Schnelles Internet 5G-Projekte in Baden-Württemberg: Region Stuttgart

Wir möchten Ihnen regelmäßig besondere Projekte im Bereich Mobilfunk und 5G präsentieren. Hierzu stellen sich die Projektverantwortlichen mit einem Steckbrief und einem Interview vor. Viel Spaß!

Eckdaten zum Projekt:

• Projektziel:
  Das vom BMDV geförderte Projekt hat das Ziel, einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung und Erprobung konkreter 5G-Anwendungen für moderne Produktionssysteme und den urbanen Raum zu leisten. Dadurch werden Forschung und Industrie in der Region Stuttgart gestärkt und gleichzeitig die Basis für flächendeckende Anwendungen für 5G-Campusnetze geschaffen.
  
• Projektbeschreibung:
  Zur Prozessoptimierung in der Fertigung wird in der Forschungsumgebung der ARENA2036 der Einsatz von 5G mit dem Ziel der Optimierung vernetzter industrieller Fertigungsprozesse erprobt. So kann bspw. mit Hilfe eines 5G-Sensor-Kits eine hohe Anzahl an Sensorgeräten pro Flächeneinheit unterstützt und gleichzeitig eine hohe Datenrate im Uplink (Echtzeit-Analyse) gewährleistet werden. Der Einsatz von mobilen 5G-Kamerasystemen ermöglicht zudem die Übertragung von hochauflösenden Videos, wodurch das Fertigungsumfeld visuell erfasst und mögliche Abweichungen in der Fertigung in Echtzeit ausgewertet werden können. Das 5G-Mobilfunknetz kann ebenfalls als Übertragungseinheit im Zuge der Qualitätskontrolle von Fertigungsprozessen dienen, indem eine drahtlose und verschlüsselte Kommunikation zwischen Werkzeugmaschinen und deren SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) sowie Cloud-Servern hierüber sichergestellt wird. Ebenfalls in der ARENA2036 wird für die Anwendungsfälle (Intra-)Logistik und Not-Aus eine Lokalisierung mit 5G entwickelt und umgesetzt sowie mit anderen Lokalisierungstechnologien wie der Ultra-Breitband-Technologie (UWB) verglichen. So wird bspw. die Lokalisierungsgenauigkeit in Abhängigkeit von den Anbringungsorten an den logistischen Komponenten sowie das Pulkverhalten mehrerer Funkmodule bei der Lokalisierung und Datenübertragung untersucht. In vielen Produktions- und Logistikhallen werden Automated Guided Vehicles (AGV) eingesetzt. Der Einsatz von 5G für diese sicherheitsrelevanten Systeme soll durch die Anwendung von Geo-Fencing das Gefährdungspotenzial bei Störfällen reduzieren und gleichzeitig die Produktionsprozesse effizient halten. Eine geringe Latenzzeit und hohe Zuverlässigkeit sind hierfür Voraussetzung.

Die Erfahrungen aus den Industrieanwendungen werden auf beispielhafte Smart City-Anwendungsfälle übertragen, um das Transferpotenzial in seiner ganzen Bandbreite testen und aufzeigen zu können. Viele Betriebs- und Wartungseinsätze sowie die Überwachung von Prozessen können durch Drohnen unterstützt oder durchgeführt werden. Zum Beispiel sind visuelle Inspektionen von schwer zugänglichen Gebäuden und Bauten wie z. B. Brücken mögliche Einsatzgebiete. Hierfür sind eine genaue Lokalisierung und eine hohe Datenübertragungsrate Voraussetzungen, die das 5G-Netz bietet. Zudem wird die Kombination verschiedener Lokalisierungstechnologien und deren Verknüpfung (seamless tracking) in einer bebauten Umgebung (zwischen Fraunhofer Campus und ARENA2036) erprobt und validiert. Um Ideen und Innovationen von konkreten 5G-Anwendungsfällen zu fördern, werden im Sinne eines Open Innovation-Ansatzes Maker-Challenges zu den Anwendungsbereichen des Projektes durchgeführt. Konkret werden durch die „MakerDrone-Challenge“ engagierte Bürgerinnen und Bürger sowie andere Stakeholder angesprochen, sich und ihre Ideen zum Thema automatisiertes Fliegen einzubringen. Neben der Entwicklung von Lösungsansätzen steht vor allem die Erprobung und Evaluierung der entwickelten Ideen in einer sicheren Testumgebung im Fokus.

• Projektpartner:

Balluff GmbH, 73765 Neuhausen a. d. Fildern

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 München mit den Instituten für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) und für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO)

NAiSE GmbH, 70184 Stuttgart

Nokia Solutions and Networks GmbH & Co. KG, 70435 Stuttgart

Pilz GmbH & Co. KG, 73760 Ostfildern

Robert Bosch GmbH, 70839 Gerlingen

SPIE Deutschland & Zentraleuropa GmbH, 40882 Ratingen

TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, 71254 Ditzingen

Universität Stuttgart mit den Instituten für Automatisierungstechnik und Softwaresysteme (IAS), für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) und für Fördertechnik und Logistik (IFT), 70049 Stuttgart

Wirtschaftsförderung Region Stuttgart GmbH (Koordinator), 70174 Stuttgart

Assoziierte Partner:

ARENA2036 e.V., 70569 Stuttgart

Landeshauptstadt Stuttgart, 70173 Stuttgart

Schriftliches „Interview“

1. Was ist das Ziel des Projektes? Welche Bedarfe werden damit bedient? Was war der Anstoß?

Mit dem Projekt SynergieRegion möchten wir Unternehmen unterschiedlicher Größe frühzeitig mit den Einsatzmöglichkeiten von 5G-Campusnetzen in der Produktion und Intralogistik vertraut machen und die aus der Erprobung im Produktionsumfeld gewonnenen Erfahrungen auf Anwendungsfälle im urbanen Umfeld übertragen. Als Wirtschaftsförderung haben wir natürlich großes Interesse daran, die Wirtschaft bei der Adaption moderner Technologien z. B. dadurch zu unterstützen, dass wir Anwendungserfahrungen rechtzeitig und möglichst praxistauglich in die Breite tragen.

2. Warum ist das Projekt für Sie – für die Region, für die Partner – so wichtig?

Die Region Stuttgart lebt in hohem Maß von der Wertschöpfung in der Industrieproduktion, insbesondere im Fahrzeug- und Maschinenbau. Dort bietet der digitale Transformationsprozess erhebliche Chancen, stellt die Unternehmen aber auch vor großen Herausforderungen. Das Effizienzpotenzial der Digitalisierung in einer flexiblen Produktion kann v. a. dann erschlossen werden, wenn Daten mit hohen Übertragungsraten, niedrigen Latenzzeiten und großen Bandbreiten kabellos übertragen werden können. 5G bietet diese Voraussetzungen. Frühzeitig Erfahrungen mit dem Einsatz von 5G und den dafür notwendigen Modulen und Komponenten sammeln zu können, trägt daher zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen am Standort bei – und das sehen wir als eine unserer wichtigsten Aufgaben an.

3. Welche Rolle spielt(e) der Standort für das Projekt?

Die ARENA2036 bietet eine in der Region einmalige Forschungsumgebung zur Entwicklung und Erprobung von Komponenten und Prozessen in der Fahrzeugproduktion. Das Modell des „Forschungscampus“ ermöglicht eine enge, niedrigschwellige Zusammenarbeit von Industrieunternehmen mit Instituten der Universität Stuttgart und der Fraunhofer-Gesellschaft sowie weiteren Forschungseinrichtungen in wechselnden Teams unter einem Dach. Ein solcher Campus passt bestens in eine Hightech-Region, deren Zukunft von einer möglichst engen Zusammenarbeit zwischen Forschung und Wirtschaft abhängt.

4. Warum 5G? Gab es Alternativen? Wird 5G die Erwartungen (Stichwort: ‚game changer‘) erfüllen?

Im Projekt geht es genau darum: Herauszufinden, welchen Mehrwert das 5G-Campusnetz gegenüber State-of-the-Art-Netzwerken bietet und wie sich diese Vorteile optimal im Produktionsalltag einsetzen lassen. Einzelne Anwendungen werden dazu parallel in UWB (Ultra Wide Band) und 5G umgesetzt, um einen direkten Vergleich zu bekommen.

5. Was sind oder waren (bisher) die größten Herausforderungen des Projektes und wie haben Sie diese gelöst? Sind Sie schon am Ziel oder welche Schritte stehen noch aus?

Die größten Herausforderungen bildeten Lieferschwierigkeiten von benötigten Komponenten, die wir aber durch Parallelisierung von Prozessen im Projektplan soweit auffangen konnten, dass die Projektziele im angedachten zeitlichen Rahmen erreicht werden können.

6. Gibt es Spillover-Effekte? Profitieren auch andere Arbeits- oder Lebensbereiche bzw. Akteure von dem Projekt? Ist Ihr Projekt übertragbar für andere Regionen und Themenbereiche?

Der Transfer der aus den Anwendungen in Produktion und Intralogistik gewonnenen Erfahrungen in Anwendungen im urbanen Raum steht in der zweiten Hälfte der Projektlaufzeit im Fokus des Projekts. Die Ergebnisse werden im ersten Halbjahr 2023 im Rahmen eines offenen Demonstrationstages interessierten Unternehmen präsentiert, die dabei Gelegenheit zu einem intensiven Informationsaustausch mit den Projektpartnern bekommen. Eine gute Gelegenheit also, ganz im Sinne unserer Aufgabe als Wirtschaftsförderung, praktische Erfahrungen weiterzugeben.

7. Was sind Ihre Pläne nach Ablauf des Projektes?

Die aufgebaute und im Rahmen des Projekts weiterentwickelte 5G-Infrastruktur steht auch nach Abschluss des Projekts in der ARENA2036 für weitere Vorhaben zur Verfügung. Die am Projekt beteiligten Industriepartner werden die Ergebnisse in ihren eigenen Produktionsumgebungen weiter nutzen.