5G : Welche Vorteile 5G-Testcampusse für die Produktion haben

5G wird derzeit wieder heiß diskutiert. Großbritannien schließt etwa den chinesischen Anbieter Huawei wegen eines Spionage-Vorwurfs beim Ausbau des superschnellen Mobilfunknetzes aus. Gleichzeitig zünden erzürnte Briten 5G-Masten an, durch die angeblich das Coronavirus ausgebreitet worden sein soll. Dabei soll 5G vor allem für die Industrie einen großen Nutzen haben, wie eine neue Studie von Ericsson und ABI Research herausfand. Und auch Huawei führt – natürlich - Argumente für den neuen Mobilfunkstandard an.

Die ständig wachsende Rechenanforderungen, etwa im Bereich Künstlicher Intelligenz oder Virtual Reality, verlangt die Entwicklung von neuen Kommunikationsarchitekturen. 5G dient hierbei als Basis für Collaborative Computing, die effiziente Zusammenarbeit zwischen Cloud-Nodes, Edge-Nodes und Endgeräten. Durch 5G können riesige Datenmengen, also Big Data, von Hunderten von Millionen von Geräten auf Cloud-Server übertragen und KI-Lösungen damit versorgt werden. Die Trainingszeit von den smarten Anwendungen wird dadurch erheblich verkürzt. 2019 wurden etwa aufgrund unzureichender lokaler Speicherkapazitäten weniger als zwei Prozent der fast 40 Zettabyte generierten Daten gesichert. Die hohe Bandbreite von 5G ermöglicht Cloud-Lösungen, um diese riesigen Datenmengen zu speichern. Bis 2025 sollen laut einer Einschätzung von Huawei 92 Prozent der weltweit neu erstellten 180 ZB Daten in der Cloud gespeichert werden.

Bisher konnten wegen der Limits der aktuellen Technologie weniger als zehn Prozent aller Daten analysiert und verarbeitet werden. 5G ermöglicht es Geräten, jederzeit und überall leistungsstarke Cloud-Services zu nutzen. Laut Huawei wird dadurch der Bedarf an Rechenleistung in der Cloud bis zum Jahr 2025 um das 150.000-fache im Vergleich zu 2019 steigen und die Datennutzung soll dann bei 80 Prozent liegen.

5G-Testcampusse können Kosten in Höhe des zehn- bis zwanzigfachen der Anfangsinvestitionen einsparen. Zu dem Ergebnis kommt eine Studie von ABI Research und Ericsson, die den Mehrwert privater 5G- und 4G-LTE-Netze für Industrie-4.0-Produktionsstandorte belegen soll. Für die Studie wurden zwei Modellrechnungen vorgenommen: Die eine betrachtet einen japanischen Elektronikhersteller, die andere einen deutschen Automobilhersteller über einen Zeitraum von jeweils fünf Jahren.

Private 5G- und 4G-LTE-Netze überzeugen laut den Unternehmen insbesondere im direkten Vergleich zu herkömmlichen Verkabelungs- und WLAN-Lösungen für die Industrie 4.0. Kabelnetze sind durch ihre festen Verbindungen unflexibel und verursachen hohe Installationskosten. WLAN-Lösungen, die für Industrie-4.0-Anwendungen geeignet wären, sind häufig kostspieliger. 5G und 4G/LTE nutzen hingegen weltweit einheitliche Standards, die zum einen stabile und sichere Vernetzungen ermöglichen. Zum anderen werden perspektivisch günstigere Devices durch die zu erwartenden Skaleneffekte verfügbar sein.

Insgesamt wurden Betriebskosteneinsparung von 8,5 Prozent errechnet, was bei einer großen Fabrik oder einem Industriegelände Einsparungen von 200 bis zu 600 US-Dollar pro Quadratmeter und Jahr entspricht. Die genauen Werte hängen hierbei von den Anwendungsfällen und der Art des Produktionsstandorts ab.

Mobile Roboter erzielten laut der Studie die höchsten Betriebskosteneinsparungen von 1,95 Prozent. Zu den mobilen Robotern gehören autonome geführte Fahrzeuge und autonome mobile Roboter, um die Versorgung der Arbeiter mit Komponenten und Teilen während des Produktionsprozesses zu beschleunigen. Der Einsatz der Roboter erleichtert die Koordination und Optimierung des Produktionsprozesses und vermeidet so Verzögerungen. Die fortlaufende, präventive Überwachung des Betriebszustandes der angeschlossenen Geräte und Maschinen führte zu einer Betriebskosteneinsparung von 1,65 Prozent. Die Überwachung des Betriebszustandes in Echtzeit verhindert durch frühzeitiges Erkennen von Problemen ungeplante Ausfallzeiten, erleichtert die Wartung und spart so Kosten.

Die automatische Verfolgung und Erfassung von Anlagevermögen wie Maschinen und Werkzeugen führte zu einer Betriebskosteneinsparung von 1,05 Prozent der gesamten Produktionsaufwendungen. Das lückenlose Tracking des Anlagevermögens spielt eine Schlüsselrolle bei der Rückverfolgung von Produktionsmaterial, Personal sowie des fertigen Endprodukts. Augmented Reality erleichtert den Informationsfluss und den Austausch von Ideen und Verbesserungsvorschlägen zwischen Teams und Abteilungen und spart so Zeit und Kosten. Der Einsatz von AR-Anwendungen führte zu einer Einsparung von 0,55 Prozent der gesamten Produktionskosten. Der Einsatz dezidierter, lokaler Mobilfunklösungen für die Bereitstellung vernetzter Produkte kann dazu beitragen, Produktionsengpässe zu minimieren, die Flexibilität zu verbessern und die Produktion zu rationalisieren. Der Einsatz vernetzter Produkte resultierte in einer Einsparung von 0,5 Prozent der gesamten Produktionskosten.