5GILABB

5G Industrielabor Bischheim

© Projekt 5GiLabB

Projektbeschreibung
Die digitale Transformation der Industrie kann sich auf digitale Zwillinge stützen, um die Produktionskosten durch optimierte Überwachungs- und Qualitätskontrollprozesse zu verbessern. Die technischen Zentren in der Eisenbahnindustrie sind dafür repräsentativ. Da sie sowohl für die Standardwartung (Vorbereitung der Züge zwischen zwei Fahrten) als auch für die vollständige Erneuerung der Züge während ihrer Halbwertszeit zuständig sind, stehen sie unter enormen Zwängen in Bezug auf Liefergeschwindigkeit, Qualitätskontrolle, Kostenkontrolle und Risikobewertung.

Die Nutzung digitaler Zwillinge hängt insbesondere von zwei Konnektivitätsmerkmalen ab: (1) eine hohe Erlebnisqualität (QoE) ohne jeglichen Konnektivitätsverlust, insbesondere bei der Mobilität, d. h. bei der Bewegung von Bedienern oder M2M-Terminals, und (2) eine genaue Positionsverfolgung im Innen- und Außenbereich. Die Kombination dieser beiden Eigenschaften ist eine Voraussetzung für die Überwachung und Automatisierung von Produktionsprozessen, die in der Größenordnung eines ganzen Zentrums (etwa 10 bis 30 ha Fläche in Innen- und Außenbereichen) durchgeführt werden, sowie für das Risikomanagement, wenn Aufgaben mit beweglichen Werkzeugen und Zugteilen in Betracht gezogen werden.

Die Arbeitsumgebung in solchen Produktions- und Lagereinrichtungen, mit einer typischen Größe im Bereich von 10 bis 30 ha, Beton- und Stahlgebäuden, Faraday-Käfigen, Oberleitungen und anderen Elementen mit starken Auswirkungen auf elektromagnetische Wellen ist besonders komplex. 5G-Campus-Netze sind eine beispiellose Chance für die digitale Transformation von Industriezentren. Sie sind in der Lage, die erforderliche QoE für eine breite Palette aktueller und zukünftiger Anwendungsfälle zu bieten. Heute nutzen die Wartungszentren der Bahn öffentliche Netze, wenn sie verfügbar sind, und in einigen Fällen setzen sie WLAN für die Innenraumabdeckung, LPWAN-Netze für M2M-Anwendungen und TETRA für die P2P-Sprachkommunikation ein. Trotz dieser vielfältigen Netzauswahl ist die Zufriedenheit der Nutzer nicht gegeben, da beispielsweise das drahtlose LAN weder an ihre mobilen Arbeitsmuster noch an den Mehrfachzugang angepasst oder optimiert sind. Der Aufbau eines lokalen 5G-Netzes bietet ihnen daher die Möglichkeit, eine einzige Telekommunikationstechnologie zu nutzen, die alle Anforderungen der industriellen Wartung zufriedenstellend erfüllt.

Unser Ziel ist es, ein lokales 5G-Netz für das Qualitätsmanagement durch Überwachung und Automatisierung/Telebetrieb von Prozessen im Industriezentrum von Bischheim einzurichten. Das Zentrum befindet sich derzeit im Umbau, und im Jahr 2023 wird ein neues Gebäude errichtet. Der Wartungsprozess wird durch die Einführung von Movern (Bodendrohnen zum Bewegen von Waggons und Triebköpfen) in diesem neuen Gebäude aktualisiert. Das 5G-Netz wird für die Überwachung und Automatisierung der Drohnen genutzt werden. Die Geolokalisierungsfunktionen werden für diesen speziellen Anwendungsfall bewertet und das Design des Netzes wird für verschiedene Genauigkeitsspezifikationen untersucht und optimiert. Die beste Genauigkeit wird für den Betrieb der Mover benötigt, aber andere Anwendungsfälle werden von einer geringeren Leistung profitieren, z. B. die Lokalisierung von Werkzeugen.

Am Ende des Projekts werden die Partner ein optimiertes Szenario für 5G-Campus-Netze definiert, ihr Potenzial für die Überwachung und das Qualitätskontrollmanagement von Zugwartungsprozessen demonstriert und die mögliche Ausweitung im industriellen Kontext analysiert haben.

Konsortium
Deutschland: Fraunhofer IIS (lead), Evocortex GmbH
Frankreich: SNCF Voyageurs SA (lead), Nokia, CRAN – University of Lorraine

Themen
5G, Campus-Netze, Internet-of-Things, Lokalisierung, Automatisierung, Qualitätsmanagement, Transportrobotik

Laufzeit
November 2022 – Oktober 2025

Budget
Gesamtmittel: 4.4 Mio. EUR
Fördersumme: 2.3 Mio. EUR