5G und KI – ein unzertrennliches Paar

Mit Industrie 4.0 hat das Datenaufkommen auf dem Factory-Floor deutlich zugenommen. Immer mehr Unternehmen erfassen und nutzen diese Daten, um innovative Services rund um Produktion und Fertigung zu ermöglichen, wie beispielsweise die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance). Das kontinuierliche Verfolgen von Betriebsdaten, wie mechanischer und thermischer Belastung, in Kombination mit der automatisierten Überprüfung der Qualität gefertigter Produkte, ermöglicht es zahlreichen produzierenden Unternehmen, Wartungszyklen zu optimieren und genauer zu planen.

Aber auch bei Fertigungs- und Transportprozessen fallen mehr Daten an – bis hin zu kontinuierlichen Video-Streams, etwa von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF, englisch: Automated Guided Vehicle, AGV) oder Roboterarmen, deren Tätigkeit mittels Kamera überwacht werden – sei es als Teil des Arbeitsprozesses oder aus Gründen des Arbeitsschutzes. Diesen Einsatzszenarien in so unterschiedlichen Branchen wie Transport- und Logistik oder Industrial Products ist eines gemein: die Auswertung der Daten, die in die Ausgabe von Empfehlungen oder eine autonome Steuerung mündet, fällt in das weite Feld der Künstlichen Intelligenz.

KI braucht Ressourcen

In der „Smart Factory“, in Logistik-Zentren, im Transportgewerbe oder im Handel sind daher höhere Speicher- und Rechenkapazitäten nötig als in der IT-Umgebung vergangener Tage. Anstatt die einzelnen Maschinen, Fahrzeuge und Roboter mit immer stärkeren Steuerungen (PLC) oder Industrie-PC zu bestücken, kann es wirtschaftlicher sein, die KI-Funktionen auszulagern. Edge-Server stellen am Rand des Shop-Floors die benötigten Rechen- und Speicherkapazitäten effizienter und kostengünstiger bereit, lassen sich flexibel skalieren und einfacher managen. Auf Seiten der Maschinen werden Platz und Material eingespart. Bei mobilen Geräten wie Förderfahrzeugen oder Robotern bedeutet weniger zu bewegende Masse zudem eine Reduktion des Energiebedarfs.

Zugleich sind für immer mehr Unternehmen Edge-Server eine Alternative zu weit entfernten Public-Cloud-Lösungen, deren Verfügbarkeit im Zusammenspiel mit Ausfallrisiken im WAN-Bereich für Fertigungs- und Produktionsprozesse nicht ausreichend gewährleistet ist. Inzwischen haben sich zahlreiche Server-Anbieter auf die Anforderungen der Unternehmenskunden eingestellt und machen passende Angebote im Rahmen eines MEC-Konzepts (Multi-Access Edge Computing) – nicht selten in Kooperation mit einem Netzwerk-Hersteller. Denn das MEC-Konzept in der Industrie steht und fällt mit einer zuverlässigen und leistungsfähigen Datenkommunikation zwischen Maschine und Server.

Bei mobilen Anwendungen, die eine drahtlose Datenübertragung nötig machen, schafft ein 5G-Netz die nötigen Voraussetzungen. Hohe Bandbreite, geringe Latenz und extreme Zuverlässigkeit zeichnen den neuen Standard aus. Dazu kommen für Unternehmen Vorteile wie eine bessere physikalische Ausbreitung auch in schwierigen Umgebungen, in denen beispielsweise unerwünschte Funk-Reflexionen von Metall-Röhren oder -Containern verursacht werden, oder das unproblematische Handling beim Wechsel der Funkzelle, wenn autonome Fahrzeuge auf einem größeren Firmengelände eingesetzt werden. Eine drahtlose Vernetzung mittels 5G bietet sich ebenso dort an, wo Produktions- oder Logistik-Umgebungen häufiger an unterschiedliche Auftragsszenarien angepasst werden müssen. Und nicht zuletzt kann sie als resilientes Backup dienen, das ebenso leistungsfähig ist wie eine kabelbasierende Infrastruktur.

Netzintegration entscheidend

Was die Technik an sich zu leisten vermag ist das eine – wie die Ergebnisse in der Praxis aussehen aber etwas völlig anderes. Insbesondere kommt es auf das Zusammenspiel der unterschiedlichen Netzwerk-Komponenten an. Um beispielsweise eine KI-Applikation auf Edge-Servern eng in Fertigungs- und Produktionsprozesse einbinden zu können, benötigen Unternehmen zunächst eine passende Systemarchitektur auf der Serverseite. Davon ausgehend gilt es dann im nächsten Schritt, diese in das (kabelgebundene) Kernnetz des Unternehmens als auch in die RAN-Infrastruktur des Funknetzes einzubinden. So lässt sich die gesamte Infrastruktur effizient managen und die Leistungsfähigkeit im laufenden Betrieb dauerhaft gewährleisten.