5G macht Roboter sicherer und schneller

19. Juli 2021

Interview mit Christian Maasem I Centerleiter I Center Connected Industry über die einzigartige 5G-Testumgebung für fahrerlose Transportfahrzeuge im Cluster Smart Logistik auf dem RWTH Aachen Campus

Das Center Connected Industry im Cluster Smart Logistik nutzt gemeinsam mit renommierten Partnern aus Industrie und Forschung für neue logistische Anwendungen die einzigartige Testumgebung in Aachen. 5G wird hier in eine reale und funktionale Produktionslandschaft eingebettet.

Ist 5G noch Theorie, allenfalls Praxis im Teststatus, oder sind die Aachener Experten da schon weiter? Christian Maasem könnte verschiedene Anwendungsfelder nennen, die, so vorsichtig formuliert er es dann doch, „durchaus Sinn machen, aber in der Breite noch nicht angekommen sind“.

Transportroboter lautet ein Stichwort, exakt formuliert: Automated Guided Vehicles (AGV). Neben der Automobilindustrie und Logistik halten sie in vielfältigen Branchen Einzug. Hier steigert 5G enorm die Sicherheit. Auf den AGVs werden Laserscanner eingesetzt, die ihre Umgebung in Fahrtrichtung auf mögliche Objekte überprüfen. Die Roboter sind mit anderen Sensorelementen verzahnt, um in Echtzeit evaluieren zu können, ob Kollisionsgefahr besteht oder nicht. Erkennt ein AGV ein Objekt in geringem Abstand, reagiert das Fahrzeug eigenständig und bremst ab.

Fraunhofer IPT

Die Sicherheit von Personen spielt in der Lagerlogistik bei schlecht einsehbaren Kreuzungsbereichen mit hohen Lagerregalen eine große Rolle. Hier wird in Aachen intensiv getestet um festzustellen, welche Sensorik gebraucht wird, damit man tatsächlich „um die Ecke“ schauen kann. Eine Kombination aus Safety-Infrastruktursensorik, sicherer Datenübertragung über 5G und Datenfusion kann hier helfen. Christian Maasem: „Dabei haben wir immer im Blick, ob wir die Lösung für diesen Anwendungsbereich auch für etwas anderes verwenden können, das zur Prozessoptimierung beiträgt.“ Ziel ist es, kritische Situationen zu verhindern und gleichzeitig die Effizienz des Transportprozesses zu erhöhen.

Was wird dank 5G besser? Maasem: „Mit 5G kann die enorme Menge an Sensordaten von Transportfahrzeugen und Infrastruktur in Echtzeit erfasst und ortsnah ausgewertet werden, das sogenannte Edge Computing. Bisher müssen Transportfahrzeuge in Produktion und Logistik häufig mit stark limitierter Maximalgeschwindigkeit fahren, um Kollisionen zu vermeiden. Mit 5G können die Fahrzeuge deutlich effizienter und smarter bei gleicher oder höherer Sicherheit agieren.“ Die 5G-Technologie macht die Echtzeit möglich.

Sie kann direkt vor Ort auswerten und die Daten zurückspielen, so dass ein Steuer- oder Bremsbefehl erteilt wird, ohne dass es zu Schäden kommt. Andere Technologien, so Maasem, seien da nicht zuverlässig genug.

Center Connected Industry setzt natürlich auf die, so Christian Maasem, „klassische Form der Kooperation“. Die gibt es in den so genannten Konsortialprojekten etwa mit den Unternehmen Ericsson und SICK, einem der weltweit führenden Hersteller von intelligenten Sensoren für die Fabrik-, Logistik- und Prozessautomation. „Hier bringen wir die Power der verschiedensten Player mit ihren Kompetenzen mit modernen Methoden zusammen, um ideale Lösungen schneller entwickeln zu können.“ An der Lösung für den sicherheitskritischen Anwendungsfall arbeitet das Center Connected Industry im Konsortialprojekt AGV Safe Crossing mit Ericsson, KION und SICK.

CCI

Kritische Situation vermeiden, die Effizienz des Prozesses und damit die Produktivität erhöhen: Diese Leistungssteigerung bedeutet unterdessen noch nicht von vornherein auch eine Produktverbesserung, sondern zunächst nur eine kostengünstigere Herstellung von Produkten. Christian Maasem: „Wenn ich zum Beispiel die Maximalgeschwindigkeit der Fahrzeuge erhöhe, brauche ich weniger Fahrzeuge.“

In Zukunft wird es wesentlich häufiger kabellose Übertragungen geben. Sie sind zum Datenaustausch zwischen fahrendem AGV und der verbauten Sensorik zur Kreuzungsüberwachung erforderlich. Autonome Systeme übernehmen so mehr und mehr einfache Transportfahrten. Christian Maasem: „Man wird sich in der Arbeitswelt auf andere Arbeiten fokussieren, die mehr Individualität erfordern. Aus unserer Sicht wird der Mensch mit höherer Automatisierung nicht verschwinden.“ Und andere Hochschulen, andere Länder – wie sind sie mit 5G unterwegs? Christian Maasem: „Wettbewerb und Konkurrenz gibt es, erstaunlicherweise häufig aber nur in Einzelbereichen. Wir schauen mehr auf das perfekte Gesamtsystem mit allen Informationstechnologien.“

Aachen hat eine Demonstrationsfabrik, in der vielfältige Möglichkeiten der 5G-Anwendung gezeigt werden. „Die Demonstrationsfabrik ist für uns häufig der erste Aufschlagpunkt für eine Lösung“, sagt Maasem. „Wir haben hier eine ideale Produktionsumgebung, auf die wir größtmöglichen Einfluss haben, wo wir neue Technologien integrieren können und trotzdem reale Ablaufprozesse vorfinden. Wir können dort alle Bausteine aufbauen, die wir brauchen, nicht nur 5G, sondern auch die Sensor- und Anwendungssysteme. Wir haben in Aachen eine Landschaft von Sensorsystemen und Kommunikationstechnologien, die in dieser Breite und Vernetzung sonst kaum irgendwo auf der Welt zur Verfügung stehen. Und das häufig schon mit den neuesten Versionen, die noch gar nicht auf dem Markt sind.“

DFA

CCI

Deutsche Telekom/T-Systems

Die Demonstrationsfabrik steht – von heftigen Corona-Zeiten abgesehen – auch kleinen Unternehmen zur Verfügung. „Prinzipiell kann sich das jeder anschauen und eine Tour mit uns machen“, bietet Christian Maasem an. Das Center entwickelt gerade dafür entsprechende Dienstleistungen, das FIR wird dabei oft einbezogen und unterstützt das Center zum Beispiel bei der Entwicklung entsprechender Geschäftsmodelle. „Man arbeitet da eng zusammen, um die Kompetenzen aus Industrie und Forschung sinnvoll zu bündeln. Das ist das Prinzip des Campus.“

Kommunikation ist ein wesentlicher Schwerpunkt der aktuellen Arbeit im Center, und 5G ist dabei Schlüsseltechnologie. „5G ist so universell und leistungsfähig, dass ich damit so gut wie alles abdecken kann,“ beschreibt Christian Maasem die Stärke von 5G. Es betrifft die Sensoren, die automatisierten Systeme, die Softwarelösungen. „Wir reduzieren uns natürlich nicht darauf, aber immer häufiger ist auch 5G der Einstieg in die Thematik der Digitalisierung im Unternehmen.“

17 Personen arbeiten im Center an 5G, und temporär kommt personelle wissenschaftliche Unterstützung aus verschiedenen RWTH-Instituten dazu. Christian Maasem: „Die Mischung ist spannend: Physiker, Informatiker, Ingenieure, Wirtschaftswissenschaftler, Kolleginnen und Kollegen aus dem Bereich der Sozialwissenschaften. Das ist bunt gemischt.“ Maasem ist Physiker und Wirtschaftswissenschaftler. Auf eine Besonderheit in Aachen weist er noch hin: die Unterscheidung zwischen Forschungs- und Industrienetz. Durch das Projekt 5G-Industry Campus Europe ist ein Netz entstanden, das hauptsächlich für Forschungsprojekte genutzt wird, auch vom Center. Hier wird sogar schon an den nächsten Netzen – nach 5G – gearbeitet und getestet. „Da sind alle Spielarten dabei, um Vergleiche fahren zu können, um die richtige Technologiekombination für den individuellen Anwendungsfall zu finden“, erläutert Maasem

Maasem über die die Testbetten in der Demonstrationsfabrik Aachen und auf dem Logistik Campus Eschweiler: „Wir können konkrete Anwendungsfälle von Unternehmen nachstellen und, wie verschiedene technische Lösungen und Vorteile aussehen. So ist eine datenfundierte Entscheidungsfindung für die digitale Transformation der Wirtschaft schnell und problemlos möglich.“

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