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Privates LTE-Netz verbindet mobile Roboter in automatisierter Fabrik

| Redakteur: Jürgen Schreier

Nicht nur die Produktion, sondern auch die Logistik hat Nokia in seiner Fabrik im nordfinnischen Oulu weitgehend automatisiert. Selbstfahrende Roboter transportieren dort Waren selbstständig und ohne feste Routen. Die Roboter sind über ein privates LTE-Netz verbunden.

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Seit die Roboter im Nokia-Werk in Oulu via LTE verbunden sind, ist die Effektivität der Material-Logistikprozesse um 30 Prozent gestiegen.
Seit die Roboter im Nokia-Werk in Oulu via LTE verbunden sind, ist die Effektivität der Material-Logistikprozesse um 30 Prozent gestiegen.
( Bild: Petri Kekkonen/Nokia )

Eine ganze Flotte von Robotern des japanischen Herstellers Omron saust durch die Hallen der Fabrik von Nokia in Oulu und liefert Teile aus. Nokia baut und testet dort Basisstationen für Telekommunikationsdienste sowie 5G-Geräte. Die Produktion läuft weitgehend automatisch. Aber der finnische Hersteller hat zusätzlich die Logistik automatisiert. Die rollenden Roboter, sogenannte Autonomous Intelligent Vehicles (AIV), sind über ein Netzwerk untereinander sowie mit einer Steuereinheit verbunden.

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Umstieg auf LTE verbessert Produktivität der Materiallogistik

Früher nutzte die Fabrik dafür Ethernet-Kabelverbindungen, später Wi-Fi. Doch beide Lösungen hatten Nachteile – und genau kennen auch viele andere Unternehmen. Veränderte sich das Gelände, mussten für neue Verbindungen weitere Kabel verlegt werden. Zwar war das bei Wi-Fi nicht nötig, dafür tauchten andere Probleme auf. So störten beispielsweise Metallregale das Funksignal. Hatten sie keine Verbindung mehr, blieben die Roboter einfach stehen.

Außerdem haben Wi-Fi-Netze nur eine begrenzte Reichweite, sodass die AIV außerhalb nicht agieren konnten. Mitarbeiter mussten sie erneut mit dem Netzwerk verbinden. Die Logistikkette war häufig unterbrochen, wichtige Teile wurden nicht dorthin gebracht, wo sie benötigt wurden.

Diese Probleme sind gelöst, seit die AIV in der Nokia-Fabrik über ein Private-LTE-Netz verbunden sind. Sie rollen nun uneingeschränkt überall auf dem Fabrikgelände umher. Verbindungen müssen nicht neu konfiguriert werden, wenn die selbstfahrenden Roboter in einer anderen Halle eingesetzt werden. Auch stört Metall den Funkkontakt nicht. Seit die Roboter via LTE verbunden sind, steigerte sich die Effektivität der Logistikprozesse im Materialbereich um 30 Prozent. Zugleich wurden System-Wartungsarbeiten für die Roboter um 98 Prozent gesenkt.

LTE ist für groß angelegte Implementierungen konzipiert

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. Ein privates LTE-Netz ist auch sicherer als eine Vernetzung über das öffentliche Netz, da alle Daten innerhalb des eigenen Netzwerks verleiben und die einzelnen Geräte sich über SIM-Karten im Netzwerk identifizieren müssen.

Hinzu kommt, dass LTE Orte erreicht, an denen Wi-Fi nicht funktioniert. Außerdem müssen keine Kabel verlegt werden. Darüber hinaus sind die LTE-basierten Netze robust und zuverlässig. Anders als Wi-Fi ist LTE für groß angelegte Implementierungen gemacht und kann besser skaliert werden. Es können deutlich mehr Geräte darin funken als bei Wi-Fi, sodass mehr parallele und dynamische Prozesse möglich sind. 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 im Bereich des 5G-Standards betrifft. Noch 2019 sollen in Deutschland die lokalen 5G-Frequenzen für industrielle Anwender vergeben werden, mit einfachen und schnellen Antragsverfahren. Ein Vorteil der 5G-Technologie besteht unter anderem in extrem kurze Latzenzzeiten, was private 5G-Netze unter anderem dann interessant macht, wenn Maschinen, Anlagen und Geräte in Echtzeit kommunizieren müssen.

Allerdings ein Private-LTE-Netz funktioniert schon mit 4G, und das sehr effizient, wie das Beispiel der Oulu-Fabrik zeigt. Prinzipiell muss muss man nicht auf 5G warten, um Fabriken zu vernetzen. Das Netzwerk ist in der Lage, mit beiden Standards umzugehen. Bei Bedarf können Unternehmen nach und nach leicht von LTE auf 5G umstellen.

Private LTE-Netze ermöglichen hochgenaues Asset Tracking

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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