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f+h fördern und heben 5/2018

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f+h fördern und heben 5/2018

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG REFERENZARCHITEKTUR FÜR DIE INDUSTRIELLE INDOOR-LOKALISIERUNG 1 DER PROJEKTINHALT stehenden Datenmengen beherrschen zu können und weiterhin das System skalierbar und übersichtlich zu halten, wird Ortsabhängige Dienste beschreiben Dienste, die einen Mehrwert bieten, in dem sie geographische Positionsdaten mit weiteren, anwendungsspezifischen Informationen verknüpfen. Im Folgenden werden solche Dienste als Location Based Services (LBS) bezeichnet. Ein wichtiger Teil der Digitalisierungsinitiative der Industrie (Industrie 4.0, Internet der Dinge) ist die Entwicklung von Indoor-Lokalisierungssystemen zur Erstellung eines digitalen Abbilds einer Umgebung und der in dieser gegebenen mobilen Akteure. Solch ein System bildet die Grundlage für den Einsatz von LBS, etwa Staplerleitsysteme oder Waren- Tracking. In der Industrie wird vor allem für die Produktion und die Logistik mit einem großen Marktpotenzial für LBS gerechnet. Für die Entwickler und die Nutzer von Lokalisierungssystemen ist hingegen die Integration von Sensoren verschiedener Hersteller aktuell eine große Herausforderung. Genau dieses Problem zu lösen, ist das Ziel des Projekts Industrielle Indoor-Lokalisierung (IIL-Projekt). Im Rahmen des Gemeinschaftsprojekts wird von Unternehmen aus der Wirtschaft und wissenschaftlichen Institutionen eine quelloffene Referenzarchitektur entwickelt. Diese Referenzarchitektur zur Indoor-Lokalisierung (RAIL) fokussiert sich auf die Entwicklung einer Lokalisierungskarte, die als Datenbank abgebildet wird. Diese Karte ist ein dynamisches, virtuelles Abbild der Umgebung. Dynamisch, da neben den statischen Informationen wie der Hallenstruktur, auch aktuelle Standorte mobiler Akteure abgebildet werden. Dies geschieht durch das Zusammenführen von Sensorinformationen aus unterschiedlichen Quellen innerhalb der Referenzarchitektur. Um die daraus ent- 2 das Umgebungsmodell objektorientiert abgebildet. Mithilfe der geplanten Referenzarchitektur lassen sich LBS und die einzubindende Sensorik schneller und aufwandsärmer als bisher entwickeln. Die langfristig angelegte Kooperation der Partner aus der Industrie und Forschung sichert die kontinuierliche Weiterentwicklung des Systems. Da es sich um ein Open-Source-Projekt handelt, ist der Ansatz frei verfügbar und lässt sich somit anpassen oder erweitern. Demzufolge sind die Voraussetzungen dafür gegeben, neue Erkenntnisse und Methoden stetig in die Architektur zu integrieren. Vor diesem Hintergrund lässt sich davon ausgehen, dass sich zu einem späteren Zeitpunkt weitere Unternehmen an dem Projekt beteiligen und das Konzept der Referenzarchitektur damit für einen weiten Kreis von Anwendern attraktiver sein wird. DIE PROJEKTZIELE UND DAS VORGEHEN Im Einzelnen sind die Ziele des Projekts die Entwicklung eines gekapselten Systems mit einer allgemein gültigen „Plug & Play“-Schnittstelle für den Empfang von Sensordaten und einer weiteren Schnittstelle, die den LBS den Zugriff auf die virtuelle Umgebung ermöglicht. Das System ist dadurch in der Lage, ein detailliertes und dynamisches, virtuelles Umgebungsmodell zu erstellen und aktuell zu halten. LBS können je nach Bedarf auf diese Lokalisierungsdaten zugreifen und so verschiedene Anwendungen ermöglichen. 14 f+h 2018/05 www.foerdern-und-heben.de

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG Schema der Referenzarchitektur 3 Hervorzuheben ist außerdem die Kopplung des Systems mit anderen üblichen Softwaresystemen, wie WMS oder ERP-Systemen. Diese können als Datenquelle wie auch als Datensenke an das System angeschlossen werden und bieten so eine neue Verknüpfung von logischen und lokalisierten Daten, die vor allem für die Intralogistik große Potenziale bergen. Das entwickelte Systemkonzept wird im Laufe des Projekts anhand eines Demonstrators in einer Laborumgebung an der Technischen Universität Hamburg (TUHH) validiert. Hierbei sollen mindestens zwei Sensortechnologien integriert und zwei Grundfunktionsgruppen realisiert werden. Bei den geplanten Sensoren handelt es sich um Produkte, der an dem Projekt beteiligten Sensorhersteller. Von der Sick AG werden die Sensoren MRS1000 und MRS6000 bereitgestellt, während des Projekts an die Referenzarchitektur angeschlossen und in der Demonstrationsumgebung genutzt. Eingesetzt wird eine mobile, mit Sensoren ausgestattete Plattform, die einen typischen intralogistischen Auftrag ausführt und über LBS Daten aus RAIL empfängt. Währenddessen werden auftretende Differenzen in der Umgebung registriert und an die Referenzarchitektur gemeldet, um auf diese Weise die virtuelle Karte aktuell zu halten. DIE PROJEKTPARTNER An dem Projekt sind vier Unternehmen und zwei Forschungsinstitute der TUHH beteiligt. Konsortialführer ist die Still GmbH, Hamburg. Darüber hinaus ist mit der Jungheinrich AG ein weiteres Hamburger Unternehmen aus der Intralogistik Teil des Konsortiums. Die außerdem beteiligte Sick AG aus Waldkirch ist ein Unternehmen aus dem Bereich der Sensortechnik. Ein weiterer Partner aus der Sensor- und Automatisierungstechnik ist die Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim. Aus dem Bereich der Forschung ist das Institut für Flugzeug- Produktionstechnik (IFPT) sowie das Institut für Technische Logistik (ITL) der TUHH Teil des Projektkonsortiums. Sensordaten Hersteller 1 Sensordaten Hersteller 1 Sensordaten Hersteller 2 WMS / ERP Hersteller 3 Referenzarchitektur für Indoor Lokalisierung – RAIL 3 Anwendung 1 Anwendung 2 WMS / ERP 1 Offene Sensorschnittstelle 2 Dynamisches virtuelles 3 Offene LBS-Schnittstelle Umgebungsmodell 4 1 Y DER FÖRDERHINWEIS X 2 Anwendung 3 Das Vorhaben wird von der Europäischen Union und dem Land Hamburg im Rahmen des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) gefördert. Das Projekt begann im September 2017 und wird im April 2019 abgeschlossen. Ein aufbauendes Folgeprojekt ist geplant. Autoren: Anthony Dubucq (M.Sc.) ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische Logistik der Technischen Universität Hamburg (TUHH) Dr. Johannes Hinckeldeyn ist Oberingenieur am Institut für Technische Logistik der TUHH Prof. Dr.-Ing. Jochen Kreutzfeldt leitet das Institut für Technische Logistik der TUHH Prof. Dr.-Ing. Thorsten Schüppstuhl leitet das Institut für Flugzeug-Produktionstechnik der TUHH Grafiken: TUHH www.tuhh.de/itl

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