Die Matrix-Produktion ist ein Konzept für die Fabrik der Zukunft. Sie teilt die automatisierte Produktion von Waren in die für die Herstellung erforderlichen Schritte auf und weist diese Produktionszellen zu. Für die Warenbewegung zwischen den Produktionszellen sorgen Mobile Assistenten (MA) und intelligente Logistiksysteme. Als weiterentwickelte Versionen des klassischen FTF sind sie in der Lage, die hohen Anforderungen des Matrix-Produktionskonzepts zu erfüllen. Dabei übernehmen sie verschiedene Aufgaben wie den Transport oder die Bearbeitung von Waren.
Dieses flexible Fabrikkonzept erfordert aber eine präzise Orchestrierung aller Prozesse. Dazu gehört auch eine engmaschige drahtlose Kommunikation, die all diese Systeme miteinander verbindet.
Anforderungen wachsen
Fahrerlose Transportfahrzeuge sind heute hauptsächlich per WLAN vernetzt. Das WLAN wird jedoch in Zukunft nicht alle FTF-Anwendungsfälle in einer flexiblen Produktionsumgebung ermögliche können. Mobile Roboter, massive drahtlose Sensornetzwerke und mobile Bedienpanels mit Sicherheitsfunktionen sind einige Beispiele, deren Kommunikationsanforderungen ein WLAN nicht stemmen kann. Ein Blick auf die Details:
- Aufgrund der Datenrate stellt das drahtlose Sensornetzwerk zwar keine große Herausforderung dar, wohl aber aufgrund der Anzahl der Geräte, wobei nur für eine Teilmenge der Knoten tatsächlich niedrige Latenz- und genaue Taktzeiten erforderlich sind.
- Bei mobilen Bedienpanels stellt sich eine andere Herausforderung: Innerhalb eines Gerätes kann es sowohl datenintensive als auch latenz- und zuverlässigkeitskritische Anwendungen geben.
- Hier vermittelt ein Gleichzeitigkeitsfaktor einen guten Eindruck von der durchschnittlichen Datenrate, aber es treten auch höhere Spitzenwerte auf. Dasselbe gilt für den Gleichzeitigkeitsfaktor in Anwendungen mit mobilen Assistenten.
5G + X für Fabrik der Zukunft
Was ist also die richtige Technologie für den jeweiligen Anwendungsfall? Diese Frage muss immer einzeln beantwortet werden.
- Unter Berücksichtigung aktueller Feldversuche kann die fünfte Mobilfunkgeneration die Anforderungen unserer Beispiel-Fabrik mit 10 000 m² nur knapp erfüllen. Geht man jedoch beispielsweise von Spitzenlasten im Netzwerk aus, reichen die Ressourcen nicht mehr aus.
- Die 802.11-WLAN-Familie wiederum ist eine ausgereifte Technologie, die zwar für den Einsatz in der Fabrikautomation nicht vorgesehen ist, aber dennoch die Anforderungen einiger Anwendungsfälle erfüllt.
- Andere cutting-edge Kommunikationsmethoden nähern sich der Marktreife, etwa Licht-Kommunikation oder Radar-Kommunikation. Ihre Integration wird durch den Einsatz flexibler Routing-Technologien ermöglicht.
SEW-Eurodrive GmbH & Co KG
Ernst-Blickle-Straße 42
76646 Bruchsal
www.sew-eurodrive.de/schaufensterfabrik
Zu den Autoren
Eike Lyczkowski und Andreas Wanjek sind Mitarbeiter des Fachkreises „Funk und Navigation“, Christian Sauer ist Mitarbeiter der Innovationsprojektgruppe für Navigations- und Kommunikationstechnik, alle bei SEW-Eurodrive in Bruchsal. Die Autoren danken Prof. Dr. Wolfgang Kiess von der Hochschule Koblenz für die Unterstützung.
Die Autoren Eike Lyczkowski und Andreas Wanjek präsentieren die Ergebnisse eines weiterführenden Berichts über Lichtkommunikation in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung auf der „European Conference on Networks and Communication“, die vom 8. bis 11. Juni 2021 als virtuelle Konferenz stattfindet. Die Teilnahme ist in diesem Jahr kostenlos. Das Paper „SDN controlled visible light communication clusters for AGVs“ wird hier im Track Wireless, Optical and Satellite Networks vorgestellt.
Weitere Informationen und Anmeldung unter www.eucnc.eu
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