Ein Grafik zeigt mit Icons in welchen Bereichen 5G genutzt werden kann.

Die digitale Transformation der Industrie erfordert immer schnellere Netzwerkverbindungen mit extrem hohen Datenraten. Große Hoffnung ruht dabei auf dem Mobilfunkstandard 5G. Eine Fabrik ohne Kabel? Als Verbindungsexperte beschäftigt sich LAPP seit Langem intensiv mit diesem Thema. Fest steht: Ein Funknetz ohne Kabel kann es nicht geben. Entsprechend stellt 5G für einen Kabelhersteller keineswegs eine Bedrohung dar, sondern führt vielmehr zu einer Ergänzung seines Leistungsspektrums. So unterstützte LAPP den VDMA gern dabei, die Einsatzmöglichkeiten von 5G in der industriellen Produktion zu untersuchen.

Der 2020 erschienene „Leitfaden für 5G im Maschinen- und Anlagenbau“ erläutert zum einen die Grundlagen und Vorteile des neuen Funkstandards für die Industrie. Zum anderen bewertet er anhand von verschiedenen Anwendungsfällen den effektiven Nutzen von 5G in Campus-Netzen. Der VDMA arbeitete dafür eng mit Anwendern und Herstellen, unter anderem LAPP, zusammen. Unterstützt wurden die Partner durch das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS. Die Forschungseinrichtung steuerte das neutrale Technologiewissen und die Methodik bei, sammelte Anwendungsfälle im Plenum und spiegelte an ihnen die Fähigkeiten von 5G.

LAPP arbeitete konkret an zwei Anwendungsfällen mit: „Echtzeitfähige Datenstrecken in verschleißbehafteten Anwendungen“ und „Machine-to-Machine“ (Remote Input/Output mit Feldbus). Dazu saßen unsere Experten mit Marktbegleitern an einem Tisch und diskutierten offen die Chancen von 5G. Das Ergebnis: Viele Anwendungen lassen sich mit 5G realisieren, müssen aber nicht, wie beispielsweise bereits existierende Lösungsansätze von LAPP und anderen Herstellern für Predictive Maintenance zeigen. Bei anderen Anwendungsmöglichkeiten werden die anstehenden Releases 16 und 17 zeigen, ob die Echtzeitfähigkeit von 5G wirklich ausreicht.

Was mit 5G bereits machbar ist – und was nicht

Um es vorwegzunehmen: Die 5G-Technologie steht noch am Anfang ihrer Entwicklung. Derzeit läuft gerade der Auf- und Ausbau für öffentliche Netze. Für industrielle Maschinen wurden erste Entwicklungen gestartet. Doch was die Spezifikationen angeht, wird sich 5G erst in den nächsten Jahren voll entfalten. Das betrifft auch diejenigen Funktionen, die für echtzeitkritische industrielle Anwendungen interessant sind. Denn industrielle Produktionsprozesse benötigen Steuerungsdaten in Echtzeit – und die sind bislang über Kabel wesentlich schneller, sicherer und zuverlässiger übertragbar als per Funk.

In der aktuellen Entwicklungsphase, Release 15, sind Latenzzeiten von circa fünf Millisekunden möglich. Das reicht für viele Steuerungsanwendungen bereits aus. Für die Bewegungssensorik in Maschinensystemen, den Motion-Control-Anwendungen, jedoch nicht. Release 16 wird für Mitte 2020 erwartet. Damit sollen extrem kurze Reaktionszeiten (ultra-reliable low-latency communication, kurz uRLLC) von unter einer Millisekunde möglich sein – eben Echtzeit.

Es ist zu erwarten, dass sich durch diese Verbesserungen in der Latenzzeit das Anwendungsspektrum in den nächsten Jahren massiv erweitern wird. Dann könnten mit 5G geschützte und sichere Netze auf Firmengeländen aufgebaut werden.

Warum LAPP die Entwicklung von 5G unterstützt

Es ist nicht von der Hand zu weisen, dass sich 5G auf die Vernetzung und die Datenkommunikation der Zukunft auswirken wird. Darauf bereitet sich auch LAPP vor. Spannend ist für uns nicht nur die Veränderung der Datenkommunikation im Automatisierungsumfeld, also direkt in der Maschine und in der Anlage. Ein wesentlicher Faktor ist auch der notwendige Ausbau der Infrastruktur in den einzelnen Ländern und in den Fabriken, den sogenannten Backbones: mehr Glasfaser, mehr Kupferleitungen, neue Antennenmasten und Access-Points. Denn die Infrastruktur für 5G in den Städten und Gemeinden muss auch zukünftig verkabelt werden.

LAPP ist überzeugt davon, dass 5G und andere existierende Funktechnologien eine ideale Ergänzung zu drahtgebundenen Kommunikationslösungen darstellen, jede mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen. Zum Beispiel wird durch drahtlose Übertragung der sonst übliche Kabelverschleiß in beweglichen Maschinen reduziert. Und in mobilen Anwendungen ermöglicht Funk mehr Bewegungsfreiheit. Ihre Access-Points in den Fertigungshallen hingegen sind weiterhin mit Kabeln angeschlossen. Wir glauben, dass 5G die Mobilität von Kommunikationsteilnehmern in industriellen Anwendungen vorantreiben wird. Daher investieren wir auch in diese Entwicklung. Doch an der Notwendigkeit der Verkabelung bestimmter Komponenten in der Smart Factory kann auch der Funk nicht rütteln.

Lesen Sie hier, wie LAPP die Industrie der Zukunft unterstützt.

Den vollständigen 5G-Leitfaden können Sie hier herunterladen.

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Artikel in der Konstruktionspraxis: 5G für die Industrie im Praxistest