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5GUARANTEE

Mit Beginn des Jahres 2021 startet das Projekt 5Guarantee unter der Koordination des Beratungsunternehmens WIK-Consult, in dem neben dem LPS auch die Unternehmen Miele, Weidmüller, Physec, Comnovo, Wilo, Kostal, Busch-Jaeger, Gigaset, Schmersal und Vodafone beteiligt sind. Der Fokus des Projektes liegt auf der Entwicklung einer IT-Lösung mit der produzierende Unternehmen das Potential einer Umstellung von herkömmlicher Kommunikationstechnologie in der Produktion auf 5G ermitteln können. Mit Hilfe der IT-Lösung soll das Unternehmen außerdem befähigt werden, das errichtete 5G-Netz kontinuierlich in Bezug auf Verlässlichkeit, Datensicherheit, Reaktionsgeschwindigkeit und Datenrate überwachen zu können.

Passend zum Projektstart wird der Aufbau des 5G Campusnetzes in den Räumlichkeiten der LFF fertiggestellt und in Betrieb genommen. Innerhalb des Projektes möchte der LPS das Potential von 5G im industriellen Umfeld analysieren und erste Erfahrungen im Umgang mit der neuen Netztechnologie gewinnen. Zu diesem Zweck werden diverse Demonstratoren, wie etwa autonom verfahrende intralogistische Roboterplattformen oder ein deltakinematischer Hochgeschwindigkeitsroboter, mittels 5G betrieben und im Einsatz erprobt. Im Rahmen dieser Versuche werden unter anderem neuartige Konzepte der Prozessteuerung aus der Edge-Cloud sowie die Zuverlässigkeit der Kommunikation bei Einflüssen von elektromagnetischen Störfeldern untersucht. Während des Projektes wird ein kritischer Vergleich von 5G mit herkömmlicher Kommunikationstechnologie angestrebt und so wichtige Rückschlüsse für Forschung und Industrie gewonnen.

Für produzierende Unternehmen sind die Potentiale des Umstiegs auf 5G als Kommunikations-technologie weitestgehend unklar und die Vorteile im wirtschaftlichen Wettbewerb schlecht einzuschätzen. Zwar ist das Interesse der Unternehmen an 5G-Lösungen grundsätzlich groß, jedoch sind für eine Umsetzung große technologische und organisatorische Hürden zu überwinden.

Mit Blick auf die Systemarchitektur von produktions- und prozessübergreifenden Kommunikationsnetzwerken ist die Ausgliederung rechtenintensiver Prozesse, wie beispielsweise die Routen- oder Bahnplanung von Produktionseinheiten, fahrerlosen Transportsystemen und Drohnen, ein spannendes Forschungsfeld.

Die Funktionsweise von 5G basiert, wie auch WLAN, auf dem physikalischen Prinzip der Hertzschen (elektromagnetischen) Wellen zur Kommunikation. Elektromagnetische Wellen können durch starke magnetische Felder, wie sie etwa beim Schweißen auftreten, gestört werden. Für die Verlässlichkeit von sicherheitsrelevanten Prozessen ist daher wichtig zu evaluieren, ob und in wie fern die Kommunikation im Betrieb gestört wird und ob die Ausfallsicherheit einer Maschine weiterhin gegeben ist.

Eine Kernfähigkeit von 5G ist die hochverlässliche Kommunikation mit minimaler Kommunikationszeit im Bereich weniger Millisekunden. Dieses Anwendungsprofil wird als ultra reliable and low latency communications (uRLLC) bezeichnet. Im Projektvorhaben 5Guarantee soll am LPS zur Erprobung dieses Anwendungsprofils ein deltakinematischer Roboter beispielhaft für den Einsatz in einer Hochgeschwindigkeits-Anwendung eingesetzt werden. Innerhalb der Anwendung soll ein latenzkritischer Prozess abgebildet werden, dessen Prozessgüte direkt von der Kommunikationszeit abhängt.

Partner
Miele, Weidmüller, Physec, Comnovo, wik Consult, Communication Networks Institute der TU Dortmund

Assoziierte Partner
wilo, Kostal, Busch-Jaeger, Gigaset, Schmersal, Vodafone

Das Forschungsprojekt 5Guarantee wird im Rahmen des Förderwettbewerbs 5G.NRW unter dem Förderkennzeichen 005-2008-0067 durch die Landesregierung Nordrhein-Westfalen (NRW) gefördert und durch den Projektträger Jülich betreut.