"KMU werden 5G-Konzepte für Großkonzerne übergestülpt"

Die derzeitige 5G-Infrastruktur geht laut Doris Aschenbrenner und Stephan Ludwig am Bedarf produzierender KMU vorbei. Besser geeignet und deutlich günstiger wären mobile 5G-Zellen.

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Der Einführung von 5G in der Industrie wird eine hohe Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland beigemessen. Warum zögern aber insbesondere kleine und mittlere Unternehmen mit der Einführung?

Aschenbrenner: In der Tat stößt 5G bei KMU bisher auf mangelnde Akzeptanz. In einer Bitkom-Studie zu 5G schätzen kleinere Unternehmen mehrheitlich 5G als nicht wichtig für das eigene Unternehmen ein und 32 % der befragten Unternehmen geben an, aktuell kein Budget für die 5G-Einführung zu haben. Das liegt auch an der verfügbaren 5G-Netzstruktur, die mehrheitlich für nationale und regionale Netzwerkoperatoren und damit für groß skalierte Netze ausgelegt ist. So stellt beispielsweise der VDMA inspirierende Anwendungsszenarien zur Verfügung; diese wurden allerdings alle mit Großunternehmen durchgeführt und setzen auf vergleichsweise starre Produktionslinien in großen Werkshallen.

Warum finden sich KMU in den 5G-Anwendungsszenarien nicht wieder?

Aschenbrenner: Viele KMU in einem Hochlohnland betreiben eine sogenannte HMLV-Produktion. Die Fertigung in dieser High-mix-Low-volume-Produktion ist flexibel und kundenindividuell ausgerichtet, ebenso die Zulieferung. Die Unternehmen müssen sich dabei auf ihre Kernaufgabe konzentrieren und brauchen Unterstützung, um ihre Produktion, die einen hohen Anteil von Flexibilität und manueller Arbeit beinhaltet, weiter zu automatisieren – was im Übrigen auch ein Beitrag wäre, um Produktion stärker nach Deutschland zurückzuverlagern.

Ludwig: Die auf nationale Netzwerke hin optimierte 5G-Infrastruktur ist nicht nur teuer in Anschaffung und Betrieb, sondern aufgrund ihrer Komplexität und Skalierbarkeit auch weniger auf die tatsächlichen Bedürfnisse der KMU zugeschnitten. Deshalb scheuen KMU sich davor, mit einem Umstieg auf diese Technologie auf ein einziges, teures Pferd zu setzen. Gleichzeitig lassen sich viele Anwendungsfälle mit alternativen Technologien realisieren, sodass sich der Einsatz der 5G-Technik nur an wenigen Stellen, aber eben nicht für ein flächendeckendes Netz, aufzwingt. Hinzu kommt, dass die Lösung, die aus einer Hand betrieben werden sollte, keine ausreichend genaue Innenlokalisierung von Waren, Werkzeugen und Geräten bietet, welche eine Optimierung der Intralogistik ermöglichen würde.

Drohen kleine und mittlere Unternehmen in der Industrie 4.0 abgehängt zu werden?

Aschenbrenner: Wir haben in Deutschland generell ein Problem mit Digitalisierungsinnovationen im Maschinenbau. KMUs sind hier lediglich stärker betroffen. Der Vorstandsvorsitzende des VDMA-Fachverbands Software und Digitalisierung, Michael Finkler, sprach auf dem Maschinenbaugipfel 2022 sogar von "null Produktivitätsfortschritt nach zehn Jahren Industrie 4.0". Durch die aktuelle schwierige wirtschaftliche Lage in der produzierenden Industrie aufgrund von Lieferengpässen und der Energiepreissteigerung hält die Führung oft das Geld zusammen und setzt nicht auf Neuerungen. Hinzu kommt, dass Industrie 4.0 immer noch als rein technische Innovationen beschränkt diskutiert wird. Es gilt aber weiterhin der alte Grundsatz: "Wenn sie einen Scheißprozess digitalisieren, dann haben sie einen scheiß digitalen Prozess." So brachte es einmal Thorsten Dirks, ehemaliger CEO von Telefónica Deutschland, auf den Punkt.

Was läuft also falsch in der Industrie-4.0-Förderung?

Aschenbrenner: Man hat sich bislang viel um Industrie-4.0-Leuchttürme gekümmert und die Straßenbeleuchtung vernachlässigt – und jetzt passiert übrigens dasselbe beim Thema KI in der Produktion. Während oft vom Potenzial des "Innovationsmotors" KMU die Rede ist, beispielsweise auch in der Hightech-Strategie der Bundesregierung, versuchen wir immer noch, Konzepte, die für Großkonzerne mit anderen Budgets konzipiert sind, auf KMU überzustülpen. Das bleibt auch weiter eine Herausforderung, einen Teil davon gehen wir an.

Ludwig: Aktuell verfügbare 5G-Technik unterstützt übrigens noch nicht den Großteil der beworbenen und für die Automatisierungstechnik attraktiven Features, wie zum Beispiel genaue Lokalisierung oder hochzuverlässige Kommunikation mit kurzer Reaktionszeit. Da könnte man meinen, die Unternehmen hätten noch lange Zeit. Das ist nicht der Fall: Die Neuerungen lassen sich durchweg als Softwareupdates einspielen. Dann ist die Konkurrenz auf einen Schlag produktiver. Wer sich jetzt nicht mit der Technik beschäftigt, der ist innerhalb eines Updates hinten dran. Die Mobilfunkindustrie hat, anders als der Maschinenbau, Produktzyklen zwischen 6 und 12 Monaten!

Wie könnte die 5G-Technologie auch für KMU interessant und erschwinglich werden?

Ludwig: Indem die 5G-Technologie auf die Bedarfe und Ressourcen der KMU‘s angepasst wird und deren eigentliches Bedürfnis erfüllt wird, nämlich Anwendungsfälle für weitere Automatisierung umzusetzen. Das bedeutet einerseits 5G nur dort einzusetzen, wo es erforderlich ist oder sich ein Benefit darstellen lässt, anstatt ein flächendeckendes Netz auszurollen.

Wie ließe sich das technisch umsetzen?

Ludwig: Mit 5G-Infrastruktur im Format einer Aktentasche: Kleinen Mobilfunkzellen, die alles zum Betrieb beinhalten und die ich überall hin mitnehmen kann. Strom und Netzwerkkabel anschließen – fertig! Das nennen wir FlexiCell. Aktuelle 5G-Großzellen bieten das nicht. Umgekehrt braucht die FlexiCell nicht hunderte von Nutzern gleichzeitig zu unterstützen. Deshalb lässt sie sich auch effizienter gestalten. Damit werden die Investkosten und die Betriebskosten gering gehalten. Die Infrastruktur muss sich aber auch einfach auf eine größere Reichweite erweitern lassen. Und dann muss eine Basisstation auch andere Kommunikationsstandards nahtlos integrieren, genau wie Lokalisierungslösungen.

Aschenbrenner: Und das muss sich wie von selbst einrichten sowie mit einer einfach verständlichen, übersichtlichen Nutzerschnittstelle überwachen und steuern lassen. KMU wollen vor allem eine stabile, performante Lösung, kennen sich aber hinsichtlich Technik und Marktbeschaffenheit wenig aus. Die 5G-Studie des Beratungsunternehmens mm1 rät zu hochindividualisierten Lösungen in einem Kooperationsansatz mit Ausrüstungsherstellern und nennt unter den Top 10 Industrie-4.0-Use-Cases die "robotergestützte Produktion" und "selbstfahrende Logistikfahrzeuge".

Wir denken deshalb, dass diese Technik im Paket mit klassischen Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen angeboten werden muss, wahrscheinlich sogar in neuen Betreibermodellen wie As-a-service. Mit den Lokalisierungsmöglichkeiten lässt sich auch die Automatisierungstechnik so gestalten, dass sie sich bei einer Umstellung der Produktion selbstständig passend umkonfiguriert. So wird 5G zum Schlüssel für weitere Automatisierung, beispielsweise im in High-mix-Low-volume-Bereich.

Dieses Gesamtpaket wollen Sie mit einem sogenannten nomadischen Campusnetz begegnen, das Sie gemeinsam mit Partnern entwickeln. Was ist darunter zu verstehen?

Ludwig: Campusnetze sind Netzwerke, die für sich abgeschlossen betrieben werden. Die Fabrik-lokalen Frequenzzuweisungen in 3,7 bis 3,8 GHz und um 26 GHz bieten sich dafür besonders an. So ein Netz beinhaltet sein eigenes 5G-Kernnetz, um zum Beispiel die Zugangsrechte zu verwalten. Ein nomadisches Netz ist nun ein Netz, das heute hier, morgen dort aufgebaut werden kann – also genau und nur dort, wo es von Nutzen ist. Das geht natürlich nur, wenn das Kernnetz direkt an der Basisstation integriert ist, was ungewohnt für klassische 5G-Netze ist. Unsere Nomaden können sich sogar untereinander konsistent vernetzten – wir nennen das föderieren – was ebenfalls ungewöhnlich ist, denn in einem 5G-Netz darf es eigentlich nur einen 5G-Kern geben.

Wie wendet man solche nomadischen Netze in der Praxis an?

Ludwig: In der Praxis bedeutet das, dass Sie Ihre „Aktentasche“ nehmen und dort aufstellen, wo sie eine performante Funkverbindung benötigen; Strom angeschlossen und eventuell ein Netzwerkkabel für die weitere Vernetzung ins Produktionsnetz – schon sind sie einsatzbereit. Die Stromversorgung kann übrigens auch über das Netzwerkkabel erfolgen. Wenn Sie die Produktion umstellen und das Netz woanders benötigen, nehmen sie den Aktenkoffer vom Netz und dort wieder in Betrieb, wo er benötigt wird. Dabei müssen Sie sich keine Gedanken machen, ob Sie nun Wi-Fi oder 5G oder eine andere Technik einsetzen wollen, denn die FlexiCell unterstützt viele Funkstandards.

Aschenbrenner: Wenn zwei FlexiCells in gegenseitige Reichweite kommen, und sich föderieren dürfen, dann tun sie das automatisch. Das geht so weit, dass sie nach dem Beispiel des Internets mehrere FlexiCells zu einem Mesh-Netzwerk verbinden: Wenn eine Verbindung unterbrochen wird, dann werden die Daten blitzschnell über die anderen FlexiCells umgeleitet. Als Endanwender bekommen sie davon nichts mit. Hiermit lässt sich eine flexiblere Netzinfrastruktur schaffen, die insbesondere den Ansprüchen von KMU gerecht wird.

Welche Vorteile bietet das Aktenkoffer-5G-Netz gegenüber den bekannten Campus-Netzen oder dem Bezug von 5G über das Mobilfunknetz?

Ludwig: Sie können am 5G-Vorteil partizipieren, aber benötigen kein flächendeckendes 5G-Netz, um in die Technik einzusteigen. Das spart massiv Investitionskosten und auch Betriebskosten, vor allem beim Fachpersonal. Dabei verbauen sie sich nichts – Ihr Netzwerk kann mit Ihrer Automatisierungstechnik nach und nach wachsen. Im Gegensatz zur Nutzung eines nationalen Mobilfunknetzes, haben Sie die Zuverlässigkeit des Netzes selbst in der Hand, denn klassische Mobilfunkbetreiber werden sich bei einem Produktionsstopp oder Nichterfüllen von zum Beispiel Just-in-Time-Lieferverpflichtungen aufgrund eines Netzausfall nicht in Regress nehmen lassen.

Aschenbrenner: Und sie sind sicher, dass Ihre Produktionsdaten ihr Firmengelände nicht ungewollt verlassen. Organisatorisch sparen sie sich komplexe Absprachen mit Dritten und können schnell auf Änderungen in der Produktion reagieren. Und sie brauchen sich nicht auf die 5G-Technik für immer festlegen. Sie bekommen das Beste aus vielen Kommunikations- und Lokalisierungstechnologien.