Indoor-Lokalisierung von Assets

Auf Basis durchgängiger Lösungen für die Indoor-Ortung lässt sich der Materialfluss in der Fertigung oder Lagerung weitgehend automatisieren und optimieren. Intranav

Während sich Automobil- und Internet-Giganten darum bemühen, Fahrzeuge autonom durch den Straßenverkehr zu manövrieren, entwickelt sich innerhalb von Produktions- und Lagerstätten ein Markt für Indoor-Transportlösungen. Der Grund: diese ermöglichen einen deutlich besseren Materialfluss.

Indoor-Lokalisierung von Assets

Real Time Locating Systems, kurz RTLS, ermöglichen durch zielgenaues Tracking die Basis für die autonome Fabrik. Intranav

In der Praxis sind jedoch mittelständische und selbst große Unternehmen beim Materialtransport nach wie vor in der Welt der Gabelstapler, Fließbänder und manuell bedienter Flurförderfahrzeuge verhaftet. Das führt oft zu Ineffizienz und Intransparenz: Mitarbeiter finden den Gabelstapler nicht, auf dem Weg zur Zielposition ist Stau und zu allem Unglück wurde noch das falsche Material geladen. Der Grund hierfür liegt in der fehlenden Optimierung der Transportwege – vor allem, weil weder die zu transportierenden Güter noch die Fahrzeuge digital getrackt werden. Für den Umstieg auf autonome Transportmittel benötigen Unternehmen

  • Eine entsprechende Infrastruktur,
  • ein System, das in der Lage ist, beliebige Objekte im Raum zu erkennen und deren Bewegung zu optimieren
  • sowie ein durchgängiges Konzept für den wirtschaftlichen Betrieb und einen überschaubaren Rahmen für das Return-on-Investment.

Für Letzteres bietet der Markt Systeme, die sich selbst in mittelständischen Unternehmen lohnen. Gemeinhin wird von Amortisations-Zyklen von drei bis zu fünf Jahren ausgegangen. Das hängt in der ­Praxis von unterschiedlichen Variablen ab – etwa die räumliche Struktur, die Anzahl der Bewegungen, das Alter der eingesetzten Fahrzeuge sowie Sicherheitsanforderungen.

UWB setzt sich durch

Indoor Ortungstechnologie im Vergleich.

Indoor Ortungstechnologie im Vergleich. Intranav

Die Infrastruktur für digital gesteuerte Flurförderfahrzeuge besteht aus drei Komponenten: den Fahrzeugen selbst, der Intelligenz für die Orchestrierung, Analyse und Visualisierung sowie der Ausrüstung für die Lokalisierung und Leitung.

Als Leittechnologie bieten sich viele Möglichkeiten an: vom Laser über magnetische bis zu induktiven oder optischen Systemen – jeweils mit spezifischen Vor- und Nachteilen. In Anbetracht der Kosten für die Installation der Hardware und die Flexibilität kristallisiert sich zunehmend eine Wireless-Technologie heraus. Während allerdings WLAN oder Beacon vor allem in Punkto Präzision der Lokalisierung schwächeln, setzen neuartige Lösungen auf die Ultra-Wideband-Technologie kurz UWB.

Dieser liegt der Standard IEEE 802.15.4z zur Kommunikation von Sensoren und Aktuatoren in einem kabellosen Netzwerk zugrunde. Aufgrund seiner physikalischen Vorzüge wird UWB derzeit im Rahmen vielfältiger technologischer Allianzen weiterentwickelt – von der Automobilindustrie über die Medizintechnik bis hin zur HD-Video-Übertragung. Das Verfahren basiert auf der Funkübertragung impulsförmiger Signale über breitbandige Kanäle von bis zu 500 MHz mit sehr hohen Frequenzen von 3 GHz bis zu 10,6 GHz und einer geringen Sendeleistung von 0,5 mW. Die Datenrate reicht bis zu 1 320 Mbit/s und die Latenzzeiten betragen nur wenige Millisekunden. Der UWB-Standard interferiert wenig bis gar nicht mit anderen Funkstandards und ist deshalb auch in der Kombination mit anderen Funktechniken wie NFC, Bluetooth oder WiFi geeignet.

Zentimetergenaues Tracking

Tags, Nodes und die Intranav.IO Plattform zur Echtzeitdarstellung der Assets auf dem Shopfloor.

Intranav ermöglicht neben Track-and-Trace in Produktion und Logistik auch Werkzeugsteuerung ­sowie das Management von Automated Guided Vehicles. Zum System gehören (v.l.): Tags, Nodes und die Intranav.IO Plattform zur Echtzeitdarstellung der Assets auf dem Shopfloor. Intranav

An Hardware benötigen UWB-basierte Ortungssysteme sogenannte „Nodes“ und „Tags“. Dabei werden die Nodes – ähnlich einem WLAN-Router – als Sende- und Empfangsstationen im Raum installiert. Sie kommunizieren mit den Tags (Tracker), die sich an Fahrzeugen, Personen oder anderen Assets befinden. Solche Tags verfügen über eine hohe Genauigkeit, Signalqualität, geringen Wartungsaufwand und zusätzliche Funktionen wie Sensoren für Beschleunigung, Schock sowie Temperaturen.

Die zentrale RTLS-Plattform übernimmt die Sammlung und Verarbeitung der Positionierungsdaten. Sie enthält die individuellen Ortungsalgorithmen und Datenmodelle. Zur korrekten Ortung benötigt das System das Layout der Produktionshalle, so kann die Plattform Assets bis auf wenige Zentimeter genau orten und positionierenn. Schließlich werden die Werksprozesse schrittweise im System abgebildet. Auf diese Weise lassen sich Verkehrsregeln definieren oder Zonen für bestimmte Aktionen festlegen. Über die bereitgestellten Schnittstellen erfolgt der Datenexport in Datenbanken und die Kommunikation mit angeschlossenen Verfahren wie dem ERP-System. Für den flexiblen und wirtschaftlichen Einsatz
verfügen Systeme zudem über Cloud- und lokale Einsatzoptionen. Neben Applikation für Visualisierung, Analysen und Standardanwendungen wie etwa für die intelligente Routenplanung, Materialfluss-analysen, Warnungen oder die Automatisierung von Barcode Scanning haben Betreiber die Möglichkeit, bei Bedarf unternehmenseigene Applikationen zu entwickeln.

Intranav auf der Logimat 2020: Halle 8, Stand F14

UWB-INS – die nächste Generation

Zusätzlich zu seiner gleichnamigen Echtzeit-IoT-Plattform entwickelt das Unternehmen Intranav mit UWB-INS einen eigenen Standard für die Optimierung der ­Indoor-Ortung. Per Sensorintegration wird dabei die UWB-Ortungsinformation mit Bewegungsdaten aus Beschleunigungs- und Drehraten kombiniert und mittels ­Machine-Learning-Algorithmen analysiert. Diese errechnen die aktuelle Position der Fahrzeuge und prognostizieren den nächsten Standort anhand historischer Bewegungsmuster, wenn die Signalqualität ­Hinweise darauf gibt, dass das Signal ­reflektiert oder gestört wird. Dadurch ist die Technik insbesondere dort stabiler, wo die räumlichen Gegebenheiten oder ­Materialien wie Metall oder Flüssigkeiten Funkortungssignale reflektieren. Typische Störeffekte und Interferenzen, die gewöhnlich zu „Springeffekten“ führen, ­entfallen.

Intranav auf der Logimat 2020: Halle 8, Stand F41