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Standardisiertes Ortungssystem schließt Lücke in der Objektverfolgung

Echtzeit-Lokalisierung in Gebäuden und Produktionsanlagen
Standardisiertes Ortungssystem schließt Lücke in der Objektverfolgung

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Ohne globale Navigationssatellitensysteme ist die heutige Welt kaum noch vorstellbar – sei es nun bei der privaten Mountainbike-Tour oder der Ortung von Containern. Das Problem: Diese Systeme funktionieren nur im Freien, in Innenräumen sind solche Systeme nicht in der Lage, Objekte, Transportsysteme oder Menschen zu orten. Ein neues standardisiertes Ortungssystem schafft Abhilfe.

Gerade in den vergangenen Monaten zeigte die Corona-Epidemie deutlich die Schwächen in den bisherigen Lieferketten auf. Selbst eigentlich gut aufgestellte internationale Unternehmen standen plötzlich vor leergeräumten Lagern, hatten mit Stillstand in der Produktion zu kämpfen und mussten Maschinen und Anlagen abschalten. Angesichts des hohen Vernetzungsgrades moderner Produktionsprozesse wurde sehr deutlich, dass Echtzeitdaten essenziell wichtig sind, um der Marktdynamik in Zeiten der Corona-Pandemie zu begegnen. Zwar gibt es inzwischen verschiedene Technologien, etwa Funksignale oder Licht-, Vision-, Kompass- oder Bewegungssensoren, die dafür eingesetzt werden, ein einheitlicher Standard fehlt jedoch bisher. Dabei sind Echtzeit-Ortungsdaten die Basis für Transparenz in den Lieferketten.

Denn auch unabhängig vom Pandemiegeschehen gewinnen Echtzeitdaten an Bedeutung. Mit ihnen lassen sich fahrerlose Transportsysteme in der Fertigung genauer aufeinander abstimmen, Räume effizienter ausnutzen bzw. Maschinen und Ausrüstung optimaler einsetzen. Letztendlich trägt dies auch zu einer Steigerung der betrieblichen Sicherheit bei, etwa weil Arbeitsabläufe optimiert werden.

Hier eine gemeinsame Lösung zu finden, ist alles andere als einfach. Jede Produktionsstätte besitzt eine unglaubliche Menge an bewegten Objekten wie Material, Träger, Werkzeuge, Menschen, Transportausrüstung etc. Es wäre ausgesprochen hilfreich, wenn diese sich zu vernünftigen Kosten nachverfolgen lassen. Dies gelingt nur, wenn ein gemeinsamer Standard existiert, der eine vollständige Interoperabilität ermöglicht und auch investitionssicher ist. Der neue Industriestandard Omlox (Open Locating Standard) soll nun diese Probleme beheben.

Omlox wurde von mehr als 60 Unternehmen ins Leben gerufen. Da es sich um einen offenen Standard handelt, kann jedes Unternehmen Omlox-kompatible Produkte entwickeln. Mittlerweile ist der Ortungsstandard Version 1.0 verfügbar, erste Omlox-fähige Software- und Hardwarelösungen der beteiligten Unternehmen wurden bereits vorgestellt. Seit dem vergangenen Jahr hosted Profibus & Profinet International (PI) diese Technologie, damit sie schnell den Weg in die Praxis findet.

Stand der Technik

Nun ist die Positionsbestimmung von Objekten an sich nichts neues, sondern gelingt heute dank globaler Navigationssatellitensysteme wie GPS, Glonas, Compass oder Galileo, immer genauer. Aber: Dies gilt nicht für Anwendungen in Innenräumen.

Diese Lücke lässt sich mit Technologien wie Wi-Fi, Bluetooth, UWB, RFID oder Visual Light Communication schließen. Einige arbeiten mit Funksignalen, andere nutzen Sensoren (wie Licht-, Vision-, Kompass- oder Bewegungssensoren). Sie kommen inzwischen in vielen Anwendungen zum Einsatz, haben aber häufig entweder mit Ungenauigkeiten bei der Ortung, mit einem hohen Energieverbrauch oder mit mangelnder Interoperabilität zu kämpfen.

Gleichzeitig wurden in den vergangenen Jahren erstmals proprietäre Ortungstechnologien, wie anbieterspezifische Ultrabreitband-Lösungen (UWB) zur Objektverfolgung in der Fertigung oder optische Sensoren an fahrerlosen Transportsystemen implementiert. Viele Industrieunternehmen tun sich allerdings schwer damit, eine nahtlose und einheitliche Verfügbarkeit der Ortungsdaten sicherzustellen.

Nahtlos in dem Sinne, dass Ortungsdaten nicht allein für ausgewählte Anwendungen und nicht nur in bestimmten Bereichen zur Verfügung stehen. Einheitlich in dem Sinne, dass Ortungsdaten in ein einheitliches Koordinaten-Referenzsystem überführt werden und in vernetzten Anwendungen (z. B. im Supply Chain Management) genutzt werden können.

Angesichts des Spektrums der verfügbaren Technologien, der verschiedenen Setup-Möglichkeiten sowie der Vielzahl potenzieller Anbieter haben sich Lösungen zur Positionsbestimmung in Innenräumen zu einem weiten, breit gefächerten Feld entwickelt. Von einer Standardisierung ist man weit entfernt.

Nahtlose und einheitliche Integration

Der cyber-physische Ortungsstandard Omlox ist ein breit angelegtes, offenes und herstellerübergreifendes Ökosystem. Über Omlox lässt sich einheitlich und nahtlos auf Ortungsdaten im Rahmen einer technologie-, ansatz- und anbieterübergreifenden Lösung zugreifen.

Für jede Standorttransparenz oder jeden standortbezogenen Service werden vier Elemente benötigt:

  • Der Identifikator: Auf eine bestimmten Art und Weise muss das bewegliche Objekt identifiziert werden. Dies könnte beispielsweise bei einzigartigen Objekten durch Bilderkennung geschehen. In der Praxis handelt es sich jedoch oft um ähnliche Objekte, hier wird ein eindeutiger Identifikator benötigt.
  • Die Infrastruktur: Die Informationen des beweglichen Objekts müssen transportiert und es muss ein Ortsbezug hergestellt werden
  • Die XYZ-Fusion (Geo-Referenzierung): Ortsgebundene Objekte sind in einem lokalen Koordinatensystem eingebettet, z. B. in einer Halle. Für eine nahtlose Nachverfolgung ist allerdings deren Bezug auf der Weltkugel notwendig.
  • Die Anwendungen: Mit solchen Standortdaten lassen sich eine Vielzahl von Anwendungen ausführen wie Navigieren, Verfolgen, Weiterleiten, Analysieren, Warnen etc. Daraus ergibt sich ein weiterer Nutzen.

Unabhängig vom Hersteller

Omlox löst die lückenlose Verfolgung zwischen allen Beteiligten. Dafür definiert Omlox Standards in der cyber-physischen Lokalisierungswelt, indem es die Schnittstellen zwischen den einzelnen Elementen festlegt:

  • Das Air-Interface zwischen Identifikator und Infrastruktur für eine physikalische Referenz
  • Die API zwischen Infrastruktur und Geo-Referenzierung zur Aufnahme beliebiger Standortdaten
  • Die API zwischen XYZ-Koordinatensystem und Anwendungen, damit beliebige weitere Anwendungen ergänzt werden können.

Dies ermöglicht es den Benutzern, ihre Standortlösung völlig herstellerunabhängig anzupassen. Jedes mobile Omlox-Gerät kann von jedem Hersteller in der Omlox-Infrastruktur geortet werden. Gleiches gilt für den Omlox-Hub oder andere Standortapplikationen, die die Omlox-Spezifikation erfüllen.

In der Praxis wird das Omlox-Tag nur noch am Träger angebracht und ein Cloud-
Location-Service hält den Supply-Chain-Manager über den Status seiner Lieferungen draußen und drinnen auf dem Laufenden – in Echtzeit. Dazu können die Positionsdaten in Echtzeit auf lokalen Omlox-Hub-Instanzen verarbeitet werden und je nach Bedarf – direkt oder in Kaskaden – an Cloud-Instanzen weitergeleitet werden. Auf Basis der einheitlichen Omlox-Schnittstellen ist die Integration der Daten in vorhandene Software-Systeme sehr einfach möglich und sofern der Hersteller bereits die Omlox-Schnittstelle unterstützt, fällt dieser Aufwand ebenfalls weg.

Profibus Nutzerorganisation e.V., Karlsruhe


Autorin: Céline Daibenzeiher

Leiterin des PI-Arbeitskreises Omlox-Marketing,

Trumpf Werkzeugmaschinen


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