Schaffung eines Standards für die Industrielle Indoor-Lokalisierung (IIL)

Google Maps für die Industrie

Das Ziel ist nichts Geringeres als die Schaffung der Grundlage eines Standards für die Industrielle Indoor-Lokalisierung (IIL). Eine Art Google Maps für die Werkshalle stellen sich Prof. Thorsten Schüppstuhl und Prof. Jochen Kreutzfeldt von der TUHH darunter vor.

Google Maps für Werkhallen: Kooperation von Industrieunternehmen und Wissenschaft soll Standards für die Industrielle Indoor-Lokalisierung schaffen. (Foto: pixabay / falco)

Die Zusammenarbeit von Wirtschaft und Wissenschaft birgt große Potenziale, um Innovationen auf den Weg zu bringen. Die Kooperationen werden häufig in Konsortien mehrerer Unternehmen mit einem oder mehreren Lehrstühlen durchgeführt. Dass auch ein Zusammenschluss aus Mitbewerbern erfolgreichen Technologietransfer betreiben kann, zeigt die Kooperation der Industrieunternehmen Jungheinrich AG, Still GmbH, Pepperl+Fuchs GmbH und Sick AG mit der Technischen Universität Hamburg (TUHH).

Das Ziel ist nichts Geringeres als die Schaffung der Grundlage eines Standards für die Industrielle Indoor-Lokalisierung (IIL). Eine Art Google Maps für die Werkshalle stellen sich Prof. Thorsten Schüppstuhl und Prof. Jochen Kreutzfeldt von der TUHH darunter vor. Das IT-System soll ganz andere Anforderungen erfüllen als bestehende geobasierte Anwendungen.

„Schon seit einigen Jahren arbeite ich in den Bereichen Qualitätssicherung, Fertigung, Montage und Handhabung mit dem Thema Lokalisierung. Ein Schwerpunkt ist die Programmierung von Robotern, die selbständig die Überprüfung und Reparatur von Flugzeugrümpfen durchführen“, berichtet Prof. Schüppstuhl, der das Projekt initiierte. Bevor die Roboter Schrauben einsetzen oder Risse beheben können, muss der exakte Ort in der Werkshalle ausfindig gemacht werden, an dem der Vorgang getätigt werden soll. Diese Lokalisierung spielt sich in Bereichen unter einem Millimeter ab, was eine große Herausforderung darstellt.

Da es aktuell erst wenige digitale Applikationen für die IIL gibt und von diesen keine alle Aufgaben und Rahmenbedingungen beinhaltet, hat sich Schüppstuhl an die Innovations Kontakt Stelle Hamburg gewandt. Die von Handelskammer Hamburg und der Stadt Hamburg eingerichtete Institution sollte relevante Unternehmen gewinnen für die gemeinsame Entwicklung eines allgemeingültigen Referenzsystems, das auch als Standard genutzt werden kann.

Für Prof. Kreutzfeldt hat das Projekt beste Bedingungen: „Erfolg in der anwendungsorientierten Forschung setzt heute in vielen Fällen eine Zusammenarbeit mit innovativen, industriellen Partnern voraus. Substantielle Fortschritte werden insbesondere dann möglich, wenn diese Partner – wie in unserer Kooperation – gemeinsam einen hohen Stand des technischen Wissens und der technologischen Entwicklung in die Projektarbeit einbinden.“

Nicht nur die Wissenschaftler, sondern auch die Unternehmer sind vom gemeinsamen Projekt überzeugt: „Für die STILL GmbH gilt es im Speziellen, die Erfahrungen in der mobilen Robotik und Automatisierung von Warenlägern in die Erstellung der Referenzarchitektur zur Indoor-Lokalisation (RAIL) mit einzubringen. Dabei möchten wir die Verbreitung mobiler Roboter im intralogistischen Bereich vorantreiben und zukünftig die Einrichtaufwände für automatisierte Transporte minimieren und flexibilisieren,“ so Tino Krüger-Basjmeleh über die Motivation der Teilnahme seines Unternehmens. Die RAIL ist bewusst als OpenSource-Software angelegt und bildet damit die Grundlage, um neue Dienstleistungen zu entwickeln – nicht nur in der Logistikbranche.

Dies bestätigt auch Martin von Werder für die Jungheinrich AG. Er weist darauf hin, dass die Schaffung von Standards in diesem Bereich auch und gerade unter dem Gesichtspunkt der Kosten eine grundlegende Voraussetzung zur Implementierung von Lokalisierungstechnologie in automatisierten Flurförderfahrzeugen darstellen.

Dr. Christoph Reinke vom Sensorhersteller Sick sieht das Potenzial, eine Automatisierung von möglicherweise bis zu 25 Prozent aller Gabelstapler, d.h. 250 000 Fahrzeuge pro Jahr innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre, zu realisieren. Aus der Kooperation zieht er neue Erkenntnisse über die Anforderungen an die eigenen Systeme. Auch das bessere Wissen über die Systeme der Unternehmenspartner sowie neue Lösungen, die auf Basis des aktuellen Forschungsstandes umgesetzt werden können, sind für ihn sehr hilfreich.

Für seinen Mitbewerber Dr. Werner Neddermeyer von Pepperl+Fuchs bildet der Austausch mit den Industrie- und Wissenschaftspartner die Grundlage, um die Navigationssensorik für den Nahbereich zu entwickeln. Optimierte Schnittstellen zum System und den Fahrzeugsteuerungen sind für ihn die Voraussetzung der gemeinsamen Entwicklung eines Standards.

Für Schüppstuhl resultiert das Potenzial des Technologietransfer-Projekts nicht nur aus den Anwendungen, die direkt einen großen Nutzen entfalten, sondern auch aus der Summe von vielen kleinen Beiträgen von Services, die bisher nicht wirtschaftlich realisierbar waren: „Als Google begann bestehende Karten mit Satellitenbildern, Luftaufnahmen, 3D-Modellen, Community-Infos und weiterem anzureichern, war auch nicht absehbar welche Applikationen heute darauf gewinnbringend zugreifen. Wir hoffen mit diesem Projekt den Grundstein zur zukünftigen Freisetzung derartiger Kreativität im industriellen Indoor-Bereich zu legen“.

Die Potenziale der Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft sind groß, doch müssen auch Herausforderungen gemeistert werden: Eine besteht in der Zusammenarbeit mit den Mitbewerbern. Daher wurden klar abgegrenzte Themenbereiche formuliert. Darüber hinaus wurde mit einer Geheimhaltungserklärung gearbeitet, die eine weitere Basis der Zusammenarbeit bildet. In Kooperationen mit der Wissenschaft spielt häufig die Sorge mit, dass Wissenschaftler zu viele Informationen in Veröffentlichungen preisgeben – auch dies wurde in der Erklärung genau geregelt.
Die Ausführungen zeigen, dass ein Industrielles IIL-Systems eine Vielzahl neuer und unterschiedlicher Anwendungsmöglichkeiten bietet: Die Prozesse wandeln sich von der klassischen Produktion hin zu individualisierten Systemen, die autonom und digitalisiert arbeiten. Daher stehen Unternehmen im Zeitalter von Industrie 4.0 vor der Herausforderung, alle Werker wie Gabelstapler, Routenzüge und auch sämtliche Werkstücke und Werkzeuge zu koordinieren. Die Lokalisierung bildet die Basis für die genaue Koordination und auch alle entwickelten Funktionalitäten wie autonomes Fahren oder die Kommunikation von Maschinen mithilfe von Software untereinander.

Aktuell erstellen einige Unternehmen ein einfaches digitales Abbild der eigenen Werkshallen mithilfe von Sensoren und Kameras. Für die neuen Anforderungen autonomer und individualisierter Produktion fehlt diesen insbesondere die notwendige Verknüpfung von Informationen aus verschiedenen Quellen sowie die erforderliche Genauigkeit in der Verortung von Ressourcen. Auf dem Weg zur Digitalisierung und der zukünftigen Ausschöpfung ihres Potenzials kann das derzeit praktizierte Vorgehen also nur einen ersten Zwischenschritt darstellen.