RTLS Systeme für Produktions- und Fertigungsstätten

RTLS Systeme für Produktions- und Fertigungsstätten sollten vor allem Locating Lösungen beinhalten, die das präzise Auffinden, Inventarisieren und Nachverfolgen von Betriebsmitteln, Waren- und Teileträgern sowie von beweglichem Inventar ermöglichen. In unübersichtlichen Standorten ist zudem oft eine Indoor Navigation wertvoll, insbesondere auch dann, wenn externe Kräfte auf dem Werksgelände Arbeiten verrichten müssen.

Asset Tracking ist eine Schlüsseltechnologie auf dem Weg zur internen Prozessoptimierung. Neben Zuverlässigkeit und Präzision ist im industriellen Einsatz ebenso wichtig, dass die Positionsdaten in bestehende Warenwirtschaftssysteme integriert werden können. Unsere Lösungen kommunizieren deshalb über das Nachrichtenprotokoll MQTT, den de facto M2M-Standard um Sensorinformationen zu übertragen, und die auf Echtzeit-Standortdaten basierenden Services zu ermöglichen. Dank einer standardmäßigen JSON/REST Push/Pull-API können alle erzeugten Status- und Standortdaten direkt in ein bestehendes CRM- oder ERP-System integriert werden. 

Locating Lösungen für Produktionsstätten und Werkhallen

Grundsätzlich können drei verschiedene Asset Tracking-Ansätze unterschieden werden, die in den Bereichen industrielle Fertigung und Logistik/Lagerhaltung einzeln und nebeneinander ihre Berechtigung haben können. Eine Entscheidung für ein RTLS System sollte abhängig von den Anforderungen an das Tracking getroffen werden. Dies Betrifft sowohl die Wahl der Technologie als auch die Wahl der Positionierungsmethode. Abhängig von der Positionierungsmethode muss die Auswahl der Hardware erfolgen. Die Einbindung von Favendo Experten in einer möglichst frühen Projektphase ist deshalb immer im Sinne des Kundens.

Anforderungen an RTLS Systeme für Produktions- und Fertigungsstätten

Unterscheiden lässt sich anhand der Positionierungsgenauigkeit zwischen Presence, Proximity und Positioning:

• „Presence“ beantwortet nur die Frage, ob ein zu trackender Gegenstand „da“, also im Gebäude ist. Analog wird deshalb auch von Building Level gesprochen.
• „Proximity“ klärt die Frage, ob ein gesuchter Gegenstand sich in einer bestimmten Zone innerhalb des Gebäudes befindet, deshalb findet dieses Tracking auf „Zone Level“ statt.
• „Positioning“ meint eine exakte und konstante Lokalisierung innerhalb des Gebäudes. Bei dieser Art des Trackings werden auch die Bewegungen eines Assets innerhalb des Gebäudes nachvollziehbar.

Gründe für Bluetooth Positioning

Als technologisches Basis für RTLS Systeme für Produktions- und Fertigungsstätten bietet sich für alle drei Anforderungslevel Bluetooth Low Energy an. Bluetooth arbeitet mit einer Frequenz zwischen 2,400 und 2,4835 GHz, die Sendeleistungen liegt weit unterhalb des Leistungsfluss-Grenzwertes von 10 W/m² und kollidiert nicht mit selbst strengsten Arbeitsschutzbedingungen. Als Nahfunktechnik ist Bluetooth zudem extrem zuverlässige. Durch Frequenzhopping werden Verbindungsstörungen zuverlässig ausgeschlossen, da eine gestörte Verbindung automatisch durch eine redundante Verbindung ersetzt wird. Die Hardware für die bei jedem Tracking nötigen Asset Tags ist extrem robust bei sehr niedrigem Energieverbrauch.

RSSI und AoA als Methoden der Indoor Positionierung

Während Bluetooth die technologische Basis für Asset Tracking ist, sind RSSI (auch Beaconing) und AoA zwei verschiedene Methoden zur Positionsberechnung eines Assets. Die Methoden ermöglichen unterschiedliche Positionierungsgenauigkeiten. Mithilfe der AoA-Methode sind Lokalisierungen im Submeterbereich möglich, wodurch auch die Möglichkeit gegeben ist, kleine Assets genau zu lokalisieren und eng nebeneinander gelagerte Assets eindeutig zu identifizieren. RSSI ermöglicht Positionierungen zwischen einem und drei Meter, was bereits sehr viele Tracking-Anforderungen abdecken kann.

Grundprinzipien der Innenraum Positionierung in Produktionsstätten und Werkhallen

RSSI (Received Signal Strength Indicator) beschreibt eine Positionierung mit Abstandsmessung nach Signalstärke und wird auch Lateration genannt, der Effekt der Abnahme der Signalstärke, der hier genutzt wird, wird Attenuation genannt. Wenn drei Signalgeber beteiligt sind, spricht man von Trilateration, wenn die Anzahl der Signalgeber noch höher ist, von Multi-Lateration.

Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung einer Position ist die Triangulation. Im Gegensatz zur Lateration werden hier nicht nur die Abstände zu den Signalgebern, sondern auch die Winkel zur Bestimmung der Position eines Objekts herangezogen. Für eine zweidimensionale Identifikation einer Position werden zwei Winkel und eine Länge benötigt. Mit Winkel – technisch „Einfallswinkel“ (AoA) – ist der Winkel gemeint, in dem das Signal auf den Empfänger trifft. Der Winkel wird durch die Verzögerung des Signals („Time of Flight“ TOF) gemessen. TOF misst die Zeit, die ein Signal benötigt, um die Entfernung zwischen einem Objekt und dem Referenzpunkt, die bekannte Position eines Senders, zurückzulegen.

AoA Asset Tracking in der Praxis

AoA Asset Tracking ermöglicht das schnelle und zuverlässige Auffinden von Werkzeugen, medizinischen Geräten und Produktionsmitteln sowie Kleinteilen. Gleichzeitig erlaubt AoA-Tracking auch die sichere Identifikation von eng nebeneinander angeordneten Assets, so dass sich große Teile in engen Umgebungen zuverlässig und präzise tracken lassen.

+ Zentimeter genaues Tracking

+ Tracken von nahebeieinander angeordneten Assets jeder Größe

Zum Beispiel möchte ein Hersteller von Flugzeugmotoren die Position seiner unfertigen Motoren in seiner Werkhalle identifizieren und tracken. Die Motoren sind zwar sehr groß, können aber mit einer RSSI-basierten Methode dennoch nicht zuverlässig getrackt werden, weil die Positionierung zu ungenau ist, um die nebeneinander gelagerten großen Objekte zu identifizieren. AoA Asset Tracking ist hinreichend genau, um die Objekte auch auf engem Raum unterscheiden und den benötigten Rohling zuverlässig identifizieren zu können.

Für allein arbeitendes Personal ist hochpräzises Tracking ein besonderer Sicherheitsfaktor, insbesondere in kritischen Situationen in unübersichtlichen Umgebungen. Beispielsweise wenn ein Alleinarbeiter in einer petrochemischen Anlage verunglückt. In Notfällen kann Hilfe direkt zur Person geschickt werden und nicht nur in die entsprechende Sektion. Das Wearable ist dabei ein extrem zuverlässiger Bluetooth-Sender.

Favendo-Kunden und Partner können je nach Anwendungsfall und Bedarf wählen zwischen RSSI oder AoA oder einer passgenauen Hybridlösung, die die Stärken der beiden Systeme ideal kombiniert. Für die Kunden bleibt Favendo mit seinem bewährten Installations- und Roll-out-Service der einzige Ansprechpartner. Die Set-up-Kosten für die Infrastruktur liegen beim Einsatz von AoA Locators aufgrund des aufwendigeren Planungs- und Installationsverfahrens etwas höher, bleiben aber immer noch weit unter den Kosten eines UWB-Systems.

---