Lokalisierung indoor und outdoor: volle Transparenz im Materialfluss

Die Komplexität von Abläufen in der Logistik steigt stetig. Transparenz wird daher immer mehr zur entscheidenden Voraussetzung für die Effizienz- und Produktivitätssteigerung von logistischen Prozessen. Vor dem Hintergrund zunehmend flexibler, modularer und sich selbst organisierender Transportabläufe in der internen Produktions-, Montage- und Distributionslogistik gilt es, die Frage nach dem wo und wann etwa von Flurförderzeugen, Transporthilfsmitteln und Waren ortsgenau und zeitnah zu beantworten. Eine – bereits in der Praxis bewährte – Möglichkeit: die Lokalisierungs- und Analysetechnologien von SICK.

Ein maßgeblicher Aspekt der Vision und der Wirklichkeit von Industrie 4.0 besteht darin, Daten entlang von Prozess- und Wertschöpfungsketten zu sammeln, auszuwerten und in Informationen zu transformieren. Um hieraus eine zuverlässige Datenwelt für Entscheidungen aller Art zu schaffen, gilt es, Systembrüche zu vermeiden, die die Transparenz beeinträchtigen – also zu zeitlich verzögerten und inhaltlich nicht deckungsgleichen Informationen im Feld und in der IT-Ebene führen. In der Intralogistik finden solche Systembrüche beispielsweise dann statt, wenn Objekte an Quellen eine starre Produktions- oder Montagelinie oder eine stationäre Fördertechnik verlassen, um durch mobile Transporthilfsmittel wie Hubwagen, Gabelstapler oder Routenzügen zu Senken transportiert zu werden. Anders als in ortsfesten Transportanlagen findet auf dem Weg durch die innerbetrieblichen Hallen und Flure in der Regel keine Identifikation und Ortung statt – für die Leitebene durchfährt der Transport ein „schwarzes Loch“, in dem wie im Weltall auch schon einmal etwas verschwinden kann. Mit der an dieser Stelle fehlenden Transparenz leidet die Effizienz der Prozesse – was zu Schwund, Verspätung, Anlieferung am falschen Ort oder anderen Fehlern führen kann. 

Transparenz durch Integration und Fusion von Sensordaten 

Systeme zur Asset-Lokalisierung, die die gesamten Warenbewegungen erfassen und transparent machen, können für den Anwender so zum realen Wettbewerbsvorteil werden, in dem sie beispielsweise Prozessfehler vermeiden, eine kontinuierliche und planbare Auslastung von Ressourcen in Produktion, Montage, Lager oder Kommissionierung ermöglichen, Überlagerungen verderblicher Waren vermeiden oder die Komplexität von Lieferabläufen beherrschbar machen. Dank aufeinander abgestimmter Sensorsysteme zur Identifikation, Positions- und Zustandserfassung sowie Tools zur Analyse und Visualisierung können große Datenmengen jetzt zielführend erfasst und ausgewertet werden. Die Interpretation der Daten mittels Asset Analytics ermöglicht es, das zeitliche Ab- und Zugangsverhalten von Quellen und Senken im Materialfluss zu erkennen, die Bewegungen mobiler Assets auf dem Shopfloor zu verfolgen und so komplexe logistische Netzwerke zu verstehen. Das Ziel ist es, verlässliche, wiederholbare und vorausschauende Abläufe im gesamten Materialfluss zu gewährleisten – jederzeit und an jedem Ort. 

UWB-System LOCU: Lokalisierung auf den Meter genau

Grundvoraussetzungen jeder Lokalisierungs- und Asset-Management-Lösung in der Logistik ist – neben der Kennzeichnung und Identifikation – die Lokalisierung sämtlicher für den Materialfluss relevanter Objekte. Hierfür stehen je nach geforderter Positionsgenauigkeit sowie nötiger Update-Rate verschiedene Sensortechnologien zur Verfügung – unter anderem 2D-Laserscanner, 3D-Kamerasysteme, Spurführungs- und Infrastruktursensoren. Relativ neu in diesem Lösungsportfolio und zugleich eine Schlüsseltechnologie ist das UWB-System LOCU für die Tag-basierte Lokalisierung. Hierbei handelt es sich um ein Funksystem im Frequenzband von 3,1 GHz bis 10,6 GHz für die Nahbereichskommunikation. Dieser sehr große Frequenzbereich ermöglicht eine sehr hohe Übertragungsrate. Die Reichweite von etwa 20 bis 50 Meter prädestiniert es für die Indoor-Lokalisierung – ebenso wie die geringe Sendeleistung im Dauerbetrieb der UWB-Antennen (Anchors). Um ein Asset lokalisieren zu können, ist es mit einem UWB-Tag ausgestattet, der ihm bei der Ortung eine eindeutige Identität zuordnet. Bewegt sich das logistische Objekt im Erfassungsbereich mehrerer Anchors, können diese die Entfernung zum Tag bestimmen und – ähnlich wie bei der nautischen Kreuzpeilung – durch Verrechnung der Distanzwerte von drei Antennen die Position des Assets im Raum ermitteln. Dabei erreicht LOCU eine Ortungsgenauigkeit von weniger als einem Meter. Jeder Positionswert wird mit einem Zeitstempel versehen – und damit die Frage nach dem wo, was und wann vollständig beantwortet.

Lokalisierung ohne Lücke zwischen Indoor- und Outdoorbereichen

Materialfluss und Intralogistik finden nicht nur in geschlossenen Hallen- und Lagerbereichen statt, sondern häufig auch gemischt im Freibereich. Beim Übergang von Drinnen nach Draußen übergibt LOCU seine Lokalisierungsfunktion an eine GPS-gestützte Systemlösung – das Gateway System TDC-E. Diese Multi-Sensor-Vernetzungseinheit mit integrierter WLAN-, WPAN- und Mobilfunk-Kommunikation (GSM 3G+) kommt typischerweise auf Staplerfahrzeugen zum Einsatz. Sie sammelt sowohl Prozessdaten wie die IDs von Ladungsträgern, Waren oder Lagerplätzen als auch Zustandsdaten des Fahrzeuges und fusioniert diese Informationen mit dem GPS-Ortungssignal zu einer vollumfänglichen Lokalisierungsinformation. Dadurch ist auch im Outdoorbereich eine vollständige und zeitnahe Prozess- und Datentransparenz gewährleistet.

Asset Analytics oder ERP-Applikation? Beides ist möglich!

Die Daten von LOCU und TDC-E sowie möglichen unterstützenden Sensortechnologien alleine schaffen noch keinen Mehrwert – sie sind aber die  Basis, auf der Lösungen zur Asset-Lokalisierung Mehrwerte generieren können. Hierzu müssen die Ortungs- und Zeitdaten aller beteiligten Lokalisierungssysteme durch geeignete Softwarealgorithmen und leistungsfähige Middleware fusioniert und als Informationen interpretiert werden. Hierfür hat SICK die Visualisierungs- und Analyse-Plattform Asset Analytics entwickelt. Neben der anschaulichen Darstellung von Positions-, Zustands- und sonstigen Sensordaten in Echtzeit dient sie vor allem der Aufbereitung der erfassten Daten. Dadurch ermöglicht Asset Analytics beispielsweise die Darstellung von Bewegungsprofilen, die Analyse von Transport- und Stillstandszeiten und die Ableitung prozesslogistischer Optimierungspotenziale. Darüber hinaus kann in diesem Analysetool ein individuelles Ereignismanagement eingerichtet werden. Dies erlaubt es, benutzerdefinierte Aktionen wie Benachrichtigungen per SMS oder Email automatisiert auszulösen. Ein Beispiel hierfür ist das Lokalisieren von Objekten in vordefinierten Geozonen wie Wareneingangsbereichen oder Versandgassen, die nur für bestimmte Assets erlaubt sind oder in denen definierte Aktionen stattfinden müssen – etwa Artikelverbuchungen über eine Middleware in einem Warenwirtschaftssystem.

Neben eigenen Visualisierungs- und Analysefunktionalitäten bietet Asset Analytics zudem offene Schnittstellen, die eine Nutzung sowohl von Rohdaten als auch von vorverarbeiteten Daten in unternehmensweiten Supply Chain- und Asset-Management- sowie in Cloud-Applikationen ermöglichen. Durch diese Konnektivität können die Lokalisierungsdaten auch auf ERP- und MES-Ebene für ein besseres Verständnis von Materialflüssen genutzt werden, um beispielsweise Lauf- und Transportzeiten zwischen Quellen und Senken auszuwerten und optimierend in die Supply Chain einzugreifen.

Lokalisierung ermöglicht Logistik 4.0 – jetzt!

Lokalisierungstechnologien sind ein Schlüssel zu einer vernetzten Logistik im Sinne von Industrie 4.0. Die Daten der Lokalisierung erzeugen hohe Transparenz und Verständnis aller produktiven Assets, Ladungsträger und Ladehilfsmittel. Damit lassen sich Fahrwege optimieren und dynamisch anpassen, Rüstzeiten flexibel vorbereiten und planen, der Materialfluss verbrauchsgesteuert planen und steuern, Warenbewegungen überwachen und Lagerplätze ohne manuelle Buchungsvorgänge verwalten. Lokalisierungsdaten ermöglichen eine agile Planung von Fertigungs- und logistischen Prozessen – für mehr Lieferqualität und Liefertreue. Die Lösungen für die Lokalisierung und das Asset Management von SICK schaffen eine ständige Transparenz innerbetrieblicher Lieferabläufe, eröffnen Möglichkeiten für mehr Prozesseffizienz und können die Grundlage für neue Dienstleistungen bilden – auch über die Intralogistik hinaus. 

Als Sensorhersteller mit dem wohl breitesten Portfolio nicht nur für die stationäre Lager- und Fördertechnik, sondern auch für Fahrerlose Transportsysteme, teilautomatisierte Flurförderzeuge und mobile Plattformen setzt SICK auch selbst auf mehr Produktivität, Produkt- und Prozessqualität durch Lokalisierung: in den eigenen, vernetzten Produktions- und Distributionsstandorten Waldkirch und Buchholz sowie der hochmodernen, digital vernetzten 4.0 NOW Factory in Hochdorf bei Freiburg.

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