Cloudbasierte Lösung
Bild 2: FTS (Quelle: IPA)
In der angestrebten Cloud-Navigation findet die Auswertung der Sensordaten nicht mehr ausschließlich auf den einzelnen FTF statt, sondern jedes FTF übermittelt die aktuellen und vorverarbeiteten Umgebungs- und Fahrdaten an eine cloudbasierte Leitsteuerung. Durch Auswertung der Daten aller Fahrzeuge und deren Sensoren wird eine sich stetig aktualisierende Karte der gesamten Produktionsumgebung erzeugt, die alle statischen und dynamischen Objekte enthält. Basierend auf dieser Karte passt die Leitsteuerung die Bahnen für die sich im Einsatz befindlichen FTF an. Dadurch werden über die Zeit die Invarianten einer Umgebung erkennbar, die sich als Umgebungsmerkmale nutzen lassen, aber auch typische Bewegungen und Abläufe, die in die vorausschauende Bahnplanung einfließen.
Hindernisse auf der geplanten Bahn eines FTF, zum Beispiel andere Fahrzeuge, sind frühzeitig erkenn- und an die Leitsteuerung übermittelbar. Diese kann Alternativrouten berechnen und vorausschauendes Umfahren ermöglichen. Außerdem können sich die FTF gegenseitig beim Lokalisieren unterstützen, indem sie sich wechselseitig detektieren und ihre Positionsinformationen austauschen.
Darüber hinaus möchten die Wissenschaftler eine prädiktive, also vorhersehende, Navigation ermöglichen. Damit sollen aus den gebündelten Sensordaten die Bewegungen anderer dynamischer Objekte, zum Beispiel Menschen, prädiziert werden, um darauf basierend die Bahn für das FTF anzupassen. Dies soll einerseits situativ erfolgen, also anhand von aktuellen Sensordaten. Andererseits kann die Prädiktion auch auf der Auswertung von Daten über längere Zeiträume basieren. Die beobachteten Datenmuster können unter anderem darüber Auskunft geben, dass zu bestimmten Uhrzeiten einzelne Bahnabschnitte besonders frequentiert sind und die FTF diese lieber meiden sollten.
Wirtschaftliche und technische Vorteile
Neben der verbesserten intelligenteren Navigation bietet die CloudNavigation auch wirtschaftliche Vorteile. Davon profitieren besonders kleine und mittelständische Unternehmen (KMU), weil sich die teuren Anfangsinvestitionen für ein FTS wie auch die laufenden Kosten reduzieren. Bei der Sensorik entstehen Synergieeffekte: Weil die Informationen in der Cloud gebündelt werden, profitiert jedes Fahrzeug von der Gesamtheit aller Sensorinformationen des FTS und nicht nur von den eigenen. In gewissen Fällen könnte es die Cloud-Navigation sogar ermöglichen, eine bestimmte Sensorabdeckung mit weniger Sensoren als bisher zu erreichen, weil mehrere FTF einen Sensor gleichzeitig „nutzen“ können.
Außerdem sind die Anforderungen an die Rechenleistung der einzelnen FTF geringer, denn ein Großteil der Berechnungen erfolgt in der Cloud. Diese bietet nahezu unbegrenzte Rechenkapazitäten, die auf den einzelnen FTF eingespart werden kann. Das FTS ist zudem über die Leitsteuerung sehr gut wart- und erweiterbar, sodass ein umständliches Um- oder Aufrüsten der ganzen Flotte entfällt. Auch wären „Upgrades over the air“, also Softwareaktualisierungen ohne physische Verbindung zu den einzelnen FTF, möglich. Wird die Cloud von einem externen Anbieter unter Berücksichtigung notwendiger Daten- und Ausfallsicherheit bereitgestellt, könnte Rechenleistung on demand bereitstehen und müsste auch nur dann bezahlt werden, wenn das FTS sie abgerufen hat. Mit diesen Möglichkeiten wird das FTS so flexibel, wie es aktuelle Entwicklungen hin zu einer wandelbaren Produktion im Kontext von Industrie 4.0 fordern.
Fazit
Aktuell arbeitet das Fraunhofer IPA an der Umsetzung der cloudbasierten Navigationslösung für den industriellen Einsatz. Alle am Produktionsprozess beteiligten Komponenten wären als cyber-physikalische Systeme (CPS) vernetzt und tauschen kontinuierlich Informationen aus. Intelligente und kommunizierende mobile Systeme sind für vernetzte Produktionsanlagen eine Schlüsselkomponente, um einen dynamischen Materialfluss und effiziente intralogistische Arbeitsabläufe zu gewährleisten. Das Fraunhofer IPA steht hierfür als Entwicklungspartner in Forschungs- und Industrieprojekten von der ersten Idee über Machbarkeitsstudien und Konzepte bis zur Umsetzung vollständiger FTS als Ansprechpartner zur Verfügung.