Mit Highspeed zur Smart Factory

Das sind die größten 5G-Testcampusse der DACH-Region

Während 5G für Verschwörungstheoretiker als der Ursprung des Coronavirus gilt, sprechen Experten vom neuen Kommunikationsstandard und von der Schlüsseltechnologie für IoT-Anwendungen. Wo die fünfte Generation des Mobilfunks bereits erprobt wird, zeigen diese 10 Testlabore.

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© SmartFactoryOWL

10. SmartFactoryOWL in Lemgo

Fraunhofer in Lemgo betreibt gemeinsam mit dem Institut für industrielle Informationstechnik der TH OWL ein private 5G-Netz. Ziel des Projekts sind neue industrielle Anwendungen und Geschäftsmodelle für die Automation und die Produktion. Zunächst unscheinbar: Eine behördliche Urkunde der Bundesnetzagentur, eine Basisstation mit Antenne, ein Funkmessplatz und ein Transportroboter, der aussieht wie ein ferngesteuertes Auto. Was die drei Lemgoer Wissenschaftler jedoch zeigen, könnte die Datenkommunikation der Zukunft in den produzierenden Unternehmen sein. Zusammen mit einem bereits in der SmartFactoryOWL vorhandenen Rechencluster (Edge Computing) besteht so ein Testfeld für viele Echtzeit-Anwendungen.

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© Siemens

1. Das erste 5G-Campus-Netzwerk Österreichs

Magenta und das Institut für Fertigungstechnik der TU Graz haben 2020 das erste 5G Campus-Netzwerk Österreichs für wissenschaftliche und industrielle Zwecke eröffnen. In der 5G Pilotfabrik „smartfactory@tugraz“ werden auf 320m² neue Industrie-Anwendungen wie autonome Transportsysteme in der Logistik erforscht. Mit Unterstützung des Österreichischen Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie und 19 Industriepartnern entsteht an der TU Graz auf 320m² ein industrielles Lern- und Forschungsumfeld zur digitalen Integration modernster Produktionsanlagen. Für diesen Zweck bauen die Professoren Rudolf Pichler und Franz Haas mit dem Team der Smart Factory eine vollständige Industrie-Produktionskette auf. Das Themenspektrum der Pilotfabrik reicht von Präzisions-Maschinen, Metall-3D-Druck, Robotik, Edge Computing und RFID bis zu Internet-of-Things und Machine-to-Machine-Anwendungen. Diese Forschungslandschaft wird in Zusammenarbeit mit Magenta Telekom nun auch zur Forschungsumgebung für 5G-Applikationen mit Forschungsschwerpunkt „Remote Services in Industrial Manufacturing“. Im Fokus stehen die wissenschaftliche Arbeit, die Entwicklung neuer Produkte und Anwendungen für die Industrie und das Angebot für Forschungs- und Entwicklungsleistungen.

© Youtube/Telekom

2. Schwabmünchener Osram-Werk

In einem gemeinsamen Innovationsprojekt testen die Deutsche Telekom und Osram für das
Werk in Schwabmünchen eine gesonderte Netzinfrastruktur auf Basis eines „Dual Slice“-Campus-Netzes. Dabei bezieht sich „Dual Slice“ auf die Kombination von öffentlichen und privaten LTENetzen. Zusätzlich wird eine sogenannte lokale Edge-Cloud implementiert. Komplexe Rechenprozesse werden so auf einen speziellen Server auf dem Werksgelände verlagert und damit wird eine schnelle Verarbeitung der Daten ermöglicht. Die
Partner wollen mit Künstlicher Intelligenz und dem Dual Slice Campus-Netz fahrerlose
Fahrzeuge für den Materialtransport im Werk testen. Dadurch werden reale Produktionsanforderungen bei Osram abgebildet. Die Firmen Gestalt Robotics, InSystems Automation und das Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK entwickeln hierfür eine innovative, hochflexible Automatisierungslösung für Fahrerlose Transport-Systeme. Das FTS scannt mithilfe von Sensoren die Umgebung in der Werkshalle. Diese Umgebungsdaten werden über das Campus-Netz an eine Edge-Cloud übertragen. Komplexe Algorithmen wandeln sie in Steuerungsdaten um.

© Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO

5. Stuttgart

Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation untersucht die Möglichkeiten von 5G im Kontext von Cloud-basierten Lösungen, insbesondere im Internet der Dinge (IoT). Im Fokus stehen dabei praktische Fragestellungen sowie Herausforderungen, Lösungen und Tests zur Entwicklung von Smart Services bzw. Smart Products. In diesem Zusammenhang spielt die Bedeutung von neuen, innovativen Geschäftsmodellen, der Vernetzung, des Cloud Computing und geeigneter Architekturen sowie der Künstlichen Intelligenz eine besondere Rolle in den Aktivitäten. Entsprechend diesen Schwerpunkten möchte das Fraunhofer IAO die 5G-Technologie KMUs zugänglich machen. Durch die Unterstützung der Unternehmen von der Konzeption intelligenter Produkte und Services über erste prototypische Umsetzungen bis zu deren Erprobung in der hierfür zur Verfügung stehenden 5G-Testumgebung können Ideen bis hin zur Markteinführung betreut werden.

© Ericsson GmbH

3. 5G-Forschungsnetz am Aachener Campus

Mit einer Fläche von knapp einem Quadratkilometer, 19 Antennen und einer Bandbreite von zehn Gigabit pro Sekunde geht das größte 5G-Forschungsnetz in Europa seit Mitte Mai 2020 an den Start. Mit rund 6. Millionen Euro fördert das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur das Projekt. Das Ziel der beteiligten Partner ist es, neue Einsatzfelder der Mobilfunktechnologie 5G in der Produktion zu erschließen - von 5G Sensorik für die Überwachung und Steuerung hochkomplexer Fertigungsprozesse über mobile Robotik und Logistik bis hin zu standortübergreifenden Produktionsketten. Mit den Projektpartnern von WZL und FIR wird das Fraunhofer IPT in den kommenden Jahren Anwendungen und Lösungen für eine digitalisierte und vernetze Produktion entwickeln und umsetzen. Partner für den Aufbau der 5G-Infrastruktur ist der Mobilfunknetzausrüster Ericsson sowie das IT Center der RWTH Aachen. 

© Fraunhofer IPA

4. Stuttgart

Die Wissenschaftler des Fraunhofer IPA untersuchen hier die Anforderungen und Potentiale von 5G rund um die Themengebiete der Produktion. Dies umfasst z.B. die Integration und Vernetzung unterschiedlicher Systeme in der Produktion (Maschinen, Roboter, SPS, Cloud-Services), Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M), Cloud-Edge-Architekturen oder digitale Produktionsabbilder. Das Fraunhofer IPA unterstützt KMUs von der Konzeption und Umsetzung ihrer Ideen bis hin zur Erprobung mit 5G-Infrastruktur in der Testumgebung.

© Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA / Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB

6. Mannheim

Am Standort der Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie mitten im Universitätsklinikum Mannheim steht als zentrale Komponente der Infrastruktur ein voll ausgestatteter experimenteller Hybrid-OP als Technologieentwicklungsplattform zur Verfügung, der die Entwicklung und Erprobung in einer klinischen Umgebung und damit einen einfachen Transfer der Entwicklungen in die klinische Anwendung ermöglicht. Die Entwicklung medizintechnischer Lösungen und innovativer medizinischer Prozesse erfordert eine frühzeitige Erprobung in realistischen Szenarien. Im Mannheim Medical Transfer Center steht Industrie- und Forschungspartnern eine Infrastruktur zur Verfügung, in der neuartige Produkte in realistischen Szenarien trainiert und Prozessdaten zu Simulationszwecken gesammelt werden können.

© Campus Schwarzwald - Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald GmbH

7. Campus Schwarzwald

Das Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald (Campus Schwarzwald) agiert in enger Kooperation mit der Universität Stuttgart und der Maschinenbau- und produzierenden Industrie aus der Region Schwarzwald als innovative Netzwerk- und Bildungsplattform. Das moderne Campusgebäude verfügt über einen 700 m² großen Maschinenpark und High-Tec-Labor direkt am Standort in Freudenstadt. Im Rahmen des Projektes 5G4KMU sollen gemeinsam mit den regionalen Kooperationsunternehmen des Campus Schwarzwald und weiteren interessierten Unternehmen Forschungsthemen unternehmensnah mittels der industriellen Testumgebung im Bereich 5G bearbeitet werden.
Der Schwerpunkt der Testumgebung liegt auf der Fabrik-/Integrationsebene sowie dem digitalen Produktabbild im (Sonder-)Maschinenbau und der Fertigungsindustrie. Diese umfassen z.B. digitales Industrial Engineering, den digitalen Zwilling, die Virtuelle Inbetriebnahme und die Erfassung und bedarfsgerechte Analyse großer Datenmengen im industriellen Kontext.

© Fraunhofer

8. Campus in Reutlingen

Das Werk150, ehemals ESB Logistik-Lernfabrik, dient zum Wissenstransfer wie für Schulungen, Weiterbildung, Demonstration von Lösungen im Bereich Industrie 4.0 und zur anwendungsorientierten Forschung. Hier werden Lösungen im Bereich der Digitalisierung einer personalisierten Produktentstehung, Konzepte bei der Gestaltung von Produktions- und Logistiksystemen oder den Einsatz technischer Assistenzsysteme in Form von kollaborativen Arbeitssystemen Mensch-Maschine demonstriert. Hier wird untersucht: der Einsatz von cloud-basierten Werkzeugen zum serviceorientierten kollaborativen Engineering, Automatisierungslösungen in der Logistik, Wertschöpfungsstrukturen und -prozesse, hybride Arbeits- und Produktionssysteme, Methoden und Werkzeugen für die Planung und Realisierung zukunftsfähiger Fabriken, Produktionssysteme und Lager und Lösungen zur kostenoptimalen Gestaltung der logistischen Versorgung auf der strategischen (Standort- und Produktionsstrategien), taktische (Wandlungsfähigkeit und Robustheit) und operative (Dynamik und Flexibilität) Ebene.

© KIT wbk Institut für Produktionstechnik

9. Karlsruhe

Die Wissenschaftler am wbk Institut für Produktionstechnik des KIT untersuchen im Rahmen des 5G-Projektes schwerpunktmäßig Fragestellungen, welche sich im Kontext der durch 5G getriebenen Digitalisierung der Produktion im Rahmen von Daten-, Machine Learning- und KI-Anwendungen ergeben. Hierbei ist ein Aspekt der Forschung des wbk die Mensch-Maschine-Interaktion im Rahmen von Augmented Reality Anwendungen sowie die Lokalisierung von Betriebsmitteln. Weiterhin erforscht das wbk die lokale Betriebsdatenerfassung ohne Netzwerkinfrastruktur sowie das Ableiten von Produktionsstrategien mittels intelligenter Algorithmen und das Schließen von Regelkreisen in der Produktion.

© SmartFactoryOWL

10. SmartFactoryOWL in Lemgo

Fraunhofer in Lemgo betreibt gemeinsam mit dem Institut für industrielle Informationstechnik der TH OWL ein private 5G-Netz. Ziel des Projekts sind neue industrielle Anwendungen und Geschäftsmodelle für die Automation und die Produktion. Zunächst unscheinbar: Eine behördliche Urkunde der Bundesnetzagentur, eine Basisstation mit Antenne, ein Funkmessplatz und ein Transportroboter, der aussieht wie ein ferngesteuertes Auto. Was die drei Lemgoer Wissenschaftler jedoch zeigen, könnte die Datenkommunikation der Zukunft in den produzierenden Unternehmen sein. Zusammen mit einem bereits in der SmartFactoryOWL vorhandenen Rechencluster (Edge Computing) besteht so ein Testfeld für viele Echtzeit-Anwendungen.