5G-Funktechnologie aus Österreich für flexible Fertigungsstraßen

Im Zeitalter von Industrie 4.0 verlangen industrielle Fertigungsstraßen nach schnellen und zuverlässigen, aber vor allem mobilen Kommunikationssystemen, damit beispielsweise Roboter künftig effektiv und sicher mit Menschen zusammenarbeiten können. Die künftige Mobilfunkgeneration 5G soll das ermöglichen.

Vor diesem Hintergrund startete das AIT Austrian Institute of Technology gemeinsam mit Siemens Österreich im Rahmen des Forschungsprojektes UNWIRE eine international führende Technologieentwicklung. UNWIRE untersucht die Funkwellenausbreitung in industriellen Szenarien, neue Simulationsmodelle und Funksysteme für 5G und darüber hinaus.

Produktionsprozesse werden effizienter

Eine dynamische Rekonfigurierbarkeit von industriellen Produktionsstraßen ist künftig unerlässlich, um Fertigungsmaschinen möglichst rasch auf Produkt- oder Prozessveränderungen zu adaptieren. Gängige Produktionssysteme sind jedoch durch die fixe Verkabelung von Steuerungs- und Regelsystemen stark eingeschränkt. Für flexible Produktionssysteme der Zukunft sind neue drahtlose Übertragungsverfahren mit geringer Reaktionszeit (Latenzzeit) erforderlich, um eine hohe Zuverlässigkeit und Flexibilität zu erreichen. Werden Kabelverbindungen durch hochzuverlässige drahtlose, z.B. 5G-basierte, Kommunikationsverbindungen ausgetauscht, verbessert sich die Rekonfigurierbarkeit von Produktionsstätten signifikant. Das ermöglicht vollkommen neue und extrem effiziente Produktionsprozesse.

In künftigen Produktionssystemen muss die Kommunikation zwischen Sensoren, Aktuatoren (Motoren, Lenkung) und Verarbeitungseinheiten (Regelungssysteme, Computer) durch drahtlose Kommunikation mit geringer Latenz ergänzt werden. Für schnelle und damit zuverlässige Regelvorgänge werden Zykluszeiten von ca. 0,1 Millisekunden (ms) benötigt. Eine Reduktion um den Faktor 100 zum Stand der aktuellen Technik wird benötigt.

Einsatz im Internet of Things (IoT)

Hersteller arbeiten weltweit mit Hochdruck an der Entwicklung der neuen 5G-Technologien, die vor allem für künftige Internet-of-Things(IoT)-Anwendungen zum Einsatz kommen sollen. Das AIT besitzt eine besondere High-Tech-Kompetenz im Bereich intelligenter Antennen und Funkwellenausbreitung in anspruchsvollen dynamischen Umgebungen. Gemeinsam mit Siemens Österreich wurde nun die Entwicklung von sogenannten Low-Latency-Schlüsseltechnologien im Forschungsprojekt UNWIRE gestartet. Das Projekt wird im Rahmen des vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) geförderten Programms „Produktion der Zukunft“ der österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) finanziert.

UNWIRE: Das Forschungsprojekt

Dr. Thomas Zemen, führender Experte für 5G-Systeme und Projektleiter am AIT: „Wir messen die Eigenschaften der Funkwellen in komplexen und großflächigen Industrieumgebungen. Die Messdaten werden verwendet, um die Leistung von künftigen industriellen Funksystemen zu beurteilen. Mit diesem Konzept können wir die effektivsten Signalverarbeitungsalgorithmen und Diversitätsmechanismen für den robusten Betrieb eines drahtlosen Kommunikationssystems in realen industriellen Szenarien untersuchen und validieren. Damit ermöglichen wir flexible Produktionsverfahren, die eine erhöhte Auslastung ermöglichen und die Umrüstungskosten minimieren.“

„Die Anforderungen an Funkverbindungen, die als Ersatz von Verkabelung im industriellen Umfeld dienen, sind besonders anspruchsvoll. Sicherheitsanforderungen und Produktionseffizienz erfordern eine extrem hohe Verfügbarkeit und die Latenz für hochdynamische Regelvorgänge muss sehr gering sein“, meint DI Martin Schiefer, Leiter der Radio Frequency Research Gruppe der Siemens Corporate Technology in Wien. Das Forschungsprojekt UNWIRE ermöglicht Siemens die optimale Funklösung für den industriellen Einsatz der Zukunft zu entwickeln, 5G basiert und darüber hinaus.

(Quelle: ots / Siemens Österreich / AIT Austrian Institute of Technology)