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#Neues aus der Industrie
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Ist 5G serienreif?
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5G war kürzlich in den Nachrichten, aber aus den falschen Gründen. Über die Medienkontroverse hinaus könnte die Technologie die Arbeitsweise der Hersteller grundlegend verändern.
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Hochkarätige Skandale sind in der Regel nicht gut für den Technologiesektor. Ob Diesel-Emissionen, große Datenverluste oder Cyber-Angriffe auf unternehmenskritische Infrastrukturen - Skandale können eine Technologie lahmlegen, bevor sie überhaupt auf den Markt kommt. Trotz der jüngsten Schlagzeilen, die Sie vielleicht denken lassen, könnte 5G eine enorm positive Kraft in der Welt der Fertigung sein und in eine neue Ära der technologischen Innovation einleiten. Obwohl 3G und 4G schrittweise Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit und Bandbreite bieten, wird 5G die erste mobile, drahtlose Plattform sein, die zuverlässige Machine-to-Machine- und industrielle IoT-Systeme anbietet.
Sie wird dies auf drei Arten tun. Das erste ist das erweiterte mobile Breitband (eMBB). 5G bietet Spitzendatenraten von 10 Gbit/s und kann 10.000 mal mehr Datenverkehr verarbeiten als seine Vorgänger.
Zweitens bietet es eine äußerst zuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenzzeit (URLLC). Das bedeutet, dass es eine Funklatenz von weniger als 1 ms und eine Verfügbarkeit von mehr als 99,9 % aufweist, was es ideal für den industriellen Einsatz macht, bei dem die Betriebszeit immer entscheidend ist, und drittens bietet es eine massive maschinelle Kommunikation (eMTC), die es ihm ermöglicht, eine Dichte von einer Million Geräten pro 247 Morgen (ein Quadratkilometer) zu bewältigen. Es kann auch extrem kostengünstige Maschine-zu-Maschine-Kommunikation liefern und hält bis zu 10 Jahre bei Batteriebetrieb (ideal für batteriebetriebene Geräte mit geringer Leistung).
Was bedeutet das für die Industrie? Nun, 5G öffnet nicht nur die Tür für drahtlose Echtzeit-Sensornetzwerke und Standort- und Asset-Tracking, sondern ermöglicht es auch Betriebsleitern in intelligenten Fabriken, sich auf eine nahtlose Kommunikation mit einer Flotte von autonomen geführten Fahrzeugen zu verlassen, ohne sich um Netzwerkausfälle zu kümmern.
Darüber hinaus werden Hersteller, die skeptisch gegenüber der Einführung von Augmented- und Virtual-Reality-Technologien waren, diese für Echtzeitsimulationen und vorausschauende Wartung voll ausschöpfen können.
In der industriellen Automatisierung werden 5G-Netzwerke schließlich in der Lage sein, kabelgebundene Verbindungen selbst in den anspruchsvollsten Anwendungen wie Bewegungssteuerung und Hochdurchsatz-Visionssysteme zu ersetzen. Ethernet-Protokolle werden von Organisationen wie 3GPP und IEEE immer noch standardisiert, um zeitsensible Netzwerke in 5G-Architekturen unterzubringen, wodurch 5G die geringe Latenz und Hochverfügbarkeit seiner Ethernet-Pendants erreichen wird.
Die Umstellung auf 5G ist kein kostengünstiges Vorhaben, da erhebliche Investitionen in die Modernisierung der Infrastruktur erforderlich sind, um sie anzupassen. Da 5G auf dem weniger überfüllten höheren Frequenzspektrum arbeitet, um die 6 GHz oder durch Millimeterwellen auf neuen Funkfrequenzen zwischen 30 und 300 GHz, kann es leicht durch Hindernisse blockiert und von Regen und sogar Feuchtigkeit absorbiert werden.
Dazu ist es erforderlich, kleine Mobilfunknetze mit kleineren Antennen zu installieren, die näher beieinander liegen. Infolgedessen ist eine Frage, die wir die ganze Zeit hören: Wird 5G die gesamte Investition in die Modernisierung von Technologie und Ausrüstung zur Bewältigung dieser Aufgabe wert sein?
An dieser Stelle möchte ich ein relativ neues Experiment von Ericsson beschreiben, einem der weltweit größten Anbieter von 5G-Geräten. Ericsson führte zusammen mit dem deutschen Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie einen Test in einer Fabrik durch, die Schaufelscheiben für Triebwerke herstellt. Die großen Bauteile werden in einem Prozess gefräst, der bis zu 20 Stunden dauern kann und eine äußerst präzise Bearbeitung erfordert.
Das Verfahren hat eine Fehlerquote von bis zu 25% aufgrund von Fehlern durch kleine Vibrationen. Fehler werden jedoch in der Regel erst am Ende des Prozesses erkannt, was zu einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand führt. Durch das Hinzufügen von 5G-Sensoren zu den Maschinen reduzierte Ericsson die Fehlerquote auf 15%.
Da 5G Daten in weniger als einer Millisekunde übertragen kann, können durch die Ergänzung hochwertiger Fertigungsprozesse Fehler erkannt und in einem Umfang verhindert werden, der mit anderen drahtlosen Kommunikationsverfahren nicht möglich ist.
"Mit einer Latenz von einer Millisekunde können Sie erkennen, ob es eine Abweichung im Prozess gibt, bevor das Werkzeug überhaupt auf das Blatt trifft, und Sie können die Maschine stoppen, bevor der Fehler auftritt", erklärt Asa Tamsons, Senior Vice President bei Ericsson.
Die Verwendung von 5G zur Reduzierung der Fehlerquote von 25 auf 15% senkte die Gesamtproduktionskosten für jedes Blatt um etwa 4.040 US-Dollar. Die Testergebnisse von Ericsson waren sicherlich beeindruckend, aber es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass 5G allein nicht alle Probleme mit Ineffizienz in unseren Fabriken lösen wird.
Die Hersteller müssen darauf vorbereitet sein, in Infrastruktur-Upgrades zu investieren, und die ersten Anwender werden sich der Herausforderung der technischen Unterstützung stellen, 5G mit bestehenden Altgeräten und Netzwerken nachzurüsten. Dies erfordert Arbeiten zur Bewältigung der Überalterung und zur Sicherstellung, dass die Werke weiterhin Produktivitätssteigerungen erzielen, ohne ihre gesamten Maschinen und Anlagen zu überholen.
Es besteht kein Zweifel, dass 5G die Fertigung, wie wir sie kennen, revolutionieren wird, aber es ist wichtig, dass die Hersteller verstehen, dass es keine Wunderpille ist, ihre Produktivitätsprobleme zu lösen. Dies erfordert weiterhin ein sorgfältiges Obsoleszenzmanagement, selektive Infrastruktur-Upgrades und die Bereitschaft, die Funktionen der neuen Technologie in einer Vielzahl von Anwendungen zu erproben. Trotz der Skandale sollten die Hersteller also 5G ernsthaft in Betracht ziehen.