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Echtzeit-Ortung in Gebäuden mit UWB-Technologie

Echtzeit-Ortung in der Intralogistik
Gegenstände in Gebäuden verfolgen

Ortung in Echtzeit ist eine wachsende Branche. Die Ortung von Gegenständen in Gebäuden bedient sich mehr und mehr der sogenannten Ultrabreitband-Technologie (UWB). Sie kommt auch beim Anbieter IntraNav zum Einsatz und zeichnet sich durch eine kostengünstige Implementierung aus.

Im Zeitalter der Digitalisierung ist die Vereinfachung von Ortungs- und Steuerungsprozessen ein wichtiger werdendes Thema. Gründe dafür sind etwa neue Regelungen über die Nachweisbarkeit der Position eines Produktes. Unternehmen stehen hierbei vor der Wahl eines Systems, das ihren Anforderungen an die technologische Basis und die Integrationsmöglichkeiten von bereits bestehenden Prozessen entspricht, damit es letztendlich eine Optimierung darstellt.

Das Forschungsunternehmen MarketsandMarkets veröffentlichte zu diesem Thema bereits eine Studie, laut welcher der globale Markt für Real-Time-Locating-Systems (RTLS) von 3,19 Mrd. USD im Jahr 2018 auf voraussichtlich 8,79 Mrd. USD im Jahr 2023 wachsen wird. Dies entspricht einer jährlichen Wachstumsrate von 22,5 Prozent. Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Technologien im Angebot, die sich allerdings aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit, Funktionalität und Kosten unterscheiden.

Ortung in Außenbereichen und in Gebäuden

Das US-System GPS hat sich bereits vor Jahren als Standard für die Outdoor-Ortung etabliert. In Kombination mit dem russischen System GLONASS bietet es eine noch höhere Präzision. Für Ende 2020 wird die Einführung des europäischen Satellitennavigationssystems Galileo erwartet und auch die chinesische Alternative Beidou soll ab 2020 weltweit verfügbar sein.

Für den Außenbereich gibt es also viele Alternativen, die auch schon in Gebrauch sind. Doch all diese Systeme können nicht zur Nutzung innerhalb von Gebäuden eingesetzt werden. Dies führt zu einer Notwendigkeit von Alternativen. Technisch gesehen gibt es einige verschiedene Möglichkeiten, dies umzusetzen.

Bei der Nutzung von Smartphones und anderen Smart-Devices eignen sich Bluetooth und WiFi mit einer Genauigkeit von etwa 8 bis
15 Metern und einer Reichweite von 50 bis 100 Metern besonders gut. Zusätzlich liegen die Kosten zur Nutzung von Bluetooth im niedrigen Bereich. Der Einsatz von WiFi ist jedoch aufgrund der Sicherheit bei der Datenkommunikation preisintensiver.

Im Bereich der Hausautomation kann beispielsweise ZigBee genutzt werden, eine Technik, die Funk nutzt, um ein eigenständiges Netz aufzuspannen und Haushaltsgeräte miteinander zu verbinden. Es ermöglicht bei einer Reichweite von 150 Metern eine Genauigkeit von 15 Metern. Im Vergleich zu WiFi und Bluetooth zeichnet sich ZigBee besonders durch seine Energieeffizienz und Flexibilität aus, ist allerdings für den privaten Gebrauch gedacht.

Logistikprozesse erfordern spezielle Technik

Für Logistikprozesse kommen Radiofrequenz-Technologien wie RFID und NFC nur bedingt infrage, da Verbindungen nur über sehr kurze Distanzen aufgebaut werden können. Durch den Einsatz von Infrarot-Kameras und Laser lassen sich fahrerlose Transportsysteme orten, beide Varianten sind jedoch vergleichsweise kostenintensiv und stellen so für viele Unternehmen keine rentable Alternative dar. Somit zeigt sich, dass die Technologien für sich alleinstehend nicht den gewünschten Effekt bringen können. UWB, eine besonders reichweitenstarke Technologie, erweist sich als vielversprechend, besonders wenn man weitere Sensorergebnisse zur Auswertung hinzuzieht: die sogenannte Sensordatenfusion.

Die Ultrabreitband-Technologie (Ultra-WideBand, UWB) wird aufgrund ihrer Reichweite und Echtzeitortung auf kurze Distanzen auch als Genau-Ortung bezeichnet und setzt sich damit im direkten Vergleich zu den anderen Technologien im industriellen Bereich durch.

Weitere Vorteile dieser Ortungstechnologie sind ihre hohe Batterielaufzeit und die Datensicherheit, da das Nutzungssignal nur schwer erkenn- und ortbar ist. Die Kosten für die Technologie selbst, ebenso wie die weiterhin sinkenden Kosten für die UWB-Tags, führen zu einer wachsenden Beliebtheit.

UWB auf Erfolgskurs

Doch nicht nur die Basistechnologie sollte den Anforderungen der Kunden entsprechen. Ist das System in der Praxis nicht implementierbar oder die Kosten zu hoch, wird auch das präziseste System für Unternehmen keinen Nutzen haben. IntraNav ist ein gutes Beispiel dafür, wie sich ein solches innovatives System in eine bereits bestehende Struktur einfach und benutzerfreundlich einbinden lassen kann. Es setzt auf Optimierung, nicht auf einen kompletten Neuanfang. Die Grundvoraussetzung für den Übergang zu einem technologiebasierten Process-Tracking- und Managementsystem ist die Nutzung von TAGs. Alle zu ortenden und zu verfolgenden Objekte, Güter und Transportmittel müssen zunächst mit jenen versehen werden, um die zentimetergenaue Bestimmung des Standortes zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es mit den TAGs auch möglich, zusätzliche Informationen wie die Beschleunigung der Transporter, Erschütterungen, Druck, Feuchtigkeit oder die Temperatur jeglicher Güter zu messen, um eine noch genauere und effizientere Kontrolle zu gewährleisten. Darüber hinaus wird durch diese Zusatzinformationen die Transparenz der Prozesse gesteigert und ermöglicht, dem System automatische Verbesserungsvorschläge zu liefern.

Während RFID die Technologie ist, die dem Consumer womöglich am häufigsten begegnet, stellen Hersteller von Automated Guided Vehicles (AGVs) aktuell auf UWB um. Nicht nur die Stärke des Signals, sondern besonders die niedrigeren Kosten in der Massenproduktion machen die Technologie attraktiv. Batterieleistung ist in allen technologischen Produkten ein immer wichtiger werdender Faktor, Indoor-Ortungssysteme stellen dabei keine Ausnahme dar.

Innovative und praxisgerechte Optimierung

Ein Layout des Gebäudes, das in das System eingelesen wird, ist mitsamt der TAGs alles, was benötigt wird, um Prozesse abzubilden. Doch die Software ist nicht nur sinnvoll für die Ortung und das Tracking von Objekten oder Fahrzeugen, sondern auch zur Effizienzkontrolle. Das System ist in der Lage, Regeln für den Transport zu definieren oder Prozesse automatisch zu verändern, damit diese noch effizienter werden. Die Transparenz der Verarbeitungsvorgänge kann durch ein solches System außerdem stark gesteigert werden und für mehr Übersicht über diese sorgen.

Einbindung in bestehende Struktur möglich

Sollte beabsichtigt werden, ein RTLS in eine bereits bestehende Struktur einzufügen, so sind zusätzliche Features vonnöten. Durch die hier genutzte RestAPI ist eine offene und herstellerunabhängige Schnittstelle vorhanden, die dazu befähigt, seine bereits vorhandenen Transportmittel oder Sensoren in das System mit einzubinden. Dabei handelt es sich in diesem Fall um das MQTT-Protokoll, welches sehr bekannt für seine Nutzung im industriellen IoT ist. Dadurch müssen die vorhandenen Prozesse nicht vollständig ausgetauscht, sondern lediglich optimiert werden, um die Effizienz messen und besser nutzbar machen zu können.

Um das System in Echtzeit und zur aktiven Analyse der aktuellen Lage und Findung von Verbesserungsvorschlägen zu nutzen, beispielsweise in Bezug auf ineffiziente Transport- oder Verarbeitungswege, werden Analyse-Werkzeuge benötigt. Durch Werkzeuge wie SAP Analytics, Tableau oder Microsoft PowerBI, die ebenfalls durch offene Schnittstellen einfach integriert werden können, wird das System besonders effizient und hilft nicht nur, Prozesse zu automatisieren, sondern stellt auch eine Möglichkeit dar, Realtime Updates zu erhalten und Hilfe bei der Problemlösung zu bekommen.


Ersan Günes,

CEO und Mitgründer von IntraNav

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