Industrie 4.0: Ortung von Menschen und Objekten im industriellen Umfeld

Mechanisierung, Elektrifizierung und Automatisierung: Die vierte industrielle Revolution bringt einen Wandel auf allen Stufen der Wertschöpfungskette mit sich. Produkte und Produktionssysteme werden durch den Einsatz neuer Informations- und Kommunikationstechnologien intelligent. Ein Teil dieses zukünftigen Denkmodells ist das Real Time Location System, kurz RTLS. Wir stellen vor: Der Beginn der Industrie 4.0.

Bild 1: „Smart Automation Linz“ Firma Schmachtl ©schmachtl

Wie smart ist ihre Factory?
Die “intelligente Fabrik” ist schon jetzt mehr als nur Zukunftsmusik. Als Teil der Industrie 4.0 beschreibt sie die Utopie, in der sich Fertigungsanlagen und Logistiksysteme völlig unabhängig vom Menschen eigenständig organisieren. Die Vorteile dieser Entwicklung? Gesteigerte Produktivität, Qualität und Kostensenkung, durch die steigender Komplexität effizient begegnet werden kann. Die wichtigste Prämisse in diesem Prozess ist die Kommunikation zwischen Produkt und Fertigungsanlage. Erste Schritte in diese Richtung erfolgen in diesem Moment: Die Echtzeitlokalisierung von Objekten und Personen mithilfe von Funk. Auf der Fachmesse für industrielle Automatisierung präsentierten wir unsere Lösungen für eine smarte Zukunft.

Die Vision “Echtzeitortung”: Vom Sport in die Produktion & Logistik
85% aller Assets in der Industrie sind bis heute noch nicht digitalisiert. Ein Rückstand, den es aufzuholen gilt. Unsere Vision: Die Vernetzung sämtlicher Objekte und deren autonome Interaktion. Der Outcome: Eine technologieübergreifende Integration aller Systeme und die daraus resultierende Anreicherung bestehender Betriebsdaten und Analysen. Der Ursprung der verwendeten Technologie stammt ursprünglich aus dem Profisport: Athletinnen und Athleten werden mit Ortungssensorik ausgestattet, um deren Fitness und Leistung zu analysieren und taktische, sowie strategische Verbesserungen zu erkennen. Diese Technologie wurde im industriellen Umfeld weiterentwickelt. Die Bereiche mögen sich unterscheiden, doch die Ziele bewegen sich auf derselben Ebene – gesteigerte Effizienz auf allen Ebenen.

Zentimetergenaue 3D-Lokalisierung in Echtzeit: Das RTLS-System
Bisher gab es für den Indoor-Bereich keine geeigneten Ortungsmöglichkeiten, denn etablierte Technologien wie GPS können nur Outdoor angewandt werden. Das Real Time Location System, kurz RTLS, übermittelt Informationen jedoch über Ultrabreitband an den zentralen Server – und zwar auf Funkbasis. Diese Eigenschaft bietet im industriellen Umfeld einige Vorteile:

• Die Objekte sind untereinander vernetzt und können kommunizieren
• Gleichzeitige Ermittlung von Objektlage und -zustand, sowie deren Kombination mit beliebigen Nutzdaten
• Präzise Informationen, die übertragungssicher weitergeleitet werden
• Geringe Störungsanfälligkeit durch hohe Bandbreite
• Hohe Präzision und Flexibilität

Das Sensornetzwerk: Lokalisierung in Kooperation mit KINEXON
Für die Realisierung der Netzwerksysteme arbeiten wir mit dem Münchner Startup KINEXON zusammen, Pioniere im Bereich der Echtzeitlokalisierung. Ihr System besteht aus zwei Hardware-Komponenten:

• Sensoren: Asset Tracking Sensor & Vehicle Sensor
Die IoT-Sensoren können an Objekten und Menschen angebracht werden und erfassen 3D-Positions- und Bewegungsdaten zentimetergenau. Zusätzlich sind sie in der Lage, Beschleunigung, Drehung und Neigung zu verfolgen. Wenn erwünscht, kann man die Sensoren durch standardisierte Schnittstellen auch in einen Hub umwandeln, der Umgebungsdaten sammelt und kommuniziert.

• Anker
Der KINEXON-Anker fungiert als Referenzpunkt für die Sensoren, die um einen Bereich herum positioniert sind. Sie empfangen und senden Signale der Sensoren und leiten diese Informationen in Echtzeit an den Edge-Server weiter. Dadurch ermöglichen sie die Lokalisierung und Kommunikation des RTLS. Anker können sowohl drahtlos als auch fest verkabelt eingesetzt werden.

Die Echtzeit-Plattform RIoT: Das digitale Gehirn hinter der Operation
RIot, das ist keine Randale, sondern das “Real Internet of Things”. Heißt: Die Vernetzung physischer und virtueller Objekte miteinander, sodass diese anschließend mithilfe von IT- und Kommunikationstechniken zusammenarbeiten können. Die KINEXON-Plattform liefert Lösungen für die Echtzeitlokalisierung, indem sie einen horizontalen und offenen Ansatz nutzt. Dabei kann sie bis zu 1 Mio. Objekte in unter 50 ms verarbeiten. Die elastische Architektur von RIoT macht die Plattform hochskalierbar und kompatibel, das heißt deren Leistung kann durch das Hinzufügen von Drittanbieter-Quellen stark anwachsen. Beispiele von Echtzeit-Events:

• Verknüpfungs-Events: Durch die Verknüpfung von Sensoren und Objekten können diese jederzeit identifiziert und Aufträgen zugeordnet werden.
• Geofence-Events: Wenn zuvor definierte Bereiche (Lagerflächen, Produktionsschritte) von Objekten betreten oder verlassen werden, können Events automatisiert und in Echtzeit an RIoT-gebundene Systeme getriggert werden.
• Kollisions-Events: Wenn sich die Wirkbereiche mehrerer Objekte überschneiden, können Events (Warnsignale, Stopps) getriggert werden.

Anwendungsbeispiele aus der Industrie: Zalando und thyssenkrupp setzen bereits auf die smarte Lösung
Der deutsche Online-Versandhändler Zalando nutzt das Ortungssystem zur Organisation seiner Regale. Diese wurden mit Sensoren ausgestattet, um genau zu wissen, wo sie sich befinden und welche Bereiche sie verlassen haben. Dadurch können Versandtermine optimal eingehalten, Suchzeiten vermieden und Leerlauf- und Wartezeiten auf ein Minimum reduziert werden.

Der Industriekonzern thyssenkrupp setzt die Ortung bei Transportfahrzeugen ein. Dabei wurden die Sensoren sowohl an den Gabelstaplern als auch an den Gabeln angebracht. Durch diese Investition wurde die Arbeitssicherheit der Mitarbeitenden erhöht und die Toureneffizienz durch verbesserte Auslastung und präzises Monitoring gesteigert.

Fragen des Messe-Publikums vor Ort

Bild 2: „Smart Automation Linz“ Firma Schmachtl © schmachtl

Wurde die Ortung von Personen bereits durchgeführt, wenn ja, ist das rechtlich konform?
Bezüglich des Datenschutzes und der Anonymität ist selbstverständlich höchste Vorsicht geboten. Außerhalb der Messe gibt es für die Personenortung im industriellen Bereich auch noch keine Anwendungsbeispiele.

Kann das System im Bereich der Sicherheitstechnik angewandt werden?
Das Funksystem ist, zumindest nach industrieller Definition, nicht “sicher”! Es sollte daher nicht als alleinige Sicherheitsmaßnahme für die Mitarbeitenden eingesetzt werden.

Wieso läuft das RTLS-System nicht auf WLAN-Basis?
WLAN bietet für Ortungszwecke nur eine Genauigkeit von 2-3 Metern. Für den industriellen Bereich ist das nicht präzise genug. Funk hingegen liefert zentimetergenaue Informationen.

Welche Anforderungen stellt das System an Sauberkeit im Betrieb?
Industrielle Schwebstoffe, wie Staub, stellen für Funktechnologie kein Problem dar. Das System wird daher nicht in seiner Funktionsweise beeinträchtigt.

Wie installiert man die Anker und wie viele von ihnen sind notwendig?
Die Installation erfolgt durch die manuelle Einmessung. Dafür orientieren sich die Techniker mithilfe eines Referenzpunktes. Für die Echtzeitortung sind mindestens drei Anker nötig. Dabei sollte alle 25-30 Meter ein Gerät installiert sein, um höchste Genauigkeit zu garantieren.

Weiterführende Informationen zum RTLS-Sensornetzwerk finden Sie auf der Schmachte-Website: https://www.schmachtl.at/de/produkte-und-loesungen/automation/kinexon/

  Fordern Sie weitere Informationen an…