Just in Time
Nicht nur die Fahrzeuge und deren Antriebe ändern sich derzeit in Maximalgeschwindigkeit. Kaum geringer sind die Fortschritte in der Fahrzeugproduktion. Dabei kommt dem Datenturbo 5G eine elementare Bedeutung zu, der Fertigung und Entwicklung gleichermaßen revolutionieren soll.
Porsche ist nicht nur auf der Straße schneller als viele seiner Wettbewerber. Die Schwaben lassen die 5G-Funktechnik zum zentralen Bestandteil der eigenen Prozesse werden. Ganz ähnlich sieht es bei Herstellern wie Volkswagen oder Mercedes aus. Daimler hat im vergangenen Jahr seine neue Fahrzeugfertigung in Sindelfingen in Betrieb genommen. Damit der Hightech-Anspruch auch nach außen getragen werden kann, trägt die Fertigung die Bezeichnung Factory 56. Das Werk hat eine Grundfläche von 220.000 Quadratmetern, was etwa 30 Fußballfeldern entspricht. Auf dem Dach befindet sich Fotovoltaik, die für 30 Prozent der Energie sorgen soll, die bei Bedarf in Energiespeichern mit einer Kapazität von 1.400 Kilowattstunden, die aus alten Autobatterien bestehen, bereitgehalten wird. Dazu kommen noch Grünanlagen, die 40 Prozent der Dachfläche ausmachen und jede Menge Digitalisierung. Das alles hat Auswirkungen auf die Energiebilanz: Die neue Fabrik verbraucht 25 Prozent weniger als die Vorgängerhalle.
Damit die Digitalisierung klappt, wurde zusammen mit Ericsson ein 5G-Datennetzwerk aufgebaut. Das Mercedes Cars Operations 360 ermöglicht eine transparente und möglichst effiziente Fahrzeugproduktion. Dieses digitale Ökosystem besteht aus einer ganzen Reihe von Softwareapplikationen, die alle in Echtzeit weltweit interagieren. Dazu gehören unter anderem skalierbare Cloud-Lösungen und vor allem Free and Open Source Software. Damit nutzen die MO360-Teams die Innovationen der weltweiten Entwickler-Community. Diese gesteigerte Effizienz wirkt sich positiv auf die Kosten aus. Schneller, besser und weniger Fehler lautet die Prämisse. Denn jetzt ist es möglich, jedem Mitarbeiter in Echtzeit individuelle und bedarfsgerechte Informationen und Arbeitsanweisungen bereitzustellen. Damit diese ganzen Abläufe dieses hochgerüsteten Systems auch funktionieren, hat Mercedes in der Factory 56 ein leistungsfähiges 20.000 Quadratmeter umfassendes 5G-Mobilfunknetz installiert. Der Ritterschlag für die neue Produktionsstätte kommt vom baden-württembergischen Landesvater Winfried Kretschmann, der ja ein Mitglied der Grünen ist: „Wenn man hier durch das Werk geht, hat man den Eindruck, dass es jemand ernst meint mit der Zukunft.“
Auch bei Porsche geht es bei der Fertigung neuer Boliden längst nicht allein um Pleuel, Kolben und Presswerkzeuge. Die neuen Stellhebel sind Multi Access Edge Computing (MEC), Latenzzeiten und Core beziehungsweise Network Slicing. Die Basis für dieses Füllhorn an IT-Möglichkeiten ist ein superschnelles 5G-Mobilfunknetz. „Und zwar Stand Alone und nicht 5G DSS, denn das ist im Kern 4G“, erklärt Vodafone-CEO Hannes Ametsreiter. Die breitspurige Mobilfunk Daten Autobahn ergibt vor allem bei Produktionsanlagen Sinn, weil aufgrund der extrem schnellen Datenübertragung mit einer Geschwindigkeit unter perfekten Bedingungen von bis zu 10.000 Megabit pro Sekunde das Internet der Dinge realisiert werden kann. Das bedeutet, dass mehrere Elemente quasi in Echtzeit miteinander kommunizieren können. Zum Vergleich bei einem schnellen LTE-Netz beträgt die Latenzzeit in der Regel rund 40 Millisekunden.
Auf dem Gelände – auf der Straße
Das ist aufgrund der kurzen Latenzzeit im 5G-Stand Alone Netz von lediglich neun bis zehn Millisekunden möglich. „Wir brauchen bei Erprobungsfahrten nicht mehr einen großen Rechner und Speicher im Kofferraum, sondern die Daten werden sofort auf den Computer der Ingenieure übertragen“, erklärt Porsche-Entwicklungsvorstand Michael Steiner die Vorteile des neuen Mobilfunknetzes. Es ist im Grunde so, dass der Techniker auf dem Beifahrersitz Platz nimmt. Und das weltweit. Damit werden Automobilentwicklungen deutlich effizienter, besser und auch schneller. Dazu kommt, dass das 5G-Netz keine Datenpakete verliert. Das erhöht die Zuverlässigkeit und die Sicherheit. Sicherheit ist ohnehin eines der großen Themen, die mit dem 5G-Netz einen immensen Sprung nach vorne machen werden. Durch die Übertragung in Echtzeit in Kombination mit hochauflösenden Karten, auf der die Position des Fahrzeugs auf bis zu 20 Zentimeter genau identifiziert werden kann, werden die Assistenzsysteme noch schneller, noch besser, noch genauer. Durch die schnelle Datenübertragung und die damit verbundene hohe Rechenleistung können die elektrischen Helfer eines Autos die Bewegung eines Fußgängers vorhersagen und blitzschnell eine Bremsung einleiten, ehe es zur Kollision kommt. Wenn Reifen aufgrund einer vereisten Straße Traktion verlieren, wird diese Gefahrenstelle sofort an andere Fahrzeuge gemeldet.
Aber auch die Ingenieure profitieren: Durch die exakte Darstellung von Autos mit bis zu 260 Millionen Polygonen, können Techniker weltweit parallel an Verbesserungen tüfteln, da sie das Auto virtuell bis in die kleinsten Einzelteile zerlegen können. Das betrifft auch die Produktionsanlagen, da man jetzt sofort auf Probleme reagieren kann, wenn diese auftreten. Mit intelligenter Software kann man sogar Schwierigkeiten ausmerzen, bevor sie tatsächlich auftreten. „Das 5G-Netz wird die Produktion verändern, wird Deutschland verändern“, sagt Hannes Ametsreiter. Für den Österreicher ist klar, dass sich das Land der Maschinenbauer ein Stück weit von der Götzenanbetung der Mechanik lösen muss. „Wenn wir immer bekannten Wege verfolgen, kommen wir immer an der gleichen Stelle heraus“, macht der Manager klar und wird im nächsten Satz noch deutlicher: „Wenn wir immer alles die Chinesen und die Amerikaner machen lassen, dann ist hier bald nicht mehr viel los.“
Kommunikation in Echtzeit
Auch Volkswagen ist nunmehr in die Produktion nebst 5G-Technik eingestiegen. Jüngst wurde im Stammwerk Wolfsburg ein lokales 5G-Standalone-Netz in Betrieb genommen, das zunächst das zentrale Entwicklungszentrum und die Pilothalle der Produktion umfasst. Ziel des Pilotprojekts ist es, die 5G-Technologie unter den hohen Anforderungen der Autoproduktion zu testen und für den zukünftigen industriellen Serieneinsatz weiterzuentwickeln. Genutzt wird dafür eine exklusive 5G-Funkfrequenz für eine ebenso sichere wie verzögerungsfreie Übertragung von Daten. Gleichzeitig wurde in der Gläsernen Manufaktur Dresden eine sogenannte „5G-Insel“ in Betrieb genommen worden. „Mit unserer Accelerate-Strategie treiben wir die Transformation unserer Volkswagen-Standorte hin zur Smart Factory mit voller Kraft voran. Unser Ziel ist es, unsere Produktion kontinuierlich zu optimieren, sie noch leistungsfähiger und flexibler zu gestalten“, so Christian Vollmer, Produktionsvorstand von Volkswagen, „wir sehen großes Innovationspotenzial in der 5G-Technologie – vom Einsatz intelligenter Roboter und Fahrerloser Transportsysteme, über die vernetzte Steuerung von Anlagen und Maschinen in Echtzeit hin zur kabellosen Software-Bespielung produzierter Fahrzeuge.“
Im Wolfsburger Volkswagen-Werk arbeiten aktuell rund 5.000 Roboter, hinzu kommen viele weitere Maschinen und Anlagen. Die Latenz, die Zeit mit der Daten durch das Netz geschickt werden, reduziert sich mit dem 5G-Funk erheblich gegenüber anderen drahtlosen Kommunikationstechnologien wie etwa WLAN. Die 5G-Technologie bietet extrem kurze Latenzzeiten von bis zu einer Millisekunde, Datenübertragungsraten im Gigabitbereich und eine hohe Zuverlässigkeit auch bei großer Auslastung. So werden mit der kabellosen Kommunikation in Echtzeit viele Anwendungen einer smarten Fabrik erst möglich. Volkswagen treibt den Aufbau und Betrieb der lokalen 5G-Infrastruktur in Eigenregie. Für das Campusnetz in Wolfsburg hat das Unternehmen eine private Funkfrequenz bei 3,7 bis 3,8 GHz mit 100 MHz Bandbreite bei der Bundesnetzagentur beantragt und zugeteilt bekommen. Ein exklusives Frequenzspektrum ist ein Schlüsselfaktor für den 5G-Campusbetrieb innerhalb des Produktionsstandorts. Erst eine eigene Frequenz ermöglicht eine störungsfreie, hoch verfügbare drahtlose Übertragung, da diese nur exklusiv von Volkswagen für die Produktion genutzt wird. Netzwerkausrüster für das 5G-Pilotnetz ist der finnische Telekommunikationskonzern Nokia.
Autor:Wolfgang Gomoll / Stefan Grundhoff, Stand: 2021-10-19 16:46:00
Fotos: Volkswagen
