Neue Chancen durch 5G in der Produktion

Die Fraunhofer-Institute starten mit insgesamt 15 Partnern Praxisstudien um die Möglichkeiten von 5G in der industriellen Produktion voll auszuschöpfen.

Gemeinsam mit 15 Industriepartnern untersuchen die Fraunhofer-Insitute IPT, ILT sowie IME im International Center for Networked, Adaptive Production, kurz ICNAP, wie der neue Mobilfunkstandard 5G in der Produktion eingesetzt werden kann. Darüber hinaus sind auch die Maschinendaten in Verbindung mit der Möglichkeit eines digitalen Zwillings sowie Softwarelösungen für das Industrial Internet of Things ein wichtiges Thema.

Die Themenfelder wurden während des ersten Jahrestreffens der ICNAP-Partner dabei als besonders dringlich eingestuft und für die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten des kommenden Jahres ausgewählt. Bis Ende 2019 sollen nun in drei unabhängigen Studien Antworten erarbeitet werden.

Ziel der ICNAP-Community ist es, neue Produktionssysteme und Wertschöpfungsketten im Sinne der Industrie 4.0 zu entwickeln und diese anhand konkreter Fertigungsaufgaben für den industriellen Einsatz zu erproben. Die drei Aachener Fraunhofer-Institute für Produktionstechnologie IPT, für Lasertechnik ILT sowie für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME werden dies gemeinsam mit namhaften Industriepartnern wie Ericsson GmbH, MTU Aero Engines AG und Atlas Copco Airpower N.V. umsetzen. Weitere Partner des ICNAP stammen aus dem Bereich der Mess- und Sensortechnik, der IT, dem Maschinen- und Anlagenbau sowie aus produzierenden Unternehmen unterschiedlicher Branchen.

Die Studie „Merging data sources from different manufacturing technologies into one Digital Twin“ befasst sich mit den Datenstrukturen für den Aufbau eines digitalen Zwillings in komplexen Fertigungsumgebungen. Hier geht es nicht nur darum, welche Daten direkt von der Produktionsmaschine aufgenommen werden können und für welche Daten zusätzliche Sensoren erforderlich sind. Um die gesammelten Daten entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu speichern und Informationen daraus zu gewinnen, müssen die Daten zusammengeführt und miteinander in Beziehung gesetzt werden. Als Ergebnis entsteht ein digitales Abbild des realen Prozesses, mit dem es gelingen kann, diesen zielgerichtet und anwendergerecht zu visualisieren. Aus dem gewonnenen Wissen über den Prozess lassen sich dann Handlungsempfehlungen und Feedbackstrategien für die Produktion ableiten.

In der Studie „Development of a reference architecture for 5G-enabled production“ erarbeiten die Partner die Voraussetzungen für den Einsatz der 5G-Mobilfunktechnologie in der Produktion. Durch die 5G-Technologie ist es möglich erstmals kabellose Sensorverbindungen in Maschinen und Anlagen einzusetzen. Somit werden die Voraussetzungen für Echtzeit-Datenanalysen und eine adaptive Regelung der Fertigungsprozesse mit kurzen Reaktionszeiten geschaffen. Die ICNAP-Partner in dieser Studie legen dabei fest, welche geeigneten Kommunikationsprotokolle genutzt werden können und welche Anforderungen bei der Datenübertragung hinsichtlich Datendurchsatz und Latenz für die jeweiligen Produktionsprozesse zu erfüllen sind – bislang existieren hierzu noch keinerlei Standards.

Die dritte Studie befasst sich unter dem Thema „Middleware software for industrial Internet of Things“ damit, welche IT-Systeme sich für das Datenbankmanagement und für Clouds zur unternehmensinternen und -übergreifenden Vernetzung von Maschinen und Anlagen eignen. Ist die Kommunikation innerhalb der Produktion hergestellt, muss festgelegt sein, wie Daten aus unterschiedlichen Quellen zeitlich synchron und mit unterschiedlichen Aufnahmefrequenzen normiert abgelegt werden. Auch die Beschaffenheit verschiedener Quellen und die geforderte Genauigkeit der Daten werden in diesem Rahmen definiert, um Analyseergebnisse innerhalb der vernetzten Produktion korrekt bewerten zu können.

ICNAP geht auf das Fraunhofer-Leistungszentrum „Vernetzte, adaptive Produktion“ zurück, das als Initiative des Landes Nordrhein-Westfalen und der Fraunhofer-Gesellschaft mit intensiver Unterstützung aus der Industrie Ende 2016 in Aachen gestartet wurde. Aufgabe des Leistungszentrums ist es, bis Ende 2019 eine offene Forschungsplattform und Testumgebung für die Industrie auf den Weg zu bringen, in der neue Konzepte einer digitalisierten Produktion erforscht und praxisnah erprobt werden können.

Auf der Hannover Messe stellen die Aachener Institute  die Ansätze ihrer Studien und das Community-Modell des ICNAP anhand der Zusammenarbeit mit verschiedenen Branchen vor.

db