Wie ein privates LTE-Netz die Automatisierung in der Industrie vorantreibt

Selbstfahrende Roboter transportieren Waren autonom und ohne feste Routen: Nicht nur die Produktion, sondern auch die Logistik automatisiert Nokia so in seiner Fabrik im Norden Finnlands. Die Innovative Lösung basiert vor allem auf der Verwendung von einem privatem LTE-Netz, was die Probleme von Kabel und Wifi umgeht und weitere Vorteile bringt.

Wie ein privates LTE-Netz die Automatisierung in der Industrie vorantreibt

Der kleine Roboter rollt über den Hallenboden. Er transportiert Elektronikbauteile vom Lager zur Produktion. Auf seinen langen Wegen ist er nicht auf einer festen Route unterwegs: Wann immer ein Hindernis auftaucht, bremst er ab und umfährt es. Es bereitet ihm keine Probleme, wenn sich die Umgebung verändert, etwa, weil Regale anderswo stehen. Die intelligente Maschine arbeitet autonom. Sie kommuniziert mit anderen Maschinen und Sensoren und erfasst selbständig, wenn Nachschub gebraucht wird – und liefern ihn an.

Die rollende automatische Roboter-Flotte

Der Roboter der Firma Omron ist nicht allein. Eine ganze Flotte seiner Kollegen braust durch die Hallen von Nokias Oulu Fabrik im Norden Finnlands und liefert Teile aus. Die Firma baut und testet dort Basisstationen für Telekommunikationsdienste sowie 5G-Geräte. Die Produktion läuft weitgehend automatisch. Aber Nokia hat zusätzlich die Logistik automatisiert. Die rollenden Roboter, sogenannte Autonomous Intelligent Vehicles (AIV), sind über ein Netzwerk untereinander sowie mit einer Steuereinheit verbunden.

Früher nutzte die Fabrik dafür Ethernet-Kabelverbindungen, später Wifi. Aber beides hatte Nachteile – und die kennen viele Unternehmen, gerade im Mittelstand. Veränderte sich das Gelände, mussten für neue Verbindungen weitere Kabel verlegt werden. Zwar war das bei Wifi nicht nötig, dafür tauchten andere Probleme auf. Metallregale störten das Funksignal. Hatten sie keine Verbindung mehr, blieben die Roboter einfach stehen. Wifi-Netze haben nur eine begrenzte Reichweite, außerhalb konnten die AIV nicht agieren. Mitarbeiter mussten sie erneut mit dem Netzwerk verbinden. Die Folge: Die Logistikkette war häufig unterbrochen, wichtige Teile waren nicht an Ort und Stelle.

Diese Probleme haben sich in Luft aufgelöst, seit die AIV über ein Private-LTE-Netz verbunden sind. Sie rollen nun uneingeschränkt überall auf dem Fabrikgelände umher. Verbindungen müssen nicht neu konfiguriert werden, wenn sie in einer anderen Halle eingesetzt werden. Metall stört den Funkkontakt nicht. Das transportierte Material ist demzufolge immer genau dort, wo es gerade benötigt wird. Seit die Roboter via LTE verbunden sind, steigerte sich die Effektivität der Material-Logistikprozesse um 30 Prozent. Zugleich wurden System-Wartungsarbeiten für die Roboter um 98 Prozent gesenkt.

Was ein privates LTE-Netz leistet

Ein Private-LTE-Netz ist ein exklusives, persönliches Netzwerk für ein Unternehmen. Die Bandbreite wird nicht wie in einem öffentlichen Netzwerk mit anderen Nutzern geteilt. Der Frequenzbereich von 3,7 GHz ist allein für Industrieanwendungen vorgesehen. Das ist auch sicherer, denn alle Daten verbleiben innerhalb des eigenen Netzwerks und die einzelnen Geräte müssen sich über SIM-Karten im Netzwerk identifizieren.

Ein solches Netzwerk hat viele weitere Pluspunkte gegenüber anderen Verbindungsarten: LTE erreicht Orte, an denen Wifi nicht funktioniert, Kabel müssen nicht verlegt werden. Darüber hinaus sind Verbindungen zuverlässig und die Netze robust. Anders als Wifi ist LTE für groß angelegte Implementierungen gemacht und kann besser skaliert werden. Es können deutlich mehr Geräte darin funken als bei Wifi, damit sind mehr parallele und dynamische Prozesse möglich. Gleichzeitig müssen weniger Zugangspunkte geschaffen werden, schon zwei Basisstationen reichen aus, um eine komplette Fabrikhalle auszuleuchten.

Privates-Mobilfunk-Netz funktioniert mit 4G und mit 5G

Nokia setzt in seiner eigenen Fabrik bislang ein 4G-Netz ein. Der Konzern gehört aber zu den weltweit führenden Unternehmen, was Forschung und Entwicklung der 1000mal schnelleren Mobilfunkgeneration zu 5G betrifft. Noch 2019 sollen in Deutschland die lokalen 5G-Frequenzen für industrielle Anwender vergeben werden, mit einfachen und schnellen Antragsverfahren. Ein Vorteil der Technologie unter anderem: extrem kurze Latzenzzeiten.

Ein Private-LTE-Netz funktioniert schon mit 4G, und das sehr effizient, wie das Beispiel der Oulu-Fabrik zeigt. Die Industrie muss also nicht auf 5G warten, um ihre Fabriken zu vernetzen. Das Netzwerk kann mit beiden Standards umgehen: Auf Wunsch können Unternehmen sie nach und nach leicht auf 5G umstellen.

Weitere Dienste im privaten LTE-Netz

Auf ein privates LTE-Netz können weitere Dienste aufgesetzt werden. Mit der Plattform Nokia Digital Automation Cloud wird auf Wunsch zum Beispiel High Accuracy Indoor Positioning möglich: Damit können Assets bis auf eine Entfernung von weniger als einem halben Meter getrackt werden. Sogenannte Asset Tags sind an den Gegenständen angebracht, ein Locator spürt sie auf. So lassen sich Logistikpfade nachvollziehen, zum Beispiel bei den AIVs: Auf welchen Wegen waren sie in der Halle unterwegs, und wo sind sie am häufigsten zu finden?

Über die Digital Automation Cloud kann außerdem ein Kommunikationsdienst implementiert werden: Mitarbeiter kommunizieren über Push-to-Talk oder Push-to-Video mit Kollegen in anderen Zonen. Sie nutzen dazu mobile Geräte wie Tablets oder Smartphones.

Viele Firmen setzen heute vor allem in der Produktion schon teilweise autonome Roboter oder Maschinen ein. Mit einem privaten LTE-Netz und den aufgesetzten Diensten der Digital Automation Cloud arbeiten sie weitaus agiler und mit flexibleren Prozessen, auch bei der hauseigenen Logistik. Zugleich stellen Unternehmen sicher, dass ihre Netze zuverlässig und skalierbar sind – und dass die eigenen Daten abgeschirmt auf dem eigenen Gelände bleiben.

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