5G und Industrie: Wer braucht es – und worauf kommt es bei der Auswahl an?

Beim Stichwort 5G denken viele zuerst an „höhere Übertragungsgeschwindigkeiten“. Doch im industriellen Umfeld bedeutet 5G weitaus mehr. Die drei zentralen Merkmale der 5G-Technologie – Enhanced Mobile Broadband (eMBB), Ultra-Reliable Low Latency Communications (URLLC) und Massive Machine Type Communications (mMTC) – steigern die Effizienz und Struktur moderner Produktionslinien, Anlagen und Edge-Computing-Architekturen nachhaltig. 5G bringt nicht nur Geschwindigkeit, sondern auch industrielle Innovation. Der folgende Beitrag beleuchtet die Einsatzbereiche, in denen 5G-Technologie einen Mehrwert bietet, und zeigt, welche Rolle Industrie-PCs bei der Auswahl und Integration spielen.
 

5G bietet im Vergleich zu herkömmlichen 4G- oder WLAN-Technologien deutlich verbesserte Stabilität und Vorhersagbarkeit. WLAN ist zwar leicht zu installieren und wird häufig in Innenbereichen verwendet, leidet jedoch in Industrieumgebungen mit hohem Metallanteil unter Störungen – mit negativen Folgen für die Verbindungsqualität und Datenlatenz. 4G-Netze wiederum weisen häufig höhere Latenzen auf und sind anfällig für Unterbrechungen beim Wechsel zwischen Mobilfunkzellen, insbesondere bei bewegten Geräten.

hingegen erreicht Latenzzeiten von bis zu einer Millisekunde, was sich positiv auf die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung auswirkt. Dadurch eignet sich 5G besonders für Anwendungen, die eine äußerst stabile Echtzeitübertragung erfordern – ideal für Anwendungen mit höchsten Anforderungen an stabile, echtzeitfähige Kommunikation. Beispiele sind autonome mobile Roboter (AMRs), automatisierte Fahrzeuge im Bergbau oder autonome Shuttlebusse. Gleichzeitig ermöglicht die Fähigkeit zur gleichzeitigen Anbindung einer Vielzahl von Endgeräten die Umsetzung von intelligenten Fabriken mit vollständiger Sensorintegration, vernetzten Maschinen, dezentraler Steuerung und digitalem Zwilling. 5G ist also nicht bloß ein Evolutionsschritt in der Kommunikationstechnologie, sondern ein essenzielles Fundament für die industrielle Digitalisierung und smarte Produktionskonzepte.

Mit dem Fortschreiten der 5G-Einführung setzen immer mehr Branchen auf drahtlose Architekturen mit hoher Geschwindigkeit, geringer Latenz und hoher Gerätedichte im Netz. Die folgenden vier Bereiche zeigen besonders hohes Potenzial:

 Fertigungsindustrie

In der intelligenten Fertigung müssen Geräte wie AGVs, AMRs oder mobile Prüf- und Inspektionssysteme flexibel auf Produktionsflächen agieren und dabei jederzeit vernetzt bleiben. 5G löst hier die Herausforderungen klassischer Verkabelung oder instabiler WLAN-Verbindungen durch geringe Latenz, hohe Bandbreite und unterbrechungsfreie Kommunikation – zentrale Voraussetzungen für den Einsatz mobiler Produktionssysteme.

 Energie und Umwelt

Abgelegene Standorte und raue Umgebungen von Windparks, Solarkraftwerken, Ölfeldern, Pegelüberwachungen von Flüssen oder Umweltüberwachungen in Bergregionen machen Verkabelungen schwierig. Die drahtlose Abdeckung durch 5G ermöglicht eine stabile Datenübertragung von entfernten Sensoren und Überwachungsgeräten, erlaubt Echtzeit-Datenrückmeldungen und verbessert so effektiv die Betriebssicherheit und Effizienz.

 Fahrzeugtechnik

Im Straßenverkehr und im Flottenmanagement werden Anwendungen wie Video-Streaming, Echtzeit-Diagnose und Ortungsdienste zunehmend relevant. 5G ermöglicht hier stabile Verbindungen auch bei hohen Geschwindigkeiten und unterstützt die Umsetzung von Fahrerassistenzsystemen, Sicherheitsüberwachung, Fahrverhaltensanalysen und Informationssystemen für Fahrgäste (PIS).

 Schienenverkehr

In Bahnanwendungen wie Fahrgastinformationssystemen, Videoüberwachung oder KI-basierter Sicherheitsanalyse ist eine stabile und verzögerungsfreie Kommunikation essenziell. 5G beseitigt die bisherigen Einschränkungen herkömmlicher drahtloser Technologien bei hohen Geschwindigkeiten und verbessert sowohl die Betriebssicherheit als auch die Servicequalität im Personenverkehr erheblich.

In all diesen Szenarien fungieren Industrie-PCs als zentrale Plattform – weit über klassische Rechenaufgaben hinaus. Sie übernehmen essenzielle Aufgaben wie Gerätekonnektivität, Datenverarbeitung und Kommunikationsschnittstellen – häufig unter rauen Umgebungsbedingungen.

 Intelligente Fertigung: Rechen- und Kommunikationszentrale für mobile Systeme

In intelligenten Fabriken müssen AGVs und AMRs in Echtzeit Anweisungen erhalten, Daten zurücksenden und ihre Routen bestimmen. Kleine, stromsparende Industriecomputer spielen in solchen Anwendungen eine unverzichtbare Rolle, da sie wenig Platz benötigen und selten aufgeladen werden müssen. Mit leistungsstarker Rechenleistung und Unterstützung für 5G-Module können sie Informationen von Sensoren und Kameras sofort auswerten, den Weg anpassen und die Aufgabenergebnisse zurücksenden, wodurch die Geräte-Reaktionszeit und die automatisierte Zusammenarbeit beschleunigt werden. Für Anwendungen in der intelligenten Fertigung empfehlen wir die Entry Performance & Compact (DC-Serie) Fanless PCs.

 Energie und Umwelt: Zuverlässige Edge-Knoten an abgelegenen Standorten

Industriecomputer sind ideale Edge-Knotenpunkte in abgelegenen Windparks, Solarkraftwerken, Ölfeldern und Umweltüberwachungsstellen, an denen die Verkabelung schwierig ist. In Kombination mit 5G-Kommunikation können sie Sensordaten in Echtzeit empfangen, auswerten, bei Abweichungen Alarm auslösen und die Daten an das entfernte Kontrollzentrum synchronisieren. Das robuste Design hält widrigen Wetterbedingungen stand, unterstützt den 24/7-Dauerbetrieb und reduziert Wartungsintervalle. Für Anwendungen im Bereich Energie und Umwelt empfehlen wir die High Performance & PCIe erweiterbaren Fanless PCs der DS-Serie.

 Fahrzeuganwendungen: Plattform für mobile Datenverarbeitung

Industriecomputer mit großem Temperaturbereich, Stoßfestigkeit und geringem Stromverbrauch können in Kombination mit 5G auch bei hoher Fahrgeschwindigkeit eine stabile Verbindung aufrechterhalten. Sie ermöglichen Funktionen wie GPS-Ortung, Videoüberwachung, Fahrerassistenz und Flottenmanagement – wodurch die Fahrsicherheit und Betriebseffizienz deutlich verbessert werden. Die integrierte IGN-Funktion sorgt zusätzlich für Systemstabilität und Datensicherheit. Für Anwendungen im Fahrzeugbereich empfehlen wir die Mid Performance & Power-saving (DI-Serie) Fanless PCs.

 Schienenverkehr: Intelligente Knotenpunkte im Zug und an Bahnsteigen

Industrie-PCs erfüllen die Anforderungen an kompakten Einbau, Vibrationsfestigkeit und hohe Zuverlässigkeit in Zügen. Sie verfügen über zahlreiche I/O-Schnittstellen, um die Anforderungen von Sicherheitsüberwachung und Fahrgastinformationssystemen (PIDS) zu erfüllen. Das frontseitig zugängliche Festplattendesign ermöglicht im Notfall einen schnellen Zugriff auf wichtige Bilddaten. In Kombination mit 5G-Kommunikation können sie Bilder und Zugdaten sofort an das Zugleitzentrum übertragen – ein entscheidender Faktor zur Steigerung der Betriebseffizienz und des Passagiererlebnisses in intelligenten Eisenbahnsystemen. Für Anwendungen im Schienenverkehr empfehlen wir die High Performance & Compact (DX-Serie) Fanless PCs.

Ein Industrie-PC für 5G-Anwendungen muss robust, leistungsstark und zukunftssicher sein. Besonders wichtig sind dabei folgende Aspekte:

 Modulkompatibilität und Antennendesign

Das System sollte über einen M.2 B Key-Slot zur Integration gängiger 5G-Module verfügen. Unabhängige Antennenöffnungen und eine abgeschirmte HF-Architektur minimieren Störungen. Für optimale Performance empfiehlt sich die Unterstützung von vier oder mehr Antennen – insbesondere bei MIMO-Architekturen und Multi-Band-Kommunikation.

 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bezeichnet die Fähigkeit elektronischer Geräte, störungsfrei zu arbeiten, ohne elektromagnetische Interferenzen (EMI) bei umliegenden Geräten zu verursachen, und gleichzeitig gegen externe Störungen resistent zu sein. EMV ist ein entscheidender Faktor für den stabilen Betrieb von Industriecomputern. Industrie-PCs sollten daher entsprechende EMV-Normen erfüllen – etwa EN 50121-3-2 im Bahnverkehr, EN/IEC 61000-6-4 / 61000-6-2 für industrielle Umgebungen oder E-Mark für Fahrzeuganwendungen.

 Hervorragende Wärmeableitung

Bei leistungsstarken Industriecomputern mit integrierter 5G-Kommunikation ist ein hervorragendes Wärmemanagement entscheidend für einen langfristig stabilen Betrieb. Verschiedene Hersteller bieten unterschiedliche Lösungen zur Wärmeableitung an. Es wird empfohlen, Modelle zu wählen, die einen weiten Temperaturbereich von -40°C bis 70°C unterstützen. Zusätzlich erhöhen robuste Eigenschaften wie ein kabelarmes und stoßfestes Design die Zuverlässigkeit der Geräte in anspruchsvollen Umgebungen.