IIoT für Asset Management
Werkzeug-Tracking im 2G-Netz
Bewegungen und Standorte von Werkzeugen lassen sich im Industrial Internet of Things mit überschaubarem Aufwand weltweit im Blick halten. Netzwerk-Abdeckung der gewählten Funktechnologie vorausgesetzt. Hier könnte das bewährte und verbreitete GSM-Netz punkten, das Positionen per Laterationsverfahren errechnet.
Bild: ©metamorworks/stock.adobe.com

Einige Industriegüter und Betriebsmittel werden häufig zwischen verschiedenen Standorten eines Unternehmens und externen Dienstleistern verlagert. Ein bekanntes Beispiel dafür sind Spritzgussformen, welche in vielen Branchen ein fester Bestandteil von Serienproduktionen sind. Burkhard Walder berät Firmen der Automobilindustrie und kennt das Problem: „Die Form wird in Deutschland hergestellt und anschließend für die Produktion zu Dienstleistern verlagert. Wenn die Losgrößen der nachgefragten Teile sinken, werden die Formen oft an kleinere Betriebe weitergegeben. Diese Dynamik führt dazu, dass eine Spritzgussform über ihre Lebenszeit sehr häufig den Standort und dann zwischen Produktion, Lager und Instandhaltung wechseln kann“, so der Inhaber eines Ingenieurbüros. Der Eigentümer des Werkzeuges hat keinen direkten Zugriff auf das Werkzeug, wenn es zwischen Dienstleistern verlagert wird. Die Rückverfolgbarkeit ist nur schwer zweifelsfrei sicherzustellen. So kann eine unerwartete, aber notwendige Nachproduktion mit einer entsprechenden Spritzgussform schwierig werden, wenn sie unbestimmt verlagert wurde. „Die Praxis zeigt, dass die Formen zu oft nur mit extremem Aufwand oder gar nicht mehr gefunden werden können. Der Schaden für die Firmen liegt dann im fünf bis siebenstelligen Bereich“ sagt Walder.

Das Satelliten-Dilemma

Es liegt nahe, über das IIoT die Positionen von Industriegütern zu überwachen. Im Handel sind eine große Anzahl verschiedener Tracker verfügbar, welche ausschließlich auf satellitengestützter Ortung (GPS, Galileo, Glonass) basieren. Diese Tracker werden beworben, um Autos, Motorräder, Haustiere und sogar die eigenen Kinder online nachverfolgen lassen. „Solche Tracker sind jedoch nicht dazu ausgelegt, ihre Position in industriellen Umgebungen ermitteln und übertragen zu können“ stellt Dr. Lukas Nattmann fest. Der Gründer und Geschäftsführer von Loc Check macht das an zwei Besonderheiten der Satellitenortung fest:

  • Der Energiebedarf eines GPS-Moduls ist so hoch, dass die Tracker nur Akkulaufzeiten zwischen Tagen und Wochen erreichen und so einer langfristigen Überwachung von Werkzeugen im Ausland im Wege stehen.
  • Da Satellitensignale sehr schwach sind, benötigen die Tracker in der Regel eine freie Sichtlinie zum Himmel, um eine Position ermitteln zu können und sind so auf Außenbereiche beschränkt. Da sich Werkzeuge und Maschinen fast ausschließlich über lange Zeiträume in Innenräumen befinden, ist eine satellitengestützte Ortung für diese IIoT-Anwendung schwierig umzusetzen. Es ist also eine andere Technologie notwendig, um Werkzeuge zuverlässig lokalisieren zu können.

Anbindung an das IIoT

Neben einem GPS-Signal benötigen aktuelle Asset Tracker auch eine mobile Datenverbindung. Häufig werden dazu neue Funkstandards wie 4G oder gar 5G eingesetzt. „Der Ausbau dieser jungen Technologien ist aber sowohl in Deutschland als auch in vielen anderen Ländern noch weit von einer flächendeckenden Verfügbarkeit entfernt“, sagt Dr. Peter-Christian Zinn, Managing Partner bei der Industrial Analytics Lab GmbH. Insbesondere viele nicht-städtische Gebiete leiden chronisch unter einer Unterversorgung mit schnellen mobilen Internetverbindungen und somit ist auch die Funktionstüchtigkeit vieler Tracker in diesen Gebieten nicht sichergestellt. Zudem sind breitbandige Datenverbindungen energiehungrig, sodass für einen langen Betrieb auf Datennetze mit geringerem Durchsatz zurückgegriffen werden sollte. Derzeit befinden sich Netze wie Sigfox oder NB-IoT im Ausbau-Stadium, teilweise sind noch ganze Länder von den Netzwerken unerschlossen. Wenn beim Tracken der Assets kein Abriss der Datenverbindung akzeptiert werden kann, muss diese Netzabdeckung berücksichtigt werden.

GSM als duale Lösung

Eine oft außer Acht gelassene Möglichkeit der Lokalisierung bieten ältere Mobilfunkstandards, welche flächendeckend über fast alle Länder der Welt verteilt sind. Durch Messung der Signalstärke der Masten kann mit Hilfe der bekannten Masten-Position ein Laterationsverfahren genutzt werden, um die Position eines Trackers zu berechnen. Hier ist insbesondere das in den 90er Jahren entstandene GSM-Netz (auch 2G genannt) interessant, denn dieses ist das aktuell dichteste Funknetz weltweit. Nicht grundlos wird das GSM-Netz in modernen Autos für Notrufe verwendet. Auch in ländlichen Gebieten ist die Netzabdeckung in Innenräumen vielerorts gegeben, was eine durchgängige Datenverbindung zwischen Tracker und den Mobilfunkmasten erlaubt. „Dabei ist die Technologie auch außerhalb von Deutschland stark verbreitet und bietet in fast allen Ländern einen flächendeckenden Mobilfunkempfang, sodass keine vorherige Prüfung des Einsatzbereiches notwendig ist“ sagt Dr. Lukas Nattmann von Loc Check.

Vorteile von 2G nutzen

In diesem Netzwerk-Merkmal sieht die Firma Loc Check einen großen Vorteil bei ihrer eigenen Tracker-Lösung auf dem Markt. Das Stand-Alone-System braucht keine weitere Hardware und ist für Plug&Play ausgelegt. Die Akkulaufzeit gibt der Anbieter mit über zwei Jahren an. Damit soll sich die Lösung insbesondere für das Tracken von Werkzeugen und Betriebsmitteln über lange Zeiträume und innerhalb von Gebäuden über das Internet eignen.

loc-check.com

Tracking-Lösungen haben spezielle Vor- und Nachteile, sodass die Auswahl des Trackers durch die zu verfolgenden Güter beeinflusst werden sollte. Ein Haustier könnte sinnvoll mit einer hohen Genauigkeit outdoor lokalisiert werden können, wohingegen Industriegüter mit langen Akkulaufzeiten indoor an unterschiedlichen Standorten getrackt werden müssen. In einer Industrieumgebung bietet sich daher ein Tracker auf 2G-Basis an, um sowohl Indoor-Empfang als auch lange Akkulaufzeiten zu realisieren.

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