Das 5G-Campusnetz bei Jaguar Land Rover

Viele Unternehmen im Automobilsektor setzen auf smarte Sensoren und Machine Learning – so auch JLR (Jaguar Land Rover), ein Hersteller von Luxusautomobilen. Ob IoT-Sensoren, Industrie-Edge-PCs oder vernetzte Arbeitsgeräte, industrielle Software wurde für die Fertigungsabteilung im britischen Werk in Solihull immer wichtiger. Die bestehende kabelgebundene Infrastruktur war jedoch nicht geeignet, neue Werkzeuge und Anwendungen flexibel zu integrieren oder die Produktionslinie anzupassen. Vor allem Anwendungen wie KI-gestützte Computer-Vision-Systeme, autonome Robotik oder fahrerlose Transportsysteme (FTS) erfordern extrem niedrige Latenzen und gleichzeitig hohe Datenübertragungsraten – Anforderungen, die die WLAN-Access-Points im vorherigen Netz, trotz ihrer Flexibilität, nicht erfüllen konnten. JLR ist deshalb auf Ericsson Private 5G umgestiegen – ein privates, unternehmenseigenes Mobilfunknetzwerk, das die besten technischen Voraussetzungen für den Einsatz verschiedener Arten von Industriesoftware mitbringt. Das Netzwerk unterstützt bei der Implementierung von digitalen Zwillingen, Condition Based Monitoring und Predictive Maintenance und kann erweitert werden.

Gründe für den Umstieg

Die Entscheidung für ein solches Netzwerk fiel bei JLR nach einem Besuch der Hannover Messe. Im Rahmen einer kleinen Installation führte der Automobilhersteller einen Machbarkeitsnachweis in Solihull durch, wo die Endmontage des Range Rover Sport stattfindet. Der Test zeigte positive Effekte in Bezug auf Latenzzeiten, die Anzahl gleichzeitig verbundener Geräte und nahtloser Netzwerkanpassungen.

Der Weg für den Umstieg war frei. Auch in Spitzen können nun große Datenmengen aus der Produktion in Echtzeit erfasst und übertragen werden: Im dedizierten 5G-Netz können allen Geräten und Maschinen in einer Fabrik fest definierte Bandbreiten zugewiesen werden, sodass es nicht zu Bandbreitenkonflikten mit anderen Geräten oder Aktivitäten im Netzwerk kommt. Dem Ausfall wichtiger Anwendungen durch Überlastung des Netzes wird so entgegengewirkt. Dadurch erfüllt 5G die technischen Anforderungen für die verschiedenen geschäftskritischen Anwendungen, die JLR in seiner Fertigung ermöglichen wollte.

24 Stunden-Betrieb als Hindernis

JLR sah noch einen weiteren Grund für das Drahtlosnetz: der hohe Zeit- und Kostenaufwand bei Anpassungen und Installationen am Netzwerk in der Produktion. Durch den 24-Stunden-Betrieb gibt es nur wenige Zeitfenster, um diese Arbeiten durchzuführen – meist am Wochenende oder in der Nacht. Außerdem müssen die Arbeiten oft mithilfe einer Hebebühne an unzugänglichen Stellen erledigt werden, was aus Sicherheitsgründen zum Stillstand der kompletten Anlage führt. Die Installation einer neuen Netzwerkanbindung könnte so bis zu sechs Wochen dauern.

Durch den Wechsel zu einem 5G-Netz erhält JLR nun Informationen von Geräten, die vorher nicht verbunden waren. Um deren Daten zu erhalten, gab es vorher keine optimal geeignete Konnektivität. 5G erleichtert es JLR, die eigenen Betriebsdaten in Echtzeit abzurufen, etwa wenn es um Predictive Maintenance geht: „Wir wissen, wann eine Maschine ausfallen wird und wann sie gewartet werden sollte – und wir können das Problem angehen, um den Ausfall zu vermeiden oder dessen Auswirkungen abzuschwächen. Wir reagieren also nicht nur, sondern handeln proaktiv. Und das bedeutet im Endeffekt, dass wir dadurch mehr Autos bauen werden“, sagt Stephen Mason, Advanced Digital Technologies Manager bei JLR.

Zügig installiert

Nach dem erfolgreichen Proof of Concept ging es an die technische Implementierung. Zunächst waren einige Anpassungen nötig, wie beispielsweise Firewall Change Requests und andere Netzwerkvorbereitungen. Die eigentliche Einrichtung verlief schnell und einfach. „Das Equipment von Ericsson kam freitags und am Sonntagmorgen waren wir live – das habe ich so nicht erwartet. Im Prinzip war es Plug&Play. Auch die Anzahl der Radio Dots ist im Vergleich zu den zuvor installierten WLAN-Antennen viel geringer“, sagt Mason.

Softwareseitig wurde die IoT-Datenerfassungsplattform Litmus eingeführt, die in Containern auf speziell für industrielle Anwendungen entwickelten Dell Gateway Edge-PCs betrieben wird. Container ermöglichen eine schnelle und einfache Bereitstellung von Software, indem Anwendungen unabhängig vom Betriebssystem kompakt, flexibel und sicher ausgeführt werden. Die Edge-PCs erfassen, verarbeiten und analysieren Daten direkt von Produktionsanlagen, Robotern und Steuergeräten, um Informationen unmittelbar an das Fertigungsteam weiterzugeben. Auch sie ließen sich nahtlos in die bestehende Automatisierungsinfrastruktur integrieren.

Besonders vorteilhaft bei der Implementierung war, dass Ericsson gemeinsam mit seinen Partnern Dell und Litmus technische Herausforderungen schnell lösen konnte, insbesondere bei der Konfiguration der containerbasierten Endgeräte. Diese laufen nicht unter Windows, Linux oder Ubuntu und haben keine klassische Nutzungsoberfläche für das Set-up, sie müssen also gesondert konfiguriert werden.

Mehr Potenzial

Die Einführung von Private 5G hat bereits erste positive Auswirkungen, darunter verkürzte Installationszeiten und deutlich schnellere Anpassungen in der Fertigungsinfrastruktur. JLR erwartet auch messbare Verbesserungen bei der technischen Verfügbarkeit, kürzere Reparaturzeiten und eine erhöhte Betriebsleistung. Weitere Effizienzsteigerungen ergeben sich aus schnellerer Netzwerkbereitstellung und geringeren IT-Ressourcen für die Fehlerbehebung. Darüber hinaus ermöglicht die neue Technologie die Echtzeit-Geolokalisierung von Anlagen und Mitarbeitenden, was zusätzliche Potenziale zur Prozessoptimierung verspricht.

In Solihull gibt es derzeit keinen Bereich, in dem 5G nicht eingesetzt werden kann – auch wenn einige anspruchsvoller sind als andere. Die Lackiererei beispielsweise ist eine komplexe Umgebung, die sich über mehrere Stockwerke erstreckt. Es gibt keine Laufwege, sondern Leitern. Konnektivitätsoptionen wie Ethernet und WiFi haben dort nicht gut funktioniert, was den Bereich aktuell zur Daten-Blackbox macht. 5G hat hier also das Potenzial, einen Bottleneck in der Produktion zu beheben. Zusätzlich ist geplant, 5G auch in Außenbereichen und Logistikzonen zu testen.

JLR hat sich zum Ziel gesetzt, die Produktion von Range-Rover-Fahrzeugen zu verbessern. Neben den technischen Verbesserungen soll die drahtlose Konnektivität langfristig eine innovative, nachhaltige und zukunftsfähige Fertigung beim Automobilhersteller unterstützen – insbesondere, wenn es um den Einsatz anspruchsvoller Industriesoftware geht.