5G-Edge-Cloud-Architektur soll zur Regelung von Produktionsprozessen genutzt werden

Im Projekt „5GSensPRO – 5G-basierte Sensorik zum Monitoring in der Produktion“ werden intelligente und flexible Prozessregelungen erprobt, die große Datenmengen verarbeiten und mit 5G- und Cloudtechnologie nahezu verzögerungsfrei übertragen können.

Zusammen mit sieben Partnerunternehmen aus der Industrie erproben Forscher*innen des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen, wie durch smarte Sensoren, die kabellos am Bauteil angebracht werden, Produktionsverfahren verbessert werden können. Der Einsatz eines flexiblen Regelungssystems mit 5G-Mobilfunktechnologie für die Verbindung zwischen Sensorik und Maschinensteuerung soll laut den Forschenden dazu beitragen, dass direktere Einblicke in Produktionsprozesse möglich sind sowie Wartungsbedarfe und Ausfallrisiken rechtzeitig erkannt werden. Ebenso sollen die gewonnenen Informationen dazu genutzt werden, zielgenaue und adaptive Prozessregelung umzusetzen.

Um diese Ziele zu erreichen, setzen die Projektbeteiligten ein „5G Edge Computing Device“ ein, welches direkt am Bauteil angebracht und in den Fertigungsprozess integriert werden kann. Ein solches „5G Edge Computing Device“ ist eine Kombination aus Sensor-, Datenverarbeitungs- und Funkeinheit, das in der Lage sein soll, die Sensordaten bereits vor der Übertragung aufzubereiten und vollständig über 5G mit der Produktionsmaschine zu verbinden. Zusätzlich können Sensor- und Maschinendaten über eine Augmented-Reality-Visualisierung remote abgerufen und für die direkte Qualitätsüberwachung genutzt werden.

Ermöglicht wird die schnelle Datenverarbeitung durch die Kombination von 5G und intelligenter Sensorik. Die erhobenen Daten werden im „5G Edge Computing Device“ vorverarbeitet, sodass nur relevante Prozessdaten übertragen werden müssen. Auf diese Weise ist selbst bei komplexen Bewegungen von Bauteil und Maschine eine Datenverarbeitung in Millisekunden möglich. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten zur Echtzeitsteuerung hochdynamischer Prozesse. Zusätzlich können Produktionsanlagen sich auf diese Weise sogar selbstständig an veränderte Betriebsbedingungen anpassen. Sind die Daten zudem in der Cloud gespeichert, können sie dort auch in Form eines digitalen Zwillings abgebildet werden.

Die entwickelten Funktionen werden vom Projektkonsortium am Anwendungsbeispiel der Herstellung eines BLISK-Bauteils für Turbomaschinen getestet. Das Gerät erfasst die in Echtzeit gesammelten Prozessdaten, wie z.B. Vibration oder Temperatur, direkt am Bauteil, verarbeitet sie vorab selbst und sendet die verarbeiteten Daten in Echtzeit an eine Steuereinheit im Maschinenschrank, die den Prozess überwacht und steuert. Zur Visualisierung des Fertigungsprozesses werden die Daten zusätzlich an eine lokale Recheneinheit, die Edge-Cloud, gesendet und zur weiteren Datenanalyse gespeichert. Mit diesem Beispiel möchten die Forscherenden veranschaulichen, wie 5G in Kombination mit einer Edge-Cloud aktiv als Steuerungsweg für einen Produktionsprozess genutzt werden kann.

In dem Forschungsprojekt „5GSensPRO – 5G-basierte Sensorik zum Monitoring in der Produktion“ sind neben dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT sieben weitere Unternehmen beteiligt. Das Projekt wird mit Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 gefördert.

Am 24.11.2022 veranstaltet das Fraunhofer IPT das Online-Seminar „Industrial 5G – Experience and knowledge out of two years 5G research testbed“ zu dem aktuellen Stand der 5G-Technologie im industriellen Kontext. Interessierte haben die Möglichkeit, Anwendungsfälle in der Praxis kennenzulernen. Außerdem wird in dem Online-Seminar gezeigt, wie bereits vorhandene Maschinen in die 5G-Infrastruktur integriert werden können. Zusätzlich werden auch Einblick in aktuelle Forschungsprojekte ermöglicht sowie Chancen und Herausforderungen der 5G-Technologie erläutert. Zu der Veranstaltung gelangen Sie hier.

Eine weitere spannende Veranstaltung für Interessierte findet am 29. November 2022 am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen statt. Der 5G Industry Campus Europe (ICE), Europas größtes 5G-Testbed für die Produktion, feiert seinen dritten Geburtstag. Aus diesem Anlass laden das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV) als Förderer, der VDI als Projektträger und das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT als Konsortialführer gemeinsam zum Kolloquium „5G-Industry Campus Europe – Drei Jahre Innovationen für Industrie 4.0“ ein. Neben Ergebnissen aus der Entwicklungs- und Forschungsarbeit der letzten drei Jahre und hochkarätigen Sprecher*innen wird Interessierten eine Führung durch den 5G-Industry Campus Europe mit zahlreichen Demonstrationen aus dem Projekt geboten. Zu der Veranstaltung gelangen Sie hier.

Weitere Informationen finden Sie hier: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT.