VDMA-Arbeitsgemeinsaft Wireless Communications for Machines

Anschubhilfe für 5G

Die Einsatzmöglichkeiten von 5G sind auch für den Maschinen- und Anlagenbau sehr vielversprechend. Um die Stimme der Maschinenbauer besser in Richtung Telekommunikationsindustrie und weiteren Interessensgruppen zu kanalisieren, hat der VDMA die Arbeitsgemeinsaft Wireless Communications for Machines ins Leben gerufen. In diese sind die Vorarbeiten der VDMA 5G User Group mit ihren 81 Gründungsmitgliedern jetzt offiziell überführt worden.
Bild: U.I. Lapp GmbH

Funktechnik in der Industrie gibt es schon lange. WLAN und Bluetooth werden bereits für Anwendungen wie Handheld Scanner oder fahrerlose Transportsysteme eingesetzt. Vereinzelt wird Funk auch für zeitkritische Anwendungen zur Übertragung von Feldbussen und Steuerungsdaten verwendet. Die Ziele die Anwender durch den Einsatz von Funksystemen erreichen wollen, sind vielfältig. So kann in bewegten Anwendungen innerhalb von Maschinen, wo Kabel durch ständige Bewegung verschleißen, mit drahtloser Datenübertragung der Verschleiß reduziert werden. Des Weiteren ist für mobile Anwendungen, bei denen Kabel die Mobilität einschränken, die Funktechnik ein Problemlöser. In weiteren Anwendungen des Produktionsumfelds konnten sich Funksysteme bisher nur bedingt durchsetzen. Das liegt insbesondere daran, dass die Vorteile von Funk bezogen auf die Anforderungen in der Industrie einen Einsatz meist nicht rechtfertigten, denn viele industrielle Produktionsprozesse benötigen Steuerungsdaten in Echtzeit. Mit den vorhandenen Funktechnologien aber war die Übertragung von Echtzeitdaten für die SPS-Steuersignale nur für relativ langsam laufende Prozesse zuverlässig machbar.

Neue Optionen mit 5G

5G erhebt den Anspruch die Wireless-Kommunikation zu revolutionieren und das nicht nur im öffentlichen Mobilfunkbereich. Es bringt Mechanismen mit, welche die Verbindungszuverlässigkeit steigern soll. Das macht Hoffnung, dass 5G als weitere Funktechnik in industrielle Anwendungen vordringen kann. Dann könnten geschützte und sichere Netze auf Firmengeländen aufgebaut werden. Anwender könnten Industrial Ethernet, TSN und 5G effizient verbinden – und so die OT- und IT-Welt näher zusammenführen. Mobilfunkbetreiber und Maschinenbauer müssten hier gemeinsam Konzepte entwickeln.

Das Unternehmen Lapp beschäftigt sich schon länger mit 5G und ist sicher: kein Funk ohne Kabel. Entsprechend wird 5G als Ergänzung des Portfolios gesehen und nicht als Bedrohung. In einer Veröffentlichung wurde mit den Augen von Maschinen- und Anlagenbauern der effektive Nutzen anhand von verschiedenen Anwendungsfällen bewertet. Lapp saß hierfür mit Anwendern und Herstellern gemeinsam am Tisch. Ergebnis: Viele Anwendungen lassen sich mit 5G realisieren, müssen es aber nicht, wie bereits existierende Lösungsansätze von Lapp und Anbietern für Predictive Maintenance zeigen. Bei anderen Anwendungsmöglichkeiten müssen die anstehenden 5G Releases 16 und 17 zeigen, ob die Echtzeitfähigkeit von 5G wirklich ausreicht.

Technologieneutrale Bewertung

Parallel zu den aktuellen rund um 5G und der großen Anzahl an Forschungsprojekten zum Thema, hat die neue VDMA-Arbeitsgemeinsaft Wireless Communications for Machines eine klare Mission: „Ein domainübergreifender Wissenstransfer mit allen relevanten Stakeholdern entlang der Wertschöpfungskette soll eine Erfahrungsaustauschplattform bilden, welche die relevanten Themen technologieneutral und unter Betrachtung der Gesamtwirkzusammenhänge sowie aus der Perspektive diverser Maschinenbaubranchen behandelt. Hierbei spielen neben technischen auch netzwerkbildende Aspekte eine Rolle“, heißt es auf der Website der Arbeitsgemeinschaft.

Dabei findet auch ein Schulterschluss mit der globalen Initiative 5G Alliance for Connected Industries and Automation (5G-ACIA) statt, die 2018 vom ZVEI gegründet wurde. Sie verfolgt mit globaler Brille das Ziel 5G industrietauglich zu entwickeln, zu standardisieren, regulativ den Rahmen zu gestalten und zu promoten. Die neue AG des VDMA will einen technologieneutraleren Standpunkt einnehmen und die Integration von drahtloser Kommunikation in Maschinen und Produktionssystemen fördern. Dabei sollen auch die Anforderungen mobiler und stationärer Maschinen an Wireless-Technologien und -Kommunikationssysteme identifiziert werden.

Im Gründungs-Meeting wurden bereits erste inhaltliche Schwerpunkte definiert. Neben den Kernanwendungen für Funklösungen wie M2M-Kommunikation oder mobile Anwendungen stehen vor allem Bewertungskriterien für den Einsatz der Funklösungen und deren Validierung im Raum. Wichtige Kriterien für einen Einsatz in der Fertigung sind Einfachheit und Wartungsfreundlichkeit. Der Grund: Automatisierer sind meist keine IT-Fachkräfte, und der sichere Betrieb eines WLAN-Netzwerks stellt bereits heute viele vor Herausforderungen. Denn maschinelle Kommunikationsfehler sollten ohne lange Produktionsausfälle, z.B. in der Nachtschicht, durch das Wartungspersonal ohne tiefgehendes IT Wissen behebbar sein. Hier muss sich die Funktechnik mit der Einfachheit der Kabelnetze messen lassen: Ein defektes Kabel oder ein Switch ist heute mit üblichem Elektrikerwissen einfach und schnell tauschbar.

Position zu Funklösungen

Ob die kabellose Fabrik eine Utopie ist oder nicht, wird sich in den nächsten Jahrzehnten zeigen. Lapp ist sich der Auswirkungen von 5G auf die Vernetzung und Datenkommunikation der Zukunft bewusst und bereitet sich darauf vor. Spannend sind für das Unternehmen nicht nur die Veränderung der Datenkommunikation im Automatisierungsumfeld, also direkt in der Maschine und Anlage, sondern auch der notwendige Ausbau der Infrastruktur in den einzelnen Ländern und in den Fabriken, den sogenannten Backbones. Das bedeutet mehr Glasfaser, mehr Kupferleitungen und neue Antennenmasten und Access Points. Die Infrastruktur für 5G in den Städten und Gemeinden muss auch zukünftig verkabelt werden. Der gewünschte Bewegungsfreiraum in den Fabriken durch drahtlose Lösungen wird erst durch Kabel ermöglicht, denn die Access-Points in den Hallen hängen weiterhin daran. Spannend für Lapp ist dennoch auch die Verschmelzung der drahtgebundenen und drahtlosen Technologien zu einer gesamtheitlichen Infrastruktur. Dabei müssen sich alle aus dem Maschinen- und Anlagenbau mit neuen technologischen Ansätzen wie Software-defined Networks und standardisierten Schnittstellen wie OPC UA oder dem Thema Middleware auseinandersetzen. Lapp ist überzeugt, dass 5G und andere Funktechnologien eine gute Ergänzung zu drahtgebunden Kommunikationslösungen darstellen, jede mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen.

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