In diesem Artikel erfahren Sie mehr:

• Welche Arten von Echtzeit-Ressourcenortungssystemen (RTLS) gibt es?
• Was ist die Ultrabreitbandtechnologie (UWB)?
• Was sind die Vorteile der UWB-Technologie?

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Fertigungsunternehmen setzen zunehmend technologische Lösungen im Bereich Industrie 4.0 ein. Das Ideal ist eine intelligente Fabrik, d. h. eine digitalisierte und automatisierte Produktionsanlage, die beeindruckende Vorteile in Bereichen wie pünktliche Lieferung, Produktqualität, Bestandsmanagement, Arbeitskosten und Gesamtproduktivität ermöglicht. Es ist kein Zufall, dass von einer vierten industriellen Revolution die Rede ist. Dies wird in der nachstehenden Grafik deutlich, in der die seit 1990 verzeichneten jährlichen tatsächlichen Produktivitätssteigerungen in den Fertigungsanlagen mit den erwarteten Verbesserungen derselben Werte in den nächsten fünf Jahren verglichen werden.

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Wie Sie sehen können, sind die potenziellen Vorteile erheblich. Es ist daher kaum verwunderlich, dass Fabrikbesitzer auf der ganzen Welt in die intelligente Fertigung investieren. Zwischen 2017 und 2026 wird der globale Markt für intelligente Fabriken voraussichtlich um fast 12 Prozent pro Jahr wachsen und 378 Milliarden US-Dollar erreichen.

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Digitalisierte Fabriken sammeln immer mehr Daten, die hauptsächlich von automatisierten Prozessen und Maschinen stammen. Auf der Grundlage dieser Daten ist es möglich, Ressourcen besser zu verwalten und die Produktion zu planen. Je mehr Daten jedoch aus automatisierten Prozessen stammen, desto mehr wird der Mangel an Daten aus manuellen Prozessen, d. h. solchen, an denen Arbeiter beteiligt sind und keine Maschinen zum Einsatz kommen, zu einem Hindernis. Trotz der rasch fortschreitenden Automatisierung werden in vielen Branchen die meisten Aufgaben immer noch manuell ausgeführt, und einige Prozesse werden immer die Beteiligung von Mitarbeitern erfordern.

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Produktionsprozesse sind unweigerlich mit Bewegungen verbunden - von Arbeitern, Halbfertigprodukten, Gabelstaplern - unabhängig vom Automatisierungsgrad. Um diese zu überwachen, werden Echtzeit-Ortungssysteme (RTLS) eingesetzt. Die gängigsten dieser Systeme basieren derzeit auf RFID oder Wi-Fi, aber leider haben beide Technologien gravierende Nachteile, die ihren Nutzen erheblich einschränken. RFID hat eine sehr geringe Reichweite und ermöglicht keine Bewegungsmessungen, während Wi-Fi eine unzureichende Genauigkeit und eine hohe Messunzuverlässigkeit aufweist. Wesentlich bessere Ergebnisse liefern Systeme, die auf der Ultrabreitbandtechnologie (UWB) basieren, die bereits seit etwa einem Dutzend Jahren auf dem Markt ist, aber erst seit kurzem in der Industrie eingesetzt wird. UWB ist eine Funkkommunikationstechnologie mit sehr geringem Stromverbrauch, die es ermöglicht, große Datenmengen in einem breiten Funkspektrum zu übertragen. Ursprünglich wurde sie vor allem vom Militär (Radar) und in Krankenhäusern eingesetzt, doch aufgrund ihrer Fähigkeiten wird sie zunehmend für die Echtzeitüberwachung von Anlagen genutzt. Im Folgenden wird näher erläutert, warum sich Indoorway nach eingehender Prüfung anderer verfügbarer Alternativen für diese Technologie entschieden hat, um seine RTLS-Lösung zu entwickeln.

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Grund 1: Verlässlichkeit der Messungen

Ein UWB-Signal kann viele verschiedene Hindernisse überwinden, z. B. hohe Regale. Es ist auch nicht sehr anfällig für Störungen durch Metallkomponenten und andere Netzwerke, da es mit einer großen Bandbreite und anderen Frequenzen als Wi-Fi oder Bluetooth sendet. Diese Eigenschaft ist in der Industrie sehr wichtig, denn mit der zunehmenden Verbreitung von Internet of Things (IoT)-Lösungen wird die Wi-Fi-Bandbreite in Industrieanlagen, um es umgangssprachlich auszudrücken, zunehmend überlastet.

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Messsicherheit ist das wichtigste Kriterium bei Überwachungsanwendungen für Produktionsprozesse und innerbetriebliche Logistik, denn sie bedeutet, dass man sich auf die gesammelten Daten und die darauf basierenden Analysen oder Warnungen einfach verlassen kann. Dies ist besonders wichtig, wenn das System über ein Ereignis informiert, das die Kontinuität der Produktion oder die Arbeitssicherheit beeinträchtigt.

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Grund 2: Sehr hohe Genauigkeit

Mit UWB ist es möglich, eine Messgenauigkeit in Zentimetern zu erreichen und nicht in Metern wie bei Bluetooth- oder Wi-Fi-basierten Systemen. Eine solche Genauigkeit ist bei industriellen Anwendungen wichtig, weil man sich, wie bereits erwähnt, auf die erfassten Daten verlassen kann. Weniger genaue Messungen könnten zum Beispiel darauf hindeuten, dass ein Gabelstapler manchmal durch eine Wand fährt und der Staplerfahrer, während er das Fahrzeug fährt, gleichzeitig um die Wand herumläuft.

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Die hohe Genauigkeit der Messungen wird durch eine Methode zur Berechnung des Standorts ermöglicht, die auf der Messung der Zeit beruht, die das Signal des Ortungsgeräts benötigt, um die Signalempfänger im überwachten Bereich zu erreichen, ähnlich wie bei GPS. Im Gegensatz dazu berechnen Systeme, die Bluetooth und Wi-Fi verwenden, den Standort auf der Grundlage von Messungen der Signalstärke, was eine viel ungenauere und störungsanfälligere Methode ist. Ein weiteres Merkmal von UWB, das die Ortungsgenauigkeit verbessert, ist die Fähigkeit, Signale mit einer hohen Frequenz zu senden. Dadurch empfängt das System viele Daten und kann die Berechnungen korrigieren, wenn z. B. einzelne Signale gestört werden.

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Die Genauigkeit der Messungen ist besonders nützlich bei Anwendungen im Zusammenhang mit der automatischen Zuweisung von Arbeitskosten, da sie es ermöglicht, kleine Zonen (z. B. an einer Maschine) zu definieren und sich auf Messungen zu verlassen, die zeigen, wie viel Zeit und wann die Arbeiter an diesem Ort verbracht haben.

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Grund 3: Geringer Energieverbrauch

Ortungsgeräte, die UWB-Signale senden, können über lange Zeiträume hinweg arbeiten, was durch die ultrakurzen Signale ermöglicht wird, die sie senden und deren Frequenz weiter angepasst werden kann. Ein langsam fahrender Logistikzug sendet beispielsweise nicht so oft ein Signal wie ein Gabelstapler, und ein eingelagerter Stempel kann weniger oft ein Signal senden als derselbe Stempel, der zu einem anderen Zeitpunkt in einer Produktionslinie verwendet wird.

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Die von Indoorway entwickelten und verwendeten Ortungsgeräte können mit einer einzigen Batterie mehr als 12 Monate lang betrieben werden. Die Kunden werden über den Verschleißzustand der Batterie informiert, so dass sie das Ortungsgerät oder die Batterie durch eine neue ersetzen können, bevor diese abgenutzt ist.

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Grund 4: Kurze Umsetzungszeit

Im Vergleich zu den meisten Industrie 4.0-Lösungen ist ein auf UWB basierendes Echtzeit-Anlagenüberwachungssystem sehr einfach zu implementieren und zu konfigurieren, da es keine Integration mit anderen Systemen oder Eingriffe in den Produktionsprozess erfordert. Unserer Erfahrung nach sollte es nicht mehr als einen Tag dauern, die Messinfrastruktur auf einer Fläche von etwa 5000 m2 zu installieren und das System zu konfigurieren. Darüber hinaus kann dies meist von lokalen Wartungsdiensten unter fachlicher Aufsicht durchgeführt werden.

Die Überwachungsdaten werden gesammelt und sofort im Kundenpanel visualisiert, so dass bereits wenige Tage nach der Installation des Systems die ersten Beobachtungen gemacht werden können.

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Vorschlag‍

UWB-basierte RTLS-Lösungen ermöglichen es Fertigungsunternehmen, ihre Produktionsprozesse und ihre interne Logistik viel besser zu verstehen als alternative Lösungen. Eine zuverlässige Technologie und vertrauenswürdige Daten sind jedoch nur die Grundlage. Der eigentliche Vorteil für Fertigungsunternehmen sind die Informationen aus dem System, auf deren Grundlage Entscheidungen zur Verbesserung der Produktivität, zur Verringerung der Verschwendung und zur besseren Zuweisung von Ressourcen getroffen werden können.

Wenn Sie mehr über die spezifischen Vorteile der Prozess- und Anlagenüberwachung erfahren möchten, besuchen Sie unsere Website oder kontaktieren Sie uns direkt unter indoorway@aiut.com.