalierbares Internet der Dinge als Basis der Industrie 4.0 Realität – und ebnet damit den Weg in die digitale Zukunft.
Campus-Netzwerke für weitläufige Betriebsgelände existieren schon heute, meist als WLAN, teilweise auch mit verkabelten Produktionsmaschinen oder Robotern. Mit 5G betreten die Netzwerke jedoch eine völlig neue Ebene. So müssen beispielsweise Transportfahrzeuge bisher beim Wechsel in eine neue WLAN-Zelle anhalten und sich am neuen Hotspot einloggen, bevor sie ihre Fahrt fortsetzen konnten. Zusätzliche Informationen, wie Hindernisse auf der Route, werden fast ausschließlich von Sensoren am Fahrzeug erfasst. Durch den Einsatz von 5G entfallen die Wechsel der WLAN-Zellen, die Fahrzeuge und Roboter erhalten Informationen von Überwachungssystemen in Echtzeit und können somit auch auf „versteckte Hindernisse“ reagieren. Das ist jedoch nur ein Beispiel, wie 5G Produktionsprozesse nachhaltig verändert.
Die digitale Fabrik der Zukunft ist kabellos und mobil. Ganze Produktionsstraßen können ohne aufwändige Anschlüsse an ein Netzwerk an andere Standorte innerhalb des Betriebsgeländes umziehen. Daten der Maschinen werden in Echtzeit gesammelt, in der Cloud verarbeitet und wieder verteilt. Die minimalen Latenzzeiten garantieren „ruckelfreie“ Abläufe. Roboter und Transportfahrzeuge kommunizieren direkt miteinander, menschliche Mitarbeiter steuern und kalibrieren die Produktionsmaschinen über ein Tablet, sind aber nicht mehr an der eigentlichen Produktion beteiligt. Über die gesteigerte Effizienz sind jährliche Einsparungen im zweistelligen Millionenbereich möglich.
Ein weiterer Bereich, der durch 5G revolutioniert werden könnte, sind Technologien rund um Fernwartung und Zusammenarbeit. Diese benötigen im Allgemeinen große Mengen an Daten, die in Echtzeit und mit geringer Latenz übertragen werden. Ein Beispiel dafür ist die Einschulung neuer Mitarbeiter an Spezialgeräten. Bisher musste der Ausbilder vor Ort sein, um den korrekten Umgang mit der jeweiligen Maschine zu vermitteln. Zukünftig könnte dieser dank der Datenübertragungsraten von 5G quasi „virtuell“ trainieren. Augmented Reality (AR) erlaubt eine Steuerung der Gerätschaften auch über große Entfernungen hinweg – Anreisekosten und -zeiten entfallen, neue Mitarbeiter können schneller produktiv eingesetzt werden.
Ähnliches gilt für die Fernwartung von Maschinen und Robotern. Predictive Maintenance, vorausschauende Wartung anhand einer Analyse der von Sensoren gemeldeten Gerätedaten, wird so noch effektiver. Der Spezialist kann in Zukunft nämlich an seinem Arbeitsplatz bleiben und über das 5G-Netz und AR die Wartung oder Reparatur steuern. Durchgeführt wird sie von einem Roboter oder, in Ausnahmefällen, durch einen menschlichen Techniker nach den Anweisungen des Spezialisten. Ausfallzeiten, die einen nicht unerheblichen Risikofaktor darstellen, können auf diese Weise noch weiter reduziert werden.
Je vernetzter die Welt und damit auch die Industrie 4.0 wird, desto höher sind die Sicherheitsanforderungen an die Netzwerke. Datenschutz und Cyberkriminalität zählen zu wichtigsten Themen innerhalb der IT. Auch in diesem Fall könnte der 5G Mobilfunkstandard Abhilfe schaffen. Die hohen Datenübertragungsraten und minimalen Latenzzeiten erlauben nämlich eine erheblich bessere Überprüfung der Zugriffsberechtigungen als bisher. In Zukunft ist es durchaus denkbar, dass innerhalb eines Campus-Netzwerks bei jedem Zugriff eines Geräts auf Daten oder Anwendungen in Echtzeit überprüft wird, ob dieser Nutzer (Mensch oder Maschine) dazu auch berechtigt ist. Cyberkriminellen würde das ihr „Handwerk“ beträchtlich erschweren, müssten sie doch bei jeder Abfrage oder Aktion erneut eine Autorisierung nachweisen. Ob sich diese oder eine andere Vorgehensweise durchsetzt, bleibt allerdings abzuwarten.
Einen ersten Einblick in das gewaltige Potential der neuen Mobilfunktechnologie bietet die „Pilotfabrik“ der TU Graz, wo auf 320 Quadratmeter das erste 5G Campus-Netzwerk Österreichs installiert wurde. Dort sollen in Zukunft diverse industrielle Anwendungen getestet und erforscht werden.
