Das ist mal eine Hausnummer: Zwischen 1,5 und 2,2 Billionen US-Dollar sollen intelligente Fabriken in den nächsten fünf Jahren zur Weltwirtschaft beitragen. Die Industrie 4.0, die für eine digitalisierte, vernetzte Produktion steht, liegt voll im Trend, wie die Studie „Smart Factories@Scale“ des Beratungsunternehmens Capgemini zeigt. Die führenden Länder? Deutschland, China und Japan. Zumindest noch. Südkorea, die USA und Frankreich liegen nur knapp zurück.
Entscheidend im Wettlauf wird nicht zuletzt der Ausbau der 5G-Technologie sein, wie die Studie zeigt. Damit können Produzenten etwa eine Vielzahl von Echtzeitanwendungen einführen oder erweitern. Wie genau das funktioniert und welche Technologien noch bei der Realisierung einer echten Smart Factory helfen können, zeigt das Beispiel einer Produktionshalle in Aachen.
Das „Werk 1“ vom Autobauer e.GO Mobile zählt zu den smartesten Fabriken Deutschlands – und arbeitet eng mit Vodafone und dem Technologiepartner Ericsson zusammen. Die Vision von e.GO Mobile lautet: saubere Elektroautos in Serienproduktion herstellen – mit dem Ziel, kostengünstige und kundenorientierte Fahrzeuge anzubieten. Was dies voraussetzt: eine intelligente Produktion auf Basis der Vernetzung aller Maschinen, Komponenten und Werkzeuge. Der erste Schritt dahin führt über ein autarkes Mobilfunknetz.
In der 16.000 Quadratmeter großen Fabrikhalle in Aachen wurde ein eigenes privates mobiles Netz mit 36 kleinen Mobilfunkantennen aufgebaut. Zudem bringen Vodafone und Ericsson die 5G-Technologien Mobile Edge Computing (MEC) in die Fabrik. MEC garantiert den schnellstmöglichen Datenaustausch, den kleine Echtzeit-Rechenzentren direkt auf dem Gelände übernehmen. Die Daten müssen also nicht erst Hunderte Kilometer zurücklegen.
Wissen, was gebraucht wird
Da die Anforderungen an 5G je nach Anwendung unterschiedlich ausfallen, bietet Vodafone kundenindividuelle Lösungen. Vom eigenen privaten Netz bis hin zu zugesicherten Netzkapazitäten aus dem Vodafone-Netz können somit je nach Bedarf hohe Upload- und Downloadgeschwindigkeit, geringe Latenzzeiten von wenigen Millisekunden oder hohe Zuverlässigkeit erreicht werden.
Zweimal berührt
Mit dieser 5G-Basis ist das „Werk 1“ eine „Two Touch Factory“. Das heißt: Jedes Teil wird in der Fabrik nur zweimal angefasst – einmal bei der Anlieferung, einmal beim Einbau. Alles andere läuft komplett automatisiert. Erreicht das gelieferte Material die Produktionshalle, wird es von einem RFID-Scanner erfasst. Smart Forklifts – vernetzte autonome Gabelstapler – bestücken Hochregallager, und Smart-Factory-Züge liefern das benötigte Material in die Produktion. Automated Guided Vehicles (AGV) befördern die entstehenden Elektroautos für die Montage an die einzelnen Produktionsstationen. Scanner identifizieren an jeder Station die Teile des Fahrzeugs, um so auch kundenspezifische Wünsche zu erfüllen.
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Kabelsalat war gestern
Die Vernetzung aller Maschinen und Prozesse verläuft komplett kabellos – bis hin zur Ebene einzelner Werkzeuge wie zum Beispiel zum vernetzten Drehmomentschlüssel, der fehlerhaften Montagen vorbeugt. Um noch präzisere Vorhersagen treffen zu können oder Optimierungen zuvor an digitalen Modellen zu simulieren, gibt es bei jeder Produktion einen digitalen Zwilling in den IT-Systemen von e.GO. Schon seit Frühjahr 2019 produziert das Unternehmen so seinen kleinen Flitzer in Serie. „Unser ,Werk 1‘, das Montage-Werk für den e.GO Life, ist eine echte Industrie-4.0-Fabrik.
Das heißt, sie ist informationstechnisch voll vernetzt. Die Konnektivität verknüpft die physische mit der digitalen Welt“, resümiert Professor Günther Schuh, CEO der e.GO Mobile AG. „Das 5G-Netz von Vodafone ermöglicht es uns, dass diese Abläufe noch schneller und sicherer in Echtzeit umgesetzt werden können.“ Dabei soll nicht nur der Prozess selbst, beispielsweise die Skalierbarkeit, weiter optimiert werden, sondern klar ist auch: Weitere smarte Werke sind in Planung.
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