Der neue Mobilfunkstandard 5G bietet viele Möglichkeiten, große Datenmengen schnell zu analysieren und Prozesse zu optimieren. Neue Anwendungsfelder von 5G in der beruflichen Bildung, der Mobilität und der Automatisierung erschließen drei neue Projekte in OWL, die in der Ausschreibung 5G.NRW des Landes Nordrhein-Westfalen zur Förderung empfohlen wurden. Projektpartner sind die OstWestfalenLippe GmbH, das Fraunhofer IEM und das Fraunhofer IOSB-INA, die Universität Paderborn und die TH OWL, die Kreise Gütersloh und Paderborn sowie 15 Unternehmen. Die drei Projekte, deren Start für Mai 2022 vorgesehen ist, werden mit bis zu 6,8 Millionen Euro durch das Land NRW gefördert.
„5G ist ein wichtiger Schlüssel, um Prozesse zu optimieren und neue Anwendungen zu realisieren – von der Industrie über die berufliche Bildung bis zu Mobilität und Gesundheit. Die Potenziale und Grenzen von 5G für diese Bereiche müssen Unternehmen, Forschungsinstitute und öffentliche Einrichtungen gemeinsam erschließen. Mit den drei Projekten leisten wir wichtige Pionierarbeit für die Zukunftsfähigkeit von Ostwestfalen-Lippe. Durch eine enge Zusammenarbeit können wir viele Synergien erzielen“, erläutert Wolfgang Marquardt, Prokurist bei der OstWestfalenLippe GmbH. „Dass sich drei Projekte aus OWL in der Ausschreibung des Landes durchsetzen konnten, ist ein großer Erfolg und zeigt, dass wir in Wissenschaft und Wirtschaft Vorreiter für den neuen Mobilfunkstandard sind“, so Marquardt weiter. Insgesamt hat das Land 24 Projekte zur Förderung empfohlen, die mit bis zu 37 Millionen Euro gefördert werden sollen.
5G-Lernorte für die berufliche Bildung
Die OstWestfalenLippe GmbH hat gemeinsam mit der Universität Paderborn, den Kreisen Gütersloh und Paderborn, dem Fraunhofer IOSB-INA und der Nachwuchsstiftung Maschinenbau das Projekt „5G- Lernorte OWL“ entwickelt, das in enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen Beckhoff, Weidmüller, Elha Maschinenbau, Raumtänzer und Wertkreis Gütersloh sowie der pro Wirtschaft GT umgesetzt werden soll. Ziel ist es, die Vorzüge und Grenzen der 5G-Technologie für die berufliche Bildung zu erforschen. Aus der Perspektive von 5G und Bildungsforschung werden berufs-, orts- und organisationsübergreifende Lernszenarien für die Produktion der Zukunft entwickelt. Dabei liegt der Fokus auf vorausschauender Wartung sowie Qualitätskontrolle und Fernwartung. Die Szenarien werden in vier Berufskollegs in den Kreisen Gütersloh und Paderborn erprobt – sowohl mit gewerblich-technischen als auch kaufmännischen Auszubildenden. Darüber hinaus werden Lernorte in Berufskollegs mit der SmartFactoryOWL und Unternehmen als externe Lernorte vernetzt. Schulisches und betriebliches Personal in der Aus- und Weiterbildung, Fachkräfte in KMU, An- und Ungelernte sowie Multiplikatoren werden qualifiziert und zu Treibern von 5G in ihren Organisationen gemacht. Das Projekt wird mit bis zu 1,6 Millionen Euro gefördert.
„Wir verfolgen in diesem Projekt einen interdisziplinären und organisationsübergreifenden Forschungsansatz, bei dem wir Technologiewissen mit den Kompetenzen der Bildungsforschung verknüpfen“, beschreibt Dr. Stefan Sauer, Geschäftsführer des Software Innovation Lab der Universität im SICP – Software Innovation Campus Paderborn den grundsätzlichen Anspruch des Vorhabens. „Die einfache Formel lautet: Lernen mit 5G und Lernen für 5G.“
Vonseiten der Universität Paderborn sind Prof. Dr.-Ing. Katrin Temmen (Technikdidaktik), Prof. Dr. Marc Beutner (Wirtschaftspädagogik und Evaluationsforschung) und Prof. Dr. Carsten Schulte (Didaktik der Informatik) an dem Vorhaben beteiligt.
„Aus der Informatik bringen wir gemeinsam mit dem Fraunhofer IOSB-INA das Wissen rund um 5G-Technologien in den Aufbau der 5G-Systeme an den Schulen und für die Vernetzung mit den außerschulischen Lernorten ein und bereiten das Technologiewissen didaktisch und zielgruppengerecht auf. Die Technikdidaktik und Wirtschaftspädagogik entwickeln auf dieser Basis die Lernsettings und sowohl kaufmännische und gewerblich-technische Lernszenarien als auch übergreifende Szenarien, an denen die Schüler*innen aus beiden Bereichen gemeinsam arbeiten, wie beispielsweise die Nutzung erweiterter Realität (AR/VR) sowie die Verknüpfung von vorausschauender Wartung technischer Anlagen mit der kaufmännischen Disponententätigkeit hierfür in Echtzeit“, beschreibt Dr. Sauer die Aufgabenteilung. Der Einsatz in den Schulen wird wissenschaftlich begleitet und alle Lösungsbestandteile werden kontinuierlich evaluiert und weiterentwickelt, um am Ende die erprobten Lösungen auf andere berufliche Bildungseinrichtungen übertragen zu können.
„Die Beherrschung moderner Technologien ist für den Bereich der beruflichen Bildung entscheidend. Deshalb müssen sowohl die Lernenden als auch die Lehrenden auf aktuelle Entwicklungen und die berufliche Zukunft bestmöglich vorbereitet werden. Daher ist es wichtig, Themen wie die 5G-Technologie und deren Nutzung in betrieblichen Kontexten frühzeitig in den Unterricht an Berufskollegs einzubinden und in Lernsituationen zu verankern. Hier leistet die Universität Paderborn mit den beteiligten Lehrstühlen und Forschungsbereichen einen wertvollen Beitrag, um die Berufsbildung bei aktuellen Herausforderungen zu unterstützen, Lehrer*innen fortzubilden, mit ihnen gemeinsam innovative Lernsituationen zu entwickeln und dies mit zukunftsweisender Forschung zu verbinden", erklärt Prof. Dr. Marc Beutner von der Universität Paderborn.
Neue Wege für die Mobilität von Morgen
Im Projekt „5G Simone“ („sicher.mobil.vernetzt mit 5G“) erforschen Fraunhofer IOSB-INA, die Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, DB Systemtechnik GmbH, T-Systems International GmbH und biqx GmbH 5G für anspruchsvolle Closed-Loop-Control-Anwendungen.
Hintergrund ist der Aufbau und die Erprobung einer innovativen Mobilitätslösung, die in einem weiteren Projekt stattfindet: Das „MonoCab“ ist ein selbstfahrendes Einschienen-Shuttle, welches eine Kreiselstabilisierung mit entsprechender Regelungstechnik benötigt. Die Regelung arbeitet vor dem Hintergrund der Anforderungen zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeiten und hohen Fahrkomforts
mit Echtzeitinformationen aus der Umgebung und von anderen Fahrzeugen. Heutige drahtlose Vernetzungslösungen können diese Anforderungen an Latenzzeit und Zuverlässigkeit nicht ausreichend erfüllen. Dabei wird auch untersucht, wie durch eine Ergänzung der öffentlichen 5G-Netze mit privaten 5G-Zellen die Anforderungen lückenlos erfüllt werden können. Die 5G-Netzwerke sollen gleichzeitig auch für Infotainment-Anwendungen und zur Nutzerinteraktion (Multi-Service) genutzt werden.
Die Erkenntnisse dieses Projektes sollen für andere Closed-Loop-Control-Anwendungen verwendet werden können. „Hierdurch erwarten wir Forschungsergebnisse mit Mehrfachnutzen, auch in anderen Branchen“, sagt Sebastian Schriegel, Gruppenleiter für Industrielle Kommunikation am Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo. „Außerdem bietet die Verbindung der Projekte „MonoCab“ und „5G Simone“ für uns die Möglichkeit, unsere Kompetenzen effizient zu bündeln.“ Das Projekt soll mit bis zu 2,6 Millionen Euro vom Land NRW gefördert werden.
5G für die Automatisierung
Das Projekt „5G4Automation“ bereitet die Entwicklung von 5G-Produkten und -Services für die Industrie 4.0 vor. Projektpartner sind das Fraunhofer IEM, das Fraunhofer IOSB-INA, Weidmüller, Wago, OWITA, SIL, Wireless Consulting, Venjakob und Westfalen-Weser-Netz. Die smarte Vernetzung von Maschinen und maschinell betriebenen Abläufen in der Industrie 4.0 ist zu einem entscheidenden Wettbewerbsfaktor geworden. Eine Grundvoraussetzung für die vernetzte Fabrik ist die zuverlässige drahtlose Übertragung von (Sensor-)Daten auf Basis des Mobilfunkstandards 5G. „Doch gerade kleinen und mittleren Unternehmen mangelt es oft an Ressourcen und Expertise, um 5G-Anwendungen und Produkte zu entwickeln. Hier setzt das Projekt 5G4Automation an“, erläutert Dr. Christoph Jürgenhake, Projektleiter und Gruppenleiter Integrierte Mechatronische Systeme am Fraunhofer IEM in Paderborn.
Ziel ist es, Methoden und Lösungsbausteine zu entwickeln, die es auch kleineren und mittleren Unternehmen ermöglichen, systematisch 5G-Technologie einzusetzen. Die bereits bestehenden 5G-Forschungsinfrastrukturen an den Standorten Lemgo und Paderborn können dafür die jeweils neuesten 5G-Releases nutzen und ermöglichen so die Umsetzung konkreter Anwendungen mit neuesten Technologien. „Das Vorhaben ist die Initialzündung für eine strategische 5G-Initiative in der Region, die in den nächsten Jahren um weitere FuE-Projekte, Testzentren und Reallabore ergänzt wird,“ macht Dr. Sebastian Schriegel vom Fraunhofer IOSB-INA deutlich. Das Verbundprojekt 5G4Automation soll vom Land NRW mit bis zu 2,5 Millionen Euro gefördert werden.
