Murtaza Abbas
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5G in der Industrie
(2023)
Mit dem Ziel, die Relevanz der fünften Mobilfunkgeneration in industriellen wie auch gesellschaftlichen Anwendungsszenarien zu verdeutlichen, entstand dieses Whitepaper im Rahmen des Forschungsprojekts ‚Competence Center 5G.NRW‘ in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dortmund, der Universität Duisburg-Essen, der Bergischen Universität Wuppertal und dem FIR an der RWTH Aachen als verantwortliche Forschungseinrichtungen.
Der Technologie- und Trendradar 2022 enthält die neusten Technologien und Trends des vergangenen Jahres. Im aktualisierten Radar wurden die Technologiereifegrade in den Steckbriefen neu bewertet, die Anwendungen, Potenziale und Herausforderungen der Technologien wo nötig aktualisiert und neue Technologien aufgenommen.
Der Technologie- und Trendradar 2022 enthält elf neue Steckbriefe. Das Technologiefeld Vernetzung wurde um Eventgetriebene IT-Architekturen, Internet of Behaviors und Web3 erweitert. Dem Feld Virtualisierung wurde die Technologie Metaverse hinzugefügt. Das Technologiefeld Datenverarbeitung wurde um den Trend Data-Centric AI ergänzt, das Feld Prozesse um den Trend Digitale Souveränität. Im Technologiefeld Produkte wurden die Technologien Edge AI, Inter Planetary File System (IPFS), Photonische Siliziumchips, Soft-Robotik und Neuromorphic Computing aufgenommen.
Die vorliegende Publikation soll dazu dienen, ein aktuelles Stimmungsbild der Industrie zu der Einführung von 5G einzufangen. Dazu wird analysiert, wie eine 5G-Einbindung in bereits bestehende IoT-Plattformen gelingen kann und welche Möglichkeiten zukünftig realisierbar werden. Dazu stellen wir fünf Hypothesen zum Einfluss von 5G auf IoT-Plattformen auf und leiten daraus ein Visionsbild eines 5G-Plattformkonzepts ab. Um den Einfluss der industriellen Einführung der Mobilfunkgeneration 5G auf IoT-Plattformen bewerten zu können, wurden sowohl Visionsbild als auch Hypothesen innerhalb strukturierter Interviews mit IoT-Plattformanbietern diskutiert und aufgearbeitet. Nachdem in Kapitel 2 die relevanten Grundlagen hinsichtlich des neuen Mobilfunkstandards 5G und Plattformen erarbeitet werden, werden in Kapitel 3 die Ergebnisse und Erkenntnisse der Interviews mit den Plattformanbietern zusammengefasst und erörtert. Basierend auf den Interviews geben wir einen Überblick über die konkreten Herausforderungen, das Interesse diverser Stakeholder und die aktuellen Entwicklungen rund um das Thema.
Die vernetzte Digitalisierung als Befähiger für Intelligente Produkte und datenbasierte Geschäftsmodelle stellt Unternehmen vor zahlreiche und vielfältige Herausforderungen auf dem Weg durch die digitale Transformation. Zur Unterstützung dieser Unternehmen wurden in den vergangenen Jahren diverse Referenzarchitekturmodelle entwickelt. Eine detaillierte Analyse derselben und insbesondere ihrer Nutzung durch Unternehmen zeigt schnell, dass aktuell bestehende Referenzmodelle große Schwächen in der Anwendung und somit in der Praxistauglichkeit aufweisen. Mit dem Aachener Digital-Architecture-Management (ADAM) wurde ein Modell entwickelt, das gezielt die Schwächen bestehender Referenzarchitekturen adressiert, ohne ihre Stärken zu vernachlässigen. Als holistisches Modell, speziell für die Anwendung durch Unternehmen entwickelt, strukturiert das ADAM-Modell die digitale Transformation von Unternehmen in den Bereichen der digitalen Infrastruktur und der Geschäftsentwicklung. Systematisch werden Unternehmen dazu befähigt, die Gestaltung der Digitalarchitektur unter Berücksichtigung von Gestaltungsfeldern voranzutreiben. Dabei bietet das Modell nicht nur eine Strukturierungshilfe, sondern beinhaltet auch einen Baukasten, um das Vorgehen in der digitalen Transformation zu konfigurieren. Durch die Breite und Tiefe von ADAM werden Unternehmen befähigt, den Weg durch die digitale Transformation systematisch und strukturiert zu bestreiten, ohne die wertschöpfenden Bestandteile der Digitalisierung aus den Augen zu verlieren.
Ziel des bearbeiteten Projekts war die Entwicklung einer teilautomatisierten Entschei-dungsunterstützung auf Basis von Dashboards in zwei Anwendungsunternehmen. Da-mit Unternehmen in Zukunft Entscheidungen datenbasiert treffen können, konnte im Projekt BaSys4Dash aufgezeigt werden, wie BaSys 4 als Grundlage dienen kann, um Auswertungen teilautomatisiert durchzuführen und Informationen situations- und an-wendungsgerecht auf Dashboards zu visualisieren. Dabei wurde die Architektur von BaSys 4 genutzt, um das Potenzial von einheitlichen Schnittstellen zu heben. Hierbei sind standardisierte Komponenten wie das Verwaltungsschalenkonzept berücksichtigt worden. Entscheidungsfindungsprozesse werden dadurch digital unterstützt, sodass nicht mehr nur auf Erfahrungen und Wissen zurückgegriffen werden muss. Anwen-dung findet BaSys4Dash zum einen zur Schaffung von Transparenz in der innerbe-trieblichen Auftragssteuerung und zum anderen zur Optimierung der Planung von In-standhaltungsmaßnahmen. Abschließend wurde eine Methode entwickelt, um in der Zukunft weitere Anwendungsfälle durch individuelle Konfiguration von Dashboards im Zusammenhang mit Micro-Services zu realisieren.
Wirtschafts- und Digitalminister Andreas Pinkwart hat sich bei einem Besuch des Kompetenzzentrums 5G.NRW am FIR in Aachen über die neueste Mobilfunkgeneration (5G) informiert: Bis zu 100 Mal schneller als LTE, mit Latenzzeiten von unter 1ms, erhöhter Frequenzkapazität und Echtzeitübertragung, eröffnet 5G, die fünfte Generation des mobilen Internets, gerade im industriellen Bereich enormes Innovations- und Wertschöpfungspotenzial. Für die zunehmende industrielle Digitalisierung realisiert die Technologie die erforderliche Qualität, Geschwindigkeit und Kapazität der Datenübertragung. Im Themenpark des Clusters Smart Logistik und der realen Produktionsumgebung der Demonstrationsfabrik Aachen wurden Professor Andreas Pinkwart ausgesuchte 5G-Anwendungen für die produzierende Industrie gezeigt. An fünf Stationen demonstrierten die Konsortialpartner, die Bergische Universität Wuppertal, das FIR an der RWTH Aachen, die Technische Universität Dortmund und die Universität Duisburg-Essen mit ausgesuchten Anwendungen den Nutzen von 5G für die gesamte Wertschöpfungskette produzierender Unternehmen - von der Planung bis zur Auslieferung.
Das „Competence Center 5G.NRW“ (CC5G) bildet für Unternehmen in NRW eine zentrale Anlaufstelle rund um das Zukunftsthema 5G. Dabei unterstützt das CC5G die Entwicklung des Landes NRW zum Leitmarkt 5G über drei Kernmaßnahmen: Technische Eintrittshürden für Unternehmen werden reduziert und das wirtschaftliche Potenzial von 5G wird durch die Identifikation neuer Anwendungen entwickelt. Zudem werden Unternehmen – Anwender sowie Anbieter – in einem starken Netzwerk verbunden, sodass die Adoption von 5G deutlich beschleunigt wird. Im August dieses Jahres wurde das CC5G vom Wirtschaftsminister des Landes NRW, Professor Pinkwart, bei einem Besuch am FIR eröffnet. Das „Competence Center 5G.NRW“ wird über den Projektträger Jülich vom Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.
Das ganzheitliche Modell des Digital Architecture Management (DAM) soll Unternehmen in die Lage versetzen, ihre IT-Infrastruktur kontinuierlich aus verschiedenen Perspektiven zu betrachten. Richtig eingesetzt entsteht eine Informationsbasis zur Harmonisierung der IT-Systemlandschaft unter Berücksichtigung von neuen Strategien, Technologien und Prozessen.
Als Schlüsseltechnologie der digitalen Transformation legt 5G die Basis für die zunehmende industrielle Digitalisierung und Vernetzung. Profitierten in der Vergangenheit vor allem private Nutzer, rückt der
Mobilfunk mit der Verfügbarkeit von 5G nun auch für die Industrie in den Mittelpunkt. Hohe Datenraten, Echtzeitübertragung und erweiterte Frequenzkapazitäten eröffnen Wege zu neuen wertschöpfenden
Anwendungen und innovativen Geschäftsmodellen. Entsprechend groß ist das Interesse der produzierenden Unternehmen. Laut Bitkom sind allein in Deutschland 70 Prozent der Unternehmen überzeugt,dass 5G zu den wichtigsten Zukunftstechnologien gehört.