6 Minuten Lesezeit 11 Februar 2021
Mann im Angut mit VR-Brille

5G: Warum die mobile Vernetzung der Fabrik das Top-Thema 2021 sein muss

Von Florian Dickgreber

Leiter Consulting für den Sektor Technologie, Medien & Telekommunikation | Deutschland, Schweiz, Österreich

Ist ein passionierter Berater, der mit den EY-Kunden den Fortschritt gestaltet und in die Zukunft denkt. Mit seiner Familie lebt er in Düsseldorf, ist Mountainbike-Fan und Tennisspieler.

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6 Minuten Lesezeit 11 Februar 2021

Durch Corona verdrängt, jetzt topaktuell: 5G bietet mehr als höhere Übertragungsgeschwindigkeiten und ist ein Kern-Enabler für Industrie 4.0.

Überblick
  • 5G bietet deutlich mehr Chancen als nur höhere Übertragungsgeschwindigkeiten.
  • Sicherheit und Zukunftsorientierung machen den globalen Standard zum Kern-Enabler für die Industrie 4.0.
  • Unternehmen sehen sich nur unzureichend gewappnet.

Wenn COVID-19 das Jahr 2020 nicht völlig unvermittelt entscheidend verändert hätte, wäre 5G eines der Top-Themen gewesen. Auch wenn die kurzfristige Repriorisierung zugunsten drängenderer Aspekte wie Resilienz absolut notwendig war, wird langfristig gesehen 5G mit seinem Potenzial zur Digitalisierung der Produktion eine entscheidende Rolle spielen. Daher muss das Thema 2021 in der Prioritätenliste ganz nach oben rücken. Woran sollten produzierende Unternehmen bei der mobilen Vernetzung ihrer Standorte denken und welche Vorteile ergeben sich?

Drei Releases von 5G: mehr Vorzüge als nur höhere Geschwindigkeit

Häufig wird das Thema 5G mit höherer Übertragungsgeschwindigkeit gleichgesetzt. Das ist jedoch nur ein Ausschnitt der technologischen Vorteile, die der neue Mobilfunkstandard bietet. Er bezieht sich auf den ersten Teil der von der 5G-Standardisierungsgruppe eingeführten und mittlerweile am Markt verfügbaren eMBB-Anwendungen (Enhanced Mobile Broadband), das Release 15.

Mit dem 5G-Upgrade Release 16 wurden im Juli 2020 die sogenannten URLLC-Funktionen (Ultra-Reliable Low-Latency Communication) verabschiedet. Diese haben als Haupteinsatzgebiet die genaue, zeitkritische Steuerung, wie sie zum Beispiel bei Robotern erforderlich ist. Mit der ersten Verfügbarkeit am Markt wird im Sommer 2021 gerechnet.

Die letzte Ausbaustufe 5G Evolution mit dem sogenannten R17+ Release ergänzt das Anwendungsprofil mMTC (Massive Machine Type Communications), für das mit einer Marktreife circa 2023 gerechnet wird. Dieses Release bietet die Möglichkeit, eine sehr große Zahl von Geräten, zum Beispiel Sensoren, mit sehr niedrigem Energieverbrauch und einfacher Datenübertragung zu verbinden. Hauptanwendungsbereich ist hier beispielweise die Steuerung von Maschinen.

Alle drei Releases haben also unterschiedliche Vorzüge und ergeben gemeinsam das komplette Vorteilspaket von 5G. Hinzu kommt eine im Vergleich zu frei nutzbaren Frequenzbändern wie zum Beispiel WiFi grundsätzlich höhere Sicherheit.

Das heutige 5G ist also nicht das 5G, das 2023 am Markt verfügbar sein wird, sondern es wird durch neue Vorteile ergänzt.

5G als Enabler für die Industrie 4.0

Einer der wesentlichen Treiber für 5G in der Produktion ist auch die sich verändernde, cloudbasierte Systemarchitektur in der Produktion. Mehr Sensoren mit mehr Daten, effektive Mensch-Maschine-Kommunikation, modulare und flexible Produktionssysteme und weitere Veränderungen wie IT/OT-Konvergenz und intelligentere Endpunkte treiben diesen Wandel. 5G hat das Potenzial, der Kern der Factory Cloud zu werden, die nahtlos mit den Clouds in den öffentlichen Telekommunikationsnetzen kommuniziert. 

Viele Smart-Factory-Projekte scheitern an der Nichtverfügbarkeit von Daten aus der Produktion – egal ob von Menschen oder von Maschinen produziert.
Martin Neuhold
Leiter Advanced Manufacturing & Mobility Market Segment, Industrial Products Sector | Deutschland, Schweiz, Österreich

Wie wichtig die Vernetzung der Produktion insbesondere in Deutschland, Österreich und der Schweiz (GSA) ist, zeigen EY-Studienergebnisse zum Thema Industrie 4.0: So werden 90 Prozent der Daten aus der Produktion nicht zur Effizienzsteigerung ausgewertet. Allerdings zeigen die Analysen auch, dass gerade im GSA-Raum das größte Potenzial der Digitalisierung nicht in der Kostensenkung besteht, sondern in der Entwicklung neuer Umsatzmodelle aus der Digitalisierung oder aber in der Fähigkeit, auf neue Anforderungen wie die Kreislaufwirtschaft zu reagieren.

Mit der Möglichkeit der Reservierung eines 5G-Frequenzbereichs für private Campusnetze hat Deutschland einen Sonderweg beschritten. Dieser Weg erweitert die Optionen für Unternehmen, die in die Digitalisierung der Produktion investieren wollen.

Campusvernetzung – aber wie?

Hierzu stehen den Unternehmen grundsätzlich zwei Wege offen:

Zum einen können sie die öffentlichen Telekommunikationsnetze der Mobilfunkbetreiber nutzen. Hier gilt das sogenannte Network Slicing: Unternehmen erwerben im öffentlichen Netz ein „privates Stück“, in dem die eigenen Daten unbeeinflusst vom restlichen Verkehr fließen können. Die klassische Datenübermittlung macht sich die Sicherheit des 5G-Standards zunutze.

Zum anderen können Unternehmen eine Lizenz für ein Campusnetz beantragen, also für ein privates 5G-Netzwerk mit räumlicher Begrenzung. Bislang wurden knapp 100 solcher Campusnetze von der Bundesnetzagentur genehmigt. Innerhalb dieser Konstellation, die natürlich auch einer Abführung des Verkehrs mittels Glasfaseranbindung bedarf, ergeben sich verschiedene Möglichkeiten des Betriebs. Das Unternehmen kann das Campusnetz von Telekommunikations-Providern wie auch von Hardware-Ausrüstern konzipieren und einrichten lassen oder aber von Dritten. Auch für den weiteren Betrieb lassen sich entsprechende Möglichkeiten definieren. Die Frage nach der passenden Lösung ist für viele Unternehmen noch eine Herausforderung. Bei ihrer Beantwortung ist vor allem die Breite der späteren Anwendungen zu bedenken, aber auch Konnektivitätsfragen bezüglich der internationalen Einbindung spielen eine Rolle. 

Network Slicing im öffentlichen Telekommunikationsnetz der Mobilfunkbetreiber oder lieber ein privates Campusnetz? In Deutschland haben Unternehmen die Wahl.

Use Cases – 5G-Einsatz ganzheitlich betrachten

Anwendungsfälle von 5G, die Unternehmen bei der Entscheidungsfindung helfen, gibt es von den Netzbetreibern, von OEMs und von Dritten. Auch wir bei EY haben eine umfangreiche Bibliothek an Use Cases, die wir mit unseren Kunden durchspielen. Häufig kristallisiert sich das folgende dreistufige Muster heraus:

  1. Einsatzbereich ganzheitlich verstehen:
    Eine strukturierte Aufnahme, an welchen Stellen der Produktion und Lieferkette 5G zum Einsatz kommen kann, findet meist nicht statt. Stattdessen liegt der Fokus häufig auf einzelnen Cases wie zum Beispiel selbstfahrenden Fahrzeugen. Spannende Anwendungsbereiche für den jeweiligen Kunden liegen häufig ganz woanders – daher ist die ganzheitliche Analyse entlang den beschriebenen Vorteilen von 5G unerlässlich, um die individuellen Einsatzbereiche zu identifizieren.

  2. Potenziale der Digitalisierung der Produktion analysieren:
    Die Entscheidung über eine Einführung von 5G wird häufig an einem einzelnen Use Case aufgehängt. Dieser kann positiv sein, wenn beispielsweise proprietäre Standards einzelner Lösungen abgelöst werden. Manchmal reicht aber ein einzelner Use Case nicht aus, um die Kosten der Einführung von 5G zu rechtfertigen. Auch bei mehreren Use Cases rechnet sie sich möglicherweise nicht über Kosteneinsparung. Vielmehr ist es entscheidend, die gesamten Potenziale der Digitalisierung zu betrachten und nicht nur die Summe einzelner Fälle. Gerade in Deutschland ist oft nicht Kostenersparnis der Hebel von Maßnahmen im Zuge von Industrie 4.0, sondern das Erschließen neuer Geschäftsmodelle.

  3. Weitere Dimensionen betrachten:
    5G als ein weltweiter Kommunikationsstandard ermöglicht weitere Vorteile, die in eine Bewertung einfließen müssen. Dazu zählen der Zugang zu breiten Use-Case-Portfolios und mit der Einführung offener Architekturen auch der Zugang zu weiteren kreativen Potenzialen, die nicht an proprietäre Standards gebunden sind. Proprietäre Lösungen zu ersetzen kann sich vorteilhaft auf Kosten, Flexibilität und Sicherheit auswirken. Die diskutierten Zertifizierungsmöglichkeiten bieten für Unternehmen hier weitere Möglichkeiten der Absicherung im Vergleich zu proprietären Lösungen.

Eine EY-Umfrage bezüglich der Relevanz einzelner 5G-Use-Cases bestätigt ein heterogenes Bild der individuellen Priorisierung einzelner Anwendungsfälle im jeweiligen Industriekontext. Die Umfrage wurde online unter 1.000 Unternehmen unterschiedlicher Branchen durchgeführt.

Darüber hinaus zeigte sich die Mehrheit (74 Prozent) der befragten Unternehmen sicher, dass 5G Einzug in die DNA ihres Unternehmens halten wird, wobei sich nur knapp die Hälfte (48 Prozent) für die erfolgreiche Umsetzung entsprechender 5G-IoT-Anwendungsfälle gewappnet sieht.

5G-Einführung erfordert mehr als Connectivity

Wenn die Einführung von 5G nicht nur aus der Perspektive einzelner Use Cases betrachtet wird, sondern unter dem Aspekt der Digitalisierung der Fabrik, sind weitere Aspekte in das Konzept mit einzubeziehen.

  • Welche Datenarchitektur wird benötigt, um die Vorteile von 5G nutzen zu können, eine Vielzahl unterschiedlicher Endpunkte miteinander zu verknüpfen und deren Daten zu sammeln? Wie können die Daten von Menschen und Maschinen zusammengeführt werden?
  • Welche Datenschutzbestimmungen sind zu beachten, wenn Daten von Mitarbeitern (Bewegungsdaten, Körperdaten etc.) ausgewertet werden (Stichwort DSGVO)? Zu welchen Zwecken darf dies erfolgen?
  • Wie ist die Sicherheitsarchitektur so aufzustellen, dass die Produktion immun gegen Angriffe bleibt?
  • Welche Kompetenzen brauchen die Mitarbeiter? Wie ändern sich die Anforderungen in einzelnen Jobprofilen? Welche Trainingsbedarfe ergeben sich?
  • Wie können Unternehmen die Daten aus der Produktion tatsächlich nutzen? Müssen sie die Analytics-Leistungen selbst erbringen oder können sie Analytics as a Service in Anspruch nehmen?

Diese Betrachtungen zeigen, dass die Einführung von 5G nicht allein die Aufgabe der IT oder der Produktion sein kann, sondern sich immer in einem interdisziplinären Team bewegen muss. So können die Vorteile des Mobilfunkstandards ganzheitlich und zukunftsorientiert genutzt werden.

Webcast zum Thema

EY TRENDS – TMT | Webcast „Braucht Deutschland 5G für Industrie 4.0?“

Mehr erfahren

Fazit

Im Krisenjahr 2020 geriet das Thema 5G fast in Vergessenheit. Doch 5G bietet deutlich mehr Chancen als nur höhere Übertragungsgeschwindigkeiten. Sicherheit und Zukunftsorientierung machen den globalen Standard zum Kern-Enabler für die Industrie 4.0. Effizienz- und Kostenvorteile werden zwar oft nicht zu sehen sein, aber produzierenden Unternehmen ermöglicht 5G neue Geschäftsmodelle. Bei der Frage, ob und wie Campusnetzwerke aufgebaut werden sollen, müssen Unternehmen die Digitalisierung der Produktion ganzheitlich denken und ihren jeweiligen 5G-Anwendungsfall entsprechend betrachten. Nach einer EY-Umfrage sehen sich Unternehmen aber nur unzureichend gewappnet, sowohl bezüglich der technologischen Herausforderungen als auch bei Fragestellungen rund um Datenarchitektur, Sicherheit und Analytics. 

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Von Florian Dickgreber

Leiter Consulting für den Sektor Technologie, Medien & Telekommunikation | Deutschland, Schweiz, Österreich

Ist ein passionierter Berater, der mit den EY-Kunden den Fortschritt gestaltet und in die Zukunft denkt. Mit seiner Familie lebt er in Düsseldorf, ist Mountainbike-Fan und Tennisspieler.

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