Das Ideal ist die intelligente Fabrik, d. h. eine digitalisierte und automatisierte Produktionsanlage, die beeindruckende Verbesserungen in den Bereichen termingerechte Lieferung, Produktqualität, Bestandsmanagement, Arbeitskosten und Gesamtproduktivität ermöglicht. Nicht umsonst ist von einer vierten industriellen Revolution die Rede, wie die nachstehende Grafik zeigt, in der die seit 1990 verzeichneten jährlichen Produktivitätssteigerungen in den Fabriken mit den erwarteten Steigerungen derselben Werte in den nächsten fünf Jahren verglichen werden.

Wie Sie sehen können, sind die potenziellen Vorteile erheblich. Es ist daher kaum verwunderlich, dass Fabrikbesitzer in aller 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 Dollar erreichen.

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Digitalisierte Fabriken sammeln immer mehr Daten, die hauptsächlich von automatisierten Prozessen und Maschinen stammen. Auf ihrer Grundlage ist es möglich, die 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 erledigt, und einige Prozesse werden immer die Mitwirkung 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 davon basieren derzeit auf RFID oder Wi-Fi, aber leider haben beide Technologien gravierende Nachteile, die ihren Nutzen erheblich einschränken. RFID hat eine sehr kurze Reichweite und erlaubt keine Bewegungsmessungen, während Wi-Fi eine unzureichende Genauigkeit und eine hohe Messunzuverlässigkeit aufweist. Wesentlich bessere Ergebnisse bieten Systeme, die auf der Ultrabreitbandtechnologie (UWB) basieren, die 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 das Senden großer Datenmengen in einem breiten Funkspektrum ermöglicht. Ursprünglich wurde es vor allem vom Militär (Radar) und in Krankenhäusern eingesetzt, doch seine Fähigkeiten führen dazu, dass es zunehmend für die Überwachung von Anlagen in Echtzeit verwendet wird. Im Folgenden wird näher erläutert, warum sich Indoorway nach gründlicher Prüfung anderer verfügbarer Alternativen für diese Technologie entschieden hat, um seine RTLS-Lösung zu entwickeln.

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Grund 1: Verlässlichkeit der Messungen

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Ein UWB-Signal kann viele verschiedene Hindernisse, wie z. B. Hochregale, durchdringen. Außerdem ist es wenig anfällig für Störungen durch Metallteile und andere Netze, da es auf einer größeren Bandbreite und anderen Frequenzen als Wi-Fi oder Bluetooth sendet. Diese Funktion ist in der Industrie sehr wichtig, denn mit der zunehmenden Verbreitung von Internet-of-Things (IoT)-Lösungen wird die Wi-Fi-Bandbreite in Industrieanlagen - umgangssprachlich ausgedrückt - 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 erhobenen 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

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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, da man sich, wie bereits erwähnt, auf die erfassten Daten verlassen kann. Weniger genaue Messungen könnten z. B. den Eindruck erwecken, dass ein Gabelstapler manchmal durch eine Wand fährt und der Staplerfahrer, während er das Fahrzeug steuert, gleichzeitig um die Wand herumfährt.

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Die hohe Genauigkeit der Messungen wird durch eine Methode der Standortberechnung ermöglicht, die auf der Messung der Zeit beruht, die das Signal des Ortungsgeräts benötigt, um die Signalempfänger im überwachten Bereich zu erreichen, ähnlich wie beim 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 erhält das System eine Vielzahl von Daten, die es ermöglichen, die Berechnungen zu korrigieren, wenn beispielsweise einzelne Signale gestört sind.

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Die Genauigkeit der Messungen ist besonders nützlich für Anwendungen, bei denen es um die automatische Zuweisung von Arbeitskosten geht, da es möglich ist, kleine Zonen zu definieren (z. B. an einer Maschine) 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

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Ortungsgeräte, die UWB-Signale aussenden, können über lange Zeiträume arbeiten, was durch die ultrakurzen Signale ermöglicht wird, die sie aussenden 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 sendet vielleicht seltener ein Signal 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

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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. Nach unserer Erfahrung 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 sie 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

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UWB-basierte RTLS-Lösungen ermöglichen es Fertigungsunternehmen, ihre Produktionsprozesse und ihre interne Logistik viel besser zu verstehen als alternative Lösungen. Zuverlässige Technik und verlässliche Daten sind jedoch nur die Basis. Der eigentliche Nutzen für Fertigungsunternehmen liegt in den Informationen, die das System liefert und auf deren Grundlage Entscheidungen zur Verbesserung der Produktivität, zur Verringerung der Verschwendung und zur besseren Verteilung der Ressourcen getroffen werden können.

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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.