5G CONNECT

Nutzen des neuen Kommunikationsstandards 5G für eine ganzheitliche Kreislaufwirtschaft

Ziel von Connect ist die explorative Untersuchung der Potentiale des 5G-Kommunikationsstandards zur Förderung einer kreislaufbasierten, nachhaltigeren Wirtschaft mit einem Fokus auf das Produkt-, Produktions- und Fabriksystem der Zukunft.

Mit verschiedensten Anwendungsfällen sollen die Einsatzpotenziale in Abhängigkeit der Leistungsmerkmale von 5G untersucht werden. Übergeordnetes Anwendungsszenario ist die Circular Economy (Kreislaufwirtschaft), weshalb jede Phase des zirkulären Produktlebenszyklus untersucht wird. Zur Umsetzung der Anwendungsfälle wird in der Produktionsumgebung der Open Hybrid Lab Factory ein privates 5G Campusnetz errichtet, welches für die Anwendungsfälle in den Lebenszyklusphasen Produktion und End-of-Life (Recycling, Remanufacturing) verwendet wird ((Re-)Produktion).

Die Etablierung einer erfolgreichen zirkulären Produktion ist eine enorme Herausforderung. Durch die Verwendung von bereits gebrauchten Produkten und recycelten Materialien erhöht sich die Komplexität der Prozesse deutlich, wodurch eine stärke Prozessüberwachung erforderlich ist. Zudem müssen Daten aus allen Lebenszyklusphasen eines Produktes erfasst, gesammelt und verarbeitet werden, um den zirkulären Lebenszyklus transparent zu machen und somit eine Optimierung zu ermöglichen. In diesem Vorhaben wird explorativ untersucht, welche Potenziale der Einsatz von 5G in diesem Kontext bietet. Fokus der Untersuchungen liegt dabei auf den Merkmalen hohe Anschlussdichte, hohe Bandbreite und geringe Latenzzeit und deren Vorteile in verschiedensten Anwendungsszenarien.

Der Aufbau eines 5G-Kommunikationssystemen als privates Campusnetz erfolgt an der OHLF. Zwei private Netzwerke werden als Demonstrations-, Erprobungs- und Forschungsumgebung aufgebaut, implementiert und getestet. Die aufgebaute Infrastruktur bildet eine Laborumgebung für 5G-Kommunikation im industriellen Umfeld. Die dafür notwendige Dateninfrastruktur im Produktionssystem wird implementiert. Es werden verschiedene Anwendungsfälle entwickelt, die die Anwendbarkeit von 5G im industriellen Produktionsumfeld abbilden. Ziel ist dabei die Analyse der Potentiale von 5G für die Kreislaufwirtschaft. Zusätzlich wird eine Lehr- und Lernumgebung aufgebaut, um 5G in Lehrveranstatlungen, studentischen Arbeiten sowie industriellen Workshops greifbar zu machen.

Die Entwicklung innovativer Produktionssysteme zur Überwachung und Steuerung von Prozessen ist Fokus des Projekts. Dabei wird der Aufbau sicherer, energieeffizienter und resilienter Kommunikationssysteme vorangetrieben. Die 5G-Infrastruktur dient als Leuchtturm-Infrastruktur in der Region zur Potentialanalyse von 5G in der Produktion. Die Infrastruktur wird in verschiedenen Anwendungsfällen integriert.

Die Anwendungsszenarien gliedern sich in folgende drei Themenbereiche:

• Innovative Produktionsumgebung: Aufbau von innovativen, datenbasierten Lösungen für die Produktion (Einsatz von Sensorik, Einsatz von AGVs, Verwendung von AR).
• Kommunikation: Betrachtet werden die Potenziale beim Einsatz von 5G im industriellen Umfang. Gleichzeitig werden auch Risiken wie beispielsweise die Resilienz und Sicherheit der Netze untersucht.
• Lehr-/Lernumgebung: Für eine praxisnahe Zugänglichkeit der Ergebnisse und der Forschung wird eine aufwärtskompatible Lehr-/Lernumgebung mit verschiedensten Anwendungsfällen aufgebaut.

Geplante Anwendungsfälle zum Testen der Potentiale für die zirkuläre Produktion sind unter anderem:

1. Intelligente Prozessüberwachung und –steuerung mit Prozess-/Produktinspektor Intelligente Reinigungs- und Reparatursysteme, Erprobung in Produktion und Nutzung
2. Intelligente Reinigungs- und Reparatursysteme (zusammen mit Fraunhofer IST)
3. Datensammlung zur ökonomischen und ökologischn Optimierung des Lebenszyklus
4. Entwicklung und Einsatz von Mixed Reality Anwendungen und Anwendungen auf mobilen Endgeräten (Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen)