Industrielle Vernetzung Optimale Konnektivität für Manufacturing-X

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Die deutsche Industrie braucht optimale Konnektivität für Manufacturing-X. Ist Wi-Fi 7 die Lösung oder bietet 5G mehr Sicherheit? Beide Technologien ergänzen sich und schaffen die Basis für effiziente, smarte Fabriken.

Drahtlose Konnektivität spielt eine entscheidende Rolle dabei, die deutsche Industrie mit der Manufacturing X-Initiative fit für die Zukunft zu machen. Aufbauend auf den Prinzipien von Industrie 4.0 zielt Manufacturing-X darauf ab, industrielle Lieferketten durch die Schaffung eines zusammenwirkenden, sicheren und souveränen Datenökosystems zu digitalisieren. Die Initiative zielt darauf ab, einen sicheren Datenaustausch zwischen Unternehmen zu ermöglichen. Somit werden Effizienz, Resilienz und Nachhaltigkeit verbessert.

Manufacturing-X wird unterstützt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) und sieht vor, dass Unternehmen, einschließlich KMU, Produkt- und Produktionsdaten mit Geschäftspartnern über Sektoren hinweg teilen können. Außerdem behalten sie die Souveränität über ihre eigenen Daten und können die Effizienz in der Fertigung verbessern.

Der Ansatz der Smart Factory ermöglicht heute eine digitale Darstellung der gesamten Produktionsumgebung basierend auf Echtzeitdaten. In diesen Prozessen ist Wi-Fi 7 eine grundlegende Technologie und ein fundamentaler Wegbereiter für die digitale Transformation von Lieferketten. Der neue Standard ermöglicht höhere Geschwindigkeiten, geringere Latenz und größere Kapazität. Er wird oft zusammen mit anderen Drahtlostechnologien wie 5G in komplexen, unternehmenskritischen Produktionsumgebungen eingesetzt.

Sprung zu Manufacturing-X und Industrie 5.0

Die Idee von Industrie 4.0 weitet sich zunehmend auf Bereiche jenseits der Produktion aus. Intelligente Vernetzung hat schnell Fuß gefasst: in der Logistik, im Energie- und Versorgungssektor, im Gesundheitswesen und in vielen anderen Bereichen. Mit Manufacturing X und Industrie 5.0 steht nun eine weitere Evolutionsstufe bevor und die Vernetzung einzelner Systeme wird immer kritischer.

Stabile Konnektivität ist somit ein entscheidender Faktor. Dies geht weit über traditionelle Netzwerke in Unternehmen hinaus, in denen drahtlose Konnektivität in Bürogebäuden üblicherweise auf Wi-Fi beschränkt war. Dies bedeutet auch, dass die traditionelle Trennung zwischen IT und OT (Operational Technology) in einer intelligenten Zukunft nicht mehr funktioniert. Maschinendaten müssen in digitalen Plattformen sofort verfügbar sein, um das Smart-Factory-Konzept zu realisieren und die Anforderungen des Manufacturing-X-Datenökosystems zu erfüllen. Dies schafft neue Herausforderungen in der Konnektivität, wobei Unternehmen die optimalen Technologien für die Implementierung abwägen müssen.

Mit der Entwicklung von Campus-Netzwerken durch große Automobilhersteller ist 5G in Deutschland als Technologie für die vernetzte Produktion stark in den Fokus gerückt. Doch genau wie bei Wi-Fi 7 geht es auch hier nicht um eine Entweder-Oder-Entscheidung, sondern um die optimale Ergänzung der beiden Technologien.

Komplementäre Stärken in der Praxis

Wi-Fi bietet im Allgemeinen höhere Datenübertragungsraten als vergleichbare Mobilfunktechnologien derselben Generation, da der Signalweg normalerweise kürzer ist. Die tatsächlich erreichte Geschwindigkeit hängt jedoch von anderen Faktoren ab, einschließlich der verfügbaren Bandbreite, der Anzahl der Teilnehmer und des Signalwegs. Latenz und Zuverlässigkeit der Verbindung spielen für viele Anwendungen eine entscheidende Rolle. So stellen autonome Fahrzeuge die höchsten Anforderungen, um Sicherheit zu gewährleisten und potenzielle Kollisionen zu vermeiden. 

Wi-Fi 7 führt mit folgenden Kernfunktionen wichtige Verbesserungen ein:

• Multi-Link Operation (MLO): Ermöglicht die gleichzeitige Nutzung mehrerer Frequenzbänder (2,4, 5 und 6 GHz), was die Latenz (auf bis zu 1 ms) signifikant reduziert und die Zuverlässigkeit durch Redundanz erhöht, indem automatisch auf die beste Verbindung umgeschaltet wird. Dies bietet optimale Unterstützung für autonome Roboter und kritische Echtzeitanwendungen in der Fertigung.
• 320-MHz-Kanäle: Verdoppeln die Bandbreite in den 6-GHz-Bändern und ermöglichen wesentlich höhere Durchsatzraten für datenintensive Anwendungen wie AR/VR-gestützte Fernwartung oder Qualitätskontrolle.
• 4K-QAM-Modulation: Erhöht die spektrale Effizienz im Vergleich zu Wi-Fi 6 um etwa 20 Prozent, was den maximalen Datendurchsatz weiter steigert.

Die richtige Technologie für die richtige Anwendung

Auch wenn es Überschneidungen zwischen den Technologien gibt, wird weder die Mobilfunkkommunikation jemals Wi-Fi ersetzen, noch umgekehrt. Jede Technologie hat spezifische Stärken, die sie für bestimmte Anwendungsfälle ideal machen.

Wi-Fi 7 eignet sich für stationäre oder sich langsam bewegende, aber datenintensive Anwendungen mit sehr hohem Durchsatz. Die verbesserten Funktionen wie MLO und 320-MHz-Kanäle sind perfekt für:High-Definition Video-Streaming und -Analyse, für die QualitätskontrolleAR/VR-Anwendungen für Schulungen und WartungMensch-Maschine-Kollaboration und stationäre High-End-Clients.

5G (privates Campus-Netzwerk) zeigt seine Stärken in Smart Factories und Industrial IoT, wo weite Abdeckung, hohe Dichte und nahtloses Roaming erforderlich sind. Sie sind geeignet für:

• Autonome Transportfahrzeuge mit nahtlosem Handover zwischen Zellen
• Massive IoT-Sensor-Konnektivität aufgrund der hohen Anzahl möglicher Verbindungen pro Funkzelle
• Echtzeitsteuerung kritischer Maschinen mit garantierter geringer Latenz (uRLLC-Funktionen)
• SIM-basierte Authentifizierung bietet ein höheres Sicherheitsniveau im IoT-Kontext als ihre Wi-Fi-Pendants
• Konzepte wie digitale Zwillinge für Maschinen, die einen umfangreichen Einsatz von Sensoren erfordern und eine hohe Anzahl möglicher Verbindungen pro Funkzelle aufweisen, bei denen eine garantierte Quality of Service (QoS) erforderlich ist.

Manufacturing-X: Stabile Verbindungen als Grundlage

Durch die wachsende Verbreitung von Manufacturing-X und Industrie 5.0 wird Konnektivität zum zentralen Nervensystem der Produktion. Wi-Fi 7 und 5G werden zusammen schnellere, sicherere und intelligentere Fabriken ermöglichen, in denen Daten frei, sicher und nachhaltig fließen. 

Die Konvergenz der beiden ist jedoch nicht nur technisch, sondern auch strategisch. Gerätehersteller bauen Dual-Radio-Industrie-Endpunkte und Netzwerkanbieter bieten integrierte Plattformen mit vereinheitlichter Orchestrierung an. Dies wird es Fabriken zeitnah ermöglichen, beide Technologien zu nutzen, um flexible Produktionslinien, autonome Systeme und KI-gesteuerte Entscheidungsfindung zu unterstützen.

Letztendlich sind 5G und Wi-Fi keine Rivalen, sondern strategische Partner, und ihre Konvergenz wird ein vollständig vernetztes, intelligentes Fertigungsökosystem ermöglichen, in dem jede Maschine, jeder Sensor und jeder Bediener Teil eines nahtlosen digitalen Gefüges sind. Die Kombination dieser beiden Technologien ist der Schlüssel dazu, die ehrgeizigen Ziele von Manufacturing X, wie digitale Souveränität und gesteigerte Effizienz, zu verwirklichen.