Transferzentrum 5G4KMU
Die neue Mobilfunktechnologie 5G ist der Kommunikationsstandard der Zukunft – in der Fabrik als Enabler für Industrie 4.0 und das Internet der Dinge. Im Transferzentrum 5G4KMU haben kleine und mittelständische Unternehmen die Möglichkeit, Produkte, Anwendungen und Geschäftsmodelle auf Basis von 5G zu erforschen und weiterzuentwickeln.
Mit 5G als privatem Netzwerk in der Fabrik werden die Bedürfnisse produzierender Unternehmen und die erhöhten Anforderungen industrieller Anwendungen berücksichtigt. Denn 5G ermöglicht die bedarfsgerechte Vernetzung mit hoher Bandbreite, niedriger Latenz und hoher Verbindungsanzahl.
Damit schafft 5G eine wichtige Grundlage für Anwendungen der Industrie 4.0, intelligenter Mobilität und Logistik sowie für das Internet der Dinge. Die Technologie ermöglicht die Vernetzung sehr vieler Endgeräte (z.B. große Sensornetzwerke), bietet hohe Datenübertragungsraten für VR- und AR-Anwendungen oder Bildverarbeitung und ermöglicht neue Anwendungsfälle durch zuverlässige Kommunikation mit kurzen Verzögerungszeiten (z.B. für Maschinensteuerung und -regelung).
In den Testumgebungen des Transferzentrums 5G4KMU können kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) die Technologie nutzen. Im Werk150 stehen ein privates Standalone 5G-Netzwerk mit zwei Radioheads, verschiedene Endgeräte und Expertenwissen zu 5G zur Verfügung. Der Fokus in Reutlingen liegt auf logistischen Anwendungen (Intra- und Extralogistik) und der Informationsbereitstellung im Unternehmen.
Wege der Zusammenarbeit für KMU
Das Projekt wird vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg gefördert. Unternehmen erhalten zwar keine direkte Förderung in Form von Geldmitteln, jedoch werden die Aufwände auf Seiten der Testumgebungen / Forschungseinrichtungen gefördert. Die Eigenleistung des Unternehmens beschränkt sich damit auf die Ausformulierung der Projektidee für die Bewerbung und deren detaillierte Vermittlung, sowie die Mitarbeit im Quick Check bzw. bei der gemeinsamen Umsetzung des Exploring Projects in einer Testumgebung.
Forschungsschwerpunkte
Die Hochschule Reutlingen erforscht im Rahmen des Projekts 5G4KMU die Umsetzbarkeit von industriellen Anwendungsfällen mit Hilfe von 5G-Campusnetzen. Die primäre Forschungsfrage in diesem Zusammenhang lautet:
Inwiefern ermöglichen die Leistungsparameter und Dienstkategorien von 5G-Campusnetzen die Erfüllung der technischen Anforderungen von relevanten industriellen und medizintechnischen Anwendungsfällen?
Die Forschungsergebnisse werden in unterschiedlichen industriellen Use-Cases gemeinsam mit Industrieunternehmen aus der Praxis validiert. Erste Ergebnisse mit einem Fokus auf intralogistischen Anwendungen wurden in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung bei der „International Conference on Competitive Manufacturing - COMA22“ im Januar 2022 in Südafrika publiziert.
Die Hochschule Reutlingen leitet innerhalb des Projekts die standortübergreifende „Task-Force-Endgeräte“, welche das Themenfeld „5G-Endgeräte für standalone Campusnetze“ untersucht und wissenschaftlich aufbereitet. Ziel der „Task-Force-Endgeräte“ ist es, folgende Forschungsfrage zu beantworten:
Inwiefern nehmen unterschiedliche 5G-Endgerätekonfigurationen Einfluss auf die Umsetzbarkeit von 5G-Anwendungen in standalone Campusnetzen?
Darüber hinaus erarbeitete das Projektkonsortium 5G4KMU in Zusammenarbeit mit der Universität Hohenheim eine Studie zum Thema „Akzeptanz von 5G-Campusnetzen“ (veröffentlicht im April 2021). Die Studie charakterisiert Formen von Akzeptanz bei unterschiedlichen Stakeholdern und fokussiert sich dabei insbesondere auf die Akzeptanz von 5G-Campusnetzen in der Bevölkerung.
Beispiele unserer Quick-Checks
Bei einem Quick Check wird die Projektidee zum Thema 5G durch eine Machbarkeitsstudie und gemeinsame Workshops genauer untersucht. Ein Exploring Project setzt die Projektidee gemeinsam mit einer Testumgebung um. Zunächst wird ein entsprechendes Konzept entworfen und dieses anschließend in einer Testumgebung prototypisch erprobt.
Die Bewerbung für einen Quick Check oder ein Exploring Project erfolgt über das entsprechende Bewerbungsformular:
Unsere Projektpartner
Das »Reutlinger Zentrum Industrie 4.0« wird vom Lehr- und Forschungszentrum der Fakultät ESB Business School der Hochschule Reutlingen getragen und ist dort organisatorisch integriert. Die Kernthemen der Forschungsarbeit betreffen die Strategien, Technologien, Verfahren und Prozesse in Produktions- und Logistiksystemen. Im Vordergrund stehen technische, betriebswirtschaftliche und informationstechnologische Fragestellungen. Dem zukünftig immer stärkeren Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie und der intensivierten weltweiten Vernetzung von Maschinen und Anlagen zu dezentralen, cyber-physischen Systemen (CPS) unter dem Sammelbegriff »Industrie 4.0« kann somit begegnet werden.
Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) untersuchen die Anforderungen und Potentiale von 5G rund um die Themengebiete der Produktion. Dies umfasst z.B. die Integration und Vernetzung unterschiedlicher Systeme in der Produktion (Maschinen, Roboter, SPS, Cloud-Services), Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M), Cloud-Edge-Architekturen oder digitale Produktionsabbilder. Das Fraunhofer IPA unterstützt KMUs von der Konzeption und Umsetzung ihrer Ideen bis hin zur Erprobung mit 5G-Infrastruktur in der Testumgebung in Stuttgart.
Am Standort der IPA-Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie mitten im Universitätsklinikum Mannheim steht als zentrale Komponente der Infrastruktur ein voll ausgestatteter experimenteller Hybrid-OP als Technologieentwicklungsplattform zur Verfügung, der die Entwicklung und Erprobung in einer klinischen Umgebung und damit einen einfachen Transfer der Entwicklungen in die klinische Anwendung ermöglicht. Die Entwicklung medizintechnischer Lösungen und innovativer medizinischer Prozesse erfordert eine frühzeitige Erprobung in realistischen Szenarien. Im Mannheim Medical Transfer Center steht Industrie- und Forschungspartnern eine Infrastruktur zur Verfügung, in der neuartige Produkte in realistischen Szenarien trainiert und Prozessdaten zu Simulationszwecken gesammelt werden können.
Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) untersucht die Möglichkeiten von 5G im Kontext von Cloud-basierten Lösungen, insbesondere im Internet der Dinge (IoT). Im Fokus stehen dabei praktische Fragestellungen sowie Herausforderungen, Lösungen und Tests zur Entwicklung von Smart Services bzw. Smart Products. In diesem Zusammenhang spielt die Bedeutung von neuen, innovativen Geschäftsmodellen, der Vernetzung, des Cloud Computing und geeigneter Architekturen sowie der Künstlichen Intelligenz eine besondere Rolle in unseren Aktivitäten. Entsprechend diesen Schwerpunkten möchte das Fraunhofer IAO die 5G-Technologie kleinen und mittelständische Unternehmen zugänglich machen. Durch die Unterstützung der Unternehmen von der Konzeption intelligenter Produkte und Services, über erste prototypische Umsetzungen bis zu deren Erprobung in der hierfür zur Verfügung stehenden 5G-Testumgebung, können Ideen bis hin zur Markteinführung betreut werden.
Der Campus Schwarzwald - Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald gGmbH agiert in enger Kooperation mit der Universität Stuttgart und der Maschinenbau- und produzierenden Industrie aus der Region Schwarzwald als innovative Netzwerk- und Bildungsplattform. Das moderne Campusgebäude, welches im Herbst 2019 eröffnet wurde, verfügt über einen 700 m² großen Maschinenpark inkl. High-Tec-Labor direkt am Standort in Freudenstadt.
Im Rahmen des Projektes 5G4KMU sollen gemeinsam mit den regionalen Kooperationsunternehmen des Campus Schwarzwald und weiteren interessierten Unternehmen Forschungsthemen unternehmensnah mittels der industriellen Testumgebung im Bereich 5G bearbeitet werden.
Der Schwerpunkt der Testumgebung liegt auf der Fabrik-/Integrationsebene sowie dem digitalen Produktabbild im (Sonder-)Maschinenbau und der Fertigungsindustrie. Das digitale Produktabbild umfasst z.B. digitales Industrial Engineering, den digitalen Zwilling, die virtuelle Inbetriebnahme und die Erfassung und bedarfsgerechte Analyse großer Datenmengen im industriellen Kontext.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am wbk Institut für Produktionstechnik des KIT untersuchen im Rahmen des Projektes schwerpunktmäßig Fragestellungen, welche sich im Kontext der durch 5G getriebenen Digitalisierung der Produktion im Rahmen von Daten-, Machine Learning- und KI-Anwendungen ergeben. Hierbei ist ein Aspekt der Forschung des wbk die Mensch-Maschine-Interaktion im Rahmen von Augmented Reality Anwendungen sowie die Lokalisierung von Betriebsmitteln. Weiterhin erforscht das wbk die lokale Betriebsdatenerfassung ohne Netzwerkinfrastruktur sowie das Ableiten von Produktionsstrategien mittels intelligenter Algorithmen und das Schließen von Regelkreisen in der Produktion.
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